JP4036459B2 - Silencer - Google Patents
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Description
本発明は、車両用などのエンジンの排気系に接続されて、排気音を低減する消音器に関するものである。 The present invention relates to a silencer that is connected to an exhaust system of an engine for vehicles or the like to reduce exhaust noise.
従来、消音器内に排気パイプを設け、その排気パイプ内に、消音器内に流入した排気ガスを導き消音して大気に排出するようにしたものにおいて、前記排気パイプを小径排気パイプと、それよりも大径の大径排気パイプとより構成し、小径排気パイプを大径排気パイプの内部に収めることで、小径および大径の、2本の排気パイプを消音器内で1本の排気パイプとして集合させたものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
ところが、前記特許文献1に示されるものは、消音器内に設けられる2本の排気パイプを各々独立した状態で消音器外へ取り出す場合に比べ、消音器の端壁(エンドプレート)に形成する排気パイプの挿通孔が一つで済み、組付性に優れ、内部空間を有効に利用できるなどの効果があるが、一方で小径排気パイプ27の下流端から大径排気パイプ28内に排気ガスが噴出する際に、急激な排気ガス流路の拡張により、渦流が発生し高周波の気流騒音が生じるという問題がある。
However, the one disclosed in
本発明はかかる実情に鑑みて提案されたもので、前記問題を解決した新規な消音器を提供することを目的とするものである。 The present invention has been proposed in view of such a situation, and an object thereof is to provide a novel silencer that solves the above-described problems.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、消音器本体内に導かれた排気ガスを消音して大気に排出する排気パイプを、小径排気パイプと大径排気パイプとで構成し、小径排気パイプを大径排気パイプの内部に収めることで、2本の、小径および大径排気パイプを消音器本体内で1本の排気パイプとして集合する消音器であって、
小径排気パイプの下流端を、大径排気パイプの下流端よりも上流側に位置させ、その小径排気パイプ内を流れる排気ガスが、その下流端から大径排気パイプ内に噴出するようにされており、大径排気パイプ内に噴出した排気ガスの膨張により生じる高周波の気流騒音を吸収するための吸音手段を、小径パイプの下流端からその上流側および下流側に及ぶ所定の領域において、大径排気パイプの周囲に設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention of
The downstream end of the small diameter exhaust pipe, is positioned upstream of the downstream end of the large径排air pipe, an exhaust gas flowing through the small diameter exhaust pipe is to be ejected from the downstream end of that the large径排air pipe The sound absorbing means for absorbing high-frequency airflow noise generated by the expansion of the exhaust gas ejected into the large-diameter exhaust pipe is large in a predetermined area extending from the downstream end of the small-diameter pipe to the upstream side and the downstream side thereof. It is provided around the diameter exhaust pipe.
本請求項1の発明によれば、消音器本体内において、小径排気パイプの下流端を、大径排気パイプの下流端よりも上流側に位置させ、その小径排気パイプの下流端から大径排気パイプ内に噴出する排気ガスの気流騒音を吸収するための吸音手段を、小径パイプの下流端からその上流側および下流側に及ぶ所定の領域において、大径排気パイプ(40)の周囲に設けたので、小径排気パイプの下流端から大径排気パイプ内に排気ガスが噴出する際に生じる高周波の気流騒音を効果的に吸収することができる。 According to the first aspect of the present invention, the downstream end of the small-diameter exhaust pipe is positioned upstream of the downstream end of the large-diameter exhaust pipe in the silencer body, and the large-diameter exhaust is discharged from the downstream end of the small-diameter exhaust pipe. Sound absorbing means for absorbing the flow noise of the exhaust gas ejected into the pipe is provided around the large-diameter exhaust pipe (40) in a predetermined region extending from the downstream end of the small-diameter pipe to its upstream side and downstream side . Therefore, it is possible to effectively absorb high-frequency airflow noise generated when exhaust gas is ejected from the downstream end of the small-diameter exhaust pipe into the large-diameter exhaust pipe.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
添付図面において、図1は、本発明消音器を備えた、自動車用排気系の全体斜視図、図2は、図1の2線矢視の二次消音器の前面図、図3は、図2の3−3線に沿う拡大断面図、図4は、図3の4−4線に沿う断面図、図5は、図3の5−5線に沿う断面図、図6は、図3の6−6線に沿う断面図、図7は、図3の7−7線に沿う拡大断面図、図8は、二次消音器の作用を示す模式図である。
In the accompanying drawings, FIG. 1 is an overall perspective view of an automobile exhaust system equipped with the silencer of the present invention, FIG. 2 is a front view of the secondary silencer as viewed in the direction of the
図1において、自動車用エンジンの排気ポートには、排気系Exが接続され、この排気系Exには、その上流側から下流側に一次消音器(プリチャンバ)M1および二次消音器M2が順に接続され、排気系Exを流れる排気ガスは、一次消音器M1を流れて一次的に消音され、さらに二次消音器M2を流れて二次的に消音され、大気に排出される。 In FIG. 1, an exhaust system Ex is connected to an exhaust port of an automobile engine, and a primary silencer (prechamber) M1 and a secondary silencer M2 are connected in order from the upstream side to the downstream side of the exhaust system Ex. The exhaust gas flowing through the exhaust system Ex flows through the primary silencer M1 and is temporarily silenced, and further flows through the secondary silencer M2 and is secondarily silenced and discharged to the atmosphere.
次に、本発明にかかる二次消音器M2の構造について、図2〜7を参照して詳細に説明する。 Next, the structure of the secondary silencer M2 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図2〜4に示すように、二次消音器M2は、消音器本体1と、排気導入パイプ10と、1本の小径排気パイプ30と1本の大径排気パイプ40とよりなる排気パイプ20とを備えている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the secondary silencer M <b> 2 includes an
消音器本体1は、二次消音器M2の主体部分を構成しており、前後両端面を開放した楕円筒状のアウタシェル2と、このアウタシェル2の開口前面に気密に固定される前部エンドプレート3と、その開口後面に気密に固定される後部エンドプレート4とより密閉状に形成されている。そして、前部エンドプレート3は、車両の前方側に位置している。消音器本体1の内部には、前記前部および後部エンドプレート3,4と略平行に仕切板5が設けられ、仕切板5と後部エンドプレート4との間に上流室Uが、また、仕切板5と前部エンドプレート3との間に下流室Dがそれぞれ区画されており、上流室Uは、下流室Dよりも容積が大きくしてある。また、前記上流室U内は、仕切板5と平行な支持板6により、第1室U1と第2室U2とに分けられている。支持板6には複数の連通孔7…が開口されており、これらの連通孔7…を通して第1室U1と第2室U2とは相互に連通されていて、第1室U1と第2室U2間では、複数の連通孔7…を通して排気ガスの自由な流通を許容できるようにしてあり、第1室U1と第2室U2は実質的に一つの上流室Uとして機能する。
The silencer
消音器本体1内において、前記前部エンドプレート3、仕切板5および支持板6には消音器本体1の前後方向に延びる排気導入パイプ10が貫通支持されており、この排気導入パイプ10の前端、すなわち上流端は消音器本体1の外部に開口されて、エンジンEの排気ポートに連通される排気系Exに接続され、また、排気導入パイプ10の後端、すなわち下流端は、上流室Uの第1室U1に連通されている。また、排気導入パイプ10の中間部には、複数の小孔11が開口され、これらの小孔11を通して排気導入パイプ10内は第2室U2にも連通されている。よって、エンジンEの運転により排出される排気ガスは排気系Exより排気導入パイプ10に流入し、そこから消音器本体1内の上流室Uに導かれる。
In the
消音器本体1には、排気導入パイプ10によって消音器本体1内に導入された排気ガスを消音して大気に放出するための排気パイプ20が設けられる。この排気パイプ20は、長い1本の小径排気パイプ30と、それよりも短くて大径の1本の大径排気パイプ40とより構成されている。
The
図3に示すように、前記小径排気パイプ30は、複数の、直状のパイプおよびU字状のパイプを順次に接続して全体として長いループ状に構成され、具体的には、直状の第1パイプ31、U字状の第2パイプ32、直状の第3パイプ33、U字状の第4パイプ34および直状の第5パイプ35を、排気ガスの流れ方向の上流側から下流側に順次に接続して構成され、支持板6、仕切板5および前部エンドプレート3によって消音器本体1に支持されている。直状の第1パイプ31は、前記第2上流室U2内にあってその前端(上流端)が第2上流室U2内に開口され、U字状の第2パイプ32は第1上流室U1内に配置され、直状の第3パイプ33は第2上流室U2と下流室Dとに跨がって配置され、またU字状の第4パイプ34は前部エンドプレート3より外方に延出され、さらに直状の第5パイプ35は、下流室Dと第2室U2に跨がって配置され、その大部分が後述する大径排気パイプ40内に収められており、第5パイプ35と、大径排気パイプ40とは、1本に集合されている。図4〜6に示すように、第5パイプ35は大径排気パイプ40内の一側に偏って設けられており、その内面に固定されている。また、この第5パイプ35の後端(下流端)は、大径排気パイプ内の後部(下流部)に開口しており、後に述べるように、第5パイプ35を流れる排気ガスは、その後端から大径排気パイプ40内に噴出されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the small-
一方、図6に示すように、前記大径排気パイプ40は直状に形成されて、仕切板5、支持板6および後部エンドプレート4に貫通支持されており、その前端(上流端)は、下流室Dに常時連通され、また、その後端(下流端)は、大気に開口されている。大径排気パイプ40の後部において、小径排気パイプ30の下流部、すなわち第5パイプ35の後端(下流端)からその上流側および下流側に及ぶ所定の領域において、大径排気パイプ40の外周面には、そこを流れる排気ガスの気流騒音を吸収するための吸音手段41が設けられる。この吸音手段41は、大径排気パイプ40の下流部の外周面に巻装されるグラスウールよりなる吸音材42と、その外周を覆うステンレス鋼板などの耐熱金属板よりなる被覆筒43とより構成されている。この吸音手段41により覆われる大径排気パイプ40の下流部には、小孔よりなる複数の吸音孔44が穿設されている。そして、後に述べるように、小径排気パイプ30を流れる排気ガスが、その小径排気パイプ30の下流端から大径排気パイプ40内に噴出する際に生じる高周波の気流騒音を、前記吸音手段41により吸収することが可能になる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the large-
図7に示すように、仕切板5には、上流室Uの第2室U2と、下流室Dとを連通する開口50が設けられ、この開口50は、そこに設けられる弁装置Vにより開閉制御されるようになっている。この弁装置Vは従来公知(特許第3383254号公報参照)のものであり、本発明の要旨とするものでないので、この弁装置Vの構造を簡単に説明するに、この弁装置Vは、エンジンEの高速回転域で排気圧力が上昇したときに開弁するように構成されているものであって、仕切板5に固定されて上流室Uの第2室U2と下流室Dとを連通する筒状の弁ハウジング56と、この弁ハウジング56に装着した渦巻状の弁体51と、この弁体51を閉じ側に付勢する弁ばね52とを備えている。弁体51の外周部が弁ハウジング56の弁座部56aに着座され、弁体51の中央部には一方のばね受け54が設けられる。弁ばね52はコイルばねよりなり、その胴部52aが一方のばね受け54により支持される。またこの弁ばね52の2つの腕部52b,52bは、弁ハウジング56に一体に設けた他のばね受け55に摺動可能に係合され、弁体51は弁ばね52の腕部52b,52bの撓み反力で閉弁側に付勢される。そして、この弁装置Vは排気圧力が閉弁状態における弁バネ52のセット荷重に対応する開弁設定圧以上になったときに開弁するようになっている。
As shown in FIG. 7, the
かくして、上流室U内の排気ガス圧力が所定値以下のときは、弁体51は、弁ばね52の弾発力により閉じられて、第2上流室U2と下流室Dとが遮蔽状態を維持され〔図8(A)参照〕、また、上流室U内の排気ガス圧力が所定値を超えるときは、弁体51は弁ばね52の弾発力に抗して開弁されて、第2上流室U2と下流室Dとが連通状態に維持される〔図8(B)参照〕。
Thus, when the exhaust gas pressure in the upstream chamber U is less than or equal to a predetermined value, the
つぎに、この実施例の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
エンジンEの運転により発生する排気ガスは、排気系Exへと流れる。排気系Exを流れる排気ガスは、一次消音器M1をへて本発明にかかる二次消音器M2へと導かれ、消音された後、大気へと放出される。 Exhaust gas generated by the operation of the engine E flows to the exhaust system Ex. The exhaust gas flowing through the exhaust system Ex is guided to the secondary silencer M2 according to the present invention through the primary silencer M1, and after being silenced, is released to the atmosphere.
ところで、エンジンEのアイドリング運転、始動運転を含む低速運転域では、図8(A)に示すように、エンジンEの燃焼圧力が低く、そこから排出される排気ガスの圧力も低いため、排気導入パイプ10を経て上流室Uに流入された排気ガスの圧力は、弁装置Vの弁ばね52の閉弁ばね力よりも弱いため、弁装置Vは閉弁状態を維持している。したがって、図8(A)矢印に示すように、第2消音器M2に流入した排気ガスは、すべて排気導入パイプ10から第1室U1、第2室U2へと流入し、そこから小径排気パイプ30に流入する。小径排気パイプ30内を流れるの排気ガスは、U字状の第2パイプ32を経て消音器本体1の前方へとUターンし、さらに、U字状の第4パイプ34を経てその後方へと再度Uターンして流れたのち、第5パイプ35の下流端より大径パイプ40の下流部に流れ、そこから大気に排出される。
By the way, in the low speed operation region including the idling operation and the start operation of the engine E, as shown in FIG. 8A, the combustion pressure of the engine E is low and the pressure of the exhaust gas discharged therefrom is also low. Since the pressure of the exhaust gas flowing into the upstream chamber U through the
ところで、エンジンEの低速運転域において、排気ガスが消音器本体1を流れるときに、前述したように、その排気ガスのすべてが小径排気パイプ30を流れることにより、流路面積が小さくしかも長い径路を流れる結果となって、エンジンEの低速回転域での第2消音器M2による消音効果を高めることができる。このとき、上流室Uが拡張室として機能し、さらに、弁装置Vは閉じているものの大径排気パイプ40の前端(上流端)が、常時下流室Dに開口しているため、その下流室Dが低周波の共鳴室として機能することにより、上流室Uおよび下流室Uをいずれも消音効果に有効に寄与させることができ、消音器本体1の内部空間を有効に利用して前記消音効果を一層高めることができる。
By the way, when the exhaust gas flows through the
一方、エンジンEの燃焼が完爆状態となって、高速運転域に達すると、その燃焼圧力が高くなり、そこから排出される排気ガスの圧力も高くなるため、図8(B)に示すように、排気導入パイプ10を経て上流室Uに流入された排気ガスの圧力は、弁装置Vの弁ばね52の閉弁ばね力よりも高くなり、弁装置Vは開弁状態に維持されるに至る。したがって、図7(B)に矢印に示すように、排気導入パイプ10から上流室Uの第1室U1に流入した排気ガスは、支持板6の複数の連通孔7…を通って上流室Uの第2室U2に入り、その一部が小径排気パイプ30に流入する一方その残部は、弁装置Vを通って下流室Dへと流れ、そこから大径排気パイプ40に流入する。小径および大径排気パイプ30,40内を分流した排気ガスは、大径排気パイプ40の下流部内で合流し、その合流排気ガスは大径排気パイプ40の下流端より大気に排出される。
On the other hand, when the combustion of the engine E is in a complete explosion state and reaches the high speed operation region, the combustion pressure becomes high and the pressure of the exhaust gas discharged from the high pressure region also becomes high, as shown in FIG. In addition, the pressure of the exhaust gas flowing into the upstream chamber U through the
ところで、排気ガスが第2消音器室M2内を流れるときに、前述したように排気ガスは、小径および大径排気パイプ30,40を共に流れることにより、流路面積が大きくしかもその一部が短い径路を流れる結果となって、エンジンEの高速回転域での消音器の排気抵抗を低減することができる。また、上流室Uおよび下流室Dをいずれも拡張室として機能させることができるので、消音器本体1の内部空間を有効に利用して消音効果を高めることができる。
By the way, when the exhaust gas flows through the second silencer chamber M2, as described above, the exhaust gas flows through the small-diameter and large-
しかして、本発明に従うこの実施例では、特に、小径排気パイプ30の下流端を、大径排気パイプ40の下流端よりも上流側に位置させ、その小径排気パイ30プの下流端から大径排気パイプ40内に噴出する排気ガスの気流騒音を吸収するための吸音手段41を、小径パイプ30の下流端からその上流側および下流側に及ぶ所定の領域において、大径排気パイプ40の周囲に設けているので、前述したエンジンEの低速運転域および高速運転域のいずれの場合にも、小径排気パイプ30の下流端から大径排気パイプ40内に排気ガスが噴出し、その際には、急激な排気ガスの膨張に起因して、高周波の気流騒音が発生するが、この気流騒音を前記吸音手段41により効果的に吸収することができる。
Thus, in this embodiment according to the present invention, in particular, the downstream end of the small-
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the Example, A various Example is possible within the scope of the present invention.
たとえば、前記実施例では、本発明を第2消音器M2に実施した場合を説明したが、これを第1消音器M1に実施してもよく、また、前記実施例では、消音器本体1を楕円筒状に形成したが、これを円筒その他の形状に形成してもよく、さらに前記実施例では、大径排気パイプ40の外周面に吸音手段41を設けているが、そのパイプ40の内周面に吸音手段41を設けてもよく、また、吸音材としてグラスウールに代えて同効の他の吸音材を使用してもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the present invention is implemented in the second silencer M2 has been described. However, this may be implemented in the first silencer M1, and in the above embodiment, the
1・・・・消音器本体
20・・・排気パイプ
30・・・小径排気パイプ
40・・・大径排気パイプ
41・・・吸音手段
1 ....
Claims (1)
小径排気パイプ(30)の下流端を、大径排気パイプ(40)の下流端よりも上流側に位置させ、その小径排気パイプ(30)内を流れる排気ガスが、その下流端から大径排気パイプ(40)内に噴出するようにされており、大径排気パイプ(40)内に噴出した排気ガスの膨張により生じる高周波の気流騒音を吸収するための吸音手段(41)を、小径パイプ(30)の下流端からその上流側および下流側に及ぶ所定の領域において、大径排気パイプ(40)の周囲に設けたことを特徴とする、消音器。 The exhaust pipe (20) that silences the exhaust gas introduced into the silencer body (1) and discharges it into the atmosphere is composed of a small-diameter exhaust pipe (30) and a large-diameter exhaust pipe (40). By placing (30) in the large-diameter exhaust pipe (40), two small-diameter and large-diameter exhaust pipes (30, 40) are arranged in the silencer main body (1) with one exhaust pipe (20). A silencer that gathers as
The downstream end of the small diameter exhaust pipe (30), is positioned upstream of the downstream end of the large径排air pipe (40), the exhaust gas flowing through the small diameter exhaust pipe (30) is large from the downstream end of its exhaust pipes (40) are adapted to jet into the sound-absorbing means (41) for absorbing the high frequency of the airflow noise generated by the expansion of the exhaust gas injected into the large径排air pipe (40), small diameter pipe A silencer characterized in that it is provided around the large-diameter exhaust pipe (40) in a predetermined region extending from the downstream end of (30) to its upstream side and downstream side .
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