JP2007113559A

JP2007113559A - 内燃機関の消音器

Info

Publication number: JP2007113559A
Application number: JP2005333376A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Hase; 周一長谷
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】熱交換器を迂回した際にも排気騒音の増大を抑制可能な内燃機関の消音器を提供する。
【解決手段】ハウジング２内を仕切板３，４で区画して形成した消音室５，６を連通する熱交換器１１と、消音室５，７を連通するバイパスパイプ１８と、バイパスパイプ１８を開閉する開閉弁１９とを設け、開閉弁１９の開動作に伴い熱交換器１１よりバイパスパイプ１８を通過する排気ガス量が増加するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は車両などの排気系に設けられ、排気騒音を低減するとともに、排気熱を回収し暖機などに利用するための内燃機関の消音器に関する。

従来、内燃機関を搭載した車両などの排気系には、排気管の途中に排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒コンバータや、排気騒音を低減するための消音器などが配設されていた。近時、排気管の途中に熱交換器を備えた熱回収装置を配設し排気熱を有効に利用することが提案されている。このような排気熱回収装置としては、車両の冷間時など排気熱が必要な際には、排気ガスを熱交換器に導くことにより回収した排気熱を暖機などに利用するとともに、排気熱が不要になった際には、排気ガスが熱交換器を迂回するように導くことにより車両の冷却系への負荷を低減するようにしたものが知られている。
特開２００５−１６４７７号公報

上記特許文献１に記載された排気熱回収装置が配設された排気系においては、排気熱が必要な際には、排気ガスは熱交換器を通過するため熱交換器の排気抵抗と冷却効果とにより排気騒音が一層低減される。一方、排気熱が不要な際には、排気ガスが熱交換器を迂回するため排気騒音が増大する問題が生じていた。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ハウジング内を区画して形成した３以上の消音室のうち２つの消音室を連通する熱交換器と、該熱交換器が連通する消音室と少なくとも１つが同じ２つの消音室を連通するバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する開閉弁とを設けるとともに、前記開閉弁の開動作に伴い前記バイパス通路を通過する排気ガス量が増加するようにしたことを特徴とする内燃機関の消音器である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱交換器は、媒体として内燃機関の冷却水が循環することを特徴とする内燃機関の消音器である。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記熱交換器は、前記ハウジングの外側に配置されていることを特徴とする内燃機関の消音器である。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載の発明において、前記開閉弁は、排気ガス量に応じて開閉することを特徴とする内燃機関の消音器である。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至３記載の発明において、前記開閉弁は、媒体温度に応じて開閉することを特徴とする排内燃機関の消音器である。

本発明によれば、排気ガスが熱交換器を通過する場合と、熱交換器を迂回してバイパス通路を通過する場合とで消音作用を異なるようにすることができる。このため、排気熱が不要な際に熱交換器を迂回させても排気騒音が増大することを抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図２に示す実施例に基づいて説明する。

図１は、実施例１の内燃機関の消音器１の縦断面を示す模式図である。

消音器１のハウジング２は、金属製の筒状体の両開口端に皿状の端板を接合して形成したものである。ハウジング２の内部には、仕切板３、４が設けられ、消音室５、６、７が画成されている。ハウジング２内に排気ガスを導入するインレットパイプ８が、下流開口端８ｂが消音室７に開口するように設けられている。インレットパイプ８の途中には、消音室６に連通する複数の小孔１０が設けられている。また、ハウジング２内から排気ガスを導出するアウトレットパイプ９が、上流開口端９ａが消音室５に開口するように設けられている。

消音室５には、複数の小径パイプ１４の周囲に媒体通路１５を備えた多管式の熱交換器１１が配設されている。熱交換器１１には、消音室６から排気ガスを導入する導入口１２、消音室５に排気ガスを導出する排出口１３が設けられている。熱交換器１１の媒体通路１５には、車両の冷却系と接続される媒体導入ポート１６と媒体導出ポート１７とが設けられ、媒体導入ポート１６から熱交換器１１に導入された冷却水は、小径パイプ１４の周囲の媒体通路１５を通った後に、媒体導出ポート１７から車両の冷却系へと循環されるようになっている。

さらに、バイパス通路であるバイパスパイプ１８が上流開口端１８ａが消音室７に下流開口端１８ｂが消音室５に開口するように設けられている。バイパスパイプ１８の下流開口端１８ｂには、開閉弁１９が下流開口端１８ｂを開閉可能に設けられている。開閉弁１９は図示しない付勢体であるコイルスプリングにより下流開口端１８ｂを閉塞する方向に付勢されている。

消音器１の作用について説明する。上流側排気管（図示せず）を流れてきた排気ガスは、インレットパイプ８を流通してハウジング２内に導かれる。このとき、内燃機関の回転数が低く、排気ガス量が少ない時には、開閉弁１９が付勢体によりバイパスパイプ１８の下流開口端１８ｂを閉塞しているため、インレットパイプ８の途中に設けられた複数の小孔１０から消音室６に流入し、拡張による消音作用により排気騒音が低減される。

その後、消音室６から導入口１２を通り熱交換器１１に流入して、小径パイプ１４を流通する際に媒体通路１５を循環する冷却水との間で熱交換される。その時、排気エネルギーが小さくなるため排気騒音が低減される。さらに、熱交換器１１から排出口１３を通り消音室５に流入する際にも、拡張による消音作用により排気騒音が低減されたる。そして、アウトレットパイプ９を流通して下流側排気管に導かれる。また、この時、消音室７は低周波共鳴室として機能し、内燃機関の低回転時に発生し易い低周波の排気騒音の低減に寄与する。

一方、内燃機関の回転数が高く、排気ガス量が多くなるに従い、開閉弁１９がバイパスパイプ１８の下流開口端１８ａを開放し始め、インレットパイプ８の下流開口端８ｂから消音室７に流入する排気ガスが徐々に増加し、拡張による消音作用により排気騒音が低減される。

その後、バイパスパイプ１８を通って消音室５に流入し、拡張による消音作用により排気騒音が低減された後、アウトレットパイプ９を通って下流側排気管に導かれる。このように、開閉弁１９の開動作に伴い、熱交換器１１を迂回する排気ガスが増加することにより、冷却系への負担が増大することを抑制することができる。また、熱交換器１１を迂回することにより、背圧の増大を抑制することができる。さらに、この時、消音室６は高周波共鳴室として機能し、内燃機関の高回転時に発生し易い高周波の排気騒音の低減に寄与する。

図２は、実施例２の内燃機関の消音器３１の縦断面を示す模式図である。

消音器３１のハウジング３２は、金属製の筒状体の両開口端に皿状の端板を接合して形成したものである。ハウジング３２の内部には、仕切板３３、３４が設けられ、消音室３５、３６、３７が画成されている。ハウジング３２内に排気ガスを導入するインレットパイプ３８が、下流開口端３８ｂが消音室３７に開口するように設けられている。インレットパイプ３８の途中には、消音室３５に連通する複数の小孔４０が設けられている。また、ハウジング３２内から排気ガスを導出するアウトレットパイプ３９が、上流開口端３９ａが消音室３６に開口するように設けられている。

ハウジング３２の外側には、複数の小径パイプ４４の周囲に媒体通路４５を備えた多管式の熱交換器４１が配設されている。熱交換器４１には、消音室３５から排気ガスを導入する導入口４２、消音室３６に排気ガスを導出する排出口４３が設けられている。熱交換器４１の媒体通路４５には、車両の冷却系と接続される媒体導入ポート４６と媒体導出ポート４７とが設けられ、媒体導入ポート４６から熱交換器４１に導入された冷却水は、小径パイプ４４の周囲の媒体通路４５を通った後に、媒体導出ポート４７から車両の冷却系へと循環されるようになっている。

さらに、バイパス通路であるバイパス孔４８が仕切板３４に消音室３６と消音室３７を連通するように設けられている。バイパス孔４８には、開閉弁４９がバイパス孔を開閉可能に設けられている。開閉弁４９は図示しない付勢体であるコイルスプリングによりバイパス孔４８を閉塞する方向に付勢されている。

消音器４１の作用について説明する。上流側排気管（図示せず）を流れてきた排気ガスは、インレットパイプ３８を流通してハウジング２内に導かれる。このとき、内燃機関の回転数が低く、排気ガス量が少ない時には、開閉弁４９が付勢体によりバイパス孔４８を閉塞しているため、インレットパイプ３８の途中に設けられた複数の小孔４０から消音室３５に流入し、拡張による消音作用により排気騒音が低減される。

その後、消音室３５から導入口４２を通り熱交換器４１に流入して、小径パイプ４４を流通する際に媒体通路４５を循環する冷却水との間で熱交換される。その時、排気エネルギーが小さくなるため排気騒音が低減される。さらに、熱交換器４１から排出口４３を通り消音室３６に流入する際にも、拡張による消音作用により排気騒音が低減されたる。そして、アウトレットパイプ３９を流通して下流側排気管に導かれる。また、この時、消音室３７は低周波共鳴室として機能し、内燃機関の低回転時に発生し易い低周波の排気騒音の低減に寄与する。

一方、内燃機関の回転数が高く、排気ガス量が多くなるに従い、開閉弁４９がバイパス孔４８を開放し始め、インレットパイプ３８の下流開口端８ｂから消音室３７に流入する排気ガスが徐々に増加し、拡張による消音作用により排気騒音が低減される。

その後、バイパス孔４８を通って消音室３６に流入し、拡張による消音作用により排気騒音が低減された後、アウトレットパイプ３９を通って下流側排気管に導かれる。このように、開閉弁３９の開動作に伴い、熱交換器４１を迂回する排気ガスが増加することにより、冷却系への負担が増大することを抑制することができる。また、熱交換器４１を迂回することにより、背圧の増大を抑制することができる。さらに、この時、消音室３５は高周波共鳴室として機能し、内燃機関の高回転時に発生し易い高周波の排気騒音の低減に寄与する。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に包含される。例えば、上記実施例においては、熱交換器を多管式で説明したが、積層式や二重管式など周知の方式の熱交換器を採用することができる。

また、上記実施例においては、開閉弁を付勢体で付勢して、排気ガス量に応じて開閉動作するようにしたが、回転数や媒体温度などを検知する手段と、コンピュータなどの制御手段と、アクチュエータやモータなど駆動手段によって開閉制御するようにしてもよい。また、仕切板の配置や連通管などを任意に配設して、内燃機関や車両などに適した消音構造を選択することができる。

本発明の実施例１の内燃機関の消音器の縦断面を示す模式図。本発明の実施例２の内燃機関の消音器の縦断面を示す模式図。

符号の説明

１，３１内燃機関の消音器
２，３２ハウジング
５，６，７，３５，３６，３７消音室
８，３８インレットパイプ
９，３９アウトレットパイプ
１１，４１熱交換器
１８，４８バイパス通路
１９，４９開閉弁

Claims

ハウジング内を区画して形成した３以上の消音室のうち２つの消音室を連通する熱交換器と、該熱交換器が連通する消音室と少なくとも１つが同じ２つの消音室を連通するバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する開閉弁とを設けるとともに、前記開閉弁の開動作に伴い前記バイパス通路を通過する排気ガス量が増加するようにしたことを特徴とする内燃機関の消音器。
前記熱交換器は、媒体として内燃機関の冷却水が循環することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の消音器。
前記熱交換器は、前記ハウジングの外側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の消音器。
前記開閉弁は、排気ガス量に応じて開閉することを特徴とする請求項１乃至３に記載の内燃機関の消音器。
前記開閉弁は、媒体温度に応じて開閉することを特徴とする請求項１乃至３に記載の排内燃機関の消音器。