JP2008031921A - 内燃機関用マフラ - Google Patents

Abstract

【課題】煤の付着による経時的劣化を防止した内燃機関用マフラを得る。
【解決手段】内燃機関の排気流路に介装されたインナーパイプ１をアウタシェル２で覆って消音室３を形成する。インナーパイプ１は内側インナーパイプ８と外側インナーパイプ１０とを備え、内側インナーパイプ８の一端側はアウタシェル２の一端側に固定されると共に、外側インナーパイプ１０の一端側はアウタシェル２の他端側に固定される。内側インナーパイプ８の他端側と外側インナーパイプ１０の他端側とはアウタシェル２内に延出されると共に、内側インナーパイプ８の他端側は、外側インナーパイプ１０の他端側に隙間１２をあけて挿入される。内側インナーパイプ８と外側インナーパイプ１０とには隙間１２に連通する多数の小孔１４，１６を形成し、隙間１２には吸音材２２を充填すると共に、内側インナーパイプ８と吸音材２２とは相対的に軸方向に移動可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気流路に設けられて排気騒音を低減する内燃機関用マフラに関する。

従来より、内燃機関用マフラ、特に、サブマフラとして用いられる内燃機関用マフラでは、特許文献１にあるように、インナーパイプとインナーパイプを覆うアウタシェルとを備えている。アウタシェルは、その両端が縮径されており、一方の縮径孔にはインナーパイプの一端が挿入されて固定されている。

アウタシェルの他方の縮径孔には、ワイヤメッシュからなるリングが挿入されて固定されており、このリングにインナーパイプの他端が摺動可能に挿入されている。これにより、インナーパイプとアウタシェルとに排気熱等による温度差が生じて、軸方向の伸びの差が生じても、アウタシェルとインナーパイプとの間で摺動して、熱応力が生じないように構成されている。

また、インナーパイプには多数の小孔が穿設されており、インナーパイプとアウタシェルとの間に形成された消音室とインナーパイプとが小孔を介して連通されると共に、消音室にはグラスウール等の吸音材が充填されている。その際、インナーパイプ附近は高温の排気にされられるので、インナーパイプの外周にはステンレスウールからなる吸音材を巻いて、その外側にグラスウールからなる吸音材を巻いている。これにより、排気騒音、特に高周波の排気騒音を低減させるようにしている。
特開２００２−２６６６２３号公報（図４等）

こうした従来のものでは、排気中に含まれる煤が付着して、消音性能の経時的劣化が生じる。そこで、消音室に充填する吸音材を廃止して、経時的劣化を防止している。しかし、吸音材を廃止すると、冷間時の異音、パイプの気柱共鳴、気流音、放射音への影響が現れ、消音性能が劣るという問題があった。

本発明の課題は、煤の付着による経時的劣化を防止し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、
内燃機関の排気流路に介装されたインナーパイプに多数の小孔を形成し、前記インナーパイプをアウタシェルで覆って消音室を形成した内燃機関用マフラにおいて、
前記インナーパイプは内側インナーパイプと外側インナーパイプとを備え、
前記内側インナーパイプの一端側は前記アウタシェルの一端側に固定されると共に、前記外側インナーパイプの一端側は前記アウタシェルの他端側に固定され、
前記内側インナーパイプの他端側と前記外側インナーパイプの他端側とはそれぞれ前記アウタシェル内に延出されると共に、前記内側インナーパイプの他端側は、前記外側インナーパイプの他端側に隙間をあけて挿入され、かつ、前記内側インナーパイプと前記外側インナーパイプとには前記隙間に連通する多数の前記小孔を形成し、また、前記隙間には吸音材を充填すると共に、前記内側インナーパイプと前記吸音材とは相対的に軸方向に移動可能にされたことを特徴とする内燃機関用マフラがそれである。

前記隙間の両端側には、封止部材を配置し、前記両封止部材の間に前記吸音材を配置した構成としてもよい。また、前記吸音材と前記外側インナーパイプとは軸方向の相対的な移動が規制された構成としてもよい。更に、前記内側インナーパイプの前記小孔は、前記内側インナーパイプの外周側から内周側に向かって穿設された構成としてもよい。前記外側インナーパイプの前記小孔は、上下方向の下側を除いて形成された構成としてもよい。また、前記吸音材はステンレスウールであってもよい。

本発明の内燃機関用マフラは、温度変化により、内側インナーパイプと吸音材とが相対的に軸方向に移動して、内側インナーパイプの小孔に詰まった煤や、吸音材に付着した煤を落とすので、煤の付着による経時的劣化を防止することができるという効果を奏する。

また、隙間の両側に封止部材を配置することにより、隙間の両側からの排気の漏出を防止できると共に、隙間を確実に確保できる。更に、吸音材と外側インナーパイプとの相対的な移動を規制することにより、確実に、内側インナーパイプと吸音材との相対的な軸方向の移動を実現できる。

内側インナーパイプの小孔を外周側から内周側に向かって穿設することにより、内側インナーパイプの内周側にバリができ、外周側は滑らかになるので、内側インナーパイプと吸音材との相対的な軸方向の移動が容易になる。また、外側インナーパイプの小孔が下側を除いて形成することにより、外側インナーパイプの下側に煤が溜まり、その煤を内側インナーパイプの小孔から排出することができる。更に、吸音材にステンレスウールを用いることにより、小孔に詰まった煤を掻き落としやすくなる。

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はインナーパイプで、インナーパイプ１はアウタシェル２により覆われて、インナーパイプ１とアウタシェル２との間には消音室３が形成されている。アウタシェル２は、本実施形態では、パイプから形成されており、その両端が縮径されて縮径孔４，６が形成されている。

インナーパイプ１は、内側インナーパイプ８と外側インナーパイプ１０とを備えており、内側インナーパイプ８の一端側は、アウタシェル２の一端側の縮径孔４に挿入され、内側インナーパイプ８の一端側が、アウタシェル２の一端側に溶接等により固定されている。外側インナーパイプ１０の一端側は、アウタシェル２の他端側の縮径孔６に挿入され、外側インナーパイプ１０の一端側が、アウタシェル２の他端側に溶接等により固定されている。

本実施形態では、アウタシェル２の両縮径孔４，６は、同軸上に形成され、内側インナーパイプ８及び外側インナーパイプ１０も同軸上に配置されている。内側インナーパイプ８の他端側は、アウタシェル２内に、かつ、縮径孔６に向かって延出されると共に、外側インナーパイプ１０の他端側も、アウタシェル２内に、かつ、縮径孔４に向かって延出されている。

内側インナーパイプ８の他端側は、外側インナーパイプ１０の他端側に挿入されており、その際、内側インナーパイプ８の外周と、外側インナーパイプ１０の内周との間には隙間１２があけられている。

内側インナーパイプ８には、隙間１２に連通する多数の小孔１４が穿設されている。小孔１４を穿設する際には、内側インナーパイプ８の外周側から内周側に向かってパンチング加工等により穿設して、内側インナーパイプ８の内周にバリがでるように形成して、内側インナーパイプ８の外周は滑らかとなるように形成する。

外側インナーパイプ１０にも、隙間１２に連通する多数の小孔１６が穿設されており、小孔１６は消音室３にも連通している。外側インナーパイプ１０の小孔１６は、図２に示すように、上下方向（重力方向）の下側を除いて、外側インナーパイプ１０の周方向に沿って形成されている。例えば、内側インナーパイプ８の下側の小孔１４よりも上側となるように小孔１６が形成されている。

隙間１２には、その両端側にリング状の封止部材１８，２０が配置されている。本実施形態では、封止部材１８，２０にはステンレス製のワイヤメッシュが用いられており、その密度は２ｇ／立方ｃｍ程度のものが用いられている。

両封止部材１８，２０の間の隙間１２には、ステンレスウールを用いた吸音材２２が隙間１２に充填されるように配置されている。本実施形態のステンレスウールは密度が４００〜７００Kg/立方ｍのものが用いられている。両封止部材１８，２０と吸音材２２とは外側インナーパイプ１０の内周側に、スポット溶接等により固定されている。

尚、吸音材２２は外側インナーパイプ１０との間に相対的な移動が生じなければよく、両封止部材１８，２０のみを外側インナーパイプ１０に固定して、両封止部材１８，２０により吸音材２２を挟み込むようにしてもよい。あるいは、封止部材１８，２０によることなく、他の部材を用いたり、外側インナーパイプ１０を隙間１２内に突出させた突部をプレス形成して、突部により吸音材２２が軸方向に移動できないように固定してもよい。

内側インナーパイプ８と両封止部材１８，２０及び吸音材２２とは、軸方向に相対的に移動可能にされている。即ち、内側インナーパイプ８と両封止部材１８，２０及び吸音材２２と間で、滑ることができるように形成されている。その際、吸音材２２は、内側インナーパイプ８の外周に接触した状態で軸方向に相対的に移動できるように形成されている。

尚、消音室３には、本実施形態では、グラスウールを用いた吸音材２３が充填されている。消音室３には、必要に応じて吸音材２３を充填すればよく、吸音材２３を充填しなく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。
本実施形態では、内側インナーパイプ８が図示しない内燃機関の上流側排気流路に接続され、外側インナーパイプ１０が下流側排気流路に接続される。内燃機関からの排気が内側インナーパイプ８に流入すると、排気は内側インナーパイプ８から外側インナーパイプ１０に導かれ、外側インナーパイプ１０から下流側の排気流路に流出する。尚、本実施形態では、サブマフラとして用いられ、下流側の排気流路にはメインマフラが設けられる。

排気が内側インナーパイプ８を通る際に、排気騒音、特に高周波成分の排気騒音が内側インナーパイプ８の小孔１４、隙間１２の吸音材２２、外側インナーパイプ１０の小孔１６、消音室３の吸音材２３に吸収されて、排気騒音が低減される。

また、排気には煤が含まれており、特に、内燃機関がディーゼルエンジンや、いわゆる直噴式のガソリンエンジンである場合には、排気に多くの煤が含まれている。内側インナーパイプ８の小孔１４や、内側インナーパイプ８の外周近傍の吸音材２２が、特に流入する排気に晒されるので、この内側インナーパイプ８の小孔１４や、内側インナーパイプ８の外周近傍の吸音材２２に多くの煤が付着する。

一方、内燃機関の運転開始時には、内燃機関用マフラの温度は低く、運転するに従って、排気により暖められて内燃機関用マフラの温度が上昇する。温度が上昇すると、アウタシェル２は軸方向に伸び、内側インナーパイプ８はアウタシェル２の他端側の縮径孔６に向かって伸び、外側インナーパイプ１０はアウタシェル２の一端側の縮径孔４に向かって伸びる。

排気により暖められる際に、内側インナーパイプ８の温度上昇は大きく、外気に触れるアウタシェル２の温度上昇は小さく、内側インナーパイプ８、外側インナーパイプ１０、アウタシェル２に温度差が生じる。これにより、内側インナーパイプ８、外側インナーパイプ１０、アウタシェル２のそれぞれの軸方向の延び量は、これらの材質が同じであっても、異なる。

従って、隙間１２を形成する内側インナーパイプ８と外側インナーパイプ１０との間で、軸方向に相対的な移動が生じる。吸音材２２は外側インナーパイプ１０に固定されているので、吸音材２２は外側インナーパイプ１０と共に移動し、吸音材２２と内側インナーパイプ８との間に軸方向の相対的な移動が生じる。

その際、吸音材２２が内側インナーパイプ８の外周を擦るようにして移動するので、内側インナーパイプ８の小孔１４に詰まっている煤を吸音材２２が掻き落とす。また、吸音材２２に付着している煤も、小孔１４の縁により掻き落とされたり、吸音材２２が内側インナーパイプ８の外周を擦る際に、吸音材２２が振動して煤が落とされる。

また、内燃機関の運転停止時にも、排気が流入しなくなると、内燃機関用マフラの温度が徐々に低下する。その際、同様に、冷却速度の違いによる温度差等により、内側インナーパイプ８、外側インナーパイプ１０、アウタシェル２のそれぞれの軸方向の縮み量に差が生じ、吸音材２２と内側インナーパイプ８との間に軸方向の相対的な移動が生じる。

これにより、小孔１４と吸音材２２とに付着した煤が落とされる。尚、搭載している車両の振動や、排気流路を構成する排気管の振動等によっても、吸音材２２と内側インナーパイプ８との間に軸方向の相対的な移動が生じ、同様に、小孔１４と吸音材２２とに付着した煤が落とされる。

小孔１４から掻き落とされた煤や、吸音材２２から落とされた煤は、再び小孔１４から内側インナーパイプ８内に入り、排気と共に下流側の排気流路に排出される。内側インナーパイプ８の上下方向の下側の小孔１４から掻き落とされた煤は、外側インナーパイプ１０の内側に落ちるが、外側インナーパイプ１０の上下方向下側には、小孔１６が形成されていないので、小孔１６から消音室３内に入らず、外側インナーパイプ１０の内側に溜まる。

外側インナーパイプ１０の内側に溜まった煤が増えると、内側インナーパイプ８の下側の小孔１４から内側インナーパイプ８の内側に入り、排気と共に下流側の排気流路に排出される。

内燃機関の運転時間が長くなり、煤の付着量も多くなって、小孔１４を詰まらせたり、吸音材２２を詰まらせたりして、消音性能が経時的に劣化するのを、内燃機関の運転時間が長くなっても、小孔１４に詰まった煤や、吸音材２２に付着した煤を落として、排気と共に下流側の排気流路に排出するので、経時的に消音性能が低下するのを防止する。

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。

符号の説明

１…インナーパイプ ２…アウタシェル
３…消音室 ４，６…縮径孔
８…内側インナーパイプ １０…外側インナーパイプ
１２…隙間 １４，１６…小孔
１８，２０…封止部材 ２２，２３…吸音材

Claims (6)

1. 内燃機関の排気流路に介装されたインナーパイプに多数の小孔を形成し、前記インナーパイプをアウタシェルで覆って消音室を形成した内燃機関用マフラにおいて、
   前記インナーパイプは内側インナーパイプと外側インナーパイプとを備え、
   前記内側インナーパイプの一端側は前記アウタシェルの一端側に固定されると共に、前記外側インナーパイプの一端側は前記アウタシェルの他端側に固定され、
   前記内側インナーパイプの他端側と前記外側インナーパイプの他端側とはそれぞれ前記アウタシェル内に延出されると共に、前記内側インナーパイプの他端側は、前記外側インナーパイプの他端側に隙間をあけて挿入され、かつ、前記内側インナーパイプと前記外側インナーパイプとには前記隙間に連通する多数の前記小孔を形成し、また、前記隙間には吸音材を充填すると共に、前記内側インナーパイプと前記吸音材とは相対的に軸方向に移動可能にされたことを特徴とする内燃機関用マフラ。
2. 前記隙間の両端側には、封止部材を配置し、前記両封止部材の間に前記吸音材を配置した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. 前記吸音材と前記外側インナーパイプとは軸方向の相対的な移動が規制されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の内燃機関用マフラ。
4. 前記内側インナーパイプの前記小孔は、前記内側インナーパイプの外周側から内周側に向かって穿設されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関用マフラ。
5. 前記外側インナーパイプの前記小孔は、上下方向の下側を除いて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関用マフラ。
6. 前記吸音材はステンレスウールであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の内燃機関用マフラ。

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