JP2005146857A - 消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの排気音を低減する消音器において、消音器本体に設けられる複数の上流側排気パイプを流れる排気ガスの通路抵抗を低減させることができ、また、複数の上流側排気パイプは、並列状態のまま一本のパイプに集合させることがなく、それらのパイプ同士の面倒な溶接結合工程を必要としない。
【解決手段】 消音器本体１内に設けた支持板６に、消音器本体１内に流入された排気ガスを導く第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２を並列状態のまま支持させ、これらの上流側排気パイプ２１，２２よりも下流側で、前記消音器本体１に下流側排気パイプ４０を支持させ、第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２を一本に集合させることなく下流側排気パイプ４０に集合させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両用などのエンジンの排気系に接続されて、排気音を低減する消音器に関するものである。

従来、消音器内に排気パイプを設け、その排気パイプ内に、消音器内に流入した排気ガスを導き消音して大気に排出するようにしたものにおいて、前記排気パイプを小径の排気パイプと、それよりも大径の排気パイプとより構成し、小径の排気パイプを大径の排気パイプの内部に収めることで、小径および大径の、２本の排気パイプを消音器内で１本の排気パイプとして集合させたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１１−１５３０１９号公報

ところが、特許文献１に示されるものは、大径の排気パイプの排気通路断面積が正円ではなくなり、同じ断面積の正円パイプに比べて通路抵抗が増え、エンジンの高回転域における出力損失につながるという問題がある。

また、かかる問題を解消すべく、大径の排気パイプと小径の排気パイプを並列状態のまま１本のパイプに集合させることも考えられるが、この場合１本のパイプの集合部の断面形状を「ひょうたん形状」に形成する必要があってその成形に手間取る上に、「ひょうたん形状」における２本の並列パイプとの溶接結合工程も複雑になり、コスト増を招くという別の問題がある。

本発明はかかる実情に鑑みて提案されたもので、前記問題を解決した新規な消音器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、消音器本体内に設けた支持板に、消音器本体内に流入された排気ガスを導く複数本の上流側排気パイプを並列して支持させ、これらの上流側排気パイプよりも下流側で、前記消音器本体に下流側排気パイプを支持させ、前記複数の上流側排気パイプを並列状態のまま前記下流側排気パイプに集合させることを特徴としている。

本請求項１記載の発明によれば、複数の上流側排気パイプを並列状態のまま下流側排気パイプに集合させるので、一方の排気パイプを他方の排気パイプ内に収めるようにしたものに比べて複数の上流側排気パイプを流れる排気ガスの通路抵抗を低減させることができる。また、複数の上流側排気パイプは、並列状態のまま一本のパイプに集合させることがないので、それらのパイプ同士の面倒な溶接結合工程を必要としない。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

添付図面において、図１は、本発明消音器を備えた、自動車用排気系の全体斜視図、図２は、二次消音器の破断斜視図、図３は、図２の３矢視図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図、図５は、図３の５−５線に沿う拡大断面図、図６は、弁装置の弁体、弁ばねおよびばね受けの分解斜視図、図７は、二次消音器の作用を示す模式図である。

図１において、自動車用エンジンの排気ポートには、排気系Ｅｘが接続され、この排気系Ｅｘには、その上流側から下流側に一次消音器（プリチャンバ）Ｍ１および二次消音器Ｍ２が順に接続され、排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、一次消音器Ｍ１を流れて一次的に消音され、さらに二次消音器Ｍ２を流れて二次的に消音され、大気に排出される。

次に本発明にかかる二次消音器Ｍ２の構造について、図２〜６を参照して詳細に説明する。

二次消音器Ｍ２は、消音器本体１と、排気導入パイプ１０と、第１上流側排気パイプ２１と、第２上流側排気パイプ２２と、下流側排気パイプ４０とを備えている。

消音器本体１は、二次消音器Ｍ２の主体部分を構成しており、前後両端面を開放した楕円筒状のアウタシェル２と、このアウタシェル２の開口前面に気密に固定される前部エンドプレート３と、その開口後面に気密に固定される後部エンドプレート４とより密閉状に形成されている。そして、前部エンドプレート３は、車両の前方側に位置している。

消音器本体１の内部には、前記前部および後部エンドプレート３，４と略平行に仕切板５が設けられ、仕切板５と後部エンドプレート４との間に上流室Ｕが、また、仕切板５と前部エンドプレート３との間に下流室Ｄがそれぞれ画成されており、上流室Ｕは、下流室Ｄよりも容積が大きくしてある。また、前記上流室Ｕ内は、仕切板５と平行な支持板６により、第１室Ｕ１と第２室Ｕ２とに分けられている。支持板６には複数の連通孔７…が開口されており、これらの連通孔７…を通して第１室Ｕ１と第２室Ｕ２とは連通されていて、第１室Ｕ１と第２室Ｕ２間では、複数の連通孔７…を通して排気ガスの自由な流通を許容できるようにしてあり、第１室Ｕ１と第２室Ｕ２は実質的に一つの上流室Ｕとして機能する。

前記前部エンドプレート３と仕切板５には、それらに跨がって消音器本体１の前後方向に延びる排気導入パイプ１０が貫通支持されており、この排気導入パイプ１０の前端すなわち上流端は消音器本体１の外部に開口されて、エンジンＥの排気ポートに連通される排気系に接続され、また、排気導入パイプ１０の後端は、上流室Ｕの第１室Ｕ１に連通されている。したがって、エンジンＥの運転により排出される排気ガスは排気系Ｅｘより排気導入パイプ１０に流入し、そこから消音器本体１内の上流室Ｕに導かれる。

消音器本体１の上流室Ｕには、２本の、第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２が並列状態のまま収容されている。第１の上流側排気パイプ２１は、消音器本体１の軸線方向に沿ってＵ字状に彎曲形成されていて、その両端部が支持板６に貫通支持されている。第１の上流側排気パイプ２１の上流側半部２１ｕは、消音器本体１内をアウタシェル２の内面に近づけて配置され、その開口端は拡開されて第２室Ｕ２内に開口されており、また、第１の上流側排気パイプ２１の下流側半部２１ｄは消音器本体１の径方向中央部を前後方向に延びてその開口端は後述する集合パイプ３０の入口に気密に接続されている。第１の上流側排気パイプ２１の上流側半部２１ｕは、仕切板５に固定されて片持状に延びるステー２４に支持されている。また、第２の上流側排気パイプ２２は直状に形成されて消音器本体１内の径方向中央部を、前記第１の上流側排気パイプ２１と略平行に前後方向に延びており、その前端部は前記仕切板５に支持されていてその開口前端は前記下流室Ｄ内に連通され、また、その後端部は前記支持板６に貫通支持されてその開口後端は、後述する集合パイプ３０の入口に気密に接続される。

前記排気導入パイプ１０の後端部すなわち自由端部と、前記第２の上流側排気パイプ２２の中間部とは、連結片２６により一体に結合されていてそれらが相互に補強されている。

上流室Ｕの第２室Ｕ２内の径方向中央部には、集合パイプ３０がその前後方向に沿って配置され、この集合パイプ３０は、図４に示すように、その前端すなわち上流端に向かって末広状に拡開されてその通路断面積が漸次広くなっており、その開口前端は前記支持板６の後面にスポット溶接３１により気密に固定されている。また、その後端すなわち下流端は消音器本体１の後部エンドプレート４に貫通支持されて、その後部エンドプレート４に、後述する下流側排気パイプ４０と共にビード溶接４１により気密に固定される。図４に示すように、集合パイプ３０の入口、すなわちその上流側端部には、並列状態のままの第１および第２の排気パイプ２１，２２の下流端が連通されており、第１および第２の排気パイプ２１，２２を流れる排気ガスは、集合パイプ３０内で合流される。

なお、支持板６のスポット溶接３１の内側には連通孔７は形成されていない。

消音器本体１の後部エンドプレート４には、直状の下流側排気パイプ４０の前端すなわち上流端が前記集合パイプ３０の下流端と連通した状態で片持状に一体に支持されており、図４に示すように、集合パイプ３０の下流端と、下流側排気パイプ４０の上流端と後部エンドプレートの三者は、前述のようにビード溶接４１により気密に固定されている。下流側排気パイプ４０は、消音器本体１の後部エンドプレート４から外部に向けて延出されており、その下流端すなわち後端は大気に開口されている。したがって、第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２を流れる排気ガスは集合パイプ３０内で合流されたのち、下流側排気パイプ４０を通って大気に放出される。

図２，３，５に示すように、仕切板５には、上流室Ｕの第１室Ｕ１と、下流室Ｄとを連通する開口５０が設けられ、この開口５０は、そこに設けられる弁装置Ｖにより開閉制御されるようになっている。この弁装置Ｖは従来公知（特許第３３８３２５４号公報参照）のものであり、本発明の要旨とするものでないので、この弁装置Ｖの構造を簡単に説明するに、この弁装置Ｖは、エンジンＥの高速回転域で排気圧力が上昇したときに開弁するように構成されているものであって、図５，６にに示すように、仕切板５に固定されて上流室Ｕの第１室Ｕ１と下流室Ｄとを連通する筒状の弁ハウジング５６と、この弁ハウジング５６に装着した弁体５１と、この弁体５１を閉じ側に付勢する弁ばね５２とを備えている。

図６に示すように、弁体５１は、一対の渦巻板５１ａ，５１ａをかみ合わせてそれらの半円状の中央部の直線部分５１ｂ，５１ｂのところで接合して構成されており、その外周部が弁ハウジング５６の弁座部５６ａに着座される。弁体５１の中央部には、一方のばね受け５４が設けられる。弁ばね５２はコイルばねよりなり、その胴部５２ａが一方のばね受け５４により支持される。またこの弁ばね５２の２つの腕部５２ｂ，５２ｂは、弁ハウジング５６に一体に設けた他のばね受け５５に摺動可能に係合され、弁体５１は弁ばね５２の腕部５２ｂ，５２ｂの撓み反力で閉弁側に付勢される。そして、この弁装置Ｖは排気圧力が閉弁状態における弁バネ５２のセット荷重に対応する開弁設定圧以上になったときに開弁するようになっている。

かくして、上流室Ｕ内の排気ガス圧力が所定値以下のときは、弁体５１は、弁ばね５２の弾発力により閉じられて、第１の上流室Ｕ１と下流室Ｄとが遮蔽状態を維持され、また、上流室Ｕ内の排気ガス圧力が所定値を超えるとときは、弁体５１は弁ばね５２の弾発力に抗して開弁されて、第１の上流室Ｕ１と下流室Ｄとが連通状態に維持される。

図２に示すように、消音器本体１の前部エンドプレート３は、前記弁装置Ｖに対面する部分が外方に向けて膨出しており、装置Ｖの周囲に、排気ガスが抵抗少なく流れるために流通間隙が形成されるようにしてある。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転により発生する排気ガスは、排気系Ｅｘへと流れる。排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、一次消音器Ｍ１をへて本発明にかかる二次消音器Ｍ２へと導かれ、消音された後、大気へと排出される。

ところで、エンジンＥのアイドリング運転、始動運転を含む低速運転域では、図７（Ａ）に示すように、エンジンＥの燃焼圧力が低く、そこから排出される排気ガスの圧力も低いため、排気導入パイプ１０を経て上流室Ｕに流入された排気ガスの圧力は、弁装置Ｖの弁ばね５２の閉弁ばね力よりも弱いため、弁装置Ｖは閉弁状態を維持している。したがって、図７（Ａ）矢印に示すように、第２消音器Ｍ２に流入した排気ガスは、すべて排気導入パイプ１０から上流室Ｕの、第１室Ｕ１から第２室Ｕ２へと流入し、その後、Ｕ字状に形成される第１の上流側排気パイプ２１に流入し、ここを通過したのち、合流パイプ３０を経て第２消音器Ｍ２下流端の下流側排気パイプ４０を通り大気へ排出される。そして、排気ガスが第２消音器Ｍ２内を前述したように流れるときに、上流室Ｕが拡張室として機能し、また、排気ガスは、そのすべてがＵ字状の第１の上流側排気パイプ２１を流れることにより、流路面積が小さくしかも長い径路を流れる結果となって、エンジンＥの低速回転域での第２消音器Ｍ２による消音効果を高めることができる。

一方、エンジンＥの燃焼が完爆状態となって、高速運転域に達すると、その燃焼圧力が高くなり、そこから排出される排気ガスの圧力も高くなるため、図７（Ｂ）に示すように、排気導入パイプ１０を経て上流室Ｕに流入された排気ガスの圧力は、弁装置Ｖの弁ばね５２の閉弁ばね力よりも高くなり、弁装置Ｖは開弁状態に維持されるに至る。したがって、図７（Ｂ）に矢印に示すように、排気導入パイプ１０から上流室Ｕの第１室Ｕ１に流入した排気ガスは、その一部が支持板６の複数の連通孔７…を通って上流室Ｕの第２室Ｕ２に入り、そこから第１の上流側排気パイプ２１に流入する一方その残部は、仕切板５の弁装置Ｖを通って下流室Ｄへと流れ、そこから第２の上流側排気パイプ２２に流入する。第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２を通過した排気ガスは、集合パイプ３０内で合流し、その合流排気ガスは下流側排気パイプ４０を通過して大気に排出される。そして、排気ガスが第２消音器室Ｍ２内を前述したように流れるときに、上流室Ｕおよび下流室Ｄが拡張室として機能し、また、排気ガスは、第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２を流れることにより、流路面積が大きくしかもその一部が短い径路を流れる結果となって、エンジンＥの高速回転域での消音器の排気抵抗を低減することができる。

以上のように、第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２は並列状態のまま下流側排気パイプ４０に集合されるので、前記特許文献１に示されるように一方の上流側排気パイプを他方の上流側排気パイプ内に収めるようにしたものに比べて上流側排気パイプを流れる排気ガスの通路抵抗を大幅に低減することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。

たとえば、前記実施例では、本発明を第２消音器Ｍ２に実施した場合を説明したが、これを第１消音器Ｍ１に実施してもよく、また前記実施例では、互いに並列される上流側排気パイプを、各１本ずつの第１および第２の上流側排気パイプ２１，２２により構成した場合を説明したが、それらをそれぞれ複数本により構成してもよい。

本発明消音器を備えた、自動車用排気系の全体斜視図 二次消音器の破断斜視図 図２の３矢視図 図３の４−４線に沿う断面図 図３の５−５線に沿う拡大断面図 弁装置の弁体、弁ばねおよびばね受けの分解斜視図 二次消音器の作用を示す模式図

符号の説明

１・・・・消音器本体
６・・・・支持板
２１・・・上流側排気パイプ（第１の上流側排気パイプ）
２２・・・上流側排気パイプ（第２の上流側排気パイプ）
４０・・・下流側排気パイプ

Claims (1)

1. 消音器本体（１）内に設けた支持板（６）に、消音器本体（１）内に流入された排気ガスを導く複数本の上流側排気パイプ（２１，２２）を並列して支持させ、これらの上流側排気パイプ（２１，２２）よりも下流側で、前記消音器本体（１）に下流側排気パイプ（４０）を支持させ、前記複数の上流側排気パイプ（２１，２２）を並列状態のまま下流側排気パイプ（４０）に集合させることを特徴とする、消音器。
   

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