JP2010014091A - エンジンの排気制御用リード弁 - Google Patents

Abstract

【課題】リード弁板の開き時には，それによる排気抵抗が少なく，大量の排ガスをスムーズに流すことができ，しかもコンパクトなエンジンの排気制御用リード弁を提供する。
【解決手段】エンジンＥの排ガスが通過可能な弁孔２５を有する弁座部材２１と，撓み変形により弁孔２５を開閉し得ると共に排ガスの圧力を開き方向に受けるよう弁座部材２１に取り付けられるリード弁板２２と，このリード弁板２２を所定のセット荷重で閉じ方向に付勢してリード弁板２２の開弁圧力を規定する弁ばね２３とよりなる，エンジンの排気制御用リード弁において，弁孔２５を，隔壁３１を挟んで並ぶ複数の小弁孔２５ａに分割する一方，リード弁板２２を，弁座部材２１に固定されるベース部２２ａと，このベース部２２ａから延出して複数の小弁孔２５ａを個別に開閉し得る複数の小弁板２２ｂとで構成し，複数の小弁板２２ｂ間には，隔壁３１が臨む空隙２７を設けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は，エンジンの排ガスが通過可能な弁孔を有する弁座部材と，撓み変形により前記弁孔を開閉し得ると共に前記排ガスの圧力を開き方向に受けるよう前記弁座部材に取り付けられるリード弁板と，このリード弁板を所定のセット荷重で閉じ方向に付勢して前記リード弁板の開弁圧力を決める弁ばねとよりなる，エンジンの排気制御用リード弁の改良に関する。

かゝるエンジンの排気制御用リード弁は，例えば特許文献１に開示されているように，既に知られている。
特開２００４−１２４９０５号公報

従来のかゝるエンジンの排気制御用リード弁では，一つの弁孔と，それを開閉する一枚のリード弁板とで構成されており，こうしたものでは，排ガス圧力でリード弁板が開いたとき，弁孔を通過した排ガスは，リード弁板の，固定端部を除く三辺のみを潜るようにして流れなければならず，リード弁板による排気抵抗が大きいため，エンジンの高負荷出力性能を向上を図る上で不利となる。そこで，リード弁板による排気抵抗を極力少なくするために，弁孔及びリード弁板を大きく形成することが考えられるが，そうすることは，排気制御用リード弁の大型化を招くことになって好ましくない。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，リード弁板の開き時には，それによる排気抵抗が少なく，大量の排ガスをスムーズに流すことができ，しかもコンパクトなエンジンの排気制御用リード弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，エンジンの排ガスが通過可能な弁孔を有する弁座部材と，撓み変形により前記弁孔を開閉し得ると共に前記排ガスの圧力を開き方向に受けるよう前記弁座部材に取り付けられるリード弁板と，このリード弁板を所定のセット荷重で閉じ方向に付勢して前記リード弁板の開弁圧力を決める弁ばねとよりなる，エンジンの排気制御用リード弁において，前記弁孔を，隔壁を挟んで並ぶ複数の小弁孔に分割する一方，前記リード弁板を，前記弁座部材に固定されるベース部と，このベース部から延出して前記複数の小弁孔を個別に開閉し得る複数の小弁板とで構成し，これら小弁板間には，前記隔壁が臨む空隙を設けたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記弁ばねを，前記複数の小弁板を閉じ方向に押圧し得る単一の板ばねで構成したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，エンジンの高負荷運転時，複数の小弁板が，弁孔から受ける排ガスの所定値以上の圧力により開き，複数の小弁孔を開放すると，複数の小弁孔を通過した排ガスの流れは，複数の小弁板の各全周を通ることになってスムーズであるので，排ガスの流れに対するリード弁板の流路抵抗を著しく減少することができ，これにより排気抵抗を効果的に減少させて，エンジンの出力性能の向上を図ることができる。しかも，リード弁板の流路抵抗の減少により，リード弁板のコンパクト化が可能となり，排気制御用リード弁のコンパクト化に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，複数の小弁板を閉じ方向に押圧付勢する弁ばねは一個で足り，部品点数が少ない上，各小弁板群の開き限界を一斉に規制することができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の排気制御用リード弁を備えるエンジン用マフラの縦断面図，図２は上記排気制御用リード弁の拡大斜視図，図３は同排気制御用リード弁の分解斜視図，図４は図２の４−４線断面図で排気制御用リード弁の閉じ状態を示し，図５は図４の５矢視図，図６は排気制御用リード弁の開き状態を示す，図４との対応図である。

先ず，図１において，自動車のエンジンＥの排気ポートに接続される排気系１に介装されるマフラ２は，排気系１の上流側を向く前端壁３ａ及びその下流側を向く後端壁３ｂを軸方向両端に有する円筒状のマフラシェル３と，このマフラシェル３内を，後端壁３ｂ側から順次並ぶ第１消音室６，第２消音室７及び第３消音室８に区画する２枚の前部及び後部セパレータ４，５と，前端壁３ａ及び両セパレータ４，５を貫通してそれらに溶接される入口管１０と，後端壁３ｂ及び両セパレータ４，５を貫通してそれらに溶接される出口管１１と，両セパレータ４，５を貫通してそれらに溶接される連通管１２とを備える。

而して，入口管１０は，その内端が第１消音室６に開口し，その外端には，排気系１の上流側に連なる上流側排気管１３が接続される。また入口管１０の中間部には，第２消音室７に開口する多数の消音孔１６，１６…が設けられる。出口管１１は，その内端が第３消音室８に開口し，その外端には，排気系１の下流側に連なる下流側排気管１４が接続される。連通管１２は，その両端を第１及び第３消音室６，８に開口しており，その中間部には，第２消音室７に開口する多数の消音孔１７，１７…が設けられる。

第２消音室７及び第３消音室８間の前部セパレータ４には，その両消音室７，８間を直接連通する方形のバイパスポート１８が設けられ，このバイパスポート１８を開閉する本発明の排気制御用リード弁２０が前部セパレータ４に取り付けられる。

この排気制御用リード弁２０について，図２〜図６を参照しながら説明する。

図２及び図３に示すように，排気制御用リード弁２０は，弁座部材２１，リード弁板２２，弁ばね２３及びストッパ部材２４を構成要素とする。

図２〜図５に示すように，弁座部材２１は鋼板製であって，前部セパレータ４の，第３消音室８に臨む側面にバイパスポート１８（図４及び図５参照）の周囲で溶接される弁座部２１ａと，この弁座部２１ａの一端から立ち上がる起立壁２１ｂとよりなっており，弁座部２１ａには，前記バイパスポート１８に向かって開口する弁孔２５が設けられる。その際，この弁孔２５は，それぞれ起立壁２１ｂと直交する方向に延び且つ隔壁３１，３１を挟んで並ぶ複数の短冊状の小弁孔２５ａ，２５ａ…に分割される。また起立壁２１ｂには，弁孔２５の開放時，排気流を通す窓孔２６が設けられる。

リード弁板２２は薄鋼板製であって，起立壁２１ｂと反対側の弁座部２１ａの一端部に溶接又はリベットにより固着される共通のベース部２２ａと，このベース部２２ａから起立壁２１ｂ側に向かい延出して前記複数の小弁孔２５ａ，２５ａ…を個別に開閉するように撓み得る複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…とで構成され，これら小弁板２２ｂ，２２ｂ…間には，前記隔壁３１，３１が臨む空隙２７，２７が設けられる。

弁ばね２３はばね鋼板製であって，その先端部２３ａで前記小弁板２２ｂ，２２ｂ…群を一斉に閉じ側（弁孔２５側）に押圧付勢するようにして，その基端が起立壁２１ｂの上端部に溶接又はリベットより固着される。この弁ばね２３に付与されるセット荷重は，第２消音室７の圧力が所定値以上に上昇したとき，その圧力による小弁板２２ｂ，２２ｂ…群の一斉の開きを許容するように設定される。即ち，小弁板２２ｂ，２２ｂ…群の開弁圧力を決定する。弁ばね２３の先端部２３ａは，小弁板２２ｂ，２２ｂ…群の開きに応じてそれらの上面との滑りを円滑にすべくカール状に形成されている。また弁ばね２３の中央部には，それの軽量化と，弁孔２５の開放時，排気流を通すための窓孔２８が設けられる。

ストッパ部材２４は，前記弁ばね２３及び小弁板２２ｂ，２２ｂ…群の上面を受け止めてそれらの開き限界を規制するように配設されるもので，その一端部は，リード弁板２２のベース部２２ａと共に弁座部２１ａに固着され，またその他端部は，弁ばね２３と共に起立壁２１ｂに固着される。このストッパ部材２４の中央部には，それの軽量化と，弁孔２５の開放時，排気流を通すための窓孔２９が設けられ，その周囲四辺部には，各辺部の熱伸びを吸収する屈曲部３０が形成される。

次に，この実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転時，その排ガスが上流側排気管１３を経てマフラ２に到達すると，その排ガスの流れは，入口管１０から第１消音室６に向かう第１の流れＦ１と，入口管１０の中間部の多数の消音孔１６，１６…を経て第２消音室７に向かう第２の流れＦ２とに分かれる。

いま，エンジンＥが低負荷運転状態にあれば，その排ガスの流量は比較的少なく，その圧力も比較的低いので，第２消音室７の圧力も比較的低い。このため，排気制御用リード弁２０では，各リード弁板２２が弁孔２５側から第２消音室７の圧力を開き方向に受けても，その開き力は，弁ばね２３の荷重による各リード弁板２２の閉じ力以上にはならないから，図４に示すように，各小弁板２２ｂ，２２ｂ…は閉じ状態を保ち，バイパスポート１８を閉じている。したがって，前記第１の流れＦ１は，第１消音室６から連通管１２，第３消音室８及び出口管１１を順次経て下流側排気管１４へ流出していき，前記第２の流れＦ２は，第２消音室７から連通管１２の多数の消音孔１７，１７…を経て連通管１２内に進み，前記第１の流れＦ１に合流する。この間に，排ガスの上記流れＦ１，Ｆ２に体積膨張が繰り返えされることで，排ガスの圧力及び温度が低下し，消音される。

次に，エンジンＥが高負荷運転に移り，その排ガスの流量の増加に伴ない第２消音室７の圧力が所定値以上に上昇すると，排気制御用リード弁２０では，第２消音室７の圧力により各小弁板２２ｂ，２２ｂ…の開き力が，弁ばね２３の荷重による複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…の閉じ力以上に増加することで，複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…は，図６に示すように，一斉に弁ばね２３と共に撓みながら開き，弁孔２５，即ち小弁孔２５ａ，２５ａ…群を開放する。そして，小弁板２２ｂ，２２ｂ…群は，弁ばね２３と共にストッパ部材２４に当接することにより，その開き限界が規制される。このとき，弁ばね２３のカールした先端部２３ａは，ストッパ部材２４の一部の屈曲部３０内に受容され，弁ばね２３のストッパ部材２４への安定した当接状態を得ることができる。

こうして小弁孔２５ａ，２５ａ…群が開放されると，第２消音室７及び第３消音室８間には，第２消音室７からバイパスポート１８及び弁孔２５を介して第３消音室８へと短絡する排ガスの短絡流Ｆ３が発生し，その結果，マフラ２内の流路抵抗が減少し，排気抵抗が減少するので，エンジンＥの出力性能の向上を図ることができる。

ところで，前述のように，弁座部材２１の弁孔２５は，隔壁３１，３１を挟んで並ぶ複数の小弁孔２５ａ，２５ａ…で構成される一方，リード弁板２２には，上記複数の小弁孔２５ａ，２５ａ…を個別に開閉し得る複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…が設けられ，これら複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…間には，前記隔壁３１，３１が臨む空隙２７，２７が設けられるので，各小弁板２２ｂ，２２ｂ…の開き時には，複数の小弁孔２５ａ，２５ａ…を通過した排ガスの短絡流Ｆ３は，複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…の各全周を通り，特に，相隣る小弁板２２ｂ，２２ｂ…間の空隙２７，２７をも通過して第３消音室８へとスムーズに流れることができるので，排ガスの短絡流Ｆ３に対するリード弁板２２の流路抵抗が著しく減少することになる。これにより排気抵抗を効果的に減少させて，エンジンＥの出力性能の一層の向上を図ることができる。しかも，リード弁板２２の流路抵抗の減少により，リード弁板２２のコンパクト化が可能となり，排気制御用リード弁２０のコンパクト化を図ることができる。

また弁ばね２３は，前記複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…を閉じ方向に押圧し得る単一の板ばねで構成されるので，部品点数が少ない上，各小弁板２２ｂ，２２ｂ…群の開き限界を一斉に規制することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，複数の小弁板２２ｂ，２２ｂ…の先端部同士を一体に連結することもできる。また排気制御用リード弁２０は，マフラ２内に限らず，排気系１の他の部分に設けることもできる。またマフラ２０では，出口管１１を直接大気に開放することもある。

本発明の排気制御用リード弁を備えるエンジン用マフラの縦断面図。 上記排気制御用リード弁の拡大斜視図。 同排気制御用リード弁の分解斜視図。 図２の４−４線断面図で排気制御用リード弁の閉じ状態を示す。 図４の５矢視図。 排気制御用リード弁の開き状態を示す，図４との対応図。

符号の説明

Ｅ・・・・・・エンジン
１・・・・・・排気系
２０・・・・・排気制御用リード弁
２１・・・・・弁座部材
２２・・・・・リード弁板
２２ａ・・・・ベース部
２２ｂ・・・・小弁板
２３・・・・・弁ばね
２５・・・・・弁孔
２５ａ・・・・小弁孔
２７・・・・・空隙
３１・・・・・隔壁

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）の排ガスが通過可能な弁孔（２５）を有する弁座部材（２１）と，撓み変形により前記弁孔（２５）を開閉し得ると共に前記排ガスの圧力を開き方向に受けるよう前記弁座部材（２１）に取り付けられるリード弁板（２２）と，このリード弁板（２２）を所定のセット荷重で閉じ方向に付勢して前記リード弁板（２２）の開弁圧力を決める弁ばね（２３）とよりなる，エンジンの排気制御用リード弁において，
   前記弁孔（２５）を，隔壁（３１）を挟んで並ぶ複数の小弁孔（２５ａ）に分割する一方，前記リード弁板（２２）を，前記弁座部材（２１）に固定されるベース部（２２ａ）と，このベース部（２２ａ）から延出して前記複数の小弁孔（２５ａ）を個別に開閉し得る複数の小弁板（２２ｂ）とで構成し，これら小弁板（２２ｂ）間には，前記隔壁（３１）が臨む空隙（２７）を設けたことを特徴とする，エンジンの排気制御用リード弁。
2. 請求項１記載のエンジンの排気制御用リード弁において，
   前記弁ばね（２３）を，前記複数の小弁板（２２ｂ）を閉じ方向に押圧し得る単一の板ばねで構成したことを特徴とする，エンジンの排気制御用リード弁。

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