JP2011122488A - 消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】 内筒と外筒とよりなる消音筒内に吸音材を設け、内筒内を流れる排気ガスの排気音を吸音材により吸音低減するようにした消音器において、吸音材に滞留する凝縮水を排気ガスの熱で気化して外部に排出するようにした。
【解決手段】 内筒１０の外側に外筒２０を設けた消音筒Ｍの外側に、カバー筒３０を配置してその両端を内筒１０の外周面に固定し、消音筒Ｍの下方部分でカバー筒３０と外筒２０との間に形成される隙間３３を流れる排気ガスで外筒２０を加熱し、その熱で吸音材１５，１６に滞留する凝縮水を気化させ水蒸気として外部に排出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの排気系に接続される消音器に関し、特に、エンジンからの排気ガスが導入される内筒と、内筒の外側に設けられる外筒とよりなる消音筒内に形成される環状空間に吸音材を充填し、その吸音材の吸音作用により排気音を低減するようにした消音器に関する。

従来、車両用エンジンの排気系に接続される消音器には、
(1) 膨張室を備え、膨張室内で排気ガスを急に膨張させることによる排気ガス圧力の低減および膨張室内での排気音の干渉により排気音の音響を低減する形式の消音器（たとえば、特許文献１参照）と、
(2) エンジンからの排気ガスが導入される内筒と、内筒の外側に設けられる外筒とを備え、内筒と外筒との間に形成される環状空間に吸音材を充填すると共に、内筒に多数の透孔を形成して、吸音材の吸音作用により排気音の音響を低減する形式の消音器（たとえば、後記特許文献２）が、一般に知られており、
前記(1) の形式の消音器は、メインマフラーに、前記(2) の形式の消音器は、プリマフラーに多く用いられている。

特開２００２−９７９２２号公報 特開平６−２５２５号公報 特開２００６−１１２３２７号公報 特開２００６−３０７７１８号公報 特開２００９−１８０１３８号公報

ところで、エンジンの排気ガスには、燃料の燃焼のよって生成された水分が水蒸気となって含まれ、これが消音器内で冷却されると凝縮し、その凝縮水が前記(1) の形式の消音器では膨張室の底部に滞留し、前記(2) の形式の消音器では、吸音材に吸水されて滞留する。そして、消音器内で滞留する凝縮水は消音器内部からの腐食を促進し、前記(2) の形式の消音器にあってはさらに吸音材の吸音性能をも低下させるため、凝縮水を消音器の外部に排出することが望まれる。

しかしながら、消音器内の凝縮水を外部に排出する手段としては、たとえば、後記特許文献３、４および５など示されるように、消音器内の膨張室と消音器の外部とを連通するアウトレットパイプ内の圧力が、そこを流れる排気ガスの流速が速いときに減圧されることを利用して、膨張室の底部に滞留する凝縮水をアウトレットパイプ内に吸引し、排気ガスと共に消音器の外部へ排出するという、いずれも(1) の形式の消音器に対するものであり、前記(2) の形式に対して消音器内の凝縮水を外部に排出するための有効な手段が未だ知られていない。

本発明はかかる実情の鑑みてなされたもので、前記(2) の形式のエンジンにおいて、吸音材に滞留する凝縮水を外部に排出できるようにした、新規な消音器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本請求項１記載の発明は、エンジンからの排気ガスが導入される内筒と、内筒の外側に設けられる外筒とより消音筒を構成し、外筒の両端を内筒の外周面に固定して内筒と外筒との間に軸方向の両端が閉塞された環状空間を形成し、前記環状空間に吸音材を充填すると共に、内筒の前記環状空間に臨む部分に多数の透孔を形成して、排気ガスの排気音を吸音材の吸音作用により低減する消音器において、
前記消音筒の外殻を形成するカバー筒を、外筒の外側に配置してその両端を内筒の外周面に固定すると共に、少なくとも消音筒の下方部分でカバー筒と外筒との間に隙間を形成し、前記環状空間よりも上流側の内筒内の排気ガスの一部が、前記隙間を介して前記環状空間よりも下流側の内筒内へ流れるようにしたことを特徴としている。

また、前記目的を達成するため、本請求項２記載の発明は、前記請求項１のものにおいて、前記消音筒の下方部分の外筒に、前記隙間と前記環状空間とを連通する連通孔を設けたことを特徴としている。

本請求項１記載の発明によれば、消音筒の少なくとも下方部分で、外筒が隙間を流れる高温の排気ガスにより高温に加熱されるので、その外筒の熱により、消音筒の下方部分の吸音材に滞留している凝縮水を気化して水蒸気とし、その水蒸気を内筒を流れる排気ガスと共に外部に排出することができ、これにより、吸音材に凝縮水が滞留しなくなり、消音器の腐食と吸音材の吸音性能の低下を防止することができる。

また、本請求項２記載の発明によれば、消音筒の下方部分の外筒に、前記隙間と前記環状空間とを連通する連通孔を設けたので、凝縮水は、外筒により加熱されると共にその一部が高温の排気ガスにより直接加熱され、凝縮水の水蒸気への気化が一層促進され、凝縮水の消音器の外部への排出効果がさらに向上する。

本発明消音器を備えた車両用エンジンの排気系の全体側面図（第１実施例） 図１の２−２線に沿う拡大断面図（第１実施例） 図２の３−３線に沿う断面図（第１実施例） 消音器の組立順序を示す図（第１実施例） 図２と同じ断面図（第２実施例） 図５の６−６線に沿う断面図（第２実施例）

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。

まず、図１〜４により、本発明の第１実施例について説明する。

図１において、自動車の車体の前部に搭載されるエンジンＥの排気ポートには、そのエンジンＥより排出される排気ガスを、浄化、消音して大気に放出する排気系Ｅｘが接続されている。この排気系Ｅｘは、自動車の車体の下部に支持され、車体の前後方向に延長されいてその下流端は大気に開口されている。

排気系Ｅｘは、その上流端がエンジンＥの排気ポートに接続され、車体の前後方向に延びて後方に延長される単一の上流側排気管１と、その上流側排気管１の下流端に、分岐管３を介して接続されて車体の幅方向に離れて配置される２本の左、右下流側排気管２Ｌ，２Ｒとよりなる。左、右下流側排気管２Ｌ，２Ｒには、その上流側から下流側に向けて一次吸音型消音器（一次プリマフラー）ＭＰ１，ＭＰ１、二次吸音型消音器（二次プリマフラー）ＭＰ２，ＭＰ２および膨張型消音器（メインマフラー）ＥＭ，ＥＭが、それぞれ間隔をあけて直列に接続され、これらの膨張型消音器（メインマフラー）ＥＭ，ＥＭの下流端にはテールパイプ５，５がそれぞれ接続されている。

前記一次および二次吸音型消音器ＭＰ１およびＭＰ２は、本発明にかかる消音器であって、いずれも同じ構造を有しているので、以下に、一次吸音型消音器ＭＰ１の構造について、図２，３を参照して詳細に説明する。

この消音器ＭＰ１は、前記下流側排気管２Ｌに接続されてエンジンＥからの排気ガスが導入される円筒状の内筒１０と、この内筒１０の外側に同心上に設けられる、同じく円筒状の外筒２０とよりなる消音筒Ｍを備えており、この消音筒Ｍ内において、内筒１０内を流れる排気ガスの主たる消音がなされる。

前記エンジンＥからの排気ガスが流れる内筒１０は、ストレートな円筒状に形成され、また、前記外筒２０の軸方向の両端部は、先細りのコーン状に絞り加工されて縮径されており、それらの両端が内筒１０の外周面に全周溶接２１，２２により固定されている。内筒１０と外筒２０との間には、軸方向の両端が閉塞された環状空間Ｓが形成されており、この環状空間Ｓ内に、２層よりなる、内側および外側吸音材１５，１６が充填されている。内側吸音材１５は、ステンレスウールにより構成されて、内筒１０の外周面に環状に巻き付け巻られる。また、外側吸音材１６は、グラスウールよりなり、内側吸音材１５の外周面に環状に巻き付けられており、外側吸音材１６は、内側吸音材１５よりも厚く形成されている。

なお、ステンレスウールよりなる内側吸音材１５は、吸音材としての本来の役割と、グラスウールよりなる外側吸音材１６に排気ガスが直撃して、グラスウールが高温で酸化して細かく砕け、内筒１０の透孔１１から内筒１０内に入り、排気ガスと共に消音器外へ飛散してしまうことを防止する役割を有する。

内筒１０の環状空間Ｓに臨む部分には、多数の透孔１１が形成されており、内筒１０内を流れる排気ガスは、それらの透孔１１を通って環状空間Ｓへと流れ、内側および外側吸音材１５，１６に至り、ここで吸音されて排気音が低減される。

外筒２０の外側には、消音筒Ｍの外殻を形成するカバー筒３０が配置される。カバー筒３０の軸方向の両端部は、先細りのコーン状に絞り加工されて縮径されており、それらの両端縁が、外筒２０よりも軸方向の外方で内筒１０の外周面に全周溶接３１，３２により固定されている。カバー筒３０と外筒２０との間には軸方向の両端が閉塞された環状の隙間３３が形成されており、前記環状空間Ｓよりも上流側およびそれよりも下流側において、内筒１０の前記隙３３間に臨む部分には、複数の上流側および下流側透孔１２，１３が形成されている。そして、環状空間Ｓよりも上流側の、内筒１０内を流れる排気ガスの一部は、上流側透孔１２を通って前記隙間３３へと流れた後、下流側透孔１３を通って環状空間Ｓよりも下流側の内筒１０内に流れるようにされている。

つぎに、図４により前記構成の消音器の組立順序について説明する。

(1) 内筒１０の外周面に、内側吸音材１５および外側吸音材１６を順次に巻き付ける（図４（Ａ）参照）。

(2) 外筒２０に内筒１０を挿入し、外筒２０の軸方向両端を絞り加工して縮径し、その縮径した両端を、内筒１０の外周面に、その全周にわたり溶接２１，２２する（図４（Ｂ）参照）。

(3) カバー筒３０に外筒２０を挿入し、カバー筒３０の両端を絞り加工して縮径し、その縮径した両端を、外筒２０の外周面に、その全周にわたり溶接３１，３２する（図４（Ｃ）参照）。

つぎに、この第１実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転中、そこから排出される排気ガスは、上流側排気管１より、左、右下流側排気管２Ｌ，２Ｒへと流れ、一次吸音型消音器ＭＰ１、二次吸音型消音器ＭＰ２および膨張型消音器ＥＭを順次通過しながら消音され、大気に放出される。

つぎに、前述のように構成される、消音器（一次吸音型消音器ＭＰ１または二次吸音型消音器ＭＰ２）に流入した排気ガスの消音過程について説明する。

図２に実線矢印に示すように、内筒１０内を流れる排気ガスは、多数の透孔１１を通って環状空間Ｓへと流れて内側吸音材１５および外側吸音材１６に至り、ここで、これらの吸音材１５，１６の吸音作用により排気音の音響が低減される。また、排気ガスの一部は、上流側透孔１２を通って隙間３３へと流れ、そこから下流側透孔１３を通って内筒１０内へ流れる。この過程で、排気ガスに含まれる水分は、内側および外側の吸音材１５，１６に吸水されて凝縮し、その凝縮水Ｗは、その重力により次第に下方へ移動するため、その大部分は消音筒Ｍの下方部分の吸音材１５，１６に滞留している。そして、消音筒Ｍの少なくとも下方部分では、外筒２０が隙間３３を流れる高温の排気ガスに曝されて高温に加熱されているため、消音筒Ｍの下方部分の吸音材１５，１６に滞留している凝縮水Ｗは、加熱されている外筒２０の熱により気化して水蒸気となり、その水蒸気は、図２，３に点線で示すように、内筒１０の透孔１１から内筒１０内に入って、排気ガスと共に消音器の外部に排出される。その結果、内側および外側吸音材１５，１６には凝縮水Ｗが滞留しなくなり、消音器の腐食と吸音性能の低下が防止される。

つぎに、図５，６を参照して、本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例において、前記第１実施例と同じ要素には同じ符号が付される。

この第２実施例は、消音筒Ｍの下方部分の外筒２０に、前記隙間３３と前記環状空間Ｓとを連通する連通孔４０を設けた点が前記第１実施例と相違している。

つぎに、第２実施例の作用について説明する。

消音筒Ｍの下方部分の滞留している凝縮水Ｗの一部は、前記連通孔４０を介して隙間３３に入り、その隙間を流れる高温の排気ガスにより直接加熱されて水蒸気となり、その水蒸気は、前記隙間３３を流れる排気ガスと共に下流側透孔１３を通り内筒１０内に流れて消音器の外部に排出される。

このように、第２実施例では、凝縮水は、高温に加熱された外筒２０により気化されると共に凝縮水の一部が高温の排気ガスにより直接加熱されるため、凝縮水の水蒸気への気化が一層促進され、凝縮水の消音器の外部への排出効果がさらに向上する。

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。

たとえば、前記実施例では、外筒２０とカバー筒３０との間に、それらの全周に亘る隙間３３を形成して、排気ガスが外筒２０の外周面全体に流れるように構成されているが、凝縮水の大部分は消音筒Ｍの下方部分の吸音材１５，１６に滞留しているので、外筒２０の外周面全体ではなく、外筒２０の下方部分の外周面にだけ排気ガスが流れるようにしても凝縮水の気化による消音器の外部への排出効果は十分得られる。

また、前記第２実施例では、消音筒Ｍの下方部分の外筒２０に、隙間３３と環状空間Ｓとを連通する一つの連通孔４０が設けられるが、外筒２０には、複数の連通孔４０を設けてもよい。

１０・・・・内筒
１１・・・・透孔
１５・・・・吸音材（内側吸音材）
１６・・・・吸音材（外側吸音材）
２０・・・・外筒
３０・・・・カバー筒
３３・・・・隙間
４０・・・・連通孔
Ｅ・・・・・エンジン
Ｓ・・・・・環状空間

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）からの排気ガスが導入される内筒（１０）と、内筒（１０）の外側に設けられる外筒（２０）とより消音筒（Ｍ）を構成し、外筒（２０）の両端を内筒（１０）の外周面に固定して内筒（１０）と外筒（２０）との間に軸方向の両端が閉塞された環状空間（Ｓ）を形成し、前記環状空間（Ｓ）に吸音材（１５，１６）を充填すると共に、内筒（１０）の前記環状空間（Ｓ）に臨む部分に多数の透孔（１１）を形成して、排気ガスの排気音を吸音材（１５，１６）の吸音作用により低減する消音器において、
   前記消音筒（Ｍ）の外殻を形成するカバー筒（３０）を、外筒（２０）の外側に配置してその両端を内筒（１０）の外周面に固定すると共に、少なくとも消音筒（Ｍ）の下方部分でカバー筒（３０）と外筒（２０）との間に隙間（３３）を形成し、前記環状空間（Ｓ）よりも上流側の内筒（１０）内の排気ガスの一部が、前記隙間（３３）を介して前記環状空間（Ｓ）よりも下流側の内筒（１０）内へ流れるようにしたことを特徴とする消音器。
2. 前記消音筒（Ｍ）の下方部分の外筒（２０）に、前記隙間（３３）と前記環状空間（Ｓ）とを連通する連通孔（４０）を設けたことを特徴とする、前記請求項１記載の消音器。

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