(57)【要約】  排気を外部へと導く排気通路を備えるエンジンの排気装置は、排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、排気の流入部、及び、排気を排熱回収部の上流側に排出する排出部を有する筒状の排気流制御部材と、を備える。排出部の開口径は、排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成される。そして、排気流制御部材は、排出部の開口端が排熱回収部の上流側の端面の中央部分と対向するとともに、排出部の開口端と排熱回収部の上流側の端面とが所定の距離で離間するように配置される。
2015151969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気を外部へと導く排気通路を備えるエンジンの排気装置であって、
前記排気通路を流れる排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して前記排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、
排気が流入する流入部、及び、該流入する排気を前記排熱回収部の上流側に排出する排出部を有する筒状の排気流制御部材と、を備え、
前記排気流制御部材の排出部の開口径は、前記排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成され、
前記排気流制御部材は、前記排出部の開口端が前記排熱回収部の上流側の端面の中央部分と対向するとともに、前記排出部の開口端と前記排熱回収部の上流側の端面とが所定の距離で離間するように配置される、
エンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気装置であって、
前記排気流制御部材は、前記流入部の開口径よりも前記排出部の開口径が小さくなるように構成され、前記排気通路の内壁面と前記排出部の外周面とが離間するように配置される、
エンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの排気装置であって、
前記排熱回収器の上流端に接続する排気管をさらに備え、
前記流入部は、当該流入部の一部が前記排熱回収器内に突出するように前記排気管に固定される、
エンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のエンジンの排気装置であって、
前記排熱回収器の上流端に接続する排気管をさらに備え、
前記流入部は、当該流入部の一部が前記排気管内に突出するように前記排熱回収器に固定される、
エンジンの排気装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記排気流制御部材は、前記流入部の外周面が外部に露出するように配置される、
エンジンの排気装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のエンジンの排気装置であって、
前記流入部は、当該流入部の外周面が外部に露出するように、前記排熱回収器の端部から軸方向外側に突出する、
エンジンの排気装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
排気を整流する整流部を有する整流器をさらに備え、
前記整流器は、前記排気流制御部材の上流側に設けられる、
エンジンの排気装置。
【請求項８】
請求項７に記載のエンジンの排気装置であって、
前記整流器は、前記排気を整流するとともに、前記排気を浄化する排気浄化部を備える触媒コンバータである、
エンジンの排気装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
排気通路の延在方向に沿う平面内において、前記排出部の開口端の外縁と前記排熱回収部の上流側端面の外縁とを結ぶ線と、前記排気通路の内壁面とのなす角度は、１０°から４５°の範囲内の値である、
エンジンの排気装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記排気流制御部材は、前記排気流制御部材の中心軸から偏心した位置に前記排気流制御部材の上流側と下流側とを貫通する貫通部が形成され、
前記貫通部の開口面積は、前記排出部の開口面積よりも小さい、
エンジンの排気装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記排熱回収部の下流側に、前記排熱回収部から排気が流入する流入口と、前記流入した排気を排出する排出口とを有する支持部材を備え、
前記支持部材の流入口の開口径は、前記排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成され、
前記支持部材は、前記流入口の開口端が前記排熱回収部の下流側の端面の中央部分と対向するとともに、前記流入口の開口端と前記排熱回収部の下流側の端面とが所定の距離で離間する、
エンジンの排気装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエンジンの排気装置であって、  前記支持部材は、前記支持部材の中心軸から偏心した位置に前記支持部材の上流側と下流側とを貫通する貫通部が形成され、
前記貫通部の開口面積は、前記流入部の開口面積よりも小さい、
エンジンの排気装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排気流制御部材の円周方向に沿って複数形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排気流制御部材の中心軸よりも鉛直方向の下部に形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排出部の開口の最下部よりも鉛直方向の下部に、当該貫通部の開口領域の一部が位置するように形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排気装置に前記排気流制御部材が設置されたときに、少なくとも一つの前記貫通部の開口領域の一部が前記排出部の開口の最下部よりも鉛直方向の下部に位置するよう、前記排気流制御部材の円周方向に等しい間隔で形成される、
エンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２０１１−１６９５１４Ａには、エンジンから排出された排気を流す排気通路と、排気通路に設けられ、冷却水を用いて排気の熱を回収する排熱回収器と、を備える排気装置が開示されている。この排熱回収器で回収された熱は、エンジンの暖機や暖房等に利用される。
【発明の概要】
【０００３】
上述の排気装置に設けられる排熱回収器は、冷却水を用いて、排熱回収部を通過する排気から熱を奪う装置である。そのため、エンジンの運転状態が高負荷及び高エンジン回転速度となり、エンジンからの排気流量が増加すると、排熱回収器による排熱の回収量は増加する。しかしながら、このような排気装置では、高負荷及び高エンジン回転速度のエンジンの運転状態がある程度継続すると、冷却水（冷却流体）の温度が高くなり過ぎて、オーバーヒートが発生してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、排熱回収器で使用される冷却流体の温度が高くなり過ぎることを防止可能なエンジンの排気装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の一態様によれば、エンジンから排出された排気を外部へと導く排気通路を備えるエンジンの排気装置であって、排気通路を流れる排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、排気が流入する流入部、及び、流入する排気を排熱回収部の上流側に排出する排出部を有する筒状の排気流制御部材と、を備える。排気流制御部材の排出部の開口径は、排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成される。そして、排気流制御部材は、排出部の開口端が排熱回収部の上流側の端面の中央部分と対向するとともに、排出部の開口端と排熱回収部の上流側の端面とが所定の距離で離間するように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態による排気装置を備えるエンジンの概略構成図である。
【図２】図２は、排気装置に設けられる床下触媒コンバータの排気浄化部の正面図である。
【図３】図３は、排気装置に設けられる排熱回収器の断面図である。
【図４】図４は、排熱回収器を含む排気装置の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、排気流量が少ないエンジン運転状態での排気の流れを説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、排気流量が多いエンジン運転状態での排気の流れを説明する図である。
【図６】図６は、エンジン運転状態と排熱回収器による排熱の回収効率との関係を示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【図８】図８は、第３実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【図９】図９は、第４実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第５実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０ＡのＸｂ−Ｘｂ線に沿う排気流制御部材の縦断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第６実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩｂ−ＸＩｂ線に沿う排気流制御部材の縦断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第５実施形態の排気流制御部材に設ける貫通部の変形例である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第６実施形態の排気流制御部材に設ける貫通部の変形例である。
【図１３】図１３は、第７実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【図１４】図１４は、図１３のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿う排気流制御部材の縦断面図である。
【図１５】図１５は、第８実施形態によるエンジンの排気装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による排気装置６０を備えるエンジン１の概略構成図である。
【０００９】
図１に示すエンジン１は、例えば車両に搭載される直列４気筒内燃機関である。エンジン１は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上部に固定されるシリンダヘッド２０と、を備える。
【００１０】
シリンダブロック１０は、シリンダ部１０Ａと、当該シリンダ部１０Ａの下部に形成されるクランクケース１０Ｂとから構成されている。
【００１１】
シリンダ部１０Ａには、４つのシリンダ１１が形成される。シリンダ１１内には、ピストン１２が摺動自在に配設される。ピストン１２は、混合気燃焼時の燃焼圧力を受けて、シリンダ１１に沿って往復運動する。
【００１２】
クランクケース１０Ｂは、１本のクランクシャフト１３を回転自在に支持する。各ピストン１２にはコンロッド１４が連結される。これらコンロッド１４の下端はクランクシャフト１３に連結される。ピストン１２の往復運動は、コンロッド１４及びクランクシャフト１３を介して回転運動に変換される。
【００１３】
シリンダヘッド２０は、シリンダブロック１０の上部に取り付けられる。シリンダヘッド２０の下面、シリンダ１１の側面、及びピストン１２の冠面により、燃焼室１５が形成される。
【００１４】
また、シリンダヘッド２０には、燃焼室１５と連通する吸気ポート３０及び排気ポート４０が形成されている。１つの燃焼室１５に対して、２つの吸気ポート３０と２つの排気ポート４０が設けられる。
【００１５】
吸気ポート３０には、吸気弁３１が設けられる。吸気弁３１は、可変動弁機構３２の揺動カムによって駆動され、ピストン１２の上下動に応じて吸気ポート３０を開閉する。可変動弁機構３２は、吸気弁３１のリフト量や作動角等のバルブ特性を変更可能に構成されている。
【００１６】
排気ポート４０には、排気弁４１が設けられる。排気弁４１は、可変動弁機構４２の揺動カムによって駆動され、ピストン１２の上下動に応じて排気ポート４０を開閉する。可変動弁機構４２は、排気弁４１のリフト量や作動角等のバルブ特性を変更可能に構成されている。
【００１７】
吸気ポート３０と排気ポート４０の間のシリンダヘッド２０には、点火プラグ２７が設けられている。点火プラグ２７は、エンジン１の燃焼室１５ごとに一つ設けられる。点火プラグ２７は、所定のタイミングで燃焼室１５内の混合気を着火する。
【００１８】
シリンダブロック１０のシリンダ部１０Ａ及びシリンダヘッド２０には、ウォータジャケット１６，２２が設けられている。ウォータジャケット１６，２２は、シリンダ１１及び燃焼室１５の周りを冷却するための冷却水（冷却流体）が循環する通路となる。
【００１９】
エンジン１は、吸気（新気）を当該エンジン１に導く吸気装置５０と、当該エンジン１からの排気を外部へ導く排気装置６０と、をさらに備えている。
【００２０】
吸気装置５０は、吸気管２１と、吸気マニホールド２２と、エアクリーナ２３と、エアフローメータ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２５と、燃料噴射弁２６と、を備える。
【００２１】
吸気管２１は、吸気を流す通路である。吸気マニホールド２２は、吸気管２１と吸気ポート３０とを連通する。吸気マニホールド２２は、エンジン１の各気筒に吸気を分配する。これら吸気管２１及び吸気マニホールド２２は、エンジン１に吸気を導く吸気通路として機能する。
【００２２】
吸気管２１の上流端には、エアクリーナ２３が設けられる。エアクリーナ２３は、外部から取り込んだ吸気から塵や埃等の異物を除去する。
【００２３】
エアクリーナ２３よりも下流の吸気管２１には、エアフローメータ２４が設置される。エアフローメータ２４は、吸気管２１内の吸気流量を検出し、検出信号をコントローラ８０に対して出力する。
【００２４】
エアフローメータ２４よりも下流の吸気管２１には、スロットルバルブ２５が設けられる。スロットルバルブ２５は、吸気管２１の通路断面積を連続的又は段階的に変化させることで、各燃焼室１５に導入される吸気量を調整する。スロットルバルブ２５はスロットルアクチュエータ２５Ａによって開閉駆動される。スロットルバルブ２５の開度はスロットルセンサ２５Ｂによって検出される。
【００２５】
吸気マニホールド２２には、エンジン１の気筒毎に燃料噴射弁２６が設けられる。つまり、吸気マニホールド２２の各ブランチ管に、燃料噴射弁２６は一つずつ設けられる。燃料噴射弁２６は、エンジンの運転状態に応じた量の燃料を所定のタイミングで吸気マニホールド２２内に噴射する。燃料噴射弁２６に供給される燃料は、図示しない燃料タンクに貯蔵されている。
【００２６】
排気装置６０は、当該エンジン１からの排気を浄化して外部へと導出する装置である。排気装置６０は、排気管６１と、排気マニホールド６２と、マニホールド触媒コンバータ６３と、床下触媒コンバータ６４と、排熱回収器７０と、を備える。
【００２７】
排気マニホールド６２の上流端はシリンダヘッド２０に接続され、排気マニホールド６２の下流端は排気管６１に接続される。排気マニホールド６２は、各排気ポート４０からの排気を集合させ、排気管６１へと導く。これら排気マニホールド６２及び排気管６１は、エンジン１からの排気を外部へ導く排気通路として機能する。
【００２８】
排気マニホールド６２の合流管６２Ａには、マニホールド触媒コンバータ６３が設けられる。マニホールド触媒コンバータ６３は、排気を浄化する排気浄化部６３Ａを備えている。
【００２９】
排気浄化部６３Ａは、格子状の担体、つまり排気が通過可能な複数の貫通孔を有する円筒状部材として構成されている。貫通孔は、排気浄化部６３Ａの一方の端面から他方の端面まで軸方向に貫通している。排気浄化部６３Ａは、貫通孔の断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されてもよい。なお、排気浄化部６３Ａの貫通孔の断面形状は、四角形や六角形に限られず、円形や三角形等のその他の形状でもよい。
【００３０】
排気浄化部６３Ａの表面には、排気を浄化する三元触媒が担持されている。排気浄化部６３Ａは、貫通孔を通過する排気に含まれる炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素等の有害物質を三元触媒によって浄化する。排気浄化部６３Ａの貫通孔は、排気の流れを一定方向（通路延在方向）に整える機能も有している。このように、マニホールド触媒コンバータ６３は、排気の流れを整流する排気浄化部６３Ａ（整流部）を有する整流器として構成されている。
【００３１】
排気マニホールド６２の合流管６２Ａの下流端には、排気管６１の上流端が接続される。排気管６１は、排気マニホールド６２を通過した排気を外部へと導く通路である。排気管６１には、床下触媒コンバータ６４と排熱回収器７０とが上流側から順に配置される。
【００３２】
床下触媒コンバータ６４は、排気を浄化する排気浄化部６４Ａを備えている。
【００３３】
図２に示すように、排気浄化部６４Ａは、格子状の担体、つまり排気が通過可能な複数の貫通孔６４Ｂを有する円筒状部材として構成されている。貫通孔６４Ｂは、排気浄化部６４Ａの一方の端面から他方の端面まで軸方向に貫通している。排気浄化部６４Ａは、貫通孔６４Ｂの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されてもよい。なお、貫通孔６４Ｂの断面形状は、四角形や六角形に限られず、円形や三角形等のその他の形状でもよい。
【００３４】
排気浄化部６４Ａの表面には、排気を浄化する三元触媒が担持されている。排気浄化部６４Ａは、貫通孔６４Ｂを通過する排気に含まれる炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素等の有害物質を三元触媒によって浄化する。排気浄化部６４Ａの貫通孔６４Ｂは、排気の流れを一定方向（通路延在方向）に整える機能も有している。このように、床下触媒コンバータ６４は、排気の流れを整流する排気浄化部６４Ａ（整流部）を有する整流器として構成されている。
【００３５】
図１に示すように、排熱回収器７０は、床下触媒コンバータ６４の下流側に設けられている。排熱回収器７０は、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａを通過した排気の熱を回収する装置である。排熱回収器７０によって回収された熱は、エンジン１の暖機や暖房等に利用される。
【００３６】
エンジン１から排気装置６０に排出された排気は、マニホールド触媒コンバータ６３及び床下触媒コンバータ６４で浄化され、排熱回収器７０で熱が回収された後に、排気管６１を通じて外部へと導かれる。
【００３７】
上記したエンジン１は、コントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００３８】
コントローラ８０には、エアフローメータ２４やスロットルセンサ２５Ｂからの検出信号のほか、温度センサ８１や、エンジン回転速度センサ８２、アクセルペダルセンサ８３等のエンジン運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。温度センサ８１は、ウォータジャケット１６を流れる冷却水の温度を検出する。エンジン回転速度センサ８２は、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出する。アクセルペダルセンサ８３は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
【００３９】
コントローラ８０は、検出したエンジン１の運転状態に基づいて、スロットル開度や燃料噴射量、点火時期等を最適に制御する。
【００４０】
次に、図３及び図４を参照して、排気装置６０に設けられる排熱回収器７０の構成について説明する。図３は排気通路の延在方向に対して直交する方向に沿う排熱回収器７０の断面図である。図４は排気通路の延在方向に沿う排気装置６０の断面図である。
【００４１】
図３及び図４に示すように、排熱回収器７０は、排気の熱を回収する排熱回収部７１と、冷却水を介して排熱回収部７１を冷却する冷却部７２と、を備える。
【００４２】
冷却部７２は円筒部材であって、冷却部７２の内部に円筒状の排熱回収部７１が配置されている。冷却部７２の内径は排熱回収部７１の外径よりも僅かに大きく形成されており、排熱回収部７１は冷却部７２内に嵌め込まれている。冷却部７２は、排熱回収部７１を収容した状態で排気管６１に設けられる。冷却部７２の内部は、排気を流す排気通路の一部として構成されている。
【００４３】
排熱回収部７１は、排気管６１や排気マニホールド６２を形成する材料よりも高熱伝導率の材料、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）によって形成されている。排熱回収部７１は、排気が通過可能な複数の貫通孔７１Ａを有する格子状の円筒部材である。貫通孔７１Ａは、排熱回収部７１の一方の端面から他方の端面まで軸方向に貫通している。排熱回収部７１は、貫通孔７１Ａの断面形状が六角形であるハニカム構造体として構成されてもよい。なお、貫通孔７１Ａの断面形状は、四角形や六角形に限られず、円形や三角形等のその他の形状でもよい。
【００４４】
排熱回収部７１は、貫通孔７１Ａを通過する排気により加熱される。したがって、排熱回収部７１を通過後の排気の温度は、通過前の排気の温度よりも低くなる。
【００４５】
冷却部７２は、排熱回収部７１の外周に沿って形成される環状流路７２Ａと、環状流路７２Ａに冷却水を導入する導入口７２Ｂと、環状流路７２Ａから冷却水を排出する排出口７２Ｃと、を備える。導入口７２Ｂと排出口７２Ｃとは、排熱回収部７１の周方向に１８０度ずらして配置される。
【００４６】
排熱回収器７０の環状流路７２Ａには、エンジン１のウォータポンプ（不図示）により圧送された冷却水が導入口７２Ｂを通じて流入する。冷却水は、環状流路７２Ａ内を流れ、排熱回収部７１を外周側から冷却する。環状流路７２Ａを通過する冷却水は、排熱回収部７１により暖められ、排出口７２Ｃを通じて排熱回収器７０から排出される。排出された冷却水は、シリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０のウォータジャケット１６，２２や図示しない暖房装置に供給され、エンジン１の暖機や車室内の暖房に利用される。
【００４７】
上記した排熱回収器７０は、排気の熱を排熱回収部７１により奪い、高温となった排熱回収部７１を冷却水により冷却することで、排熱の一部を冷却水に伝達する構造となっている。そのため、エンジン１の運転状態が高負荷及び高エンジン回転速度となり、エンジン１からの排気流量が増加すると、排熱回収器７０で回収される排熱の量も増加する。
【００４８】
従来技術における排気装置では、高負荷及び高エンジン回転速度の運転状態がある程度継続すると、排熱回収器を通過する冷却水の温度が高くなり過ぎて、オーバーヒートが発生してしまう可能性があった。
【００４９】
そこで、本実施形態によるエンジン１の排気装置６０は、高負荷及び高エンジン回転速度の運転状態が継続する場合であっても冷却水の温度が高くなりすぎることを防止するために、排熱回収器７０の上流側の排気の流れを制御する排気流制御部材９０を備えている。
【００５０】
図４を参照して、排気装置６０に設けられる排気流制御部材９０の構成について説明する。
【００５１】
排気流制御部材９０は、円筒状部材である。排気流制御部材９０は、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内部に設けられる。排気流制御部材９０は、排気管６１を流れてきた排気が流入する流入部９１と、排気を排出する排出部９２と、流入部９１と排出部９２とをつなぐ中間部９３と、を備える。
【００５２】
流入部９１は、排気流制御部材９０の一方の開口端である流入口９１Ａを有する円筒体である。流入部９１は、その外周面が排熱回収器７０の冷却部７２の内壁面に当接するように、冷却部７２に固定されている。
【００５３】
排出部９２は、排気流制御部材９０の他方の開口端である排出口９２Ａを有する円筒体である。排出部９２の排出口９２Ａの開口径は、流入部９１の流入口９１Ａの開口径よりも小さくなるように構成されている。これにより、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内壁面と、排出部９２の外周面とは、隙間Ｂだけ離間する。
【００５４】
中間部９３は、流入部９１と排出部９２とをつなぐ円筒体である。中間部９３は、当該中間部９３の内径が流入部９１から排出部９２に向かって徐々に小さくなるように構成された縮径部である。流入部９１、排出部９２、及び中間部９３はそれぞれの中心軸が同心となるように構成されている。
【００５５】
排気流制御部材９０と排熱回収器７０の排熱回収部７１とは、同軸上に配置されている。また、排気流制御部材９０は、排出部９２の排出口９２Ａと排熱回収部７１の上流側端面とが隙間Ａだけ離間するように配置されている。このように、排気流制御部材９０は、排熱回収器７０の排熱回収部７１に対して排気通路の延在方向に所定の間隔をあけて配置される。
【００５６】
排気流制御部材９０と排熱回収部７１との間隔は、図４に示す角度θで規定される。角度θは、排気通路の延在方向に沿う同一平面内において、排出部９２の排出口９２Ａの外縁と排熱回収部７１の上流側端面の外縁を結ぶ破線と、冷却部７２の上流側の内壁面とのなす角度である。エンジン１の排気装置６０では、排気流の制御性の観点から、角度θは１０°から４５°の範囲内の値であることが好ましい。
【００５７】
また、排気流制御部材９０における排出部９２の排出口９２Ａの開口径は、排熱回収器７０の排熱回収部７１の外径よりも小さく構成されている。排出部９２の排出口９２Ａは、排熱回収部７１の上流側の端面の中央部分と対向する。排気流の制御性の観点から、排出部９２の排出口９２Ａの開口径は、排熱回収部７１の外径の８０％から９０％の範囲内の値であることが好ましい。
【００５８】
次に、図５Ａ、図５Ｂ、及び図６を参照して、排気流制御部材９０による排気流制御について説明する。
【００５９】
図５Ａは排気流量が少ないエンジンの運転状態での排気の流れを説明する図である。図５Ｂは排気流量が多いエンジンの運転状態での排気の流れを説明する図である。図６は、エンジンの運転状態と排熱回収器７０による排熱の回収効率との関係を示す図である。
【００６０】
図５Ａに示すように、エンジン１からの排気は、排気管６１を通じて排気流制御部材９０に導かれる。このように導かれた排気は、排気流制御部材９０の内部を通って、排出部９２の排出口９２Ａから排熱回収部７１の上流側に排出される。
【００６１】
低負荷かつ低エンジン回転速度のような、エンジン１からの排気流量が少ない運転状態では、図５Ａの矢印に示すように、排気は排気流制御部材９０を通過することによって一旦通路内の中央寄りに集められる。そして、排出部９２の排出口９２Ａから排出された後に冷却部７２内で再び広がり、排熱回収部７１の上流側に導かれる。このように、排気流量が少ない運転状態では、排気流制御部材９０の排出部９２からの排気は、排熱回収部７１の上流側の端面の全体に比較的均一に供給される。
【００６２】
排熱回収部７１の上流側の端面の全体に排気が均一に供給される場合、排熱回収部７１は、貫通孔７１Ａを通過する排気によって中央部分だけでなく外周部分も加熱される。排熱回収器７０の冷却部７２は排熱回収部７１の外周側から熱を奪う構造であるため、上述のように排熱回収部７１の外周部分の温度が高められることによって、排熱回収部７１の熱を、冷却部７２を流れる冷却水を介して効率的に回収することが可能となる。
【００６３】
したがって、エンジン１からの排気流量が少ない運転状態、例えばエンジン運転状態が低負荷及び低エンジン回転速度である場合には、図６に示すように排熱回収器７０での排熱回収効率が高くなる。
【００６４】
一方、高負荷かつ高エンジン回転速度のような、エンジン１からの排気流量が多い運転状態では、図５Ｂの矢印に示すように、排気は排気流制御部材９０を通過することによって一旦通路内の中央寄りに集められる。そして、排出部９２の排出口９２Ａから排出された後に冷却部７２内で広がることなく、排熱回収部７１の上流側に導かれる。このように、排気流量が多い運転状態では、排出部９２からの排気は、排熱回収部７１の上流側の端面の中央部分に集中して供給される。
【００６５】
排熱回収部７１の上流側の端面の中央部分に排気が集中して供給される場合には、排熱回収部７１は、貫通孔７１Ａを通過する排気によって中央部分だけが局所的に加熱されることとなる。このように加熱されることによって、排熱回収部７１の外周部分の温度上昇が抑制される。排熱回収器７０の冷却部７２は排熱回収部７１の外周側から熱を奪う構造であるため、上述のように排熱回収部７１の外周部分の温度上昇が抑制されることによって、排熱回収部７１から冷却部７２を流れる冷却水に熱が伝達されにくくなる。
【００６６】
したがって、エンジン１からの排気流量が多い運転状態、例えばエンジン運転状態が高負荷及び高エンジン回転速度である場合には、図６に示すように排熱回収器７０での排熱回収効率が低くなる。
【００６７】
上記したエンジン１の排気装置６０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６８】
エンジン１の排気装置６０は、排熱回収部７１の上流側に排気流制御部材９０を備えている。排気流制御部材９０の排出部９２の開口径は、排熱回収器７０の排熱回収部７１の外径よりも小さくなるように構成されている。そして、排気流制御部材９０は、排出部９２の排出口９２Ａが排熱回収部７１の中央部分と対向するとともに、排出部９２の排出口９２Ａと排熱回収部７１とが排気通路の延在方向の所定隙間だけ離間するように構成される。
【００６９】
低負荷及び低エンジン回転速度のような排気流量が少ない運転状態では、排気流制御部材９０の排出部９２からの排気は、排熱回収部７１の上流側の端面全体に対して比較的均一に供給される。そのため、排熱回収部７１の中央部分だけでなく外周部分も加熱される。排熱回収器７０の冷却部７２は排熱回収部７１の外周側から熱を奪う構造であるため、排気流量が少ない運転状態では、排熱回収器７０による排熱回収効率を高めることができる。一方、高負荷及び高エンジン回転速度のような排気流量が多い運転状態では、排気流制御部材９０の排出部９２からの排気は、排熱回収部７１の上流側の端面の中央部分に集中して供給される。そのため、排熱回収部７１の外周部分の温度上昇が抑制される。その結果、排気流量が多い運転状態では、排熱回収器７０による排熱回収効率を低下させることが可能となる。
【００７０】
このように高負荷及び高エンジン回転速度の運転状態では、排熱回収器７０による排熱回収効率を低下させることができる。そのため、高負荷及び高エンジン回転速度がある程度継続した場合であっても、冷却水の温度が高くなり過ぎることを防止できる。これにより、エンジン１におけるオーバーヒート等の発生を防止することができる。
【００７１】
排気流制御部材９０は、流入部９１よりも排出部９２の開口径が小さくなるように構成されている。排出部９２の外周面と、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内壁面とは所定の隙間だけ離間する。これにより、排気流制御部材９０から排熱回収器７０に余計な熱が伝達することを抑制できる。
【００７２】
なお、高負荷及び高エンジン回転速度時に排熱回収効率を効果的に低下させるためには、排気流制御部材９０と排熱回収部７１との間隔は、図４に示した角度θが１０°から４５°の範囲内の値となることが好ましい。
【００７３】
また、高負荷及び高エンジン回転速度時に排熱回収効率を効果的に低下させるため、排気流制御部材９０における排出部９２の排出口９２Ａの開口径は、排熱回収部７１の外径の８０％から９０％の範囲内の値となることが好ましい。
【００７４】
（第２実施形態）
図７を参照して、本発明の第２実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。
【００７５】
第２実施形態による排気装置６０は、排気流制御部材９０の配置の仕方において、第１実施形態の排気装置と相違する。なお、以下では、第１実施形態と同じ機能を果たす構成等には同一の符号を用い、重複する説明を適宜省略する。
【００７６】
図７に示すように、第２実施形態による排気流制御部材９０は、排熱回収器７０の上流端に接続される排気管６１内に固定される。つまり、排気流制御部材９０は、流入部９１が排気管６１の内周面に対して圧入又は溶接されることにより、排気管６１に固定される。この時、排気流制御部材９０は、流入部９１の下流部分が排熱回収器７０の冷却部７２内に突出するように配置される。なお、排熱回収器７０の冷却部７２の内径は、排気流制御部材９０の流入部９１の外径よりも僅かに大きく構成されている。
【００７７】
上記したエンジン１の排気装置６０によれば、排気流制御部材９０の流入部９１は、当該流入部９１の一部が排熱回収器７０内に突出するように排気管６１に固定される。このように流入部９１が排気管６１に固定されるため、排気流制御部材９０から排熱回収器７０に余計な熱が伝達することを抑制できる。
【００７８】
また、排気装置６０の組立時において、排気管６１と排熱回収器７０とを接続する際には、排気管６１から突出する流入部９１がインロー継手となり、排気管６１と排熱回収器７０との位置決め及び接続が容易になる。
【００７９】
なお、第２実施形態では、排気流制御部材９０は、流入部９１の下流部分が排熱回収器７０の冷却部７２内に突出するように排気管６１に固定されているがこれに限らない。排気流制御部材９０は、流入部９１の上流部分が排気管６１内に突出するように排熱回収器７０の冷却部７２に固定されてもよい。この場合には、排気流制御部材９０は、流入部９１の下流部分が冷却部７２の内壁面に対して圧入又は溶接されることにより、排熱回収器７０に固定される。
【００８０】
このように、排気流制御部材９０を排熱回収器７０に固定する場合には、排気流制御部材９０と排熱回収器７０の排熱回収部７１との同心度合いを高めることができる。また、排気装置６０の組立時において、排気管６１と排熱回収器７０とを接続する際には、排熱回収器７０から突出する流入部９１がインロー継手となり、排気管６１と排熱回収器７０との位置決め及び接続が容易になる。
【００８１】
（第３実施形態）
図８を参照して、本発明の第３実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。
【００８２】
第３実施形態による排気装置６０は、排気流制御部材９０の配置の仕方において、第１及び第２実施形態の排気装置と相違する。
【００８３】
図８に示すように、第３実施形態では、排熱回収器７０の冷却部７２は、上流部材と下流部材とからなる分割構造として構成されている。排気流制御部材９０は、冷却部７２の上流部材と下流部材の間に流入部９１が位置するように設けられている。したがって、排気流制御部材９０の流入部９１の外周面は外部に露出している。
【００８４】
なお、排気流制御部材９０の流入部９１の上流端と排熱回収器７０の冷却部７２の上流部材とは溶接ビードＢ１を介して連結されている。また、冷却部７２の下流部材は、流入部９１に外嵌されており、流入部９１の外周面と冷却部７２の下流部材とは溶接ビードＢ２を介して連結されている。このように溶接されることで、流入部９１が外部に露出するように排気流制御部材９０を配置しても、排気流制御部材９０を通過する排気が外部に漏出することがない。
【００８５】
第３実施形態による排気流制御部材９０は、流入部９１が外部に露出するように構成されているため、空気により流入部９１が冷却される。そのため、高温の排気が排気流制御部材９０を通過しても、排気流制御部材９０の温度上昇を抑制できる。したがって、排気流制御部材９０から排熱回収器７０に余計な熱が伝達することを抑制できる。
【００８６】
また、排気流制御部材９０の流入部９１は、当該流入部９１の外周面が外部に露出するように排熱回収器７０の下流部材の端部から軸方向外側に突出する。そのため、局所的に沸騰しやすい冷却部７２の端部近傍の冷却水への熱入力を抑制することができる。
【００８７】
なお、排熱回収器７０の上流側の排気管６１に開口部を形成し、排気流制御部材９０の流入部９１が当該開口部を通じて外部に露出してもよい。また、排気流制御部材９０は、流入部９１の外周面全体が外部に露出するように配置されるのではなく、流入部９１の外周面の一部が外部に露出するように配置されてもよい。
【００８８】
（第４実施形態）
図９を参照して、本発明の第４実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。
【００８９】
第４実施形態による排気装置６０は、排気流制御部材９０の配置の仕方において、第１から第３実施形態の排気装置と相違する。
【００９０】
図９に示すように、第４実施形態では、床下触媒コンバータ６４の下流側に隣接するように排気流制御部材９０を配置する。そして、排気流制御部材９０の下流側に隣接するように排熱回収器７０を配置する。
【００９１】
床下触媒コンバータ６４は、第１実施形態において説明したように、複数の貫通孔６４Ｂを有する排気浄化部６４Ａを備えている。排気浄化部６４Ａの貫通孔６４Ｂは、排気の流れを一定方向（通路延在方向）に整える機能を有している。このように、床下触媒コンバータ６４は、排気を整流する排気浄化部６４Ａ（整流部）を有する整流器として構成されている。
【００９２】
排気浄化部６４Ａと排気流制御部材９０との間の排気管６１は、下流に向かって徐々に縮径する縮径路として構成されている。この縮径路の下流端に排気流制御部材９０が連結されている。また、排気流制御部材９０は、排出部９２が排熱回収器７０の冷却部７２内に挿入されるように排熱回収器７０に連結されている。
【００９３】
排気流制御部材９０の流入部９１の上流端と排気管６１（縮径路）の下流端とは溶接ビードＢ３を介して連結されている。また、冷却部７２は、流入部９１に外嵌されており、流入部９１の外周面と冷却部７２の上流端とは溶接ビードＢ４を介して連結されている。
【００９４】
なお、排気流制御部材９０における流入部９１の流入口９１Ａの開口径は、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａの外径よりも小さく構成されている。また、排気流制御部材９０は流入部９１の外周面が外部に露出するように設けられている。このような構成により、空気により流入部９１が冷却される。
【００９５】
第４実施形態では、排気の流れを整える排気浄化部６４Ａが排気流制御部材９０の上流側に設けられるので、整流された排気を排気流制御部材９０及び排熱回収部７１に供給することができる。排気流制御部材９０に導入する排気を予め整流しておくことで、排気流量が多くなる運転状態の時に、排出部９２からの排気が排熱回収部７１の上流側端面の中央部分に集まりやすくなる。その結果、排熱回収部７１の外周部分の温度上昇をより抑制でき、排熱回収器７０での排熱回収効率を確実に低下させることが可能となる。
【００９６】
また、床下触媒コンバータ６４の排気浄化部６４Ａを整流部として機能させるため、整流器を別途設ける必要がなく、排気装置６０の構成を簡素化することができる。なお、排気装置６０では、排気流制御部材９０の上流側に、排気浄化機能がなく排気整流機能だけを有する整流部を配置してもよい。
【００９７】
さらに、排気流制御部材９０は流入部９１が外部に露出するように配置されていることにより、空気により流入部９１が冷却される。そのため、高温の排気が排気流制御部材９０を通過する場合であっても、排気流制御部材９０の温度上昇を抑制できる。したがって、排気流制御部材９０から排熱回収器７０に余計な熱が伝達することを抑制できる。
【００９８】
また、排気流制御部材９０の流入部９１は当該流入部９１の外周面が外部に露出するように排熱回収器７０の端部から軸方向外側に突出する。そのため、局所的に沸騰しやすい冷却部７２の端部近傍の冷却水への熱入力を抑制することができる。
【００９９】
（第５実施形態）
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、本発明の第５実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。図１０Ａは第５実施形態によるエンジン１の排気装置６０の断面図である。図１０Ｂは図１０ＡのＸｂ−Ｘｂ線に沿う排気流制御部材９０の縦断面図である。
【０１００】
図１０Ａに示すように、第５実施形態の排気流制御部材９０は、第１実施形態と同様に、排出部９２の排出口９２Ａと排熱回収部７１の上流側端面とが隙間Ａだけ離間するように配置されている。隙間Ａの外周側には冷却部７２の内壁面が存在しているので、隙間Ａの外周側に存在する排気は、冷却部７２によって熱を奪われやすい。このため、排気の一部が露点以下に冷やされることで、隙間Ａにおいては、冷却部７２の内壁面に沿って凝縮水が発生する。発生した凝縮水は、重力によって滴り、隙間Ａの下部に溜まる。凝縮水が隙間Ａの下部に溜まると排気流制御部材９０や排気通路の腐食の要因になり得るので、凝縮水は隙間Ａの下部に溜まらないことが望ましい。
【０１０１】
しかしながら、隙間Ａの外周側は排気流制御部材９０の下流側からの排気が吹き当たらず、排出部９２の排出口９２Ａからの排気は隙間Ａの外周側に回り込みにくい。このため、隙間Ａの外周側に滞留した排気は、排出口９２Ａからの排気によって置換されにくく、冷却部７２により熱を奪われて、凝縮しやすい。
【０１０２】
そこで、第５実施形態の排気装置６０では、排気流制御部材９０は、排出部９２の排出口９２Ａに加え、排気を隙間Ａの外周側に導入可能な貫通孔９３Ａを備える。
【０１０３】
第５実施形態の排気流制御部材９０の構造は、第１から第４実施形態の排気装置と相違しており、図１０Ａに示すように、排気流制御部材９０の中間部９３及び排出部９２には、貫通孔９３Ａが形成されている。貫通孔９３Ａは、丸孔の開口と通路からなる円筒状の形状であり、排気流制御部材９０の上流側と下流側とを貫通するように形成される。また、貫通孔９３Ａは、図１０Ｂに示すように排気装置６０に排気流制御部材９０が設置されたときに、排気流制御部材９０の中心軸から偏心した、排気流制御部材９０の鉛直方向下部に配置される。より具体的には、貫通孔９３Ａは、排出部９２の排出口９２Ａの最下部よりも重力方向の下部に、貫通孔９３Ａの開口領域の一部が形成されるように構成される。なお、貫通孔９３Ａの開口面積は、排出口９２Ａの開口面積よりも小さい。また、貫通孔９３Ａは、排出口９２Ａの開口面積を超えない範囲で、径の大きさを適宜変更できる。
【０１０４】
排気流制御部材９０の排出部９２は、外径が流入部９１と同径に形成されている。したがって、排出部９２は、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内壁面と当接する。
【０１０５】
第５実施形態の排気装置６０によれば、以下の効果が得られる。
【０１０６】
排気流制御部材９０の貫通孔９３Ａは、排気流制御部材９０の上流側と下流側とを貫通するように設けられているので、排気流制御部材９０の上流側の排気の一部は、貫通孔９３Ａを通じて、排気流制御部材９０の下流側に導かれる。また、貫通孔９３Ａは排気流制御部材９０の中心軸から偏心した位置に形成されているので、貫通孔９３Ａを通じて下流側に導かれた排気は、隙間Ａにおいて排出部９２の外周部分に導かれる。このため、隙間Ａの外周部分に排気が滞留することにより凝縮水が発生した場合でも、貫通孔９３Ａからの排気によって凝縮水を吹き飛ばすことができる。したがって、凝縮水が溜まることに起因する腐食を抑制できる。また、貫通孔９３Ａの開口面積は排出部９２の排出口９２Ａの開口面積よりも小さいので、排熱回収部７１の上流側の端面の中央部分に排気が集中する効果を妨げることなく、隙間Ａの外周部分に排気を導くことができる。
【０１０７】
さらに、貫通孔９３Ａによって排気が順次導入されるため、隙間Ａの外周部分に排気が滞留しにくくなる。このため、隙間Ａの外周部分における排気は、露点以下に冷やされる前に貫通孔９３Ａを通過した排気に置換されるので、排気の冷却による凝縮水の発生を抑制することができる。また、排気流制御部材９０の貫通孔９３Ａは円筒状であるため、複雑な追加工を要さずに、凝縮水が隙間Ａの外周部分に溜まることを抑制することができる。
【０１０８】
第５実施形態の排気装置６０では、排気流制御部材９０の貫通孔９３Ａは、排気流制御部材９０の中心軸よりも鉛直方向の下部に形成されるので、重力によって隙間Ａの下部へと滴る凝縮水を効率的に吹き飛ばすことができる。
【０１０９】
第５実施形態の排気装置６０では、排気流制御部材９０の貫通孔９３Ａは、排出部９２の排出口９２Ａの最下部よりも鉛直方向の下部に、貫通孔９３Ａの開口領域の一部が位置するように形成される。このため、隙間Ａの下部、特に重力によって滴ることにより最下部にて溜まった凝縮水に対し、貫通孔９３Ａからの排気を直接吹き付けることができる。したがって、隙間Ａの最下部に溜まった凝縮水を主に吹き飛ばすことができるので、排気装置６０の最下部における腐食を抑制できる。
【０１１０】
（第６実施形態）
図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、本発明の第６実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。図１１Ａは第６実施形態によるエンジン１の排気装置６０の断面図であり、図１１Ｂは図１１ＡのＸＩｂ−ＸＩｂ線に沿う排気流制御部材９０の縦断面図である。
【０１１１】
図１１Ａに示すように、第６実施形態の排気流制御部材９０は、第１実施形態と同様に、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内壁面と排出部９２の外周面とが隙間Ｂだけ離間している。隙間Ａ及び隙間Ｂの外周側には冷却部７２の内壁面が存在するので、隙間Ａの外周側に存在する排気とともに隙間Ｂの外周側に存在する排気も、冷却部７２によって熱を奪われやすい。このため、排気は露点以下に冷やされることで凝縮し、隙間Ａや隙間Ｂの外周側に凝縮水を発生させる。
【０１１２】
さらに隙間Ｂは、排出部９２の排出口９２Ａよりも上流側の外周部分に位置しており、排出口９２Ａを通過した排気は、隙間Ｂに非常に回り込みにくい。このため、隙間Ｂの外周側においては、隙間Ａよりも排気が凝縮しやすく、凝縮水が溜まりやすい。
【０１１３】
第６実施形態による排気装置６０は、排気流制御部材９０の中間部９３に形成される貫通孔９３Ａの構成が第５実施形態と相違しており、図１１Ｂに示すように、中間部９３には、排気流制御部材９０の円周方向に沿って貫通孔９３Ａが複数設けられる。貫通孔９３Ａは、図１１Ａに示すように中間部９３を貫通するように形成される。なお、複数の貫通孔９３Ａの開口面積の全てを足し合わせた総開口面積は、排出口９２Ａの開口面積よりも小さい。したがって、一つの貫通孔９３Ａの開口面積も、排出口９２Ａの開口面積より小さい。
【０１１４】
貫通孔９３Ａは、排気装置６０に排気流制御部材９０が設置された時に、少なくとも一つの貫通孔９３Ａの開口領域の一部が、排出部９２の排出口９２Ａの最下部よりも鉛直方向の下部に位置するように配置される。このように貫通孔９３Ａを配置させるために、排出部９２の中心点Ｃ１と、隣り合う貫通孔９３Ａの中心点Ｃ２Ａ、Ｃ２Ｂのそれぞれとを結ぶ破線のなす角度Δθと、貫通孔９３Ａの数とは、例えば次のような方法により設定される。
【０１１５】
まず初めに、破線のなす角度Δθが設定される。具体的には、Δθは、隣り合う貫通孔９３Ａの開口領域それぞれの一部が、共に、排出口９２Ａの最下部を水平方向に通る破線αよりも下側に位置するよう、所定の角度以下に設定される。
【０１１６】
次に、設定された破線のなす角度Δθに基づいて、貫通孔９３Ａの数が設定される。具体的には、貫通孔９３Ａの数は、３６０°を破線のなす角度Δθで除算した結果より大きな整数に設定される。例えば、破線のなす角度Δθが５０°である場合には、貫通孔９３Ａの数は、除算結果の７．２より大きな整数、すなわち８以上に設定される。なお、貫通孔９３Ａの数が多くなり過ぎると、排熱回収部７１の上流側端面の中央部分に排気を集中させる効果が生じにくい。そのため、貫通孔９３Ａの数は、除算結果を繰り上がらせた整数に設定されることが好ましい。例えば、除算結果が７．２である場合には、貫通孔９３Ａの数は８個に設定されることが好ましい。この場合には、８個の貫通孔９３Ａが、排気流制御部材９０の円周方向に沿って等しい間隔で形成される。
【０１１７】
なお、Δθは、隣り合う貫通孔９３Ａの全体が、排出部９２の排出口９２Ａの最下部を水平方向に通る破線αよりも下側に位置するように設定してもよい。また、隣り合う貫通孔９３Ａの開口領域の少なくとも一部が、破線αよりも下側にあるように、Δθを設定してもよい。
【０１１８】
第６実施形態の排気装置６０によれば、以下の効果が得られる。
【０１１９】
第６実施形態の排気装置６０では、排気流制御部材９０の円周方向に沿って複数設けられる貫通孔９３Ａからの排気が隙間Ａや隙間Ｂの全体に流れるので、隙間Ａや隙間Ｂにて発生した凝縮水をより効率的に吹き飛ばすことができる。また、複数の貫通孔９３Ａから排気が順次導入されて隙間Ａや隙間Ｂの排気が置換されるので、排気が冷却されることにより凝縮水が発生することを抑制することができる。
【０１２０】
第６実施形態の排気装置６０では、排気装置６０に排気流制御部材９０が設置された時に、貫通孔９３Ａは、少なくとも一つの貫通孔９３Ａの開口領域の一部が、排出部９２の排出口９２Ａの最下位置よりも鉛直方向の下部に位置するよう、排気流制御部材９０の円周方向に等しい間隔で形成される。したがって、複数設けられる貫通孔９３Ａの少なくとも一つが排出部９２の開口端の最下部よりも鉛直方向の下部に配置されるので、隙間Ａや隙間Ｂに凝縮水が発生した場合でも、凝縮水を吹き飛ばすことができる。さらに、排出部９２の開口端の最下部よりも鉛直方向の下部に、複数の貫通孔９３Ａの一部が常に位置するので、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内部に排気流制御部材９０を設置する時に位置合わせの必要がなく、排気装置６０の組立工数を低減することができる。
【０１２１】
また、第４実施形態によるエンジン１の排気装置６０では、床下触媒コンバータ６４の下流側に、排気流制御部材９０及び排熱回収器７０を順次配置したがこれに限らない。マニホールド触媒コンバータ６３の下流側に、排気流制御部材９０及び排熱回収器７０を順次配置してもよい。
【０１２２】
第５実施形態及び第６実施形態によるエンジン１の排気装置６０では、排気流制御部材９０は、丸孔の貫通孔９３Ａを備えたがこれに限らない。排気流制御部材９０は、四角形状や、図１２Ａに示すようなスリット形状の貫通孔９３Ｂを備えてもよい。例えば、スリット形状の貫通孔９３Ｂを、中間部９３と排出部９２の最下部分の一部を矩形状に切り取ることで、切欠きを形成してもよい。また、図１２Ｂに示すような円周方向に沿って帯状等の貫通部９３Ｃを中間部９３に形成し、隙間Ａの外周部分に排気を流してもよい。特に、図１２Ａに示すように、排出部９２を含むように中間部９３をスリット加工する場合は、貫通部の加工が容易になるので排気流制御部材９０の生産効率を高めることができる。なお、流入部９１を含めて中間部９３をスリット加工してもよい。
【０１２３】
なお、第５実施形態では、貫通孔９３Ａは、中間部９３と排出部９２を貫通するように形成したがこれに限らない。貫通孔９３Ａは、流入部９１から排出部９２までを貫通するように設けてもよい。また、第６実施形態において、貫通孔９３Ａは、流入部９１及び中間部９３、又は、流入部９１から排出部９２までを貫通するように設けてもよい。また、貫通孔９３Ａは、斜めに形成してもよいし、円筒状以外の形状、例えば通路を曲線状に形成してもよい。例えば、貫通孔９３Ａを排気の流れる方向に沿って排熱回収器７０の内周面に向かって放射上に形成することにより、隙間Ａの外周側のより近傍に貫通孔９３Ａを通過する排気を導入することができ、凝縮水を効率よく吹き飛ばすことができる。
【０１２４】
（第７実施形態）
図１３及び図１４を参照して、本発明の第７実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。図１３は第７実施形態によるエンジン１の排気装置６０の断面図であり、図１４は図１３のＸＩＩｂ線に沿う排気流制御部材９０の縦断面図である。
【０１２５】
第７実施形態による排気装置６０は、第１実施形態の排気装置と比較すると、排気流制御部材９０の配置の仕方は同じであり、排熱回収部７１の直ぐ下流に支持部材１０１を備える点が異なる。
【０１２６】
ここで、支持部材１０１を備える理由を説明する。排熱回収部７１は熱膨張率の相対的に小さな材料（例えばセラミック）で構成され、冷却部７２は熱膨張率の相対的に大きな材料（例えば金属）で構成されることが多い。排熱回収部７１と冷却部７２で熱膨張率が異なるため、冷却部７２と排熱回収部７１との両者を高温にすると、冷却部７２は、排熱回収部７１より径方向外側に向かう膨張量が大きく、冷却部７２の内径が排熱回収部７１の外径より大きくなる。この結果、冷却部７２の内周に排熱回収部７１を挿入することができる。その後、冷却部７２と排熱回収部７１との両者が冷えれば、冷却部７２は、排熱回収部７１よりも径方向内側に向かう収縮量が大きく、冷却部７２の内径が排熱回収部７１の外径より僅かに小さくなり、冷却部７２と排熱回収部７１との両者が締結される。このように、圧入によって排熱回収部７１が冷却部７２の内周に保持される。このため、排熱回収部７１と冷却部７２が機械的に締結されていなくても、エンジンの運転中に冷却部７２が予め定められた温度範囲で使用される限り、排熱回収部７１と冷却部７２との締結が緩くならない。
【０１２７】
しかしながら、エンジン１の運転中に不測の事態が発生したとき、例えば、エンジン１のウォータポンプ（図示省略）が故障して作動を停止したときには、環状流路７２Ａ内を冷却水が流れなくなる。また、例えば、導入口７２Ｂに接続されるフレキシブルホース（図示省略）に穴が開いたりするときには、冷却部７２内を冷却水が流れなくなる。こうして、環状流路７２Ａ内で冷却水が滞留すると、冷却部７２が予め定められた温度範囲を超えて高温となることがある。
【０１２８】
すると、冷却部７２が径方向外側に向かって熱膨張し、冷却部７２の内径が排熱回収部７１の外径より大きくなる。その結果、排熱回収部７１と冷却部７２との締結が緩くなる。エンジンの運転中は、排熱回収部７１は、下流側に向けて排気による圧力を受け続けている。このため、排熱回収部７１と冷却部７２との締結が緩くなると、排熱回収部７１が排気に押されて所定の位置からずれて冷却部７２から外れてしまい、排熱回収器７０の熱回収性能が低下するおそれがある。
【０１２９】
そこで、排熱回収部７１が冷却部７２から外れることにより排熱回収器７０の熱回収性能の低下を抑制する必要である。このため、第７実施形態の排気装置６０では、排熱回収部７１のすぐ下流に支持部材１０１が設けられている。
【０１３０】
支持部材１０１は、円筒状部材である。支持部材１０１は、排気通路の一部を構成する冷却部７２の内部に設けられる。支持部材１０１は、ベース部１０２と、先端部１０３と、連結部１０４と、を備える。
【０１３１】
ベース部１０２，先端部１０３，連結部１０４の３つの部位は、同じ材料からなり、一体となって構成される。このため、ベース部１０２、先端部１０３、及び、連結部１０４それぞれの厚さは、ほぼ同じである。支持部材１０１は、後述するように第２の熱源となり得るので、支持部材１０１が厚いほど、支持部材１０１が受け取る熱の量が多い。このため、支持部材１０１が受け取る熱が排熱回収器７０の冷却性能に影響を与えることがないように、かつ、排熱回収部７１が下流へと移動してきたときに支持部材１０１が潰れない適度な強度を保ち得るように、支持部材１０１の厚さを定める。
【０１３２】
ベース部１０２及び上流側に延び出す先端部１０３は円筒状に形成される。先端部１０３の外径は、ベース部１０２の外径より小さい。先端部１０３の上流端１０３Ａはテーパー状に形成されている。なお、上流端１０３Ａはテーパー状に形成されなくてもよい。たとえば、上流端１０３Ａは、その端面が排気の流れる方向に直交するように形成されてもかまわない。連結部１０４は、径が徐々に大きくなるトランペットのような形状をしており、先端部１０３とベース部１０２とを接続する。これによって、排熱回収部７１から流れ出す排気は、支持部材１０１の流入口１０１Ａから流入する。そして、流入した排気は、支持部材１０１の排出口１０１Ｂから下流側へと排出される。
【０１３３】
例えば、支持部材１０１のベース部１０２を冷却部７２の下流側に溶接することによって、支持部材１０１と冷却部７２とを接合する。支持部材１０１は、溶接によって接合される冷却部７２と同じ材質である。冷却部７２の材料が金属であれば、支持部材１０１の材料は冷却部７２と同じ金属であることが望ましい。なお、冷却部７２及び支持部材１０１の材料は、金属に限られず、金属と同等の性質を有する金属以外の材料であってもかまわない。
【０１３４】
なお、ベース部１０２の溶接箇所は冷却部７２の下流側に限定されない。例えば、ベース部１０２を冷却部７２の下流端に接続する排気管６１の内部に向けて突出させ、排気管６１内に突出させたベース部１０２を排気管６１に溶接してもよい。
【０１３５】
排熱回収部７１の直ぐ下流に支持部材１０１を設けることで、エンジン１の運転中にウォータポンプの故障や停止等が発生しても、排熱回収部７１が冷却部７２から外れ排熱回収器７０の熱回収性能の低下を抑制できる。
【０１３６】
一般に、排熱回収器７０を設計する際には、排熱回収部７１を唯一の熱源として考慮するが、排熱回収部７１以外の熱源は考慮しない。しかしながら、排熱回収部７１の直ぐ下流に支持部材１０１を設けることにより、支持部材１０１が排気の熱を受け取り、受け取った熱が支持部材１０１から冷却部７２へと伝わり、さらに環状流路７２Ａ内の冷却水に伝達され得る（図１３の右側矢印参照）。このような場合には、排熱回収部７１を第１の熱源となり、支持部材１０１が第２の熱源となる。しかしながら、上述のように、排熱回収器７０を設計する際には、支持部材１０１を第２の熱源とする熱回収は考慮されていない。このため、第２の熱源からの熱回収を考慮しなければ、ウォータポンプの故障や停止等が発生した時には、第２の熱源からの熱回収に起因する分だけ冷却部７２の熱膨張量が大きくなる。これによって、冷却部７２と排熱回収部７１の締結が緩くなる時期、すなわち、排熱回収器７０の熱回収性能が低下する時期が早くなる。
【０１３７】
このように、排熱回収部７１のすぐ下流に支持部材１０１が設けられるときには、排気の流れを妨げず、かつ、第２の熱源からの熱回収を抑制する必要がある。このため、図１３に示したように、支持部材１０１と排熱回収部７１との間や、支持部材１０１と冷却部７２との間などに、所定の隙間Ｄ、隙間Ｃ、及び、間隔Ｅを設けるものとしている。以下、隙間Ｄ、隙間Ｅ、及び、間隔Ｆについて個別に詳述する。
【０１３８】
まず、先端部１０３の上流端１０３Ａと排熱回収部７１の下流端７１Ｂとの間に設けられる隙間Ｄについて説明する。以下では、隙間Ｄが設けられた理由を、比較例１を用いて説明する。比較例１では、先端部１０３の上流端１０３Ａが排熱回収部７１の下流端７１Ｂに当接するように、支持部材１０１が設置されているものとする。比較例１では、エンジン運転中のウォータポンプの故障や停止が発生した時には、排熱回収部７１が冷却部７２に対して下流側に移動しようとしても、排熱回収部７１の下流側には支持部材１０１が当接しているため、排熱回収部７１の下流側への移動が阻止される。このため、排熱回収部７１が冷却部７２から外れてしまうことに起因する、排熱回収器７０の熱回収性能の低下は生じない。
【０１３９】
ここで、排熱回収部７１に設けられた多数の貫通孔７１Ａの入口や出口が封じられていなければ、多数の貫通孔７１Ａの入口から入った排気は、そのまま貫通孔７１Ａを流れて出口から排出される。しかしながら、先端部１０３の上流端１０３Ａが排熱回収部７１の下流端７１Ｂと当接している場合には、当接部位より外周側に存在する貫通孔７１Ａの出口が封じられた場合と、排気の流れは同じである。したがって、比較例１では、エンジン運転中のウォータポンプの故障や停止等が生じていないときにおいても、排熱回収部７１における当接部位より外周側の部分が閉塞されるのと同様の状態になるため、当接部位より外周側の部分では排気が流れない。言い換えると、比較例１では、エンジン運転中のウォータポンプ６５の故障や停止等が生じていない正常時であっても、当接部位より外周側の面積分だけ、排熱回収部７１の端面のうちの排気がよどみなく流れる領域の面積（有効面積）が減少する。排熱回収部７１の全ての貫通孔７１Ａを上流側から下流側に向けて排気がよどみなく流れる場合に、排熱回収部７１は熱を効率よく回収できるため、有効面積が減少すると、排熱回収器７０の熱回収性能が低下してしまう。
【０１４０】
また、比較例１では、材料がセラミックである排熱回収部７１と、材料が金属である先端部１０３とが当接している状態で、エンジンや車体からの振動を受けることがある。このような場合には、セラミックである排熱回収部７１の下流端７１Ｂが金属である先端部１０３の上流端１０３Ａによって削り取られる。削り取られた排熱回収部７１の破片はコンタミとして排気通路の下流側に排出されてしまう。このように比較例１では、正常時であっても、排熱回収部７１において排気がよどみなく流れる有効面積が減少するとともに、振動によりコンタミが発生する。
【０１４１】
一方、第７実施形態では、先端部１０３の上流端１０３Ａと排熱回収部７１の下流端７１Ｂとの間に隙間Ｄを設けている。隙間Ｄが設けられることにより、正常時であっても比較例１にて生じる、排熱回収部７１にて排気がよどみなく流れる有効面積の減少に起因する排熱回収器７０の熱回収性能の低下を抑制できる上に、振動によるコンタミの発生を防止することができる。
【０１４２】
また、第７実施形態では、先端部１０３の上流端１０３Ａの外径は排熱回収部７１の外径より小さく、先端部１０３の外周１０３Ｂと、先端部１０３の外周１０３Ｂに対向する冷却部７２の内周７２Ｄとの間に隙間Ｃが設けられている。以下では、隙間Ｃが設けられた理由を、比較例２を用いて説明する。比較例２においては、第７実施形態と同様の内径を有するとともに、先端部１０３の外周１０３Ｂが冷却部７２の内周７２Ｄに当接するような、支持部材１０１が構成されているものとする。
【０１４３】
比較例２では、第７実施形態よりも、支持部材１０１の排気流れ方向に沿う断面積が大きいため、第２の熱源としての支持部材１０１が受け取る熱の量が多い。さらに、支持部材１０１の外周１０３Ｂが冷却部７２の内周７２Ｄと当接しているために、支持部材１０１から環状流路７２Ａ内の冷却水に熱が伝わるルートは、第７実施形態より短い。これらの理由から、 ウォータポンプの故障や停止等が発生する時には、第２の熱源からの熱回収の分だけ冷却部７２の熱膨張量が大きくなり、冷却部７２と排熱回収部７１の締結が緩くなる時期は第７実施形態より早くなってしまう。
【０１４４】
一方、第７実施形態では、先端部１０３と、先端部１０３に対向する冷却部７２との間に隙間Ｃを設けられている。これによって、先端部１０３の厚さが比較例２より薄くなり、第２の熱源となる支持部材１０１が受け取る熱量が減少する。また、支持部材１０１が受け取る熱は、ベース部１０２を介して冷却部７２の下流側へと伝わる。言い換えると、熱が先端部１０３から直接冷却部７２に伝わることがない。このように、ベース部１０２から冷却部７２の下流側にしか熱が伝わらないために、支持部材１０１から環状流路７２Ａ内の冷却水に熱が伝わるルートは比較例２より長い（図１３の右側矢印参照）。これらの理由から、エンジン運転中のウォータポンプの故障や停止等が発生した時には、第２の熱源としての支持部材１０１から環状流路７２Ａ内の冷却水への熱流入が、比較例２よりも、抑制される。
【０１４５】
次に、先端部１０３の上流端１０３Ａは、環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅ（図１３で右端）より上流側に存在するものとする。ここで、環状流路７２Ａにおいて、支持部材１０１が設けられた側の端部を、排気流れ方向の下流端７２Ｅと称し、排気流制御部材９０が設けられた側の端部を、排気流れ方向の上流端と称するものとする。なお、図１３では、冷却部７２における導入口７２Ｂ、及び、排出口７２Ｃの開口方向に直交する断面を示している。また、環状流路７２Ａの排気通路の延存方向の断面は、排気流れ方向の下流側（図１３で右側）、及び、上流側（図１３で左側）ともに半円状であるが、このような形状に限られない。
【０１４６】
ここで、先端部１０３の上流端１０３Ａと環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅとの間に間隔Ｅを設けられている。ここで、間隔Ｅを設けた理由を、比較例３を用いて説明する。比較例３においては、先端部１０３の上流端１０３Ａが環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅより下流側に存在するものとする。そして、エンジン運転中のウォータポンプの故障や停止等の発生に伴い、排熱回収部７１の下流端７１Ｂが環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅと排気流れ方向にて一致する位置を超えて移動し、排熱回収部７１が支持部材１０１の近傍に位置することとする。
【０１４７】
このように、排熱回収部７１の下流端７１Ｂが環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅと一致する位置を超えた場合でも、排熱回収部７１が受け取った熱は排熱回収部７１の外周７１Ｃから冷却部７２の内部に放射状に伝達される。このため、排熱回収部７１が受け取る熱の一部は環状流路７２Ａ内の冷却水に伝わる。しかしながら、排熱回収部７１が受け取る熱のうち環状流路７２Ａ内の冷却水に伝わらず、環状流路７２Ａ以外へと伝わるものもある。排熱回収部７１が受け取る熱のうち環状流路７２Ａ以外へ伝わる熱は、環状流路７２Ａ内の冷却水に伝達されない。
【０１４８】
一方、第７実施形態では、先端部１０３の上流端１０３Ａが環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅより上流側に存在している。これによって、排熱回収部７１が受け取った熱を漏れなく環状流路７２Ａ内の冷却水が受け取ることができる。
【０１４９】
第７実施形態では、先端部１０３の上流端１０３Ａが環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅより上流側に存在している構成であるが、このような構成に限られない。排熱回収部７１の下流端７１Ｂが環状流路７２Ａの排気流れ方向の下流端７２Ｅと排気の流れ方向にて一致するように構成されてもかまわない。このような構成であれば、エンジン運転中のウォータポンプの故障や停止等の発生に伴い、排熱回収部７１が下流側に移動しても、排熱回収部７１は環状流路７２Ａと隣接する位置にとどまる。排熱回収部７１が環状流路７２Ａに隣接する位置にとどまることで、排熱回収部７１が受け取る熱は、比較例３よりも、環状流路７２Ａ内の冷却水に伝わることになる。なお、上記の間隔Ｃ、間隔Ｄ、及び、距離Ｅは、適合により定める。
【０１５０】
（第８実施形態）
図１５を参照して、本発明の第８実施形態によるエンジン１の排気装置６０について説明する。図１５は第８実施形態によるエンジン１の排気装置６０の断面図である。
【０１５１】
第８実施形態による排気装置６０は、第７実施形態の排気装置と比較すると、排気流制御部材９０に貫通孔９３Ａが形成されており、かつ、支持部材１０１に貫通孔１０４Ａが形成されている点が異なる。
【０１５２】
貫通孔９３Ａは、図１１Ａに示された第６実施形態と同様に形成される。また、貫通孔１０４Ａは、貫通孔９３Ａと同様に構成される。すなわち、連結部１０４には、図１１Ｂに示した貫通孔９３Ａと同様に、支持部材１０１の円周方向に沿って貫通孔１０４Ａが複数設けられる。貫通孔１０４Ａは、図１１Ａに示した貫通孔９３Ａと同様に、連結部１０４を貫通するように形成される。なお、複数の貫通孔１０４Ａの開口面積の全てを足し合わせた総開口面積は、流入口１０１Ａの開口面積よりも小さい。したがって、一つの貫通孔１０４Ａの開口面積も、流入口１０１Ａの開口面積より小さい。
【０１５３】
このように構成された貫通孔１０４Ａは、排気装置６０に排気流制御部材９０が設置された時に、少なくとも一つの貫通孔１０４Ａの開口領域の一部が、先端部１０３の上流端１０３Ａの最下部よりも鉛直方向の下部に位置するように配置されることになる。
【０１５４】
第８実施形態の排気装置６０によれば、以下の効果が得られる。
【０１５５】
ここで、隙間Ｄの外周側は、排熱回収部７１からの排気が吹き当たらず、排熱回収部７１からの排気は隙間Ｃの外周側に回り込みにくい。このため、隙間Ｃの外周側に滞留した排気は、排熱回収部７１からの排気によって置換されにくく、冷却部７２により熱を奪われて、凝縮しやすい。
【０１５６】
さらに隙間Ｃは、支持部材１０１の流入口１０１Ａよりも下流側の外周部分に位置しており、流入口１０１Ａへと流れる排気は、隙間Ｃに非常に回り込みにくい。このため、隙間Ｃの外周側においては、隙間Ｄよりも排気が凝縮しやすく、凝縮水が溜まりやすい。
【０１５７】
第８実施形態の排気装置６０では、隙間Ｃや隙間Ｄにおける排気は、貫通孔１０４Ａから下流側に流れるので、隙間Ｃや隙間Ｄにて発生した凝縮水をより効率的に吹き飛ばすことができる。また、複数の貫通孔１０４Ａから排気が順次排出されて隙間Ｃや隙間Ｄの排気が置換されるので、排気が冷却されることにより凝縮水が発生することを抑制することができる。
【０１５８】
第８実施形態の排気装置６０では、排気装置６０に排気流制御部材９０が設置された時に、貫通孔１０４Ａは、少なくとも一つの貫通孔１０４Ａの開口領域の一部が、支持部材１０１の流入口１０１Ａの最下位置よりも鉛直方向の下部に位置するよう、支持部材１０１の円周方向に等しい間隔で形成される。したがって、複数設けられる貫通孔１０４Ａの少なくとも一つが先端部１０３の開口端の最下部よりも鉛直方向の下部に配置されるので、隙間Ｃや隙間Ｄに凝縮水が発生した場合でも、凝縮水を吹き飛ばすことができる。したがって、排気装置６０の最下部における腐食を抑制できる。
【０１５９】
なお、図１５には、貫通孔９３Ａ、及び、貫通孔１０４Ａの両方が形成されている例を示したがこれに限らない。貫通孔９３Ａ、及び、貫通孔１０４Ａのいずれか一方が形成されていてもよい。
【０１６０】
また、貫通孔１０４Ａは、第５実施形態及び第６実施形態にて説明した貫通孔９３Ａの変形例と同様の変形例を有する。例えば、第５実施形態の図１０Ａ、図１０Ｂに示したように、等径に構成された支持部材１０１の先端部１０３及び連結部１０４に、排気流制御部材９０の中心軸から偏心した、排気流制御部材９０の鉛直方向下部に配置されるように貫通孔１０４Ａを構成してもよい。また、第６実施形態の図１２Ａに示したようにスリット形状に構成してもよいし、図１２Ｂに示したように帯状に構成してもよい。また、貫通孔１０４Ａは、丸孔である必要はなく、四角形状であってもよい。
【０１６１】
貫通孔１０４Ａは、連結部１０４を貫通するように形成したがこれに限らない。貫通孔１０４Ａは、先端部１０３からベース部１０２までを貫通するように設けてもよい。また、貫通孔１０４Ａは、先端部１０３及び連結部１０４を貫通するように設けてもよい。また、貫通孔１０４Ａは、斜めに形成してもよいし、円筒状以外の形状、例えば通路を曲線状に形成してもよい。
【０１６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１６３】
本願発明は２０１４年４月４日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−７８１６１、及び、２０１４年７月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−１５２２６１に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2015151969.tif 000003
【図２】
2015151969.tif 000004
【図３】
2015151969.tif 000005
【図４】
2015151969.tif 000006
【図５Ａ】
2015151969.tif 000007
【図５Ｂ】
2015151969.tif 000008
【図６】
2015151969.tif 000009
【図７】
2015151969.tif 000010
【図８】
2015151969.tif 000011
【図９】
2015151969.tif 000012
【図１０Ａ】
2015151969.tif 000013
【図１０Ｂ】
2015151969.tif 000014
【図１１Ａ】
2015151969.tif 000015
【図１１Ｂ】
2015151969.tif 000016
【図１２Ａ】
2015151969.tif 000017
【図１２Ｂ】
2015151969.tif 000018
【図１３】
2015151969.tif 000019
【図１４】
2015151969.tif 000020
【図１５】
2015151969.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月1日(2015.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気を外部へと導く排気通路を備えるエンジンの排気装置であって、
前記排気通路を流れる排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して前記排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、
排気が流入する流入部、及び、該流入する排気を前記排熱回収部の上流側に排出する排出部を有する筒状の排気流制御部材と、を備え、
前記排気流制御部材の排出部の開口径は、前記排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成され、
前記排気流制御部材は、前記排出部の開口端が前記排熱回収部の上流側の端面の中央部分と対向するとともに、前記排出部の開口端と前記排熱回収部の上流側の端面とが所定の距離で離間するように配置され、
前記排気流制御部材は、前記流入部の開口径よりも前記排出部の開口径が小さくなるように構成され、前記排気通路の内壁面と前記排出部の外周面とが離間するように配置され、
前記排気流制御部材は、前記排出部の開口端が前記排熱回収器の冷却部の上流側端部よりも下流側となるように配置される、
エンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気装置であって、
前記排熱回収器の上流端に接続する排気管をさらに備え、
前記流入部は、当該流入部の一部が前記排熱回収器内に突出するように前記排気管に固定される、
エンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジンの排気装置であって、
前記排熱回収器の上流端に接続する排気管をさらに備え、
前記流入部は、当該流入部の一部が前記排気管内に突出するように前記排熱回収器に固定される、
エンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記排気流制御部材は、前記流入部の外周面が外部に露出するように配置される、
エンジンの排気装置。
【請求項５】
請求項１に記載のエンジンの排気装置であって、
前記流入部は、当該流入部の外周面が外部に露出するように、前記排熱回収器の端部から軸方向外側に突出する、
エンジンの排気装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
排気を整流する整流部を有する整流器をさらに備え、
前記整流器は、前記排気流制御部材の上流側に設けられる、
エンジンの排気装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンの排気装置であって、
前記整流器は、前記排気を整流するとともに、前記排気を浄化する排気浄化部を備える触媒コンバータである、
エンジンの排気装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
排気通路の延在方向に沿う平面内において、前記排出部の開口端の外縁と前記排熱回収部の上流側端面の外縁とを結ぶ線と、前記排気通路の内壁面とのなす角度は、１０°から４５°の範囲内の値である、
エンジンの排気装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記排気流制御部材は、前記排気流制御部材の中心軸から偏心した位置に前記排気流制御部材の上流側と下流側とを貫通する貫通部が形成され、
前記貫通部の開口面積は、前記排出部の開口面積よりも小さい、
エンジンの排気装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記排熱回収部の下流側に、前記排熱回収部から排気が流入する流入口と、前記流入した排気を排出する排出口とを有する支持部材を備え、
前記支持部材の流入口の開口径は、前記排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成され、
前記支持部材は、前記流入口の開口端が前記排熱回収部の下流側の端面の中央部分と対向するとともに、前記流入口の開口端と前記排熱回収部の下流側の端面とが所定の距離で離間する、
エンジンの排気装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエンジンの排気装置であって、
前記支持部材は、前記支持部材の中心軸から偏心した位置に前記支持部材の上流側と下流側とを貫通する貫通部が形成され、
前記貫通部の開口面積は、前記流入部の開口面積よりも小さい、
エンジンの排気装置。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排気流制御部材の円周方向に沿って複数形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれか一つに記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排気流制御部材の中心軸よりも鉛直方向の下部に形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排出部の開口の最下部よりも鉛直方向の下部に、当該貫通部の開口領域の一部が位置するように形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載のエンジンの排気装置であって、
前記貫通部は、前記排気装置に前記排気流制御部材が設置されたときに、少なくとも一つの前記貫通部の開口領域の一部が前記排出部の開口の最下部よりも鉛直方向の下部に位置するよう、前記排気流制御部材の円周方向に等しい間隔で形成される、
エンジンの排気装置。
【請求項１６】
エンジンから排出された排気を外部へと導く排気通路を備えるエンジンの排気装置であって、
前記排気通路を流れる排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して前記排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、
排気が流入する流入部、及び、該流入する排気を前記排熱回収部の上流側に排出する排出部を有する筒状の排気流制御部材と、を備え、
前記排気流制御部材の排出部の開口径は、前記排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成され、
前記排気流制御部材は、前記排出部の開口端が前記排熱回収部の上流側の端面の中央部分と対向するとともに、前記排出部の開口端と前記排熱回収部の上流側の端面とが所定の距離で離間するように配置され、
前記排熱回収器の上流端に接続する排気管をさらに備え、
前記流入部は、当該流入部の一部が前記排熱回収器内に突出するように前記排気管に固定される、
エンジンの排気装置。
【請求項１７】
エンジンから排出された排気を外部へと導く排気通路を備えるエンジンの排気装置であって、
前記排気通路を流れる排気の熱を回収する排熱回収部、及び、冷却流体を介して前記排熱回収部を外周側から冷却する冷却部を有する排熱回収器と、
排気が流入する流入部、及び、該流入する排気を前記排熱回収部の上流側に排出する排出部を有する筒状の排気流制御部材と、を備え、
前記排気流制御部材の排出部の開口径は、前記排熱回収部の外径よりも小さくなるように構成され、
前記排気流制御部材は、前記排出部の開口端が前記排熱回収部の上流側の端面の中央部分と対向するとともに、前記排出部の開口端と前記排熱回収部の上流側の端面とが所定の距離で離間するように配置され、
前記排熱回収器の上流端に接続する排気管をさらに備え、
前記流入部は、当該流入部の一部が前記排気管内に突出するように前記排熱回収器に固定される、
エンジンの排気装置。
【国際調査報告】
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