JP4405313B2

JP4405313B2 - 消音器

Info

Publication number: JP4405313B2
Application number: JP2004147835A
Authority: JP
Inventors: 上兼　　正之; 哲史渡辺; 篤史中村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005330830A

Description

本発明は、エンジンの排気系に接続される消音器に関し、特に、消音器の底部に貯溜される凝縮水の外部への排出を促進できるようにした、消音器の改良に関するものである。

従来、自動車などの車両用エンジンの排気系に接続される消音器は、消音室と、その消音室にエンジンからの排気ガスを導くインレットパイプと、消音室内で消音された排気ガスを外部に排出するアウトレットパイプとを備えたものが良く知られており、かかる消音器において、インレットパイプから消音室内に導かれた排気ガスが消音室内を流れる間に冷却されると、その中に含まれる水分が凝縮分離して凝縮水となり、これが消音室の底部に溜まると、消音室の腐食の原因になることから、この凝縮水をアウトレットパイプを通して外部に排出するようにした技術手段が種々提案されており、たとえば、後記特許文献１には、テールパイプ（アウトレットパイプ）の消音室内における開口部の開口面が消音室の底面と平行になるように近づけ、テールパイプからの凝縮水の排出が促進されるようにしたものが開示されている。
実公昭５６−４６０２３号公報

ところが、特許文献１に開示されるもののように、消音器内において、テールパイプ（アウトレットパイプ）の開口をその底部に近づけても、排気ガスの排気流の勢いだけでは凝縮水を十分に排出することができないという問題がある。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、消音室内に導かれる排気ガスの排気熱を利用して消音室内に溜まった凝縮水を効果的に気化させることにより、アウトレットパイプからの凝縮水の排出が改善されるようにした、新規な消音器を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するため、本発明は、消音室と、消音室に排気ガスを導くインレットパイプと、消音室からの排気ガスを外部に排出するアウトレットパイプとを備えた消音器において、インレットパイプは、消音室内をその底壁に近づけて該底壁と略平行に延びる基部と、この基部の下流側部分から略直角に上向きに屈曲して延びる先部とを備えていて、消音室内に貯溜される凝縮水と接触可能であり、前記先部は、消音室内に上向きに開口していて、その開口端が、前記アウトレットパイプの消音室内の開口端部よりも上位に配置されており、前記基部の上側縁と、前記先部の基部側の側縁との接続部が、前記アウトレットパイプの消音室内の開口端部の上端よりも低位置にあることを特徴としている。

本発明によれば、インレットパイプは、消音室内をその底壁に近づけて該底壁と略平行に延びる基部と、この基部の下流側部分から略直角に上向きに屈曲して延びる先部とを備えていて、消音室内に貯溜される凝縮水と接触可能であり、前記先部は、消音室内に上向きに開口していて、その開口端が、アウトレットパイプの消音室内の開口端部よりも上位に配置されており、前記基部の上側縁と、前記先部の基部側の側縁との接続部が、アウトレットパイプの消音室内の開口端部の上端よりも低位置にあるので、エンジンからの高温の排気ガスを消音室内に導くインレットパイプが、消音室の底部に溜まった凝縮水に接触してその凝縮水を加熱し、凝縮水の温度が上昇して、その凝縮水の気化が促進される。そして、気化した凝縮水は排気流と共にアウトレットパイプから容易に消音器外に排出されるので、前記特許文献１に開示されたもののように排気ガスの排気流の勢いだけに依存して凝縮水を排出するようにしたものに比べて、消音器の底部に溜まった凝縮水の排出が大幅に改善される。

またインレットパイプの前記先部の開口端部が、アウトレットパイプの消音室内の開口端部よりも上位に位置していることから、消音室内の凝縮水が、インレットパイプに逆流することがない。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に例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。

本実施例は、本発明消音器を自動車用エンジンの排気系に実施した場合であり、図１は、本発明消音器を備えたエンジンの排気系の概略平面図、図２は、図３の２−２線に沿う消音器の横断平面図、図３は、図２の３−３線に沿う断面図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図、図５は、図３の５−５線に沿う断面図である。

図１において、全体を符号Ｅで示す自動車用のエンジンには、その運転により排出される排気ガスを大気に排出するための排気系Ｅｘが接続される。この排気系Ｅｘは、エンジンＥの排気ポートに連結される排気マニホールドＭｆと、その下流端に接続される排気管１に、その上流側から下流側に沿って順次接続される、触媒Ｃａ、プリチャンバＰ、および消音器Ｍを備えている。

そして、エンジンＥの運転により、そこから排出された排気ガスは、触媒Ｃａによりその有害成分が浄化され、プリチャンバＰにより一次消音され、さらに消音器Ｍにより二次消音されて大気に排出される。

つぎに、本発明にかかる消音器Ｍの構造を、図２〜５を参照して詳細に説明する。

消音器Ｍは、排気系ＥｘがエンジンＥに接続されるとき、図３に示すように、若干前傾姿勢を採るように、水平面に対して傾斜角θをもって傾斜して配置され、その内部の消音室ＣＨに溜まった凝縮水Ｗがその前部に集まるようにされている。

消音室Ｍのケーシングを構成するシェル２は、ステンレス製であって、楕円筒状に形成したシェル本体２ａと、その前後開口端部に、気密にかしめ固定される前、後部端板２ｂ，２ｃとにより密閉の中空楕円筒状に形成されている。そして、このシェル２は、その短径側を上下方向に向けて配置される。シェル２の前部端板２ｂには、プリチャンバＰより延出される排気管１が、また、その後部端板２ｃには、大気に開口するテールパイプ９がそれぞれ気密に接続される。

前記シェル２により画成される消音室ＣＨ内には、その長手方向に間隔をあけて第１の仕切板３および第２の仕切板４が、前記前、後部端板２ｂ，２ｃと略平行に固定されており、シェル２の長手方向の中間部には、第１の仕切板３と第２の仕切板４とによって第１の膨張室５が形成され、また、第１の膨張室５の前側には、前部端板２ｂと第１の仕切板３とにより第２の膨張室６が形成され、さらに、前記第１の膨張室５の後側には、第２の仕切板４と後部端板２ｃとにより共鳴室７が形成されている。よって、前記消音室ＣＨ内は、第１の膨張室５、第２の膨張室６および共鳴室７とに区画される。

図４に示すように、第１の仕切板３には、複数の連通孔１５，１６，１７が間隔をあけて開口されており、これらの連通孔１５，１６，１７を介して第１の膨張室５と第２の膨張室６とが相互に連通されている。また、図５に示すように、第２の仕切板４には、複数の小孔１８が開口され、これらの小孔１８を介して第２の膨張室５と共鳴室７とが相互に連通されている。

図２，３に示すように、プリチャンバＰからの排気ガスが導かれる排気管１の後端（下流端）には、消音室ＣＨ内の第１および第２の膨張室５，６に跨がって配設されるインレットパイプ１０の前端（上流端）が連通接続される。このインレットパイプ１０は、消音室ＣＨの底壁Ｃｂに近づけて、該底壁Ｃｂと略平行に第１および第２の膨張室５，６に跨がって延びる基部１０ａと、この基部１０ａの後端部分（下流側部分）から略直角に上向きに屈曲して延びる先部１０ｂとよりＬ字状に形成され、その基部１０ａの基端がシェル２の前部端板２ｂに貫通支持され、また、その基部１０ａの中間部は、第１の仕切板３に穿設した支持孔１３に貫通支持され、すなわち、インレットパイプ１０の基部１０ａは消音室ＣＨに両持ち支持されて、このインレットパイプ１０の基部１０ａを長く形成してもインレットパイプ１０の高い支持剛性が確保される。

インレットパイプ１０の先部１０ｂの開口端部は、消音室ＣＨ内を上向きに指向されていて、その開口面は、消音室ＣＨの底壁Ｃｂと略平行である。そして、この開口端部は、後述するアウトレットパイプ２０の消音室ＣＨ内の開口端部よりも上位に位置しており、後述するように、消音室ＣＨ内の凝縮水がインレットパイプ１０へ逆流することがないようにされている。またインレットパイプ１０の前記基部１０ａの上側縁と、前記先部１０ｂの基部１０ａ側の側縁との接続部Ｋは、図３からも明らかなようにアウトレットパイプ２０の消音室ＣＨ内の開口端部の上端よりも低位置にある。

排気管１からインレットパイプ１０に導かれる高温の排気ガスは、消音室ＣＨの第１の膨張室５内を上向きに吐出される。そして、後に述べるように、排気ガスにより加熱されたインレットパイプ１０の基部１０ａは、消音室ＣＨ内に溜まった凝縮水と接触して、その凝縮水をインレットパイプ１０により加熱し、気化させることができる。

また、図２，３に示すように、前記第２の仕切板４には、シェル２の軸線と略平行に比較的短い連通管１１が支持されており、この連通管１１は第１の膨張室５と共鳴室７とを相互に連通しており、第１膨張室５内の排気ガスを共鳴室７に導く。

前記シェル２内には、前記インレットパイプ１０に並列してアウトレットパイプ２０が配設されている。このアウトレットパイプ２０は、全体としてシェル２の長手方向に沿ってＳ字状に屈曲して長く延長されていて、各々直線状をなす、排気ガス進入パイプ部２１、戻り方向パイプ部２２および排気ガス排出パイプ部２３と、それらを一本に連結する二つの、上流および下流側方向転換パイプ部２４，２５とで構成され、２回にわたり屈曲されている。

図２に明瞭に示すように、前記直状の排気ガス進入パイプ部２１は、シェル２内の底部一側で、そのシェル２の軸線と平行に配置されて第１および第２の仕切板３，４に開口した支持孔２６，２９に貫通支持されている。そして、その前端（上流端）の開口端部は末広状に拡開されて前記第２膨張室６内に開口され、また、その後端（下流端）は、前記共鳴室７内にあって、上流側の方向転換パイプ部２４に接続される。そして、この排気ガス導入パイプ部２１は、シェル２内の底部に配置されることにより、シェル２内の気化した凝縮水を含む排気流のアウトレットパイプ２０への導入をし易くしている。

また、図３に明瞭に示すように、戻り方向パイプ部２２は、シェル２内の上方にあって、その左右方向の中央部に位置していて、そのシェル２の軸線と平行に配置されており、第１および第２の仕切板３，４に開口した支持孔２７，３０に貫通支持されている。そして、その後端（上流端）が前記共鳴室７内にあって上流側の方向転換パイプ部２４に接続され、また、その前端（下流端）は、第２の膨張室６内にあって、下流側の方向転換パイプ部２５に接続される。

さらに、図３に明瞭に示すように、前記排気ガス排出パイプ部２３は、シェル２内の下部で、その左右方向の略中央部に位置していて、そのシェル２の軸線と平行に配置されており、第１、第２の仕切板３，４および後部端板２ｃに開口した支持孔２８，３１および３２に貫通支持されている。そして、その前端（上流端）が前記第２膨張室６内にあって下流側の方向転換パイプ部２５に接続され、またその後端（下流端）は、大気に開口されて、前記テールパイプ９に接続されている。

図４，５に示すように、アウトレットパイプ２０を構成する３本のパイプ部、すなわち排気ガス進入パイプ部２１、戻り方向パイプ部２２、および排気ガス排出パイプ部２３は、互いにほぼ平行であって、シェル２の長手方向に沿って並列されている。

図３に示すように、戻り方向パイプ部２２の第１の膨張室５に対応する上部領域には、多数の小孔よりなる排気音干渉孔３４が開口されている。この排気音干渉孔３４は、長いアウトレットパイプ２０を流れる排気ガスの排気音の共鳴を効果的に防止できる機能を有する。

図３に示すように、前記第１の仕切板３、第２の仕切板４の最下部には、それらの前後を連通させる水通し孔３６，３７が設けられ、シェル２内に溜まった凝縮水は、このシェル２が前述したように、若干前傾姿勢にあることから、それらの水通し孔３６，３７を通ってシェル２内の前方底部に集められる。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

いま、エンジンＥが運転され、そこから排出した排気ガスは、排気系Ｅｘへと導かれる。そして排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、消音器Ｍ内に入り、ここで排気音の主たる消音が行われる。

ところで、消音器Ｍ内に流入した高温の排気ガスが消音室ＣＨ内で冷却されると、そこに含まれる水分が露化して凝縮水となり、この凝縮水は、シェル２が前傾姿勢であることにより水通し孔３７，３６を通り、消音室ＣＨの前部、すなわち、第２の膨張室６内の底部に溜まることになるが、この溜まった凝縮水は、以下に述べるように、高温の排気ガスの流れるインレットパイプ１０との接触により加熱され、気化されてアウトレットパイプ２０を通して能率よく外部に排出されるようにされている。

図２に矢印Ａで示すように、エンジンＥから排出される排気ガスは、インレットパイプ１０を通して消音室ＣＨ内に導かれる。図３に示すように、インレットパイプ１０の基部１０ａは、消音室ＣＨの底壁Ｃｂの近くをその底壁Ｃｂと略平行に延びていて、消音室ＣＨの底部に溜まった凝縮水に接触させることができるので、高温の排気ガスにより加熱されたインレットパイプ１０はその凝縮水を加熱して、早期に気化させることができる。この場合、インレットパイプ１０の基部１０ａは、第１および第２の膨張室５，６に跨がり消音室ＣＨの底壁Ｃｂと略平行に長く延びているので、消音室ＣＨ内の凝縮水との接触面積を広くとることができ、凝縮水の気化が一層促進される。

そして、気化した凝縮水を含んだ排気流は、その排気音を減衰されながらてアウトレットパイプ２０から消音器Ｍ外へ排出される。すなわち、排気流は、気化した凝縮水と共に第２の膨張室６から連通孔１５，１６，１７を通って第１の膨張室５に入り、さらに、そこから連通管１１を通って共鳴室７にも入り、排気の膨張、共鳴の複合作用により、排気振動エネルギの効果的な減衰が行われて一次的な排気音の消音がなされる。共鳴室７内の排気流は、複数の小孔１８を通って第１の膨張室５内に入り、さらに、第１の仕切板３の連通孔１５，１６，１７を通って第２の膨張室６内に入る。第２膨張室６内で合流した前記排気流は、図２に矢印Ｂで示すように、排気ガス進入パイプ部２１の開口端部よりアウトレットパイプ２０内に流入する。このアウトレットパイプ２０は、前述したように、Ｓ字状に迂回屈曲させて長く延長したことにより、アウトレットパイプ２０内の排気流は、該パイプ２０内を流れる間に、排気音がさらに減衰されて、その消音が二次的に効果的に行われる。そして充分に消音された、気化された凝縮水を含んだ排気流は、排気ガス排出パイプ部２３の後端より、図２に矢印Ｃで示すように、テールパイプ９を経て大気に排出される。

前述の排気流の流れ過程において、インレットパイプ１０の先部１０ｂの、消音室ＣＨ内の開口端部は、アウトレットパイプ２０の消音室ＣＨ内の開口端部よりも上位に位置しているので、凝縮水が、インレットパイプ１０に逆流することがない。また、インレットパイプ１０は、消音室ＣＨの前部端板２ｂおよび第１の仕切板３に貫通支持させることにより、消音室ＣＨに両持ち支持させることができてその支持剛性を高めることができ、凝縮水の気化を一層促進すべく、インレットパイプ１０を長く形成してもその支持剛性の低下を招くことがない。

消音室ＣＨ内に溜まった凝縮水は、前述したように、高温の排気ガスが流れるインレットパイプ１０の接触により加熱、気化され、気化された凝縮水は、排気流と共にアウトレットパイプ２０を経由して大気に排出されるが、その際に、仮に未気化のまま凝縮水が残留したとしも、排気ガス進入パイプ部２１が消音室ＣＨの底部寄りに位置していることにより、その溜まった凝縮水の排出が容易に行われる。

なお、前記凝縮水は、高温の排気ガスがシェル２内で冷却されて、そこに含まれる水分が露化し、凝縮してシェル２内に溜まった水の外、洗車時にアウトレットパイプ２０から侵入したシェル２内の溜まった水も含む。

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。

たとえば、前記実施例では、本発明消音器を自動車用エンジンの排気系に実施した場合を説明したが、これを、他のエンジンの排気系にも実施できることは勿論である。

本発明消音器を備えたエンジンの排気系の概略平面図図３の２−２線に沿う消音器の横断平面図図２の３−３線に沿う断面図図３の４−４線に沿う断面図図３の５−５線に沿う断面図

２ｂ・・・・・・・・・端板（前部端板）
３・・・・・・・・・・仕切板（第１の仕切板）
１０・・・・・・・・・インレットパイプ
１０ａ・・・・・・・・基部
１０ｂ・・・・・・・・先部
２０・・・・・・・・・アウトレットパイプ
Ｃ・・・・・・・・・・消音室
Ｃｂ・・・・・・・・・底壁
Ｋ・・・・・・・・・・接続部
Ｗ・・・・・・・・・・凝縮水

Claims

消音室（ＣＨ）と、消音室（ＣＨ）に排気ガスを導くインレットパイプ（１０）と、消音室（ＣＨ）からの排気ガスを外部に排出するアウトレットパイプ（２０）とを備えた消音器において、
インレットパイプ（１０）は、消音室（ＣＨ）内をその底壁（Ｃｂ）に近づけて該底壁（Ｃｂ）と略平行に延びる基部（１０ａ）と、この基部（１０ａ）の下流側部分から略直角に上向きに屈曲して延びる先部（１０ｂ）とを備えていて、消音室（ＣＨ）内に貯溜される凝縮水（Ｗ）と接触可能であり、
前記先部（１０ｂ）は、消音室（ＣＨ）内に上向きに開口していて、その開口端が、前記アウトレットパイプ（２０）の消音室（ＣＨ）内の開口端部よりも上位に配置されており、
前記基部（１０ａ）の上側縁と、前記先部（１０ｂ）の基部（１０ａ）側の側縁との接続部（Ｋ）が、前記アウトレットパイプ（２０）の消音室（ＣＨ）内の開口端部の上端よりも低位置にあることを特徴とする、消音器。