JP6847519B2

JP6847519B2 - マフラー

Info

Publication number: JP6847519B2
Application number: JP2017016184A
Authority: JP
Inventors: 善成後藤
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: JP2018123752A

Description

本発明は、エンジンの排気を減圧するマフラーに係るものである。

エンジンのエキゾーストマニホールドに連結されるマフラーは、排気の温度の低下と圧力を減圧する目的で装着される。通常膨張室を有する構造のものが多用されている。一般的な膨張室型と呼ばれるマフラーは、例えば特許文献１に記載されている。

図７には、特許文献１に開示されたマフラーの構造を示す。マフラーは本体１１０と本体１１０の内部を第１室１０１、第２室１０２、第３室１０３および第４室１０４の４個の膨張室に分割するセパレータ１０５、１０６、１０７ならびに端板１０８、１０９を備えている。なお、マフラー本体１１０の上面を符号１１０ａ、下面を符号１１０ｂで示す。

また、端板１０８を貫通して第２室１０２に開口部１１１ａをもつ排気導入管１１１が取り付けられ、また端板１０９を貫通して第３室１０３に開口する排気流出管１１２が取り付けられている。

さらに、第１室１０１と第４室１０４とを連通するとともに第３室１０３に向かって（抵抗器としての）多数の***１１３ａが形成された連通管１１３が本体１１０内に配設される。さらに、第１室１０１と第２室１０２との連通可能な連通孔１０５ａがセパレータ１０５に形成され、第３室１０３と第４室１０４とを連通可能な連通孔１０７ａがセパレータ１０７に形成されている。

実開平０４−０３０２１４号公報

特許文献１のように排気の流れる方向に並列に膨張室を配置する構造であると、マフラー本体１１０の上面１１０ａが加熱される。マフラーの上方には、車輌の床面がある。したがって、マフラー本体１１０の上面１１０ａが熱を発すると、車輌の床面を加熱し、車内のフロア―内に熱害が生じる。そのためにヒートインシュレータで断熱するといった措置が必要となり、コストの上昇を招いていた。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、マフラーの上面が加熱されにくいマフラーを提供するものである。

より具体的に本発明に係るマフラーは
一端に排気の入口孔と他端に出口孔を有する筐体と、
前記筐体内を上室と下室に分離するセパレータを有するマフラーであって、
前記筐体は、下方面に複数のビードを有し、
前記セパレータは、前記上室と前記下室を連通させる吸気用孔と排気用孔と連通孔を有し、
前記入口孔と前記吸気用孔の間に配され、前記入口孔と前記下室を連通する入口側排気通路と、
前記出口孔と前記排気用孔の間に配され、前記出口孔と前記上室を連通する出口側排気通路を有し、
前記連通孔は、前記他端側にのみ配置され、前記吸気用孔と前記排気用孔は前記一端側に配置されていることを特徴とする。

本発明に係るマフラーは、膨張室を上下の２室構造にし、エンジンからの排気を一度下室に導入したのち、連通孔を通じて上室に導き、その後排出するので、マフラー本体の下面側が熱をもち、マフラー上面は加熱されにくい。したがって、ヒートインシュレータといった断熱材をマフラーと車輌床下の間に設ける必要がなく、熱害を回避し、コストも低減できるという効果を奏する。

また、マフラー本体の下面に、放熱用のビードを形成することで、マフラーの冷却を効果的に行うことができる。

本発明に係るマフラーの構造を示す斜視図である。図１のマフラーのセパレータの斜視図および側面図である。図１のマフラーの側面図である。本発明に係るマフラーの変形例を示す分解図である。図４のマフラーのセパレータを構成するアッパインナプレートとロアインナプレートを示す図である。図４のマフラーの側面断面図である。従来のマフラーの構造を示す図である。

以下に本発明に係るマフラーについて図面を用いながら説明を行う。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されない。したがって、以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて改変することができる。

図１に本発明に係るマフラー１の構造を示す。本体（筐体）１０は、上側部材１０ａと下側部材１０ｂで構成される。上側部材１０ａと下側部材１０ｂの間には、セパレータ１２が配置されている。セパレータ１２と上側部材１０ａで上室１４が形成され、セパレータ１２と下側部材１０ｂで下室１６が形成されている。

上側部材１０ａには、エンジンからの排ガスの入口孔１０ｉが形成されている。また、下側部材１０ｂには、マフラー１からの排気を排出する出口孔１０ｏが設けられている。入口孔１０ｉから出口孔１０ｏに向かう方向をマフラー１の長手方向と呼ぶ。

入口孔１０ｉと出口孔１０ｏはどこに設けられていてもよいが、上側部材１０ａと下側部材１０ｂを組み合わせた際には、入口孔１０ｉと出口孔１０ｏはそれぞれ本体１０の対極位置に設けられているのが好ましい。排気路経路を長くとることができるからである。

図２（ａ）にはセパレータ１２だけの斜視図を示す。図２（ｂ）はセパレータ１２の側面図である。セパレータ１２には、吸気用孔１２ｉと排気用孔１２ｏと、連通孔１２ｔの３種の開口が設けてある。吸気用孔１２ｉは、マフラー１に導入される排気を入口孔１０ｉから下室１６に導くために設けられた開口である。

また、連通孔１２ｔは、下室１６から上室１４に排気を流すための開口である。連通孔１２ｔは排気にとって抵抗となるように、***を複数個設けた開口であってよい。また、排気用孔１２ｏは、上室１４から出口孔１０ｏに排気を導くための開口である。

セパレータ１２において、吸気用孔１２ｉと排気用孔１２ｏは、長手方向で同じ側（入口孔１０ｉ側）に設けられる。また、その反対側（出口孔１０ｏ側）に連通孔１２ｔが設けられる。

入口孔１０ｉと、吸気用孔１２ｉとの間には、入口側排気通路２０が形成される。図２では、入口孔１０ｉと吸気用孔１２ｉの間を気密に連通するインレットパイプ２０ａが配置される。また、セパレータ１２の排気用孔１２ｏと出口孔１０ｏの間には、出口側排気通路２２が設けられる。図２では、排気用孔１２ｏと出口孔１０ｏの間を気密に連通するアウトレットパイプ２２ａが配置される。

つまり、下室１６では、吸気用孔１２ｉが排気の入口となり、連通孔１２ｔが出口となる。また上室１４では、連通孔１２ｔが排気の入口となり、排気用孔１２ｏが出口となる。吸気用孔１２ｉ、排気用孔１２ｏ、連通孔１２ｔをこのように配置することで、上室１４および下室１６を長手方向にわたって膨張室として利用することができる。

図３は、図１のマフラー１の側面図を示す。マフラー１の下側部材１０ｂには、複数のビード２５が設けられている。このビード２５は、放熱と構造強度向上の目的である。したがって、下側部材１０ｂの放熱および強度向上の効果があれば、ビード２５の形態は、特に限定されない。

以上の構成を有するマフラー１の作用について説明する。図１を再度参照して、エンジンからの高温高圧の排気は、入口孔１０ｉから入口側排気通路２０（インレットパイプ２０ａ）（図２参照）を通って、下室１６に導かれる。下室１６からの出口は、下室１６吸気用孔１２ｉから離れた端に設けられた連通孔１２ｔである。したがって、下室１６は第１の膨張室となる。ここで、排気は下側部材１０ｂとの間で熱交換を行い、また減圧される。

下室１６内の排気は、下室１６の端に設けられた連通孔１２ｔまで進み、連通孔１２ｔを通って、上室１４に向かう。この際、連通孔１２ｔは、複数の***で形成されているので、排気にとっては、抵抗となり、減圧効果が大きくなる。上室１４に進んだ排気は、上室１４の連通孔１２ｔから離れた端に設けられた排気用孔１２ｏまで進む。したがって、上室１４は第２の膨張室となる。

ここでも、排気は上側部材１０ａと熱交換を行い、また減圧される。しかし、下室１６で放熱と減圧を行っているので、下室１６ほど加熱を受けない。したがって、膨張室が排気の流れる方向に連続して配置されている従来のマフラーと比較すると、マフラー１の本体上面１０ａａの温度は高くならない。よって、車体の床面への熱害は低減される。

上室１４で、熱交換および減圧された排気は、排気用孔１２ｏから出口側排気通路２２（アウトレットパイプ２２ａ）（図２参照）を通って、マフラー本体１０から排出される。

以上のように本発明に係るマフラー１は、膨張室を上下に分け、最初に下側の下室１６で熱交換および減圧を行うため、マフラー本体１０の下面が加熱され、上面は強い加熱を受けない。

図４には、本発明に係るマフラーの変形例（マフラー２）を示す。マフラー本体３０は、アッパアウタ３２とロアアウタ３４と、エンドプレート３６ａ、３６ｂで構成されている。アッパアウタ３２およびロアアウタ３４は、円筒を縦割りした構造で、両方のフランジ部３２ａ、３４ａを突き合わせると円筒形となる。この円筒形の両端の開口を閉じるのがエンドプレート３６ａ、３６ｂである。したがって、エンドプレート３６ａ、３６ｂは円形をしている。

エンドプレート３６ａ、３６ｂには、貫通孔３６ａｈ、３６ｂｈが設けられている。これらの貫通孔３６ａｈ、３６ｂｈが筐体３０への入口孔３０ｉおよび出口孔３０ｏとなる。なお、ロアアウタ３４は、その表面にダイヤモンドビード３８が形成されている。ダイヤモンドビード３８とは、背の低いピラミッド形状が規則正しく並んだ形をしているビードである。ダイヤモンドビード３８はロアアウタ３４の下面側に形成される。そしてその映りがロアアウタ３４の内面に形成されている。

このように、筐体３０は、突き合わせると円筒形となるアッパアウタ３２とロアアウタ３４および貫通孔３６ａｈ、３６ｂｈが形成された両端のエンドプレート３６ａ、３６ｂで構成してもよい。

セパレータ４０は、アッパインナプレート４２とロアインナプレート４４で構成されている。そして、アッパインナプレート４２とロアインナプレート４４を積層することで、入口側排気通路２０および出口側排気通路２２を構成する（図５参照）。

図５（ａ）にアッパインナプレート４２とロアインナプレート４４だけを示す。図５（ｂ）は側面図である。アッパインナプレート４２は、入口孔３０ｉ（図４参照）側に半袋状の凸形状が設けられる。これを入口側凸形状４２ａと呼ぶ。また、出口孔３０ｏ（図４参照）側から入口側凸形状４２ａの付近まで半円筒状の凸形状が設けられている。これを出口側凸形状４２ｂと呼ぶ。出口側凸形状４２ｂの入口孔３０ｉに近い側の端部には、アッパインナプレート４２を貫通する開口が形成されている。これを出口側開口４２ｈと呼ぶ。

また、アッパインナプレート４２の出口孔３０ｏ側で、出口側凸形状４２ｂに隣接して、連通孔４２ｔが複数個設けられている。また、アッパインナプレート４２の表面にはダイヤモンドビード３８が形成されている。

一方、ロアインナプレート４４には、アッパインナプレート４２の入口側凸形状４２ａに相対する部分に半円筒状の凹みとそれに続く開口が設けられている。半円筒状の凹みを入口側凹形状４４ａと呼ぶ。開口は、入口側開口４４ｈと呼ぶ。アッパインナプレート４２の出口側凸形状４２ｂに相対する部分には、半袋状の凹形状が設けられている。アッパインナプレート４２の出口側凸形状４２ｂの出口側開口４２ｈに相対する部分が半袋状に形成されている。この凹形状を出口側凹形状４４ｂと呼ぶ。

出口側凹形状４４ｂは底の部分に複数個の***４４ｃが形成されている。アッパインナプレート４２の連通孔４２ｔに対応する位置に、同様の連通孔４４ｔが形成されている。また、ロアインナプレート４４の裏側にはダイヤモンドビード３８が形成されていてもよい。

図５（ｃ）には、アッパインナプレート４２とロアインナプレート４４を重ね合わせた状態を示す。アッパインナプレート４２の入口側凸形状４２ａとロアインナプレート４４の入口側凹形状４４ａでエンドプレート３６ａの貫通孔３６ａｈに連通する排気の入口４５が形成される。この入口４５は、ロアインナプレート４４の入口側開口４４ｈを通じて下室３０ｂ（図６参照）に気密に連通する。したがって、入口４５と入口側凸形状４２ａと入口側凹形状４４ａと入口側開口４４ｈで、入口側排気通路２０が形成されている。

また、アッパインナプレート４２の出口側凸形状４２ｂとロアインナプレート４４の出口側凹形状４４ｂで、排気の出口４６が形成される。この出口４６は、アッパインナプレート４２の出口側開口４２ｈを通じて上室３０ａ（図６参照）と気密に連通する。したがって、出口４６と、出口側凸形状４２ｂと出口側凹形状４４ｂと出口側開口４２ｈで出口側排気通路２２が形成されている。

なお、入口４５と出口４６はエンドプレート３６ａ、３６ｂの貫通孔３６ａｈ、３６ｂｈに気密に連通される。

以上の構成を有するマフラー２の作用について説明する。図６はマフラー２の側面断面図を示す。排気は、入口孔３０ｉから入口側排気通路２０を通って、入口側開口４４ｈから下室３０ｂに導入される。

下室３０ｂはロアアウタ３４の内面がダイヤモンドビード３８の写しが形成されている。排気は、下室３０ｂで冷却され、減圧もされる。この際ダイヤモンドビード３８は放熱と減圧（排気の減速）に寄与する。

下室３０ｂに充満した排気は、アッパインナプレート４２とロアインナプレート４４で形成された連通孔４７（図５（ｃ）参照）を通って、上室３０ａに流れる。ここで、連通孔４７は複数の***で形成されるので、排気は減圧される。

上室３０ａに充満した排気は、さらに放熱され、減圧（減速）される。この際、アッパインナプレート４２のダイヤモンドビード３８が放熱と減圧に寄与する。また、上室３０ａの排気は、一度下室３０ｂを第１膨張室として通過しているので、上室３０ａは下室３０ｂほど加熱されない。したがって、車体の床面への熱害は低減される。

排気は、出口側開口４２ｈから出口側排気通路２２を通り、出口孔３０ｏから排出される。なお、排気は、マフラー２内で急激に減圧および放熱されるので、水蒸気が結露する場合がある。出口側排気通路２２に設けられた複数の小孔４４ｃは出口側排気通路２２中に結露した水分を下室３０ｂに落下させ、水分トラップとなる。

このように、入口側排気通路２０と出口側排気通路２２は、アッパインナプレート４２とロアインナプレート４４を重ね合わせた積層構造によって形成してもよい。

また、入口側排気通路は、マフラーの入口孔と下室を気密に連通できればよく、また出口側排気通路は上室とマフラーの出口孔を気密に連通できればよい。特に入口側排気通路は、入口孔と一致してもよく、出口側排気通路は出口孔と一致してもよい。ただし、上室と下室を膨張室として有効に利用するには、連通孔は、入口孔から遠い位置に配置する必要があり、出口側排気通路の起点は、連通孔から遠い位置に配置するのが好ましい。

以上のように本発明に係るマフラーは、膨張室を上下に分けたので、マフラー上面が加熱されにくい構造となり、車体床面に対する熱害を抑制することができる。

本発明は、エンジンを搭載した自動車のマフラーに好適に利用することができる。

１マフラー
２マフラー
１０本体（筐体）
１０ａａ本体上面
１０ａ上側部材
１０ｂ下側部材
１２セパレータ
１４上室
１６下室
１０ｉ入口孔
１０ｏ出口孔
１２ｉ吸気用孔
１２ｏ排気用孔
１２ｔ連通孔
２０入口側排気通路
２０ａインレットパイプ
２２出口側排気通路
２２ａアウトレットパイプ
２５ビード
３０マフラー本体
３０筐体
３０ａ上室
３０ｂ下室
３２アッパアウタ
３４ロアアウタ
３６ａ、３６ｂエンドプレート
３２ａ、３４ａフランジ部
３６ａｈ、３６ｂｈ貫通孔
３０ｉ入口孔
３０ｏ出口孔
３８ダイヤモンドビード
４０セパレータ
４２アッパインナプレート
４４ロアインナプレート
４２ａ入口側凸形状
４２ｂ出口側凸形状
４２ｈ出口側開口
４２ｔ連通孔
４４ａ入口側凹形状
４４ｈ入口側開口
４４ｂ出口側凹形状
４４ｃ ***
４４ｔ連通孔
４７連通孔
１１０本体
１０１第１室
１０２第２室
１０３第３室
１０４第４室
１０５、１０６、１０７セパレータ
１０８、１０９端板
１１１排気導入管
１１１ａ開口部

Claims

一端に排気の入口孔と他端に出口孔を有する筐体と、
前記筐体内を上室と下室に分離するセパレータを有するマフラーであって、
前記筐体は、下方面に複数のビードを有し、
前記セパレータは、前記上室と前記下室を連通させる吸気用孔と排気用孔と連通孔を有し、
前記入口孔と前記吸気用孔の間に配され、前記入口孔と前記下室を連通する入口側排気通路と、
前記出口孔と前記排気用孔の間に配され、前記出口孔と前記上室を連通する出口側排気通路を有し、
前記連通孔は、前記他端側にのみ配置され、前記吸気用孔と前記排気用孔は前記一端側に配置されていることを特徴とするマフラー。