JP7520079B2

JP7520079B2 - 消音器

Info

Publication number: JP7520079B2
Application number: JP2022124617A
Authority: JP
Inventors: 宣仁佐々木
Original assignee: Marelli Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2024-07-22
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2022140744A; JP2020159305A

Description

本発明は、内燃機関の消音器（レゾネータ）に関する。

この種の消音器として、特許文献１に開示されたものがある。

この特許文献１に記載された消音器は、排気管の内部に長手方向に隔壁を設けて２分割し、一方の排気流路の前後の開口部に弁を開閉自在に設けて消音室を形成し、この消音室の隔壁に孔の無い共鳴領域と孔を設けて隣の排気流路と連通した拡張領域とを形成した消音器に、エンジン回転数を検出するセンサを設け、弁をエンジン回転数が所定の回転数以上で且つアクセル開度が所定の開度以上の時に開弁するように制御する制御装置を設けたものである。

実開平５－３８３１１号公報

しかしながら、前記従来の消音器では、一方の排気流路の前後の開口部に弁を開閉自在に設けて消音室を形成するため、構造が複雑となり、コストアップになる。

また、制御機能を設置するためのスペース、回路が必要になり、構造が複雑化する。

さらに、弁開時の主流路が狭くなるため、排気システムの圧力損失が悪化し、エンジン性能に悪影響を与える。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、共鳴・消音効果を得ることができ、かつ、主流路の圧力損失の低下を抑えることができる安価な消音器を提供することを目的とする。

本発明は、排気ガスの流れの上流側から順に小径管部、拡管部及び大径管部が配置された消音器であって、前記大径管部の内部に長手方向に沿って仕切り板を設けて２つの排気流路に分け、前記一方の排気流路は、消音室として形成して下流端側を閉塞し、前記もう一方の排気流路は、主流路として排気ガスを通過させ、前記主流路の排気流路の流路断面積は、前記小径管部の流路断面積以上となっていることを特徴とする。

本発明によれば、排気管内を仕切り板により２つの排気流路に分けるだけの簡単な構造で共鳴・消音効果を得ることができ、かつ、主流路の圧力損失の低下を抑えることができる。

本発明の第１実施形態の消音器を示す平面図である。図１中Ａ－Ａ線に沿う断面図である。図１中Ｂ部分の拡大斜視図である。上記消音器の排気ガスの流れを説明する要部の断面図である。上記消音器を有する排気管とセンタマフラが無い場合の消音特性を比較して示す図である。本発明の第２実施形態の消音器を示す平面図である。図６中Ａ－Ａ線に沿う断面図である。図６中Ｂ部分の拡大斜視図である。上記第２実施形態の消音器の排気ガスの流れを説明する要部の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態の消音器を示す平面図、図２は図１中Ａ－Ａ線に沿う断面図、図３は図１中Ｂ部分の拡大斜視図、図４は消音器の排気ガスの流れを説明する要部の断面図、図５は消音器を有する排気管とセンタマフラが無い場合の消音特性を比較して示す図である。

図１に示すように、消音器１０を構成する金属製でストレートの排気管１１は、車両電動化に伴いバッテリ等の配置比率が上がって排気システムの配置領域が制限された車両床下に配置され、従来センタマフラを配置できていたものが設置できなくなったセンタマフラの代わりに、排気吐出音を消音するものである。

即ち、排気管１１は、排気ガスＧが流れる上流端側から順に小径管部１２、拡管部１３、大径管部（ストレート部）１４を有していて、下流端側にかけて、逆拡管部１３′、小径管部１２′と連なって円筒状に形成されている。そして、排気管１１の大径管部１４の内部の中央より上側には、長手方向に沿って金属製で長い矩形板状の仕切り板１５の両端側の円弧面状の折曲部１５ａ，１５ａが大径管部１４の内周面１４ａに溶接により固着されている。この仕切り板１５により大径管部１４の内部には２つの排気流路１６，１７が分割形成されている。

図１～図３に示すように、一方の排気流路１６は、消音室として形成されており、その下流端側は、仕切り板１５の後端の半円板状の閉塞板部１５ｂの円弧面状の折曲片１５ｃを大径管部１４の内周面１４ａに溶接により固着することで、隙間なく閉塞されている。さらに、一方の排気流路１６の上流端側は、消音室の入口１６ａになっている。この入口１６ａは、排気管１１の拡管部１３の下流側、即ち、大径管部１４の上流端側に位置している。

また、図１、図２，図４に示すように、他方の排気流路（もう一方の排気流路）１７は、排気ガスＧが流れる主流路となっていて拡管されている。尚、排気管１１の両端側の小径管部１２，１２′には、図示しない相手側の排気管が接続されるフランジ１８，１９が溶接により固着されている。さらに、図５のグラフにおいて、縦軸は排気吐出音（ｄＢ）を示し、横軸はエンジン（内燃機関）の回転数（ｒｐｍ）を示し、符号Ｘは車両床下にセンタマフラが設置されていない場合の消音特性を示し、符号Ｙは車両床下に消音器１０を構成する排気管１１が設置されている場合の消音特性を示す。

以上第１実施形態の消音器１０によれば、図４に示すように、排気管１１内に流れて来た排気ガスＧの一部は、一方の排気流路（消音室）１６内に流入し、その下流端側に位置する閉塞板部１５ｂに当たって逆流して共鳴し、消音される。残りの排気ガスＧは、他方の排気流路（主流路）１７内を流れる。

この排気管１１は、車両電動化に伴いバッテリ等の配置比率が上がって排気システムの配置領域が制限された車両床下に配置されているため、図５に示すように、車両床下にセンタマフラが配置されていない消音特性Ｘに比べ、排気管１１に内蔵された消音室１６の消音特性Ｙの方が排気吐出音を低減することができる。即ち、センタマフラ廃止に伴う排気吐出音性能が悪化したものに対し、第１実施形態の消音器１０では、排気管１１内に消音（レゾネータ）機能を設けることにより、排気吐出音を大幅に低減することができ、排気吐出音性能を大幅に改善することができる。

また、排気管１１内に下流端側が閉塞された仕切り板１５を介して消音室１６を設ける構造であるため、消音器１０の簡素化及び低コスト化を図ることができる。さらに、排気ガスＧの主流路である下側の排気流路１７の排気ガス流路が狭くならず背圧が高くならない。即ち、排気ガスＧの主流路の圧力損失の低下を抑えることができる。

図６は本発明の第２実施形態の消音器を示す平面図、図７は図６中Ａ－Ａ線に沿う断面図、図８は図６中Ｂ部分の拡大斜視図、図９は消音器の排気ガスの流れを説明する要部の断面図である。

図６に示すように、消音器２０を構成し、曲がる構造を有する金属製の排気管２１は、車両電動化に伴いバッテリ等の配置比率が上がって排気システムの配置領域が制限された車両床下に配置され、従来センタマフラを配置できていたものが設置できなくなったセンタマフラの代わりに、排気吐出音を消音するものである。

即ち、排気管２１は、排気ガスＧが流れる上流端側から順に小径管部２２、拡管部２３、大径管部（曲げ部）２４を有していて、下流端側にかけて、逆拡管部２３′、小径管部２２′と連なって円筒状に形成されている。そして、排気管２１の大径管部２４の内部の中央より上側には、長手方向に沿って金属製で長い矩形板状の仕切り板２５の両端側の円弧面状の折曲部２５ａ，２５ａが大径管部２４の内周面２４ａに溶接により固着されている。この仕切り板２５により大径管部２４の内部には２つの排気流路２６，２７が分割形成されている。

図６～図８に示すように、一方の排気流路２６は、消音室として形成されており、その下流端側は、仕切り板２５の後端の半円板状の閉塞板部２５ｂの円弧面状の折曲片２５ｃを大径管部２４の内周面２４ａに溶接により固着することで、隙間なく閉塞された非稼働型になっている。さらに、一方の排気流路２６の上流端側は、消音室の入口２６ａになっている。この入口２６ａは、排気管２１の拡管部２３の下流側、即ち、大径管部２４の上流端側に位置している。

また、図６、図７，図９に示すように、他方の排気流路（もう一方の排気流路）２７は、排気ガスＧが流れる主流路となっていて拡管されている。尚、排気管２１の両端側の小径管部２２，２２′には、図示しない相手側の排気管が接続されるフランジ２８，２９が溶接により固着されている。

以上第２実施形態の消音器２０によれば、図９に示すように、排気管２１内に流れて来た排気ガスＧの一部は、一方の排気流路（消音室）２６内に流入し、その下流端側に位置する閉塞板部２５ｂに当たって逆流して共鳴し、消音される。残りの排気ガスＧは、他方の排気流路（主流路）２７内を流れる。

この排気管２１は、車両電動化に伴いバッテリ等の配置比率が上がって排気システムの配置領域が制限された車両床下に配置されているため、第１実施形態と同様に（図５に示すように）、車両床下にセンタマフラが配置されていない消音特性Ｘに比べ、排気管２１に内蔵された消音室２６の消音特性Ｙの方が排気吐出音を低減することができる。即ち、センタマフラ廃止に伴う排気吐出音性能が悪化したものに対し、第２実施形態の消音器２０では、排気管２１内に消音（レゾネータ）機能を設けることにより、排気吐出音を大幅に低減することができ、排気吐出音性能を大幅に改善することができる。

また、排気管２１内に下流端側が閉塞された仕切り板２５を介して消音室２６を設ける構造であるため、消音器２０の簡素化及び低コスト化を図ることができる。さらに、排気ガスＧの主流路である下側の排気流路２７の排気ガス流路が狭くならず背圧が高くならない。即ち、排気ガスＧの主流路の圧力損失の低下を抑えることができる。

尚、前記第２実施形態によれば、１回曲げた排気管を用いたが、２回以上曲げた排気管の曲げ部内に仕切り板を介して消音室を形成するようにしても良い。

１０，２０消音器
１２，２２小径管部
１３，２３拡管部
１４，２４大径管部
１５，２５仕切り板
１６，２６一方の排気流路（消音室）
１７，２７もう一方の排気流路
Ｇ排気ガス

Claims

排気ガスの流れの上流側から順に小径管部、拡管部及び大径管部が配置された消音器であって、
前記大径管部の内部に長手方向に沿って仕切り板を設けて２つの排気流路に分け、
前記一方の排気流路は、消音室として形成して下流端側を閉塞し、
前記もう一方の排気流路は、主流路として排気ガスを通過させ、
前記仕切り板は、前記長手方向に沿って長い矩形板状に形成され、排気ガス流れの方向に沿って、前記大径管部の内部の中央より前記消音室側に寄せて一端から前記下流端側に至るまで前記大径管部の内壁に対して平行に設けられ、
前記主流路の排気流路の流路断面積は、前記小径管部の流路断面積よりも大きく、かつ、前記消音室の排気流路の流路断面積よりも大きいことを特徴とする消音器。
請求項１記載の消音器であって、
前記消音室の排気流路の一部は、前記小径管部における排気流路と対向していることを特徴とする消音器。