JP2021050686A

JP2021050686A - 排気構造

Info

Publication number: JP2021050686A
Application number: JP2019175069A
Authority: JP
Inventors: 裕曽川; Yu Sogawa
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-01

Abstract

【課題】排ガスの冷却性能をさらに向上させることができる排気構造を提供する。【解決手段】排気構造１は、排ガスが流れる排気管２と、排気管２の下流側端部に設けられた排気ディフューザ３とを有し、排気ディフューザ３内において排ガスを外気と混合し、大気中へ排出する構造である。排気構造１は、さらに、排気管２の下流側端部の開口部分の面積を減少させるように排気管２内に配置された立体物５を有する。立体物５は、立体物５の外周面と排気管２の内周面との間に、排ガスが流れる流路６が設けられるように配置される。【選択図】図１

Description

本開示は、排ガスを大気中に排出する排気構造に関する。

従来、内燃機関から排出される排ガスが流れる排気管と、その排気管の下流側に設けられた排気ディフューザ（排気クーラともいう）と、を備えた排気構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この排気構造では、例えば、排気管と排気ディフューザとの間の開口部から外気を取り込み、排気ディフューザにおいて外気と排ガスとを混合させる。これにより、大気中へ排出される排ガスの温度を低下させることができる。

特開２００９−９１９１０号公報

特許文献１の排気構造には、排ガスの冷却性能の点で改善の余地があった。

本開示の目的は、排ガスの冷却性能をさらに向上させることができる排気構造を提供することである。

本開示の一態様に係る排気構造は、排ガスが流れる排気管と、前記排気管の下流側に設けられた排気ディフューザとを有し、前記排気ディフューザ内において前記排ガスを外気と混合し、大気中へ排出する排気構造であって、前記排気管の下流側端部の開口部分の面積を減少させるように前記排気管内に配置された立体物を有し、前記立体物は、前記立体物の外周面と前記排気管の内周面との間に、前記排ガスが流れる流路が設けられるように配置される。

本開示によれば、排ガスの冷却性能をさらに向上させることができる。

本開示の実施の形態に係る排気構造の構成例を示す断面模式図図１に示した排気構造を図１の矢印Ａの方向から見た模式図本開示の変形例１に係る排気構造の構成例を示す断面模式図

以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて説明する。各図において共通する構成要素には同一符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

本実施の形態に係る排気構造１の構成について、図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態の排気構造１の構成例を示す断面模式図である。図２は、図１に示した排気構造１を図１の矢印Ａの方向から見た模式図である。

以下の説明では、図１における左右方向（水平方向）を「軸方向」といい、図１における上下方向（垂直方向）を「径方向」という。また、以下の説明では、図１における左側を「上流側」といい、図１における右側を「下流側」という。

図１、図２に示す排気構造１は、例えば、内燃機関を搭載した車両に搭載される。内燃機関は、ディーゼルエンジンでもよいし、ガソリンエンジンでもよい。

排気構造１は、排気管２、排気ディフューザ３、および樽型部材５を有する。

排気管２は、円筒形状である。図示は省略するが、排気管２の上流側端部は、内燃機関に設けられた排気マニホールドに接続されている。排気管２の下流側端部は、開口しており、排気管２の下流側端部には、排気ディフューザ３が設けられている。図示は省略するが、排気ディフューザ３は、所定の保持部材を介して排気管２に固定されている。

排気ディフューザ３は、上流側から下流側にかけて徐々に拡径した円筒形状である。

排気ディフューザ３の上流側端部の内周面と、排気管２の下流側端部の外周面との間には、例えば走行風等の外気を排気ディフューザ３内へ導入するための外気導入口４が設けられている。

樽型部材５は、樽型の立体物である。樽型部材５は、排気管２の下流側端部の開口部分の面積を減少させるように排気管２内に設けられる。例えば、樽型部材５は、排気管２内、排気管２外、または、排気ディフューザ３内に設けられる保持部材（図示略）によって保持される。

また、樽型部材５は、樽型部材５の外周面と排気管２の内周面との間に、排ガスが流れる流路６が設けられるように配置される。図１では例として、流路６の幅を一定（均一）としている。

樽型部材５は、上流側部５ａおよび下流側部５ｂを有する。

上流側部５ａは、上流側から下流側にかけて徐々に径方向の断面積が大きくなる形状である。換言すれば、上流側部５ａは、上流側から下流側にかけて徐々に拡径する形状である。よって、図１に示すように、上流側部５ａの軸方向の断面形状は、台形となる。

下流側部５ｂは、上流側から下流側にかけて徐々に径方向の断面積が小さくなる形状である。換言すれば、下流側部５ｂは、上流側から下流側にかけて徐々に縮径する形状である。よって、図１に示すように、下流側部５ｂの軸方向の断面形状は、台形となる。

また、樽型部材５は、下流側部５ｂ（樽型部材５と言ってもよい）の下流側端面が排気管２の下流側端部の開口部分から突出することなく設けられている。

排気管２は、拡径部２ａおよび縮径部２ｂを有する。

拡径部２ａは、樽型部材５の上流側部５ａの外周面に対向する部分である。拡径部２ａの内径（図１における上下方向の長さ）は、樽型部材５の上流側部５ａの形状に合わせて拡径している。

縮径部２ｂは、樽型部材５の下流側部５ｂの外周面に対向する部分である。縮径部２ｂの内径（図１における上下方向の長さ）は、樽型部材５の下流側部５ｂの形状に合わせて縮径している。

以上、排気構造１の構成について説明した。

次に、排気構造１における気体の流れについて、図１を参照して説明する。図１において、点線の矢印は、内燃機関から排出された排ガスの流れを示しており、実線の矢印は、外気の流れを示している。

排気管２内をその軸方向に沿って流れる排ガスのうち、一部の排ガスは、樽型部材５に衝突することなく、流路６へ流入する。一方、残りの排ガスは、樽型部材５に衝突した後、樽型部材５の径方向に沿って流れ、流路６へ流入する。そして、排ガスは、流路６を流れた後、排気ディフューザ３内へ流入する。

排気ディフューザ３内へ流入した排ガスは、外気導入口４から排気ディフューザ３内へ流入した外気と混合される。その後、排ガスは、排気ディフューザ３の下端部から大気中へ排出される。

以上、排気構造１における気体の流れについて説明した。

ここまで詳述したように、本実施の形態では、排ガスが流路６を通過することにより、排ガスの流速を高めることができる。これにより、外気導入口４からの外気は、排気ディフューザ３内に引き込まれやすくなる。そのため、排気ディフューザ３内において、排ガスと外気との混合を促進させることができる。したがって、排気構造１によれば、排ガスの冷却性能をより向上させることができる。

また、本実施の形態では、流路６のうちの上流側流路（樽型部材５の上流側部５ａの外周面と排気管２の拡径部２ａの内周面との間の流路）を排ガスが流れることにより、排圧の増加幅を減少させつつ、排ガスの流速を高めることができる。排圧の増加幅の減少は、他の車載部品に対する負荷の抑制に寄与できる。

また、本実施の形態では、流路６のうちの下流側流路（樽型部材５の下流側部５ｂの外周面と排気管２の縮径部２ｂの内周面との間の流路）を排ガスが流れることにより、排ガスを排気ディフューザ３内の中央部分へ導き易くなり、排ガスと外気との混合を促進させることができる。その結果、排ガスの冷却性能が向上する。

また、本実施の形態では、排気管２の縮径部２ｂは、樽型部材５の下流側部５ｂの形状に合わせて縮径しているので、その縮径部２ｂに取り付けられる排気ディフューザ３として、より小型のもの（内径が小さいもの）を採用することができる。したがって、車両における省スペース化を実現できる。

また、本実施の形態では、上流側から下流側にかけて徐々に拡径した排気ディフューザ３を用いているため、排ガスを拡散して大気中に排出することができる。よって、大気中に排出される排ガスの温度をさらに低下させることができるとともに、排ガスの風量を少なくすることができる。

本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態では、上流側から下流側にかけて徐々に拡径した排気ディフューザ３を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

本変形例に係る排気構造１の構成について、図３を用いて説明する。図３は、本変形例の排気構造１の構成例を示す断面模式図である。なお、図３において、排ガスおよび外気の流れは、図１に示した排ガスおよび外気の流れと同じであるので、矢印の図示を省略している。

図３に示すように、本変形例の排気構造１は、図１、図２に示した排気ディフューザ３の代わりに、排気ディフューザ７を備える。

図３に示すように、排気ディフューザ７は、上流側部７ａ、中央部７ｂ、および下流側部７ｃを有する。なお、上流側部７ａ、中央部７ｂ、および下流側部７ｃは、それぞれ、円筒形状である。

上流側部７ａおよび下流側部７ｃそれぞれの内径（図３における上下方向の長さ）は、中央部７ｂの内径より大きい。すなわち、排気ディフューザ７は、上流側および下流側が拡径した形状である。

排気ディフューザ７では、拡径した上流側部７ａを備えることにより、排気ディフューザ７内における気体の流速を速めることができるとともに、中央部７ｂにおいて排ガスと外気との混合をより促進させることができる。また、排気ディフューザ７では、拡径した下流側部７ｃを備えることにより、排ガスを拡散して大気中に排出することができる。

なお、図１、図２に示した排気ディフューザ３および図３に示した排気ディフューザ７の代わりに、軸方向において内径が均一な円筒形状の排気ディフューザを用いてもよい。ただし、排ガスの拡散効果等を得るために、排気ディフューザ３または排気ディフューザ７を用いることが好ましい。

［変形例２］
実施の形態では、流路６の幅（径と言ってもよい。以下同様）が一定である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

例えば、流路６において、上流側の流路の幅は、下流側の流路の幅よりも大きくてもよい。ここでいう上流側の流路とは、例えば、図１に示した流路６のうち、樽型部材５の上流側部５ａの外周面と排気管２の拡径部２ａの内周面との間の流路である。また、ここでいう下流側の流路とは、例えば、図１に示した流路６のうち、樽型部材５の下流側部５ｂの外周面と排気管２の縮径部２ｂの内周面との間の流路である。

［変形例３］
実施の形態では、樽型部材５が、下流側部５ｂ（樽型部材５と言ってもよい）の下流側端面が排気管２の下流側端部の開口部分から突出することなく設けられている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

例えば、樽型部材５は、下流側部５ｂの下流側端面が排気管２の下流側端部の開口部分から突出して設けられてもよい。これにより、排ガスを排気ディフューザ３内の中央部分へさらに導き易くなり、排ガスと外気との混合をより促進させることができる。その結果、さらに排ガスの冷却性能が向上する。

以上、変形例について説明した。なお、各変形例は、適宜組み合わせてもよい。

本開示の排気構造は、排ガスを大気中に排出する技術全般に有用である。

１排気構造
２排気管
２ａ拡径部
２ｂ縮径部
３排気ディフューザ
４外気導入口
５樽型部材
５ａ上流側部
５ｂ下流側部
６流路
７排気ディフューザ
７ａ上流側部
７ｂ中央部
７ｃ下流側部

Claims

排ガスが流れる排気管と、前記排気管の下流側に設けられた排気ディフューザとを有し、前記排気ディフューザ内において前記排ガスを外気と混合し、大気中へ排出する排気構造であって、
前記排気管の下流側端部の開口部分の面積を減少させるように前記排気管内に配置された立体物を有し、
前記立体物は、
前記立体物の外周面と前記排気管の内周面との間に、前記排ガスが流れる流路が設けられるように配置される、
排気構造。
前記立体物は、
上流側から下流側にかけて徐々に拡径した上流側部を有する、
請求項１に記載の排気構造。
前記排気管は、
前記立体物の前記上流側部の外周面に対向する部分であり、前記立体物の前記上流側部の形状に合わせて内径が拡径した拡径部を有する、
請求項１または２に記載の排気構造。
前記立体物は、
上流側から下流側にかけて徐々に縮径した下流側部を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の排気構造。
前記排気管は、
前記立体物の前記下流側部の外周面に対向する部分であり、前記立体物の前記下流側部の形状に合わせて内径が縮径した縮径部を有する、
請求項４に記載の排気構造。
前記流路のうち、上流側の流路の幅は、下流側の流路の幅よりも大きい、
請求項１から５のいずれか１項に記載の排気構造。
前記立体物の下流側端面は、
前記排気管の下流側端部の開口部分から突出している、
請求項１から６のいずれか１項に記載の排気構造。
前記排気ディフューザは、
上流側から下流側にかけて徐々に拡径した形状である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の排気構造。
前記排気ディフューザは、
前記排気ディフューザの上流側部および下流側部が中央部よりも拡径した形状である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の排気構造。