WO2015151736A1 - エンジンの排気装置 - Google Patents

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exhaust heat
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徹 深見
智 荻原
康公 戸田
永井　宏幸
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日産自動車株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an engine exhaust device.
  • JP2011-169514A discloses an exhaust system that includes an exhaust passage through which exhaust discharged from an engine flows, a catalyst provided in the exhaust passage, and a waste heat recovery device provided in an exhaust passage downstream of the catalyst. Yes. The heat recovered by the exhaust heat recovery device provided in such an exhaust device is used for warming up or heating the engine.
  • the exhaust passage on the upstream side of the exhaust heat recovery unit is configured to expand in diameter toward the exhaust heat recovery unit.
  • the exhaust gas that has passed through the catalyst does not flow uniformly into the exhaust heat recovery device, but flows in a biased manner to the central portion of the exhaust heat recovery device.
  • the entire exhaust heat recovery device cannot be used, and there is a problem that the exhaust heat recovery efficiency of the exhaust heat recovery device is reduced.
  • An object of the present invention has been made in view of the above-described problems, and is to provide an engine exhaust device capable of enhancing exhaust heat recovery efficiency by an exhaust heat recovery device.
  • an engine exhaust device includes an exhaust passage through which exhaust discharged from an engine flows, a rectifier having a rectifier that rectifies the flow of exhaust in the exhaust passage, and a downstream side of the rectifier.
  • An exhaust heat recovery unit that is provided in the exhaust passage and includes a waste heat recovery unit that recovers the heat of the exhaust and a cooling unit that cools the exhaust heat recovery unit from the outer peripheral side via the cooling fluid.
  • the exhaust passage includes a first reduced diameter portion that gradually decreases in diameter from the rectifier toward the exhaust heat recovery device, and a second reduced diameter portion that gradually decreases in diameter from the exhaust heat recovery device toward the downstream.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine including an exhaust device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the exhaust purification unit of the underfloor catalytic converter.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the exhaust device in the vicinity of the exhaust heat recovery device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an engine exhaust device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 including an exhaust device 60 according to the first embodiment.
  • the engine 1 is an in-line four-cylinder internal combustion engine mounted on a vehicle, for example.
  • the engine 1 includes a cylinder block 10 and a cylinder head 20 fixed to the upper portion of the cylinder block 10.
  • the cylinder block 10 includes a cylinder part 10A and a crankcase 10B formed at the lower part of the cylinder part 10A.
  • cylinders 11 are formed in the cylinder portion 10A.
  • a piston 12 is slidably disposed in the cylinder 11. The piston 12 reciprocates along the cylinder 11 under the combustion pressure during the air-fuel mixture combustion.
  • ⁇ Crankcase 10B supports one crankshaft 13 rotatably.
  • a connecting rod 14 is connected to each piston 12.
  • the lower ends of these connecting rods 14 are connected to the crankshaft 13.
  • the reciprocating motion of the piston 12 is converted into rotational motion via the connecting rod 14 and the crankshaft 13.
  • the cylinder head 20 is attached to the upper surface of the cylinder block 10.
  • a combustion chamber 15 is formed by the lower surface of the cylinder head 20, the side surface of the cylinder 11, and the crown surface of the piston 12.
  • the cylinder head 20 is formed with an intake port 30 and an exhaust port 40 communicating with the combustion chamber 15. Two intake ports 30 and two exhaust ports 40 are provided for one combustion chamber 15.
  • the intake port 30 is provided with an intake valve 31.
  • the intake valve 31 is driven by a swing cam of the variable valve mechanism 32 and opens and closes the intake port 30 according to the vertical movement of the piston 12.
  • the variable valve mechanism 32 is configured to be able to change valve characteristics such as the lift amount and operating angle of the intake valve 31.
  • the exhaust port 40 is provided with an exhaust valve 41.
  • the exhaust valve 41 is driven by a swing cam of the variable valve mechanism 42 and opens and closes the exhaust port 40 according to the vertical movement of the piston 12.
  • the variable valve mechanism 42 is configured to be able to change valve characteristics such as the lift amount and operating angle of the exhaust valve 41.
  • a spark plug 27 is installed in the cylinder head 20 between the intake port 30 and the exhaust port 40.
  • One spark plug 27 is provided for each combustion chamber 15 of the engine 1.
  • the spark plug 27 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 15 at a predetermined timing.
  • Water jackets 16 and 22 are provided on the cylinder portion 10A and the cylinder head 20 of the cylinder block 10.
  • the water jackets 16 and 22 serve as passages through which cooling water (cooling fluid) for cooling around the cylinder 11 and the combustion chamber 15 circulates.
  • the engine 1 further includes an intake device 50 that guides intake air (fresh air) to the engine 1 and an exhaust device 60 that guides exhaust from the engine 1 to the outside.
  • the intake device 50 includes an intake pipe 21, an intake manifold 22, an air cleaner 23, an air flow meter 24, an electronically controlled throttle valve 25, and a fuel injection valve 26.
  • the intake pipe 21 is a passage through which intake air flows.
  • the intake manifold 22 communicates the intake pipe 21 and the intake port 30.
  • the intake manifold 22 distributes intake air to each cylinder of the engine 1.
  • the intake pipe 21 and the intake manifold 22 function as an intake passage that guides intake air to the engine 1.
  • An air cleaner 23 is provided at the upstream end of the intake pipe 21.
  • the air cleaner 23 removes foreign matters such as dust and dirt from the intake air taken in from the outside.
  • An air flow meter 24 is installed in the intake pipe 21 downstream of the air cleaner 23.
  • the air flow meter 24 detects the amount of intake air flowing through the intake pipe 21 and outputs a detection signal to the controller 80.
  • a throttle valve 25 is provided in the intake pipe 21 downstream of the air flow meter 24.
  • the throttle valve 25 adjusts the intake air amount introduced into each combustion chamber 15 by changing the passage cross-sectional area of the intake pipe 21 continuously or stepwise.
  • the throttle valve 25 is driven to open and close by a throttle actuator 25A.
  • the opening degree of the throttle valve 25 is detected by a throttle sensor 25B.
  • the intake manifold 22 is provided with a fuel injection valve 26 for each cylinder of the engine 1. That is, one fuel injection valve 26 is provided in each branch pipe of the intake manifold 22.
  • the fuel injection valve 26 injects an amount of fuel corresponding to the operating state of the engine into the intake manifold 22 at a predetermined timing.
  • the fuel supplied to the fuel injection valve 26 is stored in a fuel tank (not shown).
  • the exhaust device 60 of the engine 1 is a device that purifies exhaust from the engine 1 and leads it to the outside.
  • the exhaust device 60 includes an exhaust pipe 61, an exhaust manifold 62, a manifold catalytic converter 63, an underfloor catalytic converter 64, and an exhaust heat recovery device 70.
  • the upstream end of the exhaust manifold 62 is connected to the cylinder head 20, and the downstream end of the exhaust manifold 62 is connected to the exhaust pipe 61.
  • the exhaust manifold 62 collects exhaust from each exhaust port 40 and guides it to the exhaust pipe 61.
  • the exhaust manifold 62 and the exhaust pipe 61 function as an exhaust passage that guides exhaust from the engine 1 to the outside.
  • a manifold catalytic converter 63 is provided in the junction pipe 62A of the exhaust manifold 62.
  • the manifold catalytic converter 63 includes an exhaust purification unit 63A that purifies exhaust.
  • the exhaust purification unit 63A is configured as a lattice-shaped carrier, that is, a cylindrical member having a plurality of through holes through which exhaust can pass.
  • the exhaust purification unit 63A may be configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole is a hexagon. Note that the cross-sectional shape of the through hole of the exhaust purification unit 63A is not limited to a quadrangle or a hexagon, but may be other shapes such as a circle or a triangle.
  • a three-way catalyst for purifying the exhaust is supported on the surface of the exhaust purification unit 63A.
  • the exhaust gas purification unit 63A purifies harmful substances such as hydrocarbons, nitrogen oxides, and carbon monoxide contained in the exhaust gas that passes through the through holes, using a three-way catalyst.
  • the through hole of the exhaust purification unit 63A also has a function of rectifying the flow of exhaust in a certain direction (passage extending direction).
  • the manifold catalytic converter 63 is configured as a rectifier having an exhaust purification unit 63A (rectifying unit) that regulates the flow of exhaust.
  • the merging pipe 62A on the upstream side of the exhaust purification unit 63A is formed as an enlarged diameter part 62B that increases in diameter toward the exhaust purification unit 63A.
  • the junction pipe 62A on the downstream side of the exhaust purification unit 63A is formed as a reduced diameter portion 62C that decreases in diameter toward the downstream side from the exhaust purification unit 63A.
  • the exhaust pipe 61 is connected to the downstream end of the joining pipe 62A of the exhaust manifold 62.
  • the exhaust pipe 61 is a passage that guides the exhaust gas that has passed through the exhaust manifold 62 to the outside.
  • an underfloor catalytic converter 64 and an exhaust heat recovery device 70 are sequentially arranged from the upstream side.
  • the underfloor catalytic converter 64 includes an exhaust gas purification unit 64A that purifies the exhaust gas.
  • the exhaust purification unit 64A is configured as a lattice-shaped carrier as shown in FIG. 2, that is, a cylindrical member having a plurality of through holes 64B through which exhaust can pass.
  • the exhaust purification unit 64A may be configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole 64B is a hexagon.
  • the cross-sectional shape of the through hole 64B is not limited to a quadrangle or a hexagon, but may be other shapes such as a circle or a triangle.
  • a three-way catalyst for purifying the exhaust is supported on the surface of the exhaust purification unit 64A.
  • the exhaust gas purification unit 64A purifies harmful substances such as hydrocarbons, nitrogen oxides, and carbon monoxide contained in the exhaust gas that passes through the through holes 64B with a three-way catalyst.
  • the through hole 64B of the exhaust purification unit 64A also has a function of rectifying the exhaust flow in a certain direction (passage extending direction).
  • the underfloor catalytic converter 64 is configured as a rectifier having an exhaust purification unit 64A (rectifying unit) that rectifies the flow of exhaust gas.
  • the exhaust heat recovery device 70 is provided adjacent to the downstream side of the underfloor catalytic converter 64.
  • the exhaust heat recovery device 70 is a device that recovers the heat of the exhaust gas that has passed through the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64.
  • the heat recovered by the exhaust heat recovery device 70 is used for warming up or heating the engine 1.
  • Exhaust gas discharged from the engine 1 to the exhaust device 60 is purified by the manifold catalytic converter 63 and the underfloor catalytic converter 64, and after heat is recovered by the exhaust heat recovery device 70, the exhaust is guided to the outside through the exhaust pipe 61.
  • the engine 1 described above is controlled by the controller 80.
  • the controller 80 is configured by a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the controller 80 receives detection signals from various sensors that detect the operating state of the engine, such as the temperature sensor 81, the engine rotation speed sensor 82, and the accelerator pedal sensor 83. Entered.
  • the temperature sensor 81 detects the temperature of the cooling water flowing through the water jacket 16.
  • the engine rotation speed sensor 82 detects the engine rotation speed based on the crank angle.
  • the accelerator pedal sensor 83 detects the amount of depression of the accelerator pedal.
  • the controller 80 optimally controls the throttle opening, fuel injection amount, ignition timing and the like based on the detected operating state of the engine 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the exhaust heat recovery unit 70
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the exhaust heat recovery unit 70 of FIG.
  • the exhaust heat recovery unit 70 includes an exhaust heat recovery unit 71 that recovers the heat of exhaust gas, and a cooling unit 72 that cools the exhaust heat recovery unit 71 via cooling water. .
  • the cooling unit 72 is a cylindrical member, and an exhaust heat recovery unit 71 is disposed inside the cooling unit 72.
  • the inner diameter of the cooling unit 72 is slightly larger than the outer diameter of the exhaust heat recovery unit 71, and the exhaust heat recovery unit 71 is fitted on the inner peripheral surface of the cooling unit 72.
  • the exhaust heat recovery unit 71 is made of a material having higher thermal conductivity than the material forming the exhaust pipe 61 and the exhaust manifold 62, for example, silicon carbide (SiC).
  • the exhaust heat recovery unit 71 is a lattice-shaped cylindrical member having a plurality of through holes 71A through which exhaust can pass.
  • the through hole 71 ⁇ / b> A penetrates in the axial direction from one end surface of the exhaust heat recovery unit 71 to the other end surface.
  • the exhaust heat recovery unit 71 may be configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole 71A is a hexagon. Note that the cross-sectional shape of the through hole 71A is not limited to a quadrangle or a hexagon, but may be other shapes such as a circle or a triangle.
  • the exhaust heat recovery unit 71 is heated by the exhaust gas passing through the through hole 71A.
  • the temperature of the exhaust after passing through the exhaust heat recovery unit 71 is lower than the temperature of the exhaust before passing.
  • the cooling unit 72 is provided in the exhaust pipe 61 in a state where the exhaust heat recovery unit 71 is accommodated.
  • the inside of the cooling unit 72 is configured as a part of an exhaust passage through which exhaust flows.
  • the cooling unit 72 includes an annular channel 72A formed along the outer periphery of the exhaust heat recovery unit 71, an inlet 72B for introducing cooling water into the annular channel 72A, and an exhaust for discharging cooling water from the annular channel 72A. And an outlet 72C.
  • the introduction port 72 ⁇ / b> B and the discharge port 72 ⁇ / b> C are arranged 180 degrees apart in the circumferential direction of the exhaust heat recovery unit 71.
  • the cooling water pumped by the water pump (not shown) of the engine 1 flows into the annular flow path 72A of the exhaust heat recovery device 70 through the introduction port 72B.
  • the cooling water flows through the annular flow path 72A and cools the exhaust heat recovery unit 71 from the outer peripheral side.
  • the cooling water passing through the annular flow path 72A is warmed by the exhaust heat recovery unit 71 and is discharged from the exhaust heat recovery unit 70 through the discharge port 72C.
  • the discharged cooling water is supplied to the water jackets 16 and 22 of the cylinder block 10 and the cylinder head 20 and a heating device (not shown), and is used for warming up the engine 1 and heating the vehicle interior.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the exhaust device 60 in the vicinity of the exhaust heat recovery unit 70.
  • the exhaust heat recovery unit 70 and the underfloor catalytic converter 64 are provided in an exhaust pipe 61 that constitutes a part of the exhaust passage.
  • the exhaust heat recovery unit 71 of the exhaust heat recovery unit 70 and the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64 are cylindrical members, and are arranged coaxially.
  • the exhaust pipe 61 has an enlarged diameter portion 61A formed on the upstream side of the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64, and a first reduced diameter portion 61B formed between the underfloor catalytic converter 64 and the exhaust heat recovery unit 70. And a second reduced diameter portion 61 ⁇ / b> C formed on the downstream side of the exhaust heat recovery device 70.
  • the enlarged-diameter portion 61A of the exhaust pipe 61 is tapered, and is configured such that the passage diameter gradually increases from the upstream side toward the exhaust purification portion 64A.
  • the first reduced diameter portion 61 ⁇ / b> B of the exhaust pipe 61 is a connecting passage (connecting portion) that connects the underfloor catalytic converter 64 and the exhaust heat recovery device 70.
  • the first reduced diameter portion 61 ⁇ / b> B has a tapered shape and is configured such that the passage diameter gradually decreases from the underfloor catalytic converter 64 toward the exhaust heat recovery device 70.
  • the exhaust pipe 61 between the enlarged diameter portion 61A and the first reduced diameter portion 61B is formed as a flat path having a constant passage diameter, and an exhaust purification section 64A is provided on the flat path.
  • the second reduced diameter portion 61 ⁇ / b> C of the exhaust pipe 61 is a connection passage (connection portion) connected to the exhaust outlet of the exhaust heat recovery device 70.
  • the second reduced diameter portion 61C is tapered and is configured such that the passage diameter gradually decreases from the exhaust heat recovery device 70 toward the downstream side.
  • the exhaust heat recovery device 70 is disposed between the first reduced diameter portion 61B and the second reduced diameter portion 61C.
  • the outer diameter of the exhaust heat recovery part 71 of the exhaust heat recovery unit 70 is configured to be smaller than the outer diameter of the exhaust purification part 64A and larger than the inner diameter of the exhaust pipe 61 on the downstream side of the second reduced diameter part 61C.
  • the inner diameter of the exhaust pipe 61 downstream of the second reduced diameter portion 61C and the inner diameter of the exhaust pipe 61 upstream of the enlarged diameter portion 61A are configured to be the same.
  • the outer diameter of the exhaust purification part 64A is configured to be larger than the inner diameter of the exhaust pipe 61 on the upstream side of the enlarged diameter part 61A.
  • the flow of the exhaust before flowing into the exhaust purification unit 64A is a relatively irregular flow.
  • Exhaust gas flowing upstream of the underfloor catalytic converter 64 is expanded through the enlarged diameter portion 61 ⁇ / b> A and introduced into the underfloor catalytic converter 64.
  • the exhaust gas guided to the underfloor catalytic converter 64 is rectified by passing through the through hole 64B of the exhaust gas purification unit 64A, and becomes a linear flow along the passage extending direction.
  • the exhaust gas after passing through the exhaust gas purification unit 64A is guided to the exhaust heat recovery device 70 through the first reduced diameter portion 61B. Therefore, the exhaust gas rectified by the exhaust gas purification unit 64A flows into the exhaust heat recovery unit 71 of the exhaust heat recovery unit 70 relatively uniformly.
  • the exhaust gas flowing out from the through holes 64B existing near the outer periphery of the exhaust gas purification unit 64A is collected along the first reduced diameter portion 61B, the amount of exhaust gas flowing into the outer peripheral part of the exhaust heat recovery unit 71 is central. More than the part.
  • the amount of exhaust gas flowing into the outer peripheral portion of the exhaust heat recovery unit 71 is easily heated. As a result, the temperature of the outer peripheral portion of the exhaust heat recovery unit 71 can be further increased.
  • the cooling unit 72 of the exhaust heat recovery unit 70 has a structure that removes heat from the outer peripheral side of the exhaust heat recovery unit 71. Therefore, by increasing the temperature of the outer peripheral portion of the exhaust heat recovery unit 71 as described above, the heat of the exhaust heat recovery unit 71 can be efficiently recovered by the cooling unit 72.
  • the exhaust gas that has passed through the exhaust heat recovery device 70 is collected near the center of the exhaust pipe 61 through the second reduced diameter portion 61C, and is discharged to the outside through the exhaust pipe 61.
  • the exhaust pipe 61 constituting the exhaust passage includes a first reduced diameter portion 61 ⁇ / b> B that gradually decreases in diameter toward the downstream between the underfloor catalytic converter 64 and the exhaust heat recovery unit 70, A second reduced diameter portion 61C that gradually decreases in diameter from the heat recovery device 70 toward the downstream. Since the exhaust gas rectified when it passes through the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64 is guided to the exhaust heat recovery unit 71 of the exhaust heat recovery unit 70, the exhaust easily flows into the exhaust heat recovery unit 71.
  • the temperature of the outer peripheral part of the exhaust heat recovery unit 71 is further increased. Since the exhaust heat recovery unit 70 has a structure that removes heat from the outer periphery of the exhaust heat recovery unit 71, the exhaust heat recovery efficiency can be improved by increasing the temperature of the outer peripheral part of the exhaust heat recovery unit 71. Further, since the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64 functions as a rectification unit, there is no need to separately provide a rectifier having a rectification unit, and the configuration of the exhaust device 60 can be simplified.
  • the exhaust pipe 61 further includes an enlarged diameter portion 61A that gradually increases in diameter from the upstream side toward the underfloor catalytic converter 64.
  • the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64 that regulates the flow of exhaust is provided in a portion having a large passage inner diameter between the enlarged diameter portion 61A and the first reduced diameter portion 61B. Therefore, the exhaust purification unit 64A having a large outer diameter can be disposed, and the rectification effect in the exhaust purification unit 64A can be enhanced.
  • the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64 is formed as a cylindrical member having a plurality of through holes 64B, and the exhaust heat recovery unit 71 of the exhaust heat recovery unit 70 is also formed as a cylindrical member having a plurality of through holes 71A.
  • the outer diameter of the exhaust heat recovery unit 71 is configured to be smaller than the outer diameter of the exhaust purification unit 64A and larger than the inner diameter of the exhaust pipe 61 on the downstream side of the second reduced diameter unit 61C. With such a configuration, exhaust can be supplied relatively uniformly to the entire inlet surface of the exhaust heat recovery unit 71. As a result, the exhaust heat recovery efficiency by the exhaust heat recovery device 70 can be improved.
  • the exhaust purification unit 64A of the underfloor catalytic converter 64 is preferably configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole 64B is a hexagon.
  • the through holes 64B can be densely arranged in the exhaust purification unit 64A, and the rectification function is improved. As a result, more uniform exhaust can be supplied to the exhaust heat recovery unit 70.
  • the exhaust heat recovery part 71 of the exhaust heat recovery unit 70 is preferably configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole 71A is a hexagon.
  • the through-hole 71A can be arrange
  • the opening area (passage diameter) of the through hole 64B of the exhaust purification unit 64A is smaller than the through hole 71A of the exhaust heat recovery unit 71, and the number of through holes 64B is configured to be larger than the through hole 71A. Is preferred.
  • the rectifying effect of the exhaust purification unit 64A can be enhanced by making the eyes of the exhaust purification unit 64A finer than the eyes of the exhaust heat recovery unit 71. Thereby, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification unit 64A can easily flow into the exhaust heat recovery unit 71, and the exhaust heat recovery efficiency of the exhaust heat recovery unit 70 can be improved.
  • the exhaust device 60 of the engine 1 according to the second embodiment is different from the exhaust device of the first embodiment in that the exhaust heat recovery device 70 is provided immediately after the manifold catalytic converter 63.
  • the same reference numerals are used for components that perform the same functions as those in the first embodiment, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
  • an exhaust pipe 61 is connected to the downstream end of the exhaust manifold 62, and a manifold catalytic converter 63 is provided in the exhaust pipe 61.
  • the configuration of the manifold catalytic converter 63 according to the present embodiment is the same as that of the manifold catalytic converter 63 according to the first embodiment.
  • the inner diameter of the exhaust pipe 61 in the portion where the manifold catalytic converter 63 is provided is configured to be substantially the same as the inner diameter of the merge pipe formed downstream of the exhaust manifold 62.
  • the exhaust heat recovery device 70 is installed not in the downstream of the underfloor catalytic converter 64 but in the exhaust pipe 61 downstream of the manifold catalytic converter 63.
  • the exhaust pipe 61 includes a first reduced diameter portion 61B formed between the manifold catalytic converter 63 and the exhaust heat recovery device 70, a second reduced diameter portion 61C formed on the downstream side of the exhaust heat recovery device 70, Is provided.
  • the first reduced diameter portion 61 ⁇ / b> B of the exhaust pipe 61 is a connecting passage (connecting portion) that connects the manifold catalytic converter 63 and the exhaust heat recovery device 70.
  • the first reduced diameter portion 61B has a tapered shape and is configured such that the passage diameter gradually decreases from the manifold catalytic converter 63 toward the exhaust heat recovery unit 70.
  • the second reduced diameter portion 61 ⁇ / b> C of the exhaust pipe 61 is a connection passage (connection portion) connected to the exhaust outlet of the exhaust heat recovery device 70.
  • the second reduced diameter portion 61C is tapered and is configured such that the passage diameter gradually decreases from the exhaust heat recovery device 70 toward the downstream side. Note that an underfloor catalytic converter 64 not shown in FIG. 6 is provided in the exhaust pipe 61 downstream of the second reduced diameter portion 61C.
  • the outer diameter of the exhaust heat recovery part 71 of the exhaust heat recovery unit 70 is configured to be smaller than the outer diameter of the exhaust purification part 63A and larger than the inner diameter of the exhaust pipe 61 on the downstream side of the second reduced diameter part 61C. Has been.
  • the exhaust gas rectified through the through-hole 63B of the exhaust purification unit 63A of the manifold catalytic converter 63 is guided to the exhaust heat recovery unit 71 of the exhaust heat recovery unit 70. Therefore, the exhaust gas easily flows into the exhaust heat recovery unit 71. Since the exhaust gas flowing out from the through hole 63B existing near the outer periphery of the exhaust purification unit 63A is collected along the first reduced diameter portion 61B, the temperature of the outer peripheral part of the exhaust heat recovery unit 71 is further increased. Since the exhaust heat recovery unit 70 has a structure that removes heat from the outer peripheral side of the exhaust heat recovery unit 71, the exhaust heat recovery efficiency can be improved by increasing the temperature of the outer peripheral part of the exhaust heat recovery unit 71. .
  • the exhaust purification part 63A of the manifold catalytic converter 63 is preferably configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole 63B is a hexagon. With this configuration, the through holes 63B can be densely arranged in the exhaust purification unit 63A, and the rectification function is improved.
  • the exhaust heat recovery part 71 of the exhaust heat recovery unit 70 is preferably configured as a honeycomb structure in which the cross-sectional shape of the through hole 71A is a hexagon. By comprising in this way, the through-hole 71A can be arrange
  • the opening area (passage diameter) of the through hole 63B of the exhaust purification unit 63A is smaller than the through hole 71A of the exhaust heat recovery unit 71, and the number of through holes 63B is configured to be larger than the through hole 71A. Is preferred.
  • the rectifying effect of the exhaust purification unit 63A can be enhanced by making the eyes of the exhaust purification unit 63A finer than the eyes of the exhaust heat recovery unit 71.
  • the exhaust gas purification parts 63A and 64A of the catalytic converter are rectification parts.
  • a rectification unit that has only an exhaust rectification function without an exhaust purification function may be disposed upstream of the exhaust heat recovery unit 70.

Abstract

エンジンの排気装置は、エンジンから排出された排気を流す排気通路と、排気通路内の排気の流れを整流する整流部を有する整流器と、整流器よりも下流側の排気通路に設けられるとともに、排気の熱を回収する排熱回収部及び冷却流体を介して排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、を備える。排気通路は、整流器から排熱回収器に向かって徐々に縮径する第１縮径部と、排熱回収器から下流に向かって徐々に縮径する第２縮径部と、を備える。

Description

エンジンの排気装置
　本発明は、エンジンの排気装置に関する。
　ＪＰ２０１１－１６９５１４Ａには、エンジンから排出された排気を流す排気通路と、排気通路に設けられる触媒と、触媒よりも下流の排気通路に設けられる排熱回収器と、を備える排気装置が開示されている。このような排気装置に備えられた排熱回収器で回収された熱は、エンジンの暖機や暖房等に利用される。
　上記したエンジンの排気装置では、排熱回収器の上流側の排気通路が当該排熱回収器に向かって拡径するように構成されている。このような構成では、触媒を通過した排気は、排熱回収器に均一に流入するのではなく、排熱回収器の中央部分に偏って流入する。その結果、排熱回収器の全体を活用することができず、当該排熱回収器による排熱の回収効率が低下してしまうという課題があった。
　本発明の目的は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、排熱回収器による排熱回収効率を高めることが可能なエンジンの排気装置を提供することである。
　本発明の一態様によれば、エンジンの排気装置は、エンジンから排出された排気を流す排気通路と、排気通路内の排気の流れを整流する整流部を有する整流器と、整流器よりも下流側の排気通路に設けられるとともに、排気の熱を回収する排熱回収部及び冷却流体を介して排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、を備える。排気通路は、整流器から排熱回収器に向かって徐々に縮径する第１縮径部と、排熱回収器から下流に向かって徐々に縮径する第２縮径部と、を備える。
図１は、第１実施形態による排気装置を備えるエンジンの概略構成図である。 図２は、床下触媒コンバータの排気浄化部の正面図である。 図３は、排熱回収器の斜視図である。 図４は、図３の排熱回収器のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図５は、排熱回収器近傍の排気装置の断面図である。 図６は、第２実施形態によるエンジンの排気装置を示す断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態による排気装置６０を備えるエンジン１の概略構成図である。
　図１に示すエンジン１は、例えば車両に搭載される直列４気筒内燃機関である。エンジン１は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上部に固定されるシリンダヘッド２０と、を備える。
　シリンダブロック１０は、シリンダ部１０Ａと、当該シリンダ部１０Ａの下部に形成されるクランクケース１０Ｂとから構成されている。
　シリンダ部１０Ａには、４つのシリンダ１１が形成される。シリンダ１１内には、ピストン１２が摺動自在に配設される。ピストン１２は、混合気燃焼時の燃焼圧力を受けて、シリンダ１１に沿って往復運動する。
　クランクケース１０Ｂは、１本のクランクシャフト１３を回転自在に支持する。各ピストン１２にはコンロッド１４が連結される。これらコンロッド１４の下端はクランクシャフト１３に連結される。ピストン１２の往復運動は、コンロッド１４及びクランクシャフト１３を介して回転運動に変換される。
　シリンダヘッド２０は、シリンダブロック１０の上面に取り付けられる。シリンダヘッド２０の下面、シリンダ１１の側面、及びピストン１２の冠面により、燃焼室１５が形成される。
　また、シリンダヘッド２０には、燃焼室１５と連通する吸気ポート３０及び排気ポート４０が形成されている。１つの燃焼室１５に対して、２つの吸気ポート３０と２つの排気ポート４０が設けられる。
　吸気ポート３０には、吸気弁３１が設けられる。吸気弁３１は、可変動弁機構３２の揺動カムによって駆動され、ピストン１２の上下動に応じて吸気ポート３０を開閉する。可変動弁機構３２は、吸気弁３１のリフト量や作動角等のバルブ特性を変更可能に構成されている。また、排気ポート４０には、排気弁４１が設けられる。排気弁４１は、可変動弁機構４２の揺動カムによって駆動され、ピストン１２の上下動に応じて排気ポート４０を開閉する。可変動弁機構４２は、排気弁４１のリフト量や作動角等のバルブ特性を変更可能に構成されている。
　吸気ポート３０と排気ポート４０の間のシリンダヘッド２０には、点火プラグ２７が設置される。点火プラグ２７は、エンジン１の燃焼室１５ごとに一つ設けられる。点火プラグ２７は、所定のタイミングで燃焼室１５内の混合気を着火する。
　シリンダブロック１０のシリンダ部１０Ａ及びシリンダヘッド２０には、ウォータジャケット１６，２２が設けられている。ウォータジャケット１６，２２は、シリンダ１１及び燃焼室１５の周りを冷却するための冷却水（冷却流体）が循環する通路となる。
　エンジン１は、吸気（新気）を当該エンジン１に導く吸気装置５０と、当該エンジン１からの排気を外部へ導く排気装置６０と、をさらに備えている。
　吸気装置５０は、吸気管２１と、吸気マニホールド２２と、エアクリーナ２３と、エアフローメータ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２５と、燃料噴射弁２６と、を備える。
　吸気管２１は、吸気を流す通路である。吸気マニホールド２２は、吸気管２１と吸気ポート３０とを連通する。吸気マニホールド２２は、エンジン１の各気筒に吸気を分配する。これら吸気管２１及び吸気マニホールド２２は、エンジン１に吸気を導く吸気通路として機能する。
　吸気管２１の上流端には、エアクリーナ２３が設けられる。エアクリーナ２３は、外部から取り込んだ吸気から塵や埃等の異物を除去する。
　エアクリーナ２３よりも下流の吸気管２１には、エアフローメータ２４が設置される。エアフローメータ２４は、吸気管２１内を流れる吸気量を検出し、検出信号をコントローラ８０に対して出力する。
　エアフローメータ２４よりも下流の吸気管２１には、スロットルバルブ２５が設けられる。スロットルバルブ２５は、吸気管２１の通路断面積を連続的又は段階的に変化させることで、各燃焼室１５に導入される吸気量を調整する。スロットルバルブ２５はスロットルアクチュエータ２５Ａによって開閉駆動される。スロットルバルブ２５の開度はスロットルセンサ２５Ｂによって検出される。
　吸気マニホールド２２には、エンジン１の気筒毎に燃料噴射弁２６が設けられる。つまり、吸気マニホールド２２の各ブランチ管に、燃料噴射弁２６は一つずつ設けられる。燃料噴射弁２６は、エンジンの運転状態に応じた量の燃料を所定のタイミングで吸気マニホールド２２内に噴射する。燃料噴射弁２６に供給される燃料は、図示しない燃料タンクに貯蔵されている。
　エンジン１の排気装置６０は、当該エンジン１からの排気を浄化して外部へと導出する装置である。排気装置６０は、排気管６１と、排気マニホールド６２と、マニホールド触媒コンバータ６３と、床下触媒コンバータ６４と、排熱回収器７０と、を備える。
　排気マニホールド６２の上流端はシリンダヘッド２０に接続され、排気マニホールド６２の下流端は排気管６１に接続される。排気マニホールド６２は、各排気ポート４０からの排気を集合させ、排気管６１へと導く。これら排気マニホールド６２及び排気管６１は、エンジン１からの排気を外部へ導く排気通路として機能する。
　排気マニホールド６２の合流管６２Ａには、マニホールド触媒コンバータ６３が設けられる。マニホールド触媒コンバータ６３は、排気を浄化する排気浄化部６３Ａを備えている。排気浄化部６３Ａは、格子状の担体、つまり排気が通過可能な複数の貫通孔を有する円筒状部材として構成されている。排気浄化部６３Ａは、貫通孔の断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されてもよい。なお、排気浄化部６３Ａの貫通孔の断面形状は、四角形や六角形に限られず、円形や三角形等のその他の形状でもよい。
　排気浄化部６３Ａの表面には、排気を浄化する三元触媒が担持されている。排気浄化部６３Ａは、貫通孔を通過する排気に含まれる炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素等の有害物質を三元触媒によって浄化する。排気浄化部６３Ａの貫通孔は、排気の流れを一定方向（通路延在方向）に整流する機能も有している。このように、マニホールド触媒コンバータ６３は、排気の流れを整える排気浄化部６３Ａ（整流部）を有する整流器として構成されている。
　排気浄化部６３Ａよりも上流側の合流管６２Ａは、当該排気浄化部６３Ａに向かって拡径する拡径部６２Ｂとして形成されている。排気浄化部６３Ａよりも下流側の合流管６２Ａは、当該排気浄化部６３Ａから下流に向かって縮径する縮径部６２Ｃとして形成されている。このように合流管６２Ａを構成することで、合流管６２Ａ内に排気浄化部６３Ａを配置しても、排気抵抗の増加が抑制される。
　排気マニホールド６２の合流管６２Ａの下流端には、排気管６１が接続される。排気管６１は、排気マニホールド６２を通過した排気を外部へと導く通路である。排気管６１には、床下触媒コンバータ６４と排熱回収器７０とが上流側から順に配置される。
　床下触媒コンバータ６４は、排気を浄化する排気浄化部６４Ａを備えている。排気浄化部６４Ａは、図２に示すような格子状の担体、つまり排気が通過可能な複数の貫通孔６４Ｂを有する円筒状部材として構成されている。排気浄化部６４Ａは、貫通孔６４Ｂの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されてもよい。なお、貫通孔６４Ｂの断面形状は、四角形や六角形に限られず、円形や三角形等のその他の形状でもよい。
　排気浄化部６４Ａの表面には、排気を浄化する三元触媒が担持されている。排気浄化部６４Ａは、貫通孔６４Ｂを通過する排気に含まれる炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素等の有害物質を三元触媒によって浄化する。排気浄化部６４Ａの貫通孔６４Ｂは、排気の流れを一定方向（通路延在方向）に整流する機能も有している。このように、床下触媒コンバータ６４は、排気の流れを整流する排気浄化部６４Ａ（整流部）を有する整流器として構成されている。
　図１に示すように、排熱回収器７０は、床下触媒コンバータ６４の下流側に隣接して設けられている。排熱回収器７０は、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａを通過した排気の熱を回収する装置である。排熱回収器７０によって回収された熱は、エンジン１の暖機や暖房等に利用される。
　エンジン１から排気装置６０に排出された排気は、マニホールド触媒コンバータ６３及び床下触媒コンバータ６４で浄化され、排熱回収器７０で熱が回収された後に、排気管６１を通じて外部へと導かれる。
　上記したエンジン１は、コントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
　コントローラ８０には、エアフローメータ２４やスロットルセンサ２５Ｂからの検出信号のほか、温度センサ８１や、エンジン回転速度センサ８２、アクセルペダルセンサ８３等のエンジンの運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。温度センサ８１は、ウォータジャケット１６を流れる冷却水の温度を検出する。エンジン回転速度センサ８２は、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出する。アクセルペダルセンサ８３は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
　コントローラ８０は、検出したエンジン１の運転状態に基づいて、スロットル開度や燃料噴射量、点火時期等を最適に制御する。
　次に、図３及び図４を参照して、排熱回収器７０の構成について説明する。図３は排熱回収器７０の斜視図であり、図４は図３の排熱回収器７０のＩＶ－ＩＶ断面図である。
　図３及び図４に示すように、排熱回収器７０は、排気の熱を回収する排熱回収部７１と、冷却水を介して排熱回収部７１を冷却する冷却部７２と、を備える。
　冷却部７２は円筒部材であって、冷却部７２の内部に排熱回収部７１が配置されている。冷却部７２の内径は排熱回収部７１の外径よりも僅かに大きく形成されており、排熱回収部７１は冷却部７２の内周面に嵌め込まれている。
　排熱回収部７１は、排気管６１や排気マニホールド６２を形成する材料よりも高熱伝導率の材料、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）によって形成されている。排熱回収部７１は、排気が通過可能な複数の貫通孔７１Ａを有する格子状の円筒部材である。貫通孔７１Ａは、排熱回収部７１の一方の端面から他方の端面まで軸方向に貫通している。排熱回収部７１は、貫通孔７１Ａの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されてもよい。なお、貫通孔７１Ａの断面形状は、四角形や六角形に限られず、円形や三角形等のその他の形状でもよい。
　排熱回収部７１は、貫通孔７１Ａを通過する排気により加熱される。排熱回収部７１を通過後の排気の温度は、通過前の排気の温度よりも低くなる。
　冷却部７２は、排熱回収部７１を収容した状態で排気管６１に設けられる。冷却部７２の内部は排気を流す排気通路の一部として構成される。
　冷却部７２は、排熱回収部７１の外周に沿って形成される環状流路７２Ａと、環状流路７２Ａに冷却水を導入する導入口７２Ｂと、環状流路７２Ａから冷却水を排出する排出口７２Ｃと、を備える。導入口７２Ｂと排出口７２Ｃとは、排熱回収部７１の周方向に１８０度ずらして配置される。
　排熱回収器７０の環状流路７２Ａには、エンジン１のウォータポンプ（不図示）により圧送された冷却水が導入口７２Ｂを通じて流入する。冷却水は、環状流路７２Ａ内を流れ、排熱回収部７１を外周側から冷却する。環状流路７２Ａを通過する冷却水は、排熱回収部７１により暖められ、排出口７２Ｃを通じて排熱回収器７０から排出される。排出された冷却水は、シリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０のウォータジャケット１６，２２や図示しない暖房装置に供給され、エンジン１の暖機や車室内の暖房に利用される。
　次に、図５を参照して、排熱回収器７０近傍の排気通路の構造について説明する。図５は、排熱回収器７０近傍の排気装置６０の断面図である。
　図５に示すように、排熱回収器７０及び床下触媒コンバータ６４は、排気通路の一部を構成する排気管６１に設けられている。排熱回収器７０の排熱回収部７１、及び、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａは、円筒状部材であって、それぞれ同軸上に配置されている。
　排気管６１は、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａの上流側に形成される拡径部６１Ａと、床下触媒コンバータ６４と排熱回収器７０との間に形成される第１縮径部６１Ｂと、排熱回収器７０の下流側に形成される第２縮径部６１Ｃと、を備える。
　排気管６１の拡径部６１Ａは、テーパ状であり、上流側から排気浄化部６４Ａに向かって通路径が徐々に拡大するように構成されている。
　排気管６１の第１縮径部６１Ｂは、床下触媒コンバータ６４と排熱回収器７０とを連結する連結通路（連結部）である。第１縮径部６１Ｂは、テーパ状であり、床下触媒コンバータ６４から排熱回収器７０に向かって通路径が徐々に縮小するように構成されている。なお、拡径部６１Ａと第１縮径部６１Ｂとの間の排気管６１は、通路径が一定の平坦路として形成されており、この平坦路上に排気浄化部６４Ａが設けられている。
　排気管６１の第２縮径部６１Ｃは、排熱回収器７０の排気出口に接続する接続通路（接続部）である。第２縮径部６１Ｃは、テーパ状であり、排熱回収器７０から下流に向かって通路径が徐々に縮小するように構成されている。
　排熱回収器７０は、第１縮径部６１Ｂと第２縮径部６１Ｃの間に配置されている。排熱回収器７０の排熱回収部７１の外径は、排気浄化部６４Ａの外径よりも小さく、かつ第２縮径部６１Ｃの下流側の排気管６１の内径よりも大きくなるように構成されている。なお、第２縮径部６１Ｃよりも下流側の排気管６１の内径と、拡径部６１Ａよりも上流側の排気管６１の内径とは同一になるように構成されている。また、排気浄化部６４Ａの外径は、拡径部６１Ａよりも上流側の排気管６１の内径よりも大きくなるように構成されている。
　図５の矢印に示すように、排気浄化部６４Ａに流入する前の排気の流れは、比較的不規則な流れとなっている。床下触媒コンバータ６４の上流側を流れる排気は、拡径部６１Ａを通じて広げられ、床下触媒コンバータ６４に導入される。床下触媒コンバータ６４に導かれた排気は、排気浄化部６４Ａの貫通孔６４Ｂを通過することによって整流され、通路延設方向に沿う直線的な流れとなる。
　排気浄化部６４Ａ通過後の排気は、第１縮径部６１Ｂを通じて排熱回収器７０に導かれる。したがって、排熱回収器７０の排熱回収部７１には、排気浄化部６４Ａにより整流された排気が比較的均一に流入する。但し、排気浄化部６４Ａの外周寄りに存在する貫通孔６４Ｂから流出した排気は第１縮径部６１Ｂに沿って集合させられるので、排熱回収部７１の外周部分に流入する排気の量が中央部分と比べて多くなる。このように、排熱回収部７１の外周部分に流入する排気の量を増加させることで、排熱回収部７１の外周部分が加熱されやすくなる。その結果、排熱回収部７１の外周部分の温度をより高めることができる。
　排熱回収器７０の冷却部７２は排熱回収部７１の外周側から熱を奪う構造である。そのため、上述のように排熱回収部７１の外周部分の温度を高めることにより、排熱回収部７１の熱を冷却部７２によって効率的に回収することが可能となる。
　排熱回収器７０を通過した排気は、第２縮径部６１Ｃを通じて排気管６１の中央寄りに集められ、排気管６１を通じて外部へ排出される。
　上記した第１実施形態によるエンジン１の排気装置６０によれば、以下の効果を得ることができる。
　エンジン１の排気装置６０では、排気通路を構成する排気管６１は、床下触媒コンバータ６４と排熱回収器７０との間において下流に向かって徐々に縮径する第１縮径部６１Ｂと、排熱回収器７０から下流に向かって徐々に縮径する第２縮径部６１Ｃと、を備える。床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａを通過した時に整流された排気が排熱回収器７０の排熱回収部７１に導かれるため、排気が排熱回収部７１に流入しやすくなる。排気浄化部６４Ａの外周寄りに存在する貫通孔６４Ｂから流出した排気は、第１縮径部６１Ｂに沿って集合させられるため、排熱回収部７１の外周部分の温度がより高められる。排熱回収器７０は排熱回収部７１の外周から熱を奪う構造であるため、排熱回収部７１の外周部分の温度を高めることで、排熱回収効率を向上させることが可能となる。また、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａを整流部として機能させるため、整流部を有する整流器を別途設ける必要がなく、排気装置６０の構成を簡素化することができる。
　排気管６１は、上流側から床下触媒コンバータ６４に向かって徐々に拡径する拡径部６１Ａをさらに備えている。排気の流れを整える床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａは、拡径部６１Ａと第１縮径部６１Ｂとの間において通路内径の大きい部分に設けられる。そのため、外径の大きい排気浄化部６４Ａを配置することができ、排気浄化部６４Ａでの整流効果を高めることができる。
　床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａは複数の貫通孔６４Ｂを有する筒部材として形成され、排熱回収器７０の排熱回収部７１も複数の貫通孔７１Ａを有する筒部材として形成される。そして、排熱回収部７１の外径は、排気浄化部６４Ａの外径よりも小さく、第２縮径部６１Ｃよりも下流側の排気管６１の内径よりも大きくなるように構成される。このような構成により、排熱回収部７１の入口面全体に対して比較的均一に排気を供給することができる。その結果、排熱回収器７０による排熱回収効率を向上させることができる。
　なお、エンジン１の排気装置６０では、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａは貫通孔６４Ｂの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されることが好ましい。このように構成することで、排気浄化部６４Ａにおいて貫通孔６４Ｂを密に配置することができ、整流機能が向上する。これにより、より均一な排気を排熱回収器７０に供給することが可能となる。
　また、排熱回収器７０の排熱回収部７１も貫通孔７１Ａの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されることが好ましい。このように構成することで、排熱回収部７１において貫通孔７１Ａを密に配置することができ、排熱回収機能が向上する。これにより、排熱回収器７０での排熱回収効率をより向上させることが可能となる。
　さらに、排気浄化部６４Ａの貫通孔６４Ｂの開口面積（通路径）は排熱回収部７１の貫通孔７１Ａよりも小さく、貫通孔６４Ｂの数は貫通孔７１Ａよりも多くなるように構成されることが好ましい。このように排気浄化部６４Ａの目を排熱回収部７１の目よりも細かくすることで、排気浄化部６４Ａの整流効果を高めることができる。これにより、排気浄化部６４Ａを通過した排気が排熱回収部７１に流入しやすくなり、排熱回収器７０による排熱回収効率を向上させることができる。
　（第２実施形態）
　図６を参照して、本発明の第２実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。
　第２実施形態によるエンジン１の排気装置６０は、排熱回収器７０がマニホールド触媒コンバータ６３の直後に設けられる点において、第１実施形態の排気装置と相違する。なお、以下では、第１実施形態と同じ機能を果たす構成等には同一の符号を用い、重複する説明を適宜省略する。
　図６に示すように、排気マニホールド６２の下流端に排気管６１が接続されており、この排気管６１にマニホールド触媒コンバータ６３が設けられている。本実施形態によるマニホールド触媒コンバータ６３の構成は、第１実施形態によるマニホールド触媒コンバータ６３と同じである。マニホールド触媒コンバータ６３が設けられる部分の排気管６１の内径は、排気マニホールド６２の下流に形成される合流管の内径と略同一になるように構成されている。
　本実施形態では、排熱回収器７０は、床下触媒コンバータ６４の下流ではなく、マニホールド触媒コンバータ６３の下流の排気管６１に設置されている。
　排気管６１は、マニホールド触媒コンバータ６３と排熱回収器７０との間に形成される第１縮径部６１Ｂと、排熱回収器７０の下流側に形成される第２縮径部６１Ｃと、を備える。
　排気管６１の第１縮径部６１Ｂは、マニホールド触媒コンバータ６３と排熱回収器７０とを連結する連結通路（連結部）である。第１縮径部６１Ｂは、テーパ状であり、マニホールド触媒コンバータ６３から排熱回収器７０に向かって通路径が徐々に縮小するように構成されている。
　排気管６１の第２縮径部６１Ｃは、排熱回収器７０の排気出口に接続する接続通路（接続部）である。第２縮径部６１Ｃは、テーパ状であり、排熱回収器７０から下流に向かって通路径が徐々に縮小するように構成されている。なお、第２縮径部６１Ｃよりも下流の排気管６１には、図６には示されていない床下触媒コンバータ６４が設けられている。
　排熱回収器７０の排熱回収部７１の外径は、排気浄化部６３Ａの外径よりも小さく、かつ第２縮径部６１Ｃの下流側の排気管６１の内径よりも大きくなるように構成されている。
　第２実施形態によるエンジン１の排気装置６０によれば、マニホールド触媒コンバータ６３の排気浄化部６３Ａの貫通孔６３Ｂを通過して整流された排気が排熱回収器７０の排熱回収部７１に導かれるため、排気が排熱回収部７１に流入しやすくなる。排気浄化部６３Ａの外周寄りに存在する貫通孔６３Ｂから流出した排気は第１縮径部６１Ｂに沿って集合させられるため、排熱回収部７１の外周部分の温度がより高められる。排熱回収器７０は排熱回収部７１の外周側から熱を奪う構造であるため、排熱回収部７１の外周部分の温度を高めることで、排熱回収効率を向上させることが可能となる。
　なお、エンジン１の排気装置６０では、マニホールド触媒コンバータ６３の排気浄化部６３Ａは貫通孔６３Ｂの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されることが好ましい。このように構成することで、排気浄化部６３Ａにおいて貫通孔６３Ｂを密に配置することができ、整流機能が向上する。
　また、排熱回収器７０の排熱回収部７１も貫通孔７１Ａの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されることが好ましい。このように構成することで、排熱回収部７１において貫通孔７１Ａを密に配置することができ、排熱回収機能が向上する。
　さらに、排気浄化部６３Ａの貫通孔６３Ｂの開口面積（通路径）は排熱回収部７１の貫通孔７１Ａよりも小さく、貫通孔６３Ｂの数は貫通孔７１Ａよりも多くなるように構成されることが好ましい。このように排気浄化部６３Ａの目を排熱回収部７１の目よりも細かくすることで、排気浄化部６３Ａの整流効果を高めることができる。
　なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
　上記実施形態では、触媒コンバータの排気浄化部６３Ａ，６４Ａを整流部とした。しかしながら、排気装置６０では、排熱回収器７０の上流側に、排気浄化機能がなく排気整流機能だけを有する整流部を配置してもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願発明は２０１４年４月４日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－７８１６２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1. 　エンジンの排気装置であって、
    　エンジンから排出された排気を流す排気通路と、
    　前記排気通路内の排気の流れを整流する整流部を有する整流器と、
    　前記整流器よりも下流側の前記排気通路に設けられ、排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して前記排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、を備え、
    　前記排気通路は、
    　前記整流器から前記排熱回収器に向かって徐々に縮径する第１縮径部と、
    　前記排熱回収器から下流に向かって徐々に縮径する第２縮径部と、を備える、
    　エンジンの排気装置。
  2. 　請求項１に記載のエンジンの排気装置であって、
    　前記整流部は、排気が通過可能な複数の整流孔を有する筒部材として構成され、
    　前記排熱回収部は、排気が通過可能な複数の貫通孔を有する筒部材として構成され、
    　前記排熱回収部の外径は、前記整流部の外径よりも小さく、前記第２縮径部よりも下流側の前記排気通路の内径よりも大きい、
    　エンジンの排気装置。
  3. 　請求項２に記載のエンジンの排気装置であって、
    　前記排気通路は、前記整流器の上流側から前記整流器に向かって徐々に拡径する拡径部をさらに備える、
    　エンジンの排気装置。
  4. 　請求項２又は３に記載のエンジンの排気装置であって、
    　前記整流孔の開口面積は、前記貫通孔の開口面積よりも小さく、
    　前記整流孔の数は、前記貫通孔の数よりも多い、
    　エンジンの排気装置。
  5. 　請求項２から４のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
    　前記整流部は、前記整流孔の断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成される、
    　エンジンの排気装置。
  6. 　請求項２から５のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
    　前記排熱回収部は、前記貫通孔の断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成される、
    　エンジンの排気装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
    　前記整流器は、排気を浄化するとともに前記整流部として機能する排気浄化部を備える触媒コンバータである、
    　エンジンの排気装置。
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