JP4358045B2

JP4358045B2 - 消音器

Info

Publication number: JP4358045B2
Application number: JP2004184629A
Authority: JP
Inventors: 秀徳鈴木; 一之鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: JP2006009609A

Description

本発明は、エンジンの排気系に接続される消音器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において、消音器内の消音室を仕切壁により複数に分割し、この仕切壁により、消音室内に流入した排気ガスを消音して大気に排出するためにアウトレットパイプを支持させ、このアウトレットパイプの入口端を拡径して、アウトレットパイプへの排気ガスの流入量を増やすようにしたものは公知である。（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−９７９２２号公報

ところで、前記特許文献１に開示されるものでは、図９に示すように、アウトレットパイプの開口端をフレア形状の拡径するのに、アウトレットパイプを仕切壁に支持させたのち、そのアウトレットパイプの開口端に拡径治具を挿入して、アウトレットパイプの端末を拡径加工するようにしているので、この拡径加工時に、アウトレットパイプを固定すべく、これをクランプ部材によりクランプする必要がある。そのため、仕切壁間にはクランプ部材を受け入れるための所定の間隔が必要となり（仕切壁の間隔を狭められない）、消音器の設計自由度の低下を招くという問題がある。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、前記問題を解決して、アウトレットパイプの開口端にフレア部を簡単に形成でいるようにした、新規な消音器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、シェル内の消音室を仕切壁により分割し、その仕切壁に、消音室内に流入した排気ガスを消音して外部に排出するアウトレットパイプを設けてなる、消音器において、
前記アウトレットパイプの消音室内の開口端に、このアウトレットパイプとは別体に形成した、拡径開口部を有するフレアパイプを接続し、仕切壁、アウトレットパイプおよびフレアパイプの三者を同時溶接してアウトレットパイプとフレアパイプとを仕切壁に支持するようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、アウトレットパイプの消音室内の開口端に、このアウトレットパイプとは別体に形成した、拡径開口部を有するフレアパイプを接続し、仕切壁、アウトレットパイプおよびフレアパイプの三者を同時溶接してアウトレットパイプとフレアパイプとを仕切壁に支持したので、消音器の設計自由度をなんら損なうことなく、アウトレットパイプの開口端にフレア部を一体に形成して、アウトレットパイプへの排気ガスの流入量を増加させることができ、しかもフレアパイプを有するアウトレットパイプの支持剛性を高めることができる。

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具体的に説明する。

まず、図１〜７を参照して本発明の実施例について説明するに、この実施例は、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１の２矢視の消音器の透視斜視図、図３は、図２の３矢視の消音器の平面図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図、図５は、図４の５−５線に沿う断面図、図６は、図４の６−６線に沿う断面図、図７は、図３の７矢視仮想線囲い部分の拡大図である。

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が接続されており、この排気系Ｅｘは、エンジンＥの排気ポート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Ｃ、プリチャンバＰ、および消音器Ｍを備えている。

前記排気系ＥｘがエンジンＥに接続されるとき、図４に示すように、消音器Ｍのケーシングを構成するシェル２は、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、そのシェル２内に溜まった残留水がその前部に集まるようにされている。

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Ｃ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２〜７を参照して詳細に説明する。

消音器Ｍのケーシングを構成するシェル２は、ステンレス製に板材を楕円筒状に巻曲し、その両端縁同志を、一体に接合して構成されるシェル本体２ａと、その前後開口端に、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状に形成されている。この楕円状のシェル２は、その短径側を上下方向に向けて排気管１の下流部に接続される。そして、このシェル２の前部端板２ｂには、プリチャンバＰに連通される排気管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ている。

前記シェル２内の消音室ＣＡは、第１，第２の仕切壁３，４により３つの室、すなわち、第１、第２の膨張室５，６および共鳴室７とに分割されている。具体的には、シェル２内に、その長手方向に間隔をあけて第１の仕切壁３および第２の仕切壁４が、前記前、後部端板２ｂ，２ｃと略平行に固着されており、シェル２の長手方向の中間部には、第１の仕切壁３と第２の仕切壁４とによって第１の膨張室５が区画され、また、第１の膨張室５の前側には、前部端板２ｂと第１の仕切壁３とにより第２の膨張室６が区画され、さらに、前記第１の膨張室５の後側には、第２の仕切壁４と後部端板２ｃとにより共鳴室７が区画される。

図５に示すように、第１の仕切壁３の左右には、２つの連通孔１５，１６が間隔をあけて開口されると共にその下部には、複数の干渉孔１７が開口されており、これらの連通孔１５，１６および干渉孔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６に示すように、第２の仕切壁４には、複数の小さな干渉孔１８が、その全域にわたり開口され、これらの干渉孔１８を介して第１の膨張室５と共鳴室７とが相互に連通されている。

図３に最も明瞭に示すように、排気管１の後端（下流端）には、シェル２内に配設されるインレットパイプ１０の前端（上流端）が連通して接続される。このインレットパイプ１０は、その全長にわたり直状をなして前記前部端板２ｂ、第１の仕切壁３および第２の仕切壁４に貫通支持されて、シェル２内を長手方向に延びている。そして、前記共鳴室７内に位置する後半部１０ｒは、その第１および第２の膨張室５，６内に位置する前半部１０ｆよりも小径に形成されている。また、このインレットパイプ１０の後端（下流端）は栓体１１により閉じられている。インレットパイプ１の、第１の膨張室５に対応する部分には、複数の小孔よりなる、排出孔１２が開口され、これらの排出孔１２を通してインレットパイプ１０内は、第１の膨張室５内に連通される。また、インレットパイプ１０の、第２の膨張室６に対応する部分にも多数の小孔よりなる排出孔１３が開口され、これらの排出孔１３を通してインレットパイプ１０内は、第２の膨張室６内に連通される。さらに、インレットパイプ１０の、共鳴室７に対応する部分にも多数の小孔よりなる排出孔１４が開口され、これらの排出孔１４を通してインレットパイプ１０内は、共鳴室７内に連通される。

したがって、排気管１からインレットパイプ１０に流入した排気ガスは、排出孔１２，１３を通って第１、第２の膨張室５，６に入り、さらに、インレットパイプ１０に流入した排気ガスの一部は、排出孔１４を通って共鳴室７にも入り、排気の膨張、共鳴作用により排気音の減衰がなされ、排気音の一次的な消音が行われる。そして、インレットパイプ１０より排出された排気ガスは、第２膨張室６に合流されたのち、後述するアウトレットパイプ２０に入り、ここで、排気音の二次的な消音が効果的に行われる。

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内を上方から下方に向かってＳ字状に屈曲して長く延長されていて、Ｕ字状の排気ガス進入パイプ部２１と、直状の排気ガス排出パイプ部２３と、それら両パイプ部２０，２３を一本に連結する円弧状の方向転換パイプ部２２とで構成され、２回にわたり屈曲されている。

前記排気ガス進入パイプ部２１は、シェル２内の中央部より一側に偏して（図５，６右側）上方部位にあり、下向きに傾斜しながら前後方向にＵ字状に湾曲形成され、第１膨張室５と共鳴室７とに跨がって設けられており、その中間部が第２の仕切壁４に貫通支持され、その上流端および下流端が第１の仕切壁３に貫通支持されている。

図２〜４に示すように、アウトレットパイプ２０の開口端（上流端）、すなわち排気ガス進入パイプ部２１の開口端には、第２の膨張室６に向かって末広状に拡径される拡径開口部を有するフレアパイプ３０の基部が一体に接続されており、アウトレットパイプ２０への排気ガスの流入量を増すようにしてある。排気ガス進入パイプ部２１の開口端、フレアパイプ３０および第１仕切壁３の三者は、一体にミグ溶接Ｗされる。具体的には、図７に示すにように、第１の仕切壁３には、支持孔３ａが設けられ、この支持孔３ａには、後側（第１の膨張室５側）に向けて起立される短円筒状の溶接代３ｂが形成される。前記支持孔３ａに、排気ガス進入パイプ部２１の開口端と、フレアパイプ３０の基部とを重ね合わせて嵌合し、それらをミグ溶接Ｗする。このとき、ミグ溶接用のトーチは、第１および第２仕切壁３，４間の狭い間隙でも容易に入り込むことができ、前記ミグ溶接Ｗを簡単、容易に行うことができる。

一方、前記排気ガス排出パイプ部２３は、前記排気ガス進入パイプ部２１よりも下位にあって、シェル２内の左右方向の略中央部に位置していて、そのシェル２の軸線と略平行に配置されており、第１、第２の仕切壁３，４および後部端板２ｃに貫通支持されている。そして、その前端（上流端）が第２膨張室６内に臨んでおり、方向転換パイプ部２２に接続され、また、その後端（下流端）は、大気に開口されてテールパイプ９に接続されている。

図４に示すように、排気ガス排出パイプ部２３の中間部には、吸音手段４４が設けらる。この吸音手段４４は、排気ガス排出パイプ部２３の途中に穿設した多数の吸音孔４５と、それらの吸音孔４４を覆う外筒４６と、それら間に充填されるグラスウール４７とより構成される。

シェル２内の上方に位置する、前記排気ガス進入パイプ部２１の下流端と、シェル２内の下方に位置する、前記排気ガス排出パイプ部２３の上流端は、第２の膨張室６内に配置される前記方向変換パイプ２２により連通接続され、それらの接続部は、第１の仕切壁３により支持される。この方向変換パイプ部２２は、図３，４に示すように、２つのパイプ半体２２ｈ，２２ｈを合掌結合して円弧状に湾曲形成されており、排気ガス進入パイプ部２１を流れる排気ガスを前方から後方へ下向きに迂回させ方向変換させながら排気ガス排出パイプ部２３へと導く。

図２〜６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、方向変換パイプ部２２、および排気ガス排出パイプ部２３は、上方から下方に向かってＳ字状に長く屈曲形成されており、それらを流れる排気ガスは、重力に助勢されて抵抗少なくその流れが促進される。

図４に最も明瞭に示すように、排気ガス排出パイプ部２３の上流部の近傍には、水抜き孔５０が設けられる。この水抜き孔５０は、消音器Ｍ、すなわちシェル２内に貯溜された残留水を、アウトレットパイプ２０内を流れる排気ガスの流れによる霧吹き効果で該パイプ２０に吸い込んで、排気ガスと共に外部に排出するためのものである。

図４に示すように、前記第１の仕切壁３、第２の仕切壁４の最下部には、それらの前後を連通させる水通し孔５１，５２が設けられ、シェル２内に溜まった残留水は、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５２，５１を通ってシェル２内の前部に集められる。そして、この集められた残留水は、後に述べるように、水抜き孔５０よりアウトレットパイプ２０を通って外部に排出される。

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。

図２〜４に矢印Ａで示すように、排気管１よりインレットパイプ１０に流入した排気ガスは、排出孔１２および排出孔１３を通って第１の膨張室５および第２の膨張室６に入り、さらに、排気ガスの一部は、排出孔１４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、排気音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内の排気ガスは、小さな連通孔１８（図６参照）を通って第１の膨張室５内に入り、さらに、第１の膨張室５内の排気ガスは、第１の仕切壁３の連通孔１５，１６，干渉孔１７（図５参照）を通って第２の膨張室６内に入り、該室６内で合流した排気ガスは、図２〜４に矢印Ｂで示すように、排気ガス進入パイプ部２１のフレアパイプ３０よりアウトレットパイプ２０内に流入する。このとき、アウトレットパイプ２０の開口端（上流端）には、第２膨張室６に向けて拡径するフレアパイプ３０が接続されているので、第２膨張室６内の排気ガスのアウトレットパイプ２０への流入量を増し、しかも、その流入抵抗を低減することができる。

しかして、アウトレットパイプ２０の開口端には、拡径開口部を有するフレアパイプ３０をミグ溶接Ｗすることで、フレア部を形成することができるので、消音器を製作するにあたり、前記従来のもの（特許文献１の開示のもの）のような、制約を受けることがない。また、アウトレットパイプ２０と、フレアパイプ３０とは、第１の仕切壁３０と共に同時にミグ溶接Ｗされるので、それらの支持剛性が高められる。

また、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内の排気ガスは、該パイプ２０内を流れる間に、排気音がさらに減衰されて、その消音が効果的に行われる。そして充分に消音された排気ガスは、排気ガス排出パイプ部２３の後端より、図３、４に矢印Ｃで示すように、テールパイプ９を通って大気に排出される。

前記排気ガスの消音過程において、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た水や、洗車時にアウトレットパイプ２０からシェル２内に侵入した水が残留水となって貯溜される。

しかして、アウトレットパイプ２０を流れる排気ガスは、前述したように、重力に助勢されながら該パイプ２０内での流れが促進され、そのガス流による笛吹効果により、残留水を水抜き孔５０を通してアウトレットパイプ２０内に吸い込み、排気ガスと共に確実に外部に排出することができる。特に、エンジンのアイドル回転にあるときなど排気圧力が小さいときでもシェル２底部に貯溜する残留水を十分に排出することができる。

つぎに図８を参照して、前記実施例の変型例について説明する。

図８は、前記図７の対応図であり、図中前記実施例と同じ要素には同じ符号が付される。

この変型例は、第１の仕切壁３に対するアウトレットパイプ２０（排ガス進入パイプ部２１）およびフレアパイプ３０の同時ミグ溶接Ｗ部の構造が、前記実施例のものと異なっている。第１の仕切壁２には、支持孔３ａ′が設けられ、この支持孔３ａ′には、前側（第２の膨張室６側）に向けて起立される短円筒状の溶接代３ｂ′が形成される。前記支持孔３ａ′に、排気ガス進入パイプ部２１の開口端と、フレアパイプ３０の基部とを重ね合わせて嵌合し、それらをミグ溶接Ｗする。

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、アウトレットパイプ２０とフレアパイプ３０とを第１の仕切壁３に支持させたが、それらを第２の仕切壁４に支持させるようにしてももよい。また、前記実施例のミグ溶接Ｗに代えて他の同効の溶接手段を用いてもよい。

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１の２矢視の消音器の透視斜視図図２の３矢視の消音器の平面図図３の４−４線に沿う断面図図４の５−５線に沿う断面図図４の６−６線に沿う断面図図３の７矢視仮想線囲い部分の拡大図図７の対応図（変型例）フレア部を有するアウトレットパイプを備えた従来の消音器の部分概略図

符号の説明

２・・・・・・・・・・シェル
３・・・・・・・・・・仕切壁（第１の仕切壁）
６・・・・・・・・・・膨張室（第２の膨張室）
１０・・・・・・・・・インレットパイプ
２０・・・・・・・・・アウトレットパイプ
３０・・・・・・・・・フレアパイプ
ＣＡ・・・・・・・・・消音室

Claims

シェル（２）内の消音室（ＣＡ）を仕切壁（３）により分割し、その仕切壁（３）に、消音室（ＣＡ）内に流入した排気ガスを消音して外部に排出するアウトレットパイプ（２０）を設けてなる、消音器において、
前記アウトレットパイプ（２０）の消音室（ＣＡ）内の開口端に、このアウトレットパイプ（２０）とは別体に形成した、拡径開口部を有するフレアパイプ（３０）を接続し、仕切壁（３）、アウトレットパイプ（２０）およびフレアパイプ（３０）の三者を同時溶接してアウトレットパイプ（２０）とフレアパイプ（３０）とを仕切壁（３）に支持するようにしたことを特徴とする、消音器。