(57)【要約】【課題】簡易な構造で、凝縮水の凍結により排気管内の流路断面積が減少することが抑制された排気管構造を提供する。【解決手段】本排気管構造は、排気管２０の最低領域２０Ａに排気管２０と外管３８からなる二重管構造部３９を設け、排気管２０と外管３８の間にグラスウールからなる保水部材４０を配置したものである。また、二重管構造部３９の排気管２０には、内周面と外周面を貫通する貫通孔４２が周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。したがって、排気管２０の内部で発生した凝縮水が排気ガスで排出されずに排気管２０内に残留し、最低領域２０Ａに集まっても、貫通孔４２から保水部材４０に凝縮水が吸収されて排気管２０内の凝縮水の水位が低減される。この結果、凝縮水の凍結による排気管２０の流路断面積減少が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源から排出された排気ガスを外部に導出する排気管と、
前記排気管の少なくとも車両上下方向高さが最低となる最低領域に形成され、前記排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置された外管とから構成された二重管構造部と、
前記内管と前記外管の間に配設された保水部材と、
前記内管の上端部を除く部分に少なくとも形成され、前記内管の内周面と外周面とを連通する貫通孔と、
を備える排気管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では、例えば、車両前部に配設されたエンジン等からの排気ガスが、車両下部に配設された排気管を介して車両後方側に排出される。排気ガス中の水分の一部は、排気管内部で水滴となるが、排気ガスの流量が十分な場合には排気ガスと共に排気管の端部から外部に排出される。
【０００３】
しかしながら、車両の走行時間が短い場合や、ハイブリッド車のモータ走行時等、排気ガスの流量が小さい場合には、排気管内の水滴が完全に排出されず、排気管内に凝縮水として残留する。この排気管内に残留した凝縮水は、雰囲気温度が低い場合には排気管内で凍結するおそれがある。この凍結により排気管内の排気ガスが通れる流路断面積が減少し（流路が狭まり）圧力損失が増加すると共に、エンジンの出力低下や異音の発生等が生ずるおそれがあった。
【０００４】
このような凝縮水の凍結による排気管内の流路断面積の減少を抑制することを目的とし、電気自動車に設けられた燃焼式ヒータの排気管に対して適用されたものとして、次のような構成が提案されている。すなわち、ヒータの排気管の車両上下方向高さが最も低い最低部に排水口を設けると共に、排気管の最低部を車両前方側に位置させるものが提案されている（特許文献１参照）。このように構成することによって凝縮水が集まる最低部に温度の高い排気を供給して、凝縮水が凍結した場合でも速やかに溶かすことを可能として排気管の流路断面積の減少を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３１７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記提案のように排気管の最低部を車両前方側に変更するのは、排気管の形状のみならず、車両の他の部品の配置等も変更しなくてはならず、車両の大幅な設計変更が必要である。この点で、改善の余地がある。
【０００７】
また、近年、排気ガスの排気管途中に設置される排気熱回収器やエンジンの高効率化によって排気管内の排気ガスの温度が低下したことによって、凝縮水の凍結によって排気管の流路断面積が減少する問題が一層顕在化してきている。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、簡易な構造で、凝縮水の凍結により排気管内の流路断面積が減少することが抑制された排気管構造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】
請求項１記載の発明は、動力源から排出された排気ガスを外部に導出する排気管と、前記排気管の少なくとも車両上下方向高さが最低となる最低領域に形成され、前記排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置された外管とから構成された二重管構造部と、前記内管と前記外管の間に配設された保水部材と、前記内管の上端部を除く部分に少なくとも形成され、前記内管の内周面と外周面とを連通する貫通孔と、を備える。
【００１０】
この排気管構造では、排気ガスの流量が少ない場合に、動力源から排出された排気ガスにより排気管内に凝縮水が発生し、排気管内に残留することがある。この際、凝縮水は排気管における車両上下方向高さが最低となる最低領域に集まる。ところで、排気管の少なくとも最低領域は二重管構造部とされている。二重管構造部は、排気ガスが通過する内管と、その外側に配設された外管とを備え、内管と外管との間には保水部材が配置されている。また、内管の少なくとも上端部を除く部分に内管の内面と外面を連通する貫通孔が形成されている。したがって、排気管の最低領域に集められた凝縮水は、二重構造部の内管に形成された貫通孔を介して保水部材に吸引される。この結果、排気管の内部に残留する凝縮水量が低減され、雰囲気温度が低い場合に排気管内の凝縮水が凍結して排気管の流路断面積を減少させることが抑制される。なお、内管の断面積は、排気管の二重管構造部以外の部分の断面積と同一である。
【００１１】
また、貫通孔は排気管の下側に形成されていることが好ましいが、上端以外の場所に形成されていれば、貫通孔を介して凝縮水が保水部材に移動し、排気管内の凝縮水量（水位）を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明は、上記構成としたので、簡易な構成で、凝縮水が凍結して排気管内の流路断面積を減少させることが抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気管構造を示す概略説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る排気管構造を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る排気管構造について図１及び図２を参照して説明する。本実施形態では、排気管構造１０が、ハイブリッド車（ＨＶ（Hybrid Vehicle）車）の排気系に適用されたものである。
【００１５】
以下、各図面において、車両前方を矢印ＦＲ、車両上方を矢印ＵＰ、車幅方向を矢印Ｗで示す。また、図中矢印は排気ガスの流れを示す。なお、排気管構造の内部には、様々な部品が取り付けられるが、本実施形態に関連する部品のみ図示し、他の部品は図示を省略した。
【００１６】
本実施形態に係る車両は、図１に示すように、エンジン１２とモータ１４とを備えている。
【００１７】
エンジン１２は、シリンダ１６の上部に吸気管１８と排気管２０が接続されている。吸気管１８には、スロットルバルブ２２が設けられている。したがって、スロットルバルブ２２が開放されることにより、エンジン１２の負圧により外気が吸気管１８から流入してエンジン１２の燃焼室に吸気される構成である。また、エンジン１２の燃焼によって発生した排気ガスが、エンジン１２の排気ポートから排気管２０を通って外部に排出される構成である。
【００１８】
本実施形態に係る車両は、モータ１４による走行も可能とされている。例えば、モータ１４は、クラッチ機構等を介してクランクシャフト２４に接続されており、クラッチ機構等の接続によりモータ１４の駆動がクランクシャフト２４に伝達される構成となっている。したがって、クラッチ機構を含むＨＶ駆動配分装置を制御することにより、エンジン１２による走行とモータ１４による走行を切換可能とされている。
【００１９】
排気管２０は、車体のフロアパネルの下側に車両前方から車両後方に向かって配設されているが、途中に上流側から触媒装置２６、排気熱回収器２８、及びマフラ３０が配設されている。
【００２０】
触媒装置２６は、エンジン１２から排出される排気ガス中の有害成分を酸化・還元によって浄化するものである。
【００２１】
排気熱回収器２８は、車両のエンジン１２の排気ガスが有する熱を回収して暖房やエンジン１２の暖気促進に利用するものである。具体的には、排気熱回収器２８は、ヒータコア３２とウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）３４（エンジン１２）に循環流路３６で接続されている。したがって、エンジン１２を冷却するための冷却水は、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）３４によって、エンジン１２から排気熱回収器２８に向かった後、ヒータコア３２に向かい、エンジン１２に戻るように構成されている。すなわち、排気熱回収器２８によって排気ガスの熱を回収して冷却水を昇温させ、ヒータの熱源やエンジン１２の暖機等に利用するものである。
【００２２】
マフラ３０は、エンジン１２から排出される排気ガスが外部に排出される際に発生する排気音等を低減するものである。
【００２３】
ところで、排気管２０は、車体の下部で車両の前後方向に沿って配設されているが、燃料タンクの下側を通るため、排気熱回収器２８とマフラ３０との間で車両上下方向高さが最低となる最低領域２０Ａとなる。この最低領域２０Ａでは、排気管２０が二重管構造となるように、排気管２０の外側（外周）に外管３８が設けられている。この排気管２０と外管３８で二重管構造とされた部分を二重管構造部３９という。二重管構造部３９を構成する排気管２０と外管３８が、それぞれ本発明の内管と外管に相当する。
【００２４】
外管３８は、図２に示すように、排気管２０と同心円となるように配設されており、排気管２０よりも径が大きい。また、排気管２０の外周面と外管３８の内周面の間には、グラスウールからなる保水部材４０が配設されている。さらに、二重管構造部３９の排気管２０には、排気管２０の内周面と外周面を連通する貫通孔４２が排気管２０の周方向に沿って所定間隔をあけて複数形成されている。また、貫通孔４２は、二重管構造部３９の排気管２０において、排気管２０の軸方向に沿って所定間隔をおいて複数設けられている。
【００２５】
このように構成された排気管構造１０の作用について説明する。
先ず、エンジン走行時には、スロットルバルブ２２が開放されることにより、外気がエンジン１２に供給され、エンジン１２からの排気ガスが排気管２０に排出される。排気管２０に流入した排気ガスは、触媒装置２６において有害成分が除去され、排気熱回収器２８において熱交換された後、マフラ３０を介して外部に排出される。
【００２６】
この際、エンジン１２の回転速度が高く、排気管２０内の排気ガスの流速が高い場合には、排気ガスに含まれる水分が排気管２０内で水滴となったとしても、排気ガスと共に外部に排出される。
【００２７】
一方、エンジン１２の回転速度が低い、あるいは車両の走行時間が短い場合には、排気管２０内で発生した水滴が、排気ガスと共に外部に完全に排出させることができず、排気管２０の内部で凝縮水として残留することがある。凝縮水は、排気管２０の内部で車両上下方向高さが最も低い位置となる最低領域２０Ａに集まる。
【００２８】
最低領域２０Ａに集められた凝縮水は、図２に示すように、二重管構造部３９の排気管２０に形成された貫通孔４２を介して排気管２０と外管３８の間に配設された保水部材４０に吸引され、保持される。したがって、排気管２０の最低領域２０Ａに集まった凝縮水の水位が低下し、凝縮水の凍結によって排気管２０内の排気ガスの流路を狭めることが抑制される。
【００２９】
特に、グラスウールからなる保水部材４０は、凝縮水とグラスウールとの表面張力によって排気管２０内の凝縮水の水位よりも高い位置まで凝縮水を吸引することができるため、排気管２０内に残留する凝縮水の水位を一層低減することができる。
【００３０】
また、排気管構造１０は、排気管２０の最低領域２０Ａに二重管構造部３９を設け、二重管構造部３９の排気管２０と外管３８との間に保水部材４０が配設されている。すなわち、凝縮水が最も集まり、排気管２０内の凝縮水の水位が最も高くなる部分に保水部材４０が配設されると共に、排気管２０に貫通孔４２が形成されている。したがって、凝縮水が凍結した場合に最も排気管２０の流路断面積が減少すると考えられる最低領域２０Ａにおいて、貫通孔４２から保水部材４０に凝縮水を吸引して保持することによって、排気管２０内の流路断面積の減少を抑制することができる。
【００３１】
さらに、排気管２０に形成された貫通孔４２は、周方向において所定間隔をおいて複数形成されているため、凝縮水の水位に拘らず、排気管２０から保水部材４０に凝縮水を移動させることができる。特に、排気管２０の最下部にも貫通孔４２が形成されている（図２参照）ため、凝縮水の水位が低い場合にも、貫通孔４２から確実に保水部材４０に凝縮水を移動させることができる。
【００３２】
また、本実施形態における排気管構造１０が適用された車両は、排気管２０の流路上に排気熱回収器２８が設けられているため、排気熱回収器２８の下流側で排気ガスの温度が一層低下し、排気管２０内に凝縮水が発生する可能性が高まる。しかし、排気熱回収器２８よりも下流側にある排気管２０の最低領域２０Ａを二重管構造部３９とし、二重管構造部３９に保水部材４０を配設しているため、凝縮水が一層多く発生したとしても、貫通孔４２を介して保水部材４０に凝縮水が吸引され、保持される。
【００３３】
すなわち、排気熱回収器２８を排気管２０に配置することによって、排気熱の有効利用を図りつつ、排気ガスの温度低下に伴う凝縮水増加によって凍結による排気管２０の流路断面積の減少を抑制することができる。
【００３４】
同様に、モータ走行時には、モータ１４の回転によってクランクシャフト２４を回動することにより、排気管２０から排気ガスが排出されるが、エンジン１２を駆動していないため、排気ガスが低温となる。この場合にも、排気管２０の内部に凝縮水が残留し、最低領域２０Ａに凝縮水が集まる。しかしながら、凝縮水は、排気管２０に形成された貫通孔４２から保水部材４０に吸収され、保持される。したがって、排気管２０に残留する凝縮水の水位が低下し、凝縮水が凍結しても排気管２０の排気ガスの流路（面積）が狭められることが抑制される。
【００３５】
このように、いずれの場合も、排気管２０の最低領域２０Ａに二重管構造部３９（外管３８）を設け、そこに保水部材４０を配設したことにより、凝縮水の凍結によって排気管２０の流路断面積の減少が抑制され、ＮＶ性能（ノイズバイブレーション性能）の向上や放射音の低減が達成される。
【００３６】
また、排気管２０は、最低領域２０Ａでグラスウールからなる保水部材４０で巻回されて保温されているため、低雰囲気温度によって最低領域２０Ａで凝縮水が凍結することが一層抑制される。
【００３７】
さらに、本実施形態に係る排気管構造１０は、排気管２０の最低領域２０Ａのみ、排気管２０の外側に外管３８を配設して二重管構造としているだけなので、既存の車両の設計を大幅に変更する必要がない。換言すれば、既存の排気管２０に外管３８を局部的に追加するだけの簡易な構造で、凝縮水の凍結によって排気管２０の流路断面積が減少することを抑制できる。
【００３８】
なお、本実施形態では、排気管２０の最低領域２０Ａに排気管２０と外管３８とからなる二重管構造部３９を設けたが、排気管２０の最低領域２０Ａを他の部分よりも拡径し、拡径部分の内側に排気管２０の他の部分と同一径（同一断面）の内管を設けて二重管構造部３９としても良い。この場合にも、本実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
また、排気管２０に形成された貫通孔４２は、周方向において所定間隔をあけて全周に亘って複数形成されているが、これに限定されるものではない。排気管２０の断面において、少なくとも上端部を除いた部分に形成されていれば良く、その数も特に限定するものではない。但し、貫通孔４２が排気管２０の上端部のみに形成されている場合は、排気管２０内の凝縮水が満水となっても凝縮水が保水部材４０に移動できないため、本実施形態の作用効果を奏することはできない。
【００４０】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る排気管構造５０について説明する。第１実施形態と同様な構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、排気管２０の最低領域２０Ａよりも若干上流側からマフラ３０までの範囲に二重管構造部３９が形成されている。二重管構造部３９を構成する排気管２０と外管３８との間には、グラスウールからなる保水部材４０が配設されている。また、二重管構造部３９の排気管２０には、内周面と外周面を連通する貫通孔４２が周方向に沿って一定の間隔をおいて、また、軸方向に沿って一定の間隔をおいて複数形成されている。
【００４２】
このように、二重管構造部３９を排気管２０の最低領域２０Ａのみならず、その前後まで延長して設けているため、保水部材４０に凝縮水を一層容易に吸引することができ、凝縮水の凍結による排気管２０の流路が狭められる（流路断面積が減少する）ことを一層抑制することができる。
【００４３】
なお、一連の実施形態では、ＨＶ車に排気管構造を適用した例について説明したが、これに限定されるもではない。エンジンのみで走行する車両、あるいはモータのみで走行する車両についても適用可能である。
【００４４】
また、一連の実施形態では、排気熱回収器２８を備える排気管構造について説明したが、これを有しないものについても適用可能である。
【００４５】
さらに、一連の実施形態では保水部材４０をグラスウールから形成したが、保水性を有する材料であれば、これに限定されるものではない。例えば、セラミックウール、多孔質ボード、珪藻土から保水部材４０を形成しても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１０、５０  排気管構造
１２  エンジン（動力源）
１４  モータ（動力源）
２０  排気管（内管）
３８  外管
３９  二重管構造部
４０  保水部材
４２  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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