(57)【要約】  内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路を冷却する冷却部と、冷却部による冷却箇所より下流側の排気通路から該冷却部との間の熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部と、排気通路において熱伝達阻害部が設けられた箇所から排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、を備える。この構成により、排気温度低下の抑制を図ることができる。
2014184936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、
前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気通路から該冷却部との間の熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部と、
前記排気通路において前記熱伝達阻害部が設けられた箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、
を備える、内燃機関の排気冷却システム。
【請求項２】
前記冷却部は、前記内燃機関のシリンダヘッドから延出する前記排気通路の一部である上流側排気通路を冷却する冷却アダプタであって、該冷却アダプタには前記曲がり部を有する、前記排気通路の一部である下流側排気通路が接続され、
前記熱伝達阻害部は、前記下流側排気通路が接続される側の前記冷却アダプタの端面、前記冷却アダプタに対して接続される側の前記下流側排気通路のフランジ、該冷却アダプタの端面と該フランジとの間に配置されるガスケット、該冷却アダプタの端面と該フランジとの接続状態を維持するための締結部材、該下流側排気通路において該フランジから前記曲がり部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成される、
請求項１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項３】
前記冷却部は、前記内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたヘッド内排気通路を冷却する冷却装置であって、該シリンダヘッドには前記曲がり部を有する前記排気通路が接続され、
前記熱伝達阻害部は、前記排気通路が接続される前記シリンダヘッドの接続部位、該シリンダヘッドに対して接続される側の前記排気通路のフランジ、該接続部位と該フランジとの間に配置されるガスケット、該シリンダヘッドと該フランジとの接続状態を維持するための締結部材、該排気通路において該フランジから前記曲がり部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成される、
請求項１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項４】
前記放熱抑制部は、前記曲がり部通路壁の内壁面および該曲がり部通路壁の外壁面のうち少なくとも何れか一方に形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項５】
前記曲がり部は、前記排気通路の長手方向における中心軸を含む断面において、相対的に曲率が小さい内側曲がり部と相対的に曲率が大きい外側曲がり部を含んで画定され、
前記放熱抑制部は、前記曲がり部のうち少なくとも前記内側曲がり部に設けられる、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項６】
前記放熱抑制部は、前記内側曲がり部および前記外側曲がり部に設けられ、且つ該内側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力が、該外側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力より高くなるように形成される、
請求項５に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項７】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位を、内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、該所定放熱抑制部位より上流側の前記排気通路を、単管構造又は該所定放熱抑制部位より管数の少ない多重管構造とすることで形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項８】
前記放熱抑制部は、前記排気通路を内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位における多重管の中空層の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側における多重管の中空層の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項９】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位の通路壁の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側の該排気通路の通路壁の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１０】
前記熱伝達阻害部による熱移動の阻害能力が大きいほど、又は、前記曲がり部の曲がり角が大きいほど、前記放熱抑制部による放熱抑制能力が大きくなるように構成される、
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１１】
内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、
前記排気通路において前記冷却部による冷却箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部であって、該排気通路の長手方向における中心軸を含む断面において、相対的に曲率が小さい内側曲がり部と相対的に曲率が大きい外側曲がり部を含んで画定される該曲がり部のうち少なくとも該内側曲がり部に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、
を備える、内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１２】
前記放熱抑制部は、前記曲がり部通路壁の内壁面および該曲がり部通路壁の外壁面のうち少なくとも何れか一方に形成される、
請求項１１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１３】
前記放熱抑制部は、前記内側曲がり部および前記外側曲がり部に設けられ、且つ該内側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力が、該外側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力より高くなるように形成される、
請求項１１又は請求項１２に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１４】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位を、内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、該所定放熱抑制部位より上流側の前記排気通路を、単管構造又は該所定放熱抑制部位より管数の少ない多重管構造とすることで形成される、
請求項１１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１５】
前記放熱抑制部は、前記排気通路を内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位における多重管の中空層の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側における多重管の中空層の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１６】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位の通路壁の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側の該排気通路の通路壁の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項１７】
前記曲がり部の曲がり角が大きいほど、前記放熱抑制部による放熱抑制能力が大きくなるように構成される、
請求項１１から請求項１６の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には、当該排気通路をはじめ、排気浄化触媒や排気に関する諸データ（例えば、排気空燃比や排気温度等）を検出するためのセンサ等などの排気系部品が配置され、排気通路を流れる排気に晒されている。排気温度は内燃機関の運転状態に応じて変動するが、比較的高温の排気に晒されると、排気系部品が排気熱により破損する可能性がある。そこで、このような排気熱による破損を防止するための技術が、例えば特許文献１に開示されている。当該技術では、排気マニホールドと排気浄化触媒の間の排気通路において、排気温度がピークとなる通路内周面に断熱材を設けることで排気通路の保護を図るとともに、断熱材が配置された箇所以外での排気通路から外部への放熱は維持することで排気をある程度冷却する構成を残し、排気系部品の保護を図っている。【０００３】
また、排気を冷却する技術として、排気中に含まれる燃料量を増量させ、その気化潜熱を利用する技術が存在するが、排気中の燃料量が増量することで一酸化炭素濃度が上昇しやすくなり、エミッションの観点から好ましくない。更には、排気冷却を行う技術として、排気管に水冷の冷却アダプタを装着する技術が存在する。このような冷却アダプタを利用すると、排気系部品への熱負担を効果的に軽減できるが、一方で内燃機関の冷間始動時等の排気温度が比較的低い場合でも排気が冷却されるため、排気浄化触媒の暖機が速やかに行われにくくなる。そこで、冷却アダプタと排気マニホールドの間の接触面積が小さくなるように、フランジ部分において非接触部位を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。【０００４】
また、内燃機関のシリンダヘッドには、内燃機関の冷却を行うため冷却液流路が形成されている。この流路を流れる冷却液によって、排気通路を伝って排気の熱も奪われることになるため、排気温度の低下に起因した問題が生じ得る。そこで、例えば、特許文献３に示す技術では、二重管排気マニホールドのシリンダヘッド側への取付け構造に関し、排気マニホールド側からシリンダヘッドへ熱が伝わりにくい取付け用フランジの構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６９３１１号公報
【特許文献３】特開平９−２４２５３７号公報
【特許文献４】特開２００２−１１５６０１号公報
【特許文献５】特開２００４−１５６５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒においては、そこに流れ込む排気の温度に依存して触媒温度は大きく変動する。上述した排気冷却用の構成（例えば、冷却アダプタであり、以下「排気冷却用構成」という。）を備える内燃機関では、当該排気冷却用構成により冷却された排気が排気浄化触媒に流れ込むため、当該触媒が過度に昇温することを回避することができる。一方で、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合には、当該排気冷却用構成により排気温度が更に低下してしまうため、排気浄化触媒の温度を排気浄化に適した温度に維持することが難しくなり、エミッションの悪化が懸念される。【０００７】
また、従来技術では、排気温度の低下抑制の検討にあたり、内燃機関のシリンダヘッド側に設けられた排気冷却用構成による冷却能力そのものを考慮しているが十分ではない。排気冷却用構成と排気浄化触媒の間には排気通路が延在しており、内燃機関から排出された排気が排気浄化触媒に到達するまでには、当該排気通路を介して排気から熱エネルギーが奪われ、その熱移動には排気冷却用構成の冷却能力が大きく関与している。特に、排気通路からその周囲雰囲気への放熱の程度は小さくはなく、且つ、排気冷却用構成の冷却能力の影響を多分に受けるものである。したがって、従来技術による排気温度の低下抑制の取り組みは、排気通路に設けられた排気浄化触媒の温度を好適に維持する観点に立てば、十分ではない。【０００８】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、排気冷却用構成を有する内燃機関の排気冷却システムであって、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合に、好適な排気温度の低下抑制を実現し得る排気冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明において、上記課題を解決するために、内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合における排気温度の低下に関し、排気通路を流れる排気の熱が排気通路に伝わり、該排気通路から冷却部に逃げる冷却部への熱移動と、排気から排気通路への伝熱が起こりやすく高温化しやすい曲がり部の通路壁を介して生じる、排気からの周囲雰囲気への放熱に着目した。これらの熱の移動は排気温度低下に大きく影響を及ぼすとともに、両者は互いに関連しあっているため、好適な排気温度の低下抑制を実現するためには両者の熱移動を適切に調整する必要があることを、本願発明者は見出した。【００１０】
具体的には、本発明は、内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気通路から該冷却部との間の熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部と、前記排気通路において前記熱伝達阻害部が設けられた箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、を備える。【００１１】
本発明に係る内燃機関の冷却システムでは、上記冷却部により排気通路を流れる排気が冷却され、該冷却された排気が排気浄化触媒に流れ込むように構成される。ここで、冷却部の冷却能力は、該冷却部が設置されている箇所の冷却、および冷却部とその近傍との間の熱移動を引き起こすものではあるが、当該能力は、排気通路においてそれ以外の熱移動を引き起こす要因であることに、本願発明者は注目した。排気通路では、その排気通路を形成する通路壁（以下、「排気通路壁」という）が排気から熱を受け高温化するが、そこに蓄積される熱エネルギーは、下流側に位置する排気浄化触媒側ではなく、冷却部側に移動しやすい傾向がある。これは、冷却部の冷却能力により、冷却部に繋がる排気通路壁において温度勾配が大きくなる一方で、排気浄化触媒に繋がる排気通路壁においては、温度勾配が比較的緩やかになってしまうためである。この結果、冷却部は、その設置個所をただ冷却する構成というだけではなく、当該設置個所から排気浄化触媒に至るまでの排気通路の全体での熱移動に影響を及ぼす構成となり得る。そのため、冷却部により排気通路での排気の冷却が促進され、その冷却された排気が排気浄化触媒に流れ込むことになる。そして、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合（以下、単に「低負荷運転の場合」という。）には、特に冷却部による排気冷却の影響を強く受け、排気浄化触媒の浄化能力低下が起こり得る。【００１２】
そこで、本願発明の冷却システムでは、第一に、上記熱伝達阻害部が備えられることで、低負荷運転の場合における排気温度の低下抑制が図られる。熱伝達阻害部は、冷却部による冷却箇所より下流側の排気通路から該冷却部への熱移動を阻害するように構成され、その阻害の態様としては、熱伝達阻害部が存在しない場合と比べて、下流側の排気通路から冷却部への熱移動が阻害される、すなわち鈍化されるように構成されれば様々な態様を採用することができる。例えば、熱伝達阻害部として断熱部材を採用し、当該断熱部材を冷却部と下流側の排気通路との間に介在させてもよい。また、冷却部に繋がる排気通路の一部について、その下流側から熱移動しにくくなるようにその形状や材質を調整してもよい。このように熱伝達阻害部が構成されることで、冷却部の下流側の排気通路から該冷却部に流れ込む熱の移動が阻害される。そのため、該下流側の排気通路の温度低下を抑制することになる。【００１３】
しかし、このように下流側の排気通路の温度低下抑制が行われただけでは、上記排気通路全体での熱移動を考慮したときに、排気温度の低下抑制には十分ではないことを、本願発明者は新しい知見として得た。そして、本願発明者は当該知見に基づいて鋭意検討した結果、熱伝達阻害部による熱移動の阻害は、該下流側の排気通路における熱移動、すなわちそこを流れる排気からの放熱と大きな関連性を有していることを見出した。熱伝達阻害部による熱移動の阻害の結果、該下流側の排気通路壁に排気から伝熱してきた熱エネルギーが蓄えられ、該下流側の排気通路壁が高温化しやすくなる。排気通路壁が高温化してしまうと、排気通路壁とその周囲雰囲気との間に温度差が生じやすくなり、周囲雰囲気への放熱が促進され、結果として排気温度の低下を十分に抑制することが困難になると考えられる。【００１４】
更に、内燃機関が低負荷運転を行っている場合、排気から該下流側の排気通路壁に熱が移動しそこの温度が高温化しやすい場所として、本願発明者は、該下流側の排気通路における曲がり部、すなわち、排気通路が所定の曲率で湾曲している部位に着目した。このような曲がり部では、排気の流れ方向と通路の延在方向がずれることで、排気の流れにおいて通路壁に垂直に当たる成分（以下、「排気の垂直成分」という）が生じる。そのため、排気から排気通路壁への伝熱量が、排気通路の曲率が小さい場合又は排気通路がまっすぐな場合と比べて大きくなりやすいと考えられる。特に、その上流側において熱伝達阻害部による熱移動が阻害されているため、このような曲がり部における熱の蓄積は顕著になりやすく、故に、そこでの放熱による排気温度の低下は無視できないものと考えられる。【００１５】
そこで、本願発明に係る内燃機関の冷却システムでは、このように冷却部および熱伝達阻害部に関連して、排気温度の低下を生じさせる要因として、曲がり部における放熱を考慮して、放熱抑制部が備えられる。この構成により、曲がり部を流れる排気から、曲がり部の排気通路壁を介して周囲雰囲気への放熱が抑制される。この結果、冷却部から排気浄化触媒までの排気通路において、排気温度の低下に互いに関連性を有する要素を考慮して、排気通路における熱移動を好適に調整し、以て排気温度の低下を好適に抑制することが可能となる。【００１６】
ここで、上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記冷却部は、前記内燃機関のシリンダヘッドから延出する前記排気通路の一部である上流側排気通路を冷却する冷却アダプタであって、該冷却アダプタには前記曲がり部を有する、前記排気通路の一部である下流側排気通路が接続されてもよい。この場合、前記熱伝達阻害部は、前記下流側排気通路が接続される側の前記冷却アダプタの端面、前記冷却アダプタに対して接続される側の前記下流側排気通路のフランジ、該冷却アダプタの端面と該フランジとの間に配置されるガスケット、該冷却アダプタの端面と該フランジとの接続状態を維持するための締結部材、該下流側排気通路において該フランジから前記曲がり部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成されてもよい。【００１７】
このように冷却アダプタによって排気通路が冷却される場合、冷却部がシリンダヘッドの外部に配置されることになる。そこで、排気から排気通路に伝熱し、そこから冷却部に逃げる熱の移動を効果的に阻害するために、上記５つの箇所に熱伝達阻害部が形成されるのが好ましい。なお、上記フランジ、ガスケット、締結部材に熱伝達阻害部が形成される場合、フランジ、ガスケット、締結部材の全体を、熱移動を阻害するように構成しても構わない。また、熱伝達阻害部が形成される上記所定部位は、高温化しやすい曲がり部から冷却部への熱移動を好適に阻害できるように、曲がり部とフランジとの間の下流側排気通路の一部、又は全部であってもよい。【００１８】
また、別法として、上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記冷却部は、前記内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたヘッド内排気通路を冷却する冷却装置であって、該シリンダヘッドには前記曲がり部を有する前記排気通路が接続されてもよい。このような構成においては、冷却部がシリンダヘッドの内部に配置されることになる。この場合、前記熱伝達阻害部は、前記排気通路が接続される前記シリンダヘッドの接続部位、該シリンダヘッドに対して接続される側の前記排気通路のフランジ、該接続部位と該フランジとの間に配置されるガスケット、該シリンダヘッドと該フランジとの接続状態を維持するための締結部材、該排気通路において該フランジから前記曲がり部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成されてもよい。これにより、排気通路から冷却部への効果的な熱移動の阻害が実現される。【００１９】
ここで、上述までの内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記曲がり部通路壁の内壁面および該曲がり部通路壁の外壁面のうち少なくとも何れか一方に形成されてもよい。曲がり部通路壁の内壁面に放熱抑制部が形成されると、曲がり部を流れる排気から曲がり部通路壁への熱移動が阻害され、その結果、曲がり部通路壁の高温化、およびそこからの周囲雰囲気への放熱が抑制されることになる。また、曲がり部通路壁の外壁面に放熱抑制部が形成されると、曲がり部通路壁から周囲雰囲気への熱移動、すなわち放熱が抑制されることになる。【００２０】
また、上述までの内燃機関の冷却システムにおいて、前記曲がり部は、前記排気通路の長手方向における中心軸を含む断面において、相対的に曲率が小さい内側曲がり部と相対的に曲率が大きい外側曲がり部を含んで画定され、そして、前記放熱抑制部は、前記曲がり部のうち少なくとも前記内側曲がり部に設けられてもよい。内側曲がり部と外側曲がり部を含んで画定される曲がり部において、内燃機関が低負荷運転の場合、内側曲がり部に対して排気の垂直成分が当たるため、外側曲がり部と比べて排気からより多くの熱量が伝わる傾向がある。そこで、曲がり部のうち少なくとも内側曲がり部に上記放熱抑制部を設けることで、本発明に係る排気冷却システムにおいて効果的に排気からの放熱を抑制することが可能となる。すなわち、内側曲がり部にのみ放熱抑制部を設ければ十分に排気温度の低下抑制を実現できる場合には、例えば、外側曲がり部に放熱抑制部を必ずしも設ける必要はない。これにより放熱抑制部の形成を容易に実現することができる。なお、このことにより、外側曲がり部に放熱抑制部を設けることを制限する意図はない。【００２１】
更に、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記内側曲がり部および前記外側曲がり部に設けられる場合、該内側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力が、該外側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力より高くなるように形成されてもよい。上記の通り、内側曲がり部の方が外側曲がり部より高温化しやすいため、内側曲がり部の放熱抑制部の放熱抑制能力を相対的に高めることで、より効果的に排気からの放熱を抑制することが可能となる。なお、放熱抑制部の放熱抑制能力は、排気からの放熱の抑制の程度を意味し、具体的に実現される放熱抑制部が、例えば、いわゆる断熱部材である場合には、その断熱能力（熱移動を起こしにくくする能力）が当該放熱抑制能力に相当する。【００２２】
また、放熱抑制部の構成の別法として、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位を、内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、該所定放熱抑制部位より上流側の前記排気通路を、単管構造又は該所定放熱抑制部位より管数の少ない多重管構造とすることで形成されてもよい。なお、上記多重管構造は、一の内管と一の外管による二重管構造だけではなく、三重以上の多重管構造も含まれる。このような多重管構造を有する排気通路では、排気が内管を流れるが、内管と外管との間に空間が存在するため、排気から内管に伝わった熱が外管に伝わりにくい。そのため、曲がり部を含む所定放熱抑制部位の多重管構造の管数を、上流側の排気通路の多重管構造の数より多くすることで、所定放熱抑制部位での周囲雰囲気への放熱が効果的に抑制されることになる。なお、上記のように放熱抑制部を、曲がり部を含む所定放熱抑制部位に形成するのは、該放熱抑制部が形成される個所を曲がり部のみに限定する意図が本願発明者にはないことを示すためである。また、所定放熱抑制部位は、曲がり部を含む排気通路全体には相当しない。これらの点については、以下に示す技術思想においても同様である。【００２３】
更なる放熱抑制部の構成の別法として、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記排気通路を内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位における多重管の中空層の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側における多重管の中空層の厚さより大きくすることで形成されてもよい。このような構成によっても、所定放熱抑制部位での周囲雰囲気への放熱が効果的に抑制されることになる。【００２４】
更なる放熱抑制部の構成の別法として、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位の通路壁の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側の該排気通路の通路壁の厚さより大きくすることで形成されてもよい。このように所定放熱抑制部位の通路壁の厚さをより厚くすることで、所定放熱抑制部位の熱容量が大きくなるため、該部位の温度上昇を緩和でき、周囲雰囲気との温度差を抑制することができる。その結果、所定放熱抑制部位における周囲雰囲気への放熱が効果的に抑制されることになる。【００２５】
ここで、上述までの内燃機関の冷却システムにおいて、前記熱伝達阻害部による熱移動の阻害能力が大きいほど、又は、前記曲がり部の曲がり角が大きいほど、前記放熱抑制部による放熱抑制能力が大きくなるように構成されてもよい。ここで、伝熱阻害部による熱移動の阻害能力は、下流側の排気通路から冷却部に移動する熱が、伝熱阻害部が存在することで阻害される程度を意味し、具体的に実現される伝熱阻害部が、例えば、いわゆる断熱部材である場合には、その断熱能力（熱移動を起こしにくくする能力）が当該阻害能力に相当する。熱伝達阻害部による熱移動の阻害能力が大きいほど、曲がり部が高温化しやすく、また、曲がり部の曲がり角が大きいほど排気通路壁に当たる排気の直行成分が大きくなるため、やはり曲がり部が高温化しやすい。そこで、上記の構成を採用することで、曲がり部における排気からの放熱を効果的に抑制することが可能となる。【００２６】
なお、上述までの内燃機関の冷却システムにおいて、液状の断熱材料を塗布することで、曲がり部における放熱抑制部を形成してもよい。このように塗布可能な断熱材料を利用すると、放熱抑制部の形成が容易となる。【００２７】
ここで、本願発明に係る内燃機関の冷却システムを、別の側面から捉えることが可能である。すなわち、本願発明は、内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、前記排気通路において前記冷却部による冷却箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部であって、該排気通路の長手方向における中心軸を含む断面において、相対的に曲率が小さい内側曲がり部と相対的に曲率が大きい外側曲がり部を含んで画定される該曲がり部のうち少なくとも該内側曲がり部に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、を備える。【００２８】
上述したように、内燃機関が低負荷運転を行っている場合、排気から該下流側の排気通路壁に熱が移動しそこの温度が高温化しやすい場所として、該下流側の排気通路における曲がり部が挙げられ、特に、内側曲がり部は高温化しやすい。そのため、少なくとも内側曲がり部における熱の蓄積は顕著になりやすく、故に、そこでの放熱による排気温度の低下は無視できないものと考えられる。そこで、本願発明では、上記のように曲がり部のうち少なくとも内側曲がり部に放熱抑制部を設けることで、曲がり部を流れる排気から、曲がり部の排気通路壁を介した周囲雰囲気への放熱を抑制することが可能となる。【００２９】
また、上記内燃機関の冷却システムに対して、既に述べた本願発明に係る技術思想を、技術的な齟齬が生じない限り適用することも可能である。すなわち、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記曲がり部通路壁の内壁面および該曲がり部通路壁の外壁面のうち少なくとも何れか一方に形成されてもよい。また、上記内燃機関の冷却システムにおいて、記放熱抑制部は、前記内側曲がり部および前記外側曲がり部に設けられ、且つ該内側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力が、該外側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力より高くなるように形成されてもよい。また、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記曲がり部の曲がり角が大きいほど、前記放熱抑制部による放熱抑制能力が大きくなるように構成されてもよい。【００３０】
また、上述した放熱抑制部の構成の別法として、上記内燃機関の冷却システムにおいて、前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位を、内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、該所定放熱抑制部位より上流側の前記排気通路を、単管構造又は該所定放熱抑制部位より管数の少ない多重管構造とすることで形成されてもよい。または、前記放熱抑制部は、前記排気通路を内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位における多重管の中空層の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側における多重管の中空層の厚さより大きくすることで形成されてもよい。または、前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位の通路壁の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側の該排気通路の通路壁の厚さより大きくすることで形成されてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、排気冷却用構成を有する内燃機関の排気冷却システムにおいて、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合に、好適な排気温度の低下抑制を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る内燃機関の排冷却システムの概略構成を示す第一の図である。
【図２】内燃機関の排気系における熱移動を概略的に示した図である。
【図３】排気通路に設けられた断熱ガスケットの断熱性と、触媒に流れ込む排気温度および排気通路の壁面温度との相関を示す図である。
【図４】排気通路に設けられた断熱ガスケットの断熱性と、排気温度および排気通路の放熱代との相関を示す図である。
【図５Ａ】排気通路の曲がり角が３０度のときの、排気通路における排気の流れを示す図である。
【図５Ｂ】排気通路の曲がり角が４５度のときの、排気通路における排気の流れを示す図である。
【図５Ｃ】排気通路の曲がり角が６０度のときの、排気通路における排気の流れを示す図である。
【図５Ｄ】排気通路の曲がり角が７５度のときの、排気通路における排気の流れを示す図である。
【図５Ｅ】排気通路の曲がり角が９０度のときの、排気通路における排気の流れを示す図である。
【図６Ａ】排気通路の曲がり角が３０度のときの、排気通路壁の温度分布を示す図である。
【図６Ｂ】排気通路の曲がり角が９０度のときの、排気通路壁の温度分布を示す図である。
【図７】排気通路の曲がり角が９０度のときの、排気通路を流れる排気のエンタルピーと、排気通路壁の温度との相関を示す図である。
【図８】排気通路の曲がり部における断熱コート部の形成態様を示す第一の図である。
【図９】排気通路の曲がり部における断熱コート部の形成態様を示す第二の図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関の排冷却システムの概略構成を示す第二の図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関の排冷却システムにおける下流側排気通路の変形例を示す第一の図である。
【図１２】本発明に係る内燃機関の排冷却システムにおける下流側排気通路の変形例を示す第二の図である。
【図１３】本発明に係る内燃機関の排冷却システムにおける下流側排気通路の変形例を示す第三の図である。
【図１４】本発明に係る内燃機関の排冷却システムにおける下流側排気通路と冷却アダプタの接続構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る内燃機関の排冷却システムにおける下流側排気通路の変形例を示す第四の図である。
【図１６】本発明に係る内燃機関の排冷却システムの概略構成を示す第三の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３４】
本発明に係る内燃機関の排気冷却システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の排気冷却システムの概略構成、および当該システムを備える内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は、複数の気筒を有する火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１においては、内燃機関１の複数の気筒のうち、一つの気筒のみが図示されている。内燃機関１の各気筒２には、点火プラグ３が取り付けられている。内燃機関１は、吸気ポート４と排気ポート５を備えている。吸気ポート４は、内燃機関１の気筒２内へ空気や燃料を導く通路であり、吸気バルブ６によって開閉される。排気ポート５は、気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）を気筒２内から排出するための通路であり、排気バルブ７によって開閉される。【００３５】
吸気ポート４は、図示しない吸気通路と接続され、大気中から新気（空気）が取り込まれる。そして、この吸気ポート４中に燃料噴射が行えるように、燃料噴射弁８が取り付けられている。また、排気ポート５は、排気通路９と接続されている。排気通路９は、気筒２内から排気ポート５へ排出された排気を図示しないテールパイプに導くものである。例えば、内燃機関１における排気マニホールドやその下流の排気管が排気通路９に相当する。そして、排気通路９には、排気浄化を行うための排気浄化触媒２０が設けられている。排気浄化触媒２０として、たとえば酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒などを挙げることができる。【００３６】
ここで、図１に示す内燃機関１においては、排気通路９を流れる排気を冷却するための冷却アダプタ１０が設けられている。具体的には、冷却アダプタ１０は、その内部に冷却水が循環する冷却水路１０ａを有しており、且つ、冷却アダプタ１０の冷却面が、排気ポート５の直下流の排気通路９ａの外周を覆うように配置されている。冷却アダプタ１０の冷却水路１０ａは、図示しない内燃機関１の冷却水路と接続され共通する循環ポンプによって冷却水が循環されるように構成されていてもよく、また、内燃機関１の冷却水路とは独立して冷却水を循環するように構成されていてもよい。なお、冷却アダプタ１０による直接の冷却箇所となる上記排気通路９ａを、以降、「上流側排気通路」と称する場合もある。【００３７】
さらに、上流側排気通路９ａの下流側には、排気浄化触媒２０までの排気通路を画定する下流側排気通路９ｂが設けられている。そして、下流側排気通路９ｂには、上流側排気通路９ａ側に接続フランジ９ｃが設けられ、接続フランジ９ｃと上流側排気通路９ａとの間に断熱ガスケット１１を挟んだ状態で、下流側排気通路９ｂと上流側排気通路９ａは接続される。ここで、下流側排気通路９ｂにおいては、図１に示すように排気の流れ方向が変化するように曲がり部が含まれるように形成され、その曲がり部を経た排気が排気浄化触媒２０に流れ込む。そして、この曲がり部には、断熱材を塗布して形成される断熱コート部１２ａ、１３ａが設けられている。なお、上記断熱ガスケット１１が、本発明に係る熱伝達阻害部に相当し、断熱コート部１２ａ、１３ａ本発明に係る放熱抑制部に相当するが、これらの詳細については後述する。【００３８】
このように上流側排気通路９ａを流れる排気を冷却する冷却アダプタ１０が備えられる内燃機関１では、内燃機関１から排出される排気温度を低下させることで、排気系に設置される部品等に掛かる熱負荷を軽減させて、部品寿命の長期化等を図ることができる。特に、排気浄化触媒２０に流れ込む排気温度の高温化を抑制することで、排気浄化触媒に含まれる貴金属の量を減量することも可能となる。なお、代替技術として排気中に含まれる燃料量を増量させて、その気化潜熱で排気温度を低下させることも可能であるが、燃費の悪化や燃料増量に起因するエミッションの悪化（例えば、一酸化炭素濃度の増加）が生じやすくなる。そのため、冷却アダプタ１０による排気冷却は、内燃機関１の排気浄化特性を向上する点からも有用である。【００３９】
一方で、内燃機関１から排出される排気温度が比較的低い場合、すなわち内燃機関１が低負荷運転を行っている場合（例えば、排気のエンタルピーが１０〜２０ｋＷより低い場合）に、冷却アダプタ１０による排気冷却が行われると、排気浄化触媒２０に流れ込む排気温度が過度に低くなり、その結果、排気浄化触媒２０による排気浄化効率が著しく低下する可能性がある。そこで、本願発明では、冷却アダプタ１０によって直接冷却される上流側排気通路９ａに対して接続され、排気浄化触媒２０に流れ込む排気が流れる下流側排気通路９ｂを含む排気通路全体での熱移動を考慮して、内燃機関１が低負荷運転されている場合に排気温度低下を抑制するための排気冷却システムを構築した。【００４０】
ここで、図２の上段（ａ）は、冷却アダプタ１０が設けられていない場合の、排気ポート５を有するシリンダヘッド１ａ側の排気通路壁と排気通路９側の排気通路壁との間に行われる熱移動を概略的に示した図である。この場合、シリンダヘッド１ａには、気筒２内での燃焼により発生する熱が放熱Ｑ１として移動してくるとともに、シリンダヘッド１ａが有する熱が、放熱Ｑ３として大気（周囲雰囲気）に移動する。また、排気通路９においては、排気通路９を流れる排気が有する熱が放熱Ｑ２として、排気から排気通路９へと移動してくるとともに、排気通路９が有する熱が、放熱Ｑ４として大気に移動する。内燃機関１が低負荷運転している場合は、内燃機関１の機関温度の上昇は十分ではなく、一方で、排気通路９は燃焼後の排気に晒されるため、排気通路９の温度がシリンダヘッド１ａの温度より高くなる傾向がある。そのため、排気通路９からシリンダヘッド１ａに、伝熱Ｑ５として熱が移動する。【００４１】
次に、冷却アダプタ１０が設けられている場合の熱移動について、図２の下段（ｂ）に基づいて説明する。なお、模式的な図示である図２においては、冷却アダプタ１０によって直接冷却される上流側排気通路９ａは、冷却アダプタ１０と一体とみなすことができる。したがって、熱移動を説明する図２（ｂ）では、冷却アダプタ１０側の排気通路壁の隣に下流側排気通路９ｂ側の排気通路壁が配置されている。ここで、シリンダヘッド１ａにおける熱移動は、上記図２（ａ）に基づいて説明した通りであり、図２（ｂ）中の放熱Ｑ１１は、図２（ａ）中の放熱Ｑ１に相当し、図２（ｂ）中の放熱Ｑ１３は、図２（ａ）中の放熱Ｑ３に相当する。ここで、冷却アダプタ１０においても、上流側排気通路９ａを流れる排気から、放熱Ｑ１６として熱が移動する。この熱移動が、冷却アダプタ１０による直接的な排気冷却となる。【００４２】
また、同じように、下流側排気通路９ｂにおいては、下流側排気通路９ｂを流れる排気が有する熱が放熱Ｑ１２として、排気から下流側排気通路９ｂへと移動してくるとともに、下流側排気通路９ｂが有する熱が、放熱Ｑ１４として大気に移動することになる。ここで、冷却アダプタ１０が存在すると、その冷却能力により下流側排気通路９ｂから冷却アダプタ１０へ、伝熱Ｑ１５として熱移動する。そして、冷却アダプタ１０は水冷式であるためその冷却能力は比較的大きい。そのため、冷却アダプタ１０から下流側排気通路９ｂにわたる排気通路壁での温度勾配が大きくなり、その結果、伝熱Ｑ１５の熱量は、図２（ａ）に示した伝熱Ｑ５の熱量と比べて非常に大きくなる。この結果、下流側排気通路９ｂでの放熱が促進されることになり、上記放熱Ｑ１２およびＱ１４の熱量は、図２（ａ）に示した放熱Ｑ２、Ｑ４の熱量と比べて大きくなる。以上より、冷却アダプタ１０が存在することで、下流側排気通路９ｂを流れる排気からの放熱が促進され、低温下した排気が排気浄化触媒２０に流れやすくなり、特に内燃機関１が低負荷運転を行っている場合には、当該排気温度の低下の影響が顕著となりやすい。【００４３】
このように冷却アダプタ１０を設けることで排気系部品の長寿命化や内燃機関１の排気浄化特性の向上が図られる一方で、内燃機関１の低負荷運転時における排気温度の低下が懸念される。そこで、本願発明では、図２（ｂ）に示した冷却アダプタ１０に起因する熱移動を総合的に考慮して、すなわち、伝熱Ｑ１５と放熱Ｑ１２およびＱ１４との関連性（以下、これらの熱移動の相対的な関連性を「熱移動相関」という）を考慮して、効果的な排気温度の低下抑制が図られる。具体的には、図１に示すように、伝熱Ｑ１５を阻害するために、下流側排気通路８ｂの接続フランジ９ｃと上流側排気通路９ａとの間に、ガスケットとしての機能を有し、上流側排気通路９ａおよび下流側排気通路９ｂの材料であるＳＵＳよりも断熱能力を有する、すなわち熱貫流率が低い材料（例えば、セラミック）で形成された断熱ガスケット１１が設けられる。【００４４】
ここで、断熱ガスケット１１が上記熱移動相関に及ぼす影響について、図３および図４に基づいて詳細に説明する。図３は、図１に示す内燃機関１において上流側排気通路９ａと下流側排気通路９ｂとの間に断熱ガスケット１１が配置されたときの、断熱ガスケット１１の熱貫流率と排気浄化触媒２０に流れ込む排気の温度（触媒入りガス温度）との相関（線Ｌ１で示される相関）と、断熱ガスケット１１の熱貫流率と下流側排気通路９ｂの壁面温度との相関（線Ｌ２で示される相関）を表している。また、図４は、同じように図１に示す内燃機関１において上流側排気通路９ａと下流側排気通路９ｂとの間に断熱ガスケット１１が配置されたときの、断熱ガスケット１１の熱貫流率と下流側排気通路９ｂの入りガス温度（通路入りガス温度）との相関（線Ｌ３で示される相関）と、断熱ガスケット１１の熱貫流率と下流側排気通路９ｂの放熱代との相関（線Ｌ４で示される相関）を表している。なお、熱貫流率は、断熱ガスケット１１を構成する一又は複数の材料の熱伝導率をその厚みで除した、材料毎の熱抵抗値（Ｒ１、・・・、Ｒｎ）から、下記の式１に従って算出される。熱貫流率の値が小さいほど、断熱性が高いことを意味する。
熱貫流率  ＝  １／Σ（Ｒ１＋・・・＋Ｒｎ）  ・・・（式１）【００４５】
断熱ガスケット１１の断熱性が高くなると、線Ｌ２で示すように下流側排気通路９ｂの壁面温度は上昇する。このことは、下流側排気通路９ｂの壁から上流側排気通路９ａの壁へ伝った熱移動（伝熱Ｑ１５）が断熱ガスケット１１によって阻害されることで、下流側排気通路９ｂの壁に多くの熱が滞留することを意味する。この結果、線Ｌ３で示すように下流側排気通路９ｂの入りガス温度も、断熱ガスケット１１の断熱性が高くなるに従い上昇する。しかし、線Ｌ１で示すように、触媒入りガス温度は、断熱ガスケット１１の断熱性にかかわらず大きな変化は見られない。これは、線Ｌ４で示すように、下流側排気通路９ｂの放熱代が、断熱ガスケット１１の断熱性が高くなるに従い上昇すること、すなわち、下流側排気通路９ｂでの放熱Ｑ１２、Ｑ１４が大きくなることに起因すると考えられる。このように、伝熱Ｑ１５と放熱Ｑ１２、Ｑ１４は相関を有しており、当該相関が上記熱移動相関である。この熱移動相関により、断熱ガスケット１１の断熱性を高めるだけでは、排気浄化触媒２０に流れ込む排気の温度低下を十分に抑制することは難しい。【００４６】
そこで、本発明では、断熱ガスケット１１により伝熱Ｑ１５を阻害するとともに、下流側排気通路９ｂでの放熱Ｑ１２、Ｑ１４を抑制する構成を採用する。特に、下流側排気通路９ｂが、上流側排気通路９ａに接続された箇所から排気浄化触媒２０に至るまでの間に曲がっている場合、その曲がり部において通路壁の温度が上昇し、高温化した通路壁を介して排気からの放熱が顕著になること、換言すると、曲がり部における放熱Ｑ１２、Ｑ１４が増大することを本願発明者は見出した。以下に、下流側排気通路９ｂの曲がり部における放熱について、図５Ａ−図５Ｅおよび図６Ａ、図６Ｂに基づいて説明する。なお、本願発明における曲がり部とは、排気通路の長手方向（排気が流れる方向）における中心軸を含む断面において、相対的に曲率が小さい内側曲がり部と相対的に曲率が大きい外側曲がり部を含んで画定される、排気通路の一部又は全部である。そして、曲がり部の入口と出口とにおける通路の延在方向のズレが、曲がり部の曲がり角として定義される。【００４７】
ここで、図５Ａ−図５Ｅには、それぞれ３０度、４５度、６０度、７５度、９０度の曲がり角を有する曲がり部９ｄを有し、排気の流れに対する断面積が同一の下流側排気通路９ｂが記載されるとともに、各図の下流側排気通路９ｂにおいて、内燃機関１が低負荷運転しているときの所定エンタルピーの排気が流れている場合の、排気流速の様子が示されている。具体的には、各図の曲がり部９ｄは、図に向かって左側が、曲率が小さい内側曲がり部であり、図に向かって右側が、曲率が大きい外側曲がり部である。そして、曲がり部９ｄにおいては、排気流速が濃淡表示され、且つ排気流速が高くなるほど濃く表示されている。【００４８】
図５Ａ−図５Ｅを見て理解できるように、内側曲がり部に隣接する領域に、排気流速が相対的に高くなる領域が形成され、当該領域は、曲がり角が大きくなるに従い大きくなっていく。その結果、曲がり部９ｄの下流側の排気通路、すなわち真っ直ぐな排気通路において、排気流速が相対的に低くなる領域Ｒ１と、相対的に高くなる領域Ｒ２が形成される。そして、この排気流速が相対的に低くなる領域Ｒ１は、曲がり部９ｄの曲がり角が大きくなるほど拡大していき、曲がり角が７５度を超えると排気流れの剥離が生じ、図５Ｄおよび図５Ｅで斜線で示される領域Ｒ１では、逆流が生まれることになる。【００４９】
曲がり部９ｄの曲がり角が大きくなるほど、内側曲がり部の内壁面に当たる排気の垂直成分が大きくなり、また、図５Ａ−図５Ｅに示すように内側曲がり部の内壁面近傍に高速の排気流れが形成される。そのため、内側曲がり部が高温化しやすくなる。また、上記の通り、曲がり角が大きくなり排気流れの剥離が生じると、内側曲がり部の出口で排気の流れに乱れが生じ、その上流側の内側曲がり部の高温化を招く要因となっているとも考えられる。そこで、図６Ａおよび図６Ｂに、それぞれ、図５Ａに示す曲がり角が３０度の曲がり部９ｄの排気通路壁における熱分布、および図５Ｅに示す曲がり角が９０度の曲がり部９ｄの排気通路壁における熱分布を示す。なお、両図における熱分布は、高温であるほど濃く記載される。図６Ａおよび図６Ｂからも理解できるように、曲がり部９ｄの曲がり角が小さい場合には、内側曲がり部と外側曲がり部では、通路壁面の温度差はそれほど大きくないが、曲がり部９ｄの曲がり角が大きくなると、内側曲がり部の通路壁面の温度が、外側曲がり部の通路壁面の温度よりも高くなる傾向がある。ここで、図７に、曲がり部９ｄを流れる排気のエンタルピーと内側曲がり部の中央点Ｐ１での通路壁面温度との相関（線Ｌ５で示される相関）と、当該排気のエンタルピーと外側曲がり部の中央点Ｐ２での通路壁面温度との相関（線Ｌ６で示される相関）が示されている。図７からも理解できるように、内燃機関１が低負荷運転している場合（すなわち、排気のエンタルピーが１０〜２０ｋＷより低い場合）でも、上述した内側曲がり部の通路壁面の温度が相対的に高温化する傾向が見出される。なお、曲がり部９ｄ上の中央点（上記中央点Ｐ１、Ｐ２）は、曲がり部の入口と出口の中央に位置する点である。【００５０】
このように下流側排気通路９ｂの曲がり部９ｄの曲がり角が大きくなると（図７Ａ−図７Ｅに示す場合には、曲がり角が７５度超えると）、内側曲がり部の壁面温度の高温化が顕著となる。そして、下流側排気通路９ｂを形成する通路壁面の温度が高温化することで、下流側排気通路９ｂと大気（周囲雰囲気）との温度差が拡大するため、下流側排気通路９ｂから大気への熱移動、すなわち放熱Ｑ１４が顕著となり、同時に、曲がり部９ｄを流れる排気からの放熱Ｑ１２が促進され、排気温度の低下を招くことになる。【００５１】
そこで、このような下流側排気通路９ｂの曲がり部９ｄにおける放熱傾向、すなわち上記熱移動相関を考慮して、本願発明では、曲がり部９ｄを介して生じる放熱Ｑ１２、Ｑ１４を抑制するために、図８に示すように、下流側排気通路９ｂの内側曲がり部に断熱コート部１２ａ、１３ａを配置する構成を採用する。断熱コート部１２ａは、内側曲がり部の通路壁の外面に断熱材料（例えば、アルミナやガラス等）が塗布されて形成されるコート層であり、その断熱能力により放熱Ｑ１４の抑制が図られる。また、断熱コート部１３ａは、内側曲がり部の通路壁の内面に断熱材料（例えば、アルミナやガラス等）が塗布されて形成されるコート層であり、その断熱能力により放熱Ｑ１２の抑制が図られる。なお、図８は、断面図であるため各断熱コート部は、所定の厚みを有する帯状に描画されているが、実際には曲がり部９ｄ（下流側排気通路９ｂ）の周方向に所定の広がりを持ち、内側曲がり部を包含する所定の領域として形成されるものである（この点は、以下に述べる断熱コート部１２ｂ、１３ｂについても同様である）。【００５２】
ここで、各断熱コート部に用いられる断熱材料の選定について説明する。図３に示す特性に従うと、熱貫流率が４程度となるように断熱ガスケット１１の材料および形状を特定した場合、下流側排気通路９ｂの壁面温度は熱貫流率が約１０のときの約１７０度から約３００度に上昇することになる。このとき、外気と排気通路壁との温度差は９０％増加し、排気通路を介した排気から外気への熱伝達率が１７％増加するものとする。そして、下流側排気通路９ｂの熱伝達率が１６（Ｗ／ｍ／Ｋ）、厚さを５ｍｍとすると、断熱コート部１２ａの材料を０．５ｍｍで塗布する場合には、当該材料の熱伝達率は、０．７８（Ｗ／ｍ／Ｋ）以下となればよい。この場合、熱伝達率が、概ね０．２〜０．５（Ｗ／ｍ／Ｋ）の範囲に含まれるガラスコート剤を採用することができる。【００５３】
ここで、排気温度低下を効果的に抑制するためには、断熱コート部１２ａおよび断熱コート部１３ａの両者が内側曲がり部に形成されるのが好ましいが、放熱Ｑ１２又は放熱Ｑ１４の何れか一方を抑制することで排気温度低下を十分に抑制することが可能であれば、断熱コート部１２ａと断熱コート部１３ａのうち一方を内側曲がり部に形成するようにしてもよい。なお、図８に示す断熱コート部１２ａ、１３ａは、曲がり部９ｄの領域を越えてその前後の直流部分の排気通路壁まで延在しているが、曲がり部９ｄが含まれていれば上記放熱抑制の効果を享受できると考えられるため支障はない。また、上記放熱抑制の効果が十分であれば、断熱コート部１２ａ、１３ａは、曲がり部９ｄの全部ではなく、その一部に塗布されるように形成されてもよい。【００５４】
＜変形例１＞
上記の通り、下流側排気通路９ｂの曲がり部９ｄにおいて、特に内側曲がり部が高温化しやすい点を考慮し、断熱コート部１２ａおよび断熱コート部１３ａが形成されるが、曲がり部９ｄ全体を見ると、外側曲がり部も内側曲がり部の影響を受けて高温化する傾向にある。そこで、図９に示すように、断熱コート部１２ａ、１３ａに加えて、外側曲がり部の通路壁の外壁面に断熱材料（例えば、アルミナやガラス等）を塗布することで断熱コート部１２ｂを形成し、外側曲がり部の通路壁の内壁面に断熱材料（例えば、アルミナやガラス等）を塗布することで断熱コート部１３ｂを形成してもよい。これにより、曲がり部９ｄを介した排気の放熱抑制を効果的に図ることができる。【００５５】
このように外側曲がり部に断熱コート部を設ける場合においても、排気温度低下を効果的に抑制するためには、断熱コート部１２ｂおよび断熱コート部１３ｂの両者が外側曲がり部に形成されるのが好ましい。しかし、放熱Ｑ１２又は放熱Ｑ１４の何れか一方を抑制することで排気温度低下を十分に抑制することが可能であれば、断熱コート部１２ｂと断熱コート部１３ｂのうち一方を外側曲がり部に形成するようにしてもよい。【００５６】
なお、断熱コート部１２ｂは、外側曲がり部の外壁面を包含する所定の領域であれば、断熱コート部１２ａとその領域がつながっていてもよく、または、離れていてもよい。更に、断熱コート部１２ａと１２ｂは、両者が曲がり部９ｄ（下流側排気通路９ｂ）の外壁面の全周にわたって領域を画定してもよく、または、該周の一部に領域を画定してもよい。同様に、断熱コート部１３ｂは、外側曲がり部の内壁面を包含する所定の領域であれば、断熱コート部１３ａと領域がつながっていてもよく、または、離れていてもよい。更に、断熱コート部１３ａと１３ｂは、両者が曲がり部９ｄ（下流側排気通路９ｂ）の内壁面の全周にわたって領域を画定してもよく、または、該周の一部に領域を画定してもよい。【００５７】
＜変形例２＞
上述したように、内側曲がり部の方が外側曲がり部よりも相対的には高温化しやすいため、内側曲がり部を介した排気からの放熱の方がより促進されることになる。そこで、上記変形例１のように、内側曲がり部と外側曲がり部にそれぞれ断熱コート部を形成する場合、内側曲がり部に形成された断熱コート部の断熱能力（すなわち、排気からの放熱を抑制する性能）が、外側曲がり部に形成された断熱コート部の断熱能力より高くなるように各断熱コート部を形成するのが好ましい。そこで、一例として、図１０に示すように内側曲がり部の内壁面に断熱コート部１３ａを形成し、外側曲がり部の内壁面に断熱コート部１３ｂを形成する態様に基づいて、各断熱コート部の断熱能力の設定について説明する。【００５８】
具体的には、各断熱コート部に使用される断熱材料が同じ材料である場合、内側曲がり部に形成される断熱コート部１３ａの断熱能力が、外側曲がり部に形成される断熱コート部１３ｂの断熱能力より高くなるように、断熱コート部１３ａのコート層の厚さが、断熱コート部１３ｂの厚さより厚く設定される。また、断熱コート部１３ａのコート層の厚さは、そのコート領域全体において断熱コート部１３ｂの厚さより厚く設定されてもよく、別法として、そのコート領域の一部において断熱コート部１３ｂの厚さより厚く設定されてもよい。この場合、図６Ｂに示すように、内側曲がり部の内壁面のうち、特に高温化しやすい中央点Ｐ１近傍における断熱コート部１３ａの厚さが、外側曲がり部の内壁面のうち、特に高温化しやすい中央点Ｐ２近傍における断熱コート部１３ｂの厚さより高く設定されるのが好ましい。【００５９】
なお、図１０では、内側曲がり部の内壁面に形成される断熱コート部１３ａと外側曲がり部の内壁面に形成される断熱コート部１３ｂについて言及したが、同じように、内側曲がり部の外壁面に形成される断熱コート部１２ａの断熱能力が、外側曲がり部の外壁面に形成される断熱コート部１２ｂの断熱能力より高くなるように、断熱コート部１２ａのコート層の厚さが、断熱コート部１２ｂの厚さより厚く設定されてもよい。また、各断熱コート部の断熱能力を調整するために、コート層の厚さを調整する代わりに、塗布される断熱材料を適宜選択してもよい。【００６０】
＜変形例３＞
上記の通り、曲がり部９ｄの曲がり角が大きくなるほど、内側曲がり部の高温化が顕著となり、排気からの放熱が促進される。そこで、下流側排気通路９ｂの曲がり部９ｄでの放熱抑制の実現において、曲がり部９ｄの曲がり角が大きくなるほど、曲がり部９ｄに形成される断熱コート部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの断熱能力が大きくなるように、各断熱コート部のコート層の厚さや塗布される材料が適宜選択されてもよい。【００６１】
また、断熱ガスケット１１の断熱性が大きくなるほど、換言すれば、断熱ガスケット１１の熱貫流率が小さくなるほど、同じように、内側曲がり部の高温化が顕著となり、排気からの放熱が促進される。そこで、この場合も断熱ガスケット１１の断熱性が大きくなるほど、曲がり部９ｄに形成される断熱コート部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの断熱能力が大きくなるように、各断熱コート部のコート層の厚さや塗布される材料が適宜選択されてもよい。【００６２】
＜変形例４＞
上述までの実施例においては、断熱コート部による曲がり部９ｄでの放熱抑制が図られているが、これに代えて、下流側排気通路９ｂにおいて曲がり部９ｄを含む所定放熱抑制部位を多重管構造（例えば、二重管構造）とすることで、曲がり部９ｄでの放熱抑制を行うようにしてもよい。例えば、曲がり部９ｄが二重管構造で形成される場合、その内管に排気が流れるとともに、内管を囲うように外管が配置される。そして、内管と外管との間に一定の空間が形成されることになる。排気が直接流れる内管については、排気から熱が伝達し、曲がり角の存在により高温化しやすいものの、内管と外管との間の空間が断熱作用を発揮するため、内管から外管への熱移動が抑制され、結果として、外管の周囲の雰囲気への放熱が抑制されることになる。【００６３】
例えば、図１１に示すように、下流側排気通路９ｂが、排気の流れに沿って上流側から順に、第一排気通路９１、第二排気通路９２、第三排気通路９３で形成される。第一排気通路９１は、上記接続フランジ９ｃに繋がる通路であり、単管構造で形成される。同様に、第三排気通路９３も単管構造で形成され、該通路９３は排気浄化触媒２０に繋がれる。そして、第一排気通路９１と第三排気通路９３との間に形成される第二排気通路９２は、内管９２ａと外管９２ｂを有する二重管構造で、且つ、曲がり部９ｄが含まれるように形成される。そのため、曲がり部９ｄには、内管９２ａと外管９２ｂとの間に位置する中空層９２ｃが形成されることになり、この中空層９２ｃによって、上記内管９２ａから外管９２ｂへの熱移動が抑制され、以て外管９２ｂの周囲の雰囲気への放熱が抑制されることになる。なお、第二排気通路９２の二重管構造は、外管９２ｂが内管９２ａに溶接されて形成される。【００６４】
なお、二重管構造として形成される所定放熱抑制部位に関し、例えば、図８に示す曲がり部９ｄの領域だけでもよく、又は、曲がり部９ｄの領域を越えてその前後の直流部分の排気通路壁まで二重管構造として形成されてもよい。いずれの場合であっても、下流側排気通路９ｂにおいて二重管構造とされる箇所は、曲がり部９ｄを含む箇所であり、それ以外の箇所（直流部分の排気通路壁で形成される排気通路）は単管構造とされるため、上記放熱抑制の効果を享受できると考えられる。また、上記放熱抑制の効果が十分であれば、二重管構造とされる箇所を、必ずしも曲がり部９ｄの全部とする必要はなく、その一部に限定してもよい。【００６５】
また、図１１に示す構成に代えて、第一排気通路９１及び第三排気通路９３を二重管構造で形成する場合、曲がり部９ｄでの放熱抑制効果を大きくするために、第二排気通路９２を、管数の多い三重管構造にしてもよい。すなわち、第二排気通路９２における管数を、第一排気通路９１及び第三排気通路９３の管数より多くすることで、上述した曲がり部９ｄにおける放熱抑制効果を確保することが可能となる。【００６６】
更に、放熱抑制効果を発揮する下流側排気通路９ｂの代替の構成として、図１２に示すように、下流側排気通路９ｂを内管９２ａと外管９２ｂを有する二重管構造で形成するとともに、曲がり部９ｄを含む所定放熱抑制部位における中空部９２ｃ１の層の厚さＸ２が、該所定放熱抑制部位より上流側の排気通路９ｅにおける中空部９２ｃ２の層の厚さＸ１より大きくなるように、下流側排気通路９ｂが形成される。このような構成により、下流側排気通路９ｂにおいて、中空部の層がより厚い所定放熱抑制部位での放熱抑制を効果的に図ることができる。【００６７】
更に、放熱抑制効果を発揮する下流側排気通路９ｂの代替の構成として、図１３に示すように、下流側排気通路９ｂを単管構造で形成した場合に、曲がり部９ｄを含む所定放熱抑制部位における排気通路壁の厚さＹ２が、該所定放熱抑制部位より上流側の排気通路９ｆの通路壁の厚さＹ１より厚くなるように、下流側排気通路９ｂが形成される。このように所定放熱抑制部位における排気通路壁の厚さをより厚くし、その熱容量を大きくすることで、所定放熱抑制部位の温度上昇を緩和することができ、以てそこでの放熱を抑制することができる。【００６８】
＜変形例５＞
上述までの実施例においては、熱伝達阻害部として断熱ガスケット１１が用いられているが、その別法として、以下に示す形態も採用することができる。先ず、下流側排気通路９ｂの接続フランジ９ｃが接続される、冷却アダプタ１０の端面１０ｂを、断熱ガスケット１１と同等の断熱性が得られるように形成すればよい。具体的には、当該端面１０ｂを所定の断熱部材により形成したり、接続フランジ９ｃとの接触面積を小さくしたりすることで、下流側排気通路９ｂからの熱流入に対する熱貫流率を小さくする。同様に、冷却アダプタ１０に対して接続される接続フランジ９ｃについても、断熱ガスケット１１と同等の断熱性が得られるように形成してもよい。また、冷却アダプタ１０と接続フランジ９ｃは、図１４に示すように、冷却アダプタ１０側から延出するスタッドボルト１４が接続フランジ９ｃに設けられた貫通孔１６に通されて、ナット１５で固定されることで接続される。そこで、冷却アダプタ１０と接続フランジ９ｃとを接続するための締結部材であるスタッドボルト１４やナット１５についても、断熱ガスケット１１と同等の断熱性が得られるように形成してもよい。特に、スタッドボルト１４は冷却アダプタ１０や接続フランジ９ｃの内部を貫通するため熱が伝達しやすい。そのため、スタッドボルト１４やそれに関連するナット１５や図示しないワッシャの断熱性を高めることで、下流側排気通路９ｂから冷却アダプタ１０への熱移動を効果的に阻害することが可能となる。【００６９】
また、下流側排気通路９ｂにおいて、接続フランジ９ｃと曲がり部９ｄとの間の排気通路壁の所定部位の断熱性を高めることで、下流側排気通路９ｂから冷却アダプタ１０への熱移動を阻害してもよい。具体的には、図１５に示すように、曲がり部９ｄより上流側の排気通路の所定部位９ｈに当たる排気通路壁の厚さＴ１を、曲がり部９ｄの排気通路壁の厚さＴ２よりも薄くし、所定部位９ｈの排気通路壁の断面積を曲がり部９ｄの通路壁の断面積よりも小さくすることで、所定部位９ｈの熱貫流率を熱伝達阻害部に適した値とすればよい。当該所定部位９ｈは、実際の内燃機関１の構成や下流側排気通路９ｂの大きさや形状等を考慮して、下流側排気通路９ｂに適宜設定すればよい。【００７０】
なお、図１５に示す技術思想は、所定部位９ｈの通路壁の厚さを、曲がり部９ｄの通路壁の厚さより小さくすることで、接続フランジ９ｃ側に熱が移動するのを阻害するものである。一方で、上述した図１３に示す技術思想は、曲がり部９ｄの通路壁の厚さを、曲がり部９ｄの上流側に位置する排気通路の通路壁より大きくすることで、曲がり部９ｄにおける放熱を抑制するものである。したがって、図１５および図１３に示す技術思想は異なるものであることを付言したい。【００７１】
このように示す熱伝達阻害部としての具体的な形態については、必ずしも一つに限定する必要はなく、複数の形態を同時に採用することもできる。【００７２】
＜変形例６＞
上記の実施例においては、冷却部（冷却アダプタ）１０は、シリンダヘッド１ａの外部に装着されているが、この態様に代えて、冷却部がシリンダヘッド１ａに組み込まれる態様を採用することもできる。この場合、組み込まれた冷却部によって、排気通路である排気ポート５内を流れる排気の冷却が行われることになる。そして、排気ポートと接続される、シリンダヘッド１ａ外の排気通路との間に、断熱ガスケットが配置されるとともに、当該排気通路の曲がり部において上述した断熱コート部が形成される。このような構成において、当該排気ポート５が、本願発明におけるヘッド内排気通路に相当する。これにより、排気温度低下を効果的に抑制することが可能となる。また、内燃機関１が有する各気筒に繋がる排気マニホールドがシリンダヘッド１ａ内に形成される場合もある。この場合も、シリンダヘッド１ａに組み込まれた冷却部により、排気冷却が行われ、当該排気マニホールドがヘッド内排気通路に相当する。そして、このような構成においても、上記と同様に断熱ガスケットの配置および断熱コート部の形成を行うことで、排気温度低下を効果的に抑制することが可能となる。【００７３】
なお、このように冷却部がヘッド内排気通路を冷却するように構成されている場合でも、上述した多重管構造を採用することで曲がり部９ｄでの放熱抑制を図ることもできる。また、断熱ガスケットに代えて、上記変形例５と同じ技術思想に従い、排気通路が接続されるシリンダヘッド１ａ側の端面、シリンダヘッド１ａに対して接続される排気通路９側の接続フランジ、シリンダヘッド１ａと接続フランジを接続するための締結部材、接続フランジと曲がり部９ｄとの間の排気通路壁の所定部位の少なくとも何れかを、断熱ガスケット１１と同等の断熱性が得られるように形成してもよい。
【実施例２】
【００７４】
上記実施例１および各変形例において詳細に説明したように、内燃機関１が低負荷運転を行っている場合、下流側排気通路９ｂの曲がり部９ｄを介した排気からの放熱を抑制する手段として、曲がり部９ｄの特に内側曲がり部に断熱コート部を形成することが有用である。ここで、上記実施例１では、冷却アダプタ１０によって直接冷却される上流側排気通路９ａと、下流側排気通路９ｂとの間に断熱ガスケット１１を設けることで、曲がり部９ｄを介した上記放熱が促進されることに着目している。しかし、本実施例では、曲がり部９ｄを介した放熱そのものに着目し、当該放熱を直接的に抑制する構成として、図１１に示す内燃機関１の冷却システムを例示する。【００７５】
図１１に示す内燃機関１の冷却システムと図１に示す冷却システムにおいて同一の構成については同じ参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。そして、両者の相違点は、図１１に示す内燃機関１の冷却システムでは、断熱ガスケット１１を介さずに上流側排気通路９ａと下流側排気通路９ｂとが接続されている点である。このような構成でも、曲がり部９ｄのうち少なくとも内側曲がり部に断熱コート部１２ａ、１３ａを設けることで、曲がり部９ｄを流れる排気から、曲がり部９ｄの排気通路壁を介して外気への放熱を抑制することが可能となり、以て排気温度低下を抑制することができる。【００７６】
また、上記実施例１および各変形例において説明した技術思想は、技術的な齟齬が生じない限り、本実施例にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１    内燃機関
２    気筒
３    点火プラグ
４    吸気ポート
５    排気ポート
８    燃料噴射弁
９    排気通路
９ａ  上流側排気通路
９ｂ  下流側排気通路
９ｄ  曲がり部
１０  冷却アダプタ
１１  断熱ガスケット
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ      断熱コート部
２０  排気浄化触媒
【図１】
2014184936.tif 000003
【図２】
2014184936.tif 000004
【図３】
2014184936.tif 000005
【図４】
2014184936.tif 000006
【図５Ａ】
2014184936.tif 000007
【図５Ｂ】
2014184936.tif 000008
【図５Ｃ】
2014184936.tif 000009
【図５Ｄ】
2014184936.tif 000010
【図５Ｅ】
2014184936.tif 000011
【図６Ａ】
2014184936.tif 000012
【図６Ｂ】
2014184936.tif 000013
【図７】
2014184936.tif 000014
【図８】
2014184936.tif 000015
【図９】
2014184936.tif 000016
【図１０】
2014184936.tif 000017
【図１１】
2014184936.tif 000018
【図１２】
2014184936.tif 000019
【図１３】
2014184936.tif 000020
【図１４】
2014184936.tif 000021
【図１５】
2014184936.tif 000022
【図１６】
2014184936.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【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】
内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、
前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気通路から該冷却部との間の熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部と、
直流部分と前記熱伝達阻害部が設けられた箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部を有する前記排気通路において、該曲がり部の全部又は一部を含む所定領域に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される該所定領域での放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、
を備える、内燃機関の排気冷却システム。
【請求項２】
前記冷却部は、前記内燃機関のシリンダヘッドから延出する前記排気通路の一部である上流側排気通路を冷却する冷却アダプタであって、該冷却アダプタには前記曲がり部を有する、前記排気通路の一部である下流側排気通路が接続され、
前記熱伝達阻害部は、前記下流側排気通路が接続される側の前記冷却アダプタの端面、前記冷却アダプタに対して接続される側の前記下流側排気通路のフランジ、該冷却アダプタの端面と該フランジとの間に配置されるガスケット、該冷却アダプタの端面と該フランジとの接続状態を維持するための締結部材、該下流側排気通路において該フランジから前記曲がり部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成される、
請求項１に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項３】
前記放熱抑制部は、前記曲がり部通路壁の内壁面および該曲がり部通路壁の外壁面のうち少なくとも何れか一方に形成される、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項４】
前記曲がり部は、前記排気通路の長手方向における中心軸を含む断面において、相対的に曲率半径が小さい内側曲がり部と相対的に曲率半径が大きい外側曲がり部を含んで画定され、
前記放熱抑制部は、前記曲がり部のうち少なくとも前記内側曲がり部に設けられる、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項５】
前記放熱抑制部は、前記内側曲がり部および前記外側曲がり部に設けられ、且つ該内側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力が、該外側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力より高くなるように形成される、
請求項４に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項６】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位を、内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、該所定放熱抑制部位より上流側の前記排気通路を、単管構造又は該所定放熱抑制部位より管数の少ない多重管構造とすることで形成される、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項７】
前記放熱抑制部は、前記排気通路を内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位における多重管の中空層の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側における多重管の中空層の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項８】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位の通路壁の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側の該排気通路の通路壁の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月21日(2016.11.21)
【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】
内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、
前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気通路から該冷却部との間の熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部と、
直流部分と前記熱伝達阻害部が設けられた箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部を有する前記排気通路において、該曲がり部の全部又は一部を含む所定領域に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される該所定領域での放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、を備え、
前記曲がり部は、前記排気通路の長手方向における中心軸を含む断面において、相対的に曲率半径が小さい内側曲がり部と相対的に曲率半径が大きい外側曲がり部を含んで画定され、
前記放熱抑制部は、前記内側曲がり部および前記外側曲がり部に設けられ、且つ該内側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力が、該外側曲がり部における該放熱抑制部の放熱抑制能力より高くなるように形成される、
内燃機関の排気冷却システム。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に排気浄化触媒が配置された内燃機関の冷却システムであって、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を冷却する冷却部と、
前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気通路から該冷却部との間の熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部と、
直流部分と前記熱伝達阻害部が設けられた箇所から前記排気浄化触媒に至るまでの間に位置する曲がり部を有する前記排気通路において、該曲がり部の全部又は一部を含む所定領域に設けられ、且つ、該曲がり部を流れる排気から、該曲がり部を形成する曲がり部通路壁を介して該曲がり部の周囲雰囲気へ伝達される該所定領域での放熱を抑制するように構成された放熱抑制部と、を備え、
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位を、内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、該所定放熱抑制部位より上流側の前記排気通路を、単管構造又は該所定放熱抑制部位より管数の少ない多重管構造とすることで形成される、
内燃機関の排気冷却システム。
【請求項３】
前記冷却部は、前記内燃機関のシリンダヘッドから延出する前記排気通路の一部である上流側排気通路を冷却する冷却アダプタであって、該冷却アダプタには前記曲がり部を有する、前記排気通路の一部である下流側排気通路が接続され、
前記熱伝達阻害部は、前記下流側排気通路が接続される側の前記冷却アダプタの端面、前記冷却アダプタに対して接続される側の前記下流側排気通路のフランジ、該冷却アダプタの端面と該フランジとの間に配置されるガスケット、該冷却アダプタの端面と該フランジとの接続状態を維持するための締結部材、該下流側排気通路において該フランジから前記曲がり部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成される、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項４】
前記放熱抑制部は、前記曲がり部通路壁の内壁面および該曲がり部通路壁の外壁面のうち少なくとも何れか一方に形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項５】
前記放熱抑制部は、前記排気通路を内管と外管が互いに離間して配置されて形成される中空状の多重管構造とし、且つ、前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位における多重管の中空層の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側における多重管の中空層の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【請求項６】
前記放熱抑制部は、前記排気通路における前記曲がり部を含む所定放熱抑制部位の通路壁の厚さを、該所定放熱抑制部位より上流側の該排気通路の通路壁の厚さより大きくすることで形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気冷却システム。
【国際調査報告】
2014184936.tif 000024
2014184936.tif 000025
2014184936.tif 000026
2014184936.tif 000027