(57)【要約】【課題】冷却媒体として空気を使用して、エンジンの運転状態に関わらず排気ガスを冷却することのできる排気ガス冷却装置を提供する。【解決手段】本発明の排気ガス冷却装置１は、エンジン３から排出される排気ガスを排気管４ａによって熱交換器２に導き、熱交換器２では走行風を冷却媒体として利用することによりエンジンの運転状態に関わらず排気ガスを冷却することができることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスを冷却する熱交換器を排気管に設け、前記熱交換器は冷却媒体として空気を使用することを特徴とする排気ガス冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気ガス冷却装置であって、
前記熱交換器は、自動車走行時の走行風と排気ガスとが熱交換を行うことを特徴とする排気ガス冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の排気ガス冷却装置であって、
前記熱交換器は、冷却媒体が流入する開口面が走行風に対して９０°の角度を有することを特徴とする排気ガス冷却装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された排気ガス冷却装置であって、
前記熱交換器は、プレートフィンタイプであり、排気ガスが流入する開口面が冷却媒体の流れに対して９０°の角度を有し、且つ冷却媒体が流入する開口面が冷却媒体の流れに対して０°以上９０°未満の範囲にあることを特徴とする排気ガス冷却装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された排気ガス冷却装置であって、
前記熱交換器は、排気ガス浄化触媒より後方に位置することを特徴とする排気ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行風を有効に利用して排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車の排気系において、背圧の低減などを目的として排気ガスを冷却することが行われてきた。従来では、排気管を流れる排気ガスを冷却するために、排気管の外側に冷却水通路を設けて冷却水によって排気ガスを冷却する場合があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来例では、排気管の側壁に多数の凹凸を形成して内壁面の面積を広くし、排気管の外側に冷却水通路を設けて冷却水によって排気管を冷却していた。そして、この排気管に排気ガスが接触すると、排気ガスの熱が排気管に伝導し、排気ガスの温度が低下するような構成になっていた。
【特許文献１】特開２０００−２４０４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、冷却水を冷却媒体として利用していたので、エンジンの運転状態によっては排気ガスを冷却した後の冷却水の温度が上昇し、沸騰してしまう可能性があった。さらに、冷却水の沸騰を回避するために、排気ガスの流れを切り替えるようにすると、排気ガスが十分に冷却されなくなり、消音性や背圧に悪影響がでてしまうという別の問題点があった。
【０００５】
また、上記特許文献１の排気管では冷却水側の通水抵抗を考慮した構造になっていないという問題点もある。
【０００６】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、排気ガスを冷却するための冷却媒体として空気を用いることにより、エンジンの運転状態に関わらず排気ガスを冷却することのできる排気ガス冷却装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、車両の走行風を効率良く利用できるように熱交換器を配置することによって、冷却風及び排気ガス双方の通気抵抗を上げることなく、効果的に排気ガスを冷却することのできる排気ガス冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、内燃機関から排出される排気ガスを冷却する熱交換器を排気管に設け、前記熱交換器は冷却媒体として空気を使用することを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の排気ガス冷却装置に関するものである。この発明に係る排気ガス冷却装置では、前記熱交換器が、自動車走行時の走行風と排気ガスとが熱交換を行うことを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の排気ガス冷却装置に関するものである。この発明に係る排気ガス冷却装置は、前記熱交換器が、冷却媒体が流入する開口面が走行風に対して９０°の角度を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された排気ガス冷却装置に関するものである。この発明に係る排気ガス冷却装置は、前記熱交換器が、プレートフィンタイプであり、排気ガスが流入する開口面が冷却媒体の流れに対して９０°の角度を有し、且つ冷却媒体が流入する開口面が冷却媒体の流れに対して０°以上９０°未満の範囲にあることを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された排気ガス冷却装置に関するものである。この発明に係る排気ガス冷却装置は、前記熱交換器が、排気ガス浄化触媒より後方に位置することを特徴とする排気ガス冷却装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る排気ガス冷却装置では、排気ガスを冷却するための熱交換器を排気管に設け、この熱交換器の冷却媒体として空気を使用することによりエンジンの運転状態に関わらず排気ガスを冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る排気ガス冷却装置の構成を示す図である。図１に示すように、排気ガス冷却装置１は、排気ガスを走行風によって冷却する熱交換器２と、内燃機関であるエンジン３から排気ガスを熱交換器２に導く排気管４ａと、エンジン３と熱交換器２との間に設置された排気ガス浄化触媒となる触媒コンバータ５と、熱交換器２を通過して冷却された排気ガスをマフラー６を介して排出する排気管４ｂとから構成されている。
【００１５】
ここで、熱交換器２の構成を図２に示す。熱交換器２は、冷却媒体として空気を使用するもので、車両の走行風を冷却ガスとして利用する。そして、走行風を取り入れるための開口面１０が走行風に対して直角（９０°）になるように熱交換器２を配置して、走行風が開口面１０に最大限当たるようにして効率良く排気ガスを冷却できるようにしている。
【００１６】
また、排気管４ａは熱交換器２の側面１１に接続されており、この側面１１から排気ガスが熱交換器２に流入して冷却され、側面１２に接続された排気管４ｂから排出される。
【００１７】
さらに、熱交換器２はプレートフィンタイプの構造になっている。このようなプレートフィンタイプの構造を持った熱交換器２では、薄板状の複数のプレートフィンが平行に所定間隔を介して配置されている。この熱交換器２では、開口面１０から流入した走行風は、プレートフィンに当たってプレートフィンを冷却し、プレートフィン同士の間隙を通過して熱交換器２の後部開口面１３から排出される。
【００１８】
また、本実施の形態の排気ガス冷却装置１では、熱交換器２を触媒コンバータ５よりも後方（下流側）に位置させている。このような配置にして排気ガスを触媒コンバータ５に先に通過させ、触媒コンバータ５を通過した排気ガスを熱交換器２で冷却するようにしているため、体積流量を減少させ、排気管内の流速低下による圧力損失の低下と気流騒音の低下とを実現させることが可能になる。
【００１９】
このように本実施の形態の排気ガス冷却装置１は、自動車走行時の走行風を主に活用するためのレイアウト及び構造を持った熱交換器２を使用している。
【００２０】
ここで、本実施の形態の排気ガス冷却装置１による消音特性と圧力損失特性とを図３及び図４に基づいて説明する。まず、図３は本実施の形態の排気ガス冷却装置１の消音特性を示す図である。図３に示すように、排気騒音レベルは本実施の形態の排気ガス冷却装置１によって排気ガスを冷却することにより、低回転から高回転に渡って約３ｄＢの低減効果があることが分かる。
【００２１】
次に、図４は本実施の形態の排気ガス冷却装置１の圧力損失特性を示す図である。図４に示すように、排気系圧力損失は本実施の形態の排気ガス冷却装置１によって排気ガスを冷却することにより、約１４％の低減効果があることが分かる。
【００２２】
上述したように、本実施の形態に係る排気ガス冷却装置１では、冷却媒体として空気を使用することにより、エンジン３の運転状態に関わらず排気ガスを冷却することが可能になる。
【００２３】
また、本実施の形態に係る排気ガス冷却装置１では、自動車走行時の走行風を主に活用するためのレイアウト及び構造を持った熱交換器２を使用するので、エンジン３の運転状態に関わらず排気ガスを冷却することができるとともに、効率よく排気ガスを冷却することが可能になる。
【００２４】
さらに、本実施の形態に係る排気ガス冷却装置１では、冷却ガスである走行風の流入する開口面１０を走行風に対して９０°の角度になるようにしているため、走行風を最大限に開口面１０に当てることができ、これによりさらに効率よく排気ガスを冷却することが可能になる。
【００２５】
また、本実施の形態に係る排気ガス冷却装置１では、熱交換器２を触媒コンバータ５より後方に位置させているため、排気ガスの体積流量を減少させ、排気管内の流速低下による圧力損失の低下と気流騒音の低下とを実現させることができる。
【００２６】
また、本実施の形態に係る排気ガス冷却装置１では、熱交換器２の構造をプレートフィンタイプにしたことにより、走行風を有効に利用してより効率的に排気ガスを冷却することが可能になる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る排気ガス冷却装置の構成を示す図である。図５に示すように、排気ガス冷却装置２１は、第１の実施の形態の排気ガス冷却装置１における熱交換器２の形状と排気管４ａ、４ｂの形状が異なるのみで、その他の構成については第１の実施の形態と同様であるため詳しい説明は省略する。
【００２８】
図５に示すように、第２の実施の形態の熱交換器２２は、排気ガスが流入する開口面を走行風に対して９０°の角度となるように設け、ここに排気管２４ａを接続する。このように排気ガスが流入する開口面の向きを走行風に対して９０°（開口面と走行風の方向との角度は０°）にしたことによって、排気管２４ａをエンジン３から直線的に熱交換器２２に接続することができる。
【００２９】
また、熱交換器２２は排気ガスを排出する開口面の向きを走行風に対して９０°（開口面と走行風の方向との角度は０°）の角度となるように設け、ここに排気管２４ｂを接続する。さらに排気ガスが流入する開口面と排気ガスを排出する開口面とはオフセットされており、流入する面より排出する面のほうが車両後方にずらされている。
【００３０】
さらに、熱交換器２２の走行風が流入する開口面は、走行風に対して０°以上９０°未満の角度を持つようにする。このように走行風が流入する開口面の角度を、走行風に対して０°以上９０°未満にしているため、走行風を効率良く取り込んで排気ガスを冷却できるとともに、排気ガスの背圧上昇を抑制することもできる。
【００３１】
また、第１の実施の形態と同様に熱交換器２２はプレートフィンタイプであり、走行風を有効に利用して効率的に排気ガスを冷却することができるものである。  上述したように、本実施の形態に係る排気ガス冷却装置２１の熱交換器２２は、プレートフィンタイプであり、排気ガスが流入する開口面が走行風に対して９０°の角度を有し、且つ冷却ガスとなる走行風が流入する開口面を走行風に対して０°以上９０°未満の角度を持つようにしたため、走行風を効率良く取り込んで排気ガスを冷却することができるとともに、排気ガスの背圧上昇を抑制することも可能になる。
【００３２】
以上、本発明の排気ガス冷却装置について、図示した実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気ガス冷却装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の排気ガス冷却装置における熱交換器の構造を説明するための図である。
【図３】本発明の排気ガス冷却装置による消音特性を説明するための図である。
【図４】本発明の排気ガス冷却装置による圧力損失特性を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る排気ガス冷却装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、２１  排気ガス冷却装置
２、２２  熱交換器
３  エンジン
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ  排気管
５  触媒コンバータ
６  マフラー
１０  開口面
１１、１２  側面
１３  後部開口面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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