(57)【要約】【課題】消音器の性能等を制限することなく、排水をより効率的に行うことができる消音器を提供する。【解決手段】消音器本体１内における残留水Ｗが溜まる位置から、アウトレットパイプ５に向けて延びると共に当該アウトレットパイプ５内を当該アウトレットパイプ５に沿って延び、該アウトレットパイプ５の外気側端部５ｂで開口する排水用管６を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に消音空間が形成された消音器本体と、上記消音空間に排気ガスを導入するインレットパイプと、上記消音空間と外気とを連通して消音空間内に導入された排気ガスを排出するためのアウトレットパイプとを備えた消音器において、
消音空間内の圧力と、アウトレットパイプ内の圧力若しくは外気圧との圧力差によって、消音空間内の水分を上記アウトレットパイプ内に誘導し且つ該アウトレットパイプの外気側端部まで移動させる排水手段を備えることを特徴とする消音器。
【請求項２】
内部に消音空間が形成された消音器本体と、上記消音空間に排気ガスを導入するインレットパイプと、上記消音空間と外気とを連通して消音空間内に導入された排気ガスを排出するためのアウトレットパイプとを備えた消音器において、
消音空間と外気とを連通すると共に上記アウトレットパイプよりも断面積が小さな排水用管を設け、その排水用管の消音空間側端部を、上記消音空間の一番低い位置近傍に配置し、該排水用管の外気側端部を、上記アウトレットパイプ内を通じて外気に開放することを特徴とする消音器。
【請求項３】
上記配水用管は、アウトレットパイプの消音空間側端部若しくは軸方向途中位置から当該アウトレットパイプ内に入り込み、さらに該アウトレットパイプに沿ってアウトレットパイプの外気側端部まで延在することを特徴とする請求項２に記載した消音器。
【請求項４】
上記排水用管のうちアウトレットパイプ内に位置する管部分は、アウトレットパイプ内を仕切り板で仕切ることで形成されることを特徴とする請求項３に記載した消音器。
【請求項５】
消音空間の一部が集中して最下部となるように消音器本体の配置を設定し、上記最下部の近傍に、排水用管の消音空間側端部を設定したことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した消音器。
【請求項６】
上記排水用管の外気側端部の軸は、外気側に向けて、水平線よりも下側を傾いて延在していることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載した消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスの音を減衰・吸音するための消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の消音器は、エンジンの燃焼に伴い発生した爆発音を減衰・吸音するために設けられるが、消音器には、通過する排ガス中の水分が凝縮水として、または洗車時などにあっては排気系開口部であるアウトレットパイプから進入した水が消音器本体内に残留する。水が内部に残留すると、例えば以下の不具合が発生するおそれがある場合がある。
・質量増大による強度耐久性の低下、弾性振動こもり音の変化
・消音器本体内の消音空間の容量減少による排気音の増大
・異音の発生
【０００３】
これに対する従来技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術では、消音器の車両前方部側が最下部となるように当該消音器を前傾させて配設すると共に、後側から挿入されるアウトレットパイプの前端を、前側から挿入されるインレットパイプの後端よりも、前方且つ低く設定するものである。
これによって、消音器内の残留水の水位がアウトレットパイプの前端よりも高い場合は、特許文献１に記載されている通り、エンジン回転数の低回転域から高回転域まで効果的に排水することが可能となる。
【特許文献１】特開平０５−３２１６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の消音器では、上記残留水の水位がアウトレットパイプ前端の高さと略同一まで下がると、残留水に気体（排気ガス）の混入が始まり排水性能が低下し始める。この原理は、アウトレットパイプ上に設けられているレゾネータ用孔の径寸法を大きくすると排水効果が下がる、と記されていることからもわかる。したがって排水性能は排気ガスの流量、流速に依存するようになる。更に残留水の水位が下がり、アウトレットパイプ前端から水面までの間に空気層ができるようになると、排水性能は更に排気ガスの流量、流速への依存性を高め、特に流量、流速の少ないアイドリング時や緩加速を繰り返す渋滞運転時に排水することが困難となってくる。また更に水位が下がると、アウトレットパイプヘは排気ガスのみが流入し排水機能が停止する。
【０００５】
このように、従来技術では、アウトレットパイプ前端よりも低い水位の水が残留してしまうという問題がある。
ここで、アウトレットパイプ前端の高さを下げて消音器底面に近づけると上記の問題は改善されるが、アウトレットパイプ前端とインレットパイプ後端の高低差推奨値５〜１０mm程度を維持したまま行うと、より低い水位までしか水を保持できなくなり、エンジン側へ逆流しやすくなる。また、インレットパイプ前端の高さのみを下げるとインレットパイプ前端が水没した状態となる頻度が増大する。
【０００６】
また、上記従来技術では、排水性能を得るために、アウトレットパイプの前端をインレットパイプの後端よりも前方かつ低く設定する構造を必ずとる必要があるため、消音器の内部構造に制約が生じる。具体的には、特許文献１の実施例にも示されている通り、インレットパイプの後端は第２室（図中仕切り板の右側の部屋）の後方に、アウトレットパイプの前端は第１室（図中仕切り板の左側の部屋）の前方かつ下方に配置する必要があるため、必然的に、第２室が第一拡張室となり第１室が第二拡張室となる。拡張タイプの消音室は、広い周波数帯域の音圧を全般的に下げる際に用いられるが特定の周波数を下げることは出来ない。一般的に排気音にはエンジン原音や排気管の共鳴の関係で音圧のピークが存在するため、ピークレベルを効率良く消音するためにレゾネータタイプの消音室を設けることが多い。そして、上記実施例の様な２室構造の場合、第１室を拡張室に、第２室をレゾネータ室にすることが多いが、上記従来技術を採用すると、排水構造上、両室を拡張室とする必要がある。このため、上記実施例では、特定の周波数を下げるためにアウトレットパイプに小穴を設け第１室をレゾネータ室と拡張室を兼用している。レゾネータタイプの消音室は、独立している場合は周波数帯域を狭く且つ大きく消音し、拡張室と兼用すると周波数帯域は広がるが消音効果は小さくなることが知られている。したがって、上記従来技術では、特定の周波数を大きく消音したい場合に構造上対応が難しいと言う問題がある。
【０００７】
また、レゾネータの周波数と消音効率は首管の穴の径、長さと室の容積で決まることが知られているが、首管を小穴にて設ける場合、首管の長さに相当する部分がパイプの板厚にて決まってしまうため周波数のチューニング領域が狭いという問題がある。また、残されたチューニングパラメータである小穴の径についても、当該小穴を拡大すると排水効率が低下してしまうため周波数のチューニング領域が狭い。つまり、アウトレットパイプの前端をインレットパイプの後端よりも前方かつ低く設定する構造としているため、従来、最適な消音効果を得るために配置を行ってきた消音器パイプの位置や数、仕切り板の位置や数が制約をうけてしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、上記従来技術では、アウトレットパイプの前端をインレットパイプの後端よりも前方かつ低く設定する構造としているために、特許文献１にも示されている通り、アウトレットパイプの出口位置が消音器後面の上方となることが多い。消音器後面は一般的にリヤバンパの直前に位置しており、アウトレットパイプの出口位置が上方にあると車体パネルやリヤバンパとの隙間確保等のレイアウト上の制約やリヤバンパの切り欠き量増大による見栄えの低下、リヤバンパ造形自由度の低下等の問題がある。アウトレットパイプの出口位置が上方にあるまま上記問題を解決するには、消音器本体ごと車両下方に下げる必要があるが、その場合、消音器後面のリヤパンバ下端からの露出量増大による見栄えの悪化や路面や駐車緑石との干渉の問題が発生する。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、消音器の性能等を制限することなく、排水をより効率的に行うことができる消音器を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に消音空間が形成された消音器本体と、上記消音空間に排気ガスを導入するインレットパイプと、上記消音空間と外気とを連通して消音空間内に導入された排気ガスを排出するためのアウトレットパイプとを備えた消音器において、
消音空間内の圧力と、アウトレットパイプ内の圧力若しくは外気圧との圧力差によって、消音空間内の水分を上記アウトレットパイプ内に誘導し且つ該アウトレットパイプの外気側端部まで移動させる排水手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧力差で水分をアウトレットパイプ内に誘導し、さらに外部まで誘導して排出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の消音器を説明する車幅方向からみた断面図であって、左側が車両前方となっている。図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態は、消音器本体１内の消音空間が、２枚の仕切り板２で仕切られた３室構造となっていて、車両前方側の第１室及び第２室が拡張室を、第３室がレゾネータ室を形成する消音器に、本願発明を適用した例である。
【００１２】
図１中、符号３はインレットパイプであって、エンジンからの排気ガスを上記第１室及び第２室に導入するものである。また、符号４は、レゾネータパイプであって、第２室と第３室を連通する。
また、符号５はアウトレットパイプであって、第１室と外気とを連通するように、２つの仕切り板２を貫通して、外気側端部５ｂ（左端部）を大気に開放している。その外気側端部５ｂは、外気側（端面側）に向けて水平方向よりも下側になるように、下方に曲がっている。
なお、本実施形態では、消音器本体１の配置が、車両前後方向前側が下側に来るように傾いた状態で車体にマウントされて、車両前後方向前端部下面が、消音器本体１内の一番低い位置となっているとするが、この配置姿勢に限定されない。
【００１３】
そして、本実施形態では、上記アウトレットパイプ５よりも細管の排水用管６を備える。その排水用管６の消音空間側端部６ａは、上記消音器本体１内の一番低い位置に配置され、そこからアウトレットパイプ５の消音空間側端部５ａまで延びて、該消音空間側端部５ａから当該アウトレットパイプ５内に入り込み、さらに、当該アウトレットパイプ５に沿って該アウトレットパイプ５の外気側端部５ｂまで延びている。その排水用管６の外気側端部５ｂは、アウトレットパイプ５内であって、且つアウトレットパイプ５の下向きに曲がっている位置に位置している。
ここで、上記排水用管６の内径は、例えば直径５〜１０mmの範囲の細管を使用すればよい。
【００１４】
次に、上記排水用管６を備えた消音器の作用・効果について説明する。
図１中に記載のように残留水Ｗがある状態でエンジンを始動すると、残留水Ｗの水面には排気ガスの圧力Ｐ１［Ｐａ］がかかる。排水用管６の外気側端部６ｂは、アウトレットパイプ５の後端部側に位置しているために外気に開放されて、大気圧Ｐ２［Ｐａ］である。なお、圧力Ｐ１［Ｐａ］はエンジンの排気量、回転数、排気管の抵抗により変動する。
【００１５】
排水用管６の両端部６ａ、６ｂの高さ差をＨ［mm］とすると、排水用管６の両端部間の圧力差である（Ｐ１−  Ｐ２）が正の値になると、残留水Ｗは、排水用管６内を上昇し始め、上記圧力差がＨ×９．８［Ｐａ］を超えると排水用管６の外気側端部５ｂから排水される。この排水行為は、水位が排水用管６の直径以下となり、排気ガスが排水用管６内に侵入するまで行われるため、残留水Ｗの量は極微量となり、さらにまた、通常、排気ガス温度は水の沸点よりもはるかに高いので極微量の残留水Ｗを短時間で気化させることができる。
【００１６】
さらに、アウトレットパイプ５内を排気ガスが通過することで、アウトレットパイプ５内の圧力が大気圧Ｐ２よりも低下する結果、さらに排水用管６の外気側端部６ｂの圧力が低下して、さらに両端部６ａ、６ｂの圧力差が大きくなって、上記排水効果が向上する。
また、アウトレットパイプ５内に導入された水は、当該アウトレットパイプ５内に沿って当該アウトレットパイプ５の外気側端部５ｂの下向きとなっているところまで誘導されてから外部に排出されることで、確実に外部に排出することができる。
【００１７】
また、排水専用の排水用管６を設け、その排水用管６の消音空間側端部６ａを、消音器の最も低いところに、外気側端部５ｂをアウトレットパイプ５内の略アウトレットパイプ５の外気側端部５ｂに設ける構造としているから、つまり消音構造と排水構造とは独立して設計できる結果、消音器本体１の傾き、消音機能用の消音器パイプの位置や形状、仕切り板２の位置や数等に制限を与えること無く排水機構を設けることができる。なお、本願発明では、アウトレットパイプ５の消音空間側端部５ａに、上記消音器の最も低いところがあるように設定する必要は無い。
【００１８】
さらに、排水用管６の外気側端部５ｂをアウトレットパイプ５内に設けているため、残留水Ｗがない状態では、当該排水用管６がアウトレットパイプ５の一部として機能するため、消音回路として最適化した消音器内部構造の消音性能に影響を与えることはない。また、吸水口となるアウトレットパイプ５の消音空間側端部５ａを下方に配置する必要がないため、万一給水口である排水用管６の消音空間側端部６ａが残留水Ｗに水没した状態で当該残留水Ｗが凍結しても、アウトレットパイプ５からの排気が可能である。
【００１９】
さらに、前述の通り、消音器本体１の傾き、インレットパイプ３とアウトレットパイプ５の位置関係に排水構造としての制約がないため、排水構造を気にすることなく車両レイアウト、見栄え、製造性と消音器内部構造の最適解を追及できる。さらに横置きタイプの消音器にも容易に適用ができる。すなわち、上記消音器の構造は一例であり、特にこの消音構造でなくても、本発明の排水用管６による排水機構は適用可能である。
【００２０】
また、上記実施形態では、排水用管６の外気側端部６ｂが、アウトレットパイプ５の外気側端部５ｂであって当該アウトレット内に配置されているが、排水用管６の外気側端部５ｂが、図４に示すように、アウトレットパイプ５の外気側端部５ｂから若干突出していても良い。アウトレット内を通過する排気ガスの気流がある範囲であれば、当該気流による圧力低下の効果を得ることが可能である。このとき、一点鎖線で示すように、排水用管６の端部が隠れるように、マフラーカッタ８で囲うようにしても良い。
【００２１】
また、上記実施形態では、排水用管６をアウトレットパイプ５の消音空間側端部５ａからアウトレットパイプ５内に導いているがこれに限定されない。例えば、図５に示すように、アウトレットパイプ５の軸方向途中位置に排水用配管を取り込む穴５ｃを開口し、その穴５ｃから排水用管６をアウトレットパイプ５内に導くようにしてもよい。作用・効果は上記の構造と同様である。また、排水用管６を取り込む穴５ｃは、消音空間内に位置する必要は無く、図６のように消音器本体１の外側でアウトレットパイプ５内に導入される構造であっても良い。
【００２２】
さらに、上記実施形態では、アウトレットパイプ５とは別に細径の排水用管６を用意して当該排水用配管を、アウトレットパイプ５内に配置しているがこれに限定されない。例えば、図７及び図８に示すように、アウトレットパイプ５内を軸方向に沿って延びる仕切り板９で区切ることで、排水用管６のアウトレットパイプ５部分を形成するようにしても良い。このようにすると、簡易な工法かつ低コストで排水用管６を配置することができる。
また、消音器本体１を傾けることで、消音空間の最下部位置が１箇所に集中するので、残留水Ｗを溜めるための凹部を別途設けることが不要である。もっとも凹部等を形成して消音空間間の残留水を集めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る消音器を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】排水用管が突出する例を説明する部分拡大図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係る消音器の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る消音器の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係る消音器の変形例を示す断面図である。
【図８】図７におけるＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ｗ    残留水
１    消音器本体
３    インレットパイプ
５    アウトレットパイプ
６    排水用管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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