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Title:
EXHAUST PIPE FOR VEHICLE-MOUNTED ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/143023
Kind Code:
A1
Abstract:
An exhaust pipe for a vehicle-mounted engine. The outer end (132C) of an inner pipe (131) inserted in an outer pipe (110) is in contact at a first position with the inner peripheral surface of an outer pipe (110), the outer pipe (110) is in contact with the inner pipe (131) at a second position different from the first position, and as a result, an expansion chamber (135) is formed between the inner pipe (131) and the outer pipe (110). The inner pipe (131) has communication holes for interconnecting the inside of the inner pipe (131) and the expansion chamber (135). Thus a silencer is formed. An exhaust purification catalyst (21) is installed in the outer pipe (110) so as to be adjacent to the expansion chamber (135). On the inner peripheral surface of the outer pipe (110), there is formed a weir (116) between the outer end (132C) of the inner pipe (131) and the exhaust emission control catalyst (21), and the weir (116) stops the flow of condensed water. Consequently, deterioration of the purification function of the exhaust purification catalyst caused by contact of the condensed water, which is produced when the exhaust gas is cooled, with the exhaust purification catalyst in the exhaust pipe (110) can be suppressed.

Inventors:
YAMAGUCHI JUNICHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/058600
Publication Date:
November 27, 2008
Filing Date:
May 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOYOTA MOTOR CO LTD (JP)
YAMAGUCHI JUNICHI (JP)
International Classes:
F01N1/02; F01N3/24; F01N13/00; F01N99/00
Foreign References:
JP2004162702A2004-06-10
JPS57193710A1982-11-29
Attorney, Agent or Firm:
ONDA, Hironori (Ohmiya-cho 2-chomeGifu-sh, Gifu 31, JP)
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Claims:
 車載エンジンの排気管であって、
 内周面を有する外管と、
 外管内に挿入され、端部と複数の連通孔を有する内管と、
 内管を前記端部において外管の内周面に内接させるとともに、外管を各管の軸方向において前記内接位置と異なる位置で内管に外接させて内管と外管との間に形成された膨張室と、同膨張室が前記複数の連通孔を介して前記内管の内部と連通されることにより消音器を構成することと、
 外管内で前記膨張室に隣接して設けられた排気浄化触媒と、
 前記外管の内周面に、前記内管の端部と前記排気浄化触媒との間に設けられた、凝縮水の流れを止める堰と、
を備えたことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 請求項1に記載の車載エンジンの排気管において、
 前記堰は、前記外管の一部をその内側に突出して形成される
 ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 請求項1又は2に車載エンジンの排気管において、
 前記堰は、前記外管の全周にわたって形成される
 ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 前記排気浄化触媒は、前記膨張室よりも排気上流側に位置して保持部材を介し前記外管の内周面に固定されるものであり、
 前記堰は、その鉛直方向における高さが前記保持部材の厚さよりも大きい
 請求項1~3のいずれか一項に記載の車載エンジンの排気管。
 請求項4に記載の車載エンジンの排気管において、
 前記堰は、排気下流側が外管の内側に傾斜した傾斜部を有する
 ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 請求項5に記載の車載エンジンの排気管において、
 前記内管は、その排気上流側の部分に、排気下流側に向けて次第に縮径されるテーパ部を有し、
 前記堰は、前記傾斜部の傾斜面が前記テーパ部の内周面の延長面上に位置するように形成される
  ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 車載エンジンの排気管であって、
 内周面を有する外管と、
 外管内に挿入され、複数の連通孔を有する内管と、
 内管を外管の内周面に内接するとともに、外管を各管の軸方向において前記内接位置と異なる位置で内管に外接させて内管と外管との間に形成された膨張室と、同膨張室が前記複数の連通孔を介して前記内管の内部と連通されることにより消音器を構成することと、
 外管内で前記膨張室に隣接して設けられた排気浄化触媒と、
 前記外管の内周面に、前記膨張室と前記排気浄化触媒との間に設けられた、凝縮水の流れを止める堰と、堰は外管の内側に突出し、前記内管に外接されていることと、
を備えたことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 請求項7に記載の車載エンジンの排気管において、
 前記堰は、前記外管の一部をその内側に突出して形成される
 ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 請求項2または8に記載の車載エンジンの排気管において、
 前記堰の周方向の一側における第1の突出部分が、第1の突出部分に対向する第2の突出部分より大きい
 ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
 請求項1または7に記載のエンジンの排気管において、
 排気浄化触媒が内設された外管の部分の中心軸が、内管が内設された外管の部分の中心軸と交差している
 ことを特徴とする車載エンジンの排気管。
Description:
車載エンジンの排気管

 本発明は、その内部に消音器と排気浄化 媒とを隣接して配設するようにした車載エ ジンの排気管に関する。

 消音器と排気浄化触媒とを内部に隣接し 配設するようにした従来の車載エンジンの 気管が、例えば特許文献1に記載されている 。また、図1も、こうした従来の車載エンジ の排気管を示している。

 図1に示されるように、排気管1は、外管10 と内管31とを備え、外管10には車載エンジン 排気系に設けられて排気を浄化するための 気浄化触媒21が内接され、内管31は外管10の 部にて排気浄化触媒21の排気下流側に隣接し て設けられる。内管31は、排気下流側に向け 次第に縮径されるテーパ部32Aを有するセパ ータ32と、セパレータ32の排気下流側に接続 される直管状のインナパイプ33とによって構 されている。セパレータ32の排気上流側の 部32Cは、例えばスポット溶接等によってそ 周方向において部分的に外管10の内周面に固 着されている。インナパイプ33の排気下流側 分は、インナパイプ33と外管10との熱膨張差 を吸収すべく、ワイヤメッシュ34を介して外 10の排気下流側の端部13に内接されている。 これにより、インナパイプ33はその軸方向に いて外管10に対し相対変位可能となってい 。内管31(すなわちセパレータ32およびインナ パイプ33)の外周面とこれに対向する外管10の 周面とによって膨張室35が形成されており セパレータ32を通じてインナパイプ33に導入 れた排気の温度及び圧力は、インナパイプ3 3に形成された複数の連通孔33Aを通じて膨張 35へ流出する際に低下させられる。したがっ て、上記排気管1においては、外管10及びその 内部の排気浄化触媒21が触媒装置2として機能 し、外管10及び内管31が消音器3として機能す 。

 こうした排気管1にあっては、上述したよ うに触媒装置2と消音器3とが同一の外管10に って一体に形成されているため、触媒装置 消音器とが異なる外管によって形成される 気管に比べて、これを製造する際の工数を 減することができるとともに、部品点数を 減することができる。また、排気管1の全長 短くすることができ、車両搭載性を向上さ ることができる。

 排気管1の消音器3においては、セパレータ32 を通じてインナパイプ33へ導入された排気が 通孔33Aを通じて膨張室35へと流出するが、 のとき排気中に含まれる水蒸気は外管10の内 周面に接触することにより冷却されて凝縮水 となり、膨張室35内に溜まるようになる。こ で、セパレータ32と外管10とはそれらの周方 向において部分的に固着されているに過ぎな いため、これらの間には隙間が存在する。こ のため、膨張室35内の凝縮水の一部は、セパ ータ32と外管10との間から排気浄化触媒21側 流出して排気浄化触媒21に接触することが る。そして排気浄化触媒21に凝縮水が接触す ると、排気浄化触媒21の温度が急激に低下す ことによりヒートショックが生じたり、排 浄化触媒21が化学的に変質したりするなど て、排気浄化触媒21の浄化機能が低下するお それがある。なお、外管とこの内周面に当接 される内管の端部とがそれらの周方向におい て部分的に固着されている構成に限らず、例 えば内管の端部がワイヤメッシュなどを介し て外管に内接される構成にあってはこうした 傾向が一層顕著なものとなる。

特開2004―132320号公報

 本発明の目的は、排気が冷却されること より生じる凝縮水が排気浄化触媒に接触す ことに起因して排気浄化触媒の浄化機能が 下することを抑制することのできる車載エ ジンの排気管を提供することにある。

 第1の態様では、車載エンジンの排気管が 提供される。排気管は、内周面を有する外管 と、外管内に挿入され、端部と複数の連通孔 を有する内管と、膨張室と、外管内で膨張室 に隣接して設けられた排気浄化触媒と、凝縮 水の流れを止める堰とを備える。膨張室は内 管を端部において外管の内周面に内接させる とともに、外管を各管の軸方向において内接 位置と異なる位置で内管に外接させて内管と 外管との間に形成される。膨張室が複数の連 通孔を介して内管の内部と連通されることに より消音器を構成する。堰は、外管の内周面 に、内管の端部と排気浄化触媒との間に設け られる。

 堰は、外管の一部をその内側に突出して形 され得る。
 堰は、外管の全周にわたって形成され得る
 排気浄化触媒は、膨張室よりも排気上流側 位置して保持部材を介し外管の内周面に固 され、堰は、その鉛直方向における高さが 持部材の厚さよりも大きくてもよい。

 堰は、排気下流側が外管の内側に傾斜した 斜部を有し得る。
 内管は、その排気上流側の部分に、排気下 側に向けて次第に縮径されるテーパ部を有 、堰は、傾斜部の傾斜面がテーパ部の内周 の延長面上に位置するように形成され得る

 第2の態様では、車載エンジンの排気管が 提供される。排気管は、内周面を有する外管 と、外管内に挿入され、複数の連通孔を有す る内管と、膨張室と、外管内で前記膨張室に 隣接して設けられた排気浄化触媒と、凝縮水 の流れを止める堰とを備える。膨張室は内管 を外管の内周面に内接するとともに、外管を 各管の軸方向において前記内接位置と異なる 位置で内管に外接させて内管と外管との間に 形成される。膨張室が複数の連通孔を介して 前記内管の内部と連通されることにより消音 器を構成する。堰は、前記外管の内周面に、 前記膨張室と前記排気浄化触媒との間に設け られ、外管の内側に突出し、前記内管に外接 されている。

 堰は、外管の一部をその内側に突出して形 され得る。
 堰の周方向の一側における第1の突出部分が 、第1の突出部分に対向する第2の突出部分よ 大きくてもよい。

 排気浄化触媒が内設された外管の部分の 心軸は、内管が内設された外管の部分の中 軸と交差していてもよい。

従来の車載エンジンの排気管を示した 面図。 本発明にかかる車載エンジンの排気管 第1の実施形態を示した断面図。 図2の堰近傍の拡大断面図。 本発明にかかる車載エンジンの排気管 第2の実施形態を示した拡大断面図。 別の実施形態にかかる車載エンジンの 気管を示した断面図。 さらに別の実施形態にかかる車載エン ンの排気管を示した断面図。 また別の実施形態にかかる車載エンジ の排気管を示した断面図。

 以下、その内部にサブマフラと排気浄化触 とを隣接して備えた本発明にかかる車載エ ジンの排気管の第1の実施形態を、図2及び 3を参照して説明する。
 図2は、図1に対応して、第1の実施形態にか る排気管を示した断面図である。

 図2に示されるように、排気管101は、外管 110と内管131とを備え、外管110には車載エンジ ンの排気系に設けられて排気を浄化する排気 浄化触媒21が内接され、内管131は外管110の内 にて排気浄化触媒21の排気下流側に隣接し 設けられる。

 外管110は、略直管状に形成された胴部111 胴部111から排気上流側の上流側端部112に向 て次第に縮径される上流側縮径部114、胴部1 11から排気下流側の下流側端部113に向けて次 に縮径される下流側縮径部115を有する。

 内管131は、排気下流側に向けて次第に縮 されるセパレータ132と、セパレータ132の排 下流側に接続される直管状のインナパイプ1 33とによって構成されている。

 セパレータ132は、排気下流側に向けて次 に縮径されるテーパ部132A、テーパ部132Aの 気上流側端部からその径方向外向きに外管11 0の内周面まで延びる鉛直部132B、鉛直部132Bと 外管110の内周面との当接部から排気下流側に 向けて折り返されるとともに外管110の内周面 に沿って延びる外側端部132C、及びインナパ プ133が接続される接続部132Dを有する。また セパレータ132の外側端部132Cは、スポット溶 接によってその周方向において部分的に外管 110の内周面に固着されている。

 インナパイプ133の排気下流側の部分は、 イヤメッシュ34を介して外管110の下流側端 113に内接されており、インナパイプ133はそ 軸方向において外管110に対し相対変位可能 なっている。インナパイプ133には複数の連 孔133Aが形成されている。また、内管131(すな わちセパレータ132およびインナパイプ133)の 周面とこれに対向する外管110の内周面との には、膨張室135が形成されており、インナ イプ133の内部と膨張室135の内部とは連通孔13 3Aを通じて連通している。

 排気浄化触媒21は、保持部材22を介して外管 110の内周面に固定されている。
 外管110の内周面には、セパレータ132の外側 部132Cと排気浄化触媒21との間に堰116が設け れている。この堰116は、外側端部132Cと外管 110の内周面との間から排気浄化触媒21側へ凝 水が流れることを止めるためのものであり 少なくとも排気管101の鉛直方向下方に位置 る部分に形成される必要があるが、この実 形態では、胴部111の一部をその内側に全周 わたって突出して形成している。

 図3は、図2の堰116を中心とする拡大断面 である。図3に示されるように、堰116は、排 下流側が外管110の内側に傾斜した傾斜部116A を有している。堰116の鉛直方向における高さ h1は、保持部材の厚さh2よりも大きく、且つ パレータ132の鉛直部132Bの鉛直方向における さh3と同一である。

 外管110及びその内部の排気浄化触媒21が触 装置102として機能し、外管110及びその内部 内管131がサブマフラ103として機能する。
 以上説明した第1の実施形態にかかる車載エ ンジンの排気管によれば、以下に列記するよ うな効果が得られる。

 (1)外管110の内周面には、セパレータ132の 側端部132Cと排気浄化触媒21との間に凝縮水 流れを止める堰116が設けられている。これ より、膨張室135内に溜まった凝縮水の一部 、外側端部132Cと外管110の内周面との間から 排気浄化触媒21側へ流出したとしても、堰116 よってその流れが止められ、排気浄化触媒2 1と凝縮水との接触が抑制されるため、それ 起因する排気浄化触媒21の浄化機能低下を抑 制することができる。

 (2)堰116が、外管110の一部をその内側に突 して形成されている。このように堰116が外 110の一部であるため、堰116が外管110と別部 とした場合と比較して構成の簡素化を図る とができる。

 (3)堰116が、外管110の全周にわたって形成 れている。これにより、車両の走行状態に って排気管101の姿勢が変化した場合であっ も、外側端部132Cと外管110の内周面との間か ら排気浄化触媒21側へ流出する凝縮水の流れ 堰116により止めることができ、排気浄化触 21と凝縮水との接触を好適に抑制すること できる。

 (4)堰116の鉛直方向における高さh1が、保 部材22の厚さh2よりも大きい。このため、排 浄化触媒21を通過した排気の一部が堰116に 突して、堰116が加熱される。これにより、 116によってその流れが止められた凝縮水を 116の熱によって積極的に気化させることが き、排気浄化触媒21と凝縮水との接触を好適 に抑制することができる。

 (5)排気浄化触媒21を通過した排気の一部 堰116に衝突すると、排気の流れが乱される ともに、これに起因して異音が発生するお れがある。この点、上記実施形態では、堰11 6が、排気下流側が外管110の内側に傾斜した 斜部116Aを有するものとしたため、排気浄化 媒21を通過した排気の一部は、堰116の傾斜 116Aに沿って排気下流側へ円滑に流れる。こ ため、堰116が設けられることに伴って排気 流れが乱されることを抑制することができ 排気の流れが乱されることに起因する異音 発生も抑制することができる。

 次に、本発明にかかる車載エンジンの排気 の第2の実施形態を、図4を参照して、第1の 施形態との相違点を中心に説明する。
 図4は、図3に対応して、第2の実施形態にか る排気管を示した拡大断面図である。なお 図4において、先の図3に示した要素と同一 たは類似の要素にはそれぞれ同一または類 の符号を付して示し、それら各要素につい の説明は割愛する。

 図4に示されるように、第2の実施形態に いても、外管210の内周面には、セパレータ23 2の外側端部232Cと排気浄化触媒21との間に堰21 6が設けられている。また、第1の実施形態と 様に、堰216は、排気下流側が外管210の内側 傾斜した傾斜部216Aを有している。ただし、 この実施形態では、傾斜部216Aの傾斜面がセ レータ232のテーパ部232Aの内周面の延長面上 位置するように堰216及びセパレータ232がそ ぞれ形成されている。

 以上説明した第2の実施形態にかかる車載エ ンジンの排気管によれば、上記第1の実施形 の効果(1)~(5)に加えて、更に以下の効果が得 れる。
 (6)傾斜部216Aの傾斜面がセパレータ232のテー パ部232Aの内周面の延長面上に位置するよう 堰216が形成されている。このため、排気浄 触媒21を通過した排気のうち堰216の傾斜部216 Aに沿って流れる排気は、セパレータ232のテ パ部232Aの内周面に沿って円滑に流れる。こ により、堰216が設けられることに伴って排 の流れが乱されることを抑制することがで 、排気の流れが乱されることに起因する異 の発生を抑制することができる。

 なお、本発明にかかる車載エンジンの排気 は、上記実施形態に限定されるものではな 、次のような実施形態のように変更するこ もできる。
 ・堰の鉛直方向の高さh1は保持部材の厚さh2 よりも小さくてもよい。この場合であっても 、セパレータ132の外側端部132Cと外管110の内 面との間から排気浄化触媒21側へ流出した凝 縮水の流れが堰によって止められはするため 、排気浄化触媒21と凝縮水との接触を抑制す ことはできる。

 ・排気浄化触媒21が保持部材22を介して外管 110,210の内周面に固定される代わりに、排気 化触媒21が外管110,210の内周面に直接固定さ てもよい。
 ・内管131,231のテーパ部132A,232Aは割愛されて もよい。

 ・セパレータ132,232とインナパイプ133,233と 別体として形成する代わりに、セパレータ びインナパイプを一体形成してもよい。
 ・排気浄化触媒21は1つに限らず、隣接され 複数の排気浄化触媒であってもよい。

 ・排気管101を構成する消音器は、サブマフ に限られるものではなく、メインマフラで ってもよい。
 ・消音器は1つに限らず、隣接された複数の 消音器であってもしてもよい。

 ・排気浄化触媒及び消音器の配置は、排 上流側に排気浄化触媒を設けるとともに排 下流側に消音器を設ける配置に限られない 代わりに、排気上流側に消音器を設けると もに排気下流側に排気浄化触媒を設けるよ にしてもよい。

 ・堰116,216の周方向における形状は均一で なくてもよい。例えば図5に示されるように 堰316の周方向において鉛直方向上方部分316A 鉛直方向下方部分316Bに比べて大きくてもよ い。これにより、外管310の外周面のうち鉛直 方向上方部分316Aに対応する部分に比較的大 な凹部317Aを形成することができる。このた 、クロスメンバ等、車両の下方に突出した 分4が凹部317Aに収まるように排気管301を取 付けるようにすれば、排気管301の車両搭載 を向上させることができる。またこの場合 図5に示されるように、セパレータ332の鉛直 332Bのうち鉛直方向上方の部分を堰316の形状 に対応して長くすることで、堰316の鉛直方向 上方部分316Aを大きくすることに起因する排 の流れの乱れを抑制することができる。

 ・外管の胴部の形状は、直管状の胴部111, 211に限られない。例えば図6に示されるよう 、胴部411のうち排気浄化触媒21が内設される 触媒側胴部411Aの中心軸CAと内管431が内接され る内管側胴部411Bの中心軸CBとが交わるように 外管410が形成されてもよい。

 ・外管と内管の端部との当接状態は、外 とこの内周面に当接される内管の端部とが れらの周方向において部分的に固着されて るものに限られない。例えば、内管の端部 ワイヤメッシュを介して外管に内接されて よい。

 ・堰は、外管110,210の一部により形成する代 わりに、外管とは別部材により形成されても よい。
 ・排気管の構成は、外管の内周面に、同外 の内周面に当接される内管の端部と排気浄 触媒21との間に堰が設けられる構成に限ら るものではなく、他に例えば図7に示される うな構成にしてもよい。すなわち、図に示 れるように、外管510の内周面に、外管510の 側に突出して形成されて膨張室535と排気浄 触媒21との間に凝縮水の流れを止める堰516 設ける一方、堰516には内管531が外接する。 管531は、堰516の内周面に外接する当接部536 同当接部536の排気下流側に接続されるとと に排気下流側に向けて次第に縮径される縮 部537、並びに同縮径部537の排気下流側に接 される直管状の直管部538を有している。こ ように形成された堰516でも、膨張室535に溜 った凝縮水の一部の排気浄化触媒21側への移 動を止めることが可能であり、排気浄化触媒 21と凝縮水との接触が抑制される。尚、ここ は、堰516は外管510の一部をその内側に突出 て形成されているが、堰は外管510とは別部 によって形成してもよい。