JPH06336923A - 排気マニホールド用ヒートインシュレータ - Google Patents

排気マニホールド用ヒートインシュレータ

Info

Publication number
JPH06336923A
JPH06336923A JP12864393A JP12864393A JPH06336923A JP H06336923 A JPH06336923 A JP H06336923A JP 12864393 A JP12864393 A JP 12864393A JP 12864393 A JP12864393 A JP 12864393A JP H06336923 A JPH06336923 A JP H06336923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust manifold
heat
heat insulator
engine
insulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12864393A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Hajima
孝志 羽島
Yoshimasa Watanabe
義正 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP12864393A priority Critical patent/JPH06336923A/ja
Publication of JPH06336923A publication Critical patent/JPH06336923A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00Thermal insulation; Thermal decoupling

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン始動時の暖機性を向上させつつ、エ
ンジンの高負荷、高回転時における排気マニホールドの
冷却性を向上させる。 【構成】 排気マニホールド4の外面4aを覆うヒート
インシュレータ5の内面5aおよび外面5bの射出率ε
2 、ε3 を、排気マニホールド4の外面4aの射出率ε
1 以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気マニホ
ールドを覆うヒートインシュレータの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車に搭載されるエンジンの排気マニ
ホールドは、燃焼ガスが流れることから運転時には著し
く高温となる。エンジンの高負荷、高回転領域では、排
気ガスの温度の上昇を抑えるために、燃量を増量するこ
とが行われているが、この場合は、燃費が悪化するとと
もに、排気ガスの濃度が高くなり有害物質の排出量が増
加するという問題がある。
【0003】特定の高性能車においては、エンジンの高
負荷、高回転領域における燃料増量を非常に少なくして
おり、排気ガスの温度が950℃を超える場合もある。
これらの自動車では、排気マニホールドの冷却性を高め
るため、排気マニホールドにヒートインシュレータ(熱
に対する絶縁物)を装着せず、排気マニホールドに走行
風がよく当るように工夫されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気マ
ニホールドにヒートインシュレータを装着しない場合
は、走行風による冷却性は向上するが、エンジンの始動
時には保温性が悪くなるため暖機時間が長くなるという
問題がある。現在、ガソリンエンジンの排気ガス浄化に
は、触媒装置が用いられているが、この触媒は約400
℃を超える温度にならないと活性化せず、排気マニホー
ルドの保温性が悪い場合は排気ガスの浄化が十分に行わ
れない。
【0005】このように、排気マニホールドの冷却性を
高めると、低温始動時の暖機の際における排気ガスの浄
化性能が低下するという相反する問題がある。また、排
気マニホールドにヒートインシュレータを装着しない場
合は、排気マニホールドが放射する熱を受ける部品側に
ヒートインシュレータを取付ける必要があり、ヒートイ
ンシュレータの個数が増加し、コストも上昇するという
問題がある。
【0006】排気マニホールドの外部への熱の放出を抑
制して、触媒反応を促進させる技術の一例として、実開
昭63−177613号公報が知られている。ここで
は、排気管を2重管とし、外管の内表面の射出率を内管
の外表面の射出率よりも小さくし、内管からの輻射エネ
ルギーの外管外部への放出を抑制して、排気ガスの保温
性を向上させている。
【0007】しかし、この場合はエンジン始動時の暖機
性は向上するものの、高負荷、高回転時では逆に排気マ
ニホールドの温度が上昇しすぎ、排気マニホールドへの
熱害の問題が生じるおそれがある。
【0008】本発明は、エンジン始動時の暖機性を向上
させつつ、エンジンの高負荷、高回転時における排気マ
ニホールドの冷却性を向上させることが可能な排気マニ
ホールド用ヒートインシュレータを提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る排気マニホールド用ヒートインシュレー
タは、排気マニホールドの外面を間隔をもって覆う金属
板からなる排気マニホールド用ヒートインシュレータに
おいて、該ヒートインシュレータの内面および外面の射
出率を、前記排気マニホールドの外面の射出率以上とし
たものから成る。
【0010】
【作用】このように構成された排気マニホールド用ヒー
トインシュレータにおいては、排気マニホールドとヒー
トインシュレータとの間の輻射伝熱を利用して、排気マ
ニホールドの保温、冷却が行われる。一般に2つの物体
間の輻射伝熱量は、2物体の温度の4乗の差に比例する
ことから、高温時には多くの熱が流れ、低温時には熱は
少ししか流れないことになる。
【0011】そのため、ヒートインシュレータの内面お
よび外面の射出率を、排気マニホールドの外面の射出率
以上とすることにより、排気ガスの温度の高くなるエン
ジンの高負荷、高回転時には、ヒートインシュレータか
らの熱の放出が大となり、排気ガスの温度が低いエンジ
ンの始動時には排気マニホールドからの熱の放出を小に
抑えることが可能となる。したがって、エンジン始動時
には暖機性が向上し、エンジンの高負荷、高回転時には
排気マニホールドの冷却性が高められる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明に係る排気マニホールド用ヒ
ートインシュレータの望ましい実施例を、図面を参照し
て説明する。
【0013】図1ないし図3は、本発明の一実施例を示
しており、とくに自動車に搭載される直列4気筒エンジ
ンに適用した場合を示している。図1において、1はエ
ンジンを示している。エンジン1のシリンダブロック2
の頂部には、シリンダヘッド3が取付けられている。シ
リンダヘッド3の一方の側面には、耐熱性の高い鋳鉄か
らなる排気マニホールド4が取付けられている。
【0014】排気マニホールド4は、各気筒からの燃焼
ガスを集合させ、図示されない排気管に燃焼ガスを送る
機能を有する。排気マニホールド4は、ヒートインシュ
レータ5によって覆われている。ヒートインシュレータ
5は、排気マニホールド4の外面4aと所定の間隔をも
って配置されている。ヒートインシュレータ5は、熱に
対する絶縁物であり金属板から構成されている。
【0015】本実施例においては、排気マニホールド4
とヒートインシュレータ5との間の輻射伝熱を利用し
て、排気マニホールド4の保温および冷却が行われる。
排気マニホールド4の外面4aは、金属酸化面であり、
この外面4aの射出率ε1 は約0.75となっている。
ヒートインシュレータ5は、内面5aおよび外面5bの
双方が金属光沢面であり、このままでは射出率は0.1
程度である。本実施例では、ヒートインシュレータ5の
内面5aおよび外面5bに、黒色の耐熱塗料6を塗布す
ることにより、ヒートインシュレータ5の内面5aおよ
び外面5bの双方の射出率ε2 、ε3 を排気マニホール
ド4の外面4aの射出率ε1 よりも大きくしている。
【0016】図3は、排気マニホールド4とヒートイン
シュレータ5との間の熱伝達のモデル計算の例を示して
いる。ここで、TG :排気ガス温度、TH :排気マニホ
ールドの温度、TL :ヒートインシュレータの温度、
q:熱流とする。
【0017】また、モデル計算に際しては、つぎの事項
を仮定とする。 (1)排気マニホールド4およびヒートインシュレータ
5の断面内部の温度勾配は無視する。 (2)排気マニホールド4およびヒートインシュレータ
5は無限平板とし、熱流qは定常一次元流れとする。 (3)排気マニホールド4以降の熱流は、輻射のみによ
るものとし、空気の対流等の熱伝導は無視する。
【0018】上述の仮定より、排気ガスGの排気マニホ
ールド4へ流れる熱量q1 は、つぎの数式で表わされ
る。 q1 =α(TG −TH ) ここで、αは排気ガスGの排気マニホールド4への熱伝
達率を示す。
【0019】排気マニホールド4からヒートインシュレ
ータ5への輻射伝熱量q2 は、つぎの数式で表わされ
る。 q2 =σ(TH 4 −TL 4 )・1/(1/ε1 +1/ε
2 −1) σ :ステファンボルツマン常数 ε1 :排気マニホールドの射出率 ε2 :ヒートインシュレータ内面の射出率
【0020】ヒートインシュレータ5の外面5bから放
出される輻射伝熱量q3 は、つぎの数式で表わされる。 q3 =ε3 ・σ・TL 4 ここで、ε3 はヒートインシュレータ5の外面5bの射
出率を示す。
【0021】上述した定常熱流れの仮定より、熱量また
は輻射熱量は、q1 =q2 =q3 =qであるので、上記
の各式を連立方程式として解けば、排気マニホールド4
の温度TH およびヒートインシュレータ5の温度TL
求められる。表1は、排気ガスGの温度を900℃とし
た場合のモデル計算の結果を示している。
【0022】
【表1】
【0023】表1に示すように、ヒートインシュレータ
5の内面5aおよび外面5bの双方に黒色の耐熱塗料6
を塗布した場合には、排気マニホールド4からのヒート
インシュレータ5への伝熱量が多くなり、排気マニホー
ルド4の冷却効果が高くなることがわかる。表2は、実
際にエンジンを運転して求めた測定結果を示している。
【0024】
【表2】
【0025】表1に示すモデル計算と表2に示す実験結
果を比較してみると、よく似た結果となっている。この
ことから、排気ガスGの温度が900℃くらいの領域で
は、排気系の熱伝導は輻射が支配的であることが確認で
きる。また、インシュレータ5への塗装は、内面5aお
よび外面5bの双方に行わなければ、排気マニホールド
4の冷却効果が非常に小さくなることも確認できる。
【0026】つぎに、本実施例における作用について説
明する。冷間時におけるエンジン始動直後は、排気ガス
の温度が400℃以下であるが、排気マニホールド4の
外面4aの射出率ε1 はインシュレータ5の内面5aお
よび外面5bの射出率ε2 、ε3 よりも小であるので、
排気マニホールド4からの熱の放出が抑制され、エンジ
ン始動時の暖機性の向上が図れる。したがって、触媒が
短時間で活性化し、冷間時における排気ガスGの浄化性
能が高められる。
【0027】エンジンの高負荷、高回転時には排気ガス
の温度が高くなり、排気マニホールド4の温度も著しく
高くなるが、インシュレータ5の内、外面5a、5bの
射出率ε1 、ε2 は、排気マニホールド4の外面4aの
射出率ε1 よりも大きいので、インシュレータ5からの
熱の放出が大となり、排気マニホールド4の冷却効果が
高くなる。このように、放熱側の温度が高いほど、輻射
による冷却効果が大きく、高温の排気マニホールド4の
冷却が促進される。
【0028】本実施例では、従来のヒートインシュレー
タ5の内面5aおよび外面5bに黒色の耐熱塗料6を塗
布するのみで、従来よりも排気マニホールド4の温度を
約30°低下させることができる。なお、この冷却効果
は、エンジンの始動時における排気ガスの温度が低い
(約400℃以下)領域では極めて小さいので、エンジ
ンの暖機性は悪化することはなく、触媒の活性化が遅れ
ることはない。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、排気マニホールドの外
面を覆うヒートインシュレータの内面および外面の射出
率を、排気マニホールドの外面の射出率以上としたの
で、排気ガスの温度が高くなるエンジンの高負荷、高回
転時には、ヒートインシュレータからの熱の放出を大と
することができ、排気ガスの温度が低いエンジンの始動
時には排気マニホールドからの熱の放出を小に抑えるこ
とができる。
【0030】したがって、エンジン始動時における暖機
性の向上により触媒の活性化を促進することができ、エ
ンジン始動時における排気ガスの浄化性能を高めること
ができる。また、排気ガスの温度が高くなるエンジンの
高負荷、高回転時には、ヒートインシュレータからの放
熱によって排気マニホールドの冷却性を高めることがで
き、過熱による排気マニホールドの損傷を防止すること
ができる。
【0031】自動車の走行直後にエンジンの停止させた
状態、すなわちデッドソーク時には、排気マニホールド
の温度の低下とともに排気マニホールドからの輻射熱が
極端に低下し、かつヒートインシュレータの存在によっ
て対流による熱の拡散を防止することができるので、エ
ンジンルーム内の急激な温度上昇を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る排気マニホールド用ヒ
ートインシュレータの取付け状態を示す斜視図である。
【図2】図1のヒートインシュレータの部分拡大断面図
である。
【図3】図1の排気マニホールドからヒートインシュレ
ータへの熱の伝達状態を示す模式図である。
【符号の説明】
1 エンジン 4 排気マニホールド 4a 排気マニホールドの外面 5 ヒートインシュレータ 5a ヒートインシュレータの内面 5b ヒートインシュレータの外面 6 黒色の耐熱塗料 ε1 排気マニホールドの外面の射出率 ε2 ヒートインシュレータの内面の射出率 ε3 ヒートインシュレータの外面の射出率 G 排気ガス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気マニホールドの外面を間隔をもって
    覆う金属板からなる排気マニホールド用ヒートインシュ
    レータにおいて、該ヒートインシュレータの内面および
    外面の射出率を、前記排気マニホールドの外面の射出率
    以上としたことを特徴とする排気マニホールド用ヒート
    インシュレータ。
JP12864393A 1993-05-31 1993-05-31 排気マニホールド用ヒートインシュレータ Pending JPH06336923A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12864393A JPH06336923A (ja) 1993-05-31 1993-05-31 排気マニホールド用ヒートインシュレータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12864393A JPH06336923A (ja) 1993-05-31 1993-05-31 排気マニホールド用ヒートインシュレータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06336923A true JPH06336923A (ja) 1994-12-06

Family

ID=14989897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12864393A Pending JPH06336923A (ja) 1993-05-31 1993-05-31 排気マニホールド用ヒートインシュレータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06336923A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2146069A1 (en) 2008-07-09 2010-01-20 Ibiden Co., Ltd. Heat-receiving member and exhaust pipe heat-releasing system
JP2011117367A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Sanwa Packing Kogyo Co Ltd 遮熱カバー
DE112009005163T5 (de) 2009-08-21 2012-07-05 Ibiden Co.,Ltd. Isolierung
JP2013113269A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Kubota Corp 作業車の排気装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2146069A1 (en) 2008-07-09 2010-01-20 Ibiden Co., Ltd. Heat-receiving member and exhaust pipe heat-releasing system
JP2010018831A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Ibiden Co Ltd 受熱部材、及び、排気管放熱システム
DE112009005163T5 (de) 2009-08-21 2012-07-05 Ibiden Co.,Ltd. Isolierung
DE112009005163B4 (de) * 2009-08-21 2014-10-09 Ibiden Co., Ltd. Isolierung für eine Komponente einer Abgasanlage
JP2011117367A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Sanwa Packing Kogyo Co Ltd 遮熱カバー
JP2013113269A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Kubota Corp 作業車の排気装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5983628A (en) System and method for controlling exhaust gas temperatures for increasing catalyst conversion of NOx emissions
US3863445A (en) Heat shields for exhaust system
US7707997B2 (en) Cooling apparatus of exhaust gas recirculation system and method using the same
WO1991003632A1 (en) Cooling method of cylinder liner of engine
CA2201912A1 (en) Additional heating system
EP1394378A3 (en) Internal combustion engine having combustion heater
JPH06336923A (ja) 排気マニホールド用ヒートインシュレータ
GB1361910A (en) Internal combustion engine having a catalytic converter for ex haust gases
JP2004510906A (ja) 触媒装置を有する内燃機関の排気ガス装置
FR2423643A1 (fr) Culasse de moteurs a combustion interne
Zidat et al. Exhaust manifold design to minimize catalyst light-off time
JPS6234924B2 (ja)
EP1048835A3 (en) Combustion control apparatus and combustion control method for engine
JP2001020738A (ja) 内燃機関の冷却装置
JPH0547339U (ja) エンジンの排気管用インシュレータ
US8756925B2 (en) Exhaust pipe
BRMU8800013U2 (pt) disposição aplicada em escapamento de motores a combustão interna
US20120037131A1 (en) Pressure wave supercharger
CN113803146B (zh) 汽车排气管隔热系统及具有其的汽车
JPS61200316A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JPS61178514A (ja) セラミツク製副燃焼室式デイ−ゼルエンジン
JP2004520532A (ja) 希薄混合気で運転可能な、および成層燃焼可能なオットーエンジンの運転のための方法および装置
JP5299517B2 (ja) エンジンの冷却装置
JP2501257Y2 (ja) 内燃機関用の触媒加熱装置
JPS6019941Y2 (ja) 水冷式エンジン