JP4604267B2 - 排気管 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気系に設けられる排気管に係り、詳しくは内管と外管とを有する2重構造の排気管に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気管として、触媒コンバータに導かれる排気ガスを保温するために、薄肉の内管と、内管の外周に間隙部を備えるように配設された外管とから構成された2重構造の排気管が採用される場合があった。また、排気管には排気ガスの状態を検出する各種センサ(例えば酸素センサなど)が取付部材を介して取付けられることがあり、このような取付部材を2重構造の排気管に配設するための構造として、例えば、特開平7−71243号公報に記載された構造が提案されている。
【0003】
この従来技術における排気管100では、図12に示すように、内管101の外周に間隙部102を備えるように外管103が配設されている。外管103には、センサ109を取付けるための取付部材107が溶接Wにて固設されている。取付部材107に設けられた貫通孔106と同心状に、内管101および外管103には開孔104および105がそれぞれ設けられ、さらに、内管101の開孔104の外周を囲むように環状のシール部材108が内管101と外管103との間に介装され、内管101の開孔104から間隙部102に排気ガスが漏出することを抑制している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、2重構造の排気管においては、排気ガスが流通する内管101の熱膨張は外管103と比較して大きい。また、通常の排気管は直線部と湾曲部が組合された形状を有している。したがって、排気ガスが流通し内管101と外管103との間に熱膨張差が生じた際、内管101は、外管103に対して軸方向だけでなく径方向にも相対移動する。
【0005】
上記図12に示す従来構造の排気管では、内管101が軸方向に相対移動しても、シール部材108と内管101は摺動可能であるために、気密性は確保される。しかし、シール部材108と内管101は接触しているのみであるため、内管101が径方向に相対移動した際には、シール部材108と内管101が離間し、排気ガスが間隙部102に漏出する場合がある。したがって、排気ガスの温度低下、すなわち排気管100の保温性が低下することが懸念される。
【0006】
そこで本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、内管と外管からなる2重構造の排気管において、内管と外管との相対移動を許容しつつ、取付部材近傍の内管からの排気ガスの漏出を確実に防止し、保温性の低下を抑制することにある。
【0007】
【問題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項1記載の発明は、内管と、内管の外周に間隙部を備えるように配設した外管とを有し、前記内管および前記外管の周壁にはそれぞれ開孔が設けられるとともに、前記外管には前記外管の開孔と対応する位置に、貫通孔を備えた取付部材が固設された排気管において、前記内管の開孔から管端までの距離が長い側の前記内管の開孔近傍に、前記間隙部の全周を閉塞するシール部材を設けたことをその要旨とするものである。
【0009】
請求項2記載の発明は、内管と、内管の外周に間隙部を備えるように配設した外管とを有し、前記内管および前記外管の周壁にはそれぞれ開孔が設けられるとともに、前記外管には前記外管の開孔と対応する位置に、貫通孔を備えた取付部材が固設された排気管において、前記内管の開孔の両側の前記内管の開孔の近傍に、前記間隙部の全周を閉塞するシール部材を設けたことをその要旨とするものである。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の排気管において、前記シール部材は金属細線をメリヤス状に編組するとともに環状に成形してなることをその要旨とするものである。
【0011】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3記載の排気管において、前記シール部材近傍の前記内管に突起を設けたことをその要旨とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車の排気管として具体化した第1の実施の形態について図1〜3を参照して説明する。
【0013】
図1は排気管1の搭載状態を示す概略図である。同図において、エンジン(図示せず)から排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド(図示せず)を通ってフランジ6を介して接続された排気管1に導かれる。さらに、排気管1の内管2を流通した排気ガスは、触媒コンバータ7に導かれ排気ガス中の有害物質が浄化される。その後、フランジ8を介して接続された下流側排気管(図示せず)を通って車外に排出されるようになっている。
【0014】
排気管1は、内管2の外周に間隙部3を備えるようにして外管4が配設されている。内管2および外管4はともにステンレスなどの金属製のパイプよりなり、内管2は熱容量を小さくする目的で、外管4より薄肉に形成されている。外管4の上流端4aは縮径されて内管2と固着されるとともに、エキゾーストマニホールドと接続するためのフランジ6が固着されている。一方、外管4の下流端4bには、触媒コンバータ7が固着されるとともに、その近傍にはセンサなどを取付けるための取付部材5が設けられている。
【0015】
取付部材5近傍の排気管1は図2に示すように、内管2の周壁には開孔9が設けられ、外管4の周壁には内管2の開孔9と同心状に開孔10が設けられている。さらに、外管4には貫通孔11が設けられた取付部材5が、外管4の開孔10と貫通孔11とが同心状になるように配置されて溶接Wにて固着されている。取付部材5は金属粉末を円筒状に焼結して形成したもので、貫通孔11にはセンサを螺合可能にするため雌螺子11aが設けられている。
【0016】
次に、シール部材12について説明する。シール部材12は、図3(a)および(b)に示すように、ステンレスなどの金属細線をメリヤス状に編組し、環状に成形したものであり、適度な弾性と気密性とを兼ね備えている。また、シール部材12は、図2に示すように、内管2の開孔9近傍の上流側に、内管2にスポット溶接(図示せず)により固着されている。ここで、図1に示すように、内管2の開孔9から内管の上流端2aまでの長さAは、内管2の開孔9から内管の下流端2bまでの長さBよりも長く設定されている。また、シール部材12の外周面12aは外管4の内周面と密着し、内周面12bは内管2の外周面と密着し、間隙部3の全周を閉塞するようになっている。
【0017】
以上説明した構成を備えた本実施の形態の作用および効果について説明する。排気ガスが排気管1の内管2に導かれ、内管2と外管4との間に温度差が生じ、両管には熱膨張差が生じる。この際、外管4とシール部材12とは摺動可能になっているため、内管2は軸方向に相対移動可能である。したがって、内管2に座屈などが発生することがない。また、内管2が径方向に相対移動しても、シール部材12は弾性を有しているため、その相対移動を許容するとともに、気密性が確保される。したがって、内管2の開孔9から排気ガスが漏出しても、シール部材12が間隙部3の全周を閉塞しているので、開孔9から管端までの距離が長い、すなわち間隙容量の大きい上流側Aに排気ガスが漏出しないため、排気ガス温度の低下を可及的に小さくすることが可能である。
【0018】
次に、第1の実施の形態以外の実施形態について、その相違点を中心に説明する。なお、第1の実施の形態と同様な構成および相当する構成については、同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
【0019】
以下、第2の実施の形態について図4を参照して説明する。本実施の形態においては、内管2の開孔9の上流側Aの近傍だけでなく、下流側Bの近傍にもシール部材12と同様のシール部材13が空隙部3の全周を閉塞している。したがって、上流側Aだけでなく下流側Bにも排気ガスが漏出しないため、第1の実施の形態よりも一層排気ガス温度の低下を小さくすることが可能である。
【0020】
次に、第3の実施の形態について図5〜6を参照して説明する。図5に示すように、本実施の形態において取付部材25は、排気管21の外管24の上流端24aの近傍に設けられている点で、第1の実施の形態と相違する。取付部材25の近傍の排気管21は図6に示すように、内管22の周壁には開孔26が設けられ、外管24の周壁には内管22の開孔26と同心状に開孔27が設けられている。さらに、外管24には貫通孔11が設けられた取付部材25が、外管4の開孔27と貫通孔11とが同心状になるように配置されて溶接Wにて固着されている。シール部材28は、内管22の開孔26の下流側の近傍に、内管22にスポット溶接(図示せず)により固着されている。ここで、図5に示すように、内管22の開孔26から内管の下流端22bまでの長さDは、内管22の開孔26から内管の上流端22aまでの長さCよりも長く設定されている。また、シール部材28の外周面28aは外管24の内周面と密着し、内周面28bは内管22の外周面と密着し、間隙部23の全周を閉塞するようになっている。
【0021】
第3の実施の形態においても第1の実施の形態と同様に、内管22の開孔26から排気ガスが漏出しても、シール部材28が間隙部23の全周を閉塞しているので、開孔26から管端までの距離が長い、すなわち容量の大きい下流側Dに排気ガスが漏出しないため、排気ガス温度の低下を可及的に小さくすることが可能である。
【0022】
また、第3の実施の形態においても第2の実施形態と同様に、内管22の開孔26の下流側Dの近傍だけでなく、上流側Cの近傍にもシール部材28と同様のシール部材を配設することにより、一層排気ガス温度の低下を小さくすることが可能である。
【0023】
次に、第4の実施の形態について図7〜8を参照して説明する。本実施例においては、取付部材35近傍の外管34および内管32が偏平に形成されている点で、第1の実施形態と相違する。さらに、シール部材36は、内管32にスポット溶接などで固定されておらず、内管に突設された突起37によって軸方向への移動を規制される。
【0024】
第4の実施の形態においても第1の実施の形態と同様に、排気ガス温度の低下を可及的に小さくすることが可能である。さらに、突起37によりシール部材36の軸方向への移動を規制しているので、シール部材36にスポット溶接の打痕が形成されず、排気ガスの漏出の防止に効果がある。
【0025】
上記実施の形態においては、内管および外管の周壁に設けた開孔と貫通孔とを同心状に設けたが、必ずしも同心状に設ける必要はなく、取付部材を介して取付けるセンサなどが内管内部に到達可能なように、各開孔と貫通孔とがラップするように配設されていればよい。例えば、内管の軸方向の相対移動を考慮して、内管の開孔を外管の開孔に対して若干上流側に設けたり、内管の開孔を長円形状にするなどしてもよい。
【0026】
また、シール部材は、内管の外周面と外管の内周面とに密着して、空隙部を少なくとも一周以上して閉塞するような、すなわち管軸と略同軸な略環状体であればよく、例えば図9に示すような、金属細線をメリヤス状に編組し帯状に成形したものを、内管に螺旋状に密巻きしてシール部材としてもよい。
【0027】
さらに、シール部材は、適度な弾性と気密性とを兼ね備えているものであれば適用可能であり、例えば、適当な繊維長の金属繊維を絡み合わせて、環状または帯状に成形したものを使用してもよい。ただし、上記実施例のように、メリヤス状に編組した金属細線を環状に成形してシール部材を形成することにより、金属細線の端末を少なくすることができるため、シール材の耐久性を高くすることができる。
【0028】
なお、シール部材の配設位置および使用個数は任意であり、必要に応じて組み合わせて設定すればよい。
【0029】
また、取付部材は取付けられるセンサなどに応じて適した形状、材質、製法(鍛造、鋳造、切削など)のもの任意に選択すればよく、例えば図10〜11に示すように、板材を塑性加工して形成したものを取付部材として用いてもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1および2に記載の排気管によれば、熱膨張差による内管の外管に対する相対移動を妨げないので、内管の座屈を防止できる。また、内管が外管に対して径方向に相対移動した場合においても、排気管の保温性の低下を確実に抑制できる。
【0033】
請求項3に記載の排気管によれば、排気管の保温性の低下を長期間に渡って抑制できる。
【0034】
請求項4に記載の排気管によれば、一層排気管の保温性の低下を抑制できる。
【0035】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態における排気管の搭載状態を示す概略図。
【図2】第1の実施の形態における排気管の取付部材近傍の断面図。
【図3】(a)シール材の正面図。
(b)シール材の側面図。
【図4】第2の実施の形態における排気管の取付部材近傍の断面図。
【図5】第3の実施の形態における排気管の搭載状態を示す概略図。
【図6】第3の実施の形態における排気管の取付部材近傍の断面図。
【図7】第4の実施の形態における排気管の取付部材近傍の断面図。
【図8】図7におけるE−Eの断面図。
【図9】(a)シール材の変形例の正面図。
(b)シール材の変形例の側面図。
【図10】(a),(b)板材を塑性加工して形成した取付部材を固設した排気管の取付部材近傍の断面図。
【図11】(a),(b)板材を塑性加工して形成した取付部材を固設した排気管の取付部材近傍の断面図。
【図12】従来技術における排気管の取付部材近傍の断面図。
【符号の説明】
1,21,31 排気管
2,22,32 内管
3,23,33 間隙部
4,24,34 外管
5,25,35,45,46 取付部材
9,10,26,27,38,39 開孔
11 貫通孔
12,13,28,36 シール部材
Claims (4)
- 内管と、内管の外周に間隙部を備えるように配設した外管とを有し、前記内管および前記外管の周壁にはそれぞれ開孔が設けられるとともに、前記外管には前記外管の開孔と対応する位置に、貫通孔を備えた取付部材が固設された排気管において、前記内管の開孔から管端までの距離が長い側の前記内管の開孔近傍に、前記間隙部の全周を閉塞するシール部材を設けたことを特徴とする排気管。
- 内管と、内管の外周に間隙部を備えるように配設した外管とを有し、前記内管および前記外管の周壁にはそれぞれ開孔が設けられるとともに、前記外管には前記外管の開孔と対応する位置に、貫通孔を備えた取付部材が固設された排気管において、前記内管の開孔の両側の前記内管の開孔の近傍に、前記間隙部の全周を閉塞するシール部材を設けたことを特徴とする排気管。
- 前記シール部材は金属細線をメリヤス状に編組するとともに環状に成形してなることを特徴とする請求項1又は2記載の排気管。
- 前記シール部材近傍の前記内管に突起を設けたことを特徴とする請求項1乃至3記載の排気管。
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