JP7243107B2 - 排気構造及び車両 - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関の排気構造、およびその排気構造を有する車両に関する。

内燃機関を搭載した車両には、内燃機関が排出する排気ガスを外部に排出する前に排気ガスに対して浄化等の必要な処理を行う後処理装置を含む排気構造が採用される。このような排気構造の例として、例えば特許文献１に開示された技術がある。

特許文献１には、ＤＰＦケーシングとＳＣＲケーシングとが、いずれの軸線も車幅方向に向くように（すなわち、略平行になるように）配置され、さらにＤＰＦケーシングがＳＣＲケーシングの斜め上方に配置される技術が開示されている。

特開２０１２－１４９５３５号公報

特許文献１に開示された技術では、排気ガスが排出されるテールパイプが車両の外側に向けて設けられている。排気ガスは高温であるため、周囲に存在する人や物等に対して熱による悪影響が及んでしまうことがある。このため、周囲への熱害を抑制することができる排気構造が要望されている。

本開示は、周囲への熱害を抑制することができる排気構造及び車両を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る排気構造は、車両に搭載された内燃機関から排出された排気ガスを流す排気管と、前記排気管よりも下流側に配置され、前記排気ガスを浄化する後処理装置と、前記車両の下側、かつ前記車両の車幅方向における左側または右側の端部に配置され、前記後処理装置に接続されており、前記車幅方向における前記車両の反対側の端部へ向かって前記排気ガスを排出する終端部と、を有し、前記終端部は、前記後処理装置が浄化した前記排気ガスを排出する排気口までの流路において、前記排気口に近づくにつれて上側に向かうように傾斜した下端面を有する。

本開示の一態様に係る車両は、上記排気構造を有する。

本開示によれば、周囲への熱害を抑制することができる。

車両を下側から見た場合の概略図 排気構造について説明するための図 排気終端部について説明するための図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

＜車両が有する構成＞
図１は、車両１００を下側から見た場合の概略図である。本実施の形態では、車両１００として、例えばトラック等、ラダーフレームを備えた車両が想定されている。なお、本開示は、このようなラダーフレームを備えた車両に限定されず、モノコックボディを備えた車両等、他の構造を有する車両にも適用することができる。以下では、車両１００を下側から見た場合の前後左右方向を用いて説明を行う。すなわち、車幅方向が左右方向に、車長方向が前後方向に、それぞれ対応する。

図１に示すように、車両１００は、エンジン１０、排気構造２０、トランスミッション３０、前輪４０、後輪５０、スペアタイヤ６０、エアタンク７０、燃料タンク８０、および車体２００を有する。車体２００は、架装物またはキャブ等である。図１に示す車体２００以外の車両１００の各構成は、車両１００の図示しないフレームや、車体２００の下部等に固定されている。

エンジン１０は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、燃料タンク８０に貯蔵された燃料（ガソリンや軽油等）を燃焼させて車両１００の駆動力を発生させる。燃焼により生じた排気ガスは、排気構造２０へ流入する。

排気構造２０は、排気管２１、後処理装置２２、および終端部２３を有する。排気管２１は、エンジン１０および後処理装置２２に接続されている。後処理装置２２は、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する。後処理装置２２には、触媒やフィルタ等が含まれる。より具体的には、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムやＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等が含まれうる。後処理装置２２にて浄化された排気ガスは、終端部２３から排出される。

図１に示す例では、後処理装置２２は、車両１００の車幅方向における一端部である、左側の端部付近に配置されている。そして、終端部２３は、車幅方向における左側の端部付近に配置された後処理装置２２から、車幅方向における右側の端部へ向かって排気ガスを排出する。

後処理装置２２の、終端部２３の排気ガスを排出する部位の近傍には、誘導板２２１が設けられており、終端部２３から排出された排気ガスが上側、すなわち車体２００側へ流れにくいようになっている。終端部２３および誘導板２２１の詳細については後述する。

エンジン１０が発生させた駆動力は、クランクシャフト１１、トランスミッション３０、プロペラシャフト３１、ディファレンシャルギア５１、ドライブシャフト５２等を介して後輪５０へ伝達される。これにより、車両１００が走行する。

車両１００の車幅方向の中心よりも左側、かつ後処理装置２２の後部には、スペアタイヤ６０が取り付けられている。

車両１００の車幅方向における右側の端部付近には、エアタンク７０と、燃料タンク８０が設けられている。エアタンク７０には、車両１００の図示しないブレーキシステムやサスペンション、トランスミッション３０等に供給される空気が与圧されて貯蔵されている。燃料タンク８０にはエンジン１０で消費される燃料が貯蔵されている。

上記したように、図１に示す例では、後処理装置２２は、車両１００の車幅方向における左側端部付近に配置されており、終端部２３は、車幅方向における右側へ向かって排気ガスを排出するような向きに開口されている。なお、後処理装置２２および終端部２３は、車両１００の車幅方向左側の端部ではなく、例えば右側の端部付近に配置されていてもよい。

図１における実線の矢印Ａ１は、車両１００の停止状態かつ無風状態における排気ガスの排出方向を示している。一方、点線の矢印Ａ２は、車両１００の走行状態等、前方から風が吹いている状態の排気ガスの排出方向の例を示している。

このように、後処理装置２２の終端部２３から排出される排気ガスは、車両１００の車幅方向における左側の端部から、右側の端部へ向かって流動する。このため、排気ガスは、車体２００の下側へ向かって流動し、車体２００より外側には直接流れ出るようになっている。なお、本明細書において、「車体２００の下側」とは、車両１００を下側から見たときの、車体２００の外周よりも内側の空間を意味している。また、本明細書において、「車体２００より外側」とは、車両１００を上側または下側から見たときの、車体２００の外周よりも外側の空間を意味している。

このため、終端部２３から排出された排気ガスは、車体２００の下側で拡散し、外気と混ざり合ってから車体２００より外側へ流れ出る。このため、車体２００より外側へ流れ出るときには、排気ガスの温度は外気によって低減されている。これにより、高温の排気ガスによる車両１００の周囲の物や人への熱害を抑制することができる。

＜後処理装置および排気終端部＞
図２Ａは、排気構造２０について説明するための図である。また、図２Ｂは、終端部２３について説明するための図である。図２Ａおよび図２Ｂに示される上下、左右、前後方向は、図１と同様に、車両１００を下側から見た場合の各方向に対応している。

図２Ａに示すように、後処理装置２２は、複数の面を有する装置であって、１つの面に開口２２２が設けられている。図２Ａに示す例では、後処理装置２２はほぼ三角柱形状に形成されているが、本開示はこれに限定されず、他の形状（ほぼ円柱形状、四角柱形状等）であってもよい。後処理装置２２の開口２２２の設けられた面とは他の面に、エンジン１０から延びる排気管２１が接続されている。後処理装置２２の内部には、排気管２１と開口２２２とを接続する流路（図示せず）が設けられており、この流路を流れる排気ガスが浄化されるようになっている。

図２Ａに示すように、後処理装置２２の開口２２２が設けられた面には、開口２２２を覆うように終端部２３が取り付けられている。終端部２３は、車両１００の排気構造の終端部である。終端部２３は、開口２２２に接続された排気流入口２３１と、排気ガスを排出する排気口２３２と、排気ガスの流路を形成する仕切り板２３３と、を有する。

終端部２３の内壁面と、仕切り板２３３とによって、排気流入口２３１から流入した排気ガスが排気口２３２から流れ出るまでの流路が形成される。図２Ａでは、仕切り板２３３を視認しやすくするため、斜線を付して図示している。図２Ａに示す矢印Ａ３は、終端部２３内の流路を流れる排気ガスの流れを例示したものである。

図２Ｂは、後処理装置２２および終端部２３を車両１００の後ろ側から見た様子を示している。図２Ｂを参照すると分かるように、終端部２３の下端面は排気口２３２に近づくにつれて若干上に上がっていくように、傾斜して形成されている。これにより、排気ガスは排気口２３２から排出されたばかりでは、矢印Ａ４に示すように若干上向きに向かって流動する。矢印Ａ４は終端部２３の排気口２３２から排出された排気ガスの流れを例示したものである。終端部２３の下端面が傾斜して設けられていることにより、終端部２３の内部における排気ガスの流路断面積を広く確保することができる。すなわち、終端部２３では、仕切り板２３３の設置と、終端部２３の下端面の傾斜とにより、排気ガスの整流効果が得られるとともに、排気ガスの流速の低下による排気音の抑制が期待される。

また、図１および図２Ｂに示すように、後処理装置２２の上側には、後処理装置の右方向に延在するように誘導板２２１が設けられている。また、誘導板２２１は先端に行くにつれて若干下に下がるように傾斜して形成されている。この誘導板２２１により、終端部２３の排気口２３２から排出された排気ガスは下側（車体２００から遠ざかる方向）へ向かって流れるように誘導され、上側には流れないようになっている。このため、排気ガスによる車体２００への熱害を抑制することができる。

なお、図２Ｂに示すように、終端部２３の下端面が上向きに傾斜して形成されているため、排気ガスが路面（すなわち図２Ｂに示す下側）に吹き付けることがなく、排気ガスによる路面の埃や塵等の舞い上がりが防止される。そして、排気口２３２から若干上向きに排出された排気ガスは、図２Ｂに示すように、誘導板２２１に突き当たり、下向きに傾斜する誘導板２２１に沿って若干下向きに誘導される。これにより、排気ガスが、誘導板２２１より上側に存在する車体２００に向かって流れる事態を防止することができ、排気ガスによる車体２００への熱害を抑制することができる。

＜排気ガスの熱害対策＞
上記説明したように、本発明では、後処理装置２２の終端部２３から排出される排気ガスは、車体２００の下側へ向かって排出され、車体２００より外側へは直接排出されないようになっている。このため、車両１００の周囲に存在する物や人への熱害が抑制されうる。しかしながら、車体２００の下側へ高温の排気ガスが排出されるため、車体２００の下側へ設けられた、図１に示す各構成の熱害対策が必要となる。以下では、その熱害対策の具体例について説明する。

まず、上記説明したように、誘導板２２１によって、排気ガスの車体２００への熱害を抑制することができる。

次に、図１に示すように、後処理装置２２の終端部２３の排気ガスの排出方向には、トランスミッション３０が設けられている。トランスミッション３０のケースに直接排気ガスが当たると、例えばトランスミッション３０の内部のラバー部品等が高温となって劣化し、車両１００の走行に悪影響が及ぶ可能性がある。また、トランスミッションを制御する電気信号が流れるケーブルハーネスに対しても同様に悪影響が及ぶ可能性がある。このため、トランスミッション３０の下面にヒートプロテクタを設けたり、トランスミッション用のケーブルハーネスを耐熱性の高い材料に変更したり、等の熱害対策を行うと好適である。

また、図１に示すように、後処理装置２２の終端部２３に隣接して、スペアタイヤ６０が設けられている。排気ガスにより終端部２３自体が高温となった場合、スペアタイヤ６０がその熱の影響を受ける可能性がある。これを防止するため、スペアタイヤ６０と終端部２３側との間にヒートプロテクタを設けると好適である。

また、図１に示すように、車両１００の停止状態かつ無風状態において、排気ガスが排出される方向には、トランスミッション３０の先にエアタンク７０が設けられている。エアタンク７０に設けられた水抜き用のドレンコック７１にラバー等が用いられていると、排気ガスの熱によって劣化する可能性があるため、ドレンコックを金属製等、耐熱性が高いものに変更すると好適である。

また、図１に示すように、車両１００の走行状態等、前方から風が吹いている状態では、排気ガスは矢印Ａ２に示すように燃料タンク８０の方向に流動することがある。燃料タンク８０は、例えばラバー製のブラケット等をかませた状態で車体２００に取り付けられている場合があり、そのような場合には排気ガスの高温でブラケットが劣化してしまう可能性がある。これを防止するため、燃料タンク８０の側面や下面を覆うようにヒートプロテクタを設けると好適である。

また、図示しないが、後輪５０等の車軸を車両１００のフレームに取り付けるロッド部材の締結部に用いられるナットに塗られるトルク安定剤が熱により溶けてしまい、緩みが生じる可能性がある。これを防止するため、締結部のナットをロックナットに変更すると好適である。

上記説明した例以外にも、車体２００の下側には、高熱環境下に置かれることが想定されていない部品が配置されていることがある。このような部品、例えば各種コントローラ等の制御装置、制御装置に接続されるケーブルハーネスおよび各種樹脂（ラバー等）部品に対しても、ヒートプロテクタの設置や、材質の変更等の熱害対策を行うと好適である。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示の実施の形態に係る排気構造２０は、車両１００に搭載されたエンジン１０から排出された排気ガスを流す排気管２１と、車両１００の下側かつ排気管２１の下流側へ配置され、車両１００の右側または左側から車両１００の左側または右側へ向けて、排気ガスを排出する終端部２３と、を有する。

特に、排気管２１よりも下流側かつ終端部２３よりも上流側に、排気ガスを浄化する後処理装置２２が設けられており、終端部２３は、後処理装置２２に取り付けられている。そして、終端部２３から排出された排気ガスを車両１００から遠ざける方向に誘導する誘導板２２１が設けられている。

このような構成により、終端部２３から排出された排気ガスは、車体２００の下側で拡散し、外気と混ざり合ってから車体２００より外側へ流れ出る。このため、車体２００より外側へ流れ出るときには、排気ガスの温度は外気によって低減されている。これにより、高温の排気ガスによる車両１００の周囲の物や人への熱害を抑制することができる。

なお、後処理装置２２および終端部２３は、車両１００のラダーフレームのサイドメンバより外側に配置されるとより好適である。その理由は、終端部２３から排出される排気ガスが車体２００より外側へ流れ出るまでの距離を多く確保することができるからである。

本開示は、内燃機関の排気ガスを排出する排気構造に有用である。

１０ エンジン
１１ クランクシャフト
２０ 排気構造
２１ 排気管
２２ 後処理装置
２２１ 誘導板
２２２ 開口
２３ 終端部
２３１ 排気流入口
２３２ 排気口
２３３ 仕切り板
３０ トランスミッション
３１ プロペラシャフト
４０ 前輪
５０ 後輪
５１ ディファレンシャルギア
５２ ドライブシャフト
６０ スペアタイヤ
７０ エアタンク
８０ 燃料タンク
１００ 車両
２００ 車体

Claims (3)

1. 車両に搭載された内燃機関から排出された排気ガスを流す排気管と、
   前記排気管よりも下流側に配置され、前記排気ガスを浄化する後処理装置と、
   前記車両の下側、かつ前記車両の車幅方向における左側または右側の端部に配置され、前記後処理装置に接続されており、前記車幅方向における前記車両の反対側の端部へ向かって前記排気ガスを排出する終端部と、
   を有し、
   前記終端部は、前記後処理装置が浄化した前記排気ガスを排出する排気口までの流路において、前記排気口に近づくにつれて上側に向かうように傾斜した下端面を有する、
   排気構造。
2. 前記終端部から排出された前記排気ガスを前記車両から遠ざける方向に誘導する誘導板をさらに有する、
   請求項１に記載の排気構造。
3. 請求項１または２に記載の排気構造を有する、車両。

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