JP2008240589A - Engine exhaust structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気構造に関する。 The present invention relates to an engine exhaust structure.
自動車用エンジンの排気通路の途中部には、排気マニホールドと触媒コンバータとマフラーとが上流側から順番に介装され、エンジンからの排気ガスは、排気マニホールドで集められて、触媒コンバータを経て浄化された後、マフラーで消音されて、外部に排出されるように構成されている。 An exhaust manifold, a catalytic converter, and a muffler are placed in order from the upstream side in the middle of the exhaust passage of an automobile engine. The exhaust gas from the engine is collected by the exhaust manifold and purified through the catalytic converter. After that, the sound is silenced by the muffler and discharged to the outside.
前記触媒コンバータとしては、排気ガスを三元触媒で浄化するものが主流であるが、この三元触媒を用いた触媒コンバータにおいては、触媒温度が活性温度以上の高温にならないと、排気ガスが未浄化のまま外部に排出されてしまうという問題がある。 As the catalytic converter, one that purifies exhaust gas with a three-way catalyst is the mainstream, but in a catalytic converter using this three-way catalyst, the exhaust gas is not exhausted unless the catalyst temperature becomes higher than the activation temperature. There is a problem that it is discharged outside as it is purified.
そこで、エンジン始動後、触媒が活性温度以上になるまでの時間を極力短縮するため、触媒コンバータを排気マニホールドの集合部に極力接近配置させて、触媒温度の上昇を促進したり、排気マニホールドの排気ガスの流通路をインナー部材とアウター部材の二重構造に構成して、両部材間に断熱空間を形成し、排気マニホールドにおける排気ガスの温度低下を防止するように構成したりしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, in order to shorten the time until the catalyst reaches the activation temperature or more after the engine is started, the catalytic converter is placed as close as possible to the exhaust manifold assembly to promote the catalyst temperature rise or the exhaust manifold exhaust It has been proposed that the gas flow passage is configured to have a double structure of inner member and outer member so that a heat insulating space is formed between the two members and the exhaust gas temperature in the exhaust manifold is prevented from lowering. (For example, refer to Patent Document 1).
また、排気マニホールドにそれを覆う遮音カバーを外装したものも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この特許文献2記載の発明は、エンジンからの騒音を遮音するとともに、エンジンルーム内に配置される電子機器やそのハーネスを、高温の排気マニホールドから保護することを目的としたものであるが、遮音カバーに積層状に設けられる吸音材が断熱材として機能することから、排気マニホールドを取り囲む雰囲気温度の上昇を促進して、触媒の活性化を促進できる。 In addition, an exhaust manifold having a sound insulation cover for covering the exhaust manifold has been proposed (for example, see Patent Document 2). The invention described in Patent Document 2 is intended to insulate the noise from the engine and to protect the electronic device and its harness arranged in the engine room from the high-temperature exhaust manifold. Since the sound absorbing material provided in the cover on the cover functions as a heat insulating material, it is possible to promote the activation of the catalyst by promoting the increase in the ambient temperature surrounding the exhaust manifold.
ところで、排気マニホールドの温度は、全体的に一様ではなく、例えば集合部及びその付近においては、各気筒からの排気ガスが集合することから、他の部分よりも高温になる。このため、排気マニホールドは、集合部及びその付近の温度を基準に耐熱設計がなされている。しかし、このように設計すると、集合部及びその付近以外の低温部位については、高温部位程には耐熱性が要求されていないにも拘わらず、耐熱性に優れた高価な金属材料が使用されることになり、排気マニホールドの製作コストが高くなるという問題があった。特に、暖機運転時における触媒温度の上昇を促進して、排気ガスの浄化性能を向上させるため、前記特許文献1、2記載の発明のように、集合部及び多枝管を二重構造に構成したり、カバー部材で覆ったりすると、暖機運転時における排気ガス浄化性能は向上できるものの、暖機後、集合部及びその付近の温度が過剰に高くなるため、排気マニホールド全体を、例えば耐熱性は優れているが非常に高価な、ニッケル含有率の高いステンレスで構成する必要があり、排気マニホールドの製作コストが大幅に高くなるという問題があった。 By the way, the temperature of the exhaust manifold is not uniform as a whole. For example, exhaust gas from each cylinder gathers at the gathering portion and the vicinity thereof, and therefore becomes higher than the other portions. For this reason, the exhaust manifold is designed to be heat resistant with reference to the temperature at the gathering portion and the vicinity thereof. However, when designed in this way, an expensive metal material with excellent heat resistance is used for low-temperature parts other than the gathering part and its vicinity, although heat resistance is not required as high-temperature parts. As a result, there was a problem that the manufacturing cost of the exhaust manifold was high. In particular, in order to promote an increase in the catalyst temperature during the warm-up operation and improve the exhaust gas purification performance, as in the inventions described in Patent Documents 1 and 2, the collecting portion and the multi-branch pipe have a double structure. Although the exhaust gas purification performance during warm-up operation can be improved by configuring or covering with a cover member, the temperature at the gathering section and its vicinity becomes excessively high after warm-up. However, there is a problem that the manufacturing cost of the exhaust manifold is significantly increased because it is necessary to be made of stainless steel having high nickel content, which is excellent in performance.
本発明の目的は、排気マニホールドの各部における温度を一様に調整することで、排気マニホールドの耐熱性を十分に確保しつつ、その製作コストを低減可能なエンジンの排気構造を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine exhaust structure that can reduce the manufacturing cost while ensuring sufficient heat resistance of the exhaust manifold by uniformly adjusting the temperature in each part of the exhaust manifold. .
本発明に係るエンジンの排気構造は、排気マニホールドの各部の温度が一様になるように、排気マニホールドの温度を調整する温度調整材を設けたものである。 The exhaust structure of the engine according to the present invention is provided with a temperature adjusting material that adjusts the temperature of the exhaust manifold so that the temperature of each part of the exhaust manifold becomes uniform.
この排気構造では、温度調整材により、排気マニホールドの各部における温度が一様になるように、排気マニホールドの温度が調整されて、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、耐熱性にはやや劣るものの安価に入手可能な金属材料で排気マニホールドを構成できるので、排気マニホールドの製作コストを低減できる。 In this exhaust structure, the temperature of the exhaust manifold is adjusted by the temperature adjusting material so that the temperature in each part of the exhaust manifold becomes uniform, and a local temperature rise of the exhaust manifold is prevented. For this reason, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, and although the exhaust manifold can be configured with a metal material that is available at a low cost although it is somewhat inferior in heat resistance, the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced.
ここで、前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材のうちの排気マニホールドの高温部位に対応する部位に、熱伝導率の高い伝熱材を積層状に設けることができる。この場合には、カバー部材のうちの排気マニホールドの高温部位に対応する部位の熱が、伝熱材により、カバー部材のアウターパネル側へ効率良く伝熱されて、該部位における外部への放熱が促進される。そして、排気マニホールドの高温部位を取り囲む雰囲気温度の上昇が抑制されて、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、局部的な温度上昇が防止される分だけ、排気マニホールドを安価な金属材料で構成して、その製作コストを低減できる。また、カバー部材により排気マニホールドが覆われるので、排気マニホールド全体の温度上昇を促進して、触媒コンバータの触媒の温度上昇を促進し、触媒が活性温度以上になるまでの時間を短縮して、排気ガスの浄化性能を向上できる。 Here, a cover member that covers the exhaust manifold is provided, and a heat transfer material having a high thermal conductivity is provided in a laminated form at a portion corresponding to a high temperature portion of the exhaust manifold of the cover member as the temperature adjusting material. it can. In this case, the heat of the portion of the cover member corresponding to the high temperature portion of the exhaust manifold is efficiently transferred to the outer panel side of the cover member by the heat transfer material, and heat radiation to the outside at the portion is performed. Promoted. And the rise in the ambient temperature surrounding the high temperature part of the exhaust manifold is suppressed, and the local temperature rise of the exhaust manifold is prevented. For this reason, similarly to the above, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material to the extent that local temperature rise is prevented, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the exhaust manifold is covered by the cover member, the temperature rise of the exhaust manifold as a whole is promoted, the temperature of the catalyst of the catalytic converter is promoted, and the time until the catalyst exceeds the activation temperature is shortened. Gas purification performance can be improved.
前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材のうちの排気マニホールドの低温部位に対応する部位に、断熱材を積層状に設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、カバー部材のうちの排気マニホールドの低温部位に対応する部位の熱が、断熱材により外部へ放熱されることが抑制される。そして、排気マニホールドの低温部位を取り囲む雰囲気温度の上昇が促進され、排気マニホールドの各部における温度が一様に調整され、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、排気マニホールドを安価な金属材料で構成して、その製作コストを低減できる。また、カバー部材により排気マニホールドが覆われるので、排気マニホールド全体の温度上昇を促進して、触媒コンバータの触媒の温度上昇を促進し、触媒が活性温度以上になるまでの時間を短縮して、排気ガスの浄化性能を向上でき、しかも、カバー部材からの放熱を断熱材で抑制することで、排気マニホールドを温度調整できるので、排気ガスの熱を効率的に触媒コンバータに作用させて、触媒の温度上昇を促進できる。 It is also a preferred embodiment that a cover member that covers the exhaust manifold is provided, and that a heat insulating material is provided in a laminated form at a portion corresponding to a low temperature portion of the exhaust manifold of the cover member as the temperature adjusting member. In this case, the heat of the part corresponding to the low temperature part of the exhaust manifold in the cover member is suppressed from being radiated to the outside by the heat insulating material. Then, the rise in the ambient temperature surrounding the low temperature portion of the exhaust manifold is promoted, the temperature in each part of the exhaust manifold is adjusted uniformly, and the local temperature rise in the exhaust manifold is prevented. For this reason, in the same manner as described above, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and its manufacturing cost can be reduced. In addition, since the exhaust manifold is covered by the cover member, the temperature rise of the exhaust manifold as a whole is promoted, the temperature of the catalyst of the catalytic converter is promoted, and the time until the catalyst exceeds the activation temperature is shortened. Gas purification performance can be improved, and the exhaust manifold can be adjusted in temperature by suppressing heat dissipation from the cover member with a heat insulating material. Can promote the rise.
前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材に、排気マニホールドの高温部位に対応する部位の熱伝導率を、排気マニホールドの低温部位に対応する部位よりも高めた温度調整材を積層状に設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、温度調整材により、高温部位においては、カバー部材のアウターパネルから外部への放熱が促進され、低温部位においては、カバー部材のアウターパネルから外部への放熱が抑制される。そして、排気マニホールドを取り囲む雰囲気温度が一層効果的に一様に調整されて、排気マニホールドの各部における温度が一様に調整され、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、排気マニホールドを安価な金属材料で構成して、その製作コストを低減できる。また、カバー部材により排気マニホールドが覆われるので、排気マニホールド全体の温度上昇を促進して、触媒コンバータの触媒の温度上昇を促進し、触媒が活性温度以上になるまでの時間を短縮して、排気ガスの浄化性能を向上できる。 A cover member that covers the exhaust manifold is provided, and as the temperature adjusting material, the cover member has a temperature adjustment in which the thermal conductivity of the portion corresponding to the high temperature portion of the exhaust manifold is higher than the portion corresponding to the low temperature portion of the exhaust manifold. It is also a preferred embodiment to provide the materials in a laminated form. In this case, heat dissipation from the outer panel of the cover member to the outside is promoted at the high temperature portion by the temperature adjusting material, and heat dissipation from the outer panel of the cover member to the outside is suppressed at the low temperature portion. And the atmospheric temperature surrounding the exhaust manifold is adjusted more effectively and uniformly, the temperature in each part of the exhaust manifold is adjusted uniformly, and the local temperature rise of the exhaust manifold is prevented. For this reason, in the same manner as described above, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and its manufacturing cost can be reduced. In addition, since the exhaust manifold is covered by the cover member, the temperature rise of the exhaust manifold as a whole is promoted, the temperature of the catalyst of the catalytic converter is promoted, and the time until the catalyst exceeds the activation temperature is shortened. Gas purification performance can be improved.
前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材のうちの排気マニホールドの高温部位に対応する部位の外面に放熱材をコーティングすることも好ましい実施の形態である。この場合には、カバー部材のうちの排気マニホールドの高温部位に対応する部位の熱が、放熱材により外部に効率的に放熱されるので、排気マニホールドの高温部位を取り囲む雰囲気温度の上昇が抑制されて、排気マニホールドの各部の温度が一様に調整され、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様用に、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。 It is also a preferred embodiment that a cover member that covers the exhaust manifold is provided, and a heat radiating material is coated on the outer surface of a portion of the cover member corresponding to the high temperature portion of the exhaust manifold as the temperature adjusting material. In this case, the heat of the portion of the cover member corresponding to the high temperature portion of the exhaust manifold is efficiently radiated to the outside by the heat radiating material, so that an increase in the ambient temperature surrounding the high temperature portion of the exhaust manifold is suppressed. Thus, the temperature of each part of the exhaust manifold is adjusted uniformly, and the local temperature rise of the exhaust manifold is prevented. For this reason, the requirement for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low as described above, and the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, so that the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced.
前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材と排気マニホールドの高温部位間に、熱伝導率の高い伝熱材を積層状に設けることもできる。この場合には、排気マニホールドの高温部位において、排気マニホールドの熱が伝熱材によりカバー部材側へ伝熱されて、排気マニホールドの各部の温度が一様に調整され、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。 A cover member that covers the exhaust manifold may be provided, and a heat transfer material having a high thermal conductivity may be provided in a laminated form between the cover member and the high temperature portion of the exhaust manifold as the temperature adjusting material. In this case, the heat of the exhaust manifold is transferred to the cover member side by the heat transfer material at the high temperature part of the exhaust manifold, and the temperature of each part of the exhaust manifold is adjusted uniformly, and the local temperature of the exhaust manifold is adjusted. The rise is prevented. For this reason, similarly to the above, the requirement for heat resistance of the exhaust manifold can be set low, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced.
前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材と排気マニホールドの低温部位に対応する部位に、断熱材を積層状に設けることもできる。この場合には、断熱材により、カバー部材のうちの排気マニホールドの低温部位に対応する部位の熱が、外部へ放熱されることが防止される。そして、排気マニホールドの低温部位の温度上昇が促進されて、排気マニホールドの各部の温度が一様に調整され、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。 A cover member that covers the exhaust manifold may be provided, and as the temperature adjusting material, a heat insulating material may be provided in a laminated form at a portion corresponding to a low temperature portion of the cover member and the exhaust manifold. In this case, the heat insulating material prevents the heat of the portion corresponding to the low temperature portion of the exhaust manifold of the cover member from being radiated to the outside. And the temperature rise of the low temperature part of an exhaust manifold is accelerated | stimulated, the temperature of each part of an exhaust manifold is adjusted uniformly, and the local temperature rise of an exhaust manifold is prevented. For this reason, similarly to the above, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced.
前記排気マニホールドを覆うカバー部材を設け、前記温度調整材として、カバー部材と排気マニホールド間に、排気マニホールドの高温部位に対応する部位の熱伝導率を、排気マニホールドの低温部位に対応する部位よりも高めた温度調整材を積層状に設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、温度調整材により、高温部位においては、排気マニホールドからカバー部材への伝熱が促進され、低温部位においては、排気マニホールドからカバー部材への伝熱が抑制され、排気マニホールドの各部における温度が一様に調整されて、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。 A cover member that covers the exhaust manifold is provided, and the thermal conductivity of the portion corresponding to the high temperature portion of the exhaust manifold is set between the cover member and the exhaust manifold as the temperature adjusting material more than the portion corresponding to the low temperature portion of the exhaust manifold. It is also a preferred embodiment to provide an elevated temperature adjusting material in a laminated form. In this case, the temperature adjusting material promotes heat transfer from the exhaust manifold to the cover member at high temperatures, and suppresses heat transfer from the exhaust manifold to the cover members at low temperatures. The temperature at is adjusted uniformly to prevent a local temperature rise in the exhaust manifold. For this reason, similarly to the above, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced.
前記排気マニホールドの一部又は全部をインナー部材とアウター部材とからなる二重構造に構成し、前記温度調整材として、排気マニホールドのうちの高温部位において、インナー部材とアウター部材間に熱伝導率の高い伝熱材を積層状に設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、排気マニホールドの高温部位において、インナー部材の熱が伝熱材によりアウター部材側へ伝熱されて、アウター部位からの放熱が促進され、排気マニホールドの各部の温度が一様に調整されて、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。また、排気マニホールドをインナー部材とアウター部材の二重構造に構成しているので、インナー部材全体の温度上昇を促進して、触媒コンバータの触媒の温度上昇を促進し、触媒が活性温度以上になるまでの時間を短縮して、排気ガスの浄化性能を向上できる。 A part or all of the exhaust manifold is configured in a double structure composed of an inner member and an outer member, and the temperature adjusting material has a thermal conductivity between the inner member and the outer member at a high temperature portion of the exhaust manifold. It is also a preferred embodiment to provide a high heat transfer material in a laminated form. In this case, the heat of the inner member is transferred to the outer member side by the heat transfer material at the high temperature part of the exhaust manifold, heat dissipation from the outer part is promoted, and the temperature of each part of the exhaust manifold is adjusted uniformly. Thus, a local temperature rise of the exhaust manifold is prevented. For this reason, similarly to the above, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced. In addition, since the exhaust manifold has a double structure of the inner member and the outer member, the temperature rise of the entire inner member is promoted, the temperature rise of the catalyst of the catalytic converter is promoted, and the catalyst becomes higher than the activation temperature. The exhaust gas purification performance can be improved.
前記排気マニホールドの一部又は全部をインナー部材とアウター部材とからなる二重構造に構成し、前記温度調整材として、排気マニホールドのうちの低温部位において、インナー部材とアウター部材間に断熱材を積層状に設けることもできる。この場合には、低温部位において、インナー部材の熱が断熱材で遮断されて、アウター部材への伝熱が抑制されるので、排気マニホールドの各部の温度が一様に調整され、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、前記と同様に、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。また、排気マニホールドをインナー部材とアウター部材の二重構造に構成しているので、インナー部材全体の温度上昇を促進して、触媒コンバータの触媒の温度上昇を促進し、触媒が活性温度以上になるまでの時間を短縮して、排気ガスの浄化性能を向上でき、しかも、インナー部材からの放熱を断熱材で防止することで、排気マニホールドの温度を調整できるので、排気ガスの熱を効率的に触媒コンバータに作用させて、触媒の温度上昇を促進できる。 A part or all of the exhaust manifold is configured in a double structure composed of an inner member and an outer member, and a heat insulating material is laminated between the inner member and the outer member at the low temperature portion of the exhaust manifold as the temperature adjusting material. It can also be provided in a shape. In this case, the heat of the inner member is blocked by the heat insulating material at the low temperature portion, and the heat transfer to the outer member is suppressed, so that the temperature of each part of the exhaust manifold is adjusted uniformly, and the local part of the exhaust manifold Temperature rise is prevented. For this reason, similarly to the above, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced. In addition, since the exhaust manifold has a double structure of the inner member and the outer member, the temperature rise of the entire inner member is promoted, the temperature rise of the catalyst of the catalytic converter is promoted, and the catalyst becomes higher than the activation temperature. The exhaust gas purification performance can be shortened, and the heat of the exhaust gas can be adjusted by adjusting the temperature of the exhaust manifold by preventing heat dissipation from the inner member with a heat insulating material. By acting on the catalytic converter, the temperature rise of the catalyst can be promoted.
前記排気マニホールドの一部又は全部をインナー部材とアウター部材とからなる二重構造に構成し、前記温度調整材として、インナー部材とアウター部材間に、排気マニホールドのうちの高温部位の熱伝導率を、低温部位の熱伝導率よりも高めた温度調整材を積層状に設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、温度調整材により、高温部位においては、インナー部材からアウター部材への放熱が促進され、低温部位においては、インナー部材からアウター部材への放熱が抑制されるので、排気マニホールドの各部における温度を一層効率的に一様に調整することができ、排気マニホールドの局部的な温度上昇を防止できる。このため、前記と同様に、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、排気マニホールドを安価な金属材料で構成することが可能となって、排気マニホールドの製作コストを低減できる。また、カバー部材により排気マニホールドが覆われるので、排気マニホールド全体の温度上昇を促進して、触媒コンバータの触媒の温度上昇を促進し、触媒が活性温度以上になるまでの時間を短縮して、排気ガスの浄化性能を向上できる。 A part or all of the exhaust manifold is configured in a double structure composed of an inner member and an outer member, and as the temperature adjusting material, the thermal conductivity of the high temperature portion of the exhaust manifold is set between the inner member and the outer member. It is also a preferred embodiment to provide a temperature adjusting material having a higher temperature than that of the low temperature region in a laminated form. In this case, the temperature adjusting material promotes heat radiation from the inner member to the outer member at the high temperature portion, and suppresses heat radiation from the inner member to the outer member at the low temperature portion. The temperature at can be adjusted more efficiently and uniformly, and a local temperature rise of the exhaust manifold can be prevented. For this reason, similarly to the above, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, the exhaust manifold can be made of an inexpensive metal material, and the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced. In addition, since the exhaust manifold is covered by the cover member, the temperature rise of the exhaust manifold as a whole is promoted, the temperature of the catalyst of the catalytic converter is promoted, and the time until the catalyst exceeds the activation temperature is shortened. Gas purification performance can be improved.
前記高温部位が排気マニホールドの少なくとも集合部を含む部位であることが好ましい実施の形態である。排気マニホールドの集合部には、エンジンの各気筒からの排気ガスが集められて高温になるので、集合部を含む部位を高温部位とし、他の多枝管部分を低温部位として、両者の温度が一様になるように調整することができる。 In a preferred embodiment, the high temperature portion is a portion including at least a collecting portion of the exhaust manifold. The exhaust manifold collects exhaust gas from each cylinder of the engine and gets hot at the collecting part of the exhaust manifold, so that the part including the collecting part is the high temperature part and the other multi-branch pipe part is the low temperature part, and the temperature of both It can be adjusted to be uniform.
本発明に係るエンジンの排気構造によれば、温度調整材により、排気マニホールドの各部における温度が一様になるように、排気マニホールドの温度が調整されて、排気マニホールドの局部的な温度上昇が防止される。このため、排気マニホールドの耐熱性に対する要求を低く設定でき、耐熱性にはやや劣るものの安価に入手可能な金属材料で排気マニホールドを構成できるので、排気マニホールドの製作コストを低減できる。 According to the exhaust structure of an engine according to the present invention, the temperature of the exhaust manifold is adjusted by the temperature adjusting material so that the temperature in each part of the exhaust manifold is uniform, and the local temperature rise of the exhaust manifold is prevented. Is done. For this reason, the requirements for the heat resistance of the exhaust manifold can be set low, and although the exhaust manifold can be configured with a metal material that is available at a low cost although it is somewhat inferior in heat resistance, the manufacturing cost of the exhaust manifold can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、自動車用エンジンの排気構造の基本構成について説明する。
図1に示すエンジン10は、自動車用の直列4気筒エンジンで、このエンジン10の排気通路の途中部には、排気マニホールド11と触媒コンバータ12とマフラー(図示外)とが上流側から順番に介装され、エンジン10からの排気ガスは、排気マニホールド11で集められて、触媒コンバータ12を経て浄化された後、マフラーで消音されて、外部に排出されるように構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the basic structure of the exhaust structure of an automobile engine will be described.
An
排気マニホールド11は、図1〜図3に示すように、シリンダヘッド13に形成された4つの排気ポート14にそれぞれ接続される4本の多枝管15と、これら4本の多枝管15の下流端を集合してなる集合管16と、隣接する1組の多枝管15をそれぞれ覆うアウター部材17とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
アウター部材17と多枝管15との間には、例えば1.0〜4.0mmの筒状の第1隙間18が略全長にわたって形成される。両アウター部材17は、上面板17Uと下面板17Lとに分割構成され、多枝管15が内側に配置されるように上面板17Uと下面板17Lとを組み合わせて、上面板17Uと下面板17Lの突合せ部を溶接接合することで、多枝管15を取り囲むように組み付けられている。両アウター部材17の上流端部には二股に分岐された分岐部17aが形成され、各多枝管15の上流端部はこのアウター部材17の分岐部17aに個別に内嵌され、排気マニホールド11の上流端部には分岐部17aの上流端部を縮径させて多枝管15の上流端部に重ね合わせた重合部17bが形成されている。排気マニホールド11の上流端部にはシリンダヘッド13への取付板19が設けられ、取付板19には4つの貫通孔20が排気ポート14に対応させて形成され、これら4つの貫通孔20に重合部17bをそれぞれ挿入して溶接することで、4つの多枝管15と2つのアウター部材17が取付板19を介して一体化されている。アウター部材17の下流端部は集合管16に溶接され、多枝管15の下流端部とアウター部材17の下流端部間には、多枝管15の振動を防止するためのスペーサ部材21が介装されている。また、集合管16の下流端部には、下流側の排気管に対する接続用のフランジ部材22が溶接されている。
Between the
排気マニホールド11の上下両側には、排気マニホールド11からの騒音及び熱を遮断するためのカバー部材25が設けられ、この上下のカバー部材25は、排気マニホールド11に設けたブラケット部材26を介して排気マニホールド11にそれぞれ固定され、排気マニホールド11とカバー部材25間には第2隙間27が形成されている。但し、下側のカバー部材25は省略する場合もある。
上下のカバー部材25は、外面側に配置されるアウターパネル28と、排気マニホールド11側に配置されるインナーパネル29とを備え、アウターパネル28とインナーパネル29間には第3隙間30が形成され、この第3隙間30には吸音材或いは後述するように温度調整材31が、アウターパネル28とインナーパネル29に密着して積層状に設けられる。アウターパネル28及びインナーパネル29は、ステンレス鋼板などからなる金属板をプレス成形して製作されている。但し、インナーパネル29に関しては、吸音性を高めるため汎用のパンチングメタルやメッシュで構成することも可能である。
The upper and
本発明は、前述のような基本構成のエンジン10の排気構造において、排気マニホールド11の各部の温度を一様に調整する温度調整材を例えば図4に示すように設けたことを特徴とするものである。
In the exhaust structure of the
ここで、排気マニホールド11の温度は、シリンダヘッド13から集合管16側へ行くにしたがって、その温度が高温となることから、図4に示すように、低温部位LTと高温部位HTとの境界Bは明確に設定できないが、多枝管15の上流端から境界Bまで管長をL1とし、境界Bから集合管16の下流端までの管長をL2とした場合、境界BはL1/(L1+L2)が20〜35%となる範囲に設定することができる。
Here, since the temperature of the
温度調整材31として、第1隙間18と第2隙間27と第3隙間30の中から選択される1種又は2種以上の高温部位HTには伝熱材31Aを隙間なく設けるができる。また、第1隙間18と第2隙間27と第3隙間30の中から選択される1種又は2種以上の低温部位LTには断熱材31Bを隙間なく設けることができる。更に、排気マニホールド11とカバー部材25の少なくとも一方の高温部位HTの外面に放熱材31Cをコーティングすることができる。但し、多枝管15とアウター部材17間の第1隙間18は、断熱空間として機能するので、低温部位LTの断熱材31Bは省略することができる。また、第2隙間27の高温部位HTに伝熱材31Aを設ける場合には、排気マニホールド11の高温部位HTの外面に対する放熱材31Cのコーティングは省略することができる。更に、第3隙間30に関しては、伝熱材31A又は断熱材31Bを設けない場合には、その箇所に吸音材を設けることになる。尚、温度調整材31は、排気マニホールド11の各部の温度、特に多枝管15及び集合管16の各部の温度が一様に調整されるように設けてあればよく、前述した部位の少なくとも1箇所に設けることができる。
As the
特に、図 に示すように、第1隙間18及び第2隙間27の高温部位HTに伝熱材31Aをそれぞれ設け、カバー部材25の外面に放熱材31Cをコーティングし、第2隙間27の低温部位LTに断熱材31Bを設けると、排気マニホールド11の高温部位HTの熱を、伝熱材31Aによりカバー部材25側へ効率的に伝熱して、カバー部材25の外面の放熱材31Cから外部へ放熱できるので、耐熱性に対する要求の最も厳しい、多枝管15の下流部及び集合管16が過剰に高温になることを防止できるとともに、多枝管15の上流側の保温性を高めて、その温度上昇を促進し、多枝管15及び集合管16の各部の温度を全体的に一様に調整することができる。
In particular, as shown in the figure, a
断熱材31Bとしては、ガラス繊維、ロックウール繊維、セラミック繊維、チタン酸カリ繊維などの無機繊維や、PBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)繊維などの有機繊維をマット状に成形したものを好適に採用できる。
As the
伝熱材31Aとしては、ステンレス繊維、ステンレス繊維、鋼繊維、銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維、アルミニウム繊維などの金属繊維や、ピッチ系炭素繊維やPAN系炭素繊維など炭素繊維や、金属メッキ繊維材をマット状に成形したものを採用できる。また、アウター部材17と多枝管15との間の第1隙間18や、カバー部材25のアウターパネル28とインナーパネル29間の第3隙間30を密封状に構成する場合には、これらの隙間18、30に炭素粉末、黒鉛粉末、アルミ粉末、銅粉末、黄銅粉末、青銅粉末を、単独或いは任意の組み合わせで混合して、充填することもできる。更に、前記繊維材をマット状に成形する際に、前述の粉末を担持させることもできる。
As the
放熱材31Cとしては、セラミック系の放熱塗料、例えばクールテック(オキツモ株式会社製)を好適に採用できる。また、放熱材31Cとして、シリコン系やアクリル系の放熱シートを貼着することも可能である。
As the
尚、異なる部位に組み付ける温度調整材31は同種の素材で構成することも可能であるし、異なる素材で構成することも可能である。また、本実施の形態では、排気マニホールド11を低温部位LTと高温部位HTの2つの領域に区分けしたが、高温部位と中温部位と低温部位の3つの領域、或いはそれ以上の領域に区分けして、排気マニホールド11の各部の温度が一様になるように調整することができる。更に、温度調整材31として断熱性や伝熱性が段階的或いは連続的に変化するように構成したものを用い、よりきめ細かく排気マニホールド11の温度を調整することもできる。
In addition, the
また、エンジン10の排気構造として、アウター部材17を有さないものや、カバー部材25を有さないものに対しても本発明を適用でき、アウター部材17を有さない場合には、カバー部材25と多枝管15間の第2隙間27と、カバー部材25のアウターパネル28とインナーパネル29間の第3隙間30の少なくとも一方に断熱材31Bや伝熱材31Aを設けたり、多枝管15や集合管16の外面或いはカバー部材25の外面の高温部位HTに放熱材31Cをコーティングしたりすることになる。また、カバー部材25を設けない場合には、アウター部材17と多枝管15との間の第1隙間18に断熱材31Bや伝熱材31Aを設けたり、アウター部材17や集合管16の外面に放熱材31Cを設けたりすることになる。更に、カバー部材25として、アウターパネル28とインナーパネル29間に第3隙間30を形成していないカバー部材や、1枚もののパネルからなるカバー部材を用いる場合には、アウター部材17と多枝管15との間の第1隙間18と、カバー部材と多枝管15間の第2隙間27に断熱材31Bや伝熱材31Aを設けたり、排気マニホールド11の外面或いはカバー部材の外面の高温部位HTに放熱材31Cをコーティングしたりすることになる。
In addition, the present invention can be applied to an exhaust structure of the
本発明は任意の構成の排気マニホールド11に適用することが可能である。例えば、図 に示すように、長さの異なる4本の分岐管40を備えた排気マニホールド41に対しても適用できる。また、アウター部材17として、各多枝管15を個別に取り囲むアウター部材を設けた排気マニホールドにも適用できる。更に、このように各多枝管15を個別に取り囲むアウター部材を設ける場合には、前述と同様にアウター部材を上面板と下面板とに分割構成して両者を溶接接合することもできるし、多枝管15よりも大径のパイプ部材からなるアウター部材17を多枝管15に外装させることもできる。また、4気筒直列エンジン10以外の多気筒直列エンジンや多気筒V型エンジンの排気構造に対しても、本発明を適用できる。
The present invention can be applied to the
10 エンジン 11 排気マニホールド
12 触媒コンバータ 13 シリンダヘッド
14 排気ポート 15 多枝管
16 集合管 17 アウター部材
17a 分岐部 17b 重合部
17U 上面板 17L 下面板
18 第1隙間 19 取付板
20 貫通孔 21 スペーサ部材
22 フランジ部材
25 カバー部材 26 ブラケット部材
27 第2隙間 28 アウターパネル
29 インナーパネル 30 第3隙間
31 温度調整材 31A 伝熱材
31B 断熱材 31C 放熱材
40 分岐管 41 排気マニホールド
HT 高温部位 LT 低温部位
DESCRIPTION OF
Claims (12)
The engine exhaust structure according to any one of claims 1 to 11, wherein the high-temperature portion of the exhaust manifold is a portion including at least a collecting portion.
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