(57)【要約】【課題】  排気管の流路面積を小さくする閉じ側と、その面積を大きくする開き側とに切り換わる開閉弁を設けた排気流量制御弁において、その開閉弁の作動特性の設定自由度を向上させ、しかも排気構造の大型化を招かない。【解決手段】  開閉弁２２に切り欠き２２Ｃを形成すると共に、排気管３の内管４には、切り欠き２２Ｃに合わせた凹み１８を形成し、凹み１８と排気管３の外管５との間に形成される空間に、開閉弁２２を閉じ側に付勢する弾性部材２６を配置した。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）の排気系（Ｅｘ）に設けられて、排気ガスが通る内管（４）およびその内管（４）を包囲する外管（５）とを備えた排気管（３）と、
内管（４）に設けられ、その内管（４）の流路断面積を小さくする閉じ側と、その流路断面積を大きくする開き側とに切換わる開閉弁（２２）と、
内管（４）と外管（５）との間に配置され、開閉弁（２２）を閉じ側に付勢する弾性部材（２６）とを備え、
開閉弁（２２）に作用する排気ガス圧力の増加により、弾性部材（２６）の付勢力に抗して開閉弁（２２）を閉じ側から開き側へ切換える排気流量制御弁において、
開閉弁（２２）に切り欠き（２２Ｃ）を形成すると共に、内管（４）には、切り欠き（２２Ｃ）に合わせた凹み（１８）を形成し、凹み（１８）と外管（５）との間に形成される空間に弾性部材（２６）を配置したことを特徴とする排気流量制御弁。
【請求項２】
前記弾性部材（２６）と前記開閉弁（２２）との間にリンク機構（３０）を介在させ、このリンク機構（３０）を前記空間に配置したことを特徴とする、前記請求項１記載の排気流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガスが通る排気管に設けられる排気流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気ガスが通る排気管に設けられており、排気管の流路断面積を小さくする閉じ側と、その流路断面積を大きくする開き側とに切換わる開閉弁５と、その開閉弁５を閉じ側に付勢する弾性部材２６とを備え、開閉弁５に作用する排気ガス圧力の増加により、弾性部材２６の付勢力に抗して開閉弁５を閉じ側から開き側へ切換える排気流量制御弁は公知である（後記特許文献１）参照。
【特許文献１】米国特許第５，３５５，６７３号公明細書参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記特許文献１に開示されるものは、弾性部材２６、および弾性部材２６と開閉弁５との間に介在するリンク機構６を排気管とこれを包囲する外管７との間に配置して、弾性部材２６やリンク機構６が直接排気ガスに曝されることによる熱害や飛石などによる損傷を防止し、さらに、弾性部材２６およびリンク機構６を管の径方向に対して薄型に形成して、これら弾性部材２６やリンク機構６を排気管と外管７との間にコンパクトに収容している。
【０００４】
しかしながら、開閉弁５の作動特性の設定によっては、弾性部材２６やリンク機構６を必ずしも薄型化できない場合があり、こうした場合は外管７の径を大きくして、排気管と外管７との間に形成される空間を径方向に拡大して弾性部材２６やリンク機構６を収容する必要があり、排気流量制御弁を設ける箇所の排気構造が大型化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、前記問題を解決した、新規な排気流量制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジンの排気系に設けられて、排気ガスが通る内管およびその内管を包囲する外管とを備えた排気管と、内管に設けられ、その内管の流路断面積を小さくする閉じ側と、その流路断面積を大きくする開き側とに切換わる開閉弁と、内管と外管との間に配置され、開閉弁を閉じ側に付勢する弾性部材とを備え、開閉弁に作用する排気ガス圧力の増加により、弾性部材の付勢力に抗して開閉弁を閉じ側から開き側へ切換える排気流量制御弁において、
開閉弁に切り欠きを形成すると共に、内管には、切り欠きに合わせた凹みを形成し、凹みと外管との間に形成される空間に弾性部材を配置したことを特徴としている。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のものにおいて、前記弾性部材と前記開閉弁との間にリンク機構を介在させ、このリンク機構を前記空間に配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、開閉弁を閉じ方向に付勢する弾性部材を配置するための空間を径方向に拡大することができ、弾性部材を径方向に対して薄型に形成するなどの制約を受けることがなくなり、開閉弁の作動特性の設定自由度が増して、排気流量制御弁の性能を大幅に向上させることができ、しかも排気管は、その外管の径を大きくする必要がないため排気流量制御弁を設ける部分の排気構造の大型化を招くことがない。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、前記弾性部材およびこの弾性部材と開閉弁との間に介在するリンク機構を配置する空間が拡大され、それらを径方向に対して薄型に形成する必要がなくなり、開閉弁の作動特性の設定自由度が増して、排気流量制御弁の性能を大幅に向上させることができ、しかも排気管は、その外管の径を大きくする必要がないため排気流量制御弁を設ける部分の排気構造の大型化を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１〜５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、本発明排気流量制御弁を、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、本発明排気流量制御弁を備えたエンジンの排気系の全体側面図、図２は、図１の２矢視の仮想線囲い部分の要部破断拡大図、図３は、図２の３矢視の要部破断図、図４は、排気流量制御弁の斜視図、図５は、図２の５−５線に沿う拡大断面図である。
【００１２】
図１において、エンジンＥの排気ポートに接続される排気系Ｅｘは自動車の前後方向に沿って延びており、その上流側から下流側に沿って直下型排気触媒Ｃ、本発明にかかる排気流量制御弁Ｖ、一次消音器（プリチャンバ）Ｍ１および二次消音器Ｍ２が順次に接続される。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、直下型排気触媒Ｃにより、排気ガス中の含まれるＨＣ、ＣＯ，ＮＯｘなどの有害成分が浄化されたのち、排気流量制御弁Ｖを経て、一次および二次消音器Ｍ１、Ｍ２により、排気騒音が消音されて外部に排出される。
【００１３】
つぎに、図２〜５を参照して、本発明に従う排気流量制御弁Ｖの構成を具体的に説明する。
【００１４】
この排気流量制御弁Ｖは、直下型触媒Ｃの出口に接続される上流側排気管１の下流端と、一次消音器Ｍ１の入口に接続される下流側排気管２の上流端との間に接続される排気管３に設けられており、この排気管３は、内管４と、この内管４を環状の空間６をあけて包囲する外管５とより構成されている。外管５の上流側はコーン状に形成されていて、内管４の上流側に接合され、この接合部には、上流側接続フランジ９に溶接される接続パイプ８が挿嵌され、その接合部と接続パイプ８とは、気密に溶接１０されている。また、図２，３に示すように、外管５の下流側はへら絞り加工（スピニング加工）されていて、その下流端は、下流側接続フランジ１３に溶接される接続パイプ１２に溶接１４されている。外管５の下流側と、内管４の下流側との間には、金属メッシュリング１５が介在されており、内管４の下流側は、外管５にフローティング支持されていて、内管４の熱延びを吸収できるようにされている。前記上流側接続フランジ９は、上流側排気管１の下流側接続フランジ１ｆに複数のボルト・ナットにより一体に結合され、また前記下流側接続フランジ１３は、下流側排気管２の上流側接続フランジ２ｆに複数のボルト・ナットにより一体に結合されている。
【００１５】
図５に最も明瞭に示すように、前記内管４は、縦方向に２分割される左、右分割半体４Ｌ，４Ｒを溶接１７して構成されており、この内管４の長手方向の中間部において、その上半部の一側には、凹み１８が形成されており、これにより、内管４は、その上半部の断面積が、その下半部の断面積よりも小さくされている。内管４の凹み１８を形成した上半部の左右対向面に設けた左右軸受孔１９Ｌ，１９Ｒには、金属メッシュよりなる左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒが同一軸線上に嵌合されており、これらのブッシュ２０Ｌ，２０Ｒに、開閉弁２２と一体の弁軸２３が回転自在に貫通支持されている。前記開閉弁２２の上半部には、その弁幅をが狭くする切り欠き２２Ｃが形成され、この切り欠き２２Ｃが形成された前記開閉弁２２の上半部は、内管４の断面積が小さくなった上半部に、そこに合致するように収容されていて、前記開閉弁２２の上半部に固定した前記弁軸２３が左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒを介して内管４の上半部に開閉可能に支持される。そして、開閉弁２２の上半部の両側は、左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒのフランジ部の背中を押すことにより、開閉弁２２およびこれと一体の弁軸２３の位置決めがなされている。また、金属メッシュよりなる左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒは、開閉弁２２および弁軸２３が内管４に直接当たらないようにしているので、開閉弁２２の開閉動作時に、異音が発生することが回避される。
【００１６】
図２〜４に示すように、内管４に形成した凹み１８には、前記開閉弁２２を閉じ側、すなわち内管４内の通路面積を小さくする側に付勢する弾性部材２６が設けられる。この弾性部材２６は、この実施例では、捩りバネにより構成されており、この捩りバネ２６は、内管４の壁面から凹み１８に向けて片持ち状に一体に突設した支持管２７に嵌込み支持されている。捩りバネ２６の一端は、内管４に固定した係止片２８に係合されており、また、その他端は、リンク機構３０を介して前記開閉弁２２に連結されている。前記リンク機構３０は、前記凹み１８内に収容されるステー３１を備えており、このステー３１は、その基端が前記弁軸２３の外部に固定されている。ステー３１は、弁軸２３に近いストレート部分３１ａと、弁軸２３から遠ざかるフック部分３１ｂとを有しており、このフック部分３１ｂに、前記捩りバネ２６の他端に設けた連結子３３が係脱可能に係合される。図５に示すように、前記連結子３３は金属メッシュよりなる筒状のブッシュ３４の外周に金属筒体３５を固定して構成されている。
【００１７】
図２に実線で示すように、捩りバネの弾発力２６は、ステー３１を時計方向（図２矢印ａ方向）へ回動させて開閉弁２２を閉じ側へ付勢し、連結子３３をステー３１の先端のフック部分３１ｂに弾発係合させて、開閉弁２２を閉じ側へ切換えるようにしている。そして、開閉弁２２が閉じ側に切換えられた状態では、内管４内には、エンジンＥのアイドリング運転、始動運転時などの低速運転に応じた狭い通路断面積が形成される。また、内管４を流れる排気ガスの排気圧力が、捩りバネ２６の弾発力よりも大きくなるにつれて、開閉弁２２は反時計方向（図２矢印ｂ）すなわち開き側へ切換られる。このとき、連結子３３は、図２鎖線に示すように、フック部分３１ｂからストレート部分３１ａへとスライド移動する。そして、捩りバネ２６の弾発力と、排気ガスの排気圧力とがバランスしたところで、開閉弁２２は所定の開度に安定よく維持され、その開閉弁２２が排気圧力変動をうけてばたつくことがない。
【００１８】
ところで、この実施例によれば、排気ガスの排気圧力が増して捩りバネ２６の蓄圧力が増大するに伴って連結子３３は弁軸２３側（ステー３１の回動支点側）に移動して、ステー３１にかかる回転モーメントが小さくなる（弁軸２３と連結子３３間の距離が短くなる）ようにしてあり、これにより、捩りバネ２６が開閉弁２２に及ぼすバネ力が安定するようにしてある。
【００１９】
つぎに、この実施例の作用について説明する。
【００２０】
いま、エンジンＥが運転されると、そこから排出される排気ガスは排気系Ｅｘへと流れる。排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、直下型排気触媒Ｃへと流れ、排気ガス中の含まれるＨＣ、ＣＯ，ＮＯｘなどの有害成分が浄化されたのち、本発明にかかる排気流量制御弁Ｖを経て排気ガス流量が制御されたのち、一次および二次消音器Ｍ１、Ｍ２へと流れ、排気音が順次に消音されて外部に排出される。
【００２１】
ところで、エンジンＥのアイドリング運転、始動運転を含む低速運転域では、エンジンＥの燃焼圧力が低く、そこから排出される排気ガスの排気圧力も低いため、排気管３内に流入する排気ガスの排気動圧も低く、排気流量制御弁Ｖを開き側に切換えるには至らず、該排気流量制御弁Ｖは、図２に実線に示すように、閉じ側に保持されていて、内管４内の排気通路面積を最も絞っているので、排気エネルギを減少させて、一次消音器Ｍ１の手前にて排気騒音を予備的に消音させると共にエンジンＥの充填効率が高められる。
【００２２】
一方、エンジンＥの燃焼が完爆状態となって、その回転数が高速運転域に達すると、その燃焼圧力も高くなり、そこから排出される排気ガスの圧力も高くなるため、内管４内に流入した排気ガス動圧は、図２に鎖線に示すように、開閉弁２２を弾性部材すなわち捩りバネ２６の弾発力に抗して開閉弁２２を開き側へ切換えるに至り、該排気管３内の排気通路の通路断面積を大きくし、エンジンＥの高速回転域での排気圧力損失の低減を図ることができる。
【００２３】
ところで、この実施例のものでは、開閉弁２２に切り欠き２２Ｃを形成すると共に内管４にその切り欠き２２Ｃに合わせた凹み１８を形成し、その凹み１８と外管５との間に形成される空間に、開閉弁２２を閉じ方向に付勢する弾性部材２６を配置したので、その弾性部材２６や、この弾性部材２６と開閉弁２２を連結するリンク機構３０を配置するための空間を径方向に拡大することができ、前記弾性部材２６やリンク機構３０を径方向に対して薄型に形成するなどの制約を受けることがなくなる。したがって、開閉弁２２の作動特性の設定自由度が増して、排気流量制御弁Ｖの性能を大幅に向上させることができ、しかも排気管３は、その外管５の径を大きくする必要がないため、排気系Ｅｘの排気流量制御弁Ｖを設ける部分の排気構造の大型化を招くことがなく、全体として、排気系Ｅｘの軽量化、小型化を達成することができる。
【００２４】
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。
【００２５】
たとえば、前記実施例では、本発明にかかる排気流量制御弁Ｖを直下型触媒Ｃと一次消音器Ｍ１との間に設けているいが、これを排気系Ｅｘの他の箇所に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明排気流量制御弁を備えたエンジンの排気系の全体側面図
【図２】図１の２矢視の仮想線囲い部分の要部破断拡大図
【図３】図２の３矢視の要部破断図
【図４】排気流量制御弁の斜視図
【図５】図２の５−５線に沿う拡大断面図
【符号の説明】
【００２７】
３・・・・・・・・・排気管
４・・・・・・・・・内管
５・・・・・・・・・外管
１８・・・・・・・・・凹み
２２・・・・・・・・・開閉弁
２２Ｃ・・・・・・・・切り欠き
２６・・・・・・・・・弾性部材（捩りバネ）
３０・・・・・・・・・リンク機構
Ｅ・・・・・・・・・・エンジン
Ｅｘ・・・・・・・・・排気系
【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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