JPH10317947A - 内燃機関の触媒コンバータ付排気マニホールド - Google Patents

内燃機関の触媒コンバータ付排気マニホールド

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JPH10317947A
JPH10317947A JP9125897A JP12589797A JPH10317947A JP H10317947 A JPH10317947 A JP H10317947A JP 9125897 A JP9125897 A JP 9125897A JP 12589797 A JP12589797 A JP 12589797A JP H10317947 A JPH10317947 A JP H10317947A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust manifold
outlet
water
water jacket
catalytic converter
Prior art date
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Pending
Application number
JP9125897A
Other languages
English (en)
Inventor
Shusaku Nishida
秀策 西田
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Nissan Kohki Co Ltd
Original Assignee
Nissan Kohki Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車のエンジンルームへの熱の発散の少ない
触媒コンバータ付排気マニホールドを提供する。 【解決手段】内燃機関の触媒コンバータ付排気マニホー
ルドにおいて、排気マニホールド11及び触媒コンバー
タ15の外周にウォータージャケット17、18を一体
に設け、そこに冷却水を循環させて冷却した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車に搭載する
内燃機関の触媒コンバータ付排気マニホールドの冷却方
法に関する。
【0002】
【従来技術】自動車のエンジンルームには、図3に示す
ような内燃機関を搭載するものがある。内燃機関のシリ
ンダーヘッド1の側面には排気マニホールド2があり、
また、排気マニホールド2の出口には小型の触媒コンバ
ータ3を取り付けてある(実開昭60−159823号
公報)。
【0003】内燃機関のあるエンジンルームの中は機関
運転中に表面温度が300度以上になる排気マニホール
ド2や触媒コンバータ3、及びシリンダーブロック等か
らの熱で高温度になる。特に、排気マニホールド2や触
媒コンバータ3の周辺は高温度になっている。この熱に
より近傍に配置した部品が破損するのを防ぐため、通
常、排気マニホールド2及び触媒コンバータ3に近接さ
せて遮熱カバー4や断熱カバー5を設けてこれらを覆っ
ている。また、遮熱カバー4や断熱カバー5は自動車の
走行風やラジエータファンの空気流により空気冷却され
る。それでも、排気マニホールド2及び触媒コンバータ
3から発散する熱で近傍はかなりの高温度になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、最近エンジ
ンルームの中が各種部品で狭くなり、電子制御のコント
ロールボックスやゴム製部品等を近接して設置せざるを
得なくなってきた。これらの部品には熱に弱いものがあ
り、排気マニホールド2及び触媒コンバータ3から発散
する熱で高温になり、機能が低下したり、使用不可能に
なる場合があった。これを防ぐため、コントロールボッ
クスやゴム製部品等に高価な耐熱性材料を使ったり、大
掛かりな構造に改良したりしてこれを防いでいた。ま
た、上記遮熱カバー4や断熱カバー5においても同様な
処置をおこなっていた。
【0005】本発明は、以上の問題点を解決すべく考え
だしたものであって、自動車のエンジンルームへの熱の
発散の少ない触媒コンバータ付排気マニホールドを提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、排気マニ
ホールドの出口に触媒コンバータを取り付けた構造にお
いて、排気マニホールド及び触媒コンバータの外周に互
いに連通するウォータージャケットを設け、ウォーター
ジャケットに冷却水を循環させた。
【0007】第2の発明は、前記排気マニホールドの各
分岐部のシリンダーヘッドとの結合付近にあるウォータ
ージャケットを互いに連結する連通管を設けた。
【0008】第3の発明は、前記排気マニホールドのウ
ォータージャケットに冷却水の入口を、触媒コンバータ
のウォータージャケットに出口を設け、出口にサーモス
タットを介装した。
【0009】
【作用】第1の発明では、排気マニホールド及び触媒コ
ンバータの外周を冷却水で冷却し、エンジンルームの中
が排気マニホールド、触媒コンバータの熱で高温になっ
ていく度合を減少させた。
【0010】第2の発明では、排気マニホールドの各分
岐部のシリンダーヘッドとの結合付近にあるウォーター
ジャケットを互いに連結する連通管により、シリンダー
ヘッドから出てきた高温度の排気ガスが最初に接して高
温に成り易い分岐部を積極的に冷却することができると
共に、排気マニホールドのそれぞれの分岐部間の冷却水
温度差を減らした。
【0011】第3の発明では、触媒温度を転換効率の良
い温度に設定し、常に排気ガス組成を良好となるように
制御することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1および図2に示す4気筒内燃
機関の触媒コンバータ付排気マニホールドの実施の形態
によって本発明をさらに詳しく説明する。
【0013】図1において、11は排気マニホールド
で、内燃機関の前端から順番に、12A、12B、12
C、12Dは排気マニホールド11の分岐部である。各
々の分岐部12A、12B、12C、12Dは図示しな
いシリンダーヘッドの排気ポートに各々結合される。1
3は排気マニホールド11の集合部で、14は排気マニ
ホールド11の排気出口である。15は排気マニホール
ド11の排気出口14に取り付けた触媒コンバータであ
る。16は排気マニホールド11の排気出口14と触媒
コンバータ15を接続するフランジ継ぎ手状の連結部で
あり、この連結部16で各々が分離可能になっている。
なお、必要に応じて、連結部16に接続管を介在させて
固定しても良い。
【0014】17は排気マニホールド11の分岐部12
A、12B、12C、12Dを含む排気マニホールド1
1全体の外周に設けたウォータージャケット。また、1
8は触媒コンバータ15全体の外周に設けたウォーター
ジャケットである。互いに連通するこれらウォータージ
ャケット17とウォータージャケット18は排気マニホ
ールド11、触媒コンバータ15を作るときにそれぞれ
同時に一体に鋳造により作られる。19は内燃機関の前
端に位置する排気マニホールド11の集合部13のウォ
ータージャケット17に設けた筒状の冷却水の入口、2
0は触媒コンバータ15のウォータージャケット18に
設けた筒状の冷却水の出口であって、冷却水がこの入口
17から入って排気マニホールド11、触媒コンバータ
15のウォータージャケット17、18を流れて、出口
20から出ていくようになっている。そのため、図1に
示すようにウォータージャケット17とウォータージャ
ケット18は連結部16で連通している。21は出口2
0に設けたサーモスタットであって、冷却水温度が所定
値以上になると通路を開くようになっている。
【0015】22は排気マニホールド11の分岐部12
A、12B、12C,12Dの外周のウォータージャケ
ット17A,17B,17C,17Dのシリンダーヘッ
ドに結合する付近を互いに連結させた連通管である。こ
の連通管22は排気マニホールドの集合部13にあるウ
ォータージャケット17と並列に配置し、入口19から
流入した冷却水を分流させるために設けてある。内燃機
関の燃焼室からシリンダーヘッドを経て出てきた高温度
の排気ガスが最初に接して高温に成り易い分岐部12
A,12B,12C,12Dの先端部分を積極的に冷却
する役目をもつ。23A、23Bは各々、排気マニホー
ルド11の集合部13の前端と後端の開口を塞ぐ板状の
カバーである。
【0016】図2は図1のA−A断面図を示す。冷却水
の入口19は内燃機関の前端に位置する排気マニホール
ド11の集合部13のウォータージャケット17に設け
られ、分岐部12Aに設けたウォータージャケット17
Aは排気マニホールド11の分岐部12Aのシリンダー
ヘッドに結合する付近まで延び、その部分において互い
に他のウォータージャケット17B、Cに連通管22を
介して連通している。
【0017】次に作用を説明する。
【0018】図示しないウォーターポンプによりエンジ
ンの冷却水の一部を圧送して排気マニホールド11へ導
びく。冷却水は排気マニホールド11の集合部13の前
端にある入口19からウォータージャケット17に流入
する。入口19から入った冷却水は図2に示すように、
排気マニホールド11の集合部13のウォータージャケ
ット17を通って出口14外周のウォータージャケット
17へ向かう流れと、分岐部12A〜12Dのウォータ
ージャケット17A〜17Dに向かって流れて連通管2
2に流入し、連通管22を通って出口14外周のウォー
タージャケット17へ向かう流れとに分かれる。連通管
22による流れは分岐部12A、12B、12C、12
Dのシリンダーヘッドに結合する付近の燃焼室からシリ
ンダーヘッドを経て出てきた高温度の排気ガスが最初に
接して高温に成り易い部分を主に冷却する。なお、分か
れた冷却水の流れの一部は排気マニホールド11の出口
14のウォータージャケット17に達する途中、排気マ
ニホールド11の分岐部12B、12Cにあるウォータ
ージャケット17のところで混流する。その際、相互の
温度差を少なくする作用をおこなう。その後、2つに別
れた流れは出口14で合流し、連結部16を通過して触
媒コンバータ15のウォータージャケット18に流入す
る。触媒コンバータ15を冷却しながら通過した冷却水
は触媒コンバータ15に設けた出口20へと流れて行
く。このように内燃機関の排気マニホールド11の前端
から触媒コンバータ15の後端までの外周を充分に冷却
するようになっている。また、冷却水の出口20に設け
たサーモスタット21が温度に応じて開閉するので、出
口20を通る冷却水の流量がここで調節される。そし
て、出口20を出た冷却水は内燃機関のラジエータ等へ
流れて、そこで熱を放出する。
【0019】尚、サーモスタット21の作動により冷却
水の流量を高温時に大流量、低温時に小流量になるよう
に制御し、これにより排気温度を制御して、触媒の転換
効率を最良の状態に、または触媒寿命が向上するように
コントロールすることもできる。サーモスタット21の
代わりにウォータージャケット部の冷却水温度や触媒入
口の排気温度を直接計測して冷却水の流量を制御しても
良い。さらに、冷却水は内燃機関用のエンジン冷却水を
流用したけれども、排気マニホールド及び触媒コンバー
タに専用の冷却水回路を設定しても良い。また、ウォー
タージャケット部の冷却水温および触媒入口排気温度を
検知して内燃機関の点火時期を制御して排気マニホール
ド及び触媒コンバータの異常高温時などその温度をさげ
ることもできる。排気マニホールド11の内部にはポー
トライナを付けて排気ポート付近の冷やし過ぎをなくし
たり、また、加熱された冷却水を暖房や給湯等の熱交換
器に有効利用しても良い。
【0020】
【発明の効果】第1の発明では、排気マニホールドの出
口に触媒コンバータを取り付けた構造において、排気マ
ニホールド及び触媒コンバータの外周にウォータージャ
ケットを一体に設け、ウォータージャケットに冷却水を
循環させて、排気マニホールド及び触媒コンバータを冷
却したので、排気マニホールド及び触媒コンバータから
発散する熱が減少し、エンジンルームが高温度になるの
を以前より減少させることができる。したがって、電子
制御のコントロールボックスやゴム製部品が熱で破損す
ることがなく、高価な耐熱性材料を使ったり、大掛かり
な構造に改良したりする必要もない。また、遮熱カバー
や断熱カバーに高価な耐熱性材料を使う必要もない。
【0021】第2の発明では、排気マニホールドの各々
の分岐部のシリンダーヘッドに結合する付近にあるウォ
ータージャケットを連結して冷却水を流す連通管を、上
記排気マニホールドのウォータージャケットと並列に設
けたため、内燃機関の燃焼室からシリンダーヘッドを経
て出てきた高温度の排気ガスが最初に接して高温に成り
易い分岐部を積極的に冷却することができると共に、排
気マニホールドのそれぞれの分岐部間の冷却水温度差を
減らすことが出来る。また、冷却水が集合部のウォータ
ージャケットで澱みそうになっても、連通管から流れる
ことができるので、冷却効率を向上させることができ
る。
【0022】第3の発明では、サーモスタットにより冷
却水温度をコントロールすることにより、触媒温度を転
換効率の良い温度に設定し、常に排気ガス組成が良好と
なるように制御することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す排気マニホールドの
一部断面を含む平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】従来の内燃機関の排気マニホールド周辺の外観
図である。
【符号の説明】
1 シリンダーヘッド 2 排気マニホールド 3 触媒コンバータ 4 遮熱カバー 5 断熱カバー 11 排気マニホールド 12A 分岐部 12B 分岐部 13 集合部 14 排気マニホールドの排気出口 15 触媒コンバータ 17 ウォータージャケット 17A〜17D ウォータージャケット 18 ウォータージャケット 19 入口 20 出口 22 連通管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気マニホールドの出口に触媒コンバータ
    を取り付けた構造において、排気マニホールド及び触媒
    コンバータの外周に互いに連通するウォータージャケッ
    トを設け、ウォータージャケットに冷却水を循環させた
    ことを特徴とする内燃機関の触媒コンバータ付排気マニ
    ホールド。
  2. 【請求項2】前記排気マニホールドの各分岐部のシリン
    ダーヘッドとの結合付近にあるウォータージャケットを
    互いに連結する連通管を設けたことを特徴とする請求項
    1に記載の内燃機関の触媒コンバータ付排気マニホール
    ド。
  3. 【請求項3】前記排気マニホールドのウォータージャケ
    ットに冷却水の入口を、触媒コンバータのウォータージ
    ャケットに出口を設け、出口にサーモスタットを介装し
    たことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内
    燃機関の触媒コンバータ付排気マニホールド。
JP9125897A 1997-05-15 1997-05-15 内燃機関の触媒コンバータ付排気マニホールド Pending JPH10317947A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006057551A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Yanmar Co Ltd エンジン
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