CN203394613U

CN203394613U - 消声装置

Info

Publication number: CN203394613U
Application number: CN201320465014.1U
Authority: CN
Inventors: 若月一稔; 高垣仲矢; 幸光秀之
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2023-07-31

Abstract

本实用新型提供一种消声装置（1）。该消声装置（1）具有被形成为向废气气流上游侧凸出的形状的开闭阀（20），该开闭阀（20）的迎着废气气流上游侧的部位形成有曲面部（20d），构成该曲面部（20d）的曲面的半径为废气气流上游侧的排气通道的内径（d）的三分之一以上。采用本实用新型的结构，能够增大消声量。

Description

消声装置

技术领域

本实用新型涉及一种具备开闭阀的消声装置。

背景技术

以往，从发动机排出的废气经与发动机连接的催化式排气净化器净化之后，以排气声被与催化式排气净化器连接的消声装置抑制的状态排放到大气中。

在消声装置中，设有供废气流通的排气通道。排气通道被分隔构件区分成多个膨胀室。如图9所示的现有技术例的消声装置100那样，在分隔构件上设置有直径从一个膨胀室101向另一个膨胀室102方向逐渐变大的扩径部103。

消声装置100具备向废气气流上游侧凸出的圆台形的开闭阀105，该开闭阀105能嵌合在扩径部103，对阀体侧面104与扩径部103之间的阀开口面积Ｓ1进行增减（开闭）。在开闭阀105的阀体侧面104与阀体底面106之间的分界部分形成有角部107。

在扩径部103的靠废气气流的下游侧（图中右侧）的上端部，形成有用于支撑开闭阀105的支撑部108。支撑部108上安装有支撑轴109。支撑轴109上安装有向关闭开闭阀105的方向对开闭阀105施加关闭力的弹簧110。

例如，在使用频度较高的中转速范围运行时，从阀体侧面104与扩径部103之间的阀开口中流过的废气的压力超过弹簧的关闭力，从而开闭阀105以支撑轴109为中心转动一定的角度（阀开度角度θ1）而将阀打开。

然而，上述现有技术中，发动机在中转速范围运行时，废气气流有时会在开闭阀105的角部107发生剥离。因此，角部107附近会出现相对于阀开口面积Ｓ1，废气通路的开口面积Ｓ2变窄的缩流部111。因而，存在阀开口面积Ｓ1大于废气通路的开口面积Ｓ2，使得阀开口面积Ｓ1与膨胀室101（膨胀室102）之间的膨胀比降低，消声量减小的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种能够增加消声量的消声装置。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型所涉及的消声装置具备，在废气流通的排气通道中设置的多个膨胀室；在所述膨胀室之间形成的、直径从废气气流上游侧向废气气流下游侧方向逐渐变大的扩径部；以及能嵌合在所述扩径部的开闭阀，其特征在于：所述开闭阀被形成为向废气气流上游侧凸出的形状，在所述开闭阀的迎着废气气流上游侧的部位形成有曲面部，构成该曲面部的曲面的半径为废气气流上游侧的所述排气通道的内径的三分之一以上。

具有上述结构的本实用新型的消声装置的优点在于，由于在开闭阀的迎着废气气流上游侧的部位形成有曲面部，而且构成该曲面部的曲面的半径不小于废气气流上游侧的排气通道的内径的三分之一，所以，流入排气通道的扩径部的废气易于沿着开闭阀的侧面流动，扩径部与开闭阀的侧面之间的废气气流的剥离得到抑制，从而能抑制因剥离而产生的排气通道的缩流，使废气通路的开口面积扩大，能够流通的废气流量增大，作用于开闭阀的废气的压力降低，开闭阀的阀开度角变小。即，扩径部与开闭阀的侧面之间的阀开口面积缩小，膨胀室与阀开口面积之间的膨胀比增大，从而消声量增大。另外，还能降低因废气气流剥离而产生的气流噪音。在此，曲面部的半径的大小（排气通道直径的1／3以上的半径）是通过实验或模拟等而确定的、能够抑制废气气流剥离的半径。

另外，本实用新型优选，还具备向关闭所述开闭阀的方向对所述开闭阀施加关闭力的弹簧，具有所述曲面部的所述开闭阀所产生的阀开口量被设定为，与被形成为向废气气流上游侧凸出的圆台形的开闭阀所产生的阀开口量相等同。

采用上述结构，能够以与被形成为向废气气流上游侧凸出的圆台形的开闭阀（例如图9所示的现有技术例）相等同的阀开口量（阀开口面积）来维持膨胀比，确保消声量。因而，与现有技术相比，具有等同的消声量的情况下，本实用新型的消声装置能够使中转速范围的背压（排气阻力）降低，从而能使发动机轴扭矩增大，发动机燃料费降低。

本实施新型中，被形成为向废气气流上游侧凸出的圆台形的开闭阀是指，形状与图9所示的开闭阀105相同的开闭阀。

附图说明

图1是本实施方式的消声装置的示意构成图。

图2是表示发动机在低转速范围运行时的开闭阀的图。

图3是表示发动机在中转速范围运行时的开闭阀的图。

图4是图3所示的开闭阀的部分扩大图。

图5是表示第1变形例的发动机在低转速范围运行时的开闭阀的图。

图6是表示第1变形例的发动机在中转速范围运行时的开闭阀的图。

图7是表示第2变形例的发动机在低转速范围运行时的开闭阀的图。

图8是表示第2变形例的发动机在中转速范围运行时的开闭阀的图。

图9是表示现有技术例的发动机在中转速范围运行时的开闭阀的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的具体实施方式进行说明。

本实施方式的消声装置1如图1所示，用于将经与发动机连接的催化式排气净化器净化后的废气以抑制了排气声的状态，排放到大气中。

消声装置1包括，作为消声装置主体的主体部11；作为区分用构件的分隔构件12和分隔构件13；进气管14；排气管15；以及作为开闭构件的开闭阀20。从进气管14流入主体部11的废气从排气管15排出，其排气声在主体部11内被消声。

主体部11包括，被形成为圆筒状的外壳16；以及将外壳16的两端封闭的端板17和端板18。该端板17、端板18分别通过嵌缝结构等固定方式而被固定在外壳16上，使废气无法从内部空间泄漏到外部。该端板17与端板18之间安装有分隔构件12，分隔构件12与端板18之间安装有分隔构件13。

分隔构件12将主体部11内的内部空间区分为，位于排气气流的上游侧的膨胀室31、和位于该膨胀室31的排气气流下游侧的膨胀室32。另外，分隔构件13将主体部11内的内部空间区分为膨胀室31和共鸣室33。膨胀室31与共鸣室33之间由连接管19连通。

在此，膨胀室是指，截面面积（ｍｍ²）比进气管内的流通通路的截面面积（ｍｍ²）大，并具有一定容积（ｍｍ³）的空洞。该膨胀室能发挥以下膨胀效果，即，当废气从流通通路流入膨胀室内时，该膨胀室的体积急速膨胀，使得内燃机的排气脉动所引起的压力变动减弱，从而在较宽的频带范围内压低排气声的声压等级（ｄＢ）。共鸣室是指，具备一定的容积（ｍｍ³），能够利用赫姆霍兹的共鸣原理与特定频率（Ｈｚ）的排气声产生共鸣的空洞。

分隔构件12上形成有将膨胀室31与膨胀室32连通的插通孔12ａ。该插通孔12ａ上设有用于安装开闭阀20的开闭阀安装部2（图2所示）。开闭阀安装部2具备在废气气流上游侧以规定的直径形成的外筒21。在外筒21的靠废气气流下游侧（图中右侧）的端部形成有直径从膨胀室31向膨胀室32方向逐渐变大的扩径部22。扩径部22的靠废气气流的下游侧的上端部设置有阀座23。阀座23的面向废气气流的下游侧的面上设置有支撑开闭阀20的支撑部24。支撑部24上设置有支撑轴25。支撑轴25上设置有向关闭开闭阀20的方向对开闭阀20施加关闭力的弹簧26。

当发动机在低转速范围运行时，如图2所示那样，开闭阀20的开度变小，使得废气通路的面积缩小，消声量增加。当发动机在中转速范围运行时，如图3和图4所示那样，由于流过扩径部22的废气的压力超过弹簧所施加的关闭力，所以开闭阀20以支撑轴25为中心转动一度角度（阀开度角度θ2）而将阀打开。

如图2和图3所示，开闭阀20被形成为向废气气流上游侧（图中左侧）凸出的形状。具体而言，开闭阀20具有，用于将阀座23封闭的阀体20ａ；能嵌合在扩径部22的阀体侧面20ｂ；以及在迎着废气气流上游侧的部位形成的阀体底面20ｃ。另外，在开闭阀20与阀座23和扩径部22之间设置有密封构件（未图示）。

在阀体侧面20ｂ与阀体底面20ｃ之间的分界部分形成有曲面部20ｄ。曲面部20ｄ被形成为，曲率半径Ｒ为外筒21的直径ｄ的1／3以上。由于设有该曲面部20ｄ，扩径部22与阀体侧面20ｂ之间的废气气流的剥离能够得到抑制，所以因剥离而产生的通路的缩流得到抑制。在没有缩流的情况下，阀体侧面20ｂ与扩径部22之间形成的阀开口面积与废气通路的开口面积相同，都为面积Ｓ3。

另外，本实施方式的开闭阀20的弹簧26所施加的关闭力被设定为能够产生阀开度角θ2的力，在此，阀开度角θ2是例如发动机在中转速范围运行时，使开闭阀20的阀开口面积Ｓ3（参照图4）与图9所示的现有技术例的开闭阀105的阀开口面积Ｓ1相等同的角度。即，将开闭阀20所产生的阀开口量设定为，与被形成为向废气气流上游侧凸出的圆台形的开闭阀（图9所示的开闭阀105）所产生的阀开口量相等同。通过这样进行设定，本实施方式与现有技术例相比，虽然阀开口面积相同，但由于缩流得到抑制，所以废气通路的开口面积增大。而且，本实施方式的开闭阀20的阀开度角θ2比现有技术例的开闭阀105的阀开度角θ1小。

采用上述实施方式，由于流入排气通道的扩径部22的废气易于沿着开闭阀20的侧面流动，所以，扩径部22与开闭阀20的侧面之间的废气气流的剥离得到抑制。其结果，能抑制因剥离而产生的排气通道的缩流，扩大废气通路的开口面积Ｓ3，使能够流通的废气的流量增加，作用于开闭阀20的废气的压力减低，开闭阀20的阀开度角变小。由此，扩径部22与开闭阀20的侧面之间的阀开口面积Ｓ3缩小，膨胀室31（32）与阀开口面积Ｓ3之间的膨胀比增大，消声量增加。

另外，由于弹簧26所施加的关闭力被设定为，能够产生与图9所示的现有技术例的圆台形的开闭阀相等同的阀开口面积Ｓ1的力。由此，能以与图9所示的现有技术例等同的阀开口面积Ｓ3来维持膨胀比，确保消声量。

＜第1变形例＞

下面，参照图5和图6，对本实施方式的第1变形例进行说明。与在开闭阀20的阀体侧面20ｂ和阀体底面20ｃ之间的分界部分设置有曲面部20ｄ的上述实施方式不同，在该第1变形例中，阀体侧面120ａ和阀体底面120ｂ之间设置有两个曲面部，即曲面部120ｃ和曲面部120ｄ。

如图5所示，在第1变形例的开闭阀120的阀体侧面120ａ与阀体底面120ｂ之间的分界部分设置有曲面部120ｃ；开闭阀120的阀体底面120ｂ被形成为曲面部120ｄ。该曲面部120ｃ和曲面部120ｄ被形成为，曲率半径Ｒ为外筒21的直径ｄ的1／3以上。借助于该曲面部120ｃ和曲面部120ｄ，如图6所示那样，当发动机在中转速范围运行时，扩径部22与阀体侧面120ａ之间的废气气流的剥离得到抑制，所以因剥离而产生的通路的缩流被抑制。除此之外，该第1变形例的其它结构和效果与上述实施方式相同。

＜第2变形例＞

下面，参照图7和图8，对本实施方式的第2变形例进行说明。与在开闭阀20的阀体侧面20ｂ与阀体底面20ｃ之间的分界部分设置有曲面部20ｄ的上述实施方式不同，在该第2变形例中，阀体底面220ａ被形成为球面状的曲面部220ｂ。

如图7所示那样，第2变形例的开闭阀220的阀体底面220ａ被形成为球面状的曲面部220ｂ。该曲面部220ｂ被形成为，曲率半径Ｒ为外筒21的直径ｄ的1／3以上。借助于该曲面部220ｂ，如图8所示那样，当发动机在中转速范围运行时，扩径部22与阀体侧面220ｃ之间的废气气流的剥离被抑制，从而因剥离而产生的通路的缩流被抑制。除此之外，第2变形例的其它结构和効果与上述实施方式相同。

Claims

1.一种消声装置，具备在废气流通的排气通道中设置的多个膨胀室；在所述膨胀室之间形成的、直径从废气气流上游侧向废气气流下游侧方向逐渐变大的扩径部；以及能嵌合在所述扩径部的开闭阀，其特征在于：

所述开闭阀被形成为向废气气流上游侧凸出的形状，

在所述开闭阀的迎着废气气流上游侧的部位形成有曲面部，

构成该曲面部的曲面的半径为废气气流上游侧的所述排气通道的内径的三分之一以上。

2.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：

还具备向关闭所述开闭阀的方向对所述开闭阀施加关闭力的弹簧，

具有所述曲面部的所述开闭阀所产生的阀开口量被设定为，与被形成为向废气气流上游侧凸出的圆台形的开闭阀所产生的阀开口量相等同。