JP2010255518A - Muffler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用などのエンジンの排気系に接続される排気消音装置に関し、特に、消音器本体を流れる排気ガスの流通抵抗を低減して消音効果を高めるようにした排気消音装置に関する。 The present invention relates to an exhaust silencer connected to an exhaust system of an engine for a vehicle or the like, and more particularly, to an exhaust silencer that increases the silencing effect by reducing the flow resistance of exhaust gas flowing through the silencer body.
従来、シェル2と、シェル2の両端を閉塞する一対の端壁3,4とから、内部に膨張室A,Bを形成した消音器本体1と、エンジンから排出された排気ガスを膨張室A,Bに導く排気ガス導入管10と、膨張室A,B内の排気ガスを消音器本体1の外部に排出する排気ガス排出管20とを備え、排気ガス導入管10は、その管10内に設けた開閉弁12が開弁したときに、排気ガス導入管10内の排気ガスを膨張室A,Bを経由しないで直接外部に排出させるようにした排気消音装置は公知である(後記特許文献1参照)。
Conventionally, a
ところが、前記特許文献1に示されるものは、排気ガス導入管10が一方の端壁3から消音器本体1内に入り、消音器本体1内をその縦方向に貫通して他方の端壁4から消音器本体1の外部に開口しているため、排気ガス導入管10に設けた開閉弁12が開弁したときに、排気ガス導入管10内の排気ガスが前記開口にたどり着くまでの管長が長くなり、その分、膨張室A,Bを経由しないで前記開口から排気ガスを直接排出させる場合の排気ガスの流通抵抗が増加するだけでなく、この流通抵抗の増加によって、開閉弁12が開弁したときに排気ガス導入管10内の排気ガスが開閉弁12の上流側の透孔11から膨張室A,B内に流れ易くなり、その結果、開閉弁12が開弁しても膨張室A,Bを経由しないで前記開口から直接排出される排気ガスの量が少なくなり、開閉弁12が開弁したときに膨張室A,Bを経由しないで前記開口から排気ガスを多く直接排出させることによる流通抵抗の低減効果と、それによるエンジンの出力向上効果が十分に得られないという問題があった。
However, what is disclosed in
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、消音器本体内を流れる排気ガスの流通抵抗を可及的に低減して前記問題を解決できるようにした、新規な排気消音装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides a novel exhaust silencer capable of reducing the flow resistance of exhaust gas flowing in the silencer body as much as possible to solve the above problem. For the purpose.
前記目的を達成するため、本請求項1記載の発明は、シェルと、シェルの両端を閉塞する一対の端壁とからなり、内部に膨張室を有する消音器本体と、エンジンから排出された排気ガスを膨張室に導く排気ガス導入管と、膨張室内の排気ガスを消音器本体外部に排出する排気ガス排出管と、を備えた排気消音装置において、
前記排気ガス導入管は、一対の端壁間でシェルを貫通して消音器本体に接続されていて、前記膨張室に排気ガスを導入する一方の分岐管と、消音器本体内を経由して下流端が前記一対の端壁の一方から消音器本体外部に開口する他方の分岐管とに分岐されており、
前記一方の分岐管は、その管内の排気ガスを前記膨張室を経由して前記排気ガス排出管から消音器本体の外部へ排出し、前記他方の分岐管には、その管内の排気ガス通路を開閉する開閉弁が設けられ、開閉弁の開弁時には他方の分岐管からも排気ガスを消音器本体の外部へ排出することを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
The exhaust gas introduction pipe passes through the shell between a pair of end walls and is connected to the silencer body, and passes through one branch pipe for introducing the exhaust gas into the expansion chamber and the silencer body. The downstream end is branched from one of the pair of end walls to the other branch pipe that opens to the outside of the silencer body,
The one branch pipe discharges exhaust gas in the pipe from the exhaust gas discharge pipe to the outside of the silencer body through the expansion chamber, and the other branch pipe has an exhaust gas passage in the pipe. An on-off valve that opens and closes is provided, and when the on-off valve is opened, exhaust gas is discharged from the other branch pipe to the outside of the silencer body.
本請求項1記載の発明によれば、排気ガス導入管は、一対の端壁間でシェルを貫通して消音器本体に接続され、その排気ガス導入管の、開閉弁を設けた他方の分岐管は、一方の端壁から消音器本体外部に開口するので、開閉弁が開弁したときに排気ガス導入管内の排気ガスが前記開口にたどり着くまでの管長が短くなり、排気ガスの流通抵抗を低減することができ、加えて、開閉弁が開弁したときの前記開口までの流通抵抗の低減により、開閉弁を開弁したときに膨張室を経由しないで前記開口から直接外部に排出される排気ガスの量が増えて、開閉弁を有しない一方の分岐管を介して膨張室に流れる排気ガスの量が少なくなるので、排気ガスが膨張室経由で排出されることによる流通抵抗の増加も大幅に低減することができる。その結果、全体として、消音器本体内を流れる排気ガスの流通抵抗を可及的に低減することができ、それにより、エンジンの出力向上効果を高めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas introduction pipe is connected to the silencer body through the shell between the pair of end walls, and the other branch of the exhaust gas introduction pipe provided with the on-off valve. Since the pipe opens to the outside of the silencer body from one end wall, the pipe length until the exhaust gas in the exhaust gas introduction pipe reaches the opening when the on-off valve is opened is shortened, and the flow resistance of the exhaust gas is reduced. In addition, by reducing the flow resistance to the opening when the on-off valve is opened, it is discharged directly from the opening without going through the expansion chamber when the on-off valve is opened. Since the amount of exhaust gas increases and the amount of exhaust gas flowing into the expansion chamber via one branch pipe that does not have an open / close valve decreases, the flow resistance increases due to exhaust gas being discharged through the expansion chamber. It can be greatly reduced. As a result, as a whole, the flow resistance of the exhaust gas flowing through the silencer body can be reduced as much as possible, thereby enhancing the output improvement effect of the engine.
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
本実施例は、本発明消音器を、車両用V型エンジンの排気系に実施した場合であり、以下の説明において、前後、左右および上下とは、車両の前進方向を基準にしていう。 In this embodiment, the silencer of the present invention is applied to an exhaust system of a V-type engine for a vehicle. In the following description, front and rear, left and right, and top and bottom are based on the forward direction of the vehicle.
図1において、全体を符号Eで示す車両用エンジンは、V型多気筒エンジンであって、対をなす左、右バンクBL,BRを備え、それらのバンクBL,BRの排気マニホールドには、第1の排気管P1と第2の排気管P2がそれぞれ接続されている。第1および第2の排気管P1,P2は、車体Fの幅方向に離れてその前後方向に延長されており、それらの排気管P1,P2には、その上流側から下流側に順に、一次触媒CA1、二次触媒CA2、および補助消音器(プリチャンバ)PCが直列に接続されている。そして、第1および第2の排気管P1,P2の下流端は、ジョイントJ,Jを介して消音器Mに並列に接続されている。補助消音器PC,PC同士は相互に連結されて相互間の距離が規制され、また、第1および第2の排気管P1,P2の補助消音器PC,PCよりも下流側は、弾性支持部材S1,S1を介して車体Fに吊下支持され、さらに消音器Mの左右両端は他の弾性支持部材S2,S2を介して車体Fに吊下支持されている。 In FIG. 1, the vehicular engine generally indicated by the symbol E is a V-type multi-cylinder engine, and includes left and right banks BL and BR that form a pair, and the exhaust manifolds of these banks BL and BR include The first exhaust pipe P1 and the second exhaust pipe P2 are connected to each other. The first and second exhaust pipes P1 and P2 are separated from each other in the width direction of the vehicle body F and extend in the front-rear direction. The exhaust pipes P1 and P2 are primary in order from the upstream side to the downstream side. The catalyst CA1, the secondary catalyst CA2, and the auxiliary silencer (prechamber) PC are connected in series. The downstream ends of the first and second exhaust pipes P1, P2 are connected in parallel to the silencer M through joints J, J. The auxiliary silencers PC and PC are connected to each other to regulate the distance between them, and the downstream side of the auxiliary silencers PC and PC of the first and second exhaust pipes P1 and P2 is an elastic support member. The silencer M is suspended and supported by the vehicle body F via the other elastic support members S2 and S2 and is suspended and supported by the vehicle body F via S1 and S1.
そして、エンジンEの運転により、そこから排出された排気ガスは、一次および二次触媒コンバータCA1,CA2により、そこに含まれるHC、CO、NOxなどの有害成分が浄化されたのち、補助消音器PCを通って補助的に消音されたのち、消音器Mにより主たる消音がなされて外部に排出される。 The exhaust gas discharged from the operation of the engine E is purified by the primary and secondary catalytic converters CA1 and CA2 to remove harmful components such as HC, CO and NOx, and then the auxiliary silencer. After being silently silenced through the PC, the sound is silenced by the silencer M and discharged to the outside.
つぎに、本発明にかかる排気消音装置の構成について、図1に図2〜6を併せ参照して詳細に説明する。 Next, the configuration of the exhaust silencer according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
消音器Mは、その縦中心軸線L−Lが車体Fの前後方向に対して横切る方向の配設されており、その主体部をなす消音器本体1と、エンジンEからの排気ガスを消音器本体1に導く左右一対の第1の排気ガス導入管2Lおよび第2の排気ガス導入管2Rと、消音器本体1の膨張室20,21,21内の排気ガスを外部に排出する左右一対の排気ガス排出管5,5とを備えている。
The silencer M is disposed in such a direction that its longitudinal center axis LL crosses the longitudinal direction of the vehicle body F, and the
消音器本体1は、消音器Mのハウジングを構成しており、左右両端面を開放した円筒状のシェル10と、このシェル10に左側開口端に気密に固定される左端壁11と、このシェルの右側開口端に気密に固定される右端壁12とより密閉の円筒状に形成され、その内部に消音室が形成される。そして、この消音器本体1は、その縦中心軸線L−Lを左右方向に向けて車体Fに支持にされる。
The
消音器本体1の内面の長手方向の中央部分には、前記左右端壁11,12と略平行に、パンチング孔よりなる多数の小孔15を穿設した左右一対の内側セパレータ13,13が固定され、一対の内側セパレータ13,13間には、膨張室20が形成されている。また、消音器本体1の内面の長手方向の左、右端壁11,12寄りの部分には、前記左、右端壁11,12と略平行に、左右一対の外側セパレータ14,14が固定されており、内側セパレータ13,13と外側セパレータ14,14との間には膨張室21,21が形成され、外側セパレータ14と左端壁11との間、および外側セパレータ14と右端壁12との間には、共鳴室21Rがそれぞれ形成されている。
A pair of left and right
消音室本体1の、長手方向の中央よりも左右端壁11,12寄りに偏らせて、シェル10には、左右一対の第1の排気ガス導入管2Lおよび第2排気ガス導入管2Rがそれぞれ貫通接続されている。第1の排気ガス導入管2Lの上流端および第2の排気ガス導入管2Rの上流端は、消音器本体1の外部において前記第1の排気管P1の下流端および第2の排気管P2の下流端にジョイントJ,Jを介してそれぞれ接続されており、また、第1の排気ガス導入管2Lおよび第2の排気ガス導入管2Rは、消音器本体1の膨張室21,21内において、一方の分岐管3,3と、他方の分岐管4,4とに二又状にそれぞれ分岐されている。一方の分岐管3,3は、消音器本体1内の中央に向かって延びており、その下流側端部が内側セパレータ13,13の中央部に貫通支持されて、膨張室20の中央部、すなわち消音器本体1の縦中心軸線L−L上に開口されている。そして、図2,3に示すように、左右一対の一方の分岐管3,3の下流側端部開口は、膨張室21内の中央部において空間を存して相互に対向配置されている。一方、左右一対の他方の分岐管4,4は、消音器本体1内を左右端壁11,12に向かってそれぞれ延びており、その下流側端部が外側セパレータ14,14の径方向に偏った位置に形成される開口44に貫通支持されて、後述の開閉弁Vの入口に連通されている。
A pair of left and right first exhaust
前記開閉弁Vとは離隔して径方向の偏った位置において、左右一対の外側セパレータ14,14と、左右端壁11,12との間には、前記共鳴室21Rを貫通する左右一対の排気ガス排出管5,5がそれぞれ消音器本体1の軸方向に沿って支持されており、それらの排気ガス排出管5,5の上流端は、末広状に拡開されて内側および外側セパレータ13,13,14,14間の膨張室21,21内に開口され、また、その下流端は、外部に開口するテールパイプ23,23にそれぞれ接続される。
A pair of left and right exhausts penetrating the
左右一対の外側セパレータ14,14には、各一対の連通管16,17が貫通支持され、これらの連通管16,17は、内側および外側セパレータ13,14間の膨張室21と、共鳴室21Rとを相互に連通している。
A pair of left and right
左右一対の内側セパレータ13,13と左右一対の外側セパレータ14,14とは、周方向の間隔をあけてそれらの外周部に固定される複数本(3本)の連結棒18によりそれぞれ連結されている。
The pair of left and right
図3に示すように、前記開閉弁Vは、外側のセパレータ14,14と左右端壁11,12間に支持されるハウジング30と、このハウジング30内に設けられる弁体31と、この弁体31を閉じ位置に弾発付勢するコイルばねよりなる弁ばね32とを備えている。そして、この開閉弁Vは、その入口が外側セパレータ14に形成した開口44に接続される他方の分岐管4の下流側開口に連通され、またその出口は、排気通路33を介して外部に開口するテールパイプ24に接続される。第1および第2排気ガス導入管2L,2R内の排気ガス圧力が所定値以下のときは、弁体31は、弁ばね32の弾発力により他方の分岐管4の下流側開口を閉じて閉弁され、他方の分岐管4と外部とが遮断状態に維持され、また第1および第2排気ガス導入管2L,2R内の排気ガス圧力が所定値を超えるときは、弁体31は弁ばね32の弾発力に抗して開弁され、他方の分岐管4の下流側開口を共鳴室21R内に連通させることなく排気通路33を介して外部に開放させる。
As shown in FIG. 3, the on-off valve V includes a
なお、図1において、25はテールパイプ23の途中に接続されるサイドブランチ(共鳴型消音器)を示す。
In FIG. 1,
つぎに、この実施例の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
いま、V型エンジンEの運転によれば、左右バンクBL,BRから排出される排気ガスは、第1排気管P1および第2の排気管P2を流れ、一次および二次触媒CA1,CA2をそれぞれ流れてNx、CO、HCなどの有害成分を浄化したのち、プリチャンバPC,PCに入り、ここで一次消音されたのち、第1の排気ガス導入管2Lおよび第2の排気ガス導入管2Rを経て本発明にかかる消音器Mへと導かれて、ここで後述するように主たる消音がなされた後、外部へと排出される。
Now, according to the operation of the V-type engine E, the exhaust gas discharged from the left and right banks BL, BR flows through the first exhaust pipe P1 and the second exhaust pipe P2, and passes through the primary and secondary catalysts CA1, CA2, respectively. After flowing and purifying harmful components such as Nx, CO, and HC, they enter the prechambers PC and PC, where they are primarily silenced, and then pass through the first exhaust
エンジンEのアイドリング運転、始動運転を含む低速運転域では、エンジンEの燃焼圧力が低く、そこから排出される排気ガスの圧力も低いため、第1の排気ガス導入管2Lおよび第2の排気ガス導入管2Rより消音器本体1に流入した排気ガスの圧力は、開閉弁Vの弁ばね32の弾発力よりも弱いため、開閉弁Vの弁体32は、図3実線位置に示すように閉じ状態を維持している。したがって、第1および第2の排気ガス導入管2L,2Rに導入された排気ガスは、その全量が図3実線矢印aに示すように、左右の一方の分岐管3,3内を通って膨張室20内に流入し、その後、左右の内側セパレータ13,13の小孔15を通過して左右膨張室21,21へと分流し、膨張室21,21内にその上流側が開口する左右の排気ガス排出管5,5を通って外部に排出される。この過程で排気ガスの排気音は、膨張室20,21,21内での膨張による消音効果と、共鳴室21R,21R内での共鳴による消音効果とにより効果的に消音される。
In the low speed operation region including the idling operation and the start operation of the engine E, the combustion pressure of the engine E is low and the pressure of the exhaust gas discharged from the engine E is also low. Therefore, the first exhaust
ところで、エンジンEの低速運転域では、第1および第2の排気ガス導入管2L,2Rに導入された排気ガスは、その全量が左右の一方の分岐管3,3内を通って膨張室20内に流入するので、膨張室20内に流入する排気ガスの量が増加し、その上、膨張室20内では、左右一方の分岐管3,3の下流側端部開口が相対向しているので、干渉に関与する排気ガスの量が可及的に増え、排気ガスの干渉量も増える。その結果、排気ガスの干渉に基づく消音効果が大幅に高められる。
By the way, in the low-speed operation region of the engine E, the exhaust gas introduced into the first and second exhaust
特に、図2,3に示すように、第1の排気ガス導入管2Lの、一方の分岐管3の下流側端部開口および第2の排気ガス導入管2Rの、一方の分岐管3の下流側端部開口は、消音器M本体の縦中心軸線L−L上にあって、膨張室20の中央部で空間を存して相互に対向しているので、干渉させた後の排気ガスを膨張室20内で均等に膨張させることができ、排気ガスの膨張による消音効果も高めることができる。
In particular, as shown in FIGS. 2 and 3, the downstream end opening of one
一方、エンジンEの燃焼が完爆状態となってそれが高速運転域に達すると、燃焼圧力が高くなり、そこから排出される排気ガスの圧力も高くなるので、第1の排気ガス導入管2Lおよび第2の排気ガス導入管2Rに流入する排気ガスの圧力も高くなり、それらの他方の分岐管4,4に流入した排気ガスの圧力は、開閉弁Vの弁ばね32のばね力よりも高くなり、図3に鎖線に示すように、開閉弁Vの弁体31は開弁される。したがって、第1の排気ガス導入管2Lおよび第2の排気ガス導入管2R内に流入した排気ガスの大部分は、膨張室20,21,21を経由することなく、他方の分岐管4,4、開閉弁V、排気通路33を通って直接外部に排出されるようになり、排気ガスの流通抵抗が大幅に低減される。
On the other hand, when the combustion of the engine E is in a complete explosion state and reaches the high speed operation region, the combustion pressure increases, and the pressure of the exhaust gas exhausted therefrom increases, so the first exhaust
また、第1および第2の排気ガス導入管2L,2Rは、左右端壁11,12間でシェル10を貫通して消音器本体1に接続され、それらの排気ガス導入管2L,2Rの、開閉弁V,Vを設けた側の他方の分岐管4,4は、左右端壁11,12から直接消音器本体1の外部に開口するので、開閉弁V,Vが開弁したときに、第1および第2の排気ガス導入管2L,2R内の排気ガスが他方の分岐管4,4を経由して消音器本体1の外部開口にたどり着くまでの管長が短くなり、排気ガスの流通抵抗を低減することができ、さらに、開閉弁V,Vが開弁したときの前記外部開口までの流通抵抗の低減により、開閉弁V,Vが開弁したときに膨張室20,21,21を経由することなく他方の分岐管4,4を介して前記外部開口から直接外部に排出される排気ガスの量が増えて、開閉弁V,Vを有しない一方の分岐管3,3を介して膨張室20,21,21に流れる排気ガスの量が少なくなるので、排気ガスが膨張室20,21,21経由で排出されることによる流通抵抗の増加も大幅に低減することができる。その結果、全体として、消音器本体1内を流れる排気ガスの流通抵抗を可及的に低減することができ、それにより、エンジンの出力向上効果を高めることができる。
The first and second exhaust
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the Example, A various Example is possible within the scope of the present invention.
たとえば、前記実施例では、本発明消音器Mを車両用V型エンジンEの排気系に実施した場合を説明したが、これを汎用など、他の用途のエンジンの排気系にも実施できることは勿論である。 For example, in the above-described embodiment, the case where the silencer M of the present invention is implemented in the exhaust system of the V-type engine E for vehicles has been described, but it can be applied to the exhaust system of engines for other purposes such as general purpose. It is.
1・・・・・消音器本体
2L・・・・排気ガス導入管(第1の排気ガス導入管)
2R・・・・排気ガス導入管(第2の排気ガス導入管)
3・・・・・一方の分岐管
4・・・・・他方の分岐管
10・・・・シェル
11・・・・端壁(左端壁)
12・・・・端壁(右端壁)
20・・・・膨張室
21・・・・膨張室
E・・・・・エンジン
V・・・・・開閉弁
1 ...
2R ... Exhaust gas introduction pipe (second exhaust gas introduction pipe)
3... One
12 .... End wall (right end wall)
20 ....
Claims (1)
エンジン(E)から排出された排気ガスを膨張室(20,21)に導く排気ガス導入管(2L,2R)と、
膨張室(20,21)内の排気ガスを消音器本体(1)外部に排出する排気ガス排出管(5)と、
を備えた排気消音装置において、
前記排気ガス導入管(2L,2R)は、一対の端壁(11,12)間でシェル(10)を貫通して消音器本体(1)に接続されていて、前記膨張室(20,21)に排気ガスを導入する一方の分岐管(3)と、消音器本体(1)内を経由して下流端が前記一対の端壁(11,12)の一方から消音器本体(1)外部に開口する他方の分岐管(4)とに分岐されており、
前記一方の分岐管(3)は、その管(3)内の排気ガスを前記膨張室(20,21)を経由して前記排気ガス排出管(5)から消音器本体(1)の外部に排出し、
前記他方の分岐管(4)には、その管(4)内の排気ガス通路を開閉する開閉弁(V)が設けられ、開閉弁(V)の開弁時には他方の分岐管(4)からも排気ガスを消音器本体(1)の外部へ排出することを特徴とする、排気消音装置。 A silencer body (1) comprising a shell (10) and a pair of end walls (11, 12) closing both ends of the shell (10) and having expansion chambers (20, 21) inside;
Exhaust gas introduction pipes (2L, 2R) for guiding the exhaust gas discharged from the engine (E) to the expansion chambers (20, 21);
An exhaust gas exhaust pipe (5) for exhausting exhaust gas in the expansion chamber (20, 21) to the outside of the silencer body (1);
In the exhaust silencer equipped with
The exhaust gas introduction pipes (2L, 2R) pass through the shell (10) between the pair of end walls (11, 12) and are connected to the silencer body (1), and the expansion chambers (20, 21). ) Through one branch pipe (3) for introducing exhaust gas to the silencer body (1) and the downstream end from one of the pair of end walls (11, 12) to the outside of the silencer body (1) Branched to the other branch pipe (4) that opens to
The one branch pipe (3) allows the exhaust gas in the pipe (3) to pass through the expansion chamber (20, 21) from the exhaust gas discharge pipe (5) to the outside of the silencer body (1). Discharge,
The other branch pipe (4) is provided with an on-off valve (V) that opens and closes an exhaust gas passage in the pipe (4). When the on-off valve (V) is opened, the other branch pipe (4) The exhaust silencer is characterized by exhausting exhaust gas to the outside of the silencer body (1).
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