JP4073859B2 - 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の排気パイプと、それよりも大径の排気パイプとより構成し、小径の排気パイプを大径の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、特許文献1に示されるものは、大径の排気パイプの排気通路断面積が正円ではなくなり、同じ断面積の正円パイプに比べて通路抵抗が増え、エンジンの高回転域における出力損失につながるという問題がある。
However, what is disclosed in
また、かかる問題を解消すべく、大径の排気パイプと小径の排気パイプを並列状態のまま1本のパイプに集合させることも考えられるが、この場合1本のパイプの集合部の断面形状を「ひょうたん形状」に形成する必要があってその成形に手間取る上に、「ひょうたん形状」における2本の並列パイプとの溶接結合工程も複雑になり、コスト増を招くという別の問題がある。 In order to solve such a problem, it is conceivable that the large-diameter exhaust pipe and the small-diameter exhaust pipe are assembled in a single pipe in a parallel state. In this case, the cross-sectional shape of the aggregate portion of the single pipe is changed. There is another problem in that it is necessary to form it in a “gourd shape” and it takes time to form it, and the welding connection process with two parallel pipes in the “gourd shape” becomes complicated, resulting in an increase in cost.
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、消音器本体内に設けた支持板に、消音器本体内に流入された排気ガスを導く複数本の上流側排気パイプを並列して貫通支持させ、これら上流側排気パイプの下流端を消音器本体内に設けた集合パイプの上流端で囲み、該集合パイプの上流端を、これら上流側排気パイプの少なくとも一部と間隔を存して、前記支持板における上流側排気パイプの下流端側の面に気密に固定すると共に、集合パイプの下流端を前記消音器本体に支持された下流側排気パイプに接続し、前記複数本の上流側排気パイプの下流端を並列状態のまま前記集合パイプに気密に集合させることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of upstream exhaust pipes for guiding exhaust gas flowing into the silencer body are penetrated in parallel through a support plate provided in the silencer body. The downstream ends of these upstream exhaust pipes are surrounded by the upstream ends of the collecting pipes provided in the silencer body, and the upstream ends of the collecting pipes are spaced from at least a part of these upstream exhaust pipes. The support plate is hermetically fixed to the downstream end surface of the upstream exhaust pipe, and the downstream end of the collecting pipe is connected to the downstream exhaust pipe supported by the silencer body, and the plurality of upstream ends It is characterized in that the downstream end of the exhaust pipe is airtightly gathered in the collecting pipe while being in a parallel state.
本請求項1記載の発明によれば、複数の上流側排気パイプの下流端を並列状態のまま集合パイプに気密に集合させるので、一方の排気パイプを他方の排気パイプ内に収めるようにしたものに比べて複数の上流側排気パイプを流れる排気ガスの通路抵抗を低減させることができる。また、複数の上流側排気パイプは、並列状態のまま直接一本のパイプに集合させるのでなく、消音器本体内に設けた支持板に、消音器本体内に流入された排気ガスを導く複数本の上流側排気パイプを並列して貫通支持させ、これら上流側排気パイプの下流端を消音器本体内に設けた集合パイプの上流端で囲み、該集合パイプの上流端を、これら上流側排気パイプの少なくとも一部と間隔を存して、前記支持板における上流側排気パイプの下流端側の面に気密に固定すると共に、集合パイプの下流端を前記消音器本体に支持された下流側排気パイプに接続しているので、それらのパイプ同士の面倒な溶接結合工程を必要としない。 According to the first aspect of the present invention, since the downstream ends of the plurality of upstream exhaust pipes are hermetically gathered in the collecting pipe in a parallel state, one exhaust pipe is accommodated in the other exhaust pipe. Compared to the above, the passage resistance of the exhaust gas flowing through the plurality of upstream exhaust pipes can be reduced. In addition, the plurality of upstream exhaust pipes are not directly assembled into a single pipe in a parallel state, but a plurality of pipes that guide the exhaust gas flowing into the silencer body to a support plate provided in the silencer body. The upstream exhaust pipes are supported in parallel, and the downstream ends of the upstream exhaust pipes are surrounded by the upstream ends of the collecting pipes provided in the silencer body, and the upstream ends of the collecting pipes are connected to the upstream exhaust pipes. And a downstream exhaust pipe in which the downstream end of the collecting pipe is supported by the silencer body and is airtightly fixed to a surface of the support plate on the downstream end side of the upstream exhaust pipe. Since it is connected to the pipe, there is no need for a troublesome welding and joining step between the pipes.
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、二次消音器の破断斜視図、図3は、図2の3矢視図、図4は、図3の4−4線に沿う断面図、図5は、図3の5−5線に沿う拡大断面図、図6は、弁装置の弁体、弁ばねおよびばね受けの分解斜視図、図7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 cutaway perspective view of a secondary silencer, and FIG. 3 is a view taken in the direction of
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2〜6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.
二次消音器M2は、消音器本体1と、排気導入パイプ10と、第1上流側排気パイプ21と、第2上流側排気パイプ22と、下流側排気パイプ40とを備えている。
The secondary silencer M2 includes a
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。
The silencer
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がそれぞれ画成されており、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。
Inside the
前記前部エンドプレート3と仕切板5には、それらに跨がって消音器本体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に接続され、また、排気導入パイプ10の後端は、上流室Uの第1室U1に連通されている。したがって、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。
The
消音器本体1の上流室Uには、2本の、第1および第2の上流側排気パイプ21,22が並列状態のまま収容されている。第1の上流側排気パイプ21は、消音器本体1の軸線方向に沿ってU字状に彎曲形成されていて、その両端部が支持板6に貫通支持されている。第1の上流側排気パイプ21の上流側半部21uは、消音器本体1内をアウタシェル2の内面に近づけて配置され、その開口端は拡開されて第2室U2内に開口されており、また、第1の上流側排気パイプ21の下流側半部21dは消音器本体1の径方向中央部を前後方向に延びてその開口端は後述する集合パイプ30の入口に気密に接続されている。第1の上流側排気パイプ21の上流側半部21uは、仕切板5に固定されて片持状に延びるステー24に支持されている。また、第2の上流側排気パイプ22は直状に形成されて消音器本体1内の径方向中央部を、前記第1の上流側排気パイプ21と略平行に前後方向に延びており、その前端部は前記仕切板5に支持されていてその開口前端は前記下流室D内に連通され、また、その後端部は前記支持板6に貫通支持されてその開口後端は、後述する集合パイプ30の入口に気密に接続される。
In the upstream chamber U of the
前記排気導入パイプ10の後端部すなわち自由端部と、前記第2の上流側排気パイプ22の中間部とは、連結片26により一体に結合されていてそれらが相互に補強されている。
A rear end portion, that is, a free end portion of the
上流室Uの第2室U2内の径方向中央部には、集合パイプ30がその前後方向に沿って配置され、この集合パイプ30は、図4に示すように、その前端すなわち上流端に向かって末広状に拡開されてその通路断面積が漸次広くなっており、その開口前端は前記支持板6の後面にスポット溶接31により気密に固定されている。また、その後端すなわち下流端は消音器本体1の後部エンドプレート4に貫通支持されて、その後部エンドプレート4に、後述する下流側排気パイプ40と共にビード溶接41により気密に固定される。図4に示すように、集合パイプ30の入口、すなわちその上流側端部には、並列状態のままの第1および第2の排気パイプ21,22の下流端が連通されており、第1および第2の排気パイプ21,22を流れる排気ガスは、集合パイプ30内で合流される。
A
なお、支持板6のスポット溶接31の内側には連通孔7は形成されていない。
The communication hole 7 is not formed inside the
消音器本体1の後部エンドプレート4には、直状の下流側排気パイプ40の前端すなわち上流端が前記集合パイプ30の下流端と連通した状態で片持状に一体に支持されており、図4に示すように、集合パイプ30の下流端と、下流側排気パイプ40の上流端と後部エンドプレートの三者は、前述のようにビード溶接41により気密に固定されている。下流側排気パイプ40は、消音器本体1の後部エンドプレート4から外部に向けて延出されており、その下流端すなわち後端は大気に開口されている。したがって、第1および第2の上流側排気パイプ21,22を流れる排気ガスは集合パイプ30内で合流されたのち、下流側排気パイプ40を通って大気に放出される。
The
図2,3,5に示すように、仕切板5には、上流室Uの第1室U1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、図5,6にに示すように、仕切板5に固定されて上流室Uの第1室U1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。
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the
図6に示すように、弁体51は、一対の渦巻板51a,51aをかみ合わせてそれらの半円状の中央部の直線部分51b,51bのところで接合して構成されており、その外周部が弁ハウジング56の弁座部56aに着座される。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. 6, 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1の上流室U1と下流室Dとが遮蔽状態を維持され、また、上流室U内の排気ガス圧力が所定値を超えるとときは、弁体51は弁ばね52の弾発力に抗して開弁されて、第1の上流室U1と下流室Dとが連通状態に維持される。
Thus, when the exhaust gas pressure in the upstream chamber U is below a predetermined value, the
図2に示すように、消音器本体1の前部エンドプレート3は、前記弁装置Vに対面する部分が外方に向けて膨出しており、装置Vの周囲に、排気ガスが抵抗少なく流れるために流通間隙が形成されるようにしてある。
As shown in FIG. 2, 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、大気へと排出される。 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 discharged 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7(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7(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から上流室Uの、第1室U1から第2室U2へと流入し、その後、U字状に形成される第1の上流側排気パイプ21に流入し、ここを通過したのち、集合パイプ30を経て第2消音器M2下流端の下流側排気パイプ40を通り大気へ排出される。そして、排気ガスが第2消音器M2内を前述したように流れるときに、上流室Uが拡張室として機能し、また、排気ガスは、そのすべてがU字状の第1の上流側排気パイプ21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。
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. 7A, 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
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7(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、その一部が支持板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、そこから第1の上流側排気パイプ21に流入する一方その残部は、仕切板5の弁装置Vを通って下流室Dへと流れ、そこから第2の上流側排気パイプ22に流入する。第1および第2の上流側排気パイプ21,22を通過した排気ガスは、集合パイプ30内で合流し、その合流排気ガスは下流側排気パイプ40を通過して大気に排出される。そして、排気ガスが第2消音器室M2内を前述したように流れるときに、上流室Uおよび下流室Dが拡張室として機能し、また、排気ガスは、第1および第2の上流側排気パイプ21,22を流れることにより、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。
On the other hand, when the combustion of the engine E is in a complete explosion state and reaches the high-speed operation range, the combustion pressure increases, and the pressure of the exhaust gas discharged from the engine E also increases, so as shown in FIG. In addition, the pressure of the exhaust gas flowing into the upstream chamber U through the
以上のように、第1および第2の上流側排気パイプ21,22の下流端は並列状態のまま集合パイプ30に気密に集合されるので、前記特許文献1に示されるように一方の上流側排気パイプを他方の上流側排気パイプ内に収めるようにしたものに比べて上流側排気パイプを流れる排気ガスの通路抵抗を大幅に低減することができる。また、第1および第2の上流側排気パイプ21,22は、並列状態のまま直接一本のパイプに集合させるのでなく、消音器本体1内に設けた支持板6に、消音器本体1内に流入された排気ガスを導く複数本の上流側排気パイプ21,22を並列して貫通支持させ、これら上流側排気パイプ21,22の下流端を消音器本体1内に設けた集合パイプ30の上流端で囲み、該集合パイプ30の上流端を、これら上流側排気パイプ21,22の少なくとも一部と間隔を存して、前記支持板6における上流側排気パイプ21,22の下流端側の面に気密に固定すると共に、集合パイプ30の下流端を前記消音器本体1に支持された下流側排気パイプ40に接続しているので、それらのパイプ同士の面倒な溶接結合工程を必要としない。
As described above, since the downstream ends of the first and second
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、互いに並列される上流側排気パイプを、各1本ずつの第1および第2の上流側排気パイプ21,22により構成した場合を説明したが、それらをそれぞれ複数本により構成してもよい。
For example, in the above-described 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-described embodiment, upstream sides that are parallel to each other. Although the case where the exhaust pipe is configured by the first and second
1・・・・消音器本体
6・・・・支持板
21・・・上流側排気パイプ(第1の上流側排気パイプ)
22・・・上流側排気パイプ(第2の上流側排気パイプ)
30・・・集合パイプ
40・・・下流側排気パイプ
1 ...
22: Upstream exhaust pipe (second upstream exhaust pipe)
30 ...
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