JP2006144707A - Muffler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気系に設けられるマフラに関するものである。 The present invention relates to a muffler provided in an exhaust system of an engine.
エンジンの排気系に設けられるマフラにはその内部に複数の消音室が設けられており、排気がこれら複数の消音室を通過していく毎にその排気音は低減されていく。ここで、排気が消音室を通過する回数が多くなるほど、排気音はより一層低減されて消音性能は向上するようになるが、一方で排気流量が増大する機関高回転時などにはマフラでの圧力損失が増大するようになるため、排気効率が低下して機関出力に影響を与えるようになる。 The muffler provided in the exhaust system of the engine is provided with a plurality of noise reduction chambers therein, and the exhaust noise is reduced each time exhaust gas passes through the plurality of noise reduction chambers. Here, as the number of times exhaust passes through the silencing chamber increases, the exhaust noise is further reduced and the silencing performance is improved. Since the pressure loss increases, the exhaust efficiency decreases and the engine output is affected.
そこで、特許文献1に記載のマフラでは、マフラ内部の排気管に孔を設けるとともに、その孔を開閉する開閉部材(開閉バルブ)を備え、該開閉部材の駆動を通じて排気が消音室をバイパスできるようにしている。このマフラでは、機関低回転時などのように排気流量が少ないときには開閉バルブが閉じられており、エンジンからの排気は複数の消音室を通過した後にマフラから排出されるようになっている。一方、機関高回転時などのように排気流量が増大するときには開閉バルブが開かれることにより、消音室の通過回数が減少した状態で排気はマフラから排出されるようになり、これによってマフラでの圧力損失の増大が抑えられ、もって機関高回転時の排気効率は向上される。
このようにマフラ内部の排気管に開閉可能な開閉部材を設けることにより、機関低回転時の消音性能と、機関高回転時の排気効率とを良好なものにすることができる。
ところで、近年では、排気の浄化性能を向上させるために排気系の触媒コンバータの数が増える傾向にあり、その分、排気系の圧力損失が増大しやすくなっている。そのため、排気系の他の構成部材についてその圧力損失の低減が望まれている。
By providing an openable / closable member in the exhaust pipe inside the muffler in this way, it is possible to improve the noise reduction performance at the time of low engine rotation and the exhaust efficiency at the time of high engine rotation.
By the way, in recent years, the number of exhaust system catalytic converters tends to increase in order to improve the exhaust purification performance, and the pressure loss of the exhaust system tends to increase accordingly. Therefore, it is desired to reduce the pressure loss of other components of the exhaust system.
ここで、V型エンジンのように2つのバンクを有するエンジンは、一般的に各バンク毎に独立した排気マニホールドを備えており、それら各排気マニホールドに排出された排気は、各排気マニホールドに接続された排気管を介してマフラに導入される。このように2つのバンクを有するエンジンでは、マフラよりも排気上流側で各排気管を接続して、各バンクからの排気を合流させた状態でマフラ内へ導入するよりも、各排気管の排気下流側をマフラ内に挿入して各バンクからの排気をマフラ内で合流させるようにした方が、排気干渉による排気系の圧力損失の増大を抑えることができる。 Here, an engine having two banks, such as a V-type engine, generally includes an independent exhaust manifold for each bank, and the exhaust discharged to each exhaust manifold is connected to each exhaust manifold. It is introduced into the muffler through the exhaust pipe. Thus, in an engine having two banks, the exhaust pipes are connected to each exhaust pipe upstream of the muffler and are introduced into the muffler in a state where the exhaust from each bank is merged. Inserting the downstream side into the muffler so that the exhausts from the banks merge in the muffler can suppress an increase in pressure loss of the exhaust system due to exhaust interference.
ところで、このように各バンクからの排気をマフラ内で合流させ、さらに上述したような開閉部材をマフラ内の各排気管にそれぞれ設ける場合には、開閉部材の駆動機構もその数だけ必要になるなどして該マフラの構造は複雑になり、例えばコストの上昇や重量の増加等を招いてしまう。 By the way, when exhausts from the banks are combined in the muffler as described above, and the opening / closing members as described above are provided in the exhaust pipes in the muffler, the number of opening / closing member driving mechanisms is required. As a result, the structure of the muffler becomes complicated, for example, leading to an increase in cost and an increase in weight.
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、2つのバンクを備えるエンジンに適用され、各バンクからの排気がその外筒内で合流されるマフラにおいて、同マフラ内の各排気管にそれぞれ開閉部材を設けるに際して、各開閉部材をより簡素な構成で駆動することのできるマフラを提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and an object of the present invention is to be applied to an engine including two banks, and in the muffler in which exhaust from each bank is merged in the outer cylinder, the muffler An object of the present invention is to provide a muffler capable of driving each open / close member with a simpler configuration when providing the open / close member in each exhaust pipe.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、2つのバンクを備えるエンジンに適用され、セパレータによって区画された消音室を内部に有する外筒と、前記各バンクからの排気がそれぞれ導入される2つの排気管とを備え、各排気管から排出される排気が前記外筒内で合流されるマフラにおいて、前記各排気管にあって前記外筒内の管部には開閉部材によって開閉される孔がそれぞれ設けられており、これら各孔を開閉する前記各開閉部材は連結機構にて互いに連結されてなることをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to
同構成では、上記各排気管から排出される排気を上記外筒内で合流させるようにしている。そのため、排気干渉に起因する排気系の圧力損失の増大を抑えることができる。また、各排気管にあって前記外筒内の管部には開閉部材によって開閉される孔をそれぞれ設けるようにしている。そのため、例えばエンジンの運転状態に応じてこれら各開閉部材を開閉させることにより、当該マフラの消音性能と排気効率とを良好なものにすることができる。 In this configuration, the exhaust gas discharged from the exhaust pipes is merged in the outer cylinder. Therefore, an increase in the pressure loss of the exhaust system due to the exhaust interference can be suppressed. In each exhaust pipe, a hole that is opened and closed by an opening / closing member is provided in a pipe portion in the outer cylinder. Therefore, for example, by opening and closing each of these opening and closing members according to the operating state of the engine, the muffler performance and exhaust efficiency of the muffler can be improved.
ここで、外筒内の各排気管に設けられた各開閉部材は連結機構にて互いに連結されており、同連結機構を駆動することで各開閉部材が同時に開閉駆動される。従って、同構成によれば、マフラ内の各排気管にそれぞれ開閉部材を設けるに際して、各開閉部材をより簡素な構成で駆動することができるようになる。そのため、例えばマフラ内に複数の開閉部材を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることもできるようになる。 Here, the open / close members provided in the exhaust pipes in the outer cylinder are connected to each other by a connecting mechanism, and the open / close members are simultaneously driven to open / close by driving the connecting mechanism. Therefore, according to the configuration, when the open / close members are provided in the exhaust pipes in the muffler, the open / close members can be driven with a simpler configuration. Therefore, for example, an increase in cost and an increase in weight due to the provision of a plurality of opening / closing members in the muffler can be suppressed.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のマフラにおいて、前記連結機構は、前記外筒内において回転可能に軸支されたシャフト、及び該シャフトと前記各開閉部材とをそれぞれ固定する連結部材にて構成されることをその要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the muffler according to the first aspect, the coupling mechanism fixes a shaft rotatably supported in the outer cylinder, and the shaft and the opening / closing members. The gist is that the connecting member is used.
同構成によれば、各開閉部材が連結部材によって上記シャフトに固定される。従って、1つのシャフトを回転させることにより各開閉部材を同時に駆動することができるようになり、開閉部材の駆動機構自体や、その駆動用のアクチュエータの配設数等を簡素化することができる。 According to this configuration, each opening / closing member is fixed to the shaft by the connecting member. Accordingly, by rotating one shaft, the respective opening / closing members can be driven simultaneously, and the drive mechanism of the opening / closing member itself, the number of actuators for driving it, and the like can be simplified.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のマフラにおいて、前記連結機構は、前記外筒内においてそれぞれ回転可能に軸支されて伝達機構により互いに駆動連結された第1及び第2シャフト、前記第1シャフトと前記各開閉部材の一方とを固定する第1連結部材、及び前記第2シャフトと前記各開閉部材の他方とを固定する第2連結部材にて構成されることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the muffler according to the first aspect, the connecting mechanism includes a first shaft and a second shaft that are rotatably supported in the outer cylinder and are connected to each other by a transmission mechanism. The first connecting member that fixes the first shaft and one of the opening / closing members, and the second connecting member that fixes the second shaft and the other opening / closing member. And
同構成によれば、上記第1シャフトを回転させることにより一方の開閉部材が開閉駆動される。ここで、第1シャフトと上記第2シャフトとは互いに駆動連結されているため、第1シャフトの回転によって同時に第2シャフトも回転され、この第2シャフトに固定された他方の開閉部材も同時に開閉駆動される。このように同構成によれば、1つのシャフト(第1シャフト)に回転駆動力を与えることで各開閉部材を同時に駆動することができるようになる。従って、開閉部材を駆動するための駆動源を各開閉部材毎にそれぞれ設ける必要がなく、同駆動源の配設数を簡素化することができる。ちなみに、上記伝達機構としては、歯車機構やベルト機構、あるいはチェーン機構等が挙げられる。 According to this configuration, one opening / closing member is driven to open / close by rotating the first shaft. Here, since the first shaft and the second shaft are drivingly connected to each other, the second shaft is also rotated simultaneously by the rotation of the first shaft, and the other opening / closing member fixed to the second shaft is also opened / closed simultaneously. Driven. Thus, according to the same structure, it becomes possible to drive each opening and closing member simultaneously by giving a rotational driving force to one shaft (first shaft). Therefore, it is not necessary to provide a driving source for driving the opening / closing member for each opening / closing member, and the number of the driving sources can be simplified. Incidentally, examples of the transmission mechanism include a gear mechanism, a belt mechanism, and a chain mechanism.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマフラにおいて、前記外筒内には特定の周波数を減衰するための共鳴室が設けられており、該外筒内の排気を排出する排気管にあって同外筒よりも排気下流側の管部と前記共鳴室とは連通管にて接続されてなることをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the muffler according to any one of the first to third aspects, a resonance chamber for attenuating a specific frequency is provided in the outer cylinder, and the outer cylinder The gist of the present invention is that the resonance chamber is connected to the pipe section on the exhaust downstream side of the outer cylinder and the resonance chamber in the exhaust pipe for discharging the exhaust inside.
同構成によれば、外筒内の排気を排出する排気管からの排気によって上記共鳴室が圧迫されるため、同共鳴室での共鳴効果が好適に得られ、もって同共鳴効果による排気音の低減を十分に行うことができる。また、排気管と連通管との接続位置を変えることにより、外筒よりも排気下流側の管部の長さに起因して発生する気柱共鳴について、その共鳴周波数を容易に変更することができ、もって所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。ちなみに、排気管出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、共鳴周波数は高くなる。そのため、気柱共鳴によって発生する共鳴音についてその音圧が最大となる機関回転速度は、排気管出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、より高い回転速度域に移行するようになり、これにより低回転速度域の共鳴音の音圧を抑えることができるようになる。 According to this configuration, the resonance chamber is compressed by the exhaust from the exhaust pipe that discharges the exhaust in the outer cylinder, so that a resonance effect in the resonance chamber is suitably obtained, and thus the exhaust sound due to the resonance effect is obtained. Reduction can be performed sufficiently. In addition, by changing the connection position between the exhaust pipe and the communication pipe, the resonance frequency of the air column resonance generated due to the length of the pipe portion on the downstream side of the exhaust from the outer cylinder can be easily changed. Therefore, it is possible to easily suppress resonance noise in a desired rotational speed range. Incidentally, the resonance frequency becomes higher as the distance from the exhaust pipe outlet to the connection position is shortened. Therefore, the engine rotation speed at which the sound pressure of the resonance sound generated by the air column resonance becomes maximum shifts to a higher rotation speed region as the distance from the exhaust pipe outlet to the connection position becomes shorter. As a result, the sound pressure of the resonance sound in the low rotational speed region can be suppressed.
(第1の実施形態)
以下、V型エンジンなど、2つのバンクを備えるエンジンのマフラとして構成された本発明にかかるマフラについてこれを具体化した第1の実施形態について、図1〜図6を併せ参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment that embodies a muffler according to the present invention configured as a muffler of an engine including two banks, such as a V-type engine, will be described below with reference to FIGS.
図1は、本実施形態のマフラについて、排気の流れ方向における断面の構造を示している。
この図1に示されるように、本実施形態にかかるマフラは略円筒状の外筒1等から構成されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure in the exhaust flow direction of the muffler of the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the muffler according to the present embodiment includes a substantially cylindrical
外筒1の内部は、排気上流側から順に第1セパレータ2、第2セパレータ3、第3セパレータ4によって区画されており、第1セパレータ2と外筒1の内部とで第1消音室5が区画形成されている。また、第1セパレータ2と第2セパレータ3と外筒1の内部とで第2消音室6が区画形成されている。また、第2セパレータ3と第3セパレータ4と外筒1の内部とで第3消音室7が区画形成されている。そして、第3セパレータ4と外筒1の内部とで共鳴室8が区画形成されている。
The inside of the
第1消音室5と第2消音室6とは第1セパレータ2に設けられた連通孔2aによって互いに連通されており、第2消音室6と第3消音室7とは第2セパレータ3に設けられた連通孔3aによって互いに連通されている。また、共鳴室8は、排気音の構成周波数のうちで特定の周波数を減衰させることができるように、その容積等は適宜設定されており、本実施形態においては特に低周波数の排気音を効率よく低減することができるようにその容積等は設定されている。
The
前記外筒1にあってその排気上流側の壁面1aには、エンジンの一方のバンクからの排気が導入される第1排気管9、及びエンジンの他方のバンクからの排気が導入される第2排気管10がそれぞれ設けられている。また、外筒1にあって排気下流側の壁面1bには、外筒1内の排気を排出するための第3排気管11が設けられている。
A
第3排気管11の一端は、上記壁面1b、第3セパレータ4、及び第2セパレータ3を突き抜けて第2消音室6まで挿入されている。第3排気管11の他端は大気開放されている。また、第3排気管11にあって外筒1の壁面1bよりも排気下流側の管部には、同第3排気管11内と前記共鳴室8内とを連通する連通管13が接続されている。
One end of the
上記第1排気管9及び第2排気管10の一端は、上記壁面1a、第1セパレータ2、及び第2セパレータ3を突き抜けて第3消音室7までそれぞれ挿入されている。すなわち、第1排気管9及び第2排気管10の排気下流側の末端はそれぞれ第3消音室7に開口されており、各バンクから排出された排気は外筒1内で合流するようになっている。第1排気管9及び第2排気管10の他端はそれぞれ触媒コンバータに接続され、各触媒コンバータは各バンクにそれぞれ設けられる排気マニホールドに接続される。
One end of the
第1排気管9及び第2排気管10において、第1消音室5内の管部には複数の小穴12が設けられており、第1排気管9及び第2排気管10内の排気の一部は、これら小穴12から第1消音室5内に流出するようになっている。
In the
このように構成される本実施形態のマフラでは、第1排気管9及び第2排気管10から排出される排気が外筒1内で合流するようになるため、次のような効果を奏する。
各バンク毎に独立した各排気管がマフラよりも排気上流側で接続された排気系、すなわち、集合管等によって各バンクからの排気が合流された状態でマフラ内へ導入される排気系では、排気の合流部で排気干渉が生じるために排気系の圧力損失が増大するようになる。一方、本実施形態では、各バンクから排出されて第1排気管9及び第2排気管10に導入された排気は、上記集合管の合流部よりも容積が大きい外筒1内で合流する。そのため、各バンクからの排気を集合管で合流させる場合と比較して、排気干渉に起因する排気系の圧力損失の増大が抑えられる。
In the muffler of the present embodiment configured as described above, the exhaust discharged from the
In an exhaust system in which each exhaust pipe independent for each bank is connected upstream of the muffler, that is, in an exhaust system introduced into the muffler in a state where exhaust from each bank is joined by a collecting pipe or the like, Exhaust interference occurs at the exhaust confluence, and the pressure loss of the exhaust system increases. On the other hand, in the present embodiment, the exhaust discharged from each bank and introduced into the
さらに、本実施形態にかかるマフラの第1排気管9及び第2排気管10には、これら各排気管に形成された孔を開閉する開閉部材や、各孔に設けられた各開閉部材を互いに連結する連結機構などから構成されるバルブ機構が設けられている。
Furthermore, in the
このバルブ機構の構造について図2〜図4を併せ参照して説明する。なお、図2は先の図1において、バルブ機構の構造を示しやすくするために第3排気管11の一部を省略した図である。また、図3はバルブ機構が閉状態とされているときの図1のA−A断面を示しており、図4はバルブ機構が開状態とされているときの図1のA−A断面を示している。
The structure of this valve mechanism will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 2 is a diagram in which a part of the
図2に示されるように、第1排気管9及び第2排気管10において、第2消音室6内の管部にはそれぞれ角孔14a、14bが設けられている。これら角孔14a、14bはそれぞれ上記開閉部材を構成する第1バルブ15a、第2バルブ15bによって開閉される。
As shown in FIG. 2, in the
これら第1及び第2バルブ15a、15bは、角孔14a、14bを覆うべく、第1排気管9や第2排気管10の外周形状に合わせた半円弧状の形状をなしている。
そして、これら第1及び第2バルブ15a、15bは連結機構にて互いに連結されている。この連結機構は外筒1内において回転可能に軸支されたシャフト16、該シャフト16と第1バルブ15aとを固定する第1連結板17a、及び該シャフト16と第2バルブ15bとを固定する第2連結板17b等から構成されている。
The first and
And these 1st and
上記シャフト16は、第1セパレータ2及び第2セパレータ3に形成された支持部によって回転可能に軸支されている。このシャフト16の外周面にあってその直径方向にはそれぞれ、平板状の第1連結板17a及び第2連結板17bが固定されており、第1連結板17aの端部には第1バルブ15aが、第2連結板17bの端部には第2バルブ15bがそれぞれ固定されている。このように第1連結板17a及び第2連結板17bは、シャフトと各開閉部材とをそれぞれ固定する上記連結部材を構成している。
The
なお、図3や図4に示されるように、角孔14a及び角孔14bはシャフト16の中心軸に対して点対称となるように第1排気管9及び第2排気管10に形成されており、角孔14aは一方の側(外筒1の上面側)に向けて、角孔14bは他方の側(外筒1の下面側)に向けてそれぞれ開口されている。従って、角孔14aや角孔14bから排出される排気は互いに異なる方向に流出するようになっている。そして、角孔14a及び角孔14bをそれぞれ開閉できるように、第1バルブ15a及び第2バルブ15bも、同じくシャフト16の中心軸に対して点対称となるように設けられている。
3 and 4, the square holes 14 a and the
また、図2等に示されるように、シャフト16の一端は上記壁面1aから突き出ており、この一端には、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを閉方向に付勢するスプリング18が設けられている。また、この一端には第1及び第2バルブ15a、15bを開閉駆動するためのアクチュエータ19が接続されている。このアクチュエータ19の駆動制御を通じて、エンジンの回転速度が一定未満の低回転速度域にあるときには第1及び第2バルブ15a、15bは閉じられ、エンジンの回転速度が一定以上の高回転速度域にあるときには第1及び第2バルブ15a、15bは開かれる。このように上記バルブ機構は、機関運転状態に応じて開閉駆動される。
Also, as shown in FIG. 2 and the like, one end of the
このように構成される本実施形態のマフラについて、機関運転状態に応じた排気の流動態様を、図1を参照しつつ説明する。
エンジンの各バンクから排出された排気は、第1排気管9や第2排気管10に導入され、これら第1排気管9や第2排気管10に導入された排気の一部は、第1排気管9や第2排気管10に設けられた小穴12から第1消音室5に導入される。そしてこの第1消音室5に導入された排気は、該第1消音室5やこれに連通された第2消音室6にてその排気音が低減された後、第2消音室6に開口された第3排気管11に導入される。
With regard to the muffler of the present embodiment configured as described above, an exhaust flow mode according to the engine operating state will be described with reference to FIG.
Exhaust gas discharged from each bank of the engine is introduced into the
一方、第1排気管9や第2排気管10に導入された排気の大部分であって、上記小穴12から第1消音室5に導入されることなく各排気管内を進んだ排気は、第1及び第2バルブ15a、15bの状態によってその流動態様が異なる。
On the other hand, most of the exhaust introduced into the
まず、図3に示されるように、エンジンの回転速度が低回転速度域にあり、第1及び第2バルブ15a、15bが閉じている状態では、その大部分の排気は、第1排気管9や第2排気管10の末端から第3消音室7に導入される。そして、この第3消音室7に導入された排気は、該第3消音室7やこれに連通された第2消音室6にてその排気音が低減された後、上記第3排気管11に導入される。
First, as shown in FIG. 3, in a state where the engine speed is in the low speed range and the first and
このように、第1及び第2バルブ15a、15bが閉じているときには、小穴12及び第1排気管9や第2排気管10の末端といった2系統にて排気がマフラ内に導入され、これら導入された排気は複数の消音室を通過することにより、十分に消音された状態でマフラ外部に排出される。
As described above, when the first and
一方、図4に示されるように、エンジンの回転速度が高回転速度域にあり、第1及び第2バルブ15a、15bが開いている状態では、上記大部分の排気は、角孔14a、14bから第2消音室6に導入されるとともに、第1排気管9や第2排気管10の末端から第3消音室7に導入される。そして、角孔14a、14bから第2消音室6に導入された排気は、該第2消音室6にてその排気音が低減された後、上記第3排気管11に導入される。また、第1排気管9や第2排気管10の末端から第3消音室7に導入された排気は、該第3消音室7やこれに連通された第2消音室6にてその排気音が低減された後、上記第3排気管11に導入される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the engine speed is in a high speed range and the first and
このように、第1及び第2バルブ15a、15bが開いているときには、小穴12、第1排気管9や第2排気管10の末端、及び角孔14a、14bといった3系統にて排気がマフラ内に導入される。このうち、特に角孔14a、14bからマフラ内に導入された排気は、第2消音室6のみを通過してマフラ外部に排出される。すなわち、角孔14a及び角孔14bから第3排気管11までの排気流路は、第1排気管9や第2排気管10の末端から第3排気管11までの排気流路よりも消音室の通過回数が少ないため、その圧力損失はより低くなる。そのため、排気流量が増大するエンジン高回転時であっても、マフラ内での圧力損失の増大が抑えられ、もってエンジン高回転時の排気効率が向上される。
As described above, when the first and
なお、排気流量が増大するほど、各バンクから排出された排気はより圧力損失の低い流路、すなわち角孔14a及び角孔14bから第3排気管11までの排気流路に流れやすくなるため、より一層排気効率は高められるようになる。
As the exhaust flow rate increases, the exhaust discharged from each bank becomes easier to flow into the flow path with lower pressure loss, that is, the exhaust flow path from the
さて、本実施形態では、第1排気管9及び第2排気管10からそれぞれ排出される排気を外筒1内で合流させることにより、排気干渉による圧力損失の増大を抑えるようにしているが、これを実現するために第1排気管9及び第2排気管10はそれぞれ独立した状態で外筒1内に挿入されている。そして個々に挿入された第1排気管9及び第2排気管10にそれぞれ第1バルブ15a及び第2バルブ15bを設けるようにしている。
In the present embodiment, the exhaust discharged from the
ここで、第1バルブ15a及び第2バルブ15bは、シャフト16、第1連結板17a、及び第2連結板17bといった連結機構にて互いに連結されており、1本のシャフト16を回転させることによって第1バルブ15a及び第2バルブ15bは同時に開閉される。そのため、第1排気管9及び第2排気管10にそれぞれ上記第1バルブ15a及び第2バルブ15bを設ける場合にあって、個別に各バルブの駆動機構や駆動用のアクチュエータを設ける必要がなく、第1バルブ15a及び第2バルブ15bの駆動機構自体や、その駆動用のアクチュエータの配設数等を簡素化することができる。すなわち、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを簡素な構成で駆動することができる。従って、例えばマフラ内に複数のバルブ機構を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることができる。
Here, the
他方、本実施形態では、第3排気管11にあって外筒1の壁面1bよりも排気下流側の管部には、同第3排気管11内と前記共鳴室8内とを連通する連通管13を接続するようにしている。そのため、外筒1内の排気を排出する第3排気管11からの排気によって上記共鳴室8を十分に圧迫することができ、該共鳴室8での共鳴効果が好適に得られるようになる。そしてその結果、その共鳴効果による排気音の低減を十分に行うことができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
また、第3排気管11と連通管13との接続位置を変えることにより、外筒1よりも排気下流側の管部の長さに起因して発生する気柱共鳴について、その共鳴周波数を容易に変更することができるため、所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。
In addition, by changing the connection position between the
すなわち、気柱の共鳴周波数fは次式(1)から求めることができる。 That is, the resonance frequency f of the air column can be obtained from the following equation (1).
そして、図5に示すように、第3排気管11の管長が「L」であって、上記連通管13を備えていないときの共鳴周波数を「fa」とする。一方、同図5に二点鎖線にて示すように、上記連通管13を備え、第3排気管11の大気開放端側の出口から該連通管が接続された部位までの管長が「L1」に設定されているときの共鳴周波数を「fb」とする。この場合には、管長Lと管長L1との大小関係が「L>L1」となるため、上記式(1)から共鳴周波数faと共鳴周波数fbとの大小関係は「fa<fb」となる。ここで、第3排気管11にて発生する気柱共鳴は、該第3排気管11に対する断続的な排気の導入が振動源となっているため、1分間に共鳴周波数fと同じ回数だけ、第3排気管11に排気が導入されるとき、その共鳴音は最大となる。従って、共鳴音が最大となるエンジン回転速度(以下、共鳴回転速度FNEという)は次式(2)から求めることができる。
As shown in FIG. 5, the resonance frequency when the pipe length of the
共鳴回転速度FNE=f/H×60 ・・・(2)
f:共鳴周波数
H:クランクシャフト1回転当たりの排気行程の回数
この式(2)に示されるように、共鳴周波数が高くなるほど、共鳴回転速度FNEは大きくなる。従って、上記共鳴周波数faに対応する共鳴回転速度FNEaと上記共鳴周波数fbに対応する共鳴回転速度FNEbとの大小関係は「FNEa<FNEb」となり、連通管13を備える場合の方が共鳴回転速度FNEは大きくなる。すなわち、第3排気管11での気柱共鳴により発生する共鳴音についてその音圧が最大となる回転速度域は、より高い回転速度域へ移行するようになる。
Resonance rotational speed FNE = f / H × 60 (2)
f: resonance frequency H: number of exhaust strokes per crankshaft rotation
As shown in this equation (2), the higher the resonance frequency, the greater the resonance rotational speed FNE. Therefore, the magnitude relationship between the resonance rotation speed FNEa corresponding to the resonance frequency fa and the resonance rotation speed FNEb corresponding to the resonance frequency fb is “FNEa <FNEb”. Will grow. That is, the rotational speed range where the sound pressure of the resonance sound generated by the air column resonance in the
このように上記管長L1を変更する、すなわち第3排気管11と連通管13との接続位置を変えることにより共鳴回転速度FNEを容易に、且つ任意に変更することができることから、所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。また、上述したように、気柱共鳴によって発生する共鳴音についてその音圧が最大となる共鳴回転速度FNEは、上記管長L1を短くするほどより高い回転速度域に移行するようになり、これにより低回転速度域の共鳴音の音圧を抑えることができる。
In this way, the resonance rotational speed FNE can be easily and arbitrarily changed by changing the pipe length L1, that is, by changing the connection position of the
例えば、本実施形態のマフラをV型8気筒のエンジンに適用し、第3排気管11の管長Lを「2100mm」、その直径を「70mm」に設定した場合にあって、上記連通管13を備えておらず、排気温度が「500℃」であるときの共鳴回転速度FNEaは、上記式(1)及び式(2)から約「1935r/min」となる。このときには、図6に実線にて示されるように、エンジン回転速度が1935r/min近傍の速度となったとき、気柱共鳴によって発生する共鳴音の音圧は最大となる。
For example, when the muffler of this embodiment is applied to a V-type 8-cylinder engine, the tube length L of the
一方、本実施形態のマフラを同型のエンジンに適用し、第3排気管11の管長Lを「2100mm」、その直径を「70mm」に設定した場合にあって、上記連通管13を備え、上記管長L1を「1250mm」に設定し、排気温度が「500℃」であるときの共鳴回転速度FNEbは、上記式(1)及び式(2)から約「3330r/min」となる。このときには、図6に二点鎖線にて示されるように、エンジン回転速度が3330r/min近傍の速度となったとき、気柱共鳴によって発生する共鳴音の音圧は最大となる。このように、連通管13を備えた場合には、そうでないときと比較して、共鳴回転速度FNEをより高回転速度側に移行させることができるため、同図6に斜線にて示す領域の音圧、すなわち低回転速度域の音圧を低減することができる。
On the other hand, when the muffler of this embodiment is applied to an engine of the same type, the pipe length L of the
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
(1)エンジンの各バンクから排出される排気をマフラ内(外筒1内)で合流させるようにしている。そのため、排気干渉に起因する排気系の圧力損失の増大を抑えることができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Exhaust gas discharged from each bank of the engine is merged in the muffler (inside the outer cylinder 1). Therefore, an increase in the pressure loss of the exhaust system due to the exhaust interference can be suppressed.
(2)機関運転状態に応じて開閉駆動される第1バルブ15a及び第2バルブ15bを第1排気管9及び第2排気管10にそれぞれ設けるようにしている。そのため、エンジン低回転時の消音性能とエンジン高回転時の排気効率とを良好なものにすることができる。ここで、本実施形態では、それら第1バルブ15a及び第2バルブ15bを連結機構にて互いに連結するようにしている。従って、該連結機構を駆動することで第1バルブ15a及び第2バルブ15bを同時に開閉駆動することができ、マフラ内の第1排気管9及び第2排気管10にそれぞれ第1バルブ15a及び第2バルブ15bを設けるに際して、同第1バルブ15a及び第2バルブ15bを簡素な構成で駆動することができるようになる。そのため、例えばマフラ内に複数のバルブ機構を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることもできる。
(2) The
(3)上記連結機構を、外筒1内において回転可能に軸支されたシャフト16、シャフト16と第1バルブ15aとを固定する第1連結板17a、及びシャフト16と第2バルブ15bとを固定する第2連結板17bにて構成するようにしている。このように、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを第1連結板17a及び第2連結板17bを介して同一のシャフト16に固定するようにしているため、1つのシャフト16を回転させることにより第1バルブ15a及び第2バルブ15bを同時に駆動することができるようになる。従って、第1バルブ15a及び第2バルブ15bの駆動機構自体や、その駆動用のアクチュエータの配設数等を簡素化することができる。
(3) The connection mechanism includes the
(4)外筒1内に特定の周波数を減衰するための共鳴室8を設けるとともに、外筒1内の排気を排出する第3排気管11にあって外筒1よりも排気下流側の管部と共鳴室8とを連通管13にて接続するようにしている。そのため、外筒1内の排気を排出する第3排気管11からの排気によって共鳴室8は圧迫されて同共鳴室8での共鳴効果が好適に得られ、もって同共鳴効果による排気音の低減を十分に行うことができるようになる。
(4) A
(5)また、第3排気管11と連通管13との接続位置を変えることにより、外筒1よりも排気下流側の管部の長さに起因して発生する気柱共鳴について、その共鳴周波数を容易に変更することができ、もって所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。ちなみに、第3排気管11の出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、共鳴周波数は高くなる。そのため、気柱共鳴によって発生する共鳴音についてその音圧が最大となるエンジン回転速度は、第3排気管11の出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、より高い回転速度域に移行するようになり、これにより低回転速度域の共鳴音の音圧を抑えることができるようになる。
(第2の実施形態)
次に、本発明にかかるマフラについてこれを具体化した第2の実施形態について、図7〜図9を併せ参照して説明する。
(5) Further, by changing the connection position of the
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the muffler according to the present invention is embodied will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、第1の実施形態とは異なる連結機構にて上記第1バルブ15a及び第2バルブ15bを連結するようにしており、この点以外は基本的に第1の実施形態と同一である。そこで以下では、この相違点を中心に本実施形態にかかるマフラを説明する。なお、図7〜図9において、第1の実施形態で説明した部材と同じ部材には同一の符号を付している。
In the present embodiment, the
図7は、本実施形態のマフラについて、排気の流れ方向における断面の構造を示しており、先の図2と同様に、バルブ機構の構造を示しやすくするために第3排気管11の一部を省略した図である。また、図8はバルブ機構が閉状態とされているときの図7のB−B断面を示しており、図9はバルブ機構が開状態とされているときの図7のB−B断面を示している。
FIG. 7 shows a cross-sectional structure in the exhaust flow direction of the muffler of the present embodiment. Like FIG. 2, a part of the
図7に示されるように、第1排気管9及び第2排気管10において、第2消音室6内の管部にはそれぞれ角孔14a、14bが設けられており、これら角孔14a、14bはそれぞれ第1バルブ15a、第2バルブ15bによって開閉される。
As shown in FIG. 7, in the
これら第1及び第2バルブ15a、15bは、角孔14a、14bを覆うべく、第1排気管9や第2排気管10の外周形状に合わせた半円弧状の形状をなしている。
そしてこれら第1及び第2バルブ15a、15bは連結機構にて互いに連結されている。
The first and
And these 1st and
本実施形態における該連結機構は外筒1内において回転可能に軸支された第1シャフト20a、同じく外筒1内において回転可能に軸支された第2シャフト20b、第1シャフト20aと第1バルブ15aとを固定する第1連結板22a、及び第2シャフト20bと第2バルブ15bとを固定する第2連結板22b等から構成されている。
In the present embodiment, the coupling mechanism includes a
第1シャフト20aは、第1セパレータ2及び第2セパレータ3に形成された支持部によって回転可能に軸支されており、その一部には第1歯車23aが設けられている。この第1シャフト20aの外周面にあってその直径方向には平板状の第1連結板22aが固定されており、第1連結板22aの端部には第1バルブ15aが固定されている。この第1連結板22aは上記第1連結部材を構成している。
The
また、第1シャフト20aの一端は外筒1の排気上流側の壁面1aから突き出ており、この一端には、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを閉方向に付勢するスプリング18が設けられている。また、この一端には第1及び第2バルブ15a、15bを開閉駆動するための上記アクチュエータ19が接続されている。
Further, one end of the
第2シャフト20bは、上記第1シャフト20aにあって上記第1連結板22aが設けられた側とは反対の側に並設されており、第1セパレータ2及び第2セパレータ3に形成された支持部によって回転可能に軸支されている。また、その一部には上記第1歯車23aにかみ合う第2歯車23bが設けられている。この第2シャフト20bの外周面にあってその直径方向には平板状の第2連結板22bが固定されており、第2連結板22bの端部には第2バルブ15bが固定されている。この第2連結板22bは上記第2連結部材を構成している。
The
なお、図8や図9に示されるように、本実施形態の角孔14a及び角孔14bはともに一方の側(外筒1の上面側)に向けてそれぞれ開口されており、角孔14aや角孔14bから排出される排気は同一方向に流出するようになっている。そして、角孔14a及び角孔14bをそれぞれ開閉できるように、第1バルブ15a及び第2バルブ15bも、第1排気管9及び第2排気管10の一方の側に設けられている。
As shown in FIGS. 8 and 9, both the
このように構成される本実施形態のマフラ、特にその連結機構では、第1シャフト20aをアクチュエータ19にて回転させることにより、第1バルブ15aが開閉駆動される。ここで、第1シャフト20a及び第2シャフト20bは、第1歯車23a及び第2歯車23bといった伝達機構によって互いに駆動連結されているため、第1シャフト20aの回転によって同時に第2シャフト20bも回転され、この第2シャフト20bに固定された第2バルブ15bも第1バルブ15aと同時に開閉駆動される。
In the muffler of the present embodiment configured as described above, particularly the coupling mechanism thereof, the
このように本実施形態によれば、1つのシャフト(第1シャフト20a)に回転駆動力を与えることで第1バルブ15a及び第2バルブ15bを同時に駆動することができるようになる。従って、第1バルブ15aや第2バルブ15bを駆動するための駆動源(本実施形態においてはアクチュエータ19)を各バルブ毎にそれぞれ設ける必要がなく、同駆動源の配設数を簡素化することができるようになる。すなわち、本実施形態によっても、マフラ内の第1排気管9及び第2排気管10にそれぞれ第1バルブ15a及び第2バルブ15bを設けるに際して、同第1バルブ15a及び第2バルブ15bを簡素な構成で駆動することができるようになる。そのため、例えばマフラ内に複数のバルブ機構を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることもできる。
Thus, according to the present embodiment, the
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記第1の実施形態では、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを駆動する駆動源がアクチュエータ19であったが、これをスプリングに変更して実施することもできる。例えば図10に例示するように、第1セパレータ2及び第2セパレータ3に形成された支持部にシャフト16’を回転可能に軸支し、このシャフト16’に上記第1連結板17a及び第2連結板17bを固定する。そして、シャフト16’の一端であって、第1セパレータ2から壁面1a側に向けて突出した部分に、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを閉方向に付勢するスプリング30を設ける。さらに、エンジンの回転速度上昇に伴う排気圧力の増大によって第1バルブ15a及び第2バルブ15bが開くように同スプリング30のばね定数を設定するようにする。このような変形例によっても、第1の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。特にこの変形例では、アクチュエータ19やその制御装置等が不要となるため、さらに簡素な構成で第1バルブ15a及び第2バルブ15bを開閉させることができるようになる。なお、シャフト16’の一端であって、第2セパレータ3から壁面1b側に向けて突出した部分に、上記スプリング30を設けるようにしてもよい。
In addition, each said embodiment can also be changed and implemented as follows.
In the first embodiment, the drive source for driving the
なお、このような変形例にかかる態様は上記第2の実施形態にも同様に適用することができる。例えば図11に例示するように、第1セパレータ2及び第2セパレータ3に形成された支持部に第1シャフト20a’を回転可能に軸支し、この第1シャフト20a’に上記第1連結板22aを固定する。また、上記第2歯車23bとかみ合う上記第1歯車23aをこの第1シャフト20a’に設ける。そして、同第1シャフト20a’の一端であって、第1セパレータ2から壁面1a側に向けて突出した部分に、第1バルブ15a及び第2バルブ15bを閉方向に付勢するスプリング40を設ける。このスプリング40のばね定数も、エンジンの回転速度上昇に伴う排気圧力の増大によって第1バルブ15a及び第2バルブ15bが開くようにその値を設定する。このように構成される該変形例によっても、第2の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。すなわち、第1バルブ15aや第2バルブ15bを駆動するための駆動源(この変形例においてはスプリング40)を各バルブ毎にそれぞれ設ける必要がなく、同駆動源の配設数を簡素化することができるようになる。特にこの変形例では、アクチュエータ19やその制御装置等が不要となるため、さらに簡素な構成で第1バルブ15a及び第2バルブ15bを開閉させることができるようになる。なお、第1シャフト20a’の一端であって、第2セパレータ3から壁面1b側に向けて突出した部分に、上記スプリング40を設けるようにしてもよい。
In addition, the aspect concerning such a modification can be similarly applied to the second embodiment. For example, as illustrated in FIG. 11, a
ちなみに、上記スプリング30やスプリング40として、先の図10や図11に示したコイルばねの他、板ばね等を用いることもできる。
・上記第1及び第2の実施形態で説明したスプリング18は省略してもよい。
Incidentally, a leaf spring or the like can be used as the
The
・第1排気管9や第2排気管20に設けられた上記小穴12は省略してもよい。
・上記各実施形態では、第1排気管9や第2排気管10に1つずつ角孔14a、14bを設けるようにした。この他にも、第1排気管9や第2排気管10に複数の角孔14a、14bを設ける。そして、第1排気管9に設けられた複数の角孔14aを開閉する開閉部材と、第2排気管10に設けられた複数の角孔14bを開閉する開閉部材とを、上述したような連結機構にて互いに連結するようにしてもよい。
The
In each of the above embodiments, the
・第1排気管9や第2排気管10に設けられ、第1バルブ15aや第2バルブ15bによって開閉される孔(角孔14a、14b)の形状は任意に変更することができる。
・マフラ内に設けられる消音室の個数は任意に変更することができる。
The shape of the holes (
-The number of sound deadening rooms provided in the muffler can be changed arbitrarily.
・上記共鳴室8や連通管13を省略してもよい。この場合でも第1の実施形態にて説明した(4)や(5)を除く効果を得ることができる。
・上記各実施形態で説明した連結機構は一例であり、要は、各排気管に設けられた各開閉部材を互いに連結する機構であれば、その構造は適宜変更して実施することができる。
The
-The connection mechanism demonstrated by each said embodiment is an example, and in short, if it is a mechanism which connects each opening-and-closing member provided in each exhaust pipe mutually, the structure can be changed suitably and can be implemented.
・上記第2の実施形態では、第1シャフト20aと第2シャフト20bとを互いに駆動連結する伝達機構として歯車機構を採用したが、この伝達機構は互いに異なる可動部材間で駆動力を伝達することのできる機構であればよい。従って、同伝達機構としてベルト機構、あるいはチェーン機構等を採用することもできる。
In the second embodiment, the gear mechanism is employed as a transmission mechanism that drives and connects the
・本発明にかかるマフラは、2つのバンクを備えるエンジンにあって各バンク毎に独立して排気が排出される排気系であれば、これに適用することができる。例えば、V型エンジンだけではなく、1対のバンクを2つ備えるW型エンジン、あるいは水平対向エンジン等の排気系に設けられるマフラとしても適用可能である。 The muffler according to the present invention can be applied to an engine having two banks and any exhaust system in which exhaust is discharged independently for each bank. For example, not only a V-type engine but also a muffler provided in an exhaust system such as a W-type engine having two pairs of banks or a horizontally opposed engine can be applied.
1…外筒、1a…壁面、1b…壁面、2…第1セパレータ、2a…連通孔、3…第2セパレータ、3a…連通孔、4…第3セパレータ、5…第1消音室、6…第2消音室、7…第3消音室、8…共鳴室、9…第1排気管、10…第2排気管、11…第3排気管、12…小穴、13…連通管、14a、14b…角孔、15a…第1バルブ、15b…第2バルブ、16、16’…シャフト、17a…第1連結板、17b…第2連結板、18…スプリング、19…アクチュエータ、20…第2排気管、20a、20a’…第1シャフト、20b…第2シャフト、22a…第1連結板、22b…第2連結板、23a…第1歯車、23b…第2歯車、30、40…スプリング。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記各排気管にあって前記外筒内の管部には開閉部材によって開閉される孔がそれぞれ設けられており、これら各孔を開閉する前記各開閉部材は連結機構にて互いに連結されてなる
ことを特徴とするマフラ。 Applied to an engine having two banks, and includes an outer cylinder having a sound deadening chamber partitioned by a separator, and two exhaust pipes into which exhaust from each bank is introduced, and exhausted from each exhaust pipe In the muffler where the exhaust gas is joined in the outer cylinder,
Each exhaust pipe is provided with a hole that is opened and closed by an opening / closing member in a tube portion in the outer cylinder, and the opening / closing members that open and close the holes are connected to each other by a connecting mechanism. A muffler characterized by that.
請求項1に記載のマフラ。 The muffler according to claim 1, wherein the coupling mechanism includes a shaft that is rotatably supported in the outer cylinder, and a coupling member that fixes the shaft and the opening / closing members.
請求項1に記載のマフラ。 The coupling mechanism is fixed to the first and second shafts rotatably supported in the outer cylinder and connected to each other by a transmission mechanism, and the first shaft and one of the opening / closing members. The muffler according to claim 1, comprising a connecting member, and a second connecting member that fixes the second shaft and the other of the open / close members.
前記外筒内には特定の周波数を減衰するための共鳴室が設けられており、該外筒内の排気を排出する排気管にあって同外筒よりも排気下流側の管部と前記共鳴室とは連通管にて接続されてなる
ことを特徴とするマフラ。 In the muffler of any one of Claims 1-3,
A resonance chamber for attenuating a specific frequency is provided in the outer cylinder. The resonance chamber is disposed in an exhaust pipe for exhausting the exhaust gas in the outer cylinder and the pipe section on the exhaust gas downstream side of the outer cylinder. A muffler characterized in that it is connected to the chamber by a communication pipe.
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