JP2010144639A - Exhaust gas control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マフラ内に配置された排気パイプの端部や、仕切板(バッフルプレート)に形成された連通穴の部分等に設けられ、排気圧により開閉する排圧感応式の排気制御弁に関する。 The present invention relates to an exhaust pressure-sensitive exhaust control valve that is provided at an end portion of an exhaust pipe disposed in a muffler, a communicating hole formed in a partition plate (baffle plate), and the like, and opens and closes by exhaust pressure. .
従来、この種の排気制御弁は、コイルスプリングの付勢力によって排気パイプを閉じて小室を共鳴室として消音効果を優先させ、エンジンの高速回転時には、排気圧がコイルスプリングの付勢力に抗して弁体を押し開くことで排気パイプを開き、小室を拡張室として高速時の低背圧化によるエンジン出力の低下防止を優先させている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、コイルスプリングの付勢力は、弁体の初期開弁時よりも、その開度が大きくなるにつれて大きくなるように作用する構造であるため、エンジンの高速回転時において十分に背圧を低下できないという問題点がある。
この場合、コイルスプリングの付勢力を弱めに設定することにより、エンジンの高速回転時における背圧を十分に低下させて排気圧力損失を低減できるが、その反面、エンジンの低速回転時から弁体が開き始めるため、エンジンの低速回転時における低騒音化要求を満たすことができないという問題がある。
また、コイルスプリングの付勢力を強めに設定すると、開弁初期段階における背圧低下効果が十分ではないという問題があった。
このように、従来構造では、エンジン低速回転時の低騒音化対策と、エンジン高速回転時の低背圧化対策は二律背反の関係にあり、両要求を同時に達成することができないという問題があった。
However, since the biasing force of the coil spring acts to increase as the opening degree becomes larger than when the valve element is initially opened, the back pressure cannot be sufficiently reduced during high-speed rotation of the engine. There is a problem.
In this case, by setting the urging force of the coil spring to be weak, it is possible to reduce exhaust pressure loss by sufficiently reducing the back pressure at the time of high-speed rotation of the engine. Since it starts to open, there is a problem that it is not possible to meet the demand for noise reduction during low-speed rotation of the engine.
Further, if the biasing force of the coil spring is set to be strong, there is a problem that the effect of lowering the back pressure at the initial stage of valve opening is not sufficient.
Thus, in the conventional structure, there is a trade-off between the noise reduction measures at the time of engine low speed rotation and the low back pressure measures at the time of engine high speed rotation, and there is a problem that both requests cannot be achieved simultaneously. .
本発明の解決しようとする課題は、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成できると共に、開弁初期段階における背圧低下効果を向上させることができる排気制御弁を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that it is possible to simultaneously achieve a low noise requirement required at the time of low-speed engine rotation and a low back pressure requirement required at a high-speed rotation, and at the initial stage of valve opening. An object of the present invention is to provide an exhaust control valve capable of improving the pressure lowering effect.
上記課題を解決するため本発明は、マフラ本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を介して開閉可能に設けられた弁体と、弁体を弁座のシート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備えた排気制御弁において、付勢手段の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばねを備え、引きばねは弁体の回転中心に対する引きばねの支点と弁体に対する作用点とが排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように設定されていることを特徴とする手段とした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a valve body that can be opened and closed via a support shaft with respect to a valve seat provided in the middle of an exhaust flow passage in the muffler body, and the valve body on the seat surface of the valve seat. And an urging means for urging the control valve in a closing direction so as to close the control valve, and an exhaust control valve having an urging force for urging the control valve in an opening direction with an urging force weaker than the urging force of the urging means. The pulling spring is set such that the urging force of the pulling spring with respect to the rotation center of the valve body and the operating point with respect to the valve body are set so that the urging force does not act in the valve opening direction at least when the exhaust control valve is closed. It was set as means.
請求項1記載の発明では、上述のように、付勢手段の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばねを備え、引きばねは排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように弁体の回転中心に対する引きばねの支点と弁体に対する作用点とが設定されている。
このように構成することで、閉弁時には、付勢手段の強い付勢力が作用することで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求が達成されると共に、開弁時には、付勢手段による閉弁方向の付勢力に対し引きばねの付勢力が開弁方向に作用することで、高速回転時に必要とされる低背圧化要求を達成できる。
また、引きばねは排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないため、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を達成しつつ開弁初期段階における背圧低下効果を向上できる。
According to the first aspect of the present invention, as described above, there is provided a tension spring that biases the control valve in the opening direction with a biasing force that is weaker than the biasing force of the biasing means, and the tension spring is at least when the exhaust control valve is closed. The fulcrum of the tension spring with respect to the rotation center of the valve body and the operating point with respect to the valve body are set so that the urging force does not act in the valve opening direction.
With this configuration, when the valve is closed, a strong urging force of the urging means acts, so that a request for low noise required when the engine rotates at a low speed is achieved, and when the valve is opened, the urging force is applied. When the biasing force of the pulling spring acts in the valve opening direction with respect to the biasing force in the valve closing direction by the means, it is possible to achieve a low back pressure requirement required during high-speed rotation.
In addition, since the urging force does not act in the valve opening direction at least when the exhaust control valve is closed, the pulling spring achieves the low noise requirement required at the time of low-speed engine rotation and achieves the back pressure in the initial stage of valve opening. The reduction effect can be improved.
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、実施例1の排気制御弁を図面に基づいて説明する。
図1は実施例1の排気制御弁を示す縦断面図、図2は同平面図、図3は作用説明図((イ)は閉弁状態、(ロ)は初期開弁状態、(ハ)は開弁状態)、図4は背圧低下特性図を示す。
この実施例1の排気制御弁は、弁座1と、弁体2と、支軸3と、コイルスプリング(付勢部材)4と、一対の引きばね5、5と、を備えている。
First, the exhaust control valve of Example 1 is demonstrated based on drawing.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an exhaust control valve of the first embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is an explanatory view of operation ((A) is a valve closing state, (B) is an initial valve opening state, (C) Is a valve open state), and FIG. 4 shows a back pressure drop characteristic diagram.
The exhaust control valve according to the first embodiment includes a
前記弁座1は、図1、2に示すように、パイプ部11と、環状のシート面12と、円筒部(筒部)13と、基板部14と、一対の軸支持部15、15と、を備えている。
パイプ部11は、マフラ本体内の排気パイプ(排気流通路)Pの端部に接続固定されている。
環状のシート面12は、パイプ部11の端部から外方に向けて略水平に延設されている。
円筒部(筒部)13は、シート面12をさらに外方へ延長した外周縁部から上方に向けて延設されている。
基板部14は、円筒部(筒部)13の上端開口縁部の一端から外方に向けて水平方向に延設されている。
一対の軸支持部15、15は、基板部14の両側面部を上向きに折曲して垂直に立ち上げられている。
即ち、シート面12の内径φd1よりも、円筒部13の内径φd2が大径に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The
The cylindrical portion (tubular portion) 13 is extended upward from an outer peripheral edge portion that further extends the
The
The pair of shaft support
That is, the inner diameter φd2 of the
前記弁体2は、本体部21と、フランジ部22と、円筒部23と、基板部24と、軸支持部25、25と、を備えている。
本体部21は、シート面12に当接する範囲の広さを有する。
フランジ部22は、該円筒部22の外周縁部から外方に向けて略水平に延設されている。
円筒部23は、フランジ部22の外周縁部から円筒部13の内周面に沿って上方に向けて略垂直に延設されている。
基板部24は、円筒部23の上端開口部の一部から外方へ向けて水平に延設されている。
両軸支持部25、25は、円筒部23の上端開口縁部の一端から外方に向けて水平に延設された基板部25およびその両側面部を上向きに折曲して垂直に立ち上げられている。
そして、両軸支持部25、25は、弁座1の両軸支持部15、15の内側に位置していて、弁座1の両軸支持部15、15間に横架された支軸3に対し回動自在に軸支されることにより、該支軸3を中心として弁座1に対し弁体2が開閉自在な状態に組み付けられている。
なお、上述のように、シート面12の内径φd1よりも、円筒部13の内径φd2が大径に形成されているため、シート面12の内径φd1よりも、フランジ部22の外径φd3が大径となっている。
The
The
The
The
The
Both shaft support
The shaft support
As described above, since the inner diameter φd2 of the
コイルスプリング4は、支軸3の回りにそのコイル部41が装着されていて、その両端を弁体2の本体部21の略中央部と弁座1の基板部14にそれぞれ当接係止させることにより、弁体2の本体部21を弁座1のシート面12に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢力を作用させている。
即ち、弁体2の本体部21がシート面12に当接して制御弁を閉じた状態から所定の弁開度θ1位置までの間は、フランジ部22が弁座1の円筒部13内にあって該円筒部13の上端開口部を閉塞した状態に維持され、弁開度がθ1を越えた時点で円筒部13の上端開口部が開いて制御弁が開弁状態となるように構成されている。
The
That is, the
一対の引きばね5、5は、コイルスプリング4の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する役目をなすもので、この引きばね5は排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように弁体2の回転中心に対する引きばね5の支点と弁体2に対する作用点とが設定されている。
即ち、引きばね5の支点となる支点側支軸51の軸心S1と弁体2に対する作用点となる作用点側支軸52の軸心S2を結ぶ直線L上の中間部に弁体2の回転中心(支軸3の軸心S3)が配置されている。
支点側支軸51は、一対の軸支持部15、15を貫通する状態で設けられ、作用点側支軸52は、一対の軸支持部25、25を貫通する状態で設けられている。
The pair of
That is, the
The fulcrum
次に、この実施例1の作用を説明する。
<低騒音化要求達成作用について>
実施の形態1の排気制御弁では、上述のように構成されるため、弁体2の初期開弁時、即ち、シート面12から弁体2の本体部21が離れて開弁する時に該弁体2に作用する排気受圧面は、図3(イ)に示すように、シート面12の内径φd1で画成された範囲の面積となる。このため、この開弁初期の排気受圧面の面積を基準として、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度にコイルスプリング4の付勢力を強めに設定しておくことにより、エンジンの低回転時においては、マフラ内を流れる排気圧力が小さいため、コイルスプリング4の付勢力の方が上回って制御弁が閉じた状態に維持される。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
<Effects to achieve low noise requirements>
Since the exhaust control valve according to the first embodiment is configured as described above, when the
Accordingly, it is possible to satisfy the demand for noise reduction required when the engine rotates at a low speed.
<低排圧化要求達成作用について>
実施の形態1の排気制御弁では、上述のように構成されるため、エンジン回転数が所定の低速回転域を越えた、中・高回転時においては、マフラ内を流れる排気圧力が大きくなるため、流体力がコイルスプリング4の付勢力に勝って弁体2の本体部21がシート面12から押し開かれた初期開弁状態になる。
その後、所定の弁開度θ1位置までの間は、図3(ロ)に示すように、シート面12の内径φd1より大径の内径φd2を有する円筒部13内にあって該円筒部13の上端開口部を閉塞するフランジ部23の外径φd3までを含む面積が排気受圧面を構成するようになるため、初期開弁時よりも排気受圧面積が大きくなって相対的に排気圧力による開弁力が強くなる。
これにより、シート面12から弁体2の本体部21が一旦離れた後は、図3(ロ)、(ハ)に示すように、初期開弁時よりも低い排気圧力で弁体2が押し開かれるため、エンジンの高速回転時における低背圧化要求を満足させることができる。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求が達成されるだけでなく、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成できる。
<About the achievement of low pressure reduction requirements>
Since the exhaust control valve according to the first embodiment is configured as described above, the exhaust pressure flowing through the muffler increases at medium and high speeds when the engine speed exceeds a predetermined low-speed rotation range. The fluid force overcomes the urging force of the
Thereafter, until the predetermined valve opening θ1 position, as shown in FIG. 3B, the
As a result, after the
Therefore, not only the low noise requirement required at the time of low-speed rotation of the engine can be achieved, but also a low back pressure requirement required at the time of high-speed rotation can be achieved simultaneously.
<開弁初期段階における背圧低下効果向上作用について>
コイルスプリング4の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢すると共に排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しない引きばね5を設けたことで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を達成しつつ、開弁初期段階における背圧低下効果を向上できる。
その結果、図4に示すように、点線で示す従来例では圧力低下代が開き始め圧力に対して25%であったのに対し、実施例1では圧力低下代が開き始め圧力に対して75%以上まで向上させることができるようになった。
<Increasing the back pressure reduction effect at the initial stage of valve opening>
By providing a pulling
As a result, as shown in FIG. 4, in the conventional example indicated by the dotted line, the pressure drop allowance began to open at 25% of the pressure, whereas in Example 1, the pressure drop allowance began to open to 75% of the pressure. % Can be improved to more than%.
次に、この実施例1の効果を説明する。
実施例1の排気制御弁では、上述のように、コイルスプリング4の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばね5を備え、引きばね5は排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように弁体2の回転中心(支軸3の軸心S3)に対する引きばね5の支点(支点側支軸51の軸心S1)と弁体2に対する作用点(作用点側支軸52の軸心S2)とが設定されている。
即ち、引きばね5の支点となる支点側支軸51の軸心S1と弁体2に対する作用点となる作用点側支軸52の軸心S2を結ぶ直線L上の中間部に弁体2の回転中心(支軸3の軸心S3)が配置されている。
このように構成することで、閉弁時には、コイルスプリング4の強い付勢力が作用することで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求が達成されると共に、開弁時には、付勢手段による閉弁方向の付勢力に対し引きばね5の付勢力が開弁方向に作用することで、高速回転時に必要とされる低背圧化要求を達成できる。
また、引きばね5は排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないため、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を達成しつつ開弁初期段階における背圧低下効果を向上できる。
Next, the effect of the first embodiment will be described.
As described above, the exhaust control valve according to the first embodiment includes the
That is, the
With this configuration, a strong urging force of the
In addition, since the urging force does not act in the valve opening direction at least when the exhaust control valve is closed, the
次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例1と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。 Next, another embodiment will be described. In the description of the other embodiments, the same components as those of the first embodiment are not shown, or the same reference numerals are given and the description thereof is omitted, and only the differences are described.
この実施例2は、実施例1における排気制御弁の変形例を示すものであり、図5は作用説明図((イ)は閉弁状態、(ロ)は初期開弁状態、(ハ)は開弁状態)を示す。
この実施例2は、制御弁の閉弁時においては、閉弁方向に付勢力が作用するように弁体2の回転中心(支軸3の軸心S3)に対する引きばね5の支点(支点側支軸S1)と弁体2に対する作用点(作用点側支軸S2)とが設定されている点で、上記実施例1とは相違するものである。
即ち、引きばね5の支点(支点側支軸S1)と弁体2に対する作用点(作用点側支軸S2)を結ぶ直線Lの中間部で該直線Lに対しシート面12に近づく方向にオフセットhした状態で弁体2の回転中心(支軸3の軸心S3)が配置されている。
The second embodiment shows a modified example of the exhaust control valve in the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation ((A) is the valve closing state, (B) is the initial valve opening state, and (C) is the valve opening state. Open state).
In the second embodiment, when the control valve is closed, the fulcrum (fulcrum side) of the
That is, an offset in a direction approaching the
従って、この実施例2では、実施例1と同様の効果が得られる他、制御弁の閉弁時には、図5(イ)に示すように、コイルスプリング4の付勢力と引きばね5の付勢力が制御弁を閉じる方向に作用するため、高速回転時に必要とされる低背圧化要求を達成しつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求をさらに満足できる。
Therefore, in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and when the control valve is closed, the biasing force of the
以上本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、引きばねを2本設けたが、設ける本数は任意である。
また、実施例では、シート面12をさらに外方へ延長した外周縁部から上方に向けて円筒部(筒部)13を延設し、フランジ部22の外周縁部から円筒部13の内周面に沿って上方に向けて略垂直に円筒部23を延設したが、これらを設けない構造の排圧制御弁にも本発明を適用することができる。
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention.
For example, in the embodiment, two tension springs are provided, but the number provided is arbitrary.
Further, in the embodiment, a cylindrical portion (tubular portion) 13 is extended upward from an outer peripheral edge portion that further extends the
P 排気パイプ
1 弁座
11 パイプ部
12 シート面
13 円筒部(筒部)
14 基板部
15 軸支持部
2 弁体
21 本体部
22 フランジ部(栓体)
23 円筒部
24 基板部
25 軸支持部
3 支軸
4 コイルスプリング(付勢部材)
41 コイル部
5 引きばね
51 支点側支軸
52 作用点側支軸
14
23
41
Claims (5)
前記弁体を前記弁座のシート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、
を備えた排気制御弁において、
前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力で前記制御弁を開く方向に付勢する引きばねを備え、
前記引きばねは前記弁体の回転中心に対する前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点とが前記排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように設定されていることを特徴とする排気制御弁。 A valve body that can be opened and closed via a support shaft with respect to a valve seat provided in the middle of the exhaust flow passage in the muffler body;
An urging means for urging the valve body in a closing direction by bringing the valve body into contact with a seat surface of the valve seat;
In an exhaust control valve with
A tension spring that biases the control valve in a direction to open the control valve with a biasing force that is weaker than the biasing force of the biasing means;
The pulling spring is set such that the fulcrum of the pulling spring with respect to the rotation center of the valve body and the operating point with respect to the valve body do not exert a biasing force in the valve opening direction at least when the exhaust control valve is closed. An exhaust control valve characterized by having
前記弁体の回転中心が前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点を結ぶ直線上の中間部に配置されていることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to claim 1,
An exhaust control valve characterized in that the center of rotation of the valve body is disposed at an intermediate portion on a straight line connecting a fulcrum of the tension spring and an action point for the valve body.
前記引きばねは前記弁体の回転中心に対する前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点とが前記排気制御弁の閉弁時においては閉弁方向に付勢力が作用するように設定されていることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to claim 1,
The pulling spring is set such that the fulcrum of the pulling spring with respect to the center of rotation of the valve body and the operating point with respect to the valve body exert a biasing force in the valve closing direction when the exhaust control valve is closed. An exhaust control valve characterized by that.
前記弁体の回転中心が前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点を結ぶ直線の中間部で該直線に対し前記シート面に近づく方向にオフセットした位置に配置されていることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to claim 3,
The center of rotation of the valve body is disposed at a position offset in the direction approaching the seat surface with respect to the straight line at an intermediate portion of a straight line connecting a fulcrum of the tension spring and an action point for the valve body. Exhaust control valve.
前記弁座部分で前記シート面の下流側には前記弁体の排気受圧面を画成する前記シート面の内径より大径の内径を有する筒部が延設され、
前記弁体側には該弁体が前記シート面に当接して制御弁を閉じた状態から所定の弁開度位置までの間は前記筒部内にあって該筒部の上端開口部を閉塞する栓体部が延設されていることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to any one of claims 1 to 4,
A tubular portion having an inner diameter larger than the inner diameter of the seat surface defining an exhaust pressure receiving surface of the valve body is extended downstream of the seat surface in the valve seat portion,
On the valve body side, there is a plug that is in the cylinder portion from the state in which the valve body abuts on the seat surface and closes the control valve to a predetermined valve opening position and closes the upper end opening of the cylinder portion. An exhaust control valve characterized in that a body part is extended.
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Cited By (1)
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JP2013545024A (en) * | 2010-12-01 | 2013-12-19 | フォルシア エミッションズ コントロール テクノロジーズ ユーエスエー エルエルシー | Exhaust valve combined with active noise control system |
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2008
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Cited By (1)
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JP2013545024A (en) * | 2010-12-01 | 2013-12-19 | フォルシア エミッションズ コントロール テクノロジーズ ユーエスエー エルエルシー | Exhaust valve combined with active noise control system |
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