(57)【要約】【課題】２つのバンクを備えるエンジンに適用され、各バンクからの排気がその外筒内で合流されるマフラにおいて、同マフラ内の各排気管にそれぞれ開閉部材を設けるに際して、各開閉部材をより簡素な構成で駆動することのできるマフラを提供する。【解決手段】このマフラは、エンジンの各バンクからの排気がそれぞれ導入される第１排気管９と第２排気管１０とを備え、第１排気管９と第２排気管１０とから排出される排気は外筒１内で合流される。第１排気管９及び第２排気管１０にあって外筒１内の管部には、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂによって開閉される角孔１４ａ、角孔１４ｂがそれぞれ設けられている。外筒１内には、回転可能に軸支されたシャフト１６が設けられており、このシャフト１６と第１バルブ１５ａとは第１連結板１７ａにて固定される。また、このシャフト１６と第２バルブ１５ｂとは第２連結板１７ｂにて固定される。【選択図】      図２
2006144707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのバンクを備えるエンジンに適用され、セパレータによって区画された消音室を内部に有する外筒と、前記各バンクからの排気がそれぞれ導入される２つの排気管とを備え、各排気管から排出される排気が前記外筒内で合流されるマフラにおいて、
前記各排気管にあって前記外筒内の管部には開閉部材によって開閉される孔がそれぞれ設けられており、これら各孔を開閉する前記各開閉部材は連結機構にて互いに連結されてなる
ことを特徴とするマフラ。
【請求項２】
前記連結機構は、前記外筒内において回転可能に軸支されたシャフト、及び該シャフトと前記各開閉部材とをそれぞれ固定する連結部材にて構成される
請求項１に記載のマフラ。
【請求項３】
前記連結機構は、前記外筒内においてそれぞれ回転可能に軸支されて伝達機構により互いに駆動連結された第１及び第２シャフト、前記第１シャフトと前記各開閉部材の一方とを固定する第１連結部材、及び前記第２シャフトと前記各開閉部材の他方とを固定する第２連結部材にて構成される
請求項１に記載のマフラ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマフラにおいて、
前記外筒内には特定の周波数を減衰するための共鳴室が設けられており、該外筒内の排気を排出する排気管にあって同外筒よりも排気下流側の管部と前記共鳴室とは連通管にて接続されてなる
ことを特徴とするマフラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気系に設けられるマフラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気系に設けられるマフラにはその内部に複数の消音室が設けられており、排気がこれら複数の消音室を通過していく毎にその排気音は低減されていく。ここで、排気が消音室を通過する回数が多くなるほど、排気音はより一層低減されて消音性能は向上するようになるが、一方で排気流量が増大する機関高回転時などにはマフラでの圧力損失が増大するようになるため、排気効率が低下して機関出力に影響を与えるようになる。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載のマフラでは、マフラ内部の排気管に孔を設けるとともに、その孔を開閉する開閉部材（開閉バルブ）を備え、該開閉部材の駆動を通じて排気が消音室をバイパスできるようにしている。このマフラでは、機関低回転時などのように排気流量が少ないときには開閉バルブが閉じられており、エンジンからの排気は複数の消音室を通過した後にマフラから排出されるようになっている。一方、機関高回転時などのように排気流量が増大するときには開閉バルブが開かれることにより、消音室の通過回数が減少した状態で排気はマフラから排出されるようになり、これによってマフラでの圧力損失の増大が抑えられ、もって機関高回転時の排気効率は向上される。
【特許文献１】特開平６−８８５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにマフラ内部の排気管に開閉可能な開閉部材を設けることにより、機関低回転時の消音性能と、機関高回転時の排気効率とを良好なものにすることができる。
ところで、近年では、排気の浄化性能を向上させるために排気系の触媒コンバータの数が増える傾向にあり、その分、排気系の圧力損失が増大しやすくなっている。そのため、排気系の他の構成部材についてその圧力損失の低減が望まれている。
【０００５】
ここで、Ｖ型エンジンのように２つのバンクを有するエンジンは、一般的に各バンク毎に独立した排気マニホールドを備えており、それら各排気マニホールドに排出された排気は、各排気マニホールドに接続された排気管を介してマフラに導入される。このように２つのバンクを有するエンジンでは、マフラよりも排気上流側で各排気管を接続して、各バンクからの排気を合流させた状態でマフラ内へ導入するよりも、各排気管の排気下流側をマフラ内に挿入して各バンクからの排気をマフラ内で合流させるようにした方が、排気干渉による排気系の圧力損失の増大を抑えることができる。
【０００６】
ところで、このように各バンクからの排気をマフラ内で合流させ、さらに上述したような開閉部材をマフラ内の各排気管にそれぞれ設ける場合には、開閉部材の駆動機構もその数だけ必要になるなどして該マフラの構造は複雑になり、例えばコストの上昇や重量の増加等を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つのバンクを備えるエンジンに適用され、各バンクからの排気がその外筒内で合流されるマフラにおいて、同マフラ内の各排気管にそれぞれ開閉部材を設けるに際して、各開閉部材をより簡素な構成で駆動することのできるマフラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、２つのバンクを備えるエンジンに適用され、セパレータによって区画された消音室を内部に有する外筒と、前記各バンクからの排気がそれぞれ導入される２つの排気管とを備え、各排気管から排出される排気が前記外筒内で合流されるマフラにおいて、前記各排気管にあって前記外筒内の管部には開閉部材によって開閉される孔がそれぞれ設けられており、これら各孔を開閉する前記各開閉部材は連結機構にて互いに連結されてなることをその要旨とする。
【０００９】
同構成では、上記各排気管から排出される排気を上記外筒内で合流させるようにしている。そのため、排気干渉に起因する排気系の圧力損失の増大を抑えることができる。また、各排気管にあって前記外筒内の管部には開閉部材によって開閉される孔をそれぞれ設けるようにしている。そのため、例えばエンジンの運転状態に応じてこれら各開閉部材を開閉させることにより、当該マフラの消音性能と排気効率とを良好なものにすることができる。
【００１０】
ここで、外筒内の各排気管に設けられた各開閉部材は連結機構にて互いに連結されており、同連結機構を駆動することで各開閉部材が同時に開閉駆動される。従って、同構成によれば、マフラ内の各排気管にそれぞれ開閉部材を設けるに際して、各開閉部材をより簡素な構成で駆動することができるようになる。そのため、例えばマフラ内に複数の開閉部材を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることもできるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマフラにおいて、前記連結機構は、前記外筒内において回転可能に軸支されたシャフト、及び該シャフトと前記各開閉部材とをそれぞれ固定する連結部材にて構成されることをその要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、各開閉部材が連結部材によって上記シャフトに固定される。従って、１つのシャフトを回転させることにより各開閉部材を同時に駆動することができるようになり、開閉部材の駆動機構自体や、その駆動用のアクチュエータの配設数等を簡素化することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のマフラにおいて、前記連結機構は、前記外筒内においてそれぞれ回転可能に軸支されて伝達機構により互いに駆動連結された第１及び第２シャフト、前記第１シャフトと前記各開閉部材の一方とを固定する第１連結部材、及び前記第２シャフトと前記各開閉部材の他方とを固定する第２連結部材にて構成されることをその要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、上記第１シャフトを回転させることにより一方の開閉部材が開閉駆動される。ここで、第１シャフトと上記第２シャフトとは互いに駆動連結されているため、第１シャフトの回転によって同時に第２シャフトも回転され、この第２シャフトに固定された他方の開閉部材も同時に開閉駆動される。このように同構成によれば、１つのシャフト（第１シャフト）に回転駆動力を与えることで各開閉部材を同時に駆動することができるようになる。従って、開閉部材を駆動するための駆動源を各開閉部材毎にそれぞれ設ける必要がなく、同駆動源の配設数を簡素化することができる。ちなみに、上記伝達機構としては、歯車機構やベルト機構、あるいはチェーン機構等が挙げられる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマフラにおいて、前記外筒内には特定の周波数を減衰するための共鳴室が設けられており、該外筒内の排気を排出する排気管にあって同外筒よりも排気下流側の管部と前記共鳴室とは連通管にて接続されてなることをその要旨とする。
【００１６】
同構成によれば、外筒内の排気を排出する排気管からの排気によって上記共鳴室が圧迫されるため、同共鳴室での共鳴効果が好適に得られ、もって同共鳴効果による排気音の低減を十分に行うことができる。また、排気管と連通管との接続位置を変えることにより、外筒よりも排気下流側の管部の長さに起因して発生する気柱共鳴について、その共鳴周波数を容易に変更することができ、もって所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。ちなみに、排気管出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、共鳴周波数は高くなる。そのため、気柱共鳴によって発生する共鳴音についてその音圧が最大となる機関回転速度は、排気管出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、より高い回転速度域に移行するようになり、これにより低回転速度域の共鳴音の音圧を抑えることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、Ｖ型エンジンなど、２つのバンクを備えるエンジンのマフラとして構成された本発明にかかるマフラについてこれを具体化した第１の実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態のマフラについて、排気の流れ方向における断面の構造を示している。
この図１に示されるように、本実施形態にかかるマフラは略円筒状の外筒１等から構成されている。
【００１９】
外筒１の内部は、排気上流側から順に第１セパレータ２、第２セパレータ３、第３セパレータ４によって区画されており、第１セパレータ２と外筒１の内部とで第１消音室５が区画形成されている。また、第１セパレータ２と第２セパレータ３と外筒１の内部とで第２消音室６が区画形成されている。また、第２セパレータ３と第３セパレータ４と外筒１の内部とで第３消音室７が区画形成されている。そして、第３セパレータ４と外筒１の内部とで共鳴室８が区画形成されている。
【００２０】
第１消音室５と第２消音室６とは第１セパレータ２に設けられた連通孔２ａによって互いに連通されており、第２消音室６と第３消音室７とは第２セパレータ３に設けられた連通孔３ａによって互いに連通されている。また、共鳴室８は、排気音の構成周波数のうちで特定の周波数を減衰させることができるように、その容積等は適宜設定されており、本実施形態においては特に低周波数の排気音を効率よく低減することができるようにその容積等は設定されている。
【００２１】
前記外筒１にあってその排気上流側の壁面１ａには、エンジンの一方のバンクからの排気が導入される第１排気管９、及びエンジンの他方のバンクからの排気が導入される第２排気管１０がそれぞれ設けられている。また、外筒１にあって排気下流側の壁面１ｂには、外筒１内の排気を排出するための第３排気管１１が設けられている。
【００２２】
第３排気管１１の一端は、上記壁面１ｂ、第３セパレータ４、及び第２セパレータ３を突き抜けて第２消音室６まで挿入されている。第３排気管１１の他端は大気開放されている。また、第３排気管１１にあって外筒１の壁面１ｂよりも排気下流側の管部には、同第３排気管１１内と前記共鳴室８内とを連通する連通管１３が接続されている。
【００２３】
上記第１排気管９及び第２排気管１０の一端は、上記壁面１ａ、第１セパレータ２、及び第２セパレータ３を突き抜けて第３消音室７までそれぞれ挿入されている。すなわち、第１排気管９及び第２排気管１０の排気下流側の末端はそれぞれ第３消音室７に開口されており、各バンクから排出された排気は外筒１内で合流するようになっている。第１排気管９及び第２排気管１０の他端はそれぞれ触媒コンバータに接続され、各触媒コンバータは各バンクにそれぞれ設けられる排気マニホールドに接続される。
【００２４】
第１排気管９及び第２排気管１０において、第１消音室５内の管部には複数の小穴１２が設けられており、第１排気管９及び第２排気管１０内の排気の一部は、これら小穴１２から第１消音室５内に流出するようになっている。
【００２５】
このように構成される本実施形態のマフラでは、第１排気管９及び第２排気管１０から排出される排気が外筒１内で合流するようになるため、次のような効果を奏する。
各バンク毎に独立した各排気管がマフラよりも排気上流側で接続された排気系、すなわち、集合管等によって各バンクからの排気が合流された状態でマフラ内へ導入される排気系では、排気の合流部で排気干渉が生じるために排気系の圧力損失が増大するようになる。一方、本実施形態では、各バンクから排出されて第１排気管９及び第２排気管１０に導入された排気は、上記集合管の合流部よりも容積が大きい外筒１内で合流する。そのため、各バンクからの排気を集合管で合流させる場合と比較して、排気干渉に起因する排気系の圧力損失の増大が抑えられる。
【００２６】
さらに、本実施形態にかかるマフラの第１排気管９及び第２排気管１０には、これら各排気管に形成された孔を開閉する開閉部材や、各孔に設けられた各開閉部材を互いに連結する連結機構などから構成されるバルブ機構が設けられている。
【００２７】
このバルブ機構の構造について図２〜図４を併せ参照して説明する。なお、図２は先の図１において、バルブ機構の構造を示しやすくするために第３排気管１１の一部を省略した図である。また、図３はバルブ機構が閉状態とされているときの図１のＡ−Ａ断面を示しており、図４はバルブ機構が開状態とされているときの図１のＡ−Ａ断面を示している。
【００２８】
図２に示されるように、第１排気管９及び第２排気管１０において、第２消音室６内の管部にはそれぞれ角孔１４ａ、１４ｂが設けられている。これら角孔１４ａ、１４ｂはそれぞれ上記開閉部材を構成する第１バルブ１５ａ、第２バルブ１５ｂによって開閉される。
【００２９】
これら第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂは、角孔１４ａ、１４ｂを覆うべく、第１排気管９や第２排気管１０の外周形状に合わせた半円弧状の形状をなしている。
そして、これら第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂは連結機構にて互いに連結されている。この連結機構は外筒１内において回転可能に軸支されたシャフト１６、該シャフト１６と第１バルブ１５ａとを固定する第１連結板１７ａ、及び該シャフト１６と第２バルブ１５ｂとを固定する第２連結板１７ｂ等から構成されている。
【００３０】
上記シャフト１６は、第１セパレータ２及び第２セパレータ３に形成された支持部によって回転可能に軸支されている。このシャフト１６の外周面にあってその直径方向にはそれぞれ、平板状の第１連結板１７ａ及び第２連結板１７ｂが固定されており、第１連結板１７ａの端部には第１バルブ１５ａが、第２連結板１７ｂの端部には第２バルブ１５ｂがそれぞれ固定されている。このように第１連結板１７ａ及び第２連結板１７ｂは、シャフトと各開閉部材とをそれぞれ固定する上記連結部材を構成している。
【００３１】
なお、図３や図４に示されるように、角孔１４ａ及び角孔１４ｂはシャフト１６の中心軸に対して点対称となるように第１排気管９及び第２排気管１０に形成されており、角孔１４ａは一方の側（外筒１の上面側）に向けて、角孔１４ｂは他方の側（外筒１の下面側）に向けてそれぞれ開口されている。従って、角孔１４ａや角孔１４ｂから排出される排気は互いに異なる方向に流出するようになっている。そして、角孔１４ａ及び角孔１４ｂをそれぞれ開閉できるように、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂも、同じくシャフト１６の中心軸に対して点対称となるように設けられている。
【００３２】
また、図２等に示されるように、シャフト１６の一端は上記壁面１ａから突き出ており、この一端には、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを閉方向に付勢するスプリング１８が設けられている。また、この一端には第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂを開閉駆動するためのアクチュエータ１９が接続されている。このアクチュエータ１９の駆動制御を通じて、エンジンの回転速度が一定未満の低回転速度域にあるときには第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂは閉じられ、エンジンの回転速度が一定以上の高回転速度域にあるときには第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂは開かれる。このように上記バルブ機構は、機関運転状態に応じて開閉駆動される。
【００３３】
このように構成される本実施形態のマフラについて、機関運転状態に応じた排気の流動態様を、図１を参照しつつ説明する。
エンジンの各バンクから排出された排気は、第１排気管９や第２排気管１０に導入され、これら第１排気管９や第２排気管１０に導入された排気の一部は、第１排気管９や第２排気管１０に設けられた小穴１２から第１消音室５に導入される。そしてこの第１消音室５に導入された排気は、該第１消音室５やこれに連通された第２消音室６にてその排気音が低減された後、第２消音室６に開口された第３排気管１１に導入される。
【００３４】
一方、第１排気管９や第２排気管１０に導入された排気の大部分であって、上記小穴１２から第１消音室５に導入されることなく各排気管内を進んだ排気は、第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂの状態によってその流動態様が異なる。
【００３５】
まず、図３に示されるように、エンジンの回転速度が低回転速度域にあり、第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂが閉じている状態では、その大部分の排気は、第１排気管９や第２排気管１０の末端から第３消音室７に導入される。そして、この第３消音室７に導入された排気は、該第３消音室７やこれに連通された第２消音室６にてその排気音が低減された後、上記第３排気管１１に導入される。
【００３６】
このように、第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂが閉じているときには、小穴１２及び第１排気管９や第２排気管１０の末端といった２系統にて排気がマフラ内に導入され、これら導入された排気は複数の消音室を通過することにより、十分に消音された状態でマフラ外部に排出される。
【００３７】
一方、図４に示されるように、エンジンの回転速度が高回転速度域にあり、第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂが開いている状態では、上記大部分の排気は、角孔１４ａ、１４ｂから第２消音室６に導入されるとともに、第１排気管９や第２排気管１０の末端から第３消音室７に導入される。そして、角孔１４ａ、１４ｂから第２消音室６に導入された排気は、該第２消音室６にてその排気音が低減された後、上記第３排気管１１に導入される。また、第１排気管９や第２排気管１０の末端から第３消音室７に導入された排気は、該第３消音室７やこれに連通された第２消音室６にてその排気音が低減された後、上記第３排気管１１に導入される。
【００３８】
このように、第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂが開いているときには、小穴１２、第１排気管９や第２排気管１０の末端、及び角孔１４ａ、１４ｂといった３系統にて排気がマフラ内に導入される。このうち、特に角孔１４ａ、１４ｂからマフラ内に導入された排気は、第２消音室６のみを通過してマフラ外部に排出される。すなわち、角孔１４ａ及び角孔１４ｂから第３排気管１１までの排気流路は、第１排気管９や第２排気管１０の末端から第３排気管１１までの排気流路よりも消音室の通過回数が少ないため、その圧力損失はより低くなる。そのため、排気流量が増大するエンジン高回転時であっても、マフラ内での圧力損失の増大が抑えられ、もってエンジン高回転時の排気効率が向上される。
【００３９】
なお、排気流量が増大するほど、各バンクから排出された排気はより圧力損失の低い流路、すなわち角孔１４ａ及び角孔１４ｂから第３排気管１１までの排気流路に流れやすくなるため、より一層排気効率は高められるようになる。
【００４０】
さて、本実施形態では、第１排気管９及び第２排気管１０からそれぞれ排出される排気を外筒１内で合流させることにより、排気干渉による圧力損失の増大を抑えるようにしているが、これを実現するために第１排気管９及び第２排気管１０はそれぞれ独立した状態で外筒１内に挿入されている。そして個々に挿入された第１排気管９及び第２排気管１０にそれぞれ第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを設けるようにしている。
【００４１】
ここで、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂは、シャフト１６、第１連結板１７ａ、及び第２連結板１７ｂといった連結機構にて互いに連結されており、１本のシャフト１６を回転させることによって第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂは同時に開閉される。そのため、第１排気管９及び第２排気管１０にそれぞれ上記第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを設ける場合にあって、個別に各バルブの駆動機構や駆動用のアクチュエータを設ける必要がなく、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂの駆動機構自体や、その駆動用のアクチュエータの配設数等を簡素化することができる。すなわち、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを簡素な構成で駆動することができる。従って、例えばマフラ内に複数のバルブ機構を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることができる。
【００４２】
他方、本実施形態では、第３排気管１１にあって外筒１の壁面１ｂよりも排気下流側の管部には、同第３排気管１１内と前記共鳴室８内とを連通する連通管１３を接続するようにしている。そのため、外筒１内の排気を排出する第３排気管１１からの排気によって上記共鳴室８を十分に圧迫することができ、該共鳴室８での共鳴効果が好適に得られるようになる。そしてその結果、その共鳴効果による排気音の低減を十分に行うことができる。
【００４３】
また、第３排気管１１と連通管１３との接続位置を変えることにより、外筒１よりも排気下流側の管部の長さに起因して発生する気柱共鳴について、その共鳴周波数を容易に変更することができるため、所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。
【００４４】
すなわち、気柱の共鳴周波数ｆは次式（１）から求めることができる。
【００４５】
【数１】
2006144707.tif 000003
そして、図５に示すように、第３排気管１１の管長が「Ｌ」であって、上記連通管１３を備えていないときの共鳴周波数を「ｆａ」とする。一方、同図５に二点鎖線にて示すように、上記連通管１３を備え、第３排気管１１の大気開放端側の出口から該連通管が接続された部位までの管長が「Ｌ１」に設定されているときの共鳴周波数を「ｆｂ」とする。この場合には、管長Ｌと管長Ｌ１との大小関係が「Ｌ＞Ｌ１」となるため、上記式（１）から共鳴周波数ｆａと共鳴周波数ｆｂとの大小関係は「ｆａ＜ｆｂ」となる。ここで、第３排気管１１にて発生する気柱共鳴は、該第３排気管１１に対する断続的な排気の導入が振動源となっているため、１分間に共鳴周波数ｆと同じ回数だけ、第３排気管１１に排気が導入されるとき、その共鳴音は最大となる。従って、共鳴音が最大となるエンジン回転速度（以下、共鳴回転速度ＦＮＥという）は次式（２）から求めることができる。
【００４６】
共鳴回転速度ＦＮＥ＝ｆ／Ｈ×６０  ・・・（２）
ｆ：共鳴周波数
Ｈ：クランクシャフト１回転当たりの排気行程の回数
この式（２）に示されるように、共鳴周波数が高くなるほど、共鳴回転速度ＦＮＥは大きくなる。従って、上記共鳴周波数ｆａに対応する共鳴回転速度ＦＮＥａと上記共鳴周波数ｆｂに対応する共鳴回転速度ＦＮＥｂとの大小関係は「ＦＮＥａ＜ＦＮＥｂ」となり、連通管１３を備える場合の方が共鳴回転速度ＦＮＥは大きくなる。すなわち、第３排気管１１での気柱共鳴により発生する共鳴音についてその音圧が最大となる回転速度域は、より高い回転速度域へ移行するようになる。
【００４７】
このように上記管長Ｌ１を変更する、すなわち第３排気管１１と連通管１３との接続位置を変えることにより共鳴回転速度ＦＮＥを容易に、且つ任意に変更することができることから、所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。また、上述したように、気柱共鳴によって発生する共鳴音についてその音圧が最大となる共鳴回転速度ＦＮＥは、上記管長Ｌ１を短くするほどより高い回転速度域に移行するようになり、これにより低回転速度域の共鳴音の音圧を抑えることができる。
【００４８】
例えば、本実施形態のマフラをＶ型８気筒のエンジンに適用し、第３排気管１１の管長Ｌを「２１００ｍｍ」、その直径を「７０ｍｍ」に設定した場合にあって、上記連通管１３を備えておらず、排気温度が「５００℃」であるときの共鳴回転速度ＦＮＥａは、上記式（１）及び式（２）から約「１９３５ｒ／ｍｉｎ」となる。このときには、図６に実線にて示されるように、エンジン回転速度が１９３５ｒ／ｍｉｎ近傍の速度となったとき、気柱共鳴によって発生する共鳴音の音圧は最大となる。
【００４９】
一方、本実施形態のマフラを同型のエンジンに適用し、第３排気管１１の管長Ｌを「２１００ｍｍ」、その直径を「７０ｍｍ」に設定した場合にあって、上記連通管１３を備え、上記管長Ｌ１を「１２５０ｍｍ」に設定し、排気温度が「５００℃」であるときの共鳴回転速度ＦＮＥｂは、上記式（１）及び式（２）から約「３３３０ｒ／ｍｉｎ」となる。このときには、図６に二点鎖線にて示されるように、エンジン回転速度が３３３０ｒ／ｍｉｎ近傍の速度となったとき、気柱共鳴によって発生する共鳴音の音圧は最大となる。このように、連通管１３を備えた場合には、そうでないときと比較して、共鳴回転速度ＦＮＥをより高回転速度側に移行させることができるため、同図６に斜線にて示す領域の音圧、すなわち低回転速度域の音圧を低減することができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
（１）エンジンの各バンクから排出される排気をマフラ内（外筒１内）で合流させるようにしている。そのため、排気干渉に起因する排気系の圧力損失の増大を抑えることができるようになる。
【００５１】
（２）機関運転状態に応じて開閉駆動される第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを第１排気管９及び第２排気管１０にそれぞれ設けるようにしている。そのため、エンジン低回転時の消音性能とエンジン高回転時の排気効率とを良好なものにすることができる。ここで、本実施形態では、それら第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを連結機構にて互いに連結するようにしている。従って、該連結機構を駆動することで第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを同時に開閉駆動することができ、マフラ内の第１排気管９及び第２排気管１０にそれぞれ第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを設けるに際して、同第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを簡素な構成で駆動することができるようになる。そのため、例えばマフラ内に複数のバルブ機構を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることもできる。
【００５２】
（３）上記連結機構を、外筒１内において回転可能に軸支されたシャフト１６、シャフト１６と第１バルブ１５ａとを固定する第１連結板１７ａ、及びシャフト１６と第２バルブ１５ｂとを固定する第２連結板１７ｂにて構成するようにしている。このように、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを第１連結板１７ａ及び第２連結板１７ｂを介して同一のシャフト１６に固定するようにしているため、１つのシャフト１６を回転させることにより第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを同時に駆動することができるようになる。従って、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂの駆動機構自体や、その駆動用のアクチュエータの配設数等を簡素化することができる。
【００５３】
（４）外筒１内に特定の周波数を減衰するための共鳴室８を設けるとともに、外筒１内の排気を排出する第３排気管１１にあって外筒１よりも排気下流側の管部と共鳴室８とを連通管１３にて接続するようにしている。そのため、外筒１内の排気を排出する第３排気管１１からの排気によって共鳴室８は圧迫されて同共鳴室８での共鳴効果が好適に得られ、もって同共鳴効果による排気音の低減を十分に行うことができるようになる。
【００５４】
（５）また、第３排気管１１と連通管１３との接続位置を変えることにより、外筒１よりも排気下流側の管部の長さに起因して発生する気柱共鳴について、その共鳴周波数を容易に変更することができ、もって所望の回転速度域における共鳴音の抑制も容易に行うことができる。ちなみに、第３排気管１１の出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、共鳴周波数は高くなる。そのため、気柱共鳴によって発生する共鳴音についてその音圧が最大となるエンジン回転速度は、第３排気管１１の出口から上記接続位置までの距離を短くするほど、より高い回転速度域に移行するようになり、これにより低回転速度域の共鳴音の音圧を抑えることができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかるマフラについてこれを具体化した第２の実施形態について、図７〜図９を併せ参照して説明する。
【００５５】
本実施形態では、第１の実施形態とは異なる連結機構にて上記第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを連結するようにしており、この点以外は基本的に第１の実施形態と同一である。そこで以下では、この相違点を中心に本実施形態にかかるマフラを説明する。なお、図７〜図９において、第１の実施形態で説明した部材と同じ部材には同一の符号を付している。
【００５６】
図７は、本実施形態のマフラについて、排気の流れ方向における断面の構造を示しており、先の図２と同様に、バルブ機構の構造を示しやすくするために第３排気管１１の一部を省略した図である。また、図８はバルブ機構が閉状態とされているときの図７のＢ−Ｂ断面を示しており、図９はバルブ機構が開状態とされているときの図７のＢ−Ｂ断面を示している。
【００５７】
図７に示されるように、第１排気管９及び第２排気管１０において、第２消音室６内の管部にはそれぞれ角孔１４ａ、１４ｂが設けられており、これら角孔１４ａ、１４ｂはそれぞれ第１バルブ１５ａ、第２バルブ１５ｂによって開閉される。
【００５８】
これら第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂは、角孔１４ａ、１４ｂを覆うべく、第１排気管９や第２排気管１０の外周形状に合わせた半円弧状の形状をなしている。
そしてこれら第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂは連結機構にて互いに連結されている。
【００５９】
本実施形態における該連結機構は外筒１内において回転可能に軸支された第１シャフト２０ａ、同じく外筒１内において回転可能に軸支された第２シャフト２０ｂ、第１シャフト２０ａと第１バルブ１５ａとを固定する第１連結板２２ａ、及び第２シャフト２０ｂと第２バルブ１５ｂとを固定する第２連結板２２ｂ等から構成されている。
【００６０】
第１シャフト２０ａは、第１セパレータ２及び第２セパレータ３に形成された支持部によって回転可能に軸支されており、その一部には第１歯車２３ａが設けられている。この第１シャフト２０ａの外周面にあってその直径方向には平板状の第１連結板２２ａが固定されており、第１連結板２２ａの端部には第１バルブ１５ａが固定されている。この第１連結板２２ａは上記第１連結部材を構成している。
【００６１】
また、第１シャフト２０ａの一端は外筒１の排気上流側の壁面１ａから突き出ており、この一端には、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを閉方向に付勢するスプリング１８が設けられている。また、この一端には第１及び第２バルブ１５ａ、１５ｂを開閉駆動するための上記アクチュエータ１９が接続されている。
【００６２】
第２シャフト２０ｂは、上記第１シャフト２０ａにあって上記第１連結板２２ａが設けられた側とは反対の側に並設されており、第１セパレータ２及び第２セパレータ３に形成された支持部によって回転可能に軸支されている。また、その一部には上記第１歯車２３ａにかみ合う第２歯車２３ｂが設けられている。この第２シャフト２０ｂの外周面にあってその直径方向には平板状の第２連結板２２ｂが固定されており、第２連結板２２ｂの端部には第２バルブ１５ｂが固定されている。この第２連結板２２ｂは上記第２連結部材を構成している。
【００６３】
なお、図８や図９に示されるように、本実施形態の角孔１４ａ及び角孔１４ｂはともに一方の側（外筒１の上面側）に向けてそれぞれ開口されており、角孔１４ａや角孔１４ｂから排出される排気は同一方向に流出するようになっている。そして、角孔１４ａ及び角孔１４ｂをそれぞれ開閉できるように、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂも、第１排気管９及び第２排気管１０の一方の側に設けられている。
【００６４】
このように構成される本実施形態のマフラ、特にその連結機構では、第１シャフト２０ａをアクチュエータ１９にて回転させることにより、第１バルブ１５ａが開閉駆動される。ここで、第１シャフト２０ａ及び第２シャフト２０ｂは、第１歯車２３ａ及び第２歯車２３ｂといった伝達機構によって互いに駆動連結されているため、第１シャフト２０ａの回転によって同時に第２シャフト２０ｂも回転され、この第２シャフト２０ｂに固定された第２バルブ１５ｂも第１バルブ１５ａと同時に開閉駆動される。
【００６５】
このように本実施形態によれば、１つのシャフト（第１シャフト２０ａ）に回転駆動力を与えることで第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを同時に駆動することができるようになる。従って、第１バルブ１５ａや第２バルブ１５ｂを駆動するための駆動源（本実施形態においてはアクチュエータ１９）を各バルブ毎にそれぞれ設ける必要がなく、同駆動源の配設数を簡素化することができるようになる。すなわち、本実施形態によっても、マフラ内の第１排気管９及び第２排気管１０にそれぞれ第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを設けるに際して、同第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを簡素な構成で駆動することができるようになる。そのため、例えばマフラ内に複数のバルブ機構を備えることによるコストの上昇や、重量の増加等を抑えることもできる。
【００６６】
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを駆動する駆動源がアクチュエータ１９であったが、これをスプリングに変更して実施することもできる。例えば図１０に例示するように、第１セパレータ２及び第２セパレータ３に形成された支持部にシャフト１６’を回転可能に軸支し、このシャフト１６’に上記第１連結板１７ａ及び第２連結板１７ｂを固定する。そして、シャフト１６’の一端であって、第１セパレータ２から壁面１ａ側に向けて突出した部分に、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを閉方向に付勢するスプリング３０を設ける。さらに、エンジンの回転速度上昇に伴う排気圧力の増大によって第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂが開くように同スプリング３０のばね定数を設定するようにする。このような変形例によっても、第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。特にこの変形例では、アクチュエータ１９やその制御装置等が不要となるため、さらに簡素な構成で第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを開閉させることができるようになる。なお、シャフト１６’の一端であって、第２セパレータ３から壁面１ｂ側に向けて突出した部分に、上記スプリング３０を設けるようにしてもよい。
【００６７】
なお、このような変形例にかかる態様は上記第２の実施形態にも同様に適用することができる。例えば図１１に例示するように、第１セパレータ２及び第２セパレータ３に形成された支持部に第１シャフト２０ａ’を回転可能に軸支し、この第１シャフト２０ａ’に上記第１連結板２２ａを固定する。また、上記第２歯車２３ｂとかみ合う上記第１歯車２３ａをこの第１シャフト２０ａ’に設ける。そして、同第１シャフト２０ａ’の一端であって、第１セパレータ２から壁面１ａ側に向けて突出した部分に、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを閉方向に付勢するスプリング４０を設ける。このスプリング４０のばね定数も、エンジンの回転速度上昇に伴う排気圧力の増大によって第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂが開くようにその値を設定する。このように構成される該変形例によっても、第２の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。すなわち、第１バルブ１５ａや第２バルブ１５ｂを駆動するための駆動源（この変形例においてはスプリング４０）を各バルブ毎にそれぞれ設ける必要がなく、同駆動源の配設数を簡素化することができるようになる。特にこの変形例では、アクチュエータ１９やその制御装置等が不要となるため、さらに簡素な構成で第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを開閉させることができるようになる。なお、第１シャフト２０ａ’の一端であって、第２セパレータ３から壁面１ｂ側に向けて突出した部分に、上記スプリング４０を設けるようにしてもよい。
【００６８】
ちなみに、上記スプリング３０やスプリング４０として、先の図１０や図１１に示したコイルばねの他、板ばね等を用いることもできる。
・上記第１及び第２の実施形態で説明したスプリング１８は省略してもよい。
【００６９】
・第１排気管９や第２排気管２０に設けられた上記小穴１２は省略してもよい。
・上記各実施形態では、第１排気管９や第２排気管１０に１つずつ角孔１４ａ、１４ｂを設けるようにした。この他にも、第１排気管９や第２排気管１０に複数の角孔１４ａ、１４ｂを設ける。そして、第１排気管９に設けられた複数の角孔１４ａを開閉する開閉部材と、第２排気管１０に設けられた複数の角孔１４ｂを開閉する開閉部材とを、上述したような連結機構にて互いに連結するようにしてもよい。
【００７０】
・第１排気管９や第２排気管１０に設けられ、第１バルブ１５ａや第２バルブ１５ｂによって開閉される孔（角孔１４ａ、１４ｂ）の形状は任意に変更することができる。
・マフラ内に設けられる消音室の個数は任意に変更することができる。
【００７１】
・上記共鳴室８や連通管１３を省略してもよい。この場合でも第１の実施形態にて説明した（４）や（５）を除く効果を得ることができる。
・上記各実施形態で説明した連結機構は一例であり、要は、各排気管に設けられた各開閉部材を互いに連結する機構であれば、その構造は適宜変更して実施することができる。
【００７２】
・上記第２の実施形態では、第１シャフト２０ａと第２シャフト２０ｂとを互いに駆動連結する伝達機構として歯車機構を採用したが、この伝達機構は互いに異なる可動部材間で駆動力を伝達することのできる機構であればよい。従って、同伝達機構としてベルト機構、あるいはチェーン機構等を採用することもできる。
【００７３】
・本発明にかかるマフラは、２つのバンクを備えるエンジンにあって各バンク毎に独立して排気が排出される排気系であれば、これに適用することができる。例えば、Ｖ型エンジンだけではなく、１対のバンクを２つ備えるＷ型エンジン、あるいは水平対向エンジン等の排気系に設けられるマフラとしても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明にかかるマフラの第１の実施形態について、その断面構造を示す模式図。
【図２】図１において排気管の一部を省略し、バルブ機構の構造を示した模式図。
【図３】同実施形態において、バルブ機構が閉状態とされているときの図１のＡ−Ａ断面を示す模式図。
【図４】同実施形態において、バルブ機構が開状態とされているときの図１のＡ−Ａ断面を示す模式図。
【図５】同実施形態において、気柱共鳴の発生態様を説明するための概略図。
【図６】気柱共鳴によって発生する共鳴音の音圧について、連通管の有無による変化態様を示すグラフ。
【図７】本発明にかかるマフラの第２の実施形態について、その断面構造を示す模式図。
【図８】同実施形態において、バルブ機構が閉状態とされているときの図７のＢ−Ｂ断面を示す模式図。
【図９】同実施形態において、バルブ機構が開状態とされているときの図７のＢ−Ｂ断面を示す模式図。
【図１０】第１の実施形態にかかるマフラの変形例について、そのバルブ機構の構造を示した模式図。
【図１１】第２の実施形態にかかるマフラの変形例について、そのバルブ機構の構造を示した模式図。
【符号の説明】
【００７５】
１…外筒、１ａ…壁面、１ｂ…壁面、２…第１セパレータ、２ａ…連通孔、３…第２セパレータ、３ａ…連通孔、４…第３セパレータ、５…第１消音室、６…第２消音室、７…第３消音室、８…共鳴室、９…第１排気管、１０…第２排気管、１１…第３排気管、１２…小穴、１３…連通管、１４ａ、１４ｂ…角孔、１５ａ…第１バルブ、１５ｂ…第２バルブ、１６、１６’…シャフト、１７ａ…第１連結板、１７ｂ…第２連結板、１８…スプリング、１９…アクチュエータ、２０…第２排気管、２０ａ、２０ａ’…第１シャフト、２０ｂ…第２シャフト、２２ａ…第１連結板、２２ｂ…第２連結板、２３ａ…第１歯車、２３ｂ…第２歯車、３０、４０…スプリング。
【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】
2006144707.tif 000011
【図９】
2006144707.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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