JP2007247468A - 排気ガスマフラ - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスマフラのマフラ本体内におけるガス流の圧力損失を抑制する。
【解決手段】マフラ本体１２内には隔壁２０に旋回案内部３０が形成されている。この旋回案内部３０は上流室２２内へ流入した排気ガスに旋回渦流を生じさせて下流室２４へと導く。下流室２４では旋回ガス流が拡散することなくアウトレットパイプ２６へ導かれて圧力損失が抑制される。隔壁２０には旋回流の拡散を防ぐ押圧ガス案内部３２が設けられて旋回流を周囲から押圧して拡散を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両エンジン等からの排気ガスが流入される排気ガスマフラに関する。

車両エンジンの排気ガスが流入され、複数のパイプ内を順次流れるように構成された排気ガスマフラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この排気ガスマフラでは、複数のパイプを支持する隔壁に、多数の小孔が穿設されており、排気ガスが通過する場合に、放射方向に拡散して分散することによって同一周波数への発生騒音集中を防ぎ、乱流による気流音や加振による放射音を低減するようになっている。
特開２００４−１３７９４６号公報

しかしながら、この装置では、隔壁を通過した排気ガスの流れが、拡散されるため、円滑にアウトレットパイプへ流れが集中できず、圧力損失が増大する原因となる。

本発明は上記事実を考慮し、隔壁を通過する排気ガスの流れを集中的にアウトレットパイプへ集めて圧力損失を低くすることができる排気ガスマフラを得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る排気ガスマフラは、排気ガスが流入するマフラ本体と、この本体内を区画すると共に、排気ガスの通過孔が形成された隔壁と、前記隔壁に設けられ、前記通過孔を通過する排気ガスへ旋回流を付与する案内部と、を有する。

請求項１に記載の排気ガスマフラでは、隔壁の案内部を通過した排気ガスは旋回流となって下流側へ流れる。このため旋回流は拡散せず集中的に下流側のアウトレットパイプ等へと流れ込んで圧力損失を少なくする。

請求項２に記載の発明に係る排気ガスマフラは、請求項１に記載の排気ガスマフラにおいて、前記通過孔は隔壁の表面に沿って排気ガスを流す方向に向けて形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の排気ガスマフラでは、隔壁に設けられた通過孔が隔壁の表面に沿って排気ガスを流す方向に形成されているので、隔壁の下流側へと流れる排気ガスは効果的に旋回流が付与されて流れが集中し拡散が抑制される。

請求項３に記載の排気ガスマフラは、請求項１又は請求項２に記載の排気ガスマフラにおいて、前記案内部は隔壁の一部が肉厚方向に変位して形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の排気ガスマフラでは、隔壁の一部が肉厚方向に変位して案内部が形成されるので、隔壁に別個の案内部を設ける必要がない。

請求項４に記載の排気ガスマフラは、請求項３に記載の排気ガスマフラにおいて、前記案内部は排気ガス流の旋回方向に沿った屈曲面を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の排気ガスマフラでは、案内部が排気ガス流の旋回方向に沿った屈曲面を備えているので、排気ガスはこの屈曲面に案内されて旋回流を作る。

請求項５に記載の排気ガスマフラは、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の排気ガスマフラにおいて、前記通過孔は隔壁中央部に形成され、隔壁周縁部には旋回ガス流を旋回中心方向へ押圧する押圧ガス孔が形成されることを特徴とする。

請求項５に記載の排気ガスマフラでは、排気ガスに旋回流を付与する通過孔が隔壁中央部に形成され、隔壁周縁部には旋回ガス流を旋回中心方向へ押圧する押圧ガス孔が形成されているので、隔壁中央部を通過して旋回流となった排気ガスに対して隔壁周縁部を通過する排気ガスは旋回ガス流の中心方向へ流れて旋回ガス流を周囲から押さえ込んで旋回ガス流の拡散を防ぐ。

以上説明したように、本発明に係る排気ガスマフラでは、排気ガスへ旋回流を付与する案内部を設けたので、隔壁の下流側へ流れる排気ガスに方向性を付与して、排気ガスの拡散を少なくし圧力損失を抑制できる。

図１、２には本発明の第１実施形態に係る排気ガスマフラ１０が示されており、マフラ本体１２が箱形状とされている。このマフラ本体１２は上流側端板１２Ａと下流側端板１２Ｂとが互いに平行に配置されており、これらの間に筒部１２Ｃが溶接等で連結されて内外が区画されている。

端板１２Ａ、１２Ｂは図２に示される如く長円形状とされており、このため筒部１２Ｃも長手直角断面は端板１２Ａ、１２Ｂと同様な円弧形状となっている。

端板１２Ａには２本のインレットパイプ１６が貫通している。これらのインレットパイプ１６の上流端部１６Ａはマフラ本体１２の外部へ導かれて図示しないエンジンの排気パイプへと連続されて排気ガス流入用（矢印Ｆ１方向）となっている。インレットパイプ１６の中間部１６Ｂは端板１２Ａを貫通すると共に溶接によって端板１２Ａと固着されている。またインレットパイプ１６のマフラ本体１２内における中間部１６Ｂはマフラ本体１２内において軸心が互いに平行に配置されると共にマフラ本体１２の長手方向に沿って配置されている。さらにこのインレットパイプ１６の中間部１６Ｂはマフラ本体１２内に配置される隔壁２０を貫通し溶接等によってこの隔壁２０へ固着され、下流側へと延長されて排気ガスをマフラ本体１２内へと放出するようになっている（矢印Ｆ２方向）。

隔壁２０は端板１２Ａ、１２Ｂと同様形状とされており、外周がマフラ本体１２の内周へ溶接等で固着されており、端板１２Ａ、１２Ｂと平行に配置されている。これによって隔壁２０はマフラ本体１２の内部を上流室２２と下流室２４とに二分している。下流室２４にはアウトレットパイプ２６の上流側端部２６Ａが開口している。このアウトレットパイプ２６は、中間部がマフラ本体下流側端板１２Ｂを貫通しており、溶接等によってこの端板１２Ｂへと固着されている。またこのアウトレットパイプ２６の下流側端部２６Ｂは、大気に開放されたり、必要に応じて他の消音器を通過した後に大気に連通され、下流室２４内の排気ガスを下流側へ流すようになっている（矢印Ｆ３、Ｆ４方向）。

上流室２２に配置されるインレットパイプ１６の中間部１６Ｂには放射方向に軸心を有する複数個の小孔１６Ｃが形成されており、これによってマフラ本体１２内に導かれる排気ガスは下流側端部１６Ｄから下流室２４へと流れる（矢印Ｆ２方向）他に、インレットパイプ中間部１６Ｂから直接この小孔１６Ｃを通って上流室２２へと流れ込むことができる。

隔壁２０には上流室２２内の排気ガスを下流室２４へと案内するための旋回案内部３０及び押圧ガス案内部３２が設けられている。図２に示される如く旋回案内部３０は隔壁２０の幾何学的中心である軸心ＣＴを中心に複数個設けられている。一方、押圧ガス案内部３２はこれらの旋回案内部３０を取り囲む状態で隔壁２０の周縁部に主として配置されている。特に、この実施形態ではインレットパイプ１６の周囲の半周に亘って、なおかつ軸心ＣＴから遠い側に配置されている。

図３、４に示される如く旋回案内部３０は隔壁２０の一部が下流室２４側へとプレス加工等によって変位された案内壁３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを有している。これらの案内壁は、略半円状の押圧部材３５を隔壁２０へ板厚方向に押圧して（矢印Ｐ方向）、隔壁２０の一部を肉厚方向に下流室２４へと変位させて突出させることにより形成される。

これによって隔壁２０には図３（Ｂ）に示される如く陥没孔３６が形成されている。この陥没孔３６は両端が互いに連結された２個の円弧３７Ａ、３７Ｂによって略長円状を呈しており、一方の円弧３７Ａの曲率半径が小さく、他方の円弧３７Ｂの曲率半径が大きく構成されている。旋回案内部３０の案内壁３４Ａは陥没孔３６と略同形状であり、陥没孔３６を形成するために隔壁２０へ矢印Ｐ方向にプレス圧力を加えた場合に隔壁２０が陥没して下流室２４へ変位して構成される。この案内壁３４Ａは図４に示される如く旋回案内部３０の長手方向の一端から長手方向の他端にかけて次第に隔壁２０から離間している（傾斜角度θ）。

案内壁３４Ｂはこの案内壁３４Ａの半周と陥没孔３６の円弧３７Ａとを接続している。このため円弧３７Ａに沿って湾曲した屈曲面を呈しており、幅方向一端が陥没孔３６の円弧３７Ａへと一体的に連結し、幅方向の他端は案内壁３４Ａの周縁に一体的に連結されている。

一方、案内壁３４Ｃは幅方向一端が陥没孔３６の曲率半径の大きな円弧３７Ｂと連結し、幅方向他端は案内壁３４Ａの曲率半径の大きな周縁へと一体的に連結している。この案内壁３４Ｃも案内壁３４Ｂと同様に図４に示される如く長手方向一端から他端にかけて次第に幅方向寸法が大きくなっていると共に、陥没孔３６の曲率半径の大きな円弧３７Ｂに沿って屈曲している。。

この案内壁３４Ｃの長手方向（図４の上下方向）のうち幅方向寸法が大きい側（図４の下側）の略半分は切り欠かれて通過孔３８とされている。この通過孔３８は上流室２２と下流室２４とを連通しており、この通過孔３８を通して上流室２２内の排気ガスが下流室２４へと流れる。ここで、上流室２２内の排気ガスは図３（Ｃ）の矢印Ａ方向に案内壁３４Ａへと当たって通過孔３８方向へ方向変換し、さらに案内壁３４Ｂ、３４Ｃによって旋回方向成分を有した排気ガス流（矢印Ｃ方向）となり、かつ案内壁３４Ａの隔壁２０に対する傾斜（角度θ）も相まって隔壁２０に沿いつつ、かつ隔壁２０の板表面方向から若干傾斜した旋回流となって下流室２４へと流れ出すことになる。これらの旋回流は図２に示される如く隔壁２０の軸心ＣＴを中心とした旋回流となって下流室２４へ流れ込み、下流室２４内において中心部に配置されるアウトレットパイプ２６の上流側端部２６Ａへ向けて円滑に流れ込む。このため、図２に示されるように複数の旋回案内部３０は何れも、曲率半径の大きな円弧３７Ｂが隔壁２０の軸心ＣＴに近い側に配置されており、旋回流が軸心ＣＴを中心に形成されるようになっている。

次に図５、６には押圧ガス案内部３２が示されている。この押圧ガス案内部３２は半円状の押圧部材５３がプレス加工等によって上流室２２側から下流室２４側に向けて隔壁２０へ押し付けられる（矢印Ｑ方向）ことによって隔壁２０が肉厚方向に変位して形成される半円状の案内壁４２と、この案内壁４２の半円部を隔壁２０と結ぶ案内壁４４とを有している。この押圧部材５３の押圧による陥没孔４６は半円形状であり、案内壁４２はこの陥没孔４６と略同形状である。各押圧ガス案内部３２は、陥没孔４６の直線部が隔壁２０の軸心ＣＴに近い側に、円弧部が軸心ＣＴから遠い側に配置されている。この案内壁４２は半円形陥没孔４６の円弧部のうち隔壁２０の外周部に近い側、すなわち、円弧中央部４２Ａが隔壁２０からの陥没量が少なく、隔壁２０の中心部に近い直線部４２Ｂにかけて陥没量が次第に多くなっている。

一方、案内壁４４はこの案内壁４２の半円形外周部と陥没孔４６の半円形外周部とを繋ぐ円弧表面であり、板表面は隔壁２０の板表面に対して略垂直となっている。このため図６（Ａ）に示される如く案内壁４２、４４は矩形状の押圧ガス孔としての通過孔４８を隔壁２０に形成している。

この押圧ガス案内部３２は上流室２２内の筒部１２Ｃに近い部分の排気ガスを案内壁４２の傾斜によって通過孔４８を通して隔壁２０と傾斜した傾斜ガス流５０として送り出すようになっている。この傾斜ガス流５０は旋回案内部３０によって形成される旋回排気ガス流Ｃを旋回中心方向（隔壁２０の中心線軸）へと押圧するようになっている。この実施形態においては、図２に示される如くインレットパイプ１６の周囲から、筒部１２Ｃの内周に沿って旋回案内部３０を隔壁軸心ＣＴ方向へと押圧する流れとなる。

次に本実施形態の作用を説明する。

図示しない自動車エンジンから排出された排気ガスは図１に示されるように、インレットパイプ１６を通ってマフラ本体１２内へと導かれる（矢印Ｆ１方向）。インレットパイプ１６内の排気ガスは一部が下流側端部１６Ｄから下流室２４内へ入り込み（矢印Ｆ２方向）、アウトレットパイプ２６の上流側端部２６Ａ及び下流側端部２６Ｂを通ってマフラ本体１２の外部へと排出される（矢印Ｆ３、Ｆ４方向）。

またインレットパイプ１６内の排気ガスの一部はパイプ中間部１６Ｂに形成された小孔１６Ｃを通って上流室２２内へと入り込む。この上流室２２内へと入り込んだ排気ガスは旋回案内部３０を通過して複数の旋回流となって下流室２４内へと進む（矢印Ｃ方向）。図３、４に示される如く旋回案内部３０では上流室２２内の排気ガスが矢印Ａ方向に進み案内壁３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに当たって方向を変更されることにより、矢印Ｃで示される効果的な旋回流となって下流室２４へと進む。これらの旋回流は旋回中心、すなわち図２に示されるように隔壁２０の軸心ＣＴ（この実施形態ではアウトレットパイプ２６の軸心と同軸上にある）の周りに複数生じている。このため、これらの旋回流は拡散することなく、上流側端部２６Ａへと入り込みアウトレットパイプ２６を通って下流側へと流れる（矢印Ｆ３、Ｆ４方向）。

一方、上流室２２内へ入り込んだ排気ガスの他の一部は押圧ガス案内部３２を通って傾斜ガス流５０として下流室２４へと流れ込む。この押圧ガス案内部３２では上流室２２内の排気ガスが案内壁４２、４４に当たって方向付けられることにより隔壁２０と傾斜し、かつ旋回排気ガス流Ｃをマフラ本体１２の軸心部に押さえ込んで拡散を防止するガス流として下流室２４内へと流れ込む。

このため隔壁２０の旋回案内部３０を通過した旋回流は下流室２４で拡散することなく旋回流が維持されてアウトレットパイプ２６の上流側端部２６Ａ内へと効率良く入り込んで下流側へと進むことができる。このため旋回渦流はマフラ本体１２内での圧力損失を抑制し背圧を下げることになる。

次に図７には本発明の第２の実施形態が示されている。この実施形態では隔壁２０に形成される旋回案内部３０と押圧ガス案内部３２の配置が前記実施形態とは異なっている。

この実施形態においては隔壁２０にインレットパイプ１６は通過しておらず、インレットパイプ１６の端部を通過した全ての排気ガスがこの隔壁２０を通過して下流室２４へと流れ出すようになっている。

さらにこの隔壁２０は中心部近くに前記実施形態と同様に多数の旋回案内部３０が形成されており、隔壁２０の周縁部にこの旋回案内部３０を囲むように押圧ガス案内部３２が複数個設けられている。これらの押圧ガス案内部３２は図７に示されるように隔壁２０の軸方向に見て、傾斜ガス流５０が隔壁２０の軸心ＣＴに向けて流れるように配置されている。

このためこの実施形態においては前記実施形態と異なり、隔壁２０をインレットパイプ１６が通過していないので、排気ガスは隔壁２０中心部を通って旋回流となり、その周囲を押圧ガス案内部３２を通過した傾斜ガス流５０が旋回流れを維持させるので、前記実施異形態よりも効果的に旋回流の発生及びその拡散を防止できる。

次に図８には本発明の第３実施形態が示されている。この実施形態では前記実施形態と同様に隔壁２０にはインレットパイプ１６は通過しておらず、全ての排気ガスがこの隔壁２０の旋回案内部３０を通過するようになっている。またこの実施形態では、旋回案内部３０だけが設けられており、前記各実施形態のような押圧ガス案内部３２は設けられていない。

このためこの実施形態では隔壁２０を通過する排気ガスは多数の旋回案内部３０に案内されて大きな旋回流となって下流側へと進むので、大きな旋回流を得ることができる。またこの実施形態における多数の旋回案内部３０の隔壁２０の軸心ＣＴに対する向きは前記各実施形態と同様に通過孔３８が隔壁軸心ＣＴ側に向いている。さらに隔壁２０の軸心ＣＴへ近い側よりも遠い側に多く（高密度）の旋回案内部３０が設けられている。

その他本発明では、隔壁２０に設ける旋回案内部３０や押圧ガス案内部３２の配置や数をマフラ本体１２やインレットパイプ１６、アウトレットパイプ２６の配置や構造に応じて各種に変更可能である。また隔壁２０には上記の旋回案内部３０、押圧ガス案内部３２の他に多数の小孔を設けたり、その小孔の粗密度を部分的に変更したりすることもできる。

なお、アウトレットパイプ２６の上流側端部２６Ａは旋回流を効果的に受け入れるためにテーパ形状とすることができる。

本発明の第１実施形態が適用されたマフラ本体１２を示す透視斜視図である。 図１の隔壁を示す正面図である。 図３（Ａ）は隔壁に形成される旋回案内部を下流室から見た斜視図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）における隔壁２０に形成される陥没孔３６を示す案内壁を削除した状態の斜視図である。図３（Ｃ）は隔壁に形成される旋回案内部３０の案内壁３４Ａを切除した状態を示す斜視図である。 図３の４−４線断面図である。 図５（Ａ）は隔壁に形成される押圧ガス案内部を示す隔壁の斜視図である。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の案内壁４２及び案内壁４４を切除した状態の通過孔４８を示す斜視図である。 図６（Ａ）は図５の６線矢視図である。図６（Ｂ）は図５（Ａ）の７線矢視図である。 本発明の第２実施形態を示す隔壁の正面図である。 本発明の第３実施形態を示す正面図である。

符号の説明

１０ 排気ガスマフラ
１２ マフラ本体
２０ 隔壁
２６ アウトレットパイプ
３０ 旋回案内部
３２ 押圧ガス案内部
３８ 通過孔
４８ 通過孔（押圧ガス孔）

Claims (5)

1. 排気ガスが流入するマフラ本体と、
   この本体内を区画すると共に、排気ガスの通過孔が形成された隔壁と、
   前記隔壁に設けられ、前記通過孔を通過する排気ガスへ旋回流を付与する案内部と、
   を有する排気ガスマフラ。
2. 前記通過孔は隔壁の表面に沿って排気ガスを流す方向に向けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガスマフラ。
3. 前記案内部は隔壁の一部が肉厚方向に変位して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスマフラ。
4. 前記案内部は排気ガス流の旋回方向に沿った屈曲面を備えることを特徴とする請求項３に記載の排気ガスマフラ。
5. 前記通過孔は隔壁中央部に形成され、隔壁周縁部には旋回ガス流を旋回中心方向へ押圧する押圧ガス孔が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の排気ガスマフラ。

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