JPH0861056A - 排気管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関と触媒との間に設けられ内管と外管よ
り二重構造をなす排気管において、内管に係る熱を積極
的に外気へ放散させて触媒の熱害対策を図る。 【構成】排気管４，５は、エンジンと触媒との間に設け
られ、内管８及び外管９により二重構造をなすと共に、
両管８，９の間に隙間１０を形成してなる。外管９に外
部に連通する複数のスリット１１を形成する。外管９の
外周に、冷間時には各スリット１１を閉じ、高温時には
各スリット１１を開く熱感応式のバイメタル１２をそれ
ぞれ取り付ける。従って、冷間時には、内管８に係る熱
が隙間１０により断熱され、内管８を通過する排気ガス
の熱損失が抑えられる。高温時には、隙間１０が各スリ
ット１１により外部に通じ、排気ガスの熱の一部が外気
へ直接奪われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関に適用される
排気管に係り、詳しくは内燃機関と触媒との間に設けら
れる排気管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の排気通路に排気浄化用
の触媒を設けることが知られている。一般に触媒は温度
特性を有し、所定の温度で活性化することにより、触媒
本来の機能を発揮する。これに対し、触媒の温度が上が
り過ぎた場合には、触媒が劣化する等の熱害を早めるお
それがある。このような触媒の温度上昇は、内燃機関の
燃焼室より排出されて排気通路を流れる排気ガスの熱に
依存する。

【０００３】従って、冷間時に機関が始動されたときに
は、触媒の機能を直ちに発揮させるために、触媒を速や
かに暖機させる必要がある。一方、触媒が活性化した後
は、触媒の温度が上がり過ぎないように、触媒に必要以
上の熱を加えないようにする必要がある。

【０００４】そこで、上記の課題を排気管の構造により
達成しようとしたものが実開平３−１７１２６号公報に
開示されている。図６，７に示すように、この従来の排
気パイプ（排気管）２１は内側パイプ（内管）２２と外
側パイプ（外管）２３とにより二重構造をなすと共に、
両管２２，２３の間の隙間が断熱層２４となっている。
内管２２は外管２３よりも熱膨張率の大きい材質で形成
され、内管２２の外周には外方へ突出して軸方向へ延び
るバルジ部２２ａが形成されている。

【０００５】従って、内燃機関の冷間始動時には、図６
に示すように、内管２２と外管２３とが接触しておら
ず、内管２２を通る排気ガスの熱は断熱層２４により断
熱され、外管２３に伝わることがない。このため、排気
管２１における排気ガスの熱損失が抑えられ、排気ガス
の大部分の熱は外気へ奪われることなく触媒へと加えら
れ、もって触媒の暖機が促進される。一方、触媒が活性
化した後には、図７に示すように、内管２２が熱膨張す
ることにより、内管２２のバルジ部２２ａが外管２３に
接触する。そして、内管２２を通過する排気ガスの熱の
一部は外管２３に伝わり外気へ奪われる。このため、排
気ガスによって触媒に加えられる熱量が低減され、触媒
の熱害が防止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の排
気管２１では、内管２２の中の熱を外気へ放散させるた
めに、内管２２を外管２３に接触させている。この場
合、内管２２に係る熱は外管２３を介して外気へ伝えら
れることから、外管２３の分だけ外気への熱の放散が間
接的なものとなり、内管２２に係る温度を下げる効果と
しては消極的なものであった。そのため、触媒の熱害対
策としては不十分であった。

【０００７】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、内燃機関と触媒との間に設
けられ、内管及び外管により二重構造をなすものにおい
て、内管に係る温度が所定値を超えるときには、その内
管に係る熱を積極的に外気へ放散させて触媒の熱害対策
の向上を図る排気管を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の第１の発明では、内燃機関と触
媒との間に設けられ、内管及び外管により二重構造をな
すと共にそれら両管の間に隙間を形成してなる排気管に
おいて、外管に外部に連通する孔を設け、その外管に、
冷間時には孔を閉じ、高温時には孔を開く熱感応式の弁
手段を設けたことを趣旨としている。

【０００９】同じく上記の目的を達成するために、請求
項２に記載の第２の発明では、第１の発明の構成におい
て、弁手段を外管の内側に取り付け、孔が弁手段により
開かれるときに、その弁手段を内管に接触可能としたこ
とを趣旨としている。

【００１０】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、冷間時には孔
が弁手段により閉じられ、内管に係る熱が内管と外管と
の間の隙間により断熱されて外気へ直接伝わることがな
い。従って、内燃機関より排気管へ排出される排気ガス
の熱損失が抑えられ、排気ガスの大部分の熱が外気へ奪
われることなく触媒に加えられる。

【００１１】一方、高温時には弁手段により孔が開か
れ、内管と外管との間の隙間が外部に通じ、内管に係る
熱が外気へ直接伝わることになる。従って、内燃機関よ
り排気管へ排出される排気ガスの熱の一部が外気へ直接
奪われることになり、排気ガスにより触媒に加えられる
熱量が低減される。

【００１２】上記第２の発明の構成によれば、第１の発
明の作用に加え、孔が開かれるときに弁手段が内管に接
触することから、内管に係る熱が弁手段を通じて外管に
伝わる。従って、内燃機関より排気管へ排出される排気
ガスの熱がより一層外気へ奪われることになり、排気ガ
スにより触媒に加えられる熱量が更に低減される。

【００１３】

【実施例】

（第１実施例）以下、第１の発明における排気管を具体
化した第１実施例を図１〜図３に基づいて詳細に説明す
る。

【００１４】図１は自動車に搭載される内燃機関（エン
ジン）１とその排気通路２を示す概略図である。排気通
路２はエンジン１から延びる排気マニホールド３と、同
マニホールド３に接続されたフロントパイプ４と、同パ
イプ４に接続されたセンタパイプ５と、同パイプ５に接
続された排気浄化用の触媒コンバータ６等より構成され
ている。排気マニホールド３及び両パイプ４，５はそれ
ぞれ排気管を構成している。ここで、エンジン１は自動
車の前側に搭載され、排気通路２は後側へ向かって延び
る。そのため、自動車走行時における風（走行風）はエ
ンジン１から触媒コンバータ６へ向かって流れることに
なる。

【００１５】ここで、触媒コンバータ６には触媒７が内
蔵されている。この触媒７は温度特性を有するものであ
り、所定の温度で活性化することにより、排気浄化機能
を発揮する。これに対し、この触媒７は温度が上がり過
ぎた場合に、劣化等の熱害を早めるおそれがある。その
ため、触媒７の機能を効果的に発揮させるために、エン
ジン１の冷間時又は軽負荷時には、触媒７を速やかに暖
機し、エンジン１の高負荷時には、触媒７に必要以上に
加熱しないことが重要である。しかも、触媒７の温度上
昇は排気ガスの持つ熱に大きく依存していることが分か
っている。

【００１６】そこで、この実施例では、フロントパイプ
４及びセンタパイプ５の構造によって、触媒７の温度上
昇を調整するようにしている。即ち、図２，３は両パイ
プ４，５の一部を示す断面図である。両パイプ４，５は
内管８及び外管９により二重構造をなすと共に、両管
８，９の間には隙間１０が形成されている。ここで、外
管９には、外部に連通する孔としての複数のスリット１
１が形成されている。外管９の外周には、それらスリッ
ト１１にそれぞれ対応して弁手段としての小片状のバイ
メタル１２が取り付けられている。これらバイメタル１
２は熱に感応して変形するものであり、熱膨張率の異な
る金属板を張り合わせてなり、温度の変化に比例して大
きく変形するようになっている。この実施例では、外管
９の周囲の温度が任意の所定値に達したときに、各バイ
メタル１２の変形が始まるように設定されている。

【００１７】ここで、自動車の前後方向に準じて両パイ
プ４，５の前後方向を設定した場合に、各バイメタル１
２はその基端部が各スリット１１の後側にそれぞれ固着
されている。各スリット１１及び各バイメタル１２は、
互いに等間隔をなすように配列されている。そして、各
バイメタル１２はその熱変形に伴い、先端部が外管９の
外方へ、且つ前方へ向かって湾曲可能となっいる。この
ため、冷間時には各スリット１１が各バイメタル１２に
より閉じられ、高温時には各スリット１１が各バイメタ
ル１２により開かれる。

【００１８】従って、上記両パイプ４，５の構造によれ
ば、冷間時には、各スリット１１が各バイメタル１２に
より閉じられることから、内管８に係る熱が内管８と外
管９との間の隙間１０により断熱されて外気へ直接伝わ
ることがない。そのため、エンジン１より排出されて両
パイプ４，５を通過する排気ガスの熱損失が抑えられ、
排気ガスの持つ熱の大部分は外気へ奪われることなく触
媒７に加えられる。つまり、排気ガスは保温されながら
触媒７へと流れる。その結果、触媒７の暖機が促進さ
れ、同触媒７が速やかに活性化して排気浄化を速やかに
行うことができ、排気エミッションの悪化を速やかに防
止することができる。エンジン１の運転が軽負荷状態で
ある場合も、触媒７の温度が活性化の温度以上に保た
れ、上記と同様の効果を得ることができる。

【００１９】一方、高温時には、各スリット１１が各バ
イメタル１２により開かれ、内管８と外管９との間の隙
間１０が外部に通じることになり、内管８に係る熱が外
気へ直接伝わることになる。そのため、両パイプ４，５
を通過する排気ガスの熱の一部が外気へ直接奪われ、排
気ガスにより触媒７に加えられる熱量が低減される。換
言すれば、両管８，９の間の隙間１０に外気が導入され
て内管８が冷やされ、触媒７へ流れる排気ガスの温度が
下げられるのである。その結果、触媒７の温度が必要以
上に高くなることがなく、同触媒７が劣化する等の熱害
をより効果的に防止することができる。つまりは、内管
８に係る熱を積極的に外気へ放散させることができ、触
媒７の熱害対策を従来の排気管よりも向上させることが
できるのである。

【００２０】特に、この実施例では、各バイメタル１２
の先端部が自動車の前方へ向かって湾曲することから、
自動車の走行時には、その走行風が各バイメタル１２に
案内され、各スリット１１を通じて隙間１０へと積極的
に導入される。その意味からも、排気ガスの温度が積極
的に下げられて、触媒７の熱害をより効果的に防止する
ことができる。

【００２１】上記のような触媒の熱害対策として、従来
では、触媒温度が過剰に高くなったときに、エンジンに
供給される燃料を増量することも考えられる。この実施
例では、両パイプ４，５の構造により、触媒７の熱害を
防止できることから、熱害対策のための燃料増量を省略
することができ、その分だけエンジン１の燃費の悪化を
抑えることができる。

【００２２】（第２実施例）次に、第２の発明にける排
気管を具体化した第２実施例を図４，図５を参照して説
明する。尚、この実施例の構成において、前記第１実施
例と同等の部材については、同一の符号を付して説明を
省略し、以下には特に異なった点を中心に説明する。

【００２３】図４，５は前述した図２，３に準ずる両パ
イプ４，５の断面図である。この実施例において、外管
９に複数のスリット１１と複数のバイメタル１２が設け
られている点は、前記第１実施例の構成と同じである。
そして、この実施例で特に異なるのは、各バイメタル１
２が外管９の内周に設けられている点である。即ち、外
管９の内周において、各スリット１１にそれぞれ対応し
てバイメタル１２が取り付けられている。

【００２４】ここで、各バイメタル１２はその基端部が
各スリット１１の前側にそれぞれ固着されている。そし
て、各バイメタル１２はその熱変形に伴い、先端部が外
管９の内方へ、且つ後方へ向かって湾曲可能となっい
る。このため、冷間時には各スリット１１が各バイメタ
ル１２により閉じられる。又、高温時には各スリット１
１が各バイメタル１２により開かれると共に、各バイメ
タル１２の先端部が内管８に接触可能である。

【００２５】従って、上記両パイプ４，５の構造によれ
ば、前記第１実施例の作用及び効果に加え、高温時に各
スリット１１が開かれるときに、各バイメタル１２が内
管８に接触することから、内管８に係る熱が各バイメタ
ル１２を通じて外管９に伝わることになる。そのため、
エンジン１より排出されて各パイプ４，５を通過する排
気ガスの熱が、より一層外気へ奪われることになり、排
気ガスにより触媒７に加えられる熱量が更に低減され
る。その結果、触媒７の温度が必要以上に高くなること
がなく、同触媒７が劣化する等の熱害をより一層効果的
に防止することができる。つまり、内管８に係る熱をよ
り積極的に外気へ放散させて触媒７の熱害対策を更に向
上させることができるのである。

【００２６】又、この実施例では、各バイメタル１２の
先端部が自動車の後方へ向かって湾曲することから、走
行風が各バイメタル１２に案内され、各スリット１１を
通じて抵抗なく隙間１０へ導入される。その意味から
も、排気ガスの温度が効果的に下げられて、触媒７の熱
害を効果的に防止することができる。

【００２７】尚、この発明は次のような別の実施例に具
体化することもできる。以下の別の実施例においても、
前記各実施例と同等の作用及び効果を得ることができ
る。 （１）前記各実施例では、本発明の排気管をフロントパ
イプ４とセンタパイプ５に具体化したが、これに限られ
るものではなく、排気マニホールドに具体化することも
できる。

【００２８】（２）前記各実施例では、本発明の排気管
をフロントパイプ４とセンタパイプ５にそれぞれ具体化
したが、各パイプ４，５のいずれか一方に具体化するこ
ともできる。

【００２９】（３）前記各実施例では、両パイプ４，５
において各スリット１１及び各バイメタル１２の配列を
単に等間隔とした。これに対し、各スリット１１及び各
バイメタル１２が前後に重ならないように配列したり、
エンジン１に近いフロントパイプ４でセンタパイプ５よ
りも、各スリット１１及び各バイメタル１２の前後方向
の間隔を狭くしたり、各スリット１１及び各バイメタル
１２の数を増やしたりしてもよい。

【００３０】（４）前記各実施例では、弁手段として熱
に感応して湾曲するバイメタル１２を設けたが、熱に感
応して伸縮する金属片を弁手段として、孔を開閉するよ
うに構成してもよい。

【００３１】以上、本発明の各実施例について説明した
が、上記各実施例には、特許請求の範囲に記載した技術
的思想に係る次のような各種の実施態様が含まれること
を、以下にその効果と共に記載する。

【００３２】（イ）請求項１に記載の第１の発明におい
て、前記弁手段を前記外管の外周に設けると共に、高温
時にはその弁手段の先端部が外管の外方へ、且つ前方へ
向かって湾曲可能とした排気管。

【００３３】この構成によれば、内燃機関が自動車に搭
載されている場合に、その走行風が各弁手段に案内さ
れ、各孔を通じて隙間へと積極的に導入されることか
ら、排気ガスの温度が積極的に下げられて、触媒の熱害
をより効果的に防止することができる。

【００３４】（ロ）請求項２に記載の第２の発明におい
て、前記弁手段を前記外管の内周に設けると共に、高温
時にはその弁手段の先端部が外管の内方へ、且つ後方へ
向かって湾曲可能とした排気管。

【００３５】この構成によれば、内燃機関が自動車に搭
載されている場合に、その走行風が各弁手段に案内さ
れ、各孔を通じて抵抗なく隙間へと導入されることか
ら、排気ガスの温度が効果的に下げられて、触媒の熱害
を効果的に防止することができる。

【００３６】尚、この明細書において、発明の構成に係
る手段及び部材等は、以下のように定義されるものとす
る。 （ａ）排気管とは、内燃機関の排気通路を構成する管路
を意味し、この発明では排気マニホールド、フロントパ
イプ及びセンタパイプ等を含む。

【００３７】（ｂ）触媒とは、排気ガス中の炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸化窒素（ＮＯｘ）
等の少なくとも一つを浄化するための物質を意味し、酸
化触媒及び三元触媒を含む。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の第１の発明によれば、
内燃機関と触媒との間に設けられ、内管及び外管により
二重構造をなすものにおいて、外管に外部に連通する孔
を設け、その外管に、冷間時には孔を閉じ、高温時には
孔を開く熱感応式の弁手段を設けている。

【００３９】従って、冷間時には内管に係る熱が隙間に
より断熱されて、排気ガスの熱損失が抑えられ、排気ガ
スの大部分の熱が外気へ奪われることなく触媒に加えら
れる。高温時には隙間が外部に通じ、排気ガスの熱の一
部が外気へ直接奪われ、触媒に加えられる熱量が低減さ
れる。その結果、内管に係る温度が所定値を超えるとき
には、その内管に係る熱を積極的に外気へ放散させるこ
とができ、触媒の熱害対策を向上させることができると
いう効果がある。

【００４０】請求項２に記載の第２の発明によれば、第
１の発明の構成において、弁手段を外管の内側に取り付
け、孔が弁手段により開かれるときに、その弁手段を内
管に接触可能としている。

【００４１】従って、第１の発明の作用に加え、高温時
には内管に係る熱が弁手段を通じて外管に伝わり、排気
ガスの熱がより一層外気へ奪われ、触媒に加えられる熱
量が更に低減される。その結果、内管に係る熱をより積
極的に外気へ放散させることができ、触媒の熱害対策を
更に向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明を具体化した第１実施例におい
て、自動車に搭載される内燃機関とその排気通路を示す
概略図である。

【図２】 第１実施例において、低温時におけるフロン
トパイプ及びセンタパイプの一部を示す断面図である。

【図３】 第１実施例において、高温時におけるフロン
トパイプ及びセンタパイプの一部を示す断面図である。

【図４】 第２の発明を具体化した第２実施例におい
て、低温時におけるフロントパイプ及びセンタパイプの
一部を示す断面図である。

【図５】 第２実施例において、高温時におけるフロン
トパイプ及びセンタパイプの一部を示す断面図である。

【図６】 従来技術において、低温時の排気管を示す断
面図である。

【図７】 従来技術において、高温時の排気管を示す断
面図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、４…フロントパイプ、
５…センタパイプ（４，５はそれぞれ排気管を構成す
る）、７…触媒、８…内管、９…外管、１０は隙間、１
１…孔としてのスリット、１２…弁手段としてのバイメ
タル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関と触媒との間に設けられ、内管
   及び外管により二重構造をなすと共に前記両管の間に隙
   間を形成してなる排気管において、 前記外管に外部に連通する孔を設け、その外管に、冷間
   時には前記孔を閉じ、高温時には前記孔を開く熱感応式
   の弁手段を設けたことを特徴とする排気管。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の排気管において、前記
   弁手段を前記外管の内側に取り付け、前記孔が前記弁手
   段により開かれるときに、その弁手段を前記内管に接触
   可能としたことを特徴とする排気管。