JPH0519522U - 内燃機関の排気管 - Google Patents
内燃機関の排気管Info
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- JPH0519522U JPH0519522U JP6817391U JP6817391U JPH0519522U JP H0519522 U JPH0519522 U JP H0519522U JP 6817391 U JP6817391 U JP 6817391U JP 6817391 U JP6817391 U JP 6817391U JP H0519522 U JPH0519522 U JP H0519522U
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- JP
- Japan
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- pipe
- exhaust
- outer pipe
- inner pipe
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷間時やエンジン始動時に排ガスの温度低下
を抑制して排気浄化性能を向上させるとともに、耐久性
を向上させる。 【構成】 エキゾーストフロントパイプ4を内管8、外
管9及びこれらの間に介在された断熱材層10により3
層構造に形成する。内管8は外管9よりも薄く形成す
る。内管8及び外管9の両上流端部8a,9aは互いに
溶接固定させ、両下流端部8b,9bの間にはメッシュ
リング12を介在させて相互に移動可能とする。また、
外管9の両端にフランジ13,15を外嵌固定し、これ
らのフランジ13,15を介して他の管路に連結固定す
る。これにより、内管5はその熱容量が小さいのですば
やく昇温される。また、フランジ13,15が相対的に
板厚の大きい外管9に設けられていることから、取付剛
性が確保される。
を抑制して排気浄化性能を向上させるとともに、耐久性
を向上させる。 【構成】 エキゾーストフロントパイプ4を内管8、外
管9及びこれらの間に介在された断熱材層10により3
層構造に形成する。内管8は外管9よりも薄く形成す
る。内管8及び外管9の両上流端部8a,9aは互いに
溶接固定させ、両下流端部8b,9bの間にはメッシュ
リング12を介在させて相互に移動可能とする。また、
外管9の両端にフランジ13,15を外嵌固定し、これ
らのフランジ13,15を介して他の管路に連結固定す
る。これにより、内管5はその熱容量が小さいのですば
やく昇温される。また、フランジ13,15が相対的に
板厚の大きい外管9に設けられていることから、取付剛
性が確保される。
Description
【0001】
この考案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 との間に断熱材層を備えてなる多層構造の排気管に関するものである。
【0002】
従来、この種の技術としては、実開昭58−111499号公報において提案 されている。この技術では、内管と外管との間にグラスウール等の断熱材を備え た多層構造の排気管において、内管と断熱材との間に金属箔を介在させている。 そして、排気ガスと直接接触する内管が熱伸縮することにより生じる内管と断熱 材との間のすべり力を、主として金属箔にかかるようにして断熱材の摩擦・摩耗 を防止し、もって断熱材の耐久性の向上を図っていた。
【0003】
ところが、前記従来技術においては、機械的強度を保持するためにある程度の 板厚を必要とする外管に対し、内管もそれと同程度の板厚に設けられていた。こ のようにある程度の板厚を有する内管では熱容量が大きいため、断熱材を設けて も特に冷間時やエンジン始動時には熱エネルギーのロスとなり、排気ガス温度が 低下してしまうことがあった。
【0004】 この考案は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は特に冷間 時やエンジン始動時等の排気ガスの温度低下を抑制して、排気浄化性能をより効 率よく向上させ得るとともに、耐久性に優れた内燃機関の排気管を提供すること にある。
【0005】
上記目的を達成するために、この本考案では、内燃機関の排気系に設けられ、 内管と外管との間に断熱材層を備えてなる多層構造の排気管において、内管の板 厚を外管の板厚よりも薄く形成するとともに、他の管路に連結固定するためのフ ランジを外管に設けている。
【0006】
上記の構成によれば、内管の板厚が外管の板厚よりも薄く形成されているので 、内管の熱容量が相対的に小さくなり、内管の内部を排気ガスが通過する際には 、内管によって奪われる熱エネルギーが小さくなり、そのため、例えば排気触媒 のすばやい昇温を図ることが可能となる。
【0007】 また、他の管路に連結するためのフランジは、相対的に板厚が大きく、かつ、 断熱材層によって内管から遮断され、外気に接しているため相対的に温度が低い 外管に設けられていることから、排気管としての取付剛性が確保される。
【0008】
以下、この考案における内燃機関の排気管を自動車に具体化した一実施例を図 1〜5に基づいて詳細に説明する。
【0009】 図2はこの実施例の自動車1における内燃機関としてのエンジン2及びその排 気系の搭載状態を示す概略図である。同図において、自動車1の前部に搭載され たエンジン2の排気系には、エキゾーストマニホールド3が設けられている。こ のエキゾーストマニホールド3には、排気管としてのエキゾーストフロントパイ プ4の一端が連結固定されており、その他端には、触媒コンバータ5が連結され ている。即ち、エキゾーストマニホールド3と触媒コンバータ5とは、エキゾー ストフロントパイプ4によって連結されている。また、触媒コンバータ5の下流 側はエキゾーストリアパイプ6を介してサイレンサ7に連結されている。
【0010】 そして、エンジン2から排出された排気ガスはエキゾーストマニホールド3及 びエキゾーストフロントパイプ4を通って触媒コンバータ5内に流入する。この 触媒コンバータ5内において、金属触媒等によって排気ガスが浄化され、浄化さ れた排気ガスがエキゾーストリアパイプ6及びサイレンサ7を介して大気中に放 出されるようになっている。
【0011】 図1に示すように、エキゾーストフロントパイプ4は途中が折れ曲がった形状 をなし、円筒状の内管8と、この内管8よりも大径で、かつ、内管8との間に空 間を形成するように外嵌された外管9とを備えている。図1,3に示すように、 これら内管8と外管9との間に形成された空間内には、グラスウールやセラミッ クウール等の無機繊維よりなる断熱材が充填されて、断熱材層10が設けられて いる。この断熱材層10によって、排気温が低下するのを防ぐとともに、排気音 が外部に漏出するのを防ぐようになっている。これら内管8、外管9及び断熱材 層10により3層構造のエキゾーストフロントパイプ4が構成されている。
【0012】 ここで、外管9は機械的強度を保持するために従来と同程度かあるいはそれ以 上の板厚に設定され(この実施例では「1.5mm」)、内管8の板厚は外管9 の板厚よりも薄く設定されている(この実施例では「0.6mm」)。
【0013】 また、図1,4に示すように、エキゾーストフロントパイプ4の上流側(図中 左側)において、内管8の上流端部8aは拡径されており、外管9の上流端部9 aの内周面に当接した状態となっている。そして、この内管8の上流端部8aと 外管9の上流端部9aとは、溶接部11によって固定されており、相互に移動不 能となっている。一方、図1,5に示すように、エキゾーストフロントパイプ4 の下流側(図中右側)においては、内管8の下流端部8bと外管9の下流端部9 bとの間に形成された空間には、ワイヤ製のメッシュリング12が介在されてお り、これら内管8の下流端部8bと外管9の下流端部9bとは相互に移動可能と なっている。つまり、内管8はその上流側でのみ外管9に固定され、その下流側 は自由端となっている。
【0014】 また、図1,4に示すように、外管9の上流端9aには、上流側フランジ13 が外嵌固定されている。図2に示すように、この上流側フランジ13はエキゾー ストマニホールド3の下流端部のマニホールドフランジ14に対し、図示しない ボルト等により連結固定されている。また、図1,5に示すように、外管9の下 流端部9bには、下流側フランジ15が外嵌固定されている。図2に示すように 、この下流側フランジ15は触媒コンバータ5の上流端部のコンバータフランジ 16に対し、同じく図示しないボルト等により連結固定されている。
【0015】 次に、上記のように構成したエキゾーストフロントパイプ4の作用について説 明する。 今、エンジン2の始動時において、エンジン2から排出された排気ガスが、エ キゾーストマニホールド3を通ってエキゾーストフロントパイプ4の内管8の内 部に流入する。このとき、内管8の板厚は外管9の板厚よりも薄く形成されてい る。そのため、内管8の熱容量は相対的に小さくなっている。即ち、熱容量を「 Q1」とすると、Q1は下記の式によって表される。
【0016】 Q1=C・G・Δt (C:排気管比熱、G:排気管重量、Δt:内管の内部ガスと大気ガスとの温度 差) ここで、内管8の板厚を小さくしたことから、排気管重量Gが小さくなり、熱 容量Q1が小さくなることがわかる。従って、内管8に奪われる熱エネルギーが 小さくなり、その分、排気温度の低下が抑制され、排気触媒をすばやく昇温する ことができる。
【0017】 また、内管8と外管9との間には、断熱材層10が設けられている。そのため 、内管8の貫流熱量は相対的に小さくなっている。即ち、貫流熱量をQ2とする と、Q2は下記の式によって表される。
【0018】 Q2=K・A・Δt 但し、 1/K=(1/α1)+(1/α2)+(δ1/λ1)+(δ2/λ2) +(δ3/λ3) (K:熱貫流率、A:伝熱面積、α1:内管の内部ガス側熱伝達率、α2:大気 側熱伝達率、δ1:内管の厚さ、δ2:断熱材層の厚さ、δ3:外管の厚さ、λ 1:内管熱伝導率、λ2:断熱材層熱伝導率、λ3:外管熱伝導率) ここで、断熱材層10を設けたことから貫流熱量Q2が小さくなり、一旦上昇 した内管8の温度は長時間保持され、容易に低下することはない。
【0019】 また、内管8には直接排気ガスの熱が加わる一方、外管9は内管8との間に断 熱材層10が介在されるため、排気ガスの熱が伝わりにくくて、内管8よりも温 度が低くなり、内管8と外管9との間には温度差が生じる。そして、この温度差 によって、例えば内管8が外管9に比べて熱膨張するという可能性がある。しか し、この実施例では、内管8の下流端部8bと外管9の下流端部9bとの間にメ ッシュリング12が介在されており、内管8と外管9とが相互にスライド可能と なっている。そのため、たとえ内管8が外管9に比べてより膨張したとしても、 内管8又は外管9に対して歪みの応力が加わるおそれはなく、エキゾーストフロ ントパイプ4自体に応力の影響が及ぶことはない。また、その熱膨張等の熱変形 は上流端部8a,9a側よりも、温度の低い下流端部8b,9b側で起こるので 、変形量は小さくて済み、さらにワイヤメッシュリング12の耐久性も向上する 。
【0020】 以上詳述したように、この実施例においては、内管8の板厚を外管9の板厚よ りも薄く形成したので、内管8内部の温度をすばやく上昇させ、即ち、エキゾー ストフロントパイプ4の暖気性を向上させることができる。従って、外気が冷え ていたとしても、エキゾーストフロントパイプ4における排気ガスの温度低下を 防止することができ、エンジン2の始動直後から高温の排気ガスによって触媒コ ンバータ5における反応を促進させることができる。その結果、排気ガスの優れ た浄化性能を発揮させることができ、また、そのことから、触媒コンバータ5内 の金属触媒やハニカムを構成する白金やロジウム等の貴金属の使用量の削減を図 ることもできる。
【0021】 また、この実施例では、外管9の板厚を従来と同程度、あるいはそれ以上とし 、かつ、内部に断熱材層10を有し、外気に接しているため相対的に温度の低い この外管9に上流側フランジ13及び下流側フランジ15を外嵌固定して、エキ ゾーストフロントパイプ4を外管9でもって支持するようにしたので、エキゾー ストフロントパイプ4に従来と同等もしくはそれ以上の取付剛性を期待すること ができる。そのため、エキゾーストフロントパイプ4の使用時における耐久性の 向上を図ることができる。
【0022】 さらに、この実施例では、内管8の下流端部8bと外管9の下流端部9bとの 間にメッシュリング12を介在させ、相互にスライド可能としたので、内管8又 は外管9の歪みによる応力が加わらないので、エキゾーストフロントパイプ4の 損傷を防止することができ、そのため、耐久性を向上させることができる。
【0023】 また、この実施例では、内管8と外管9との間には、断熱材層10を設けたの で、内管8の温度が外管9に伝達されにくい。従って、高速走行時や高負荷時に おいて、排気ガス温が相当上昇したとしても、外管9の温度上昇を抑制すること ができ、外管9の耐久性、ひいてはエキゾーストフロントパイプ4の耐久性を一 層向上させることができる。さらに、外管9の温度上昇を抑制することができる ことから、従来より採用している枯れ草対策用プロテクタ、周辺部品の熱害防止 プロテクタ等の使用を廃止することができ、資源の節約、コストの低減を図るこ とができる。
【0024】 なお、この考案は前記実施例に限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱し ない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。 (1)前記実施例においては、排気管としてエキゾーストフロントパイプ4に 適用したが、その外にも例えばエキゾーストマニホールド3(ブランチを含む) にも適用してもよい。
【0025】 (2)前記実施例においては、断熱材層10の断熱材をグラスウールやセラミ ックウール等の無機繊維により形成したが、この断熱材を単なる空気層により形 成してもよい。
【0026】 (3)前記実施例においては、エキゾーストマニホールド3の外管9は、一体 形状の円筒状のものを用いたが、前記外管9は半割れ状の二体物をプレス成形に より円筒状に一体化してもよい。
【0027】 (4)エキゾーストフロントパイプ4の長さは種々の要求性能に応じて適宜変 更してもよい。 (5)前記実施例においては、上流側フランジ13及び下流側フランジ15は 外管9に対し外嵌固定することにより設けたが、その外にも例えば内嵌固定して もよいし、又は外管9に一体的に形成してもよい。
【0028】 (6)前記実施例におけるエキゾーストフロントパイプ4の構造は、内管8、 断熱材層10及び外管9からなる3層構造としたが、断熱材層を複数層としたり 、内管8と断熱材層10との間に金属箔を設けたりすることにより、3層構造以 上としてもよい。
【0029】
以上詳述したように、この考案の内燃機関の排気管によれば、内管の板厚を外 管の板厚よりも薄く形成したので、冷間時やエンジン始動時等であっても排気ガ スの温度低下を抑制して、触媒等における排気浄化性能をより効率よく向上させ ることができる。また、他の管路に連結固定するためのフランジを温度の低い外 管に設けたので、取付剛性に優れ、耐久性に優れるという効果を奏する。
【図1】この考案を具体化した一実施例において、エキ
ゾーストフロントパイプを示す断面図である。
ゾーストフロントパイプを示す断面図である。
【図2】一実施例において、エキゾーストフロントパイ
プの搭載状態を示す概略構成図である。
プの搭載状態を示す概略構成図である。
【図3】一実施例において、エキゾーストフロントパイ
プの中央部を示す拡大断面図である。
プの中央部を示す拡大断面図である。
【図4】一実施例において、エキゾーストフロントパイ
プの上流端部を示す拡大断面図である。
プの上流端部を示す拡大断面図である。
【図5】一実施例において、エキゾーストフロントパイ
プの下流端部を示す拡大断面図である。
プの下流端部を示す拡大断面図である。
2…内燃機関としてのエンジン、4…排気管としてのエ
キゾーストフロントパイプ、8…内管、9…外管、10
…断熱材層、13…上流側フランジ、15…下流側フラ
ンジ。
キゾーストフロントパイプ、8…内管、9…外管、10
…断熱材層、13…上流側フランジ、15…下流側フラ
ンジ。
Claims (1)
- 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられ、内管と外
管との間に断熱材層を備えてなる多層構造の排気管にお
いて、 前記内管の板厚を前記外管の板厚よりも薄く形成すると
ともに、他の管路に連結固定するためのフランジを前記
外管に設けたことを特徴とする内燃機関の排気管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6817391U JPH0519522U (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 内燃機関の排気管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6817391U JPH0519522U (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 内燃機関の排気管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0519522U true JPH0519522U (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=13366121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6817391U Pending JPH0519522U (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 内燃機関の排気管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0519522U (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011064192A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-31 | Nichias Corp | 自動車用排気管 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP6817391U patent/JPH0519522U/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011064192A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-31 | Nichias Corp | 自動車用排気管 |
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