JP6901380B2 - Water collection chamber for exhaust pipe for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される内燃機関用の排気管に関し、特に凝縮した水が集まる集水チャンバに関する。 The present invention relates to an exhaust pipe for an internal combustion engine mounted on a vehicle, and particularly to a water collecting chamber in which condensed water collects.
内燃機関が搭載された車両は、内燃機関の排気を排出する排気管を有する。排気管の途中には、触媒コンバータやマフラが設けられている。内燃機関を車両の前部に搭載する一般的な車両において、排気管は車体の下を通って後方に延びる。このとき、排気管は、車体下部に配置される他の構造物を回避するなど、配置の都合によって昇降して延びる。昇降する排気管の低い位置にある部分の内部には、排気中に含まれる水蒸気が凝縮した水が集まる場合がある。 A vehicle equipped with an internal combustion engine has an exhaust pipe for exhausting the exhaust gas of the internal combustion engine. A catalytic converter and a muffler are provided in the middle of the exhaust pipe. In a typical vehicle with an internal combustion engine mounted on the front of the vehicle, the exhaust pipe passes under the vehicle body and extends rearward. At this time, the exhaust pipe moves up and down depending on the convenience of arrangement, such as avoiding other structures arranged in the lower part of the vehicle body. Water in which water vapor contained in the exhaust is condensed may collect inside the lower part of the exhaust pipe that goes up and down.
下記特許文献1には、排気管の低く位置する部分(センターパイプの水平部22C)の後端部から高く位置するマフラ(リアマフラー26)に至る部分(インレットパイプの水平部分24B)までの区間に排気管内部を上下に仕切る仕切り部材(36)が設けられている。仕切り部材(36)が設けられた区間において、排気管の上側部分と下側部分は仕切り板(36)により遮断され、上側部分の流れと下側部分の流れは独立している。排気管の低い位置にある部分に集まった水は、内燃機関の排気の流れによって仕切り板(36)の下側の部分を通って排出される。 In Patent Document 1 below, exhaust is performed in the section from the rear end of the exhaust pipe (horizontal portion 22C of the center pipe) to the portion extending to the muffler (rear muffler 26) located high (horizontal portion 24B of the inlet pipe). A partition member (36) for partitioning the inside of the pipe into upper and lower parts is provided. In the section where the partition member (36) is provided, the upper portion and the lower portion of the exhaust pipe are blocked by the partition plate (36), and the flow of the upper portion and the flow of the lower portion are independent. The water collected in the lower portion of the exhaust pipe is discharged through the lower portion of the partition plate (36) by the exhaust flow of the internal combustion engine.
排気管内を完全に上下に仕切る仕切り板を排気管内に設けると水が溜まったときに、排気の通る流路が限定されてしまい、内燃機関の背圧が大きくなる場合がある。 If a partition plate that completely divides the inside of the exhaust pipe into upper and lower parts is provided in the exhaust pipe, the flow path through which the exhaust gas passes is limited when water collects, and the back pressure of the internal combustion engine may increase.
本発明は、排気管内で水が集まる部分に水が溜まったときに、背圧の上昇を抑えることを目的とする。 An object of the present invention is to suppress an increase in back pressure when water collects in a portion of an exhaust pipe where water collects.
本発明に係る内燃機関用排気管の集水チャンバ、つまり排気管内で凝集した水が集まる部分は、排気が流れる管路を形成する外殻部材と、外殻部材内に配置され、この外殻部材の内部を上下に仕切る仕切り板とを有する。仕切り板は、上流側端部および下流側端部の左右側縁において外殻部材に接合され、上流側端部と下流側端部の間の中間部の少なくとも一部において左右側縁と外殻部材との間には隙間が設けられている。さらに、仕切り板は、上流側に下流に行くに従って徐々に下降する下降部分を有し、また下降部分に続いて下流側に外殻部材の高さの中央付近に水平に延びる水平部分を有し、また水平部分に続いて更に下流側に下流に行くに従って上昇する上昇部分を有する。さらに、下降部分の一部と外殻部材の間、および上昇部分の一部と外殻部材の間に前記の隙間が設けられている。 The water collecting chamber of the exhaust pipe for an internal combustion engine according to the present invention, that is, a portion where aggregated water collects in the exhaust pipe is arranged in an outer shell member forming a pipeline through which exhaust gas flows and an outer shell member. It has a partition plate that partitions the inside of the member up and down. The partition plate is joined to the outer shell member at the left and right side edges of the upstream end and the downstream end, and the left and right side edges and the outer shell are formed at least in a part of the intermediate portion between the upstream end and the downstream end. A gap is provided between the members. Further, the partition plate has a descending portion that gradually descends toward the upstream side as it goes downstream, and has a horizontal portion that extends horizontally near the center of the height of the outer shell member on the downstream side following the descending portion. Also, it has a rising part that rises further downstream as it goes downstream, following the horizontal part. Further, the above-mentioned gap is provided between a part of the descending portion and the outer shell member, and between a part of the ascending portion and the outer shell member.
外殻部材と仕切り板の側縁の間に隙間を設けることにより、仕切り板の上側の空間と下側の空間が連通し、水が溜まったときに排気の一部が隙間を通って下側から上側に流れる。これにより、背圧の上昇を抑えることができる。 By providing a gap between the outer shell member and the side edge of the partition plate, the space above and the space below the partition plate communicate with each other, and when water collects, part of the exhaust gas passes through the gap and is on the lower side. Flows upward from. As a result, an increase in back pressure can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1は、車両に搭載された内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。図1において、左方が車両に搭載されたときの車両前方であり、上方が車両上方である。排気管10は、前端が車両の前部に搭載された内燃機関(不図示)に接続され、内燃機関の排気を車両の後端に導き、そこから排出する。排気管10の経路の途中には、触媒コンバータ12、サブマフラ14、メインマフラ16が設けられている。触媒コンバータ12は、排気ガス中の有害成分を酸化および還元させることで減少させる。また、サブマフラ14およびメインマフラ16は、高温、高圧の排気の温度、圧力を低下させ、騒音を抑える。以下の説明において、「上流」および「下流」の語句は、排気の流れ方向に関する上流、下流を表す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust system of an internal combustion engine mounted on a vehicle. In FIG. 1, the left side is the front of the vehicle when mounted on the vehicle, and the upper side is the upper side of the vehicle. The front end of the
排気管10は、車両の他の構造物を回避するなど配置の都合によって昇降して延びる。例えば、車室のフロア下方や燃料タンクの下方では低い位置に配置され、後車軸の周辺では、サスペンションのロアアームやアクスルビームを避けるために、比較的高い位置に配置される。したがって、排気管10は、排気の流れ方向において、一旦低い位置に配置された後、高い位置に配置され、その間、上りの傾斜が形成される。
The
内燃機関の排気には、燃料が燃焼して生じた水蒸気が含まれ、これが排気管内で冷やされると凝縮して水となる。排気管10が後端に向かって徐々に低くなるように配置されていれば、排気管10内の水は、後端から排出される。しかし、前述のように、排気管10は、途中に他の部分より低く配置された部分があり、この部分に水が集まり溜まる。排気管10においては、メインマフラ16より少し上流側に集水チャンバ18が設けられ、ここに水が集まる。集水チャンバ18には、集まった水を排気の流れおよび圧力を利用して送り出す構造が採用されている。集水チャンバ18から送り出された水は、排気管10の傾斜を昇ってメインマフラ16に送られ、さらに排気管10の後端開口から排出される。
The exhaust of an internal combustion engine contains water vapor generated by burning fuel, and when it is cooled in the exhaust pipe, it condenses into water. If the
図2は、集水チャンバ18を、車両に搭載された状態において車両の側方から視た図であり、内部の構造が見えるよう外側の部材が透かされて表されている。図3は、(a)が車両の上方から視た図であり、(b),(c),(d)は、(a)に示すA−A線、B−B線、C−C線による断面図である。図3の(a)は、内部構造が見えるよう外側の部材が透かされて表されている。集水チャンバ18は、排気管10の一部となって管路を形成する外殻部材20と、外殻部材20の内部に配置され、外殻部材20の内部空間を上下に仕切る仕切り板22を含む。
FIG. 2 is a view of the
外殻部材20は、上流側の端部が略円筒形状を有し、集水チャンバ18より上流の円管の排気管10と接合可能となっている。また、下流側の端部も同様に略円筒形状をしている。外殻部材20は、上流側端部および下流側端部の間の中間部分において、横方向に広がった平たい形状をしており、また、下流側の部分は上方に傾斜している。外殻部材20は、天井面を形成する上側外殻24と、底面および側面を形成する下側外殻26とを有し、側面において、上側外殻24と下側外殻26が溶接等の手法により接合して形成される。
The
仕切り板22は、上流側の端部および下流側の端部において、仕切り板22の側縁が上側外殻24に接合される。具体的には、仕切り板22は、図3の(a)に斜線を施した領域(以下、溶接領域と記す。)W1,W2において溶接されて上側外殻24に固定される。仕切り板22の上流側と下流側の溶接領域W1,W2の間の側縁は、上側外殻24との間に隙間28を形成して位置している。隙間28は、上流側、下流側の溶接領域W1,W2の間の部分の全体に形成されてもよく、一部に形成されてもよい。
In the
仕切り板22は、図2に示されるように、上流側の端部では、上側外殻24に近接しており、下流に行くに従って下側外殻26に向けて徐々に下降し、外殻部材20の高さ方向の中央付近に達するとそこから水平に延び、下流側の端に近づくと上側外殻24に向けて上昇して後端は、上側外殻24近傍に達する。これらの、仕切り板22の下降する部分、水平に延びる部分、および上昇する部分をそれぞれ、下降部分22a、水平部分22bおよび上昇部分22cと記す。
As shown in FIG. 2, the
図3に示されるように、仕切り板22の幅方向寸法は、下降部分22aで下流に向けて徐々に広がり、外殻部材20の側壁近傍に達し、水平部分22bにおいては、外殻部材20の幅と同様に一定の幅で下流に延び、上昇部分22cで狭まる。下降部分22aの両側の側縁は、概略的に、下流に向けて間隔を広げ、上流側部分の側縁が上側外殻24に溶接され、下流側部分の側縁が上側外殻24との間に隙間28を開けて位置している。この部分の隙間を隙間28aと記す。隙間28aが形成された部分の集水チャンバ18の断面が図3の(c)に示されている。仕切り板の水平部分22bの側縁は、外殻部材20の側壁に沿って延びている。上昇部分22cの側縁は、概略的に狭まり、上流側部分の側縁は上側外殻24との間に隙間28を開けて位置し、下流側の端において上側外殻24に溶接されている。上昇部分22cにより形成された隙間28を隙間28bと記す。隙間28bが形成された部分の集水チャンバ18の断面が図3の(d)に示されている。
As shown in FIG. 3, the width direction dimension of the
仕切り板22の上流側の端縁は、上側外殻24と間隔を開けて配置されており、ここから仕切り板22より上側の空間に排気が流入することができる。また、仕切り板22の下流側の端縁も、上側外殻24と間隔を開けて配置されており、ここから仕切り板22の上側の空間の排気が流出することができる。以降において、仕切り板22より上側の空間を上側流路32、下側の空間を下側流路34と記す。
The upstream edge of the
図4は、排気管10内の水が集まり、集水チャンバ18に溜まった状態を示している。集水チャンバ18に溜まった水を以降、溜まり水36と記す。集水チャンバ18を通る排気は、上側流路32の上流側の開口が小さいため、多くの部分が下側流路34を流れる。集水チャンバ18の底部に溜まり水36があると、溜まり水36は、下側流路34の上下方向の寸法を狭める。このため、溜まり水36の水面近くに排気の強い流れが形成され、この気流によって溜まり水36が下流に向けて送り出される。また、排気の流れは脈動流であり、溜まり水36の水面をより波立たせ、しぶきが上がり、しぶきが排気の流れに乗って吹き上げられて下流側の排気管10の傾斜を昇って集水チャンバ18から排出される。
FIG. 4 shows a state in which the water in the
溜まり水36の水位が低いときには、排気の大部分は、矢印Fのように仕切り板の下降部分22aの傾斜に沿って下降し、そのまま下側流路34に送り込まれる。溜まり水36の水位が上昇すると、下側流路34が狭まり排気が通りにくくなるため、排気は、矢印Gのように仕切り板22の端縁と外殻部材20の間に形成された隙間28、特に隙間28aを通って下側流路34から上側流路32に流れる。また、上側流路32の後部においては、矢印Hのように、上側流路32から隙間28、特に隙間28bを通って下側流路34に流れる。これにより、排気の流路断面積が増加し、背圧の上昇が抑制される。
When the water level of the pooled
10 排気管、12 触媒コンバータ、14 サブマフラ、16 メインマフラ、18 集水チャンバ、20 外殻部材、22 仕切り板、24 上側外殻、26 下側外殻、28 隙間、32 上側流路、34 下側流路、36 溜まり水。 10 Exhaust pipe, 12 Catalytic converter, 14 Sub muffler, 16 Main muffler, 18 Water collection chamber, 20 Outer shell member, 22 Partition plate, 24 Upper outer shell, 26 Lower outer shell, 28 Gap, 32 Upper flow path, 34 Lower Side flow path, 36 pooled water.
Claims (1)
排気が流れる管路を形成する外殻部材と、
前記外殻部材内に配置され、当該外殻部材の内部を上下に仕切る仕切り板と、
を有し、
前記仕切り板は、上流側端部および下流側端部の左右側縁において前記外殻部材に接合され、前記上流側端部と前記下流側端部の間の中間部の少なくとも一部において左右側縁と前記外殻部材との間には隙間が設けられており、
さらに、前記仕切り板は、上流側に下流に行くに従って徐々に下降する下降部分を有し、また前記下降部分に続いて下流側に前記外殻部材の高さの中央付近に水平に延びる水平部分を有し、また前記水平部分に続いて更に下流側に下流に行くに従って上昇する上昇部分を有し、
さらに、前記下降部分の一部と前記外殻部材の間、および前記上昇部分の一部と前記外殻部材の間に前記隙間が設けられている、
内燃機関用排気管の集水チャンバ。 It is a water collection chamber that is installed in the exhaust pipe that sends the exhaust of the internal combustion engine mounted on the vehicle and collects the condensed water in the exhaust pipe.
An outer shell member that forms a pipeline through which exhaust gas flows,
A partition plate arranged inside the outer shell member and partitioning the inside of the outer shell member up and down,
Have,
The partition plate is joined to the outer shell member at the left and right side edges of the upstream end and the downstream end, and is left and right at least a part of the intermediate portion between the upstream end and the downstream end. It edges and is provided with a gap between the outer shell member,
Further, the partition plate has a descending portion that gradually descends toward the upstream side as it goes downstream, and a horizontal portion that extends horizontally near the center of the height of the outer shell member on the downstream side following the descending portion. Also has an ascending portion that rises further downstream as it goes downstream, following the horizontal portion.
Further, the gap is provided between a part of the descending portion and the outer shell member, and between a part of the rising portion and the outer shell member.
Water collection chamber for exhaust pipes for internal combustion engines.
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