JP2006316765A - 内燃機関用マフラ - Google Patents

Abstract

【課題】狭いスペースに配置できる開閉弁を備えた内燃機関用マフラを得る。
【解決手段】アウタシェル１内を複数のセパレータ６，８により複数の部屋１０，１２，１４に仕切り、内燃機関から排出される排気が導入されるインレットパイプ１６と、排気を排出するアウトレットパイプ１８とを備える。支持軸３０の廻りに揺動可能に支持された弁体３６を有する開閉弁２４を備え、開閉弁２４の開閉により、インレットパイプ１６からアウトレットパイプ１８に至る排気通路を切り換える。両パイプ１６，１８とに側孔２６，２８を形成すると共に、両パイプ１６，１８とを平行に配置し、支持軸３０は両パイプ１６，１８の間に平行に配置され、開閉弁２４は弁体３６の揺動により側孔２６，２８の両方を開閉可能に形成されている。開閉弁２４はセパレータ６，８の間に配置されると共に、支持軸３０の両端が両セパレータ６，８に支持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、低回転域での静粛性と、中・高回転域での出力向上を図った内燃機関用マフラに関する。

従来より、特許文献１にあるように、アウタシェル内を複数の部屋に仕切るセパレータを備えると共に、排気が導入されるインレットパイプの先端を第１室に開口し、アウタシェル内の排気を外部に排出するアウトレットパイプの先端を第２室に開口し、インレットパイプに内燃機関の回転数に応じて開閉する開閉弁を設けたものが知られている。

開閉弁は、インレットパイプに形成された側孔とアウトレットパイプに形成された側孔との両方を、支持軸を介してインレットパイプに揺動可能に支持された弁体により開放・閉塞することにより、開閉するように形成されている。

また、この開閉弁は、内燃機関の回転数が低いときには閉弁して、排気を第１室に導き、排気騒音の低減を重視した排気通路となるように構成されている。また、内燃機関の回転数が増加して、排出される排気の圧力が増加したときには、この圧力の作用を受けて開閉弁が開弁し、排気をインレットパイプから第２室を介してアウトレットパイプに導く排気通路に切り換えて、背圧の上昇を防止して、内燃機関の出力が向上する排気通路となるように構成されている。
特開平１０−２２７２０９号公報（段落番号００２４，００２５、図３）

しかしながら、こうした従来のものでは、開閉弁の弁体がインレットパイプに取り付けられたステーに支持軸を介して揺動可能に支持されており、弁体の揺動によりアウトレットパイプの側孔をも同時に開放・閉塞する構成であるので、アウトレットパイプ側での弁体のストロークが大きく、大きなストロークができるように広いスペースを確保する必要があった。このため、内燃機関用マフラが大型化するという問題があった。

本発明の課題は、狭いスペースに配置できる開閉弁を備えた内燃機関用マフラを提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
アウタシェル内を複数のセパレータにより複数の部屋に仕切り、内燃機関から排出される排気が導入されるインレットパイプと、前記排気を排出するアウトレットパイプとを備えると共に、支持軸の廻りに揺動可能に支持された弁体を有する開閉弁を備え、該開閉弁の開閉により、前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る排気通路を切り換える内燃機関用マフラにおいて、
前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る前記排気通路の上流側のパイプと下流側のパイプにそれぞれ側孔を形成すると共に、前記両上下流側のパイプを平行に配置し、前記支持軸は前記両上下流側のパイプの間に平行に配置され、前記開閉弁は前記弁体の揺動により前記側孔の両方を開閉可能に形成されていることを特徴とする内燃機関用マフラがそれである。

前記上流側のパイプは前記インレットパイプで、前記下流側のパイプは前記アウトレットパイプであってもよい。また、前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る前記排気通路にインナパイプが設けられ、前記上流側のパイプは前記インレットパイプで、前記下流側のパイプは前記インナパイプであってもよく、あるいは、前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る前記排気通路にインナパイプが設けられ、前記上流側のパイプは前記インナパイプで、前記下流側のパイプは前記アウトレットパイプであってもよい。更に、前記開閉弁は前記セパレータの間に配置されると共に、前記支持軸の両端が前記両セパレータに支持された構成でもよい。また、前記開閉弁は、前記排気の圧力を受けて開弁する構成でもよい。

本発明の内燃機関用マフラは、支持軸を上下流側のパイプの間に平行に配置したので、弁体の揺動量が小さくても開閉弁を開閉でき、開閉弁を狭いスペースに配置でき、小型化できるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は筒状のアウタシェルで、アウタシェル１の両端は、それぞれエンドプレート２，４により閉塞されている。また、アウタシェル１内は、複数のセパレータ６，８により仕切られて、複数の部屋、本実施形態では第１室１０、第２室１２、第３室１４が形成されている。

図示しない内燃機関から排出される排気が導入されるインレットパイプ１６が、一方のエンドプレート２、両セパレータ６，８を貫通して、その先端は第１室１０に開口されている。アウトレットパイプ１８は他方のエンドプレート４、両セパレータ６，８を貫通し、その先端は第３室１４に開口されている。アウトレットパイプ１８は図示しない下流側の排気管に接続されて、排気を排気管に排出する。

第１室１０と第２室１２とを仕切るセパレータ６には、複数の小径孔２０が形成されて、第１室１０と第２室１２とが連通されている。また、第２室１２と第３室１４とを仕切るセパレータ８にも、複数の小径孔２２が形成されて、第２室１２と第３室１４とが連通されている。第３室１４内のインレットパイプ１６には、複数の連通孔２３が形成されている。

これにより、インレットパイプ１６に導入された排気は、一部が連通孔２３から第３室１４に流入し、第３室１４からアウトレットパイプ１８を介して排出される排気通路が形成される。また、インレットパイプ１６に導入された排気の他の一部は、インレットパイプ１６から第１室１０に流入し、第１室１０から小径孔２０を介して第２室１２に流入し、第２室１２から小径孔２２を介して第３室１４に流入する。そして、第３室１４からアウトレットパイプ１８を介して排出される排気通路が形成される。

その際、第１室１０は共鳴室及び拡張室として作用し、第２室１２及び第３室１４は拡張室として作用する。また、インレットパイプ１６が上流側のパイプに相当し、アウトレットパイプ１８が下流側のパイプに相当する。

両セパレータ６，８の間の第２室１２には、開閉弁２４が配置されている。第２室１２内のインレットパイプ１６の外周には、側孔２６が形成されると共に、第２室１２内のアウトレットパイプ１８の外周にも、側孔２８が形成されている。両側孔２６，２８は、インレットパイプ１６及びアウトレットパイプ１８の断面積に近い大きさとするのが好ましい。

また、少なくとも第２室１２内のインレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８とは平行に、間隔を開けて配置されている。両側孔２６，２８は、インレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８とに互いに逆方向となるように開口形成されている。

開閉弁２４はインレットパイプ１６及びアウトレットパイプ１８と平行に配置された支持軸３０を備え、支持軸３０は、その両端が両セパレータ６，８にバーリング加工等により形成された挿入孔３２，３４に挿着されている。

本実施形態では、支持軸３０は、インレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８との中間位置に配置され、支持軸３０を中心としてインレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８とが点対称の位置となるように構成されている。尚、支持軸３０の位置は、必ずしも点対称となる位置に限らない。

支持軸３０には、弁体３６が取り付けられており、弁体３６は支持軸３０に揺動可能に取り付けられて、あるいは、支持軸３０が挿入孔３２，３４に揺動可能に挿入されて、弁体３６が揺動可能に構成されている。

弁体３６は、その両先端側がインレットパイプ１６及びアウトレットパイプ１８の外周に応じて円弧状に形成された閉塞部３６ａ，３６ｂを備えている。両閉塞部３６ａ，３６ｂは、互いに逆方向に円弧状に形成されており、図２に実線で示すように、閉塞部３６ａ，３６ｂがそれぞれインレットパイプ１６及びアウトレットパイプ１８の外周に密着して側孔２６，２８を塞ぐ閉弁位置と、図２に二点鎖線で示すように、閉塞部３６ａ，３６ｂがインレットパイプ１６及びアウトレットパイプ１８の外周から離間した開弁位置との間で揺動できるように構成されている。

また、本実施形態では、弁体３６はばねを用いた付勢部材３８により、閉弁方向に付勢されている。尚、付勢部材３８に代えて、アクチュエータにより弁体３６を揺動するように構成しても実施可能である。

次に、前述した本実施形態の内燃機関用マフラの作動について説明する。
まず、内燃機関の回転数が低速であるときには、内燃機関から排出される排気が、インレットパイプ１６に導入される。内燃機関の回転が低速であるときには排気の圧力は低く、インレットパイプ１６に導入される排気の圧力が、側孔２６を介して弁体３６に作用するが、付勢部材３８の付勢力に抗して弁体３６を揺動させることはできず、開閉弁２４は開弁しない。

よって、排気の一部はインレットパイプ１６から連通孔２３を介して第３室１４に流入し、第３室１４からアウトレットパイプ１８を介して排出される。また、インレットパイプ１６に導入された排気の他の一部は、インレットパイプ１６から第１室１０に流入し、第１室１０から小径孔２０を介して第２室１２に流入し、第２室１２から小径孔２２を介して第３室１４に流入する。そして、第３室１４からアウトレットパイプ１８を介して排出される。その際、拡張効果、共鳴効果や干渉効果等により排気騒音が低減される。

一方、内燃機関の回転数が中・高速であるときには、インレットパイプ１６に導入される排気の圧力は高く、弁体３６は側孔２６を介してこの排気の圧力を受ける。よって、弁体３６は、付勢部材３８の付勢力に抗して支持軸３０の廻りに揺動されて、開閉弁２４が開弁する。

排気の多くがインレットパイプ１６の側孔２６から第２室１２に流入し、第２室１２から側孔２８を介してアウトレットパイプ１８に流入して、アウトレットパイプ１８から外部に排出される。開閉弁２４の開弁により、排気の多くが、インレットパイプ１６から、側孔２６、第２室１２、側孔２８を介して、アウトレットパイプ１８を通る排気通路に切り換えられる。

開閉弁２４の開弁により、インレットパイプ１６から、側孔２６、第２室１２、側孔２８を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路に切り換えられ、この排気通路は流路抵抗を小さくできるので、排気の圧力上昇が抑制され、中・高速回転での内燃機関から排出される排気の背圧上昇が抑制され、内燃機関の出力が向上する。

また、図２に示すように、開閉弁２４の弁体３６はインレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８との間に平行に配置された支持軸３０の廻りに揺動するので、弁体３６の揺動量が小さくても、両側孔２６，２８を介したインレットパイプ１６及びアウトレットパイプ１８と第２室１２との排気通路の断面積を大きく取れる。従って、弁体３６の揺動量を小さくでき、弁体３６の揺動を確保するために小さなスペースを確保すれば足りる。これにより、内燃機関用マフラを小型化することも可能になる。

更に、支持軸３０の両端を両セパレータ６，８に支持したので、支持軸３０を支持するためのステー等を別に取り付ける必要がなく、部品点数を低減できると共に、組立も容易になる。本実施形態では、支持軸３０の位置を、インレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８との中間位置としたが、これに限らず、支持軸３０の位置を変えることにより、インレットパイプ１６側とアウトレットパイプ１８側とで開度を変えることも容易にできる。

次に、前述した実施形態と異なる第２実施形態の内燃機関用マフラについて、図３、図４によって説明する。尚、前述した実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。以下同様。

本第２実施形態では、インレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８とのほかに、インナパイプ４１を備え、インナパイプ４１は両セパレータ６，８を貫通して設けられている。インナパイプ４１により第１室１０と第３室１４とが連通されて、インレットパイプ１６から、第１室１０、インナパイプ４１、第３室１４を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路が形成されている。

インレットパイプ１６、アウトレットパイプ１８、インナパイプ４１は、共に平行に配置されており、第２室１２内のインナパイプ４１の外周には、側孔４２が形成されている。本第２実施形態では、インレットパイプ１６が上流側のパイプに相当し、インナパイプ４１が下流側のパイプに相当する。

弁体３６は、前述したと同様に、この側孔４２を閉塞可能な円弧状の閉塞部３６ｂを備え、図４に実線で示すように、閉塞部３６ａ，３６ｂがそれぞれインレットパイプ１６及びインナパイプ４１の外周に密着して側孔２６，４２を塞ぐ閉弁位置と、図４に二点鎖線で示すように、閉塞部３６ａ，３６ｂがインレットパイプ１６及びインナパイプ４１の外周から離間した開弁位置との間で揺動できるように構成されている。

この第２実施形態の場合でも、内燃機関の回転数が中・高速であるときには、インレットパイプ１６に導入される排気の圧力は高く、弁体３６は側孔２６を介してこの排気の圧力を受ける。よって、弁体３６は、付勢部材３８の付勢力に抗して支持軸３０の廻りに揺動されて、開閉弁２４が開弁する。

これにより、排気の多くがインレットパイプ１６の側孔２６から第２室１２に流入し、第２室１２から側孔４２を介してインナパイプ４１に流入して、インナパイプ４１から第３室１４を介してアウトレットパイプ１８に流入し、アウトレットパイプ１８から外部に排出される。開閉弁２４の開弁により、インレットパイプ１６から、側孔２６、第２室１２、側孔４２、インナパイプ４１、第３室１４を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路が形成される。

開閉弁２４の開弁により、インレットパイプ１６から、側孔２６、第２室１２、側孔４２、インナパイプ４１、第３室１４を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路に切り換えられ、この排気通路は流路抵抗が小さいので、排気の圧力上昇が抑制され、中・高速回転での内燃機関から排出される排気の背圧上昇が抑制され、内燃機関の出力が向上する。

また、図４に示すように、弁体３６はインレットパイプ１６とインナパイプ４１との間に平行に配置された支持軸３０の廻りに揺動するので、弁体３６の揺動量が小さくても、両側孔２６，４２を介したインレットパイプ１６及びインナパイプ４１と第２室１２との排気通路の断面積を大きく取れる。従って、弁体３６の揺動量を小さくでき、弁体３６の揺動を確保するために小さなスペースを確保すれば足りる。これにより、内燃機関用マフラを小型化することも可能になる。

更に、支持軸３０の両端を両セパレータ６，８に支持したので、ステー等を別に取り付ける必要がなく、部品点数を低減できると共に、組立も容易になる。支持軸３０の位置を変えることにより、インレットパイプ１６側とインナパイプ４１側とで開度を変えることも容易にできる。

更に、第３実施形態について、図５、図６によって説明する。
本第３実施形態では、前述した第２実施形態と同様に、インレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８とのほかに、インナパイプ４１を備え、インナパイプ４１により第１室１０と第３室１４とが連通されて、インレットパイプ１６から、第１室１０、インナパイプ４１、第３室１４を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路が形成されている。

インレットパイプ１６、アウトレットパイプ１８、インナパイプ４１は、共に平行に配置されており、第２室１２内のインナパイプ４１の外周には、側孔４４が形成されている。本第３実施形態では、インナパイプ４１が上流側のパイプに相当し、アウトレットパイプ１８が下流側のパイプに相当する。

弁体３６は、この側孔４４を閉塞可能な円弧状の閉塞部３６ａを備え、図６に実線で示すように、閉塞部３６ａ，３６ｂがそれぞれインナパイプ４１及びアウトレットパイプ１８の外周に密着して側孔４４，２８を塞ぐ閉弁位置と、図６に二点鎖線で示すように、閉塞部３６ａ，３６ｂがインナパイプ４１及びアウトレットパイプ１８の外周から離間した開弁位置との間で揺動できるように構成されている。

この第３実施形態の場合でも、内燃機関の回転数が中・高速であるときには、インレットパイプ１６から第１室１０を介してインナパイプ４１に導入される排気の圧力は高く、弁体３６は側孔４４を介してこの排気の圧力を受ける。よって、弁体３６は、付勢部材３８の付勢力に抗して支持軸３０の廻りに揺動されて、開閉弁２４が開弁する。

これにより、排気の多くがインナパイプ４１の側孔４４から第２室１２に流入し、第２室１２から側孔２８を介してアウトレットパイプ１８に流入し、アウトレットパイプ１８から外部に排出される。開閉弁２４の開弁により、インレットパイプ１６から、第１室１０、インナパイプ４１、側孔４４、第２室１２、側孔２８を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路が形成される。

開閉弁２４の開弁により、インレットパイプ１６から、第１室１０、インナパイプ４１、側孔４４、第２室１２、側孔２８を介して、アウトレットパイプ１８に至る排気通路に切り換えられ、この排気通路は流路抵抗が小さいので、排気の圧力上昇が抑制され、中・高速回転での内燃機関から排出される排気の背圧上昇が抑制され、内燃機関の出力が向上する。

また、図６に示すように、弁体３６はインナパイプ４１とアウトレットパイプ１８との間に平行に配置された支持軸３０の廻りに揺動するので、弁体３６の揺動量が小さくても、両側孔２６，４４を介したインナパイプ４１及びアウトレットパイプ１８と第２室１２との排気通路の断面積を大きく取れる。従って、弁体３６の揺動量を小さくでき、弁体３６の揺動を確保するために小さなスペースを確保すれば足りる。これにより、内燃機関用マフラを小型化することも可能になる。

更に、支持軸３０の両端を両セパレータ６，８に支持したので、ステー等を別に取り付ける必要がなく、部品点数を低減できると共に、組立も容易になる。支持軸３０の位置を変えることにより、インナパイプ４１側とアウトレットパイプ１８側で開度を変えることも容易にできる。

尚、第２実施形態では、インレットパイプ１６とインナパイプ４１との間に開閉弁２４を配置し、第３実施形態では、インナパイプ４１とアウトレットパイプ１８との間に開閉弁を配置したが、これに限らず、第２実施形態及び第３実施形態でも、インレットパイプ１６とアウトレットパイプ１８との間に開閉弁２４を配置するようにしても実施可能である。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての内燃機関用マフラの断面図である。 図１のＡＡ断面図である。 第２実施形態としての内燃機関用マフラの断面図である。 図３のＢＢ断面図である。 第３実施形態としての内燃機関用マフラの断面図である。 図５のＣＣ断面図である。

符号の説明

１…アウタシェル ２，４…エンドプレート
６，８…セパレータ １０…第１室
１２…第２室 １４…第３室
１６…インレットパイプ
１８…アウトレットパイプ
２０，２２…小径孔 ２３…連通孔
２４…開閉弁 ２６，２８，４２，４４…側孔
３０…支持軸 ３２，３４…挿入孔
３６…弁体 ３６ａ，３６ｂ…閉塞部
３８…付勢部材 ４１…インナパイプ

Claims (6)

1. アウタシェル内を複数のセパレータにより複数の部屋に仕切り、内燃機関から排出される排気が導入されるインレットパイプと、前記排気を排出するアウトレットパイプとを備えると共に、支持軸の廻りに揺動可能に支持された弁体を有する開閉弁を備え、該開閉弁の開閉により、前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る排気通路を切り換える内燃機関用マフラにおいて、
   前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る前記排気通路の上流側のパイプと下流側のパイプにそれぞれ側孔を形成すると共に、前記両上下流側のパイプを平行に配置し、前記支持軸は前記両上下流側のパイプの間に平行に配置され、前記開閉弁は前記弁体の揺動により前記側孔の両方を開閉可能に形成されていることを特徴とする内燃機関用マフラ。
2. 前記上流側のパイプは前記インレットパイプで、前記下流側のパイプは前記アウトレットパイプであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用マフラ。
3. 前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る前記排気通路にインナパイプが設けられ、前記上流側のパイプは前記インレットパイプで、前記下流側のパイプは前記インナパイプであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用マフラ。
4. 前記インレットパイプから前記アウトレットパイプに至る前記排気通路にインナパイプが設けられ、前記上流側のパイプは前記インナパイプで、前記下流側のパイプは前記アウトレットパイプであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用マフラ。
5. 前記開閉弁は前記セパレータの間に配置されると共に、前記支持軸の両端が前記両セパレータに支持されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の内燃機関用マフラ。
6. 前記開閉弁は、前記排気の圧力を受けて開弁することを特徴とする請求項１ないし請求項５に記載の内燃機関用マフラ。

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