(57)【要約】【課題】排気装置の組み付けや分解に必要なスペースを小さく抑えながら、フランジからの放熱を抑制して排気温度の低下を抑えることができるようにしたエンジンの排気装置を提供する。【解決手段】内管(54)と外管(56)とからなる二重管構造の上流側排気通路(20a)の下流側端部に設けられた上流側フランジ(46)と、下流側排気通路(20b)の上流側端部に設けられた下流側フランジ(48)とを連結して上流側排気通路(20a)を下流側排気通路(20b)に接続する。上流側排気通路(20a)は、下流側端部が軸線方向で上流側フランジ(46)の下流側端面より上流側にあり、下流側排気通路(20b)は、上流側端部が軸線方向で下流側フランジ(48)の上流側端面より下流側にある。上流側排気通路(20a)の内管(54)は、出口から流出する排気を径方向内方に案内する縮径部(60)を出口部分に有する。【選択図】図２
2009002273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化装置に向けてエンジンの排気が内部を流動する内管と上記内管の外側に重合して設けられる外管とにより上流側排気通路を構成し、上記上流側排気通路の下流側端部に設けられた上流側フランジと下流側排気通路の上流側端部に設けられた下流側フランジとを連結することにより、上記上流側排気通路を上記下流側排気通路に接続するようにしたエンジンの排気装置において、
上記上流側排気通路は、上記下流側端部が上記上流側排気通路の軸線方向で上記上流側フランジの下流側端面と同位置、もしくは上記上流側フランジの厚みの範囲内で上記下流側端面より上流側に位置し、
上記下流側排気通路は、上記上流側端部が上記下流側排気通路の軸線方向で上記下流側フランジの上流側端面と同位置、もしくは上記下流側フランジの厚みの範囲内で上記上流側端面より下流側に位置し、
上記上流側排気通路の内管は、その出口において上記排気を径方向内方に案内する案内手段を有することを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
上記案内手段は、上記内管の出口の手前から上記出口にかけて上記内管を徐々に縮径した縮径部であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気装置。
【請求項３】
上記下流側排気通路は、上記エンジンの排気が内部を流動する内管と上記内管の外側に重合して設けられる外管とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気装置。
【請求項４】
上記下流側排気通路は、上記排気浄化装置のケーシングによって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気装置に関し、特に二重管構造の排気通路を用いたエンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）などの大気中への放出を防止するため、これらを浄化するための触媒を用いた排気浄化装置が設けられている。
触媒は活性温度以上の温度に保持されることにより触媒機能を発揮するため、触媒に流入する排気の温度が低下して排気浄化装置の温度が触媒の活性温度より低下することのないように様々な工夫が行われている。
【０００３】
排気温度の低下を防止する方法の１つは、排気の通路となる排気管の断熱化であり、内部を排気が流動する内管と、内管の外側に空間を有して重合される外管とにより、排気管を二重管構造とするようにした排気装置が開発されている。
ところで、例えば車両用の排気装置において、異なる車種間で排気装置の一部を共通化することができるようにするといった目的のため、排気管は必要に応じて分割され、それぞれの排気管の端部に設けられたフランジを介して排気管同士の接続を行うようにしている。また、排気管を排気浄化装置などに接続する際も、排気管及び排気浄化装置の端部にそれぞれ設けられたフランジを介して排気管を排気浄化装置に接続するようにしている。
【０００４】
排気管を上述したように二重管構造とした場合にも、排気管同士の接続や排気浄化装置への接続は排気管端部に設けられたフランジを介して行われる。この場合、排気管の内管と外管とをそれぞれフランジの開口部の周囲に溶接し、このフランジを相手側のフランジとボルトなどの締結部材を用いて連結するのが一般的である。
ところが、ここで用いられるフランジは、熱容量が大きい上に外気中に突設していることから放熱板として作用し、排気管内を流動する排気の熱がフランジを介して放熱され、排気の温度が低下する。この結果、排気浄化装置の温度が過度に低下して、排気浄化装置が本来の浄化機能を発揮せず、排気を十分に浄化することができないという問題が生じる可能性がある。特に、車両用の排気装置の場合には、車両の走行風がフランジからの放熱を促進するため、上述した排気浄化装置の温度低下の問題が顕著となる。
【０００５】
このような問題を解消するため、近年ではフランジで接続される排気管のうちの上流側の排気管については、フランジとの接合部分において内管と外管との間に断熱材を介在させることにより、排気の熱がフランジに伝わりにくくなるようにしている。しかし、下流側の排気管については、このように内管と外管との間に断熱材を介在させると、内管と外管との間の隙間に排気が漏出するおそれがある。このため、下流側の排気管については、その端部近傍で内管の外周面を外管の内周面に密着させ、内管と外管との間に排気が漏出しないようにしてフランジに固定せざるを得ない。従って、依然として内管に密着した外管を介して排気の熱がフランジに伝わりやすく、上記問題は十分に解決されていない。
【０００６】
このような問題を解決するため、フランジを介して接続される上流側及び下流側排気管をいずれも二重管構造とすると共に、上流側排気管の内管及び下流側排気管のいずれか一方を、他方の内部に進入させることにより、排気がフランジに直接触れないようにした排気装置が特許文献１によって提案されている。
【特許文献１】特開平８−２１２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の排気装置においては、上述したように、上流側排気管の内管及び下流側排気管のいずれか一方を、他方の内部に進入させるようにしている。このため、整備点検や部品交換などの理由で上流側排気管又は下流側排気管を取り外す必要が生じたときに、フランジを連結するボルトを取り去った上で、上流側排気管又は下流側排気管を軸線方向に移動させ、上流側排気管の内管及び下流側排気管のいずれか一方を、他方から抜き取る必要がある。また、上流側排気管と下流側排気管とを接続する際にも、上流側排気管又は下流側排気管を軸線方向に移動させ、上流側排気管の内管及び下流側排気管のいずれか一方を、他方に挿入する必要がある。
【０００８】
このため、排気管の抜き取り或いは挿入作業のためのスペースが必要となり、限られた空間での作業が困難となるばかりでなく、車両の排気装置などの場合には車両等にも同様に必要なスペースを確保しなければならないため、排気装置の搭載に関わる自由度が低下するという問題が生じる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気装置の組み付けや分解に必要なスペースを小さく抑えながら、フランジからの放熱を抑制して排気温度の低下を抑えることができるようにしたエンジンの排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの排気装置は、排気浄化装置に向けてエンジンの排気が内部を流動する内管と上記内管の外側に重合して設けられる外管とにより上流側排気通路を構成し、上記上流側排気通路の下流側端部に設けられた上流側フランジと下流側排気通路の上流側端部に設けられた下流側フランジとを連結することにより、上記上流側排気通路を上記下流側排気通路に接続するようにしたエンジンの排気装置において、上記上流側排気通路は、上記下流側端部が上記上流側排気通路の軸線方向で上記上流側フランジの下流側端面と同位置、もしくは上記上流側フランジの厚みの範囲内で上記下流側端面より上流側に位置し、上記下流側排気通路は、上記上流側端部が上記下流側排気通路の軸線方向で上記下流側フランジの上流側端面と同位置、もしくは上記下流側フランジの厚みの範囲内で上記上流側端面より下流側に位置し、上記上流側排気通路の内管は、その出口において上記排気を径方向内方に案内する案内手段を有することを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
このように構成されたエンジンの排気装置によれば、上流側排気通路の下流側端部に設けられた上流側フランジと下流側排気通路の上流側端部に設けられた下流側フランジとを連結することにより、上流側排気通路が下流側排気通路に接続されている。そして、内管に外管が重合されて構成された上流側排気通路の内管内を排気浄化装置に向けてエンジンの排気が流動する。このとき内管内を流動する排気は、内管の出口から流出する際に案内手段によって径方向内方に案内される。
【００１１】
また、上流側排気通路は、下流側端部が上流側排気通路の軸線方向で上流側フランジの下流側端面から下流側には突出しておらず、下流側排気通路は、上流側端部が下流側排気通路の軸線方向で下流側フランジの上流側端面から上流側には突出していない。
より具体的には、上記エンジンの排気装置において、上記案内手段は、上記内管の出口の手前から上記出口にかけて上記内管を徐々に縮径した縮径部であることを特徴とする（請求項２）。
【００１２】
このように構成されたエンジンの排気装置によれば、上流側排気通路の内管内を流動する排気は、内管の出口の手前から上記出口にかけて内管を徐々に縮径した縮径部により、内管の径方向内方に案内される。
更に、上記のいずれかのエンジンの排気装置において、上記下流側排気通路は、上記エンジンの排気が内部を流動する内管と上記内管の外側に重合して設けられる外管とからなることを特徴とする（請求項３）。
【００１３】
このように構成されたエンジンの排気装置によれば、排気が下流側排気通路内に流入した後も、排気の熱が下流側排気通路の外に逃げにくくなる。
或いは、上記のいずれかのエンジンの排気装置において、上記下流側排気通路は、上記排気浄化装置のケーシングにより形成されていることを特徴とする（請求項４）。
このように構成されたエンジンの排気装置によれば、フランジを介して上流側排気通路が排気浄化装置に接続されており、上流側排気通路の内管内を流動する排気は、内管の出口から流出する際に、内管の下流側に設けられた案内手段によって径方向内方に案内される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエンジンの排気装置によれば、上流側排気通路の内管内を流動する排気は、内管の出口から流出する際に、案内手段によって径方向内方、即ち上流側フランジや下流側フランジから径方向で遠ざかる方向に案内される。このため、排気が上流側フランジ及び下流側フランジ、並びに下流側排気通路が下流側フランジに接触している部分の下流側排気通路の内周面に触れにくくなる。従って、上流側フランジや下流側フランジを介した排気の熱の損失を抑制することが可能となる。この結果、排気温度の低下を抑制して排気浄化装置の排気浄化機能を良好に維持することが可能となる。
【００１５】
また、上流側排気通路の下流側端部は、上流側フランジから下流側排気通路に向けて突出しておらず、下流側排気通路の上流側端部も、下流側フランジから上流側排気通路に向けて突出していないので、上流側フランジと下流側フランジとの連結を解除するだけで容易に上流側や分解時に上流側排気通路や下流側排気通路を軸線方向に移動させるための作業スペースを確保する必要がなくなって、限られた空間での作業が容易になる。また、車両の排気装置などの場合には、車両等にも同様に必要なスペースを確保する必要がなくなり、排気装置の搭載に関わる自由度を増大させることができる。
【００１６】
また、請求項２のエンジンの排気装置によれば、上流側排気通路の内管の出口の手前から上記出口にかけて内管を徐々に縮径した縮径部により、排気を内管の径方向内方に案内するようにしたので、内管内で流動する排気を、スムーズに内管の径方向内方に案内することができる。また、案内手段として別部材を設けることなく、比較的簡単な構造で排気温度の低下を抑制することが可能となる。
【００１７】
更に、請求項３のエンジンの排気装置によれば、下流側排気通路も二重管構造とすることにより、下流側排気通路内に流入した後も、排気の熱が下流側排気通路の外に逃げにくくなる。従って、案内手段による上流側フランジ及び下流側フランジからの放熱の抑制と相俟って、下流側排気通路から排気浄化装置に流入する排気の温度低下を良好に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項４のエンジンの排気装置によれば、フランジを介し、上流側排気通路を下流側排気通路となる排気浄化装置のケーシングに接続した場合に、上流側排気通路の内管内を流動する排気が内管の出口から流出する際に、案内手段によって径方向内方に案内される。従って、上流側排気通路と排気浄化装置とを接続する上流側フランジ及び下流側フランジからの放熱を抑制して、上流側排気通路から排気浄化装置に流入する排気の温度低下を良好に抑制することができる。この結果、排気浄化装置の排気浄化機能を良好に維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、車両に搭載されて本発明の第１実施形態に係る排気装置が適用された４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）の全体構成図を示しており、図１に基づき本発明の第１実施形態に係る排気装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給し、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。
【００２０】
吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、エアクリーナ１０を介して吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１２及び吸気制御弁１４を介して吸気マニホールド１６に導入される。
一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１６との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。
【００２１】
排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して排気浄化装置２８に接続されている。また、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。
排気浄化装置２８は、上流側ケーシング３０と、上流側ケーシング３０の下流側に連通路３２を介して連通する下流側ケーシング３４とで構成される。上流側ケーシング３０内には、前段酸化触媒３６が収容されると共に、この前段酸化触媒３６の下流側にはパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）３８が収容されている。フィルタ３８は、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン１の排気を浄化するために設けられる。
【００２２】
フィルタ３８はハニカム型のセラミック体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン１の排気が内部を流通することによって排気中のパティキュレートを捕集する。
前段酸化触媒３６は、その温度が活性温度以上であるときに排気中のＮＯを酸化させてＮＯ２を生成するので、このように前段酸化触媒３６とフィルタ３８とを配置することにより、フィルタ３８に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒３６から供給されたＮＯ２と反応して酸化し、フィルタ３８の連続再生が行われるようになっている。
【００２３】
下流側ケーシング３４内には、アンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元して浄化する選択還元触媒として機能するＮＯｘ触媒４０が収容されると共に、このＮＯｘ触媒４０の下流側にはＮＯｘ触媒４０から流出したアンモニアを酸化除去するための後段酸化触媒４２が収容されている。
この後段酸化触媒４２は、その温度が活性温度以上であるとき、フィルタ３８の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ２として大気中に排出する機能も有している。
【００２４】
また、連通路３２には、連通路３２内の排気中に尿素水を噴射供給する噴射ノズル４４が設けられている。この噴射ノズル４４から圧縮空気と共に噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒４０に供給される。供給されたアンモニアはＮＯｘ触媒４０に一旦吸着し、ＮＯｘ触媒４０の温度が活性温度以上であるときに、吸着したアンモニアと排気中のＮＯｘとの脱硝反応により、ＮＯｘが浄化されて無害なＮ２となる。
【００２５】
このときＮＯｘと反応せずにＮＯｘ触媒４０から流出したアンモニアは、後段酸化触媒４２によって酸化除去される。
フィルタ３８の連続再生が十分行われない場合には、フィルタ３８内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３８が目詰まりを起こすおそれがある。このため、フィルタ３８におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜フィルタ３８を昇温し強制再生を行うことにより、フィルタ３８に堆積したパティキュレートを焼却し、フィルタ３８の排気浄化機能を維持するようにしている。
【００２６】
フィルタ３８の強制再生では、吸気制御弁１４や排気絞り弁２６を閉方向に制御して排気温度を上昇させると共に、エンジン１の膨張行程や排気行程でインジェクタ４からポスト噴射による排気中への燃料供給を行い、フィルタ３８に堆積したパティキュレートを焼却することが可能な温度までフィルタ３８を昇温する。フィルタ３８の温度が上昇することにより、フィルタ３８に堆積していたパティキュレートが焼却除去され、フィルタ３８の強制再生が行われる。
【００２７】
以上のように、排気浄化装置２８においては、前段酸化触媒３６、フィルタ３８、ＮＯｘ触媒４０及び後段酸化触媒４２がそれぞれの機能を正常に発揮する上で、流入する排気の温度が適度に上昇している必要がある。
このように構成されたエンジン１の排気装置では、排気管２０が内管と内管の外側に空間を有して重合された外管とからなる二重管構造となっており、本実施形態ではターボチャージャ８のタービン８ｂと排気浄化装置２８との間において２分割されている。
【００２８】
図２は、２分割された排気管２０の接続部分を示す断面図であり、排気管２０は上流側排気管（上流側排気通路）２０ａと下流側排気管（下流側排気通路）２０ｂとに分割されている。そして、上流側排気管２０ａ及び下流側排気管２０ｂは、上流側排気管２０ａの下流側端部に設けられた上流側フランジ４６と、下流側排気管２０ｂの上流側端部に設けられた下流側フランジ４８とを接合し、複数のボルト５０及びナット５２で連結することにより、互いに接続されている。
【００２９】
より具体的に説明すると、上流側排気管２０ａは、排気浄化装置２８に向け図２中の矢印Ａの方向に排気が内部を流動する内管５４と、内管５４の外側に空間を有して重合された外管５６とからなる二重管構造となっている。外管５６は、図２に示すように、上流側フランジ４６の手前側から下流側端部に向けて徐々に縮径されている。そして、外管５６の下流側端部が上流側フランジ４６の開口部４６ａに嵌合されると共に、開口部４６ａの周縁部に形成された段部４６ｂに突き当てられた状態で、外管５６が上流側フランジ４６に固定されている。
【００３０】
このようにして上流側フランジ４６に固定されることにより、外管５６の下流側端部は上流側フランジ４６の下流側端面、即ち下流側フランジ４８と接合される面よりも、軸線方向で上流側に位置している。なお、外管５６の下流側端部の軸線方向の位置は、段部４６ｂの位置を軸線方向に変更することにより、上流側フランジ４６の厚みの範囲内で任意に設定可能である。
【００３１】
外管５６の縮径により、フランジ４８の近傍では外管５６の内周面と内管５４の外周面との間隔が狭まるものの、外管５６の内周面と内管５４の外周面とは直接的には接触しておらず、スチールウール製の緩衝材５８を介して外管５６の内周面と内管５４の外周面とが接合されることにより、熱膨張の差異による破損を抑制すると共に内管５４から外管５６への熱の伝達を極力抑えるようにしている。
【００３２】
また、内管５４には、その出口より手前で緩衝材５８の下流側となる位置から出口にかけて内管５４を徐々に縮径することにより縮径部（案内手段）６０が形成されている。この縮径部６０により、内管５４内を流動する排気は、図２中に矢印群Ｂで示すように、内管５４の径方向内方、即ち上流側フランジ４６及び下流側フランジ４８から径方向内方に遠ざかる方向に案内され、内管５４の出口から流出する。
【００３３】
なお、本実施形態において、内管５４の下流側端部は、軸線方向において外管５６の下流側端部とほぼ同じ位置にあるが、上流側フランジ４６の下流側端面から下流側に突出しない限り、軸線方向において外管５６の下流側端部と異なる位置にあっても良い。但し、軸線方向において上流側フランジ４６の下流側端面に近い方が、より効果的に排気の流動を上流側フランジ４６及び下流側フランジ４８から遠ざけることができる。
【００３４】
一方、下流側排気管２０ｂも上流側排気管２０ａと同様に、排気浄化装置２８に向けて排気が内部を流動する内管６２と、内管６２の外側に空間を有して重合された外管６４とからなる二重管構造となっており、内管６２内を流動する排気の熱が外管６４から外気へ逃げるのを抑制するようにしている。外管６４は、図２に示すように、下流側フランジ４８の近傍から上流側端部に向かって徐々に縮径されている。
【００３５】
下流側排気管２０ｂでは、その上流端において内管６２と外管６４との間に排気が浸入しないようにするため、外管６４の縮径により外管６４の内周面と内管６２の外周面とが直接接合されている。
また、内管６２及び外管６４は、その上流側端部が共に、下流側フランジ４８の開口部４８ａに嵌合されると共に、開口部４８ａの周縁部に形成された段部４８ｂに突き当てられた状態で下流側フランジ４８に固定されている。このようにして下流側フランジ４８に固定されることにより、内管６２及び外管６４の上流側端部は、下流側フランジ４８の上流側端面、即ち上流側フランジ４６と接合される面よりも、軸線方向で下流側に位置している。なお、内管６２及び外管６４の上流側端部の軸線方向の位置は、段部４８ｂの位置を軸線方向に変更することにより、下流側フランジ４８の厚みの範囲内で任意に設定可能である。また、内管６２及び外管６４の上流側端部の軸線方向の位置は、必ずしも本実施形態のように一致させる必要はない。
【００３６】
以上のようにして、上流側排気管２０ａと下流側排気管２０ｂとを、上流側フランジ４６及び下流側フランジ４８を介して接続することにより、上流側排気管２０ａの内管５４内を、排気浄化装置２８に向けて図２中の矢印Ａの方向に流動する排気は、矢印群Ｂで示すように、内管５４の出口において縮径部６０により径方向内方に案内される。即ち、内管５４内を流動する排気は、上流側フランジ４６の開口部４６ａ及び下流側フランジ４８の開口部４８ａから径方向内方に遠ざかるように内管５４から排気浄化装置２８に向けて流出し、上流側フランジ４６及び下流側フランジ４８、並びに下流側フランジ４８近傍の内管５４の内周面に触れにくくなる。従って、比較的熱容量の大きい上流側フランジ４６や下流側フランジ４８を介した排気の熱損失を抑制することが可能となり、排気温度の低下を抑制して、前述したような排気浄化装置２８の排気浄化機能を良好に維持することが可能となる。そして、上流側排気通路の内管５４を徐々に縮径した縮径部６０により、排気を内管５４の径方向内方に案内するようにしたので、排気がスムーズに案内されると共に、このように排気を案内するための部材を別途設ける必要がなく、比較的簡単な構造で排気温度の低下を良好に抑制することができる。
【００３７】
また、前述したように、上流側排気通路２０ａの内管５４及び外管５６はいずれも、その下流側端部が上流側フランジ４６の下流側端面より上流側に位置して、上流側フランジ４６から下流側排気通路２０ｂに向けて軸線方向に突出しないように構成されている。また、下流側排気通路２０ｂの内管６２及び外管６４も共に、その上流側端部が下流側フランジ４８の上流側端面から上流側排気通路２０ａに向けて軸線方向に突出しないように構成されている。従って、上流側フランジ４６と下流側フランジ４８との連結を解除するだけで、容易に上流側排気通路２０ａと下流側排気通路２０ｂとを分離することが可能となる。この結果、排気装置の組み付けや分解時に上流側排気通路２０ａや下流側排気通路２０ｂを軸線方向に移動させるための作業スペースを確保する必要がなくなって、限られた空間での作業が容易になる。また、車両側にも同様に上流側排気通路２０ａや下流側排気通路２０ｂを軸線方向に移動させるためのスペースを確保する必要がなくなり、排気装置の搭載に関わる自由度を増大させることができる。
【００３８】
上記第１実施形態では、上流側フランジ４６を下流側フランジ４８と連結することにより下流側排気管２０ｂと接続される上流側排気管２０ａの内管５４に縮径部６０を設けるようにした。しかし本発明は、排気管２０を排気浄化装置２８に接続する部分にも適用することが可能である。
そこで、このように排気管２０と排気浄化装置２８との接続部分に本発明を適用した場合の例を第２実施形態として以下に説明する。なお、第２実施形態は、本発明の適用箇所が排気管同士の接続部分ではなく、排気管２０と排気浄化装置２８との接続部分である点でのみ上記第１実施形態と相違しており、その他の構成は図１に示された第１実施形態と同一である。以下では、第１実施形態と同一の構成要素について、同じ符号を用いるものとして詳細な説明は省略する。
【００３９】
図３は、本発明の第２実施形態における、排気管２０と排気浄化装置２８との接続部分の断面図である。第２実施形態においては、排気管２０が本発明の上流側排気通路に相当し、排気浄化装置２８の上流側ケーシング３０が下流側排気通路を構成する。
排気管２０と排気浄化装置２８とは、排気管２０の下流端に設けられた上流側フランジ６６と排気浄化装置２８の上流側ケーシング３０に設けられた下流側フランジ６８とを接合し、複数のボルト７０及びナット７２で連結することにより、互いに接続されている。
【００４０】
より具体的に説明すると、排気管２０は、排気浄化装置２８に向け図３中の矢印Ｃの方向に排気が内部を流動する内管７４と、内管７４の外側に空間を有して重合された外管７６とからなる二重管構造となっている。外管７６は、図３に示すように、上流側フランジ６６の手前側から下流側端部に向けて徐々に縮径されている。そして、外管７６の下流側端部が上流側フランジ６６の開口部６６ａに嵌合されると共に、開口部６６ａの周縁部に形成された段部６６ｂに突き当てられた状態で、外管７６が上流側フランジ６６に固定されている。
【００４１】
このようにして上流側フランジ６６に固定されることにより、外管７６の下流側端部は上流側フランジ６６の下流側端面、即ち下流側フランジ６８と接合される面よりも、軸線方向で上流側に位置している。なお、外管７６の下流側端部の軸線方向の位置は、段部６６ｂの位置を軸線方向に変更することにより、上流側フランジ６６の厚みの範囲内で任意に設定可能である。
【００４２】
外管７６の縮径により、フランジ６８の近傍では外管７６の内周面と内管７４の外周面との間隔が狭まるものの、外管７６の内周面と内管７４の外周面とは直接的には接触しておらず、スチールウール製の緩衝材７８を介して外管７６の内周面と内管７４の外周面とが接合されることにより、熱膨張の差異による破損を抑制すると共に内管７４から外管７６への熱の伝達を極力抑えるようにしている。
【００４３】
また、内管７４には、その出口より手前で緩衝材７８の下流側となる位置から出口にかけて内管７４を徐々に縮径することにより縮径部（案内手段）８０が形成されている。この縮径部８０により、内管７４内を流動する排気は、図３中に矢印群Ｄで示すように、内管７４の径方向内方、即ち上流側フランジ６６及び下流側フランジ６８から径方向内方に遠ざかる方向に案内され、内管７４の出口から流出する。
【００４４】
なお、本実施形態において、内管７４の下流側端部は、軸線方向において外管７６の下流側端部とほぼ同じ位置にあるが、上流側フランジ６６の下流側端面から下流側に突出しない限り、軸線方向において外管７６の下流側端部と異なる位置にあっても良い。但し、軸線方向において上流側フランジ６６の下流側端面に近い方が、より効果的に排気の流動を上流側フランジ６６及び下流側フランジ６８から遠ざけることができる。
【００４５】
一方、排気浄化装置２８の上流側ケーシング３０は、図３に示すように、その上流側端部が下流側フランジ６８の開口部６８ａに嵌合されると共に、開口部６８ａの周縁部に形成された段部６８ｂに突き当てられた状態で、下流側フランジ６８に固定されている。このようにして下流側フランジ６８に固定されることにより、上流側ケーシング３０の上流側端部は、下流側フランジ６８の上流側端面、即ち上流側フランジ６６と接合される面よりも、軸線方向で下流側に位置している。なお、上流側ケーシング３０の上流側端部の軸線方向の位置は、段部６８ｂの位置を軸線方向に変更することにより、下流側フランジ６８の厚みの範囲内で任意に設定可能である。
【００４６】
以上のようにして排気管２０を、上流側フランジ６６及び下流側フランジ６８を介して排気浄化装置２８の上流側ケーシング３０に接続することにより、排気浄化装置２８に向けて排気管２０の内管７４内を図３中の矢印Ｃの方向に流動する排気は、矢印群Ｄで示すように、内管７４の出口において縮径部８０により径方向内方へと案内される。即ち、内管７４内を流動する排気は、上流側フランジ６６の開口部６６ａ及び下流側フランジ６８の開口部６８ａから径方向内方に遠ざかるように内管７４から排気浄化装置２８に向けて流出し、上流側フランジ６６及び下流側フランジ６８、並びに下流側フランジ６８近傍の上流側ケーシング３０の内面に触れにくくなる。従って、熱容量の比較的大きい上流側フランジ６６や下流側フランジ６８を介した排気の熱損失を抑制することが可能となり、排気温度の低下を抑制して、前述したような排気浄化装置２８の排気浄化機能を良好に維持することが可能となる。そして、上流側排気通路の内管７４を徐々に縮径した縮径部８０により、排気を内管７４の径方向内方に案内するようにしたので、排気がスムーズに案内されると共に、このように排気を案内するための部材を別途設ける必要がなく、比較的簡単な構造で排気温度の低下を良好に抑制することができる。
【００４７】
また、前述したように、排気通路２０の内管７４及び外管７６はいずれも、その下流側端部が上流側フランジ６６の下流側端面より上流側に位置して、上流側フランジ６６から排気浄化装置２８に向けて突出しないように構成されている。また、排気浄化装置２８の上流側ケーシング３０も、その上流側端部が下流側フランジ６８の上流側端面から排気通路２０に向けて突出しないように構成されている。従って、上流側フランジ６６と下流側フランジ６８との連結を解除するだけで容易に排気通路２０と排気浄化装置２８とを分離することが可能となる。この結果、排気装置の組み付けや分解時に排気通路２０や排気浄化装置２８を軸線方向に移動させるための作業スペースを確保する必要がなくなって、限られた空間での作業が容易になる。また、車両側にも同様に排気通路２０や排気浄化装置２８を軸線方向に移動させるためのスペースを確保する必要がなくなり、排気装置の搭載に関わる自由度を増大させることができる。
【００４８】
以上で本発明の実施形態に係るエンジンの排気装置についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記第１実施形態と第２実施形態とは同時に実施可能であることはいうまでもない。また、本発明が適用される排気通路の接合箇所は上記第１実施形態或いは第２実施形態に限定されるものではなく、エンジンの排気通路において二重管構造の上流側排気通路をフランジにより下流側の排気通路に接続する場合には同様に適用することができる。上流側排気通路が接続される下流側排気通路としては、上記第２実施形態のように排気浄化装置２８の上流側ケーシングのほか、排気絞り弁２６のケーシングや、ターボチャージャ８のタービン８ｂ側のケーシングなどのように、上流側排気通路から供給された排気が内部を流動するものであればよい。
【００４９】
また、上記第２実施形態では、排気浄化装置２８の上流側ケーシング３０を下流側排気通路としたが、排気浄化装置２８のケーシングは、必ずしも上流側と下流側とに分割されている必要はなく、単一のケーシングであっても、上記第２実施形態と同様にして本発明を適用することができる。
更に、上記第１及び第２実施形態では、内管の下流側を縮径した縮径部により本発明の案内手段を構成するようにした。この場合には、前述したように、簡単な構成で案内手段を設けることができるが、案内手段の形態はこれに限定されるものではなく、内管から流出する排気が径方向内方に案内されるものであればよい。即ち、例えば内管の下流側端部の手前から下流端にかけてその内周面に肉盛部を設けることにより、内管の内径を下流端に向けて徐々に縮径するようにしても良い。或いは、下流側ほど内径が縮径されたリングを内管の出口部分に嵌合するようにしても良い。
【００５０】
また、前述したように、第１実施形態における上流側排気管２０ａの上流側フランジ４６に対する軸線方向の位置は、上流側フランジ４６の下流側端面から下流側に突出しない限り、上流側フランジ４６の厚みの範囲内で任意に設定可能である。上記第１実施形態では、上流側排気管２０ａの外管５６について軸線方向の位置決めを容易に行うよう、上流側フランジ４６の開口部４６ａの周縁部に形成した段部４６ｂに外管５６の下流側端部を突き当てるようにしたが、上流側フランジ４６への外管５６の取付構造はこれに限定されるものではない。例えば、上流側フランジ４６の開口部４６ａに段部を形成せず、上流側排気管２０ａの外管５６の下流側端部及びその近傍の外周面を上流側フランジ４６の開口部４６ａの内壁に固着するようにしても良い。このようにした場合には、外管５６の下流側端部の軸線方向の位置を上流側フランジ４６の下流側端面とほぼ一致させることもできる。更に、上流側フランジ４６と下流側フランジ４８との間にガスケットを設けるようにしてもよい。この場合、上流側排気管２０ａの下流側端部の軸線方向の位置は、上流側フランジ４６及びガスケットの厚みの範囲内に設定すればよい。
【００５１】
なお、第２実施形態における排気管２０と上流側フランジ６６との取付構造及び両者の位置関係についても同様である。
また、第１実施形態における下流側排気管２０ｂの下流側フランジ４８に対する軸線方向の位置も、下流側フランジ４８の上流側端面から上流側に突出しない限り、下流側フランジ４８の厚みの範囲内で任意に設定可能である。上述の上流側排気管２０ａの場合と同様に、下流側フランジ４８の開口部４８ａに段部を形成せず、下流側排気管２０ｂの外管６４の上流側端部及びその近傍の外周面を下流側フランジ４８の開口部４８ａの内壁に固着するようにしても良い。このようにした場合には、下流側排気管２０ｂの上流側端部の軸線方向の位置を下流側フランジ４８の上流側端面とほぼ一致させることもできる。更に、前述したように上流側フランジ４６と下流側フランジ４８との間にガスケットを設けるようにしてもよく、この場合、下流側排気管２０ｂの上流側端部の軸線方向の位置は、下流側フランジ４８及びガスケットの厚みの範囲内に設定すればよい。
【００５２】
なお、第２実施形態における排気浄化装置２８のケーシング３０と下流側フランジ６８との取付構造及び両者の位置関係についても同様である。
また、上記第１実施形態では、ターボチャージャ８のタービン８ｂと排気浄化装置２８との間において排気管２０を２分割するようにしたが、分割の位置及び数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更可能である。この場合、それぞれの分割箇所において上記第１実施形態と同様に本発明を適用することが可能である。
【００５３】
最後に、上記第１及び第２実施形態では、エンジンを４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジンの形式や気筒数はこれに限られるものではなく、また排気浄化装置に設けられる触媒などの排気浄化機構についてもエンジンの形式や要求される仕様に応じて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気装置を有するエンジンの全体構成図である。
【図２】排気管の軸線方向に沿った上流側及び下流側フランジ周辺の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る排気装置における排気管の軸線方向に沿った上流側及び下流側フランジ周辺の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  エンジン
２０  排気管（上流側排気通路）
２０ａ  上流側排気管（上流側排気通路）
２０ｂ  下流側排気管（下流側排気通路）
３０  上流側ケーシング（下流側排気通路）
４６，６６  上流側フランジ
４８，６８  下流側フランジ
５４，６２，７４  内管
５６，６４，７６  外管
６０，８０  縮径部（案内手段）
【図１】
2009002273.tif 000003
【図２】
2009002273.tif 000004
【図３】
2009002273.tif 000005