JP3748313B2 - 自動車用バルブ内蔵排気マフラ - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車用バルブ内蔵排気マフラとしては、例えば、図6に示すマフラが知られている(国際公開WO95/13460号公報等を参照)。
【0003】
この排気マフラは、図6に示すように、マフラ内に設置されたバルブ(この場合はチューブの開口面積を変更)は、バネ力により閉じようとする力に対し、排気ガス流によりバルブを開き、内部ガス圧を一定に制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車用バルブ内蔵排気マフラにあっては、バルブの全閉位置から全開位置までのあらゆるバルブ開度位置をとっても一定のバネ力が作用しているものであるため、下記の問題を有する。
【0005】
(1) バルブ開度と排気ガス流量が比例し、内部ガス圧を一定圧とする制御が行なわれるだけで、低流量域でバルブ全閉による高い消音効果と高流量域でのバルブ全開によるエンジン出力向上効果とを両立させるような制御を行なうことができない。
【0006】
(2) 排気ガスがマフラ内チューブから直接バルブ本体に当たるため、バルブ全閉状態からバルブが開き始める排気ガス流量レベルで排気ガス流量が変動するような場合、バルブの開閉が繰り返され、バルブ本体と座面とが繰り返し衝突することによるバタツキ音や振動が発生する。
【0007】
これらの問題を解決するために、モータ等をアクチュエータを用い、エンジン回転数や排気圧を検出し、検出値が設定しきい値となった時にアクチュエータ駆動によりバルブを開閉制御する装置も提案されているが(例えば、特開平2−81911号公報の第4図,第5図)、アクチュエータ等の電子制御系を追加しなければならないことでシステムが大変高価となってしまう。
【0008】
さらに、温度により形状が変化するバイメタルや形状記憶合金等を用い、マフラ内チューブの開口面積を制御する装置として、特開昭61−96117号公報に記載のものが知られているが、この装置も高価な部材を用いることからシステムが大変高価となってしまうし、高熱雰囲気であるマフラ内で用いられるものであるため、高い熱耐久性が要求されることになる。
【0009】
本発明の課題とするところは、低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えを達成すると共にバルブ全閉時にバタツキ音や振動の発生が無い自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(解決手段1)
上記課題を解決する請求項1記載の発明は、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感応バルブを、
一端部がマフラ内に開口し他端部が外気もしくはマフラ内に開口している排気出力チューブのマフラ内開口端に配置されたバルブ本体と、
前記バルブ本体を開閉回動可能に支持するバルブ軸と、
前記バルブ軸に設けられ、バルブ軸に対しバルブ本体とは反対方向に延設して排気入力チューブの出口部に配置された流量感知部材とを備え、
前記流量感知部材の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としたことを特徴とする。
【0011】
(解決手段2)
上記課題を解決する請求項2記載の発明は、請求項1記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記バルブ本体の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが排気出力チューブ内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔を形成したことを特徴とする。
【0012】
(解決手段3)
上記課題を解決する請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感知部材を、バルブ軸に固定された支柱部と、支柱部に一端が固定され、排気入力チューブの内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ内に配置される流量感知部とによって構成したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
まず、構成を説明する。
【0014】
実施の形態1は請求項1,2,3記載の発明に対応する。
【0015】
図1は実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す分解斜視図、図2は実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す正面図、図3は実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【0016】
図3において、Aは流量感応バルブ、10はマフラ側板、11は前端板、12は後端板、13は第1バッフルプレート、14は第2バッフルプレート、15は排気入力チューブ、16は第1チューブ、17は第2チューブ、18は第1排気出力チューブ、19は第2排気出力チューブ、20は第1室、21は第2室、22は第3室である。
【0017】
前記流量感応バルブAは、排気流量の増減に伴って開閉動作するバルブで、第2室21と外気を連通する第2排気出力チューブ19のマフラ内開口端に配置されている。
【0018】
前記排気入力チューブ15は、エンジンからの排気チューブに接続され、排気ガスを第2室21へ導入する。
【0019】
前記第1チューブ16は、第2バッフルプレート14に設けられ、一端が第2室21に開口し、他端が第3室22に開口している。
【0020】
前記第2チューブ17は、第1バッフルプレート13に設けられ、一端が第1室20に開口し、他端が第2室21に開口している。
【0021】
前記第1排気出力チューブ18は、第1バッフルプレート13と第2バッフルプレート14を貫通して設けられ、一端部は第1室20に開口し、他端部は外気に開口している。
【0022】
前記第2排気出力チューブ19は、第2バッフルプレート14を貫通して設けられ、一端部には流量感応バルブAが設けられ、他端部は外気に開口していて、流量感応バルブAが開くと第2室21が外気に連通する。
【0023】
前記流量感応バルブAが閉状態の時は、第1室20及び第2室21が拡張室で第3室22がレゾネータ室で第1排気出力チューブ18のみから排気ガスが外部に排出される。流量感応バルブAが開状態の時には、第1排気出力チューブ18と第2排気出力チューブ19により排気ガスが外部に排出される。
【0024】
図1及び図2において、Aは流量感応バルブ、1はバルブ本体、2はバルブ軸、3は流量感知部材、4はガス流孔、5は軸支持ブラケット、14は第2バッフルプレート、15は排気入力チューブ、19は第2排気出力チューブである。
【0025】
前記バルブ本体1は、一端部がマフラ内に開口し他端部が外気に開口している第2排気出力チューブ19のマフラ内開口端に配置される。
【0026】
前記バルブ軸2は、バルブ本体1を開閉回動可能に支持する軸で、第2バッフルプレート14等に固定される軸支持ブラケット5に両端支持されている。
【0027】
前記流量感知部材3は、バルブ軸2に設けられ、バルブ軸2に対しバルブ本体1とは反対方向に延設して排気入力チューブ15の出口部に配置された部材で、バルブ軸2に固定された支柱部3aと、支柱部3aに一端が固定され、排気入力チューブ15の内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ15内に配置される流量感知部3bとによって構成される。この構成とすることで、流量感知部材3の重力作用点が、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸2からオフセットして設定され(図4参照)、且つ、流量感知部材3が受ける排気ガス受圧面積が、バルブ全閉時に半円筒厚みによる最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって半円筒周面の投影面積が増すことで排気ガス受圧面積が拡大する設定としている。
【0028】
前記ガス流孔4は、バルブ本体1の中央位置に形成され、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが第2排気出力チューブ19内に向かって流れる排気ガス流を作り出す。
【0029】
次に、作用を説明する。
【0030】
[低流量時]
低流量時には、図4に示すように、流量感知部材3の重力作用点がバルブ軸2からオフセットして設定されていることで流量感知部材3が重力を受けることによる力F1によるバルブ閉方向モーメントが得られ、流量感知部3bの円筒厚みによる最小の排気ガス受圧面積に作用する力F2によるバルブ開方向モーメントより大きく、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に密着するバルブ閉状態が得られる。
【0031】
加えて、バルブ本体1の中央位置にはガス流孔4が形成されているため、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが第2排気出力チューブ19内に向かって流れる排気ガス流が作り出され、この排気動圧によりバルブ本体1を閉じる方向の力が増大し、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に強く密着するバルブ閉状態が得られる。
【0032】
[流量増大時]
排気入力チューブ15からの排気ガス流量が増大し、排気ガス受圧面積に作用する力F2によるバルブ開方向モーメントがバルブ閉方向モーメントを上回ると、図5に示すように、バルブ軸2を中心としてバルブ本体1及び流量感知部材3が図面右方向に回動を開始し、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端から離れて流量感応バルブAが開き始める。
【0033】
流量感応バルブAが開き始めると、図5からも明らかなように、流量感知部3bの半円筒周面の投影面積が増すことでバルブ開度と共に排気ガス受圧面積が拡大し、流量感知部3bに作用する力の増大に伴いバルブ本体1が右方向に回動して一気にバルブ全開となる。
【0034】
よって、バルブが開き始めると排気ガスの流量が少し増すだけで一気にバルブ全開となり、エンジン回転数やエンジン負荷等があるレベルになった時にバルブ全開を得たい場合、その設定が容易となる。
【0035】
[流量減少時]
バルブ全開状態で排気ガスの流量が減少し、流量感応バルブAに作用するバルブ閉方向モーメントがバルブ開方向モーメントを上回ると、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に近づき流量感応バルブAが閉じ始める。
【0036】
流量感応バルブAが閉じ始めると、流量感知部3bの半円筒周面の投影面積が減ることでバルブ開度と共に排気ガス受圧面積が縮小し、流量感知部3bに作用する力の減少に伴いバルブ本体1が左方向に回動して一気にバルブ全閉となる。よって、バルブが閉じ始めると排気ガスの流量が少し減るだけで一気にバルブ全閉となる。
【0037】
上記のように、流量増大時と流量減少時とで高応答によるバルブ開閉動作を得ることができ、この結果、オン・オフ的に消音モードが切り替えられることにより、低流量域での高い消音効果と高流量域でのエンジン出力向上効果とを両立する最適設定が可能となる。
【0038】
次に、効果を説明する。
【0039】
(1)流量感応バルブAを、一端部がマフラ内に開口し他端部が外気に開口している第2排気出力チューブ19のマフラ内開口端に配置されたバルブ本体1と、バルブ本体1を開閉回動可能に支持するバルブ軸2と、バルブ軸2に設けられ、バルブ軸2に対しバルブ本体1とは反対方向に延設して排気入力チューブ15の出口部に配置された流量感知部材3とを備え、流量感知部材3の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸2からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材3が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としたため、電子制御システム等の従来のマフラ内蔵バルブに比べて低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えを達成すると共にバルブ全閉時にバタツキ音や振動の発生が無い自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することができる。
【0040】
(2)バルブ本体1の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが第2排気出力チューブ19内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔4を形成したため、低流量時にバルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に強く密着するバルブ閉状態を得ることができる。
【0041】
(3)流量感知部材3を、バルブ軸2に固定された支柱部3aと、支柱部3aに一端が固定され、排気入力チューブ15の内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ15内に配置される流量感知部3bとによって構成したため、排気ガス流線に沿う形状により排気ガスの流れを乱したり流量低下を招くことなしに、チューブ内配置により高い流量感知精度を得ることができる。
【0042】
(他の実施の形態)
実施の形態1では、低流量時に重力のみでバルブ全閉を得る例を示したが、バルブ軸にバネにより弱いバネ力を付与し、重力と低バネ力によりバルブ全閉状態を確保する例としても良い。
【0043】
実施の形態1では、流量感知部材として、半円筒形状で一部が排気入力チューブ内に配置される流量感知部を有する部材としたが、その形状や配置状態は実施の形態1に限られるものではなく、排気入力チューブの形状やマフラ内チューブレイアウト等に応じて適宜変更しても良い。
【0044】
実施の形態1では、共に外気に開口連通する排気入力チューブと排気出力チューブとの間に流量感応バルブを設置する例について述べたが、この形態に限らず排気の入力と出力(あるいは入口と出口)の関係を持ち外気に開口連通することのないマフラ内部での排気チューブ間の排気流通回路を切り換える場合にも適用できるし、一方が外気開口チューブで一方がマフラ内チューブの場合にも適用できる。
【0045】
【発明の効果】
請求項1記載の発明にあっては、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、流量感応バルブを、一端部がマフラ内に開口し他端部が外気もしくはマフラ内に開口している排気出力チューブのマフラ内開口端に配置されたバルブ本体と、バルブ本体を開閉回動可能に支持するバルブ軸と、バルブ軸に設けられ、バルブ軸に対しバルブ本体とは反対方向に延設して排気入力チューブの出口部に配置された流量感知部材とを備え、流量感知部材の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としため、低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えを達成すると共にバルブ全閉時にバタツキ音や振動の発生が無い自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することことができる。
【0046】
請求項2記載の発明にあっては、請求項1記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、バルブ本体の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが排気出力チューブ内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔を形成したため、請求項1記載の発明の効果に加え、低流量時にバルブ本体が排気出力チューブの開口端に強く密着するバルブ閉状態を得ることができる。
【0047】
請求項3記載の発明にあっては、請求項1または請求項2記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、流量感知部材を、バルブ軸に固定された支柱部と、支柱部に一端が固定され、排気入力チューブの内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ内に配置される流量感知部とによって構成したため、請求項1または請求項2記載の発明の効果に加え、排気ガス流線に沿う形状により排気ガスの流れを乱したり流量低下を招くことなしに、チューブ内配置により高い流量感知精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す分解斜視図である。
【図2】実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す正面図である。
【図3】実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【図4】実施の形態1の流量感応バルブのバルブ閉状態を示す作用説明図である。
【図5】実施の形態1の流量感応バルブのバルブ開状態を示す作用説明図である。
【図6】従来の排気マフラ内蔵バルブを示す斜視図である。
【符号の説明】
A 流量感応バルブ
1 バルブ本体
2 バルブ軸
3 流量感知部材
3a 支柱部
3b 流量感知部
4 ガス流孔
5 軸支持ブラケット
14 第2バッフルプレート
15 排気入力チューブ
19 第2排気出力チューブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車用バルブ内蔵排気マフラとしては、例えば、図6に示すマフラが知られている(国際公開WO95/13460号公報等を参照)。
【0003】
この排気マフラは、図6に示すように、マフラ内に設置されたバルブ(この場合はチューブの開口面積を変更)は、バネ力により閉じようとする力に対し、排気ガス流によりバルブを開き、内部ガス圧を一定に制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車用バルブ内蔵排気マフラにあっては、バルブの全閉位置から全開位置までのあらゆるバルブ開度位置をとっても一定のバネ力が作用しているものであるため、下記の問題を有する。
【0005】
(1) バルブ開度と排気ガス流量が比例し、内部ガス圧を一定圧とする制御が行なわれるだけで、低流量域でバルブ全閉による高い消音効果と高流量域でのバルブ全開によるエンジン出力向上効果とを両立させるような制御を行なうことができない。
【0006】
(2) 排気ガスがマフラ内チューブから直接バルブ本体に当たるため、バルブ全閉状態からバルブが開き始める排気ガス流量レベルで排気ガス流量が変動するような場合、バルブの開閉が繰り返され、バルブ本体と座面とが繰り返し衝突することによるバタツキ音や振動が発生する。
【0007】
これらの問題を解決するために、モータ等をアクチュエータを用い、エンジン回転数や排気圧を検出し、検出値が設定しきい値となった時にアクチュエータ駆動によりバルブを開閉制御する装置も提案されているが(例えば、特開平2−81911号公報の第4図,第5図)、アクチュエータ等の電子制御系を追加しなければならないことでシステムが大変高価となってしまう。
【0008】
さらに、温度により形状が変化するバイメタルや形状記憶合金等を用い、マフラ内チューブの開口面積を制御する装置として、特開昭61−96117号公報に記載のものが知られているが、この装置も高価な部材を用いることからシステムが大変高価となってしまうし、高熱雰囲気であるマフラ内で用いられるものであるため、高い熱耐久性が要求されることになる。
【0009】
本発明の課題とするところは、低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えを達成すると共にバルブ全閉時にバタツキ音や振動の発生が無い自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(解決手段1)
上記課題を解決する請求項1記載の発明は、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感応バルブを、
一端部がマフラ内に開口し他端部が外気もしくはマフラ内に開口している排気出力チューブのマフラ内開口端に配置されたバルブ本体と、
前記バルブ本体を開閉回動可能に支持するバルブ軸と、
前記バルブ軸に設けられ、バルブ軸に対しバルブ本体とは反対方向に延設して排気入力チューブの出口部に配置された流量感知部材とを備え、
前記流量感知部材の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としたことを特徴とする。
【0011】
(解決手段2)
上記課題を解決する請求項2記載の発明は、請求項1記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記バルブ本体の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが排気出力チューブ内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔を形成したことを特徴とする。
【0012】
(解決手段3)
上記課題を解決する請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感知部材を、バルブ軸に固定された支柱部と、支柱部に一端が固定され、排気入力チューブの内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ内に配置される流量感知部とによって構成したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
まず、構成を説明する。
【0014】
実施の形態1は請求項1,2,3記載の発明に対応する。
【0015】
図1は実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す分解斜視図、図2は実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す正面図、図3は実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【0016】
図3において、Aは流量感応バルブ、10はマフラ側板、11は前端板、12は後端板、13は第1バッフルプレート、14は第2バッフルプレート、15は排気入力チューブ、16は第1チューブ、17は第2チューブ、18は第1排気出力チューブ、19は第2排気出力チューブ、20は第1室、21は第2室、22は第3室である。
【0017】
前記流量感応バルブAは、排気流量の増減に伴って開閉動作するバルブで、第2室21と外気を連通する第2排気出力チューブ19のマフラ内開口端に配置されている。
【0018】
前記排気入力チューブ15は、エンジンからの排気チューブに接続され、排気ガスを第2室21へ導入する。
【0019】
前記第1チューブ16は、第2バッフルプレート14に設けられ、一端が第2室21に開口し、他端が第3室22に開口している。
【0020】
前記第2チューブ17は、第1バッフルプレート13に設けられ、一端が第1室20に開口し、他端が第2室21に開口している。
【0021】
前記第1排気出力チューブ18は、第1バッフルプレート13と第2バッフルプレート14を貫通して設けられ、一端部は第1室20に開口し、他端部は外気に開口している。
【0022】
前記第2排気出力チューブ19は、第2バッフルプレート14を貫通して設けられ、一端部には流量感応バルブAが設けられ、他端部は外気に開口していて、流量感応バルブAが開くと第2室21が外気に連通する。
【0023】
前記流量感応バルブAが閉状態の時は、第1室20及び第2室21が拡張室で第3室22がレゾネータ室で第1排気出力チューブ18のみから排気ガスが外部に排出される。流量感応バルブAが開状態の時には、第1排気出力チューブ18と第2排気出力チューブ19により排気ガスが外部に排出される。
【0024】
図1及び図2において、Aは流量感応バルブ、1はバルブ本体、2はバルブ軸、3は流量感知部材、4はガス流孔、5は軸支持ブラケット、14は第2バッフルプレート、15は排気入力チューブ、19は第2排気出力チューブである。
【0025】
前記バルブ本体1は、一端部がマフラ内に開口し他端部が外気に開口している第2排気出力チューブ19のマフラ内開口端に配置される。
【0026】
前記バルブ軸2は、バルブ本体1を開閉回動可能に支持する軸で、第2バッフルプレート14等に固定される軸支持ブラケット5に両端支持されている。
【0027】
前記流量感知部材3は、バルブ軸2に設けられ、バルブ軸2に対しバルブ本体1とは反対方向に延設して排気入力チューブ15の出口部に配置された部材で、バルブ軸2に固定された支柱部3aと、支柱部3aに一端が固定され、排気入力チューブ15の内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ15内に配置される流量感知部3bとによって構成される。この構成とすることで、流量感知部材3の重力作用点が、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸2からオフセットして設定され(図4参照)、且つ、流量感知部材3が受ける排気ガス受圧面積が、バルブ全閉時に半円筒厚みによる最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって半円筒周面の投影面積が増すことで排気ガス受圧面積が拡大する設定としている。
【0028】
前記ガス流孔4は、バルブ本体1の中央位置に形成され、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが第2排気出力チューブ19内に向かって流れる排気ガス流を作り出す。
【0029】
次に、作用を説明する。
【0030】
[低流量時]
低流量時には、図4に示すように、流量感知部材3の重力作用点がバルブ軸2からオフセットして設定されていることで流量感知部材3が重力を受けることによる力F1によるバルブ閉方向モーメントが得られ、流量感知部3bの円筒厚みによる最小の排気ガス受圧面積に作用する力F2によるバルブ開方向モーメントより大きく、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に密着するバルブ閉状態が得られる。
【0031】
加えて、バルブ本体1の中央位置にはガス流孔4が形成されているため、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが第2排気出力チューブ19内に向かって流れる排気ガス流が作り出され、この排気動圧によりバルブ本体1を閉じる方向の力が増大し、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に強く密着するバルブ閉状態が得られる。
【0032】
[流量増大時]
排気入力チューブ15からの排気ガス流量が増大し、排気ガス受圧面積に作用する力F2によるバルブ開方向モーメントがバルブ閉方向モーメントを上回ると、図5に示すように、バルブ軸2を中心としてバルブ本体1及び流量感知部材3が図面右方向に回動を開始し、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端から離れて流量感応バルブAが開き始める。
【0033】
流量感応バルブAが開き始めると、図5からも明らかなように、流量感知部3bの半円筒周面の投影面積が増すことでバルブ開度と共に排気ガス受圧面積が拡大し、流量感知部3bに作用する力の増大に伴いバルブ本体1が右方向に回動して一気にバルブ全開となる。
【0034】
よって、バルブが開き始めると排気ガスの流量が少し増すだけで一気にバルブ全開となり、エンジン回転数やエンジン負荷等があるレベルになった時にバルブ全開を得たい場合、その設定が容易となる。
【0035】
[流量減少時]
バルブ全開状態で排気ガスの流量が減少し、流量感応バルブAに作用するバルブ閉方向モーメントがバルブ開方向モーメントを上回ると、バルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に近づき流量感応バルブAが閉じ始める。
【0036】
流量感応バルブAが閉じ始めると、流量感知部3bの半円筒周面の投影面積が減ることでバルブ開度と共に排気ガス受圧面積が縮小し、流量感知部3bに作用する力の減少に伴いバルブ本体1が左方向に回動して一気にバルブ全閉となる。よって、バルブが閉じ始めると排気ガスの流量が少し減るだけで一気にバルブ全閉となる。
【0037】
上記のように、流量増大時と流量減少時とで高応答によるバルブ開閉動作を得ることができ、この結果、オン・オフ的に消音モードが切り替えられることにより、低流量域での高い消音効果と高流量域でのエンジン出力向上効果とを両立する最適設定が可能となる。
【0038】
次に、効果を説明する。
【0039】
(1)流量感応バルブAを、一端部がマフラ内に開口し他端部が外気に開口している第2排気出力チューブ19のマフラ内開口端に配置されたバルブ本体1と、バルブ本体1を開閉回動可能に支持するバルブ軸2と、バルブ軸2に設けられ、バルブ軸2に対しバルブ本体1とは反対方向に延設して排気入力チューブ15の出口部に配置された流量感知部材3とを備え、流量感知部材3の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸2からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材3が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としたため、電子制御システム等の従来のマフラ内蔵バルブに比べて低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えを達成すると共にバルブ全閉時にバタツキ音や振動の発生が無い自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することができる。
【0040】
(2)バルブ本体1の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが第2排気出力チューブ19内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔4を形成したため、低流量時にバルブ本体1が第2排気出力チューブ19の開口端に強く密着するバルブ閉状態を得ることができる。
【0041】
(3)流量感知部材3を、バルブ軸2に固定された支柱部3aと、支柱部3aに一端が固定され、排気入力チューブ15の内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ15内に配置される流量感知部3bとによって構成したため、排気ガス流線に沿う形状により排気ガスの流れを乱したり流量低下を招くことなしに、チューブ内配置により高い流量感知精度を得ることができる。
【0042】
(他の実施の形態)
実施の形態1では、低流量時に重力のみでバルブ全閉を得る例を示したが、バルブ軸にバネにより弱いバネ力を付与し、重力と低バネ力によりバルブ全閉状態を確保する例としても良い。
【0043】
実施の形態1では、流量感知部材として、半円筒形状で一部が排気入力チューブ内に配置される流量感知部を有する部材としたが、その形状や配置状態は実施の形態1に限られるものではなく、排気入力チューブの形状やマフラ内チューブレイアウト等に応じて適宜変更しても良い。
【0044】
実施の形態1では、共に外気に開口連通する排気入力チューブと排気出力チューブとの間に流量感応バルブを設置する例について述べたが、この形態に限らず排気の入力と出力(あるいは入口と出口)の関係を持ち外気に開口連通することのないマフラ内部での排気チューブ間の排気流通回路を切り換える場合にも適用できるし、一方が外気開口チューブで一方がマフラ内チューブの場合にも適用できる。
【0045】
【発明の効果】
請求項1記載の発明にあっては、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、流量感応バルブを、一端部がマフラ内に開口し他端部が外気もしくはマフラ内に開口している排気出力チューブのマフラ内開口端に配置されたバルブ本体と、バルブ本体を開閉回動可能に支持するバルブ軸と、バルブ軸に設けられ、バルブ軸に対しバルブ本体とは反対方向に延設して排気入力チューブの出口部に配置された流量感知部材とを備え、流量感知部材の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としため、低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えを達成すると共にバルブ全閉時にバタツキ音や振動の発生が無い自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することことができる。
【0046】
請求項2記載の発明にあっては、請求項1記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、バルブ本体の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが排気出力チューブ内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔を形成したため、請求項1記載の発明の効果に加え、低流量時にバルブ本体が排気出力チューブの開口端に強く密着するバルブ閉状態を得ることができる。
【0047】
請求項3記載の発明にあっては、請求項1または請求項2記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、流量感知部材を、バルブ軸に固定された支柱部と、支柱部に一端が固定され、排気入力チューブの内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ内に配置される流量感知部とによって構成したため、請求項1または請求項2記載の発明の効果に加え、排気ガス流線に沿う形状により排気ガスの流れを乱したり流量低下を招くことなしに、チューブ内配置により高い流量感知精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す分解斜視図である。
【図2】実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す正面図である。
【図3】実施の形態1の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【図4】実施の形態1の流量感応バルブのバルブ閉状態を示す作用説明図である。
【図5】実施の形態1の流量感応バルブのバルブ開状態を示す作用説明図である。
【図6】従来の排気マフラ内蔵バルブを示す斜視図である。
【符号の説明】
A 流量感応バルブ
1 バルブ本体
2 バルブ軸
3 流量感知部材
3a 支柱部
3b 流量感知部
4 ガス流孔
5 軸支持ブラケット
14 第2バッフルプレート
15 排気入力チューブ
19 第2排気出力チューブ
Claims (3)
- 排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブ(A)がマフラ内チューブの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感応バルブ(A)を、
一端部がマフラ内に開口し他端部が外気もしくはマフラ内に開口している排気出力チューブ(19)のマフラ内開口端に配置されたバルブ本体(1)と、
前記バルブ本体(1)を開閉回動可能に支持するバルブ軸(2)と、
前記バルブ軸(2)に設けられ、バルブ軸(2)に対しバルブ本体(1)とは反対方向に延設して排気入力チューブ(15)の出口部に配置された流量感知部材(3)とを備え、
前記流量感知部材(3)の重力作用点を、バルブ閉方向モーメントが得られるようにバルブ軸(2)からオフセットして設定し、且つ、流量感知部材(3)が受ける排気ガス受圧面積を、バルブ全閉時に最小面積で、バルブ開度の増大に伴なって面積が拡大する設定としたことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。 - 請求項1記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記バルブ本体(1)の中央位置に、バルブ全閉時にマフラ内排気ガスが排気出力チューブ(19)内に向かって流れる排気ガス流を作り出すガス流孔(4)を形成したことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。 - 請求項1または請求項2記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感知部材(3)を、バルブ軸(2)に固定された支柱部(3a)と、支柱部(3a)に一端が固定され、排気入力チューブ(15)の内径より少し小さな外径とバルブ全閉時に排気ガス受圧面積となる厚みを有する半円筒形状であり、一部が排気入力チューブ(15)内に配置される流量感知部(3b)とによって構成したことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。
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- 1997-05-01 JP JP11374897A patent/JP3748313B2/ja not_active Expired - Fee Related
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