JP5109968B2 - Engine exhaust pipe cooling structure - Google Patents
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Description
本発明はエンジンの排気管の冷却構造に関し、特に排気管の配列方向に沿って冷却水の流路を設けたエンジンの排気管の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for an exhaust pipe of an engine, and more particularly to a cooling structure for an exhaust pipe of an engine provided with a flow path of cooling water along the arrangement direction of the exhaust pipe.
従来、エンジンの気筒に対応させて設けられた複数の排気管を冷却する技術として、直列的に配置された複数の排気管の配列方向に沿って冷却水の流路を設けた技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, as a technique for cooling a plurality of exhaust pipes provided corresponding to engine cylinders, a technique in which a cooling water flow path is provided along the arrangement direction of a plurality of exhaust pipes arranged in series is known. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、排気管を冷却するにあたっては、具体的には例えば以下に示すようなエンジンの排気管の冷却構造(以下、単に冷却構造とも称す)が従来からある。図7は従来の冷却構造1Xを、図8は従来の冷却構造1Yをそれぞれ模式的に示す図である。具体的には図7および図8において、(a)ではこれらを斜視図で示しており、(b)では(a)に示す断面でこれらを示している。
By the way, when cooling the exhaust pipe, specifically, for example, an engine exhaust pipe cooling structure (hereinafter also simply referred to as a cooling structure) as shown below has been conventionally used. FIG. 7 schematically shows a
冷却構造1Xでは、一般的なエキゾーストマニホールド10の複数の排気管11それぞれを個別に取り囲むようにして、複数の排気管11それぞれとの間に冷却水の流路WJを形成する部材15Xが設けられている。すなわち、冷却構造1Xはエキゾーストマニホールド10の複数の排気管11を全体的に二重にしたような構造となっている。しかしながら冷却構造1Xでは、排気管11各々につき冷却水Wの流れを均一にすることが困難という問題がある。
冷却構造1Yでは、エキゾーストマニホールド10の複数の排気管11を取り囲むようにして、複数の排気管11との間に流路WJを形成する部材15Yが設けられている。すなわち、冷却構造1Yは複数の排気管11全体を包むような構造となっている。しかしながら冷却構造1Yでは、複数の排気管11を全体的に包む構造上、冷却水Wの流れが冷却構造1Xよりもさらに不均一になり、圧力損失も高くなるという問題がある。
In the
In the
これに対して冷却構造は例えば以下のように構成することもできる。図9は従来の冷却構造1Zを断面で模式的に示す斜視図である。冷却構造1Zでは、外壁部41が第1の仕切り板44Zおよび第2の仕切り板45とともに、直列的に配置された複数の排気管5を取り囲むようにして、複数の排気管5との間に断面Uの字状の流路WJを形成している。また冷却構造1Zでは、外壁部41のうち、複数の排気管5の上側および下側に配置される部分が、全体として複数の排気管5に沿って滑らかに湾曲した蛇腹状の形状に形成されている。
On the other hand, a cooling structure can also be comprised as follows, for example. FIG. 9 is a perspective view schematically showing a
冷却構造1Zによれば、断面Uの字状の流路WJを設けたことにより、冷却構造1X、1Yと比較して冷却水Wの流れをより均一にすることができる。また冷却構造1Zによれば、上述の蛇腹状の形状により、流路の面積を全体的に小さくし、圧力損失の低減や冷却水の流動性の向上を図ることができる。
ところが冷却構造1Zには、例えば注水時やエンジンの冷間始動時にエアを含んだ冷却水Wが流入してくることがある。このため、冷却構造1Zでは流入してきたエアが流路内に溜まり、冷却水Wと排気管5との接触を妨げたり、冷却水の流通を阻害したりする結果、冷却効果が低下する虞がある点で問題があった。
According to the
However, cooling water W containing air may flow into the
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、排気管の配列方向に沿って冷却水の流路を設けた場合に排気管を均等に冷却しつつエア抜き性を高め、以って所望の冷却効果を確保することができるエンジンの排気管の冷却構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and when a cooling water flow path is provided along the arrangement direction of the exhaust pipes, the air venting performance is improved while cooling the exhaust pipes uniformly, thereby It is an object of the present invention to provide a cooling structure for an exhaust pipe of an engine that can ensure a desired cooling effect.
上記課題を解決するための本発明のエンジンの排気管の冷却構造は、エンジンの気筒に対応させて直列的に配置された複数の排気管を取り囲むようにして設けられ、前記複数の排気管との間に冷却水の流路を形成する冷却水流通手段と、前記複数の排気管同士の間にエア抜き穴が設けられた複数の第1の仕切り板と、前記複数の排気管の配列方向における一端側に配置された第2の仕切り板と、を備え、前記冷却水流通手段が、前記複数の排気管の下方に全体として前記複数の排気管に沿って湾曲した蛇腹状の形状に形成された第1の部位を備えるとともに、前記複数の排気管の上方に、上面が全体的に略平坦な形状に形成された第2の部位を備え、前記第2の部位は、前記複数の排気管の配列方向における前記一端側であり且つ前記冷却水の流動方向で下流端側に、前記冷却水を排出する排出口を有しており、前記第1の部位と前記第2の部位とは、前記複数の排気管の配列方向における前記一端側において前記第2の仕切り板によって仕切られており、前記複数の排気管の配列方向における他端側において連通している。 An engine exhaust pipe cooling structure of the present invention for solving the above-described problems is provided so as to surround a plurality of exhaust pipes arranged in series corresponding to the cylinders of the engine, A cooling water flow means for forming a cooling water flow path between the plurality of exhaust pipes, a plurality of first partition plates provided with air vent holes between the plurality of exhaust pipes, and an arrangement direction of the plurality of exhaust pipes A second partition plate disposed on one end side of the first and second cooling plates, and the cooling water circulation means is formed in a bellows-like shape curved along the plurality of exhaust pipes as a whole below the plurality of exhaust pipes. provided with a first portion which is, above the plurality of exhaust pipes, a second portion having an upper surface formed in the generally substantially planar shape, said second portion, said plurality of exhaust The one end side in the arrangement direction of the pipes and the cooling water It has a discharge port for discharging the cooling water on the downstream end side in the flow direction, and the first part and the second part are the one end side in the arrangement direction of the plurality of exhaust pipes. It is partitioned off by a second partition plate and communicates at the other end side in the arrangement direction of the plurality of exhaust pipes .
また本発明は、前記冷却水流通手段が断面Uの字状に形成されていてもよい。 In the present invention, the cooling water circulation means may be formed in a U-shaped cross section.
本発明によれば、排気管の配列方向に沿って冷却水の流路を設けた場合に排気管を均等に冷却しつつエア抜き性を高め、以って所望の冷却効果を確保することができる。 According to the present invention, when the cooling water flow path is provided along the arrangement direction of the exhaust pipes, it is possible to improve the air bleeding performance while cooling the exhaust pipes uniformly, thereby ensuring a desired cooling effect. it can.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本実施例に係るエンジンの排気管の冷却構造1Aを模式的に示す斜視図である。冷却構造1Aはヘッド側フランジ2と、エキマニ側フランジ3と、冷却部4とを備えた1つの構造体となっている。ヘッド側フランジ2は図示しない直列4気筒のエンジンのシリンダヘッドに取り付けられる。エキマニ側フランジ3には、図示しないエキゾーストマニホールドのフランジが取り付けられる。
冷却部4は排気管5の周りに外壁部41を備えている。排気管5はエンジンの気筒に対応させて複数(ここでは4つ)設けられるとともに、直列的に配置されている。排気管5は本実施例ではフランジ2、3それぞれに固定されており、これらフランジ2、3のフランジ面にそれぞれ開口している。外壁部41はフランジ2、3それぞれに固定されており、外壁部41の排気管配列方向における一端側には冷却水導入口42と冷却水排出口43とがそれぞれ設けられている。冷却構造1の材質には例えばSUSを適用することができる。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a cooling structure 1A for an exhaust pipe of an engine according to this embodiment. The
The
図2は冷却構造1Aをエキマニ側フランジ3と冷却部4との接続位置の断面で模式的に示す斜視図である。外壁部41は複数の排気管5を取り囲むようにして設けられている。外壁部41のうち、複数の排気管5の下方に配置された部分(第1の部位に相当)41aは、全体として複数の排気管5に沿って滑らかに湾曲した蛇腹状の形状に形成されている。一方、外壁部41のうち、複数の排気管5の上方に配置された部分(第2の部位に相当)41bの形状は略平坦な形状になっており、部分41bは排気管配列方向に沿って延伸している。外壁部41は排気管5との間で流路WJを形成している。冷却水導入口42は断面Uの字状の流路WJのうち、下側に位置する流路端に、冷却水排出口43は断面Uの字状の流路WJのうち、上側に位置する流路端にそれぞれに連通している。本実施例では外壁部41で(より正確にはさらにヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3とともに)冷却水流通手段が実現されている。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the
冷却部4はさらに複数の排気管5同士の間に第1の仕切り板(セパレータ)44Aを備えている。第1の仕切り板44Aは複数の排気管5同士の間、略中央にそれぞれ設けられている。第1の仕切り板44Aそれぞれには部分円筒状のエア抜き穴44aAが設けられている。エア抜き穴44aAは本実施例では第1の仕切り板44Aのうち、ヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3近傍の部分、略中央にそれぞれ設けられている。このほか冷却構造1Aは、複数の排気管5のうち、排気管配列方向において冷却水導入口42と冷却水排出口43とが位置する一端側に設けられた排気管5の端部側の側方に第2の仕切り板45を備えている。冷却構造1Aでは、第1の仕切り板44Aおよび第2の仕切り板45を備えることにより、流路WJが断面Uの字状に形成される。
The
次に冷却構造1Aの作用効果について説明する。冷却構造1では、冷却水導入口42から冷却水Wが導入される。導入された冷却水Wは、断面Uの字状の流路WJを流通し、冷却水排出口43から排出される。この際、冷却水の流れFは流路WJが第1および第2の仕切り板44、45で断面Uの字状に形成されていることから均一な流れとなり、冷却水Wは流路WJを均一的に流通しつつ複数の排気管5から熱を受熱する。これにより複数の排気管5を均等に冷却できる。
Next, the function and effect of the cooling structure 1A will be described. In the
一方、冷却水WがエアArを含んでいる場合には、冷却水Wに含まれたエアArは流路WJ流通の際に第1の仕切り板44Aの下側に溜まろうとする。ところが、第1の仕切り板44Aにはエア抜き穴44aAが設けてある。このため、エアArはエア抜き穴44aAを介して流路WJの上部に移動する。さらに冷却構造1Aでは部分41bが平坦な形状となっているため、流路WJの上部に移動したエアArは冷却水Wの流れに乗ってスムースに冷却水排出口43から排出される。これにより複数の排気管5を均等に冷却しつつエア抜き性を高めることができ、以って所望の冷却効果を確保することができる。
また冷却構造1Aでは、複数の排気管5同士の間に第1の仕切り板44Aを設けたことで冷却構造1Aの剛性も高めることができる。
このように冷却構造1Aは、排気管5の配列方向に沿って流路WJを設けた場合に排気管5を均等に冷却しつつエア抜き性を高め、以って所望の冷却効果を確保することができる。
On the other hand, when the cooling water W includes air Ar, the air Ar included in the cooling water W tends to accumulate below the
In the cooling structure 1A, the rigidity of the cooling structure 1A can be increased by providing the
As described above, the cooling structure 1A improves the air venting performance while cooling the
図3は本実施例に係る冷却構造1Bを図2と同様の断面で模式的に示す斜視図である。冷却構造1Bは、第1の仕切り板44Aの代わりに第1の仕切り板44Bを備えている点以外、冷却構造1Aと実質的に同一のものとなっている。
第1の仕切り板44Bは複数の排気管5同士の間、上方の部分に設けられており、下に向かって凸となるように滑らかに湾曲した形状で隣り合う2つの排気管5の外周面と滑らかに接続されている。湾曲の度合いは、第1の仕切り板44Bが冷却水の流れFをスムースに案内できる度合いに設定されている。第1の仕切り板44Bでは、部分円筒状のエア抜き穴44aBが隣り合う2つの排気管5との接続部近傍、且つヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3近傍の部分それぞれに設けられている。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the
The
次に冷却構造1Bの作用効果について説明する。冷却構造1Bでは、第1の仕切り板44Bを備えたことにより、冷却水Wが流路WJの上部をスムースに流通するようになり、これにより圧力損失の低減を図ることができる。
また冷却構造1Bでは、上記のようにエア抜き穴44aBを設けたことにより、第1の仕切り板44Bの下側に溜まろうとするエアを流路WJの上部に移動させるとともに、冷却水排出口43からスムースに排出することができる。
このように冷却構造1Bは冷却構造1Aと比較して更に圧力損失を低減できる。
Next, the effect of the
Further, in the
Thus, the
図4は本実施例に係る冷却構造1Cを図2と同様の断面で模式的に示す図である。冷却構造1Cは、第1の仕切り板44Aの代わりに第1の仕切り板44Cを備えている点以外、冷却構造1Aと実質的に同一のものとなっている。
第1の仕切り板44Cは上側仕切り板441Cと下側仕切り板442Cとで構成されている。上側仕切り板441Cは複数の排気管5同士の間、上方の部分に設けられており、下に凸になるように滑らかに湾曲した形状で隣り合う2つの排気管5の外周面と滑らかに接続されている。下側仕切り板442Cは複数の排気管5同士の間、下方の部分に設けられており、上に凸になるように滑らかに湾曲した形状で隣り合う2つの排気管5の外周面と滑らかに接続されている。これら仕切り板441C、442Cは複数の排気管5同士の間、略中央で互いに接続されている。第1の仕切り板44Cでは、部分円筒状のエア抜き穴44aCが複数の排気管5同士の間、略中央(すなわち仕切り板441C、442Cの接続部分)、且つヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3近傍の部分それぞれに設けられている。
FIG. 4 is a view schematically showing the cooling structure 1C according to the present embodiment in the same cross section as FIG. The cooling structure 1C is substantially the same as the cooling structure 1A, except that the
The
次に冷却構造1Cの作用効果について説明する。冷却構造1Cでは、第1の仕切り板44Cを備えたことにより、冷却水Wが流路WJの上部および下部をスムースに流通するようになる。このため、これにより冷却構造1Bと比較して更なる圧力損失の低減を図ることができる。
また冷却構造1Cでは、仕切り板441Cと442Cを接続したことにより、冷却構造1Bと比較してさらに剛性を高めることもできる。
このように冷却構造1Cは冷却構造1Bと比較してさらに圧力損失を低減できるとともに剛性を高めることができる。
Next, the effect of the cooling structure 1C will be described. In the cooling structure 1C, since the
Further, in the cooling structure 1C, by connecting the
Thus, the cooling structure 1C can further reduce pressure loss and increase rigidity as compared with the
図5は本実施例に係る冷却構造1Dを図2と同様の断面で模式的に示す斜視図である。冷却構造1Dは流れ調整板46をさらに備えている点以外、冷却構造1Cと実質的に同一のものとなっている。
流れ調整板46は流路WJの上部、且つ第1の仕切り板44Cの上方の部分に複数(ここでは3つ)設けられている。流れ調整板46それぞれの形状は上側仕切り板441Cの形状に沿って滑らかに湾曲したV字状の形状となっている。流れ調整板46の上端部それぞれは部分41bに接続されている。また、流れ調整板46の上端部且つ、ヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3近傍の部分それぞれにはエア抜き穴46aが設けられている。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing the
A plurality (three in this case) of
次に冷却構造1Dの作用効果について説明する。冷却構造1Dでは、流れ調整板46を備えたことにより、複数の排気管5に対してより均一に冷却水Wを流通させることができ、これにより冷却効果を高めることができる。
また冷却構造1Dでは、流れ調整板46の上端部にエア抜き穴46aを設けたことで冷却水排出口43からエアをスムースに排出することができる(図6参照)。
このように冷却構造1Dは冷却構造1Cと比較してエア抜き性を確保しつつ、さらに冷却効果を高めることができる。
Next, the effect of the
Further, in the
In this way, the cooling
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば本発明の冷却構造においては、エア抜き穴の位置や数や形状は上述の実施例に限られない。
また上述した実施例3、4では、ヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3のうち、仕切り板441C、442Cおよび排気管5によって囲われた空間Sには特段冷却水を流通させないようにしたが、例えばヘッド側フランジ2およびエキマニ側フランジ3のうち、空間Sに対応する一組の部分に一組の第2の冷却水導入口、第2の冷却水排出口をさらに設けて空間Sに冷却水を流通させてもよい。これにより、さらに冷却効果を高めることができる。
またこの場合に、第2の冷却水導入口への冷却水供給経路に冷却水供給・停止手段(例えば電磁弁などのバルブ)をさらに設けてもよい。これにより、例えばエンジン運転状態に応じて空間Sに冷却水を適宜流通させることもできる。
また上述した実施例ではエンジンが直列4気筒エンジンである場合について説明したが、エンジンは必ずしもこれに限られず、適宜のエンジンであってよい。この点、例えばエンジンがV型6気筒エンジンの場合には本発明の冷却構造を片バンク毎に実現することができる。
The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the cooling structure of the present invention, the position, number, and shape of the air vent holes are not limited to the above-described embodiments.
In the third and fourth embodiments described above, the special cooling water is not circulated in the space S surrounded by the
In this case, cooling water supply / stop means (for example, a valve such as an electromagnetic valve) may be further provided in the cooling water supply path to the second cooling water introduction port. Thereby, cooling water can also be appropriately circulated through the space S according to, for example, the engine operating state.
In the above-described embodiment, the case where the engine is an in-line four-cylinder engine has been described. However, the engine is not necessarily limited thereto, and may be an appropriate engine. In this regard, for example, when the engine is a V-type 6-cylinder engine, the cooling structure of the present invention can be realized for each bank.
1 冷却構造
2 ヘッド側フランジ
3 エキマニ側フランジ
4 冷却部
41 外壁部
42 冷却水導入口
43 冷却水排出口
44 第1の仕切り板
44a エア抜き穴
441 上側仕切り板
442 下側仕切り板
45 第2の仕切り板
46 流れ調整板
46a エア抜き穴
5 排気管
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記複数の排気管同士の間にエア抜き穴が設けられた複数の第1の仕切り板と、
前記複数の排気管の配列方向における一端側に配置された第2の仕切り板と、を備え、
前記冷却水流通手段が、前記複数の排気管の下方に全体として前記複数の排気管に沿って湾曲した蛇腹状の形状に形成された第1の部位を備えるとともに、
前記複数の排気管の上方に、上面が全体的に略平坦な形状に形成された第2の部位を備え、
前記第2の部位は、前記複数の排気管の配列方向における前記一端側であり且つ前記冷却水の流動方向で下流端側に、前記冷却水を排出する排出口を有しており、
前記第1の部位と前記第2の部位とは、前記複数の排気管の配列方向における前記一端側において前記第2の仕切り板によって仕切られており、前記複数の排気管の配列方向における他端側において連通している、エンジンの排気管の冷却構造。 Cooling water circulation means provided so as to surround a plurality of exhaust pipes arranged in series corresponding to the cylinders of the engine, and forming a flow path of cooling water between the plurality of exhaust pipes ;
A plurality of first partition plates provided with air vent holes between the plurality of exhaust pipes;
A second partition plate disposed on one end side in the arrangement direction of the plurality of exhaust pipes ,
The cooling water circulation means includes a first portion formed in a bellows-like shape curved along the plurality of exhaust pipes as a whole below the plurality of exhaust pipes, and
Above the plurality of exhaust pipes, a second portion having an upper surface formed in a substantially flat shape as a whole ,
The second portion has a discharge port for discharging the cooling water on the one end side in the arrangement direction of the plurality of exhaust pipes and on the downstream end side in the flow direction of the cooling water,
The first part and the second part are partitioned by the second partition plate on the one end side in the arrangement direction of the plurality of exhaust pipes, and the other end in the arrangement direction of the plurality of exhaust pipes Engine exhaust pipe cooling structure that communicates on the side .
前記冷却水流通手段が断面Uの字状に形成されている、エンジンの排気管の冷却構造。 The engine exhaust pipe cooling structure according to claim 1,
An engine exhaust pipe cooling structure in which the cooling water circulation means is formed in a U-shaped cross section .
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