JPH07310521A - エンジンの排気消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２本の出口管の一方にバルブを備えたエンジ
ン用排気消音装置においてバルブ開閉メカニズムを合理
化する。 【構成】 マフラ本体１に２本の出口管６，７を接続
し、出口管７にリターンスプリング２５により閉弁方向
に付勢されたバタフライバルブ１３を設ける。入口管５
に対してこの出口管７を所定距離だけ偏心させて対向さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンなど
の排気通路に介装する消音装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンの排気騒音の低減と排
気損失の低減とを両立させるために、マフラ本体に２本
の出口管を並列に接続し、エンジンの低回転時と高回転
時とでこれらを使い分けるようにした排気消音装置が例
えば特開昭６４−６０７０９号に提案されている。

【０００３】この装置は、一方の出口管にバルブを設
け、低回転時にはこのバルブを閉じてもう一方の出口管
のみで排気を排出し、高回転時にはバルブを開いて２本
の排気管で排気を排出している。これにより、排気流量
の少ない低回転時には出口管とマフラ本体の断面積比が
大きくなるので、エンジン回転に同期した脈動成分によ
る騒音が減少する一方、大流量となる高回転時には、排
気管の容量を増やして高排気流量による気流騒音を低減
するとともに排気損失を小さく抑えることができる。

【０００４】

【発明の課題】しかしながら、この排気消音装置はバル
ブの開閉をモータを利用した電気的駆動手段により行っ
ているために構造が複雑化し、コストが高いという問題
があった。

【０００５】これに対して、実開昭６１−１２５６２０
号には上記と同様の排気消音装置においてバルブを排気
圧力で開閉する構造が提案されている。この装置は出口
管の一方にマフラ内の圧力上昇によりスプリングに抗し
て開くスイングバルブを介装している。スイングバルブ
を支持するスプリングは排気の流れを妨げないように出
口管の外側に設けられ、スイングバルブはリンクを介し
てスプリングに支持される。

【０００６】この装置によれば、電気的駆動手段を必要
とせずにバルブを開閉することができるが、出口管内に
スイングバルブとリンクの動作スペースを確保する必要
から、出口管に大径部を設けなければならず、出口管の
構成が複雑になるとともに、管内における断面変化によ
り排気のエネルギー損失が増加するという問題があっ
た。また、出口管の構成が複雑になるため、電気的駆動
手段を使用しないにもかかわらず製造コストの大幅な削
減は困難であった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、２本の出口管の一方にバルブを備えた排気消音装
置のバルブ開閉メカニズムを合理化することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を達成するための手段】請求項１に記載の発明
は、マフラ本体にエンジンの排気を導入する入口管と、
マフラ本体から排気を排出する並列した２本の出口管と
をマフラ本体に接続し、一方の出口管にバルブを設けた
エンジンの排気消音装置において、前記バルブをリター
ンスプリングにより閉鎖方向に付勢されたバタフライバ
ルブで構成するとともに、前記入口管からマフラ本体に
流入する排気がこのバタフライバルブの略半分に当たっ
て前記リターンスプリングと逆向きの力をバタフライバ
ルブに及ぼすように、バタフライバルブを設けた出口管
と入口管とを所定距離だけ偏心させて配置している。

【０００９】請求項２に記載の発明は、さらにこの所定
距離をバタフライバルブの半径に略等しく設定してい
る。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、バタフライバ
ルブにより出口管の断面寸法を変化させずに出口管を開
閉することができる。バタフライバルブには偏心位置の
入口管から流入する排気が衝突し、リターンスプリング
に抗してバタフライバルブを開動方向へ付勢する。これ
により、排気流入速度が上昇するとバタフライバルブが
開き、マフラ本体内の排気を２本の出口管から排出す
る。排気流入速度が低下するとバタフライバルブが閉
じ、マフラ本体内の排気は１本の出口管のみから排出さ
れる。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、バタフラ
イバルブの一方の側のみに排気が衝突するので、バタフ
ライバルブに効率的に開弁圧力を及ぼすことができる。

【００１２】

【実施例】図１〜図８に本発明の実施例を示す。

【００１３】図１において、マフラ本体１には図示され
ないエンジンからの排気を流入させる入口管５が接続さ
れる。また、マフラ本体１内の排気を排出する第１出口
管６と第２出口管７が入口管５に対向して反対側からマ
フラ本体１に並列に接続される。

【００１４】マフラ本体１の内部は入口管５側から順に
第２拡張室２、第１拡張室３、及び共鳴室４に画成され
る。入口管５は第２拡張室２を貫通して第１拡張室３の
内側に開口する。

【００１５】第１出口管６は共鳴室４と第１拡張室３と
を貫通して第２拡張室２内に開口し、第２出口管７は共
鳴室４を貫通して第１拡張室３内に開口する。

【００１６】第１拡張室３と第２拡張室２とはパスチュ
ーブ１１を介して連通し、第１拡張室３と共鳴室４は首
管１２を介して連通する。

【００１７】第１出口管６の第１拡張室３と共鳴室４の
貫通部並びに第２出口管７の共鳴室４の貫通部にはそれ
ぞれ数多くの小孔を穿った多孔部１０が形成される。各
多孔部１０の周囲には吸音材９が巻き付けられ、さらに
吸音財９の外側は外筒８で覆われる。

【００１８】第２出口管７は入口管５に対して中心軸を
半径分程度、側方へ偏心させた位置に配設される。ま
た、第２出口管７の第１拡張室３に臨む開口部には図２
〜図４に示すようなバタフライバルブ１３が設けられ
る。

【００１９】バタフライバルブ１３は円形の板状に形成
され、中心線位置に結合するシャフト１４の回転に応じ
て第２出口管７を開閉する。バタフライバルブ１３のシ
ャフト１４との結合部には浅い溝１５が形成される。シ
ャフト１４は半月形の横断面を備え、この溝１５の底部
に半月形の弦の部分を密着させた状態でネジ１６により
バタフライバルブ１３に固定される。

【００２０】シャフト１４は第２出口管７の壁面を貫通
して上下方向に突出する。各突出部は円形断面に形成さ
れ、第２出口管７の外側に設けた軸受部材１８と１９に
より回転自由に支持される。上方への突出部は軸受部材
１８貫通してさらに上方へ突出する。この突出部は図５
に示すように角柱シャフト１７として矩形断面に形成さ
れる。

【００２１】角柱シャフト１７は図２に示すように第２
出口管７の外周においてシャフト２０の下端に侵入す
る。このために、シャフト２０には図６に示すように角
柱シャフト１７に嵌合する矩形の嵌合孔２１が形成され
る。

【００２２】シャフト２０はマフラ本体１の外周に固定
されたケース２３の内側に突出する。この突出部には図
７に示すような円弧状断面の切欠２２が形成され、シャ
フト２０はこの切欠２２を介してケース２３内に収装さ
れたスペーサ２４に結合する。スペーサ２４の外周には
コイル状のリターンスプリング２５が巻き付けられ、リ
ターンスプリング２５の一端がスペーサ２４に固定され
る。リターンスプリング２５のもう一端はケース２３に
固定され、これによりスペーサ２４は所定の回転位置に
弾性的に保持される。

【００２３】スペーサ２４はシャフト２０、角柱シャフ
ト１７及びシャフト１４を介してバタフライバルブ１３
と一体に回転変位するので、リターンスプリング２５に
よるスペーサ２５の弾性保持位置を、バタフライバルブ
２３の閉鎖位置に合わせて設定することにより、バタフ
ライバルブ１３はリターンスプリング２５により閉鎖位
置に弾性保持される。なお、このリターンスプリング２
５によるバタフライバルブ１３の付勢方向は、バタフラ
イバルブ１３に当たる入口管５からマフラ本体１に流入
する排気がバタフライバルブ１３に衝突して及ぼす力の
方向と逆向きに設定される。

【００２４】シャフト２０の上端はスペーサ２４を貫通
し、さらにカラー２６を介してケース２３の外側に突出
し、図８に示すように端部に螺合するナット２７により
カラー２６に対する抜け止めを施され、ケース２３に回
転自由に支持される。

【００２５】次に作用を説明する。

【００２６】入口管５から流入したエンジンの排気は入
口管５に偏心位置で対向する第２出口管７に侵入し、第
２出口管７の開口部に備えたバタフライバルブ１３に衝
突する。排気の衝突は入口管５と第２出口管７の偏心に
より、シャフト１４を境界として入口管５と向かい合う
バタフライバルブ１３の一方の側でのみ起こり、結果と
して排気の速度エネルギーがバタフライバルブ１３に開
弁方向の力を及ぼす。

【００２７】排気流量の小さいエンジンの低回転域で
は、排気流量が小さいために排気の速度エネルギーも小
さく、リターンスプリング２５に付勢されたバタフライ
バルブ１３が開弁するには至らない。

【００２８】したがって、排気は入口管５から第１拡張
室３へ流入し、パスチューブ１１、第２拡張室２を経て
断面の拡大と縮小の繰り返しにより排気騒音を低減しな
がら、第１出口管６から排出される。エンジンの低回転
域ではエンジン回転に同期する脈動成分による低周波騒
音が排気騒音の中心をなすことから、このような断面積
変化が消音に特に有効である。さらに、第２出口管７を
使用しないので、マフラ本体１１と出口管との断面積比
が大きくなり、高い消音作用が得られる。また、第２出
口管７は使用されないが、排気流量が小さいので排気は
第１出口管６のみで十分に排出可能であり、気流騒音も
発生しない。

【００２９】一方、排気流量の大きいエンジンの高回転
域では、排気流量の増加に伴って排気の速度エネルギー
が大きくなり、入口管５から第２出口管に侵入する排気
がバタフライバルブ１３に衝突して発生させる開弁力に
よりバタフライバルブ１３がリターンスプリング２５に
抗して押し開かれる。

【００３０】この結果、排気は低回転域と同様に第１拡
張室３、パスチューブ１１及び第２拡張室２を通り第１
出口管６から排出されるとともに、入口管５からバタフ
ライバルブ１３を通って直接第２出口管７から排出され
ることになる。

【００３１】エンジンの高回転域では高周波騒音が発生
し、さらに第２出口管７に関してはバタフライバルブ１
３を通過する際に気流騒音も発生する。これらの騒音成
分は第２出口管７の多孔部１０に巻かれた吸音材９と、
共鳴室４の共鳴作用により効率的に除去される。第１出
口管６においても同様に多孔部１０に巻かれた吸音材９
と共鳴室４の共鳴作用により高周波成分が効率良く除去
される。

【００３２】また、高回転時には排気流量の増加により
圧力損失が増加し、エンジンの出力低下を招くことがあ
るが、このように高回転時にはバタフライバルブ１３が
開いて排気の排出を第１出口管６と第２出口管７の２系
統で行うので排気損失が小さくなり、出力低下を防止す
ることができる。

【００３３】したがって、アクチュエータや大きな配置
スペースを必要とする複雑なバルブを使用せずに、簡易
な構成で全回転域に渡って排気騒音を効率良く低減する
ことができる。

【００３４】なお、バタフライバルブ１３は均一断面の
第２出口管７内に配置することができるので、第２出口
管７の構成が複雑になる恐れもない。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明
は、マフラ本体に接続する２本の出口管の一方にリター
ンスプリングにより閉弁方向に付勢されたバタフライバ
ルブを設けるとともに、入口管に対してこの出口管を所
定距離だけ偏心させたので、入口管から流入する排気の
一部がこの出口管内のバタフライバルブに衝突してバタ
フライバルブに開弁力を及ぼす。その結果、排気流量の
大きなエンジンの高回転域ではバタフライバルブが押し
開かれ、２本の出口管から排気を排出することで、気流
騒音や排気エネルギー損失を低減する一方、排気流量の
小さな低回転域では別の出口管のみで排気を排出し、流
路断面の変化により低周波騒音を効率良く低減する。

【００３６】請求項２に記載の発明は、所定距離をバタ
フライバルブの半径に略等しく設定したので、バタフラ
イバルブの一方の側のみに排気が衝突し、バタフライバ
ルブに効率的に開弁圧力を及ぼすことができる。

【００３７】このため、アクチュエータや大きな配置ス
ペースを要する複雑な構成のバルブを使用することな
く、出口管内に配置したバタフライバルブを排気流量に
応じて開閉でき、消音効率の高い消音装置を安価に提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すマフラの水平断面図であ
る。

【図２】同じく拡大した横断面図である。

【図３】同じくバタフライバルブの拡大側面図である。

【図４】図２の中のＡ−Ａ矢視図である。

【図５】同じくＢ−Ｂ矢視図である。

【図６】同じくＣ−Ｃ矢視図である。

【図７】同じくＤ−Ｄ矢視図である。

【図８】同じくＥ−Ｅ矢視図である。

【符号の説明】

１ マフラ本体 ５ 入口管 ６，７ 出口管 １３ バタフライバルブ ２５ リターンスプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マフラ本体にエンジンの排気を導入する
   入口管と、マフラ本体から排気を排出する並列した２本
   の出口管とをマフラ本体に接続し、一方の出口管にバル
   ブを設けたエンジンの排気消音装置において、前記バル
   ブをリターンスプリングにより閉鎖方向に付勢されたバ
   タフライバルブで構成するとともに、前記入口管からマ
   フラ本体に流入する排気がこのバタフライバルブの略半
   分に当たって前記リターンスプリングと逆向きの力をバ
   タフライバルブに及ぼすように、バタフライバルブを設
   けた出口管と入口管とを所定距離だけ偏心させて配置し
   たことを特徴とするエンジンの排気消音装置。
2. 【請求項２】 所定距離がバタフライバルブの半径に略
   等しい請求項１に記載のエンジンの排気消音装置。