JP3793248B2 - 消音器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、膨張室と、膨張室に排気を流入させる排気流入管と、膨張室から排気を流出させる排気流出管と、排気流出管の下流側に接続されたテールパイプとを備えた消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンから延びる排気管の中間部に介装される消音器であって、単一の膨張室の内部において排気流入管の出口端部を開口させるとともに排気流出管の入口端部を開口させたものが知られている（実公昭５３−３０６０５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の消音器は、排気流出管が膨張室から外部に延出する部分の末端、即ちテールパイプの大気開放端部が単純な切り離し状態（一定直径のパイプを単純に切断した状態）になっているため、その部分で渦が発生し、排気流量の減少による出力低下や気流音の発生等の不具合の原因となっていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、膨張室から大気に排気をスムーズに排出することにより、排気流量の増加と気流音の低減とを図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、膨張室と、膨張室に排気を流入させる排気流入管と、膨張室から排気を流出させる排気流出管と、排気流出管の下流側に接続されたテールパイプとを備えた消音器において、膨張室内に開口する排気流出管の入口端部を略テーパー状に拡径するとともに、テールパイプの大気開放端部を略テーパー状に拡径し、膨張室内で排気流入管の出口端部と排気流出管の入口端部とを互いに逆方向に向けて開口させるとともに、その排気流出管の入口端部の略テーパー状に拡径した拡径部の一部に、排気流入管の出口端部に対応して円弧状に凹ませた凹部を形成し、この凹部に排気流入管の出口端部の外周の一部を嵌合させるようにして、排気流入管の出口端部と排気流出管の入口端部とを相互に重ね合わせたことを特徴とする。
【０００６】
【作 用】
上記構成によれば、排気流入管の出口端部から膨張室内に流入した排気は、略テーパー状に拡径する入口端部からスムーズに排気流出管に導かれ、更にテールパイプの略テーパー状に拡径する大気開放端部から渦の発生を抑えて大気にスムーズに排出されるため、排気抵抗が減少して排気流量が増加することでエンジンの出力向上が可能になる。
【０００７】
また膨張室内で排気流入管の出口端部と排気流出管の入口端部とを互いに逆方向に向けて開口させるとともに、排気流出管の入口端部の略テーパー状に拡径した拡径部の一部に、排気流入管の出口端部に対応して円弧状に凹ませた凹部を形成し、この凹部に排気流入管の出口端部の外周の一部を嵌合させるようにして、排気流入管の出口端部と排気流出管の入口端部とを相互に重ね合わせているので、排気流入管の出口端部から膨張室内に流入した排気は、膨張室の内壁面に沿ってループ状に回転して排気流出管の入口端部に達し、排気流出管を経て膨張室から排出される。従って、排気流速が増加しても、その排気は短絡することなく且つスムーズに膨張室内を循環するため、消音効果が確保されるとともに排気抵抗の増加が最小限に抑えられる。
【０００８】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
【０００９】
図１〜図７は本発明の第１実施例を示すもので、図１は車両の全体平面図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図１の５−５線拡大断面図、図６は図５の６−６線断面図、図７は図１の７−７線拡大断面図である。
【００１０】
図１に示すように、前輪駆動車両Ｖの前部に搭載されたエンジンＥの排気マニホールド１の後端に、フレキシブルジョイント２を介して排気装置３が接続される。排気装置３は車体下面に沿って前後方向に配置されており、前記フレキシブルジョイント２に接続された第１排気管４と、第１排気管４に接続された排気ガス浄化触媒５と、排気ガス浄化触媒５に接続された第２排気管６及び第３排気管７と、第３排気管７に接続されるた副消音器８と、副消音器８に接続されて燃料タンク９の下部に配置された第４排気管１０と、第４排気管１０に接続された主消音器１１と、主消音器１１に接続されたテールパイプ１２と、テールパイプ１２に接続されたディフューザ１３とから構成される。
【００１１】
次に、図２〜図４に基づいて副消音器８の構造を説明する。
【００１２】
副消音器８の内部には、断面楕円状の消音器本体２１の前後開口部にそれぞれ前部端板２２及び後部端板２３を溶接するとともに、消音器本体２１の内部に仕切り板２４を溶接することにより、比較的に小容積の第１膨張共鳴室２５と、比較的に大容積の第２膨張共鳴室２６とが形成される。
【００１３】
前部端板２２及び仕切り板２４を排気流入管２７が前後に貫通しており、その排気流入管２７の前端は前部端板２２及び第３排気管７の後端に溶接されるとともに、その排気流入管２７の後端は仕切り板２４に溶接される。排気流入管２７には、第１膨張共鳴室２５に連通する多数のパンチング孔２７₁ …が穿設される。
【００１４】
後部端板２３に嵌合する排気流出管２８は、その後端を後部端板２３及び第４排気管１０の前端に溶接される。第２膨張共鳴室２６の内部に延びる排気流入管２７の後端と排気流出管２８の前端とが、Ｓ字状の連結管２９の前端及び後端にそれぞれ溶接される。連結管２９はその軸線を含む平面で上部半体２９₁ 及び下部半体２９₂ に２分割されており、両半体２９₁ 、２９₂ はそのフランジ部において一体に溶接される。排気流出管２８には、第２膨張共鳴室２６に連通する多数のパンチング孔２８₁ …が穿設される。
【００１５】
次に、図５〜図７に基づいて主消音器１１の構造を説明する。
【００１６】
主消音器１１の内部には、断面楕円状の消音器本体３０の前後開口部にそれぞれ前部端板３１及び後部端板３２を溶接することにより、単一の膨張室３３が形成される。
【００１７】
前部端板３１に嵌合する排気流入管３４は、その前端を前部端板３１及び第４排気管１０の後端に溶接される。後部端板３２に嵌合する排気流出管３５は、その後端を後部端板３２及びテールパイプ１２の前端に溶接される。膨張室３３の前後方向中間部まで延びて後方に向かって開口する排気流入管３４の出口端部３４₁ と、膨張室３３の前端近くまで延びて前方に向かって開口する排気流出管３５の入口端部３５₁ とは距離Ａの範囲で重なり合っており、その部分で排気流入管３４と排気流出管３５とが一体に溶接される。
【００１８】
即ち、排気流出管３５の入口端部３５₁ 近傍には、前方に向かってテーパー状に拡径する拡径部３５₂ が形成されており、この拡径部３５₂ の一部を円弧状に凹ませた凹部３５₃ （図５参照）に排気流入管３４の出口端部３４₁ 近傍が嵌合する。従って、距離Ａ₁ の範囲で排気流入管３４の外周及び排気流出管３５の外周が線接触して溶接されるとともに、距離Ａ₂ の範囲で排気流入管３４の外周及び排気流出管３５の凹部３５₃ が面接触して溶接される。
【００１９】
テールパイプ１２の後端に溶接されたディフューザ１３は、内壁３８及び外壁３９を有する２重構造を持ち、内壁３８及び外壁３９間のグラスウール収納室４０にはグラスウール４１が充填される。ディフューザ１３の内壁３８は後方に向けてテーパー状に拡開するとともに、内壁３８及び外壁３９間のグラスウール収納室４０に連通する多数のパンチング孔３８₁ …が穿設される。
【００２０】
而して、第１、第２膨張共鳴室２５、２６の容積が小さい副消音器８（容積６リットル）では主として中・高周波の排気騒音の減衰が行われ、容積が大きい主消音器１１（容積１３リットル）では主として低・中周波の排気騒音の減衰が行われる。このように、中・高周波の排気騒音の減衰を副消音器８に分担させ、低・中周波の排気騒音の減衰を主消音器１１に分担させることにより、単一の消音器で全周波数帯の排気騒音の減衰を行う場合に必要となる消音器の内部構造の複雑化が解消され、コストの削減に寄与することができる。特に、低・中周波の排気騒音の減衰を分担する主消音器１１を、単一の膨張室３３を備えた１室構造とすることができるため、低周波の排気騒音の減衰効果の向上と部品点数の削減とが可能となる。
【００２１】
また、主消音器１１においては、後方に向けて開口する排気流入管３４の出口端部３４₁ と、前方に向けて開口する排気流出管３５の入口端部３５₁ とが相互に重ね合わされているため、排気流速が増加しても該排気が排気流入管３４から排気流出管３５へと短絡することがなくなり、図６に矢印で示すように膨張室３３の内壁に沿って回転する。これにより排気流速が増加しても充分な消音効果が得られるだけでなく、膨張室３３内で排気をスムーズに循環させることにより、排気抵抗の増加を最小限に抑えてエンジンＥの出力低下を回避することができる。しかも、排気流入管３４と排気流出管３５とが膨張室３３の内部において溶接で一体化されているため、第４排気管１０及びテールパイプ１２から加わる曲げモーメントに対する剛性を、前記溶接部により飛躍的に高めることができる。
【００２２】
更に、主消音器１１の膨張室３３内に開口する排気流出管３５の入口端部３５₁ が前方に向けてテーパー状に拡径しているので、膨張室３３内の排気を排気流出管３５にスムーズに導くことができる。また主消音器１１の膨張室３３から後方に延びるテールパイプ１２の後端に設けたディフューザ１３の内壁３８を後方に向けてテーパー状に拡径しているので、ディフューザ１３における渦流の発生を防止し、排気をスムーズに大気に排出することができる。而して、排気流出管３５及びテールパイプ１２における排気抵抗が減少して排気流量が増加し、エンジンＥの出力の増加が可能となる。
【００２３】
上述したように排気流量が増加するとディフューザ１３において高周波の気流音が発生し易くなるが、ディフューザ１３のグラスウール収納室４０に収納したグラスウール４１により前記気流音を低減することができる。しかも外部から目視可能なテールパイプ１２の後端にディフューザ１３を設けたことにより、美観の向上を図ることも可能となる。
【００２４】
而して、本実施例の排気装置３によれば、エンジン回転数１５００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍのこもり音領域における排気騒音が大幅に低減し、しかも排気流量が毎秒３リットル増加して１．５馬力相当の出力向上が達成された。
【００２５】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２６】
例えば、実施例では主消音器１１が１本の排気流出管３５を備えているが、図８の第２実施例に示すように、２本の排気流出管３５、３５を設けることも可能である。また、実施例では排気流出管３５とテールパイプ３６とを別部材で構成しているが、それらを１部材又は３部材以上で構成することができる。更に排気流出管３５の拡径部及びテールパイプ３６の拡径部は厳密なテーパー状である必要はなく、例えばラッパ状であっても良い。
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、膨張室内に開口する排気流出管の入口端部を略テーパー状に拡径するとともに、テールパイプの大気開放端部を略テーパー状に拡径したので、排気流入管の出口端部から膨張室内に流入した排気は、略テーパー状に拡径する入口端部からスムーズに排気流出管に導かれ、更にテールパイプの略テーパー状に拡径する大気開放端部から渦の発生を抑えて大気にスムーズに排出されるようになり、従って、排気抵抗が減少して排気流量が増加し、エンジンの出力向上が可能になる。
【００２７】
また膨張室内で排気流入管の出口端部と排気流出管の入口端部とを互いに逆方向に向けて開口させるとともに、排気流出管の入口端部の略テーパー状に拡径した拡径部の一部に、排気流入管の出口端部に対応して円弧状に凹ませた凹部を形成し、この凹部に排気流入管の出口端部の外周の一部を嵌合させるようにして、排気流入管の出口端部と排気流出管の入口端部とを相互に重ね合わせたので、排気流入管の出口端部から膨張室内に流入した排気を膨張室の内部で短絡することなく且つスムーズに循環させて排気流出管の入口端部に導くことが可能になり、これにより消音効果の向上及び排気抵抗の減少を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両の全体平面図
【図２】 図１の２−２線拡大断面図
【図３】 図２の３−３線断面図
【図４】 図３の４−４線断面図
【図５】 図１の５−５線拡大断面図
【図６】 図５の６−６線断面図
【図７】 図１の７−７線拡大断面図
【図８】 第２実施例に係る、前記図６に対応する図
【符号の説明】
１２ テールパイプ
３３ 膨張室
３４ 排気流入管
３４₁ 出口端部
３５ 排気流出管
３５₁ 入口端部
３５ ₃ 凹部
３８₁ パンチング孔（小孔）
４０ グラスウール収納室（吸音材収納室）
４１ グラスウール（吸音材）

Claims (1)

1. 膨張室（３３）と、膨張室（３３）に排気を流入させる排気流入管（３４）と、膨張室（３３）から排気を流出させる排気流出管（３５）と、排気流出管（３５）の下流側に接続されたテールパイプ（１２）とを備えた消音器において、
   膨張室（３３）内に開口する排気流出管（３５）の入口端部（３５₁ ）を略テーパー状に拡径するとともに、テールパイプ（１２）の大気開放端部を略テーパー状に拡径し、
   膨張室（３３）内で排気流入管（３４）の出口端部（３４₁ ）と排気流出管（３５）の入口端部（３５₁ ）とを互いに逆方向に向けて開口させるとともに、その排気流出管（３５）の入口端部（３５ ₁ ）の略テーパー状に拡径した拡径部（３５ ₂ ）の一部に、排気流入管（３４）の出口端部（３４ ₁ ）に対応して円弧状に凹ませた凹部（３５ ₃ ）を形成し、この凹部（３５ ₃ ）に排気流入管（３４）の出口端部（３４ ₁ ）の外周の一部を嵌合させるようにして、排気流入管（３４）の出口端部（３４₁ ）と排気流出管（３５）の入口端部（３５₁ ）とを相互に重ね合わせたことを特徴とする、消音器。

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