JP2015209829A

JP2015209829A - 消音器

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Publication number: JP2015209829A
Application number: JP2014092921A
Authority: JP
Inventors: 正博梶川; Masahiro Kajikawa; 賢二吉澤; Kenji Yoshizawa
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2034-04-28
Also published as: WO2015166707A1; US20170051646A1; JP6251117B2; EP3139008A1; EP3139008A4; CN106255811B; CN106255811A; US9695718B2; EP3139008B1

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、排気の流通性を向上させることができ、排気消音性能にも優れた消音器を提供すること。【解決手段】消音器（マフラ）は、筐体と、筐体内に排気を導入するインレットパイプと、筐体内から排気を排出するアウトレットパイプ４とを備えている。アウトレットパイプ４の排気流入側開口部４００には、排気流入側開口部４００を閉塞するように配置された蓋部５が設けられている。蓋部５には、アウトレットパイプ４内に排気を流入させる排気流入口５１と、排気流入口５１を開閉する弁体６２と、排気流入口５１とは別に形成された連通孔５２とが設けられている。弁体６２は、その回転軸６２０を中心にアウトレットパイプ４内において回転移動可能に構成されている。連通孔５２は、排気流入口５１に対して弁体６２の回転軸６２０側に設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、消音器に関する。

従来、内燃機関の排気系において、排気音を抑制する消音器が知られている。消音器は、例えば、筐体と、その筐体内に排気を導入するインレットパイプと、筐体内から排気を排出するアウトレットパイプとを備えたものがある。アウトレットパイプの排気流入側の開口部には、その開口部を開閉する弁体が設けられている。

また、特許文献１には、第１排気出口管（アウトレットパイプ）よりも小径の第２排気出口管を設け、その第２排気出口管を第１排気出口管の途中において合流させた消音器が開示されている。この消音器によれば、内燃機関の回転数が低く排気量が少ない場合、排気を小径の第２排気出口管に導入し、そこから第１排気出口管を介して消音器外部に排出することで消音性能を高めようとしている。

特許第３０１７９６４号公報

しかしながら、前記特許文献１のような消音器では、次のような問題があった。すなわち、内燃機関の回転数が高く排気量が多い場合、第１排気出口管（アウトレットパイプ）の弁体が開弁し、排気が排気流入側の開口部から第１排気出口管内に導入される。このとき、開弁した弁体の裏側の空間に排気の乱流・淀みが生じて排気の流通性が低下し、全体として排気効率が低下するといった問題があった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら、排気の流通性を向上させることができ、排気消音性能にも優れた消音器を提供しようとするものである。

本発明は、筐体と、該筐体内に排気を導入するインレットパイプと、前記筐体内から排気を排出するアウトレットパイプとを備え、該アウトレットパイプの排気流入側開口部には、該排気流入側開口部を閉塞するように配置された蓋部が設けられ、該蓋部には、前記アウトレットパイプ内に排気を流入させる排気流入口と、該排気流入口を開閉する弁体と、前記排気流入口とは別に形成された連通孔とが設けられ、前記弁体は、その回転軸を中心に前記アウトレットパイプ内において回転移動可能に構成され、前記連通孔は、少なくとも、前記排気流入口に対して前記弁体の前記回転軸側に設けられていることを特徴とする消音器にある。

前記消音器において、アウトレットパイプの排気流入側開口部を閉塞する蓋部には、弁体によって開閉可能な排気流入口が設けられている。また、蓋部には、排気流入口とは別に連通孔が設けられている。そして、連通孔は、少なくとも、排気流入口に対して弁体の回転軸側に設けられている。すなわち、連通孔は、弁体が回転軸を中心に回転移動して開弁した際に、アウトレットパイプ内において弁体の裏側に形成される空間と筐体内とを連通するように形成されている。

そのため、例えば、内燃機関の回転数が高く排気量が多い場合、アウトレットパイプの蓋部の弁体が開弁した状態となるが、インレットパイプから筐体内に導入された排気は、蓋部において開口した排気流入口だけではなく、連通孔からもアウトレットパイプ内に導入される。これにより、排気の乱流・淀みが生じやすい弁体の裏側の空間にも排気を流通させることができる。その結果、排気の乱流・淀みを抑制し、排気の流通性を向上させ、排気効率を高めることができる。

一方、内燃機関の回転数が低く排気量が少ない場合、アウトレットパイプの蓋部の弁体が閉弁した状態となる。このとき、インレットパイプから筐体内に導入された排気は、蓋部の連通孔からアウトレットパイプ内に導入される。これにより、拡張効果によって排気音（排気エネルギー）を低減し、排気消音性能を高めることができる。また、従来のように、アウトレットパイプとは別に小径の消音用の排気管等を設けなくても十分に消音効果が得られるため、構造の簡素化を図ることもできる。

このように、本発明によれば、簡易な構成でありながら、排気の流通性を向上させることができ、排気消音性能にも優れた消音器を提供することができる。すなわち、簡易な構成で排気流通性と排気消音性能とを両立させた消音器を提供することができる。

前記消音器において、前記アウトレットパイプの排気流入側端部には、他の部分よりも径を拡大させた径大部が設けられていてもよい。この場合には、蓋部の連通孔とアウトレットパイプ（径大部）内との容量の拡張比を高め、拡張効果による排気音（排気エネルギー）低減効果を高めることができる。これにより、排気消音性能をさらに向上させることができる。

また、前記アウトレットパイプの前記径大部には、前記排気流入側開口部に近づくに従って徐々に径が大きくなる拡径部が設けられていてもよい。この場合には、径大部において排気の乱流・淀みが生じ得る空間を小さくすることができる。これにより、排気の乱流・淀みを抑制し、排気の流通性をさらに向上させることができる。

実施形態１における、消音器の構造を示す説明図である。図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。実施形態１における、図２のＢ−Ｂ線矢視断面図であり、（ａ）は弁体の閉弁状態を示す断面図、（ｂ）は弁体の開弁状態を示す断面図である。実施形態２における、消音器の構造を示す説明図である。実施形態２における、（ａ）は弁体の閉弁状態を示す断面図、（ｂ）は弁体の開弁状態を示す断面図である。実施形態３における、消音器の構造を示す説明図である。実施形態３における、（ａ）は弁体の閉弁状態を示す断面図、（ｂ）は弁体の開弁状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１〜図３に示すように、本実施形態のマフラ（消音器）１は、筐体２と、筐体２内に排ガス（排気）を導入するインレットパイプ３と、筐体２内から排ガスを排出するアウトレットパイプ４とを備えている。アウトレットパイプ４の排気流入側開口部４００には、排気流入側開口部４００を閉塞するように配置された蓋部５が設けられている。

蓋部５には、アウトレットパイプ４内に排ガスを流入させる排気流入口５１と、排気流入口５１を開閉する弁体６２と、排気流入口５１とは別に形成された連通孔５２とが設けられている。弁体６２は、その回転軸６２０を中心にアウトレットパイプ４内において回転移動可能に構成されている。連通孔５２は、排気流入口５１に対して弁体６２の回転軸６２０側に設けられている。以下、これを詳説する。

図１に示すように、マフラ１は、車両に搭載されたエンジン（内燃機関）から排出された排ガスの流路となる排気流路の一部を構成するものである。マフラ１は、楕円筒状の筒状部２１と、筒状部２１の両端開口部を閉塞する上流側蓋部２２及び下流側蓋部２３とを有する筐体２を備えている。

筐体２の内部は、セパレータ２４によって第１室２５（拡張室）及び第２室２６（共鳴室）の２室に区画されている。第１室２５は、上流側蓋部２２とセパレータ２４との間に形成されている。第２室２６は、セパレータ２４と下流側蓋部２３との間に形成されている。

また、マフラ１は、エンジンからの排ガスを筐体２内に導入するインレットパイプ３を備えている。インレットパイプ３は、上流側蓋部２２及びセパレータ２４を貫通して設けられている。また、インレットパイプ３は、その下流側端部を第２室２６に開口させている。第１室２５において、インレットパイプ３には、そのインレットパイプ３の内部空間と第１室２５とを連通する複数の貫通孔３１が形成されている。

また、マフラ１は、筐体２内に導入された排ガスを排出するアウトレットパイプ４を備えている。アウトレットパイプ４は、下流側蓋部２３及びセパレータ２４を貫通して設けられている。また、アウトレットパイプ４は、その上流側端部（排気流入側端部４０）を第１室２５に開口させている。

アウトレットパイプ４は、本体部４１と、本体部４１よりも径を拡大させた径大部４２とを有している。本体部４１には、凝縮水の排水性能を向上させるための排水用貫通孔（図示略）が設けられている。排水用貫通孔は、車両下側に向かって開口して形成されている。

径大部４２は、アウトレットパイプ４の排気流入側端部４０に設けられている。アウトレットパイプ４において、径大部４２以外の部分は、本体部４１である。径大部４２の中心軸４２０は、本体部４１の中心軸４１０に対して車両上方側に偏心している。すなわち、本体部４１の中心軸４１０は、径大部４２の中心軸４２０に対して車両下方側に偏心している（図３参照）。

図２、図３に示すように、アウトレットパイプ４の排気流入側開口部４００には、排気流入側開口部４００を閉塞するように配置された板状の蓋部５が設けられている。蓋部５は、アウトレットパイプ４の排気流入側端部４０に接合されている。蓋部５には、第１室２５とアウトレットパイプ４の内部空間とを連通する排気流入口５１が形成されている。排気流入口５１（排気流入口５１の中心５１０）は、径大部４２の中心軸４２０に対して車両下方側に偏心して設けられている。なお、図２、図３の上下方向の矢印は、車両の上下方向を示している。

蓋部５の裏面５０２（アウトレットパイプ４の内部空間側の面）には、バルブ部６が設けられている。バルブ部６は、回転可能に構成された棒状の回転軸部６１と、回転軸部６１に接合された板状の弁体６２とを有している。回転軸部６１は、排気流入口５１よりも車両上方側に設けられている。弁体６２は、蓋部５の排気流入口５１を覆う大きさに形成されている。また、弁体６２は、回転軸部６１の中心軸（回転軸６２０）を中心にアウトレットパイプ４の内部空間側の方向（開弁方向）に回転移動し、排気流入口５１を開閉可能に構成されている。

また、バルブ部６は、回転軸部６１を介して弁体６２を排気流入口５１側の方向（閉弁方向）に付勢する付勢部材（図示略）を有している。付勢部材としては、コイルスプリングを用いている。付勢部材の付勢力は、エンジンの回転数が低く排気量が少ない場合、排ガスの圧力によっては弁体６２が開かず閉じた状態（閉弁状態、図３（ａ）参照）となり、エンジンの回転数が高く排気量が多い場合、排ガスの圧力によって弁体６２が開いた状態（開弁状態、図３（ｂ）参照）となるように設定されている。

また、蓋部５には、排気流入口５１とは別に、第１室２５とアウトレットパイプ４の内部空間とを連通する２つの連通孔５２が形成されている。２つの連通孔５２は、排気流入口５１に対して弁体６２の回転軸６２０側に設けられている。本実施形態では、２つの連通孔５２は、回転軸部６１（回転軸６２０）よりも車両上方側に設けられている。すなわち、回転軸部６１（回転軸６２０）に対して排気流入口５１側とは反対側に設けられている。また、２つの連通孔５２は、排気流入口５１よりも小径に形成されている。

そして、図１に示すように、前記構成のマフラ１において、エンジンからの排ガス（図中の矢印）は、インレットパイプ３からそのインレットパイプ３に形成された複数の貫通孔３１を介して筐体２内の第１室２５に導入され、拡張・共鳴効果により消音される。

ここで、図３（ａ）に示すように、エンジンの回転数が低く排気量が少ない状態では、排ガスの圧力が低いため、付勢部材の付勢力によって弁体６２が開かず閉じた状態（閉弁状態）となる。すなわち、アウトレットパイプ４の蓋部５の排気流入口５１が閉塞された状態となる。このとき、第１室２５に導入された排ガス（図中の矢印）は、蓋部５の２つの連通孔５２からアウトレットパイプ４内に導入され、マフラ１外部に排出される。

一方、図３（ｂ）に示すように、エンジンの回転数が高く排気量が多い状態では、排ガスの圧力が高いため、付勢部材の付勢力に抗して弁体６２が開いた状態（開弁状態）となる。すなわち、アウトレットパイプ４の蓋部５の排気流入口５１が開口した状態となる。このとき、第１室２５に導入された排ガス（図中の矢印）は、蓋部５の排気流入口５１及び２つの連通孔５２からアウトレットパイプ４内に導入され、マフラ１外部に排出される。

アウトレットパイプ４内に導入された排ガスのうち、大部分の排ガスは、排気流入口５１から導入される。排気流入口５１から導入された排ガスは、開弁した弁体６２の車両下方側の空間を流通する。また、２つの連通孔５２から導入された排ガスは、開弁した弁体６２の車両上方側の空間、つまり弁体６２の裏側に形成された空間（裏側空間Ｃ）を流通する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のマフラ（消音器）１において、アウトレットパイプ４の排気流入側開口部４００を閉塞する蓋部５には、弁体６２によって開閉可能な排気流入口５１が設けられている。また、蓋部５には、排気流入口５１とは別に連通孔５２が設けられている。そして、連通孔５２は、排気流入口５１に対して弁体６２の回転軸６２０側に設けられている。すなわち、連通孔５２は、弁体６２が回転軸６２０を中心に回転移動して開弁した際に、アウトレットパイプ４内において弁体６２の裏側に形成される空間（裏側空間Ｃ）と筐体２（第１室２５）内とを連通するように形成されている。

そのため、図３（ｂ）に示すように、エンジンの回転数が高く排気量が多い場合、アウトレットパイプ４の蓋部５の弁体６２が開弁した状態となるが、インレットパイプ３から筐体２（第１室２５）内に導入された排ガスは、蓋部５において開口した排気流入口５１だけではなく、連通孔５２からもアウトレットパイプ４内に導入される。これにより、排ガスの乱流・淀みが生じやすい弁体６２の裏側の空間（裏側空間Ｃ）にも排ガスを流通させることができる。その結果、排ガスの乱流・淀みを抑制し、排ガスの流通性を向上させ、排気効率を高めることができる。

一方、図３（ａ）に示すように、エンジンの回転数が低く排気量が少ない場合、アウトレットパイプ４の蓋部５の弁体６２が閉弁した状態となる。このとき、インレットパイプ３から筐体２（第１室２５）内に導入された排ガスは、蓋部５の連通孔５２からアウトレットパイプ４内に導入される。これにより、拡張効果によって排気音（排気エネルギー）を低減し、排気消音性能を高めることができる。また、従来のように、アウトレットパイプ４とは別に小径の消音用の排気管等を設けなくても十分に消音効果が得られるため、構造の簡素化を図ることもできる。

また、本実施形態において、アウトレットパイプ４の排気流入側端部４０には、他の部分（本実施形態では本体部４１）よりも径を拡大させた径大部４２が設けられている。そのため、蓋部５の連通孔５２とアウトレットパイプ４（径大部４２）内との容量の拡張比を高め、拡張効果による排気音（排気エネルギー）低減効果を高めることができる。これにより、排気消音性能をさらに向上させることができる。

また、アウトレットパイプ４において、本体部４１の中心軸４１０は、径大部４２の中心軸４２０に対して車両下方側に偏心している。そして、蓋部５の排気流入口５１は、径大部４２の中心軸４２０に対して車両下方側に偏心して設けられている。すなわち、本体部４１及び蓋部５の排気流入口５１を径大部４２の中心軸４２０に対して同じ方向に偏心させている。そのため、蓋部５の弁体６２が開弁状態のとき、排気流入口５１からアウトレットパイプ４内に導入され、径大部４２から本体部４１に流通する排ガスの流通性を向上させることができる。

このように、本実施形態によれば、簡易な構成でありながら、排ガス（排気）の流通性を向上させることができ、排気消音性能にも優れたマフラ（消音器）１を提供することができる。すなわち、簡易な構成で排気流通性と排気消音性能とを両立させたマフラ（消音器）１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図４、図５に示すように、マフラ（消音器）１におけるアウトレットパイプ４の構成を変更した例である。なお、図５は、図３と同様の断面図である。図５（ａ）は、弁体６２が閉弁状態であり、図５（ｂ）は、弁体６２が開弁状態である。

同図に示すように、アウトレットパイプ４の径大部４２には、排気流入側開口部４００に近づくに従って徐々に径が大きくなる拡径部４２１が設けられている。すなわち、拡径部４２１は、本体部４１に近づくに従って徐々に径が小さくなるように形成されている。その他の基本的な構成は、実施形態１と同様である。

本実施形態の場合、アウトレットパイプ４の径大部４２には、排気流入側開口部４００に近づくに従って徐々に径が大きくなる拡径部４２１が設けられている。そのため、径大部４２において排ガスの乱流・淀みが生じ得る空間を小さくすることができる。これにより、排ガスの乱流・淀みを抑制し、排ガスの流通性をさらに向上させることができる。その他の基本的な作用効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態は、図６、図７に示すように、マフラ（消音器）１におけるアウトレットパイプ４の構成を変更した例である。なお、図７は、図３と同様の断面図であり、セパレータ２４をさらに図示したものである。図７（ａ）は、弁体６２が閉弁状態であり、図７（ｂ）は、弁体６２が開弁状態である。

同図に示すように、アウトレットパイプ４の径大部４２には、拡径部４２１が設けられている。拡径部４２１は、セパレータ２４の一部で構成されている。具体的に、拡径部４２１は、セパレータ２４の一部をアウトレットパイプ４の本体部４１側に突出させ、本体部４１に近づくに従って徐々に径が小さくなるように形成されている。その他の基本的な構成は、実施形態２と同様である。また、基本的な作用効果も、実施形態２と同様である。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、前述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

（１）前記実施形態において、消音器の筐体の内部は、セパレータによって第１室及び第２室の２室に区画されているが、例えば複数のセパレータによって３室以上に区画されていてもよい。

（２）前記実施形態において、アウトレットパイプの蓋部の連通孔は、排気流入口に対して弁体の回転軸側に設けられている。連通孔は、少なくとも、排気流入口に対して弁体の回転軸側に設けられていればよく、これに加えて蓋部の他の部分に設けられていてもよい。

（３）前記実施形態において、アウトレットパイプの蓋部には、２つの連通孔が形成されているが、連通孔の数は、例えば１つとしてもよいし、３つ以上としてもよい。また、連通孔の形成位置は、本発明の効果を奏する範囲内において種々様々に変更可能である。

（４）前記実施形態において、アウトレットパイプには、従来のように、アウトレットパイプよりも小径であり、アウトレットパイプの途中に合流する消音用の排気管等が設けられていないが、このような排気管等を設けてもよい。

１…消音器
２…筐体
３…インレットパイプ
４…アウトレットパイプ
４０…排気流入側開口部
５…蓋部
５１…排気流入口
５２…連通孔
６２…弁体
６２０…回転軸

Claims

筐体と、
該筐体内に排気を導入するインレットパイプと、
前記筐体内から排気を排出するアウトレットパイプとを備え、
該アウトレットパイプの排気流入側開口部には、該排気流入側開口部を閉塞するように配置された蓋部が設けられ、
該蓋部には、前記アウトレットパイプ内に排気を流入させる排気流入口と、該排気流入口を開閉する弁体と、前記排気流入口とは別に形成された連通孔とが設けられ、
前記弁体は、その回転軸を中心に前記アウトレットパイプ内において回転移動可能に構成され、
前記連通孔は、少なくとも、前記排気流入口に対して前記弁体の前記回転軸側に設けられていることを特徴とする消音器。
前記アウトレットパイプの排気流入側端部には、他の部分よりも径を拡大させた径大部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
前記アウトレットパイプの前記径大部には、前記排気流入側開口部に近づくに従って徐々に径が大きくなる拡径部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の消音器。