(57)【要約】【課題】排気クーラーの熱交換率を促進させて所望の消音効果を得られるエンジンの排気冷却装置の提供。【解決手段】両端が閉塞された筒状の外筒１ａと、該外筒１ａの両閉塞端を貫通して両側に突出する複数の小排気管１ｂと、該小排気管１ｂの周囲に形成される冷却水通路１ｆと、該冷却水通路１ｆに一端を臨ませて外筒１ａの側面を貫通して固定された導入ポート１ｃ及び排出ポート１ｄと、を備えた排気クーラー１を排気通路の途中に介装し、小排気管１ｂを経由する第１通路４ａと該排気クーラー１の外部の第２通路４ｂとからなる並列通路４を構成すると共に、少なくとも並列通路４の一方の通路を開閉する制御弁５を設け、排気クーラー１に車両の走行風を当てて空冷した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気通路に設けられて排気を冷却するエンジンの排気冷却装置において、
両端が閉塞された筒状の外筒と、
該外筒の両閉塞端を貫通して両側に突出する複数の小排気管と、
これら複数の小排気管の周囲に形成される冷却水通路と、
該冷却水通路に一端を臨ませて前記外筒の側面を貫通して固定された導入ポート及び排出ポートと、
を備えた排気クーラーを前記排気通路の途中に介装し、
前記排気クーラーの複数の小排気管を経由する第１通路と該排気クーラーの外部の第２通路とからなる並列通路を構成すると共に、少なくとも該並列通路の一方の通路を開閉する制御弁を設け、
前記排気クーラーに車両の走行風を当てて空冷したことを特徴とするエンジンの排気冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気冷却装置において、
前記排気クーラーを、通風孔を有するインシュレータで覆ったことを特徴とするエンジンの排気冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの排気冷却装置において、
前記インシュレータに導風板を設けたことを特徴とするエンジンの排気冷却装置。
【請求項４】
エンジンからの排気通路に設けられて排気を冷却するエンジンの排気冷却装置において、
両端が閉塞された筒状の外筒と、
該外筒の両閉塞端を貫通して両側に突出する複数の小排気管と、
これら複数の小排気管の周囲に形成される冷却水通路と、
該冷却水通路に一端を臨ませて前記外筒の側面を貫通して固定された導入ポート及び排出ポートと、
を備えた排気クーラーを、マフラー内の排気通路の途中に介装し、
前記排気クーラーの複数の小排気管を経由する第１通路と該排気クーラーの外部の第２通路とからなる並列通路を構成すると共に、少なくとも該並列通路の一方の通路を開閉する制御弁を設け、
前記マフラー内に車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷したことを特徴とするエンジンの排気冷却装置。
【請求項５】
請求項４記載のエンジンの排気冷却装置において、
前記マフラーのシェルに通風孔を設けて、該通風孔から車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷したことを特徴とするエンジンの排気冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの排気通路に設けられた排気消音器の消音作用をより効果的に高めるエンジンの排気冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気通路に設けられた排気消音器の上流側に排気冷却装置を配設し、この排気冷却装置に冷却水を循環させて排気温度を低下させ、温度低下による排気流量の減少によって排気騒音を低減させるエンジンの排気消音装置の技術が公知となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７０５２８号公報  （第１−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発明においては、渦巻管群に冷却水を流通させ、該渦巻管群を排気を晒すことで排気の熱を奪って熱交換するように構成されているが、排気の熱によって排気クーラーである渦巻管群自身あるいは装置全体が高温となり、結果、排気が十分に冷却されず所望の消音効果が得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、排気クーラーに車両の走行風を当てて空冷することにより、排気クーラーの熱交換率を促進させて所望の消音効果を得られるエンジンの排気冷却装置を提供することにある。
【０００６】
さらに、本発明のエンジンの排気冷却装置では、排気クーラーをマフラー内に設置した場合における排気の効率的な熱交換と消音効果を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、エンジンからの排気通路に設けられて排気を冷却するエンジンの排気冷却装置において、両端が閉塞された筒状の外筒と、該外筒の両閉塞端を貫通して両側に突出する複数の小排気管と、これら複数の小排気管の周囲に形成される冷却水通路と、該冷却水通路に一端を臨ませて前記外筒の側面を貫通して固定された導入ポート及び排出ポートと、を備えた排気クーラーを前記排気通路の途中に介装し、前記排気クーラーの複数の小排気管を経由する第１通路と該排気クーラーの外部の第２通路とからなる並列通路を構成すると共に、少なくとも該並列通路の一方の通路を開閉する制御弁を設け、前記排気クーラーに車両の走行風を当てて空冷したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のエンジンの排気冷却装置において、排気クーラーを、通風孔を有するインシュレータで覆ったことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、請求項２記載のエンジンの排気冷却装置において、前記インシュレータに導風板を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明では、エンジンからの排気通路に設けられて排気を冷却するエンジンの排気冷却装置において、両端が閉塞された筒状の外筒と、該外筒の両閉塞端を貫通して両側に突出する複数の小排気管と、これら複数の小排気管の周囲に形成される冷却水通路と、該冷却水通路に一端を臨ませて前記外筒の側面を貫通して固定された導入ポート及び排出ポートと、を備えた排気クーラーを、マフラー内の排気通路の途中に介装し、前記排気クーラーの複数の小排気管を経由する第１通路と該排気クーラーの外部の第２通路とからなる並列通路を構成すると共に、少なくとも該並列通路の一方の通路を開閉する制御弁を設け、前記マフラー内に車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明では、請求項４記載のエンジンの排気冷却装置において、マフラーのシェルに通風孔を設けて、該通風孔から車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の発明にあっては、排気クーラーが排気通路の途中に介装され、該排気クーラーの複数の小排気管を経由する第１通路と該排気クーラーの外部の第２通路とからなる並列通路を構成されると共に、少なくとも該並列通路の一方の通路を開閉する制御弁が設けられる。
【００１３】
そして、排気クーラーが車両の走行風を当てられて空冷される。
【００１４】
従って、排気クーラーは排気による温度上昇を回避して熱交換率を向上させることができ、結果、所望の消音効果を得ることができる。
【００１５】
また、排気クーラーの熱伝導による周囲の温度上昇も抑制できる。
【００１６】
さらに、車両の走行風で空冷することにより、複雑な装置や余計なコストを必要としないし、排気クーラーやエンジンの冷却系統に負担をかけずに排気クーラーを冷却できる。
【００１７】
また、従来の発明と比較して、エンジン等の状態に応じて排気制御弁によって並列通路の少なくとも一方を開閉制御して、排気クーラーを流通する排気の流量を制御することにより、排気クーラーの負荷の増大が抑制されてラジエータの大型化を防止できると共に、排気冷却による所望の消音効果が得られる。
【００１８】
請求項２記載の発明にあっては、前記排気クーラーを、通風孔を有するインシュレータで覆ったため、該通風孔から車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷できると共に、インシュレータによって排気クーラーの周囲への熱害を防止できる。
【００１９】
請求項３記載の発明にあっては、インシュレータに導風板を設けたため、インシュレータの通風穴に効率的に走行風を導いて排気クーラーを冷却することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明にあっては、排気クーラーがマフラーの排気通路の途中に介装され、該排気クーラーの複数の小排気管を経由する第１通路と該排気クーラーの外部の第２通路とからなる並列通路を構成されると共に、少なくとも該並列通路の一方の通路を開閉する制御弁が設けられる。
【００２１】
そして、マフラー内に車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷したため、排気クーラーの熱交換率を大幅に上昇させることができると共に、マフラー内の排気温度を低下させて体積を減少させ、更なる消音効果が得られる。
【００２２】
さらに、小排気管を通過した排気の縮小・拡張効果が得られマフラーの吐出音低減効果が得られる。
【００２３】
請求項５記載の発明にあっては、マフラーのシェルの通風孔から車両の走行風を導入して排気クーラーを空冷したため、複雑な装置や余計なコストを必要とせずに車両の走行風をマフラー内に導入して排気クーラーを冷却できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンジンの排気冷却装置の実施の形態を説明する。
【００２５】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１を説明する。
【００２６】
図１は本発明のエンジンの排気冷却装置の側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２断面図、図３は排気制御弁の開、閉の状態を示す作動説明図である。
【００２７】
まず、全体構成を説明する。
【００２８】
図１、２に示すように、本実施の形態のエンジンの排気冷却装置では、排気クーラー１が、両端が閉塞された円筒状の外筒１ａと、該外筒１ａの両閉塞端を貫通して両側に突出する複数の小排気管１ｂと、外筒１ａの一側と他側の側面をそれぞれ貫通して固設された二重管からなる導入ポート１ｃ，排出ポート１ｄとから構成されている。
【００２９】
このように構成された排気クーラー１はエンジンの排気通路を構成する排気管２の途中を分断し、分断された排気管２の各端部を外筒１ａの両端外周に嵌合固定することによって、排気クーラー１内の小排気管１ｂを通る並列通路４の一方としての第１通路４ａが構成され、外筒１ａの内部の前記複数の小排気管１ｂの間に導入ポート１ｃから排出ポート１ｄへの冷却水通路１ｆが形成される。
【００３０】
かくして図外のエンジン冷却水回路から導入ポート１ｃによって排気クーラー１内に導入され排出ポート１ｄからエンジン冷却水回路に帰還する排気冷却水回路が構成される。
【００３１】
また、前記排気管２の両端部には、該排気管２の一部外周を囲繞して固定されたバイパス管３が接続固定されている。
【００３２】
前記排気管２の上流側および下流側の外周面には各々複数の小孔２ａ，２ｂが開口形成され、上流側の小孔２ａから前記バイパス管３の排気通路を通って下流側の小孔２ｂから再び下流側の排気管２に到る並列通路４の他方としての第２通路４ｂが構成される。
【００３３】
そして該第２通路４ｂの最小通路となる小孔２ａ（２ｂ）の断面積の総和は上流側の排気管２の断面積に等しいかこれよりも大きく設定されている。
【００３４】
また、前記上流側の排気管２の小孔２ａの下流側には該排気管２内の第２通路４ｂを開閉する排気制御弁（制御弁）５が配設されている。
【００３５】
さらに、前記排気クーラー１の下方には、前記バイパス管３の一部外周に固定されたインシュレータ１０が該排気クーラー１の下方を覆うように設けられると共に、該インシュレータ１０には後述する複数の通風孔１１と導風板１２が設けられている。
【００３６】
以下、本発明のエンジンの排気冷却装置の作用及び効果を説明する。
【００３７】
このように構成された排気クーラー１は、エンジンの低回転時には排気制御弁５を閉じて、図３（ａ）のように、排気の全量を第１通路４ａに排気クーラー１の小排気管１ｂを通って下流に流すので、排気は小排気管１ｂ通過時に冷却水と熱交換を行い冷却されて体積を減少し、これによって大気に放出されるときの排気音は低減される。
【００３８】
次に、エンジンが高回転になった場合には、図３（ｂ）のように、排気制御弁５を駆動して第２通路４ｂを開く。
【００３９】
この場合、排気の一部は小孔２ａから第２通路４ｂを通過するので、排気は排気クーラー１と熱交換を行いつつ、圧力損失を増加させないようにして大気に放出でき、これによって図外のラジエータの負担を軽減させて該ラジエータの大型化を回避できる
【００４０】
なお、前記排気制御弁５の開度はエンジン回転数に応じて連続的に行なわれる。
【００４１】
また、小孔２ａ（２ｂ）の総面積は排気管２の断面積と同じか、これよりも大きく設定されているので、排気流量の大きいエンジン高回転時にも排気圧力の上昇が防止され、エンジン性能を低下させることがない。
【００４２】
そして、前述したように、排気クーラー１の下方にはインシュレータ１０が設けられていることによって、排気クーラー１の熱伝導による外部への熱害が防止されると共に、該インシュレータ１０の通風孔１１から車両の走行風（破線の矢印にて図示）が導入されて排気クーラー１を空冷した後、再び外部へ抜けるようになっている。
【００４３】
また、この際、導風板１２が車両の走行風を受け止めて通風孔１１へ導くようになっている。
【００４４】
従って、本実施の形態のエンジンの排気冷却装置にあっては、導風板１２で導かれた走行風を通風孔１１から導入して排気クーラー１を空冷することにより、第１通路４ａを流通する排気を水冷と空冷の両方で冷却して熱交換効率を向上させることができ、結果、所望の消音効果が得られる。
【００４５】
また、インシュレータ１０によって排気クーラー１の熱伝導による周囲の温度上昇を防止できる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
以下、本発明の実施の形態２を説明する。
【００４７】
本実施の形態のエンジンの排気冷却装置は、排気クーラー１については、前記実施の形態と同様であるため、同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４８】
図４は本実施の形態のエンジンの排気冷却装置を適用したマフラーの側断面図、図５は排気制御弁の開、閉の状態を示す作動説明図である。
【００４９】
図４に示すように、本実施の形態のエンジンの排気冷却装置では、マフラー２０のシェル２１内が隔壁２２，２３によって上流側から順に第１〜３室２４〜２６に隔成されて形成され、図外のエンジン側からの排気管２７が前記第１〜３室２４〜２６ｃに亘って配置されることにより第１通路４０ａが形成されている。
【００５０】
また、前記排気管２７は、第２室２５で分断されて、ここに排気クーラー１が介装されている。
【００５１】
さらに、前記排気管２７の第１室２４に対応する位置には小孔２０ａが形成され、一方、第３室２６に対応する位置には小孔２０ｂが形成されている。
【００５２】
また、前記排気管２７の上方には外部と通じたバイパス管３０が第１〜３室２４〜２６に亘って配置されることにより第２通路４０ｂが形成されている。
【００５３】
前記バイパス管３０の第１室２４に対応する位置には排気制御弁５０が設けられ、一方、第３室２６に対応する位置には小孔２０ｃが形成されている。
【００５４】
なお、小孔２０ａ、２０ｂの総面積及び２０ｃの総面積はそれぞれ排気管２７及びバイパス管３０の断面積と同じか、これよりも大きく設定されている。
【００５５】
さらに、前記シェル２１には、第１通路４０ａ側に通風孔３４、第２通路４０ｂ側に通風孔３５がそれぞれ複数個所に形成されている。
【００５６】
以下、本実施の形態のエンジンの排気冷却装置の作用及び効果を説明する。
【００５７】
このように構成された排気クーラー１は、エンジンの低回転時には排気制御弁５０を閉じて、図５（ａ）のように、排気の全量を第１通路４０ａから排気クーラー１の小排気管１ｂを通って下流に流した後、パイパス管３０の小孔２０ｃを通過して大気へ放出されるので、排気は小排気管１ｂ通過時に冷却水と熱交換を行い冷却されて体積を減少し、これによって大気に放出されるときの排気音は低減される。
【００５８】
次にエンジンが高回転になった場合には、図５（ｂ）のように排気制御弁５０を駆動して第２通路４０ｂを開く。
【００５９】
この場合、排気の一部が小孔２０ａから第２通路４０ｂを通過するので、排気は排気クーラー１と熱交換を行いつつ、排気の圧力損失を増加させないようにして大気に放出され、これによってラジエータの負担を軽減させて該ラジエータの大型化を回避できる。
【００６０】
そして、前記シェル２１の通風孔３４から通風孔３５へ車両の走行風（破線の矢印にて図示）が通過することにより、マフラー２０内に車両の走行風が導入されて排気クーラー１が空冷される。
【００６１】
また、この際、前記バイパス管３０も排気クーラー１と共に走行風によって空冷される。
【００６２】
従って、本実施の形態のエンジンの排気冷却装置にあっては、マフラー２０内に車両の走行風を導入することによって、排気クーラー１とバイパス管３０を共に冷却して第１通路４０ａ、第２通路４０ｂ内の排気の温度低下による体積減少を促進でき、結果、排気流量を少なくして所望の消音効果が得られる。
【００６３】
さらに、排気は小孔２０ａ〜２０ｃを通過する際に縮小、拡張を繰り返すので縮小・拡張効果による排気の吐出音低減効果が得られる。
【００６４】
従って、従来と比較して、排気クーラーをマフラー内に設置した場合における排気の効率的な熱交換と消音効果の両立を図ることができる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
【００６６】
例えば、導風板及び通風孔の形状、設置数、設置位置については適宜設定できる。
【００６７】
また、排気制御弁の設置位置、種類についても適宜設定可能である。
【００６８】
また、図６に示すように、通風孔に切り起こし部５０を形成して走行風をスムーズに導入することは当然考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のエンジンの排気冷却装置の側断面図である。
【図２】図１のＳ２−Ｓ２断面図である。
【図３】本実施の形態の排気制御弁の開、閉の状態を示す作動説明図である。
【図４】本実施の形態の実施の形態２のエンジンの排気冷却装置を適用したマフラーの側断面図である。
【図５】本実施の形態の排気制御弁の開、閉の状態を示す作動説明図である。
【図６】その他の通風孔の例を説明する図である。
【符号の説明】
１  排気クーラー
１ａ  外筒
１ｂ  小排気管
１ｃ  導入ポート
１ｄ  排出ポート
１ｆ  冷却水通路
２  排気管
２ａ、２ｂ  小孔
３  バイパス管
４  並列通路
４ａ  第１通路
４ｂ  第２通路
５  排気制御弁
１０  インシュレータ
１１  通風孔
１２  導風板
２０  マフラー
２１  シェル
２２、２３  隔壁
２４  第１室
２５  第２室
２６  第３室
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  小孔
３０  バイパス管
３４、３５  通風孔
４０ａ  第１通路
４０ｂ  第２通路
５０  排気制御弁
【図１】
2004316611.tif 000003
【図２】
2004316611.tif 000004
【図３】
2004316611.tif 000005
【図４】
2004316611.tif 000006
【図５】
2004316611.tif 000007
【図６】
2004316611.tif 000008