(57)【要約】【課題】触媒が高温になりすぎる事態を回避して触媒の劣化を抑制しつつ、触媒を活性温度に維持あるいは早期に昇温する。【解決手段】車両に設けられたエンジンの燃焼室から排出された排気ガスが導かれる排気路と、排気路に設けられ排気ガスを浄化する触媒とが収容される収容空間に設けられた気流変更機構２００は、排気路および触媒よりも車両の前方に配され、車両の前方から収容空間に導入された空気を排気路および触媒へ導く冷却位置と排気路および触媒を回避する方向に空気を導く非冷却位置とのいずれかに変位する変流板２２０（上下変更変流板２２０ａ、左右変更変流板２２０ｂ）と、導入された空気の流速が所定値以上である場合に変流板を冷却位置に変位させ、所定値未満である場合に変流板を非冷却位置に変位させる変位手段とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたエンジンの燃焼室から排出された排気ガスが導かれる排気路と、該排気路に設けられ該排気ガスを浄化する触媒と、が収容される収容空間に設けられた気流変更機構であって、
前記排気路および前記触媒よりも前記車両の前方に配され、該車両の前方から前記収容空間に導入された空気を該排気路および触媒へ導く冷却位置と該排気路および触媒を回避する方向に該空気を導く非冷却位置とのいずれかに変位する変流板と、
前記導入された空気の流速が所定値以上である場合に前記変流板を前記冷却位置に変位させ、該所定値未満である場合に該変流板を前記非冷却位置に変位させる変位手段と、
を備えたことを特徴とする気流変更機構。
【請求項２】
前記収容空間には、導入された空気を該収容空間外に排出する出口が設けられ、
前記変流板は、前記冷却位置において、前記導入された空気を、前記排気路および前記触媒へ導いた後に前記出口に導くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の気流変更機構。
【請求項３】
前記変位手段は、前記変流板を非冷却位置に維持するよう付勢する弾性部材で構成され、
前記変流板は、前記導入された空気の流速が所定値以上となると、前記弾性部材による付勢力に抗して前記冷却位置に変位することを特徴とする請求項１または２に記載の気流変更機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気路と触媒とが収容される収容空間に導入された空気の流れを変更する気流変更機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室から排出された排気ガスには、炭化水素（ＨＣ：HydroCarbon）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物(ＮＯｘ)が含まれる。このため、排気ガスが流通する排気路には、これらを浄化する三元触媒が設けられている。三元触媒は、所定の活性温度以上で炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去するため、排気ガスの温度を活性温度以上に維持する必要がある。しかし、三元触媒は、活性温度を上回る高温になると劣化してしまうという課題がある。
【０００３】
そこで、触媒が配される外筒と、外筒を覆う空冷ジャケットとで構成された二重管の外側の流路に、エンジンルームに導入された走行風を流通させることで、触媒を冷却する技術が開発されている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５６−１３３９０９号公報
【特許文献２】特開平７−２７９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２の技術を適用すると、走行中においては、触媒が常時冷却される。そのため、触媒が過剰に冷却されて活性温度以下になる、あるいは、昇温が阻害されるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、触媒が高温になりすぎる事態を回避して触媒の劣化を抑制しつつ、触媒を活性温度に維持あるいは早期に昇温することが可能な気流変更機構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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の気流変更機構は、車両に設けられたエンジンの燃焼室から排出された排気ガスが導かれる排気路と、排気路に設けられ排気ガスを浄化する触媒と、が収容される収容空間に設けられた気流変更機構であって、排気路および触媒よりも車両の前方に配され、車両の前方から収容空間に導入された空気を排気路および触媒へ導く冷却位置と排気路および触媒を回避する方向に空気を導く非冷却位置とのいずれかに変位する変流板と、導入された空気の流速が所定値以上である場合に変流板を冷却位置に変位させ、所定値未満である場合に変流板を非冷却位置に変位させる変位手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、収容空間には、導入された空気を収容空間外に排出する出口が設けられ、変流板は、冷却位置において、導入された空気を、排気路および触媒へ導いた後に出口に導くように配置されているとしてもよい。
【０００９】
また、変位手段は、変流板を非冷却位置に維持するよう付勢する弾性部材で構成され、変流板は、導入された空気の流速が所定値以上となると、弾性部材による付勢力に抗して冷却位置に変位するとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、触媒が高温になりすぎる事態を回避して触媒の劣化を抑制しつつ、触媒を活性温度に維持あるいは早期に昇温することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態にかかる車両を説明するための図である。
【図２】気流変更機構の具体的な構成を説明するための図である。
【図３】非冷却位置の気流変更機構による空気の流れを説明するための図である。
【図４】冷却位置の気流変更機構による空気の流れを説明するための図である。
【図５】変流板の変位を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態にかかる車両１００を説明するための図であり、車両１００の一部を切り欠いた上面視図である。以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。
【００１４】
図１に示すように、車両１００は、エンジン１１０を備えている。エンジン１１０は、不図示の燃焼室において燃料を燃焼させることで駆動力を得、得られた駆動力を車輪１０２に伝達する。
【００１５】
エンジン１１０の燃焼室には、排気マニホールド１２０が連通され、排気マニホールド１２０の集合部には、排気路１３０が連通されている。本実施形態において、排気路１３０は、排気マニホールド１２０との連通箇所から車両１００の前方に向かって延在した第１流路１３２、第１流路１３２から車両１００の幅方向に延在した第２流路１３４、第２流路１３４から車両１００の前後方向（長さ方向）に延在した第３流路１３６を含んで構成される。そして、第２流路１３４には第１触媒１５０が設けられ、第３流路１３６には第２触媒１５２が設けられるとともにマフラー１４０が連通されている。
【００１６】
したがって、エンジン１１０の燃焼室において燃料を燃焼させることで生じた排気ガスは、排気マニホールド１２０、排気路１３０、マフラー１４０を通じて車外に排出される。また、排気ガスは、排気路１３０の流通過程において、第１触媒１５０、第２触媒１５２によって浄化されることとなる。
【００１７】
第１触媒１５０および第２触媒１５２は、所謂三元触媒であり、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含んで構成され、エンジン１１０から排出された排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する。
【００１８】
第１触媒１５０および第２触媒１５２は、所定の活性温度（例えば、３００℃）以上で、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を浄化するという特性を有する。このような第１触媒１５０、第２触媒１５２を搭載した車両１００では、車速が所定速度未満の場合には、排気ガスの温度が活性温度近傍に維持されるため、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を効率よく浄化できる。
【００１９】
しかし、車速が所定速度以上となり、高負荷運転状態になると、排気ガスの温度が活性温度を上回り、第１触媒１５０および第２触媒１５２が劣化してしまうおそれがある。
【００２０】
そこで、本実施形態では、排気路１３０や第１触媒１５０を冷却する気流変更機構２００を設け、第１触媒１５０および第２触媒１５２の劣化を抑制する。
【００２１】
気流変更機構２００は、エンジン１１０、排気マニホールド１２０、排気路１３０の一部（第１流路１３２、第２流路１３４）、第１触媒１５０が収容されるエンジンルーム（収容空間）１０４に設けられ、エンジンルーム１０４の空気導入口１０４ａから導入された空気（外気）の流れを変更する。本実施形態において、気流変更機構２００は、エンジン１１０を冷却するラジエータ１６０と、第２流路１３４（第１触媒１５０）との間に設けられる。つまり、気流変更機構２００は、第２流路１３４（第１触媒１５０）よりも、車両１００の前方に配され、空気導入口１０４ａから導入され、ラジエータ１６０を通過した空気の流れを変更する。そして、気流変更機構２００によって流れが変更された空気は、エンジンルーム１０４に設けられた空気排出口１０４ｂを通じてエンジンルーム１０４外に排出されることとなる。
【００２２】
図２は、気流変更機構２００の具体的な構成を説明するための図であり、図２（ａ）は、気流変更機構２００の斜視図を示し、図２（ｂ）は、気流変更機構２００を構成する変流板２２０の斜視図を示す。なお、図２（ａ）中、理解を容易にするために、変流板２２０を一部省略する。また、図２（ａ）中、空気導入口１０４ａから導入された空気の流れを白抜き矢印で示す。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、気流変更機構２００は、支持体２１０と、変流板２２０と、変位手段２３０とを含んで構成される。支持体２１０は、格子状の枠であり、複数の区画領域２１２を有する。支持体２１０は、区画領域２１２ごとに、１の変流板２２０を回転可能に固定する。
【００２４】
変流板２２０は、図２（ｂ）に示すように、屈曲した平板部材で構成され、第１ガイド板２２２と、第１ガイド板２２２に対して屈曲した第２ガイド板２２４とで構成される。図２（ａ）に示すように、変流板２２０は、車両１００の幅方向を回転軸として回転可能な上下変更変流板２２０ａと、車両１００の高さ方向を回転軸として回転可能な左右変更変流板２２０ｂとを含んで構成される。本実施形態において、上下変更変流板２２０ａは、複数の区画領域２１２のうち、右下側の複数の区画領域２１２に設けられ、左右変更変流板２２０ｂは、左上側の複数の区画領域２１２に設けられる。
【００２５】
変位手段２３０は、導入された空気の流速が所定値未満である場合に変流板２２０を非冷却位置に変位させ、所定値以上である場合に変流板２２０を冷却位置に変位させる。ここで、非冷却位置は、空気導入口１０４ａから導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０を回避する方向に導く変流板２２０の位置である。冷却位置は、空気導入口１０４ａから導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０へ導く変流板２２０の位置である。
【００２６】
また、本実施形態において、変位手段２３０は、弾性部材（バネ）で構成され、非冷却位置に変流板２２０を維持するよう付勢する。
【００２７】
具体的に説明すると、上下変更変流板２２０ａは、非冷却位置において、第２ガイド板２２４が車両１００の前後方向と平行になり、第１ガイド板２２２が第２ガイド板２２４に対して角α上方に屈曲するように、変位手段２３０に付勢されて支持体２１０に配される。そして、導入された空気の流速が所定値以上となると、上下変更変流板２２０ａは、変位手段２３０の付勢力に抗して、車両１００の幅方向を回転軸として回転し、車両１００の前後方向に対して第１ガイド板２２２が下方向に傾くとともに、第２ガイド板２２４が上方向に傾き、冷却位置に変位することとなる。
【００２８】
左右変更変流板２２０ｂは、非冷却位置において、第２ガイド板２２４が車両１００の前後方向と平行になり、第１ガイド板２２２が第２ガイド板２２４に対して角α左側に屈曲するように、変位手段２３０に付勢されて支持体２１０に配される。そして、導入された空気の流速が所定値以上となると、左右変更変流板２２０ｂは、変位手段２３０の付勢力に抗して、車両１００の高さ方向を回転軸として回転し、車両１００の前後方向に対して第１ガイド板２２２が右側に傾くとともに、第２ガイド板２２４が左側に傾き、冷却位置に変位することとなる。
【００２９】
このように、上下変更変流板２２０ａおよび左右変更変流板２２０ｂは、支持体２１０における変流板２２０の位置、つまり、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０、空気排出口１０４ｂに対する変流板２２０の位置に応じて支持体２１０に適宜設置される。また、第１ガイド板２２２と第２ガイド板２２４との為す角αは、支持体２１０における変流板２２０の位置、つまり、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０、空気排出口１０４ｂに対する変流板２２０の位置に応じて適宜設計されることとなる。
【００３０】
図３は、非冷却位置の気流変更機構２００による空気の流れを説明するための図であり、図４は、冷却位置の気流変更機構２００による空気の流れを説明するための図であり、図５は、変流板２２０の変位を説明するための図である。また、図３（ａ）、図４（ａ）は、車両１００の一部を切り欠いた左側面を示し、図３（ｂ）、図４（ｂ）は、車両１００の一部を切り欠いた上面図を示し、図５（ａ）、（ｂ）は、気流変更機構２００の左側面を示し、図５（ｃ）、（ｄ）は、気流変更機構２００の上面図を示す。なお、図３〜図５中、空気の流れを矢印で示す。また、図５中、理解を容易にするために、変流板２２０の回転軸を黒丸で示す。
【００３１】
本実施形態の気流変更機構２００は、図３に示すように、車両１００の車速が所定速度未満である場合、つまり、空気導入口１０４ａから導入される空気の流速が所定値未満である場合に、導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０を回避する方向に導くように、変流板２２０を非冷却位置に変位させる。具体的に説明すると、本実施形態では、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０は、車両１００の下部かつ右側に設けられている。したがって、非冷却位置である場合、気流変更機構２００は、導入された空気を、図３（ａ）に示すように、車両１００の上部に導くとともに、図３（ｂ）に示すように、車両１００の左側に導く。なお、変流板２２０は、空気導入口１０４ａから導入される空気の流速が所定値未満である場合に、変位手段２３０の付勢力に抗して回転することはない。
【００３２】
非冷却位置における変流板２２０の詳細について、図５（ａ）、（ｃ）を用いて説明すると、非冷却位置において、上下変更変流板２２０ａ、左右変更変流板２２０ｂは、導入された空気が第１ガイド板２２２に衝突するとともに、第２ガイド板２２４に衝突しないように変位手段２３０によって付勢されている。
【００３３】
このようにして、空気導入口１０４ａを通じて導入された空気は、変流板２２０の第１ガイド板２２２において向きが変更され、図３に示すように、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０を回避する方向に流れることになる。
【００３４】
したがって、車両１００の車速が所定速度未満であり、第１触媒１５０（排気ガス）の温度が活性温度を上回っていない場合に、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０を不要に冷却してしまう事態を回避することができ、第１触媒１５０の浄化効率を維持することが可能となる。また、エンジン１１０の始動後（車両１００の走行開始後）間もない時期、すなわち、車両１００の車速が高速でない時期であって第１触媒１５０の温度が活性温度に達していないときに、第１触媒１５０を不要に冷却してしまうことを防止でき、第１触媒１５０を早期に活性温度に昇温することが可能となる。
【００３５】
また、非冷却位置において、気流変更機構２００は、導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０を回避しつつ、空気排出口１０４ｂが配されない方向（左側）に導く。これにより、エンジンルーム１０４に導入された空気を排出されにくくすることができ、空気導入口１０４ａからの空気の導入量を低減することが可能となる。したがって、エンジンルーム１０４内の空気の流速を低減することができ、非冷却位置において、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０の冷却をさらに抑制することが可能となる。
【００３６】
一方、気流変更機構２００は、図４に示すように、車両１００の車速が所定速度以上である場合、つまり、空気導入口１０４ａから導入される空気の流速が所定値以上ある場合に、導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０へ導くように、変流板２２０を冷却位置に変位させる。具体的に説明すると、冷却位置である場合、気流変更機構２００は、導入された空気を、図４（ａ）に示すように、車両１００の下部に導くとともに、図４（ｂ）に示すように、車両１００の右側に導く。
【００３７】
冷却位置における気流変更機構２００の変流板２２０の状態の詳細について、図５（ｂ）、（ｄ）を用いて説明する。空気の流速が所定値以上になると、つまり、第１ガイド板２２２に衝突する空気の圧力が所定圧力以上になると、上下変更変流板２２０ａ、左右変更変流板２２０ｂは、変位手段２３０による付勢力に抗して、空気の流れ方向に回転することになる。そうすると、空気導入口１０４ａを通じて導入された空気は、変流板２２０の第２ガイド板２２４に衝突し、第２ガイド板２２４において向きを変更され、図４に示すように、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０に導かれる方向に流れることになる。
【００３８】
したがって、車両１００の車速が所定速度以上となり、第１触媒１５０（排気ガス）の温度が活性温度を上回る場合に、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０を効率よく冷却することができ、第１触媒１５０の劣化を抑制することが可能となる。また、第１触媒１５０に加えて、第１流路１３２、第２流路１３４を冷却することができるため、第１触媒１５０のみならず、第１触媒１５０の後段に配される第２触媒１５２の劣化も抑制することができる。なお、上記の所定速度は、第１触媒１５０（排気ガス）の温度が活性温度を上回ときの車両の走行速度を予め求めておく。そして、その所定速度で車両１００が走行するときに気流変更機構２００に導入される空気の流速（風圧）で気流変更機構２００が非冷却位置から冷却位置に変異するよう、変位手段２３０の付勢力を設定する。
【００３９】
また、冷却位置において、気流変更機構２００は、導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、および、第１触媒１５０へ導いた後に、空気排出口１０４ｂに導く。これにより、エンジンルーム１０４に導入された空気を効率よく排出することができ、空気導入口１０４ａからの空気の導入量を増加させることが可能となる。したがって、エンジンルーム１０４内の空気の流速を増加することができ、冷却位置において、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０をさらに冷却することが可能となる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の気流変更機構２００によれば、排気ガスの温度が、第１触媒１５０、第２触媒１５２が劣化してしまうような高温になり得る高速で走行する場合に、エンジンルーム１０４に導入される空気の流速（空気の圧力）によって、変流板２２０を非冷却位置から冷却位置に変位させることができる。したがって、高速で走行する際に、排気ガス、第１触媒１５０を冷却することができ、第１触媒１５０、第２触媒１５２の劣化を抑制することが可能となる。また、排気ガスの温度が活性温度近傍となり得る低速で走行する場合には、変流板２２０が非冷却位置に維持されるため、排気ガス、第１触媒１５０の不要な冷却を抑制することができ、第１触媒１５０、第２触媒１５２による浄化効率を維持することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態の気流変更機構２００は、導入された空気の流速（空気の圧力）のみで非冷却位置と冷却位置とに変位する。したがって、変位のための動力が不要となり、動力源自体のコストやランニングコストを削減することが可能となる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
なお、上記実施形態において、エンジンルーム１０４に空気排出口１０４ｂが設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、空気排出口１０４ｂは必須の構成ではない。
【００４４】
また、上記実施形態において、変流板２２０として、車両１００の幅方向を回転軸とする上下変更変流板２２０ａと、車両１００の高さ方向を回転軸とする左右変更変流板２２０ｂとを例に挙げて説明した。しかし、変流板２２０は、空気の流速が所定値であることを契機として、非冷却位置と、冷却位置とに変位することができれば、回転軸の方向に限定はない。
【００４５】
また、上記実施形態において、変位手段２３０が弾性部材で構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、変位手段２３０は、導入された空気の流速が所定値以上である場合に変流板２２０を冷却位置に変位させ、所定値未満である場合に変流板２２０を非冷却位置に変位させることができれば、構成に限定はない。
【００４６】
また、上記実施形態において、冷却位置では、変流板２２０が導入された空気を、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０へ導く構成を例に挙げて説明した。しかし、第１流路１３２、第２流路１３４、第１触媒１５０が保温カバーで覆われている場合、保温カバーに孔を設けておき、冷却位置では、変流板２２０は、導入された空気を、保温カバーに設けられた孔に導いてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態において、第１触媒１５０および第２触媒１５２の２つの三元触媒が設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、三元触媒の数に限定はない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、排気路と触媒とが収容される収容空間に導入された空気の流れを変更する気流変更機構に利用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  車両
１０４  エンジンルーム（収容空間）
１０４ａ  空気導入口
１０４ｂ  空気排出口（出口）
１１０  エンジン
１３０  排気路
１３２  第１流路
１３４  第２流路
１３６  第３流路
１５０  第１触媒（触媒）
２００  気流変更機構
２２０  変流板
２３０  変位手段（弾性部材）
【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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