JP2013108367A

JP2013108367A - マフラ

Info

Publication number: JP2013108367A
Application number: JP2011251874A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suzuki; 康一鈴木; Yasuhiko Koda; 康彦香田; Takehiro Miura; 岳広三浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-11-17
Also published as: JP5705707B2

Abstract

【課題】アウトレットパイプを通って大気へ排気される排気ガスの圧力損失を低減する。
【解決手段】中空状のマフラ本体１２と、マフラ本体１２内に挿設され、エンジンから排出された排気ガスＧをマフラ本体１２内に導入するインレットパイプ１４と、インレットパイプ１４と径方向で対向するようにマフラ本体１２内に挿設され、マフラ本体１２内の排気ガスＧを大気へ導出するアウトレットパイプ１６と、マフラ本体１２内におけるアウトレットパイプ１６の排気方向下流側の周壁１６Ｂに形成されたガス通過孔１８と、マフラ本体１２内のインレットパイプ１４とその軸方向で対向する部位に設けられ、インレットパイプ１４から導入された排気ガスＧをガス通過孔１８へ向かうように案内するガイド面２７と、を有するマフラ１０とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの排気系に用いられるマフラに関する。

エンジンの排気ガスを中空状のマフラ本体内へ導入するインレットパイプと、マフラ本体内に送られた排気ガスを大気へ導出するアウトレットパイプとを、マフラ本体内において径方向に対向させたマフラは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１３８３８号公報

しかしながら、このような構成であると、インレットパイプからマフラ本体内へ排気ガスが導入される際、その排気ガスは、インレットパイプの軸方向に対して垂直に設けられたマフラ本体の内壁面に衝突する。そのため、マフラ本体内からアウトレットパイプへ導かれる排気ガスの圧力損失が大きくなる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、アウトレットパイプへ導かれる排気ガスの圧力損失を低減できるマフラを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のマフラは、中空状のマフラ本体と、前記マフラ本体内に挿設され、エンジンから排出された排気ガスを該マフラ本体内に導入するインレットパイプと、前記インレットパイプと径方向で対向するように前記マフラ本体内に挿設され、該マフラ本体内の排気ガスを大気へ導出するアウトレットパイプと、前記マフラ本体内における前記アウトレットパイプの排気方向下流側の周壁に形成されたガス通過孔と、前記マフラ本体内の前記インレットパイプとその軸方向で対向する部位に設けられ、該インレットパイプから導入された前記排気ガスを前記ガス通過孔へ向かうように案内するガイド面と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、マフラ本体内のインレットパイプとその軸方向で対向する部位に、インレットパイプから排出された排気ガスをアウトレットパイプのガス通過孔へ向かうように案内するガイド面が設けられているので、排気ガスの一部をそのガス通過孔からアウトレットパイプ内へ導入させることができる。したがって、アウトレットパイプへ導かれる排気ガスの圧力損失を低減することができる。

また、請求項２に記載のマフラは、請求項１に記載のマフラであって、前記ガイド面は、前記マフラ本体の壁部に形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、ガイド面が、マフラ本体の壁部に形成されているので、その製造コストが安価で済む。

また、請求項３に記載のマフラは、請求項１又は請求項２に記載のマフラであって、前記ガス通過孔は、前記インレットパイプの排気方向下流側端部よりも更に排気方向下流側における前記アウトレットパイプの周壁に形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、ガス通過孔がインレットパイプの排気方向下流側端部よりも排気方向上流側におけるアウトレットパイプの周壁に形成されている構成に比べて、ガス通過孔からアウトレットパイプ内へ効率よく排気ガスを導入させることができる。したがって、アウトレットパイプへ導かれる排気ガスの圧力損失を更に低減することができる。

また、請求項４に記載のマフラは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のマフラであって、前記ガス通過孔は、複数形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、ガス通過孔が１つしか形成されていない構成に比べて、ガス通過孔からアウトレットパイプ内へ導入させる排気ガスの量を多くすることができる。したがって、アウトレットパイプへ導かれる排気ガスの圧力損失を更に低減することができる。

また、請求項５に記載のマフラは、請求項４に記載のマフラであって、前記ガス通過孔の開口総面積は、前記アウトレットパイプの最小断面積以下とされていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、マフラ本体における消音効果の低減を抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、アウトレットパイプへ導かれる排気ガスの圧力損失を低減できるマフラを提供することができる。

第１実施形態に係るマフラの概略平面図である。第１実施形態に係るマフラの概略側面図である。第１実施形態に係るマフラのマフラ本体内の構造を示す概略平断面図である。第２実施形態に係るマフラのマフラ本体内の構造を示す概略平断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。まず、第１実施形態について説明する。

図１、図２で示すように、自動車（図示省略）のエンジンから排気ガスが排出される際の排気音を低減するためのマフラ１０は、中空状のマフラ本体１２と、車体後方側がマフラ本体１２内に挿設され、エンジンからの排気ガスをマフラ本体１２内に導入するインレットパイプ（排気ガス流入パイプ）１４と、車体前方側がマフラ本体１２内に挿設され、マフラ本体１２内の排気ガスを大気へ導出するアウトレットパイプ（排気ガス流出パイプ）１６と、を有している。

図３で示すように、マフラ本体１２は、円筒形状の本体部２０と、その本体部２０の軸方向（車体前後方向）両端部に設けられたキャップ部２２、２４と、を有している。すなわち、本体部２０の排気方向上流側端部（車体前方側端部）には、平板状のキャップ部２２が嵌着されている。そして、本体部２０の中心軸から車幅方向にオフセットされた、キャップ部２２の所定部位には、円形状の開口部２２Ａが形成されており、その開口部２２Ａに円管状のインレットパイプ１４の車体後方側部分が同軸的に嵌挿されて固定されている。

同様に、本体部２０の排気方向下流側端部（車体後方側端部）には、略円錐形状のキャップ部２４が嵌着されており、その頂点部分は、開口部２２Ａとは反対側の車幅方向にオフセットされている。そして、その頂点部分に円形状の開口部２４Ａが形成されており、その開口部２４Ａに円管状のアウトレットパイプ１６の車体前方側部分が同軸的に嵌挿されて固定されている。

つまり、インレットパイプ１４の車体後方側部分とアウトレットパイプ１６の車体前方側部分は、それぞれ本体部２０の半径よりも小さい外径とされており、そのインレットパイプ１４の車体後方側部分とアウトレットパイプ１６の車体前方側部分は、マフラ本体１２内において、径方向で所定間隔を隔てて対向するように（車幅方向に並んで）配置されている。

そして、マフラ本体１２（本体部２０）内において、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出（導入）された排気ガスＧは、本体部２０内を軸方向で仕切るように設けられた複数（図示のものは２枚）の仕切板３０の各貫通孔３２を通って、アウトレットパイプ１６の排気方向上流側端部１６Ａへ流れる（導かれる）ようになっている。なお、各仕切板３０に形成された各貫通孔３２は、本体部２０の軸方向から見て、互いに重ならないようになっている。

また、アウトレットパイプ１６の排気方向上流側端部１６Ａは、マフラ本体１２内を流れて来る排気ガスＧが流入し易いように、排気方向上流側の直径Ｒ１が排気方向下流側の直径Ｒ２よりも拡大された漏斗状に形成されている。そして、その排気方向上流側端部１６Ａの漏斗状に形成された排気方向下流側の直径Ｒ２とされた部位が、アウトレットパイプ１６において最小断面積となる部位となっている。

また、マフラ本体１２内において、アウトレットパイプ１６の排気方向下流側の周壁１６Ｂ、詳細にはインレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａよりも更に排気方向下流側における（キャップ部２４内に配置された）周壁１６Ｂには、アウトレットパイプ１６内と連通する（貫通された）円形状のガス通過孔１８が複数形成されている。なお、各ガス通過孔１８は、それによる開口総面積（各ガス通過孔１８の開口面積の合計）が、上記したアウトレットパイプ１６の最小断面積以下となるように構成されている。

また、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａと、その軸方向で対向するキャップ部２４における側壁部２６の内壁面が、図３で示す平面視で、所定の角度（例えば４５°）で傾斜した傾斜面とされている。すなわち、この側壁部２６における傾斜面が、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出されてマフラ本体１２内へ導入された排気ガスＧをガス通過孔１８へ向かうように案内するガイド面２７とされている。

以上のような構成のマフラ１０において、次にその作用について説明する。エンジンから排出された排気ガスＧは、インレットパイプ１４によってマフラ本体１２内に導入され、その本体部２０内に設けられた各仕切板３０の各貫通孔３２を通ってアウトレットパイプ１６の排気方向上流側端部１６Ａに導かれ、そのアウトレットパイプ１６によって大気へ導出される。

ここで、インレットパイプ１４の車体後方側部分とアウトレットパイプ１６の車体前方側部分とは、マフラ本体１２内において、径方向に対向している（車幅方向に並んでいる）。したがって、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから車体後方側へ向けて排出（導入）された排気ガスＧは、マフラ本体１２内で車体前方側へ向かうように折り返され、アウトレットパイプ１６の排気方向上流側端部１６Ａへ導入される。よって、マフラ本体１２内で排気ガスＧの流速を低減することができ、排気音の消音効果を高めることができる。

また、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出（導入）された排気ガスＧは、マフラ本体１２を構成するキャップ部２４（側壁部２６）のガイド面２７に当たって跳ね返り、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａよりも更に排気方向下流側のアウトレットパイプ１６の周壁１６Ｂに形成された各ガス通過孔１８へ案内される。

したがって、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出されてマフラ本体１２内へ導入された排気ガスＧの一部は、各ガス通過孔１８から、そのアウトレットパイプ１６内へ導入される。よって、アウトレットパイプ１６へ導かれる排気ガスＧの圧力（背圧）損失を低減することができる。しかも、このガイド面２７は、キャップ部２４の側壁部２６に形成されているため、製造コストが安価で済む。

また、各ガス通過孔１８による開口総面積は、アウトレットパイプ１６の最小断面積以下とされている。したがって、マフラ本体１２における消音効果の低減を抑制又は防止することができる。つまり、アウトレットパイプ１６に複数のガス通過孔１８を設ける構成であっても、マフラ本体１２における消音効率が損なわれないようにすることができる。

また、ガス通過孔１８は、複数形成されていることから、ガス通過孔１８が１つしか形成されていない構成に比べて、ガス通過孔１８からアウトレットパイプ１６内へ導入させる排気ガスＧの量を多くすることができる。したがって、アウトレットパイプ１６へ導かれる排気ガスＧの圧力（背圧）損失を更に低減することができる。

また、各ガス通過孔１８は、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａよりも更に排気方向下流側におけるアウトレットパイプ１６の周壁１６Ｂに形成されている。したがって、各ガス通過孔１８が、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａよりも排気方向上流側におけるアウトレットパイプ１６の周壁１６Ｂに形成されている構成に比べて、各ガス通過孔１８からアウトレットパイプ１６内へ効率よく（スムーズに）排気ガスＧを導入させることができる。よって、アウトレットパイプ１６へ導かれる排気ガスＧの圧力（背圧）損失をより一層低減することができる。

次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（作用も含む）は省略する。図４で示すように、この第２実施形態に係るマフラ１０では、マフラ本体１２の本体部２０の排気方向下流側端部（車体後方側端部）にも、排気方向上流側端部（車体前方側端部）のキャップ部２２と同等の（開口部２２Ａが互いに車幅方向にオフセットされた）キャップ部２２が嵌着されている。

そして、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａと、その軸方向で対向する本体部２０（マフラ本体１２）内の所定位置（部位）には、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出されてマフラ本体１２内へ導入された排気ガスＧをガス通過孔１８へ向かうように案内するガイド部材２８が配置されている。

このガイド部材２８は、平板状に形成されており、図４で示す平断面視で、車体前後方向及び車幅方向に対して斜めになるように、所定の角度（例えば４５°）に傾斜配置された状態で、本体部２０（マフラ本体１２）に固定されている。

したがって、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出（導入）された排気ガスＧは、ガイド部材２８に当たって跳ね返り、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａよりも更に排気方向下流側のアウトレットパイプ１６の周壁１６Ｂに形成された各ガス通過孔１８へ案内される。

つまり、これによれば、インレットパイプ１４の排気方向下流側端部１４Ａから排出されてマフラ本体１２内へ導入された排気ガスＧの一部は、各ガス通過孔１８から、そのアウトレットパイプ１６内へ導入される。よって、第１実施形態と同様に、アウトレットパイプ１６へ導かれる排気ガスＧの圧力（背圧）損失を低減することができる。

なお、この第２実施形態の場合、マフラ本体１２内にガイド部材２８を設ける必要があるため、部品点数が増加する。しかしながら、この第２実施形態の場合、ガイド部材２８の形状を適宜設定できるメリットがある。すなわち、ガイド部材２８の形状は、図示の平板状に限定されるものではなく、各ガス通過孔１８へ排気ガスＧを案内できる形状であれば、例えば湾曲板形状（円弧板形状）等に形成されていてもよい。

以上、本実施形態に係るマフラ１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るマフラ１０は、図示のものに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内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、マフラ本体１２の本体部２０の形状は、図示の円筒形状に限定されるものではなく、消音効果を低減させない形状であれば、車幅方向が長辺となる楕円筒形状等に形成されていてもよい。

１０マフラ
１２マフラ本体
１４インレットパイプ
１６アウトレットパイプ
１８ガス通過孔
２６側壁部（壁部）
２７ガイド面
２８ガイド部材
Ｇ排気ガス

Claims

中空状のマフラ本体と、
前記マフラ本体内に挿設され、エンジンから排出された排気ガスを該マフラ本体内に導入するインレットパイプと、
前記インレットパイプと径方向で対向するように前記マフラ本体内に挿設され、該マフラ本体内の排気ガスを大気へ導出するアウトレットパイプと、
前記マフラ本体内における前記アウトレットパイプの排気方向下流側の周壁に形成されたガス通過孔と、
前記マフラ本体内の前記インレットパイプとその軸方向で対向する部位に設けられ、該インレットパイプから導入された前記排気ガスを前記ガス通過孔へ向かうように案内するガイド面と、
を有することを特徴とするマフラ。
前記ガイド面は、前記マフラ本体の壁部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマフラ。
前記ガス通過孔は、前記インレットパイプの排気方向下流側端部よりも更に排気方向下流側における前記アウトレットパイプの周壁に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマフラ。
前記ガス通過孔は、複数形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のマフラ。
前記ガス通過孔の開口総面積は、前記アウトレットパイプの最小断面積以下とされていることを特徴とする請求項４に記載のマフラ。