JP2017190679A - 排気消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気消音装置において、排気音量が小さくなる市街地走行モードと、排気音量が大きく、出力アップもできるサーキット走行モードとを簡易に切換え可能にすること。
【解決手段】 内燃機関１の排気ガスを排出する排気通路１１Ａを備えた排気管１１と、排気管１１の途中の分岐部１４に接続されて排気通路１１Ａに連通する容積室２１を備えた容器２０とを有してなる排気消音装置１０において、容器２０が、容積室２１を外部空間に対して開閉できる開口部２３を備えるとともに、該開口部２３を開状態と閉状態に切換える開閉手段３０を備えてなるもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車用排気消音装置として好適な排気消音装置に係り、特に、排気管の途中の分岐部に接続されて排気通路に連通する容積室を備えた容器を有してなる排気消音装置に関する。

従来の排気消音装置として、特許文献１に記載の如く、内燃機関の排気ガスを排出する排気通路を備えた排気管と、排気管の途中の分岐部に接続されて排気通路に連通する容積室を備えた容器とを有し、この容器を共鳴型消音器として用いるものがある。

特許文献１に記載の排気消音装置は、容器における容積室の容積と、容器の容積室と排気通路とを連通する連通路の面積により、排気音中の特定周波数をもつ音波に共鳴現象を作用させ、その音を減衰させる消音機能を果たす。

特開2007-192131号公報

特許文献１に記載の排気消音装置を搭載した車両では、排気管の途中の分岐部に接続された容器が共鳴型消音器として機能し、市街地における静かな走行を実現できる。

しかしながら、特許文献１に記載の排気消音装置を搭載した車両は、共鳴型消音器の存在により、排気音量を大きくできないし、排気背圧が高くなって排気の抜けが悪く、内燃機関の出力低下を招くものになり、サーキット走行等に適さない。

本発明の課題は、排気消音装置において、排気音量が小さくなる市街地走行モードと、排気音量が大きく、出力アップもできるサーキット走行モードとを簡易に切換え可能にすることにある。

請求項１に係る発明は、内燃機関の排気ガスを排出する排気通路を備えた排気管と、排気管の途中の分岐部に接続されて排気通路に連通する容積室を備えた容器とを有してなる排気消音装置において、容器が、容積室を外部空間に対して開閉できる開口部を備えるとともに、該開口部を開状態と閉状態に切換える開閉手段を備えてなるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記開閉手段が、該開口部に取着されて容積室を外部空間に対して閉じる蓋と、該開口部に取着されて容積室を外部空間に対して開くテールパイプとからなり、それらの蓋とテールパイプを該開口部に対して交互に着脱できるようにしたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記開閉手段が、該開口部に取着されて容積室を外部空間に対して開くテールパイプに配設された開閉バルブからなるようにしたものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において更に、前記開閉バルブが、内燃機関の運転状態に応じて開閉制御されるようにしたものである。

請求項５に係る発明は、請求項２、３、４のいずれかに係る発明において更に、前記排気消音装置が車両の床下に設置された自動車用排気消音装置であって、前記容器の開口部に取着されたテールパイプの排気出口が、車両のリヤバンバーより前方位置で鉛直方向の下向きに開口されるようにしたものである。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに係る発明において更に、前記排気消音装置が車両の床下に設置された自動車用排気消音装置であって、前記容器が、車両のリヤバンバーより前方側で排気管に対する水平方向の側傍に隣接するように設置されるようにしたものである。

（請求項１）
(a)容器が、容積室を外部空間に対して開閉できる開口部を備えるとともに、該開口部を開状態と閉状態に切換える開閉手段を備える。

開閉手段が上記開口部を閉じれば、容器の容積室に入った排気ガスは行き止まりになる。従って、容器は共鳴型消音器を構成するものになるから、排気音量が小さくなる市街地走行モードを構成するものになる。

また、開閉手段が上記開口部を開ければ、容器の容積室に入った排気ガスは該開口部から外部空間に抜かれる。従って、容器は共鳴型消音器を構成せず、排気音量が大きく、出力アップもできるサーキット走行モードを構成するものになる。

（請求項２）
(b)容器の開口部に蓋とテールパイプを交互に着脱することにより、排気消音装置の主要部（排気管と容器の組合せ）に何ら変更を加えることなく、上述(a)の市街地走行モードとサーキット走行モードとに簡易に切換えできる。

（請求項３）
(c)容器の開口部に取着したテールパイプに開閉バルブを配設することにより、排気消音装置の主要部（排気管と容器の組合せ）に何ら変更を加えることなく、上述(a)の市街地走行モードとサーキット走行モードとに簡易に切換えできる。

（請求項４）
(d)開閉バルブが、内燃機関の機関回転数、機関冷却水温度、排気温度等の運転状態に応じて開閉制御されるものとすることにより、上述(a)の市街地走行モードとサーキット走行モードとを当該運転状態に応じて最適となるように選択的に採用できる。

（請求項５）
(e)排気消音装置が車両の床下に設置されたとき、容器の開口部に取着されたテールパイプの排気出口が、車両リヤバンパーより前方位置で鉛直方向の下向きに開口される。従って、該開口部からテールパイプを介して抜かれる排気ガスは、リヤバンパーに当たることなく鉛直下向きに排出される。テールパイプを介して抜かれる排気ガスが車両の床材下面や樹脂製バンパー等に吹きかかることを回避し、車両の床材や樹脂製バンパーを排気ガスとの接触による熱的損傷から保護できる。

また、容器の開口部に取着されたテールパイプが、車両の床下面より下方に張り出ているリヤバンパーの下部を通過することがないから、車両の最低地上高を低くすることがないし、リヤバンパーに当該テールパイプの延在用凹部を追加工する必要もない。

（請求項６）
(f)排気消音装置が車両の床下に設置されたとき、容器が、車両のリヤバンパーより前方側で該リヤバンパーの下縁部よりも鉛直方向の上位にある床下面に這うように配置され、更に、排気管に対する鉛直方向の上又は下でなく、該排気管に対する水平方向の側傍に隣接するように配置される。従って、車両の床下に容器を設置したことが、当該車両の地表面に対する最低地上高を過度に低くすることにつながらず、車両が一定の最低地上高を確保することの阻害要因にならない。

図１は自動車用排気装置の一例を示す模式平面図である。 図２は自動車用排気装置の他の例を示す模式平面図である。 図３は排気消音装置を示し、（Ａ）は市街地走行モードを示す模式平面図、（Ｂ）はサーキット走行モードを示す模式平面図である。 図４は排気消音装置を分解して示す模式図である。 図５は排気消音装置の変形例を示す模式平面図である。 図６は車両の床下に設置された排気消音装置を地表面側から視た模式図である。 図７は車両の床下に設置された排気消音装置を車両の後方から視た模式図である。 図８は排気消音装置を示す正面図である。 図９は排気消音装置を示す背面図である。 図１０は排気消音装置を示す平面図である。 図１１は排気消音装置を示す底面図である。 図１２は排気消音装置を示す右側面図である。 図１３は排気消音装置を示す左側面図である。

図１、図２は、自動車用排気装置１００を示すものであり、Ｖ型エンジン（内燃機関）１の排気ガスを排出する。図１、図２において、２はエンジン１の左右の各バンクに接続される左右の各排気マニホールド、３は各排気マニホールド２に接続される左右の各触媒コンバータ、４は各触媒コンバータに接続される左右の各フロントパイプ、５は各フロントパイプ４に接続される左右の各センターパイプ、１０は各センターパイプ５に接続される左右の排気消音装置を示している。排気装置１００は、左右の各構成部材２乃至５、１０を、車両のセンターラインに対して左右対称配置している。

尚、図１に示した排気装置１００は、左右のフロントパイプ４同士を集合部４Ａで集合するとともに、左右のセンターパイプ５同士を集合部５Ａで集合し、両フロントパイプ４と両センターパイプ５をそれらの集合部４Ａ、５Ａでまとめて接続してある。これに対し、図２に示した排気装置１００は、左右のフロントパイプ４を集合させず、かつ左右のセンターパイプ５も集合させず、左フロントパイプ４と左センターパイプ５を接続するともに、右フロントパイプ４と右センターパイプ５を接続してある。

排気装置１００は、センターパイプ５が有するセンターマフラ６、排気消音装置１０が有するメインマフラ１２、排気消音装置１０が有する容器２０によって構成される共鳴型消音器２０Ａ等によって、エンジン１の排気音を消音可能にしている。

排気消音装置１０は、図３、図４、図８乃至図１３に示す如く、センターパイプ５に継手１１Ｆにより接続され、エンジン１の排気ガスを排出する排気通路１１Ａを備えた排気管１１を有し、排気管１１の中間部の周囲に筒状のメインマフラ１２を備え、排気管１１の末端に排気ガスを外部空間に排出するメインテールパイプ１３を備える。メインマフラ１２は、排気管１１の中間部の周囲に拡張室１２Ａを形成し、この拡張室１２Ａに吸音材１２Ｂを充填した吸音型消音器により構成できる。但し、メインマフラ１２は、拡張型、共鳴型、干渉型等の複数の消音方法を組合せた複合型消音器により構成されても良い。

排気消音装置１０は、排気管１１のメインマフラ１２より上流側の途中に位置する分岐部１４に接続され、排気通路１１Ａに連通路２２を介して接続する容積室２１を備えた容器２０を有する。

容器２０は、タンク状をなして一定容積の容積室２１を備え、容積室２１の一端側を連通路２２により排気管１１の排気通路１１Ａに連通し、容積室２１の他端側を外部空間に対して開閉できる開口部２３を備えるとともに、該開口部２３を開状態と閉状態に切換える開閉手段３０を備える。

開閉手段３０が上記開口部２３を閉じれば、図３（Ａ）に示す如く、容器２０の容積室２１に入った排気ガスは行き止まりになる。従って、容器２０は共鳴型消音器２０Ａを構成するものになる。共鳴型消音器２０Ａでは、容積室２１の容積を大きくし、連通路２２の長さを長くし、連通路２２の通路面積を小さくするとき、共鳴周波数を低くすることができ、逆に、容積室２１の容積を小さくし、連通路２２の長さを短くし、連通路２２の通路面積を大きくするとき、共鳴周波数を高くすることができる。この共鳴型消音器２０Ａによって例えば低周波の音を消音し、排気音量が小さくなる市街地走行モードを構成することができる。

また、開閉手段３０が上記開口部２３を開ければ、図３（Ｂ）に示す如く、容器２０の容積室２１に入った排気ガスは該開口部２３から外部空間に抜かれる。従って、容器２０は共鳴型消音器２０Ａを構成せず、排気音量が大きく、出力アップもできるサーキット走行モードを構成するものになる。

開閉手段３０は、図４に示す如く、開口部２３に取着されて容積室２１を外部空間に対して閉じる蓋３１と、該開口部２３に取着されて容積室２１を外部空間に対して開くテールパイプ３２とからなり、それらの蓋３１とテールパイプ３２を該開口部２３に対して交互に着脱できる。テールパイプ３２は下向きに開口する排気出口３２Ａ（図４）を備える（但し、テールパイプ３２の排気出口３２Ａは下向きに開口することを必須とするものでなく、水平方向の後ろ向き等に開口されても良い）。蓋３１とテールパイプ３２はそれらの接続端に環状フランジ部３１Ｆ、３２Ｆを備え、これらのフランジ部３１Ｆ、３２Ｆを容器２０の開口部２３に備えてある環状フランジ部２３Ｆに突き合せ、Ｇカップリング等の締結具３３によってそれらのフランジ部３１Ｆ、３２Ｆと開口部２３のフランジ部２３Ｆとを締結することにて、蓋３１又はテールパイプ３２を容器２０の開口部２３に取着できる。図８、図１０、図１１、図１３に示した排気消音装置１０は、容器２０の開口部２３に破線で示したテールパイプ３２を挿着したものである。但し、排気消音装置１０は、容器２０の開口部２３にテールパイプ３２に代わる蓋３１を取着しても良い。

即ち、容器２０の開口部２３に蓋３１とテールパイプ３２を交互に着脱することにより、排気消音装置１０の主要部（排気管１１と容器２０の組合せ）に何ら変更を加えることなく、前述の市街地走行モード（図３（Ａ））とサーキット走行モード（図３（Ｂ））とに簡易に切換えできる。

図５に示した排気消音装置１０は、開閉手段３０に代わる開閉手段４０を有するものである。開閉手段４０は、容器２０の開口部２３に取着されて容積室２１を外部空間に対して開くテールパイプ４１（開閉手段３０のテールパイプ３２と同じものを採用しても可）に配設された開閉バルブ４２により構成される。開閉バルブ４２の駆動部４２Ｍは、エンジン１の電子制御装置（ＥＣＵ）５０から送信されるエンジン１の運転状態（機関回転数、機関冷却水温度、排気温度等）に応じて駆動され、開閉バルブ４２の開度を当該運転状態に最適となる開度に制御する。

即ち、容器２０の開口部２３に取着したテールパイプ４１に開閉バルブ４２を配設することにより、排気消音装置１０の主要部（排気管１１と容器２０の組合せ）に何ら変更を加えることなく、前述の市街地走行モードとサーキット走行モードとに簡易に切換えできる。

そして、開閉バルブ４２が、エンジン１の機関回転数、機関冷却水温度、排気温度等の運転状態に応じて開閉制御されるものとすることにより、前述の市街地走行モードとサーキット走行モードとを当該運転状態に応じて最適となるように選択的に採用できる。従って、開閉バルブ４２を全閉乃至全開の間の任意の中間開度に設定することにより、エンジン１の運転状態に応じた適度の排気音量、適度の出力を得ることができる。

尚、排気消音装置１０は、自動車２００の床下に設置された状態の平面視（図３、図１２）で、容器２０、連通路２２、開口部２３（蓋３１、テールパイプ３２、４１）が排気管１１及びメインマフラ１２の側傍に隣接するように配置される。排気消音装置１０が自動車２００の床下に設置された状態の側方視（図１０、図１１）では、容器２０、連通路２２、開口部２３（蓋３１、テールパイプ３２、４１）が排気管１１及びメインマフラ１２と同一高さレベルに配置される。

図６、図７は、排気装置１００及びその排気消音装置１０を自動車２００の床下に設置した状態を示す。排気消音装置１０は、取付ブラケットによって自動車２００の床材２０１の下面に取付けられ、排気管１１、メインマフラ１２、容器２０（容積室２１）、連通路２２、開口部２３、蓋３１又はテールパイプ３２を床材２０１の下面に近接させて這わせるように延在され、メインテールパイプ１３を自動車２００のリヤバンパー２０２の下縁部に凹状成形した凹部２０２Ａに納められる。

このとき、容器２０の開口部２３に取着されたテールパイプ３２の排気出口３２Ａは、自動車２００のリヤバンパー２０２より前方位置（前方とは自動車２００の前進方向を言う）で、鉛直方向の下向き（地表面に臨む向き）に開口される。尚、リヤバンパー２０２の凹部２０２Ａに納められたメインテールパイプ１３の排気出口１３Ａは、リヤバンパー２０２の後面位置で水平方向の後方に向けて開口されている。

従って、容器２０の開口部２３からテールパイプ３２を介して抜かれる排気ガスは、リヤバンパー２０２に当たることなく鉛直下向きに排出される。テールパイプ３２を介して抜かれる排気ガスが自動車２００の床材２０１や樹脂製バンパー２０２等に吹きかかることを回避し、自動車２００の床材２０１や樹脂製バンパー２０２を排気ガスとの接触による熱的損傷から保護できる。

また、容器２０の開口部２３に取着されたテールパイプ３２が、自動車２００の床下面より下方に張り出ているリヤバンパー２０２の下部を通過することがないから、自動車２００の最低地上高を低くすることがないし、リヤバンパー２０２に当該テールパイプ３２の延在用凹部を追加工する必要もない。

また、容器２０は、自動車２００のリヤバンパー２０２より前方側に位置する床材２０１の下面に沿って、排気管１１及びメインマフラ１２に対する水平方向の側傍に隣接するように設置される。

即ち、排気消音装置１０が自動車２００の床下に設置されたとき、容器２０が、自動車２００のリヤバンパー２０２より前方側で該リヤバンパー２０２の下縁部よりも鉛直方向の上位にある床下面に這うように配置され、更に、排気管１１に対する鉛直方向の上又は下でなく、該排気管１１に対する水平方向の側傍に隣接するように配置される。従って、自動車２００の床下に容器２０を設置したことが、当該自動車２００の地表面に対する最低地上高を過度に低くすることにつながらず、自動車２００が一定の最低地上高を確保することの阻害要因にならない。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこ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の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明によれば、排気消音装置において、排気音量が小さくなる市街地走行モードと、排気音量が大きく、出力アップもできるサーキット走行モードとを簡易に切換えできる。

１ エンジン（内燃機関）
１０ 排気消音装置
１１ 排気管
１１Ａ 排気通路
１４ 分岐部
２０ 容器
２１ 容積室
２２ 連通路
２３ 開口部
３０ 開閉手段
３１ 蓋
３２ テールパイプ
３２Ａ 排気出口
４０ 開閉手段
４１ テールパイプ
４２ 開閉バルブ
２００ 自動車（車両）
２０１ 床材
２０２ リヤバンパー

Claims (6)

1. 内燃機関の排気ガスを排出する排気通路を備えた排気管と、排気管の途中の分岐部に接続されて排気通路に連通する容積室を備えた容器とを有してなる排気消音装置において、
   容器が、容積室を外部空間に対して開閉できる開口部を備えるとともに、該開口部を開状態と閉状態に切換える開閉手段を備えてなることを特徴とする排気消音装置。
2. 前記開閉手段が、該開口部に取着されて容積室を外部空間に対して閉じる蓋と、該開口部に取着されて容積室を外部空間に対して開くテールパイプとからなり、それらの蓋とテールパイプを該開口部に対して交互に着脱できる請求項１に記載の排気消音装置。
3. 前記開閉手段が、該開口部に取着されて容積室を外部空間に対して開くテールパイプに配設された開閉バルブからなる請求項１に記載の排気消音装置。
4. 前記開閉バルブが、内燃機関の運転状態に応じて開閉制御される請求項３に記載の排気消音装置。
5. 前記排気消音装置が車両の床下に設置された自動車用排気消音装置であって、
   前記容器の開口部に取着されたテールパイプの排気出口が、車両のリヤバンバーより前方位置で鉛直方向の下向きに開口される請求項２、３、４のいずれかに記載の排気消音装置。
6. 前記排気消音装置が車両の床下に設置された自動車用排気消音装置であって、
   前記容器が、車両のリヤバンバーより前方側で排気管に対する水平方向の側傍に隣接するように設置される請求項１乃至５のいずれかに記載の排気消音装置。
   

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