JP2005016403A

JP2005016403A - 消音装置

Info

Publication number: JP2005016403A
Application number: JP2003181624A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Ogawa; 順一郎小川
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】従来と同等の消音効果が得られ、かつ、消音室内のレイアウトが自由で消音性能チューニングの自由度を高めることができると共に、部品点数および組み付け工数の削減によるコストの低減化が可能な消音装置の提供。
【解決手段】排気制御弁２がアウタープレート１２に形成された排気ガス流入口１５に組み付けられ、該排気制御弁２の弁体２１に、該排気制御弁２の閉弁状態において排気ガス流入口（排気抵抗の小さいメイン流路）１５と消音室（拡張室）１４内との間を常時連通する状態で貫通小孔（排気抵抗の大きいサブ流路）２３が形成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消音装置に関し、特に、排圧感応式の排気制御弁が組み込まれた消音装置の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン排気系の途中には少なくともメインマフラ（消音装置）が組み込まれ、このメインマフラ内には、少なくとも排気抵抗の小さいメイン流路と該メイン流路よりは排気抵抗の大きいサブ流路とが並列に設けられると共に、メイン流路側には、所定の排気圧で開弁することにより排気抵抗の小さいメイン流路を開く排圧感応式の排気制御弁が組み込まれるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３７１８４１号公報（明細書（３）頁、図１、２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の消音装置では、排気制御弁が、消音室内に組み込まれたインナーパイプ（特にインレットパイプ）や、消音室内を仕切るインナープレート（バッフルプレート）に組み付けられていたため、以下に述べるような問題点があった。
即ち、インナープレートに組み付けられるものにあっては、これが消音器内レイアウトの制限となり、消音性能チューニングの際のネックになる場合がある。
また、インナーパイプに組み付けられるものにあっても、消音性能チューニングの際のネックになる場合があると共に、インナーパイプおよびそれを保持するインナープレートが必要になるため、部品点数および組み付け工数の増加により、コスト高になる。
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、従来例と同等の消音効果が得られ、かつ、消音室内のレイアウトが自由で消音性能チューニングの自由度を高めることができると共に、部品点数および組み付け工数の削減によるコストの低減化が可能な消音装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の消音装置は、消音室内に常時連通する流路を備えると共に、排気圧に応じて排気量の調整を行う排圧感応式の排気制御弁が、アウタープレートに形成された流入口に組み込まれていることを特徴とす手段とした。
【０００７】
請求項２記載の消音装置は、請求項１記載の消音装置において、前記常時連通する流路が、前記排気制御弁の弁体に形成された貫通小孔で構成されていることを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項３記載の消音装置は、請求項１記載の消音装置において、前記常時連通する流路が、前記排気制御弁の弁体と前記流入口との間に形成された隙間で構成されていることを特徴とする手段とした。
【０００９】
【作用および効果】
請求項１記載の消音装置では、上述のように、消音室内に常時連通する流路を備えると共に、排気圧に応じて排気量の調整を行う排圧感応式の排気制御弁が、アウタープレートに形成された流入口に組み込まれた構成とすることにより、消音室内のレイアウトを自由に行うことができるようになるため、消音性能チューニングの自由度を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００１０】
また、消音室内に排気制御弁を組み付けるために必要であったインナーパイプおよびそれを保持するインナープレートを省略することができるため、部品点数および組み付け工数の削減によるコストの低減化が可能になる。
【００１１】
請求項２に記載に消音装置では、上述のように、前記常時連通する流路が、排気制御弁の弁体に形成された貫通小孔で構成されることにより、排気制御弁で開閉される流路内の一部を常時連通する流路として共用させることができるため、アウタープレート部分に新たに流路を作る必要がなく、従ってコストの低減化が図れるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の消音装置では、上述のように、前記常時連通する流路が、排気制御弁の弁体と前記流入口との間に形成された隙間で構成されることにより、排気制御弁で開閉される流路内の一部を常時連通する流路として共用させることができるため、アウタープレート部分に新たに流路を作る必要がなく、従ってコストの低減化が図れるようになる。
【００１３】
また、請求項２および請求項３に記載の消音装置では、以上のように、排気制御弁で開閉される流路内の一部を常時連通する流路として共用させる構造であるため、１段の拡張のみとなるが、後にデータで示すように、常時連通する流路を消音室内部に形成することにより、排気ガスの流入口部分と消音室内に形成される常時連通する流路とで２段の拡張となる従来例に対し、排気ガスの流入口に組み込まれた排気制御弁の弁体に形成された貫通小孔（常時連通する流路）の流路断面積を消音室内部に形成される従来例のサブ流路の流路断面積よりは狭くして拡張比を高く設定することにより、拡張が１段のみであっても、従来例と同等の消音効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（発明の実施の形態１）
この発明の実施の形態１の消音装置は、請求項１、２に記載の発明に対応する。
まず、この発明の実施の形態１の消音装置の構成を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１の消音装置を示す断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大縦断面図であり、図において、１は消音器本体、２は排気制御弁、３、４は排気管を示す。
【００１５】
前記消音器本体１は、略円筒状のアウターシェル１１と、該アウターシェル１１の前後両端開口部を閉塞するアウタープレート１２、１３とで構成され、内部に消音室１４が形成されている。そして、前側のアウタープレート１２にはエンジンからの排気ガス流入口１５が形成され、該排気ガス流入口１５にはエンジン（図示せず）からの排気管３が接続されている。
【００１６】
前記排気制御弁２は、アウタープレート１２に形成された排気ガス流入口１５に対し該排気ガス流入口１５を消音室１４の内側から所定の付勢力で閉塞する状態で組み付けられている。即ち、排気制御弁２は、排気ガス流入口１５を消音室１４側から開閉自在に閉塞する弁体２１と、該弁体を閉弁方向に付勢するコイルスプリング２２を備えている。
そして、該排気制御弁２の弁体２１には、排気ガス流入口１５と消音室１４内との間を常時連通する状態で貫通小孔２３が形成されている。
【００１７】
即ち、この発明の実施の形態１では、排気制御弁２の弁体２１で開閉される排気ガス流入口１５が最も排気抵抗の小さいメイン流路を構成し、弁体２１に形成された貫通小孔２３が排気抵抗の大きいサブ流路（常時連通する流路）を構成している。そして、消音室１４内の全体が１つの拡張室を構成している。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態の作用・効果を説明する。
１．エンジンの低速回転時
アイドリング時や低速走行時等のようにエンジンの回転数が所定の低速回転数域においては、排気ガス流入口１５からの排気圧力が小さいため、コイルスプリング２２による所定の閉弁付勢力の方が上回って排気制御弁２の弁体２１が排気ガス流入口１５を閉じた閉弁状態に維持される。
【００１９】
このように、エンジンの低速回転時においては、エンジンからの排気は、排気制御弁２における弁体２１に形成された貫通小孔２３を経由して消音室（拡張室）１４内に流入し、これにより、所定の圧力損失に基づく所定の大きな消音効果が得られる。
従って、流通抵抗の大きいサブ流路を構成する貫通小孔２３を経由させることで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００２０】
２．エンジンの高速回転時
次に、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力がコイルスプリング２２による所定の閉弁付勢力に勝ると、排気圧力に応じて排気制御弁２の弁体２１が消音室１４側に向けて押し開かれた状態となる。
【００２１】
このように、エンジンの中・高速回転時においては、エンジンからの排気は、開かれたメイン流路を構成する排気抵抗の小さな排気ガス流入口１５を経由して消音室（拡張室）１４内に直接流入するもので、これにより、エンジンの高速回転時に必要とされる低背圧化要求を満足させることができる。
【００２２】
以上詳細に説明してきたように、この発明の実施の形態１の消音装置によれば、排気制御弁２を、アウタープレート１２に形成された排気ガス流入口１５に組み付けると共に、該排気制御弁２の弁体２１に、該排気制御弁２の閉弁状態において排気ガス流入口（メイン流路）１５と消音室（拡張室）１４内との間を常時連通する状態で貫通小孔小穴（サブ流路）２３を形成した構成とすることにより、消音室１４内のレイアウトを自由に行うことができるようになるため、消音性能チューニングの自由度を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００２３】
また、消音室１４内に排気制御弁２を組み付けるために従来例では必要であったインナーパイプおよびそれを保持するインナープレートを省略することができるため、部品点数および組み付け工数の削減によるコストの低減化が可能になる。
【００２４】
また、排気制御弁２の弁体２１にサブ流路を構成する貫通小孔２３を設けた構成としたことにより、排気ガス流入口１５で構成されるメイン流路内の一部をサブ流路として共用させることができるため、アウタープレート１２部分に新たに流路を作る必要もない。
従って、コストの低減化が可能となる。
【００２５】
また、以上のように消音室１４内への排気ガス流入口１５で構成されるメイン流路内の一部をサブ流路（貫通小孔２３）として共用させる構造であるため、１段の拡張のみとなるが、後に実験データで示すように、サブ流路を消音室１４内部に形成することにより、排気ガス流入口１５部分と消音室１４内に形成されるサブ流路部分とで２段の拡張となる従来例に対し、排気ガス流入口１５に組み込まれた排気制御弁２の弁体２１に形成された貫通小孔（サブ流路）２３の流路断面積を消音室１４内部に形成される従来例のサブ流路の流路断面積よりは狭くして拡張比を高く設定することにより、拡張が１段のみであっても、従来例と同等の消音効果を得ることができる。
【００２６】
即ち、図３は拡張が排気ガス流入口１５部分と消音室１４内のインナープレート５に形成されたサブ流路５１部分との２段に設けられた従来例を示す概念図、図４は拡張が排気制御弁２の弁体２１に形成された貫通小孔２３部分の１段のみ設けられた本発明の実施の形態１を示す概念図、図５は消音器本体１の径φＤが２５２．８ｍｍ、排気ガス流入口１５の径φＡが５４．０ｍｍで、２段目のサブ流路５１の径φＢを３５．０ｍｍ〜６０．５ｍｍまでの間で変化させた９パターンにおける拡張２段（従来例）の場合の圧力損失（ｍｍｈｇ）値と、この各圧力損失（ｍｍｈｇ）値に対応する拡張１段のみ（本発明の実施の形態１）の場合の拡張比、および、その拡張比を得るために必要な貫通小孔２３（拡張１段部分）の径φＣの値を示す実験データ、図６は消音器本体１の径φＤが１００．０ｍｍの場合における図５と同様の実験データを示しており、この両実験データから明らかなように、従来例における２段目のサブ流路５１の径φＢよりも、本発明の実施の形態１における貫通小孔２３（拡張１段部分）の径φＣを小径に設定することにより、拡張が１段のみであっても、圧力損失としては拡張が２段の従来例と同等の値を得ることができる。
従って、拡張が１段のみであっても、従来例と同等の消音効果を得ることが可能である。
【００２７】
ちなみに、図７は径φＤが２５２ｍｍの消音器本体１における、拡張２段で２段目のサブ流路５１の径φＢが４５ｍｍの場合と、拡張１段で貫通小孔２３（拡張１段部分）の径φＣが３８．４ｍｍの場合の、各周波数（Ｈｚ）における挿入損失（ｄＢ）の値を示す計算データ、図８は径φＤが１００ｍｍの消音器本体１における、径φＢが４５ｍｍの場合と径φＣが３９ｍｍの場合の同様の計算値を示すデータであり、この両計算データに示すように、ほぼ同等の挿入損失値（消音性能）が得られることがわかる。
【００２８】
次に、消音器本体１内の消音レイアウトの例を、図９〜１１に基づいて説明する。
＜例１＞
この例１では、図９に示すように、消音室１４内の上流側寄りの位置に１枚のインナープレート１６を配置することにより、上流側の室を拡張室１ａとして残すと共に、下流側の室を吸音室１ｂとした例を示す。
【００２９】
＜例２＞
この例２では、図１０に示すように、消音室１４内の上流側寄りの位置に１枚のインナープレート１６を配置することにより、上流側の室を拡張室１ａとして残すと共に、下流側の室を共鳴室１ｃとした例を示す。
【００３０】
＜例３＞
この例３では、図１１に示すように、消音室１４内に３枚のインナープレート１６、１７、１８、１９を配置することにより、最上流側の室を拡張室１ａとして残すと共に、２段目の拡張室１ｄと、吸音室１ｂと共鳴室１ｃを形成させた例を示す。
【００３１】
以上のように、消音室１４内における追加的な消音のためのレイアウトが自由であるため、消音室１４の内部空間を有効利用して消音効果を高めることができるようになる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、この他の発明の実施の形態の説明にあたっては、前記発明の実施の形態１と同様の構成部分はその図示および説明を省略し、もしくは同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
（発明の実施の形態２）
この発明の実施の形態２の消音装置は、排気抵抗の大きいサブ流路（常時連通する流路）が排気制御弁２の閉弁状態において該排気制御弁２の弁体２１と排気ガス流入口１５との間に形成された隙間ｈ、ｈで構成されている点が、前記発明の実施の形態１とは相違したものである。
【００３４】
即ち、この発明の実施の形態２の消音装置では、図１２（断面図）、１３（図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における拡大縦断面図）に示すように、排気制御弁２における弁体２１の自由端側で、排気ガス流入口１５の開口縁部と対面する弁体２１内側の面の一部に、メッシュで構成されるスペーサ６が固定されることにより、排気制御弁２の弁体２１と排気ガス流入口１５との間に常時開口する隙間ｈ、ｈが形成され、この隙間ｈ、ｈで排気抵抗の大きいサブ流路を構成している。
【００３５】
この発明に実施の形態２では、上述のように構成されるため、エンジンの低速回転時においては、エンジンからの排気は、排気制御弁２における弁体２１と排気ガス流入口１５の開口縁部との間に形成された隙間ｈ、ｈを経由して消音室（拡張室）１４内に流入し、これにより、所定の圧力損失に基づく所定の大きな消音効果が得られる。
従って、流通抵抗の大きいサブ流路を構成する貫通小孔２３を経由させることで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００３６】
また、エンジンの中・高速回転時においては、エンジンからの排気は、排気圧力に応じて開かれたメイン流路を構成する排気抵抗の小さな排気ガス流入口１５を経由して消音室（拡張室）１４内に直接流入するもので、これにより、エンジンの高速回転時に必要とされる低背圧化要求を満足させることができる。
【００３７】
そして、発明の実施の形態２では、サブ流路を上流側のアウタープレート１２に形成される排気ガス流入口１５を開閉する排気制御弁２部分に形成した構成としたことで、前記発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以上本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は上述の発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態１では、弁体２１に形成した貫通小孔２３でサブ流路（常時連通する流路）を構成させたが、弁体２１に形成されたスリットや一部を切欠した切欠部で構成させるようにしてもよい。
【００３９】
また、発明の実施の形態２では、弁体２１の一部にスペーサ６を固定することにより形成された隙間ｈ、ｈでサブ流路を構成させるようにしたが、弁体２１のプレス成形時に一部に溝を形成することにより、該溝と排気流入口１５の開口縁部との間に排気流入口１５と消音室１４内とを常時連通するサブ流路を構成させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の消音装置を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大縦断面図である。
【図３】従来例を示す概念図である。
【図４】発明の実施の形態１の消音装置を示す概念図である。
【図５】実験データを示す図である。
【図６】実験データを示す図である。
【図７】各周波数における挿入損失の値を示す計算データである。
【図８】各周波数における挿入損失の値を示す計算データである。
【図９】発明の実施の形態１の消音装置における消音器本体内の消音レイアウトの例１を示す断面図である。
【図１０】発明の実施の形態１の消音装置における消音器本体内の消音レイアウトの例２を示す断面図である。
【図１１】発明の実施の形態１の消音装置における消音器本体内の消音レイアウトの例３を示す断面図である。
【図１２】発明の実施の形態２の消音装置を示す断面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１消音器本体
１ａ拡張室
１ｂ吸音室
１ｃ共鳴室
１ｄ拡張室
１１アウターシェル
１２アウタープレート
１３アウタープレート
１４消音室
１５排気ガス流入口（メイン流路）
１６インナープレート
１７インナープレート
１８インナープレート
１９インナープレート
２排気制御弁
２１弁体
２２コイルスプリング
２３貫通小孔（常時連通する流路）
３排気官
４排気官
５インナープレート
５１サブ流路
６スペーサ
ｈ隙間（常時連通する流路）

Claims

消音室内に常時連通する流路を備えると共に、排気圧に応じて排気量の調整を行う排圧感応式の排気制御弁が、アウタープレートに形成された流入口に組み込まれていることを特徴とする消音装置。
前記常時連通する流路が、前記排気制御弁の弁体に形成された貫通小孔で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
前記常時連通する流路が、前記排気制御弁の弁体と前記流入口との間に形成された隙間で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。