(57)【要約】【課題】  必要剛性を保ちつつ軽量化を図ることができる排気消音器を提供すること。【解決手段】  ２枚の平板箔材１８，１９の間に波板箔材１７を挟んで積層固定した積層板材２４を用いて筒状に加工した複数のチューブを離間して配置して、各チューブに排気を通過させるように形成した消音器【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気消音器において、２枚の平板箔材の間に波板箔材を挟んで積層固定した積層板材を円筒状に加工した複数のチューブを離間して配置して、各チューブに排気を通過させるように形成した消音器を有することを特徴とする排気消音器
【請求項２】
請求項１に記載の排気消音器において、
前記消音器の下部に板状のガードを設けたことを特徴とする排気消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気消音器の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、触媒、プリチャンバ、消音器が排気ガス排出パイプに接続されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、消音器の外殻を構成するシェルをステンレス製の板材を巻曲して形成しているが、一般的にその他の触媒、プリチャンバや排出パイプの外殻はステンレス製の板材を加工して成形される。排気系の軽量化を図るためには板材を薄くすることが考えられるが、板材を薄くすると剛性が低下する問題があった。
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、必要剛性を保ちつつ軽量化を図ることができる排気消音器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明においては、２枚の平板箔材の間に波板箔材を挟んで積層固定した積層板材を用いて筒状に加工した複数のチューブを離間して配置して、各チューブに排気を通過させるようにした排気消音器を形成した。
【発明の効果】
【０００６】
よって本発明においては、箔材を材料とすることにより軽量化を図れると共に、波板箔材を含む多層構造によって排気消音器の必要剛性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の排気消音器の上面図および側面図である。
【図２】実施例１のプリマフラの斜視図である。
【図３】実施例１のプリマフラの上面図および側面図である。
【図４】実施例１のチューブの斜視図である。
【図５】実施例１のプリマフラの断面図である。
【図６】実施例１のプリマフラの断面図である。
【図７】実施例１のプリマフラの断面図である。
【図８】実施例１の排気音量を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施例１］
実施例１の排気消音器１について説明する。
【０００９】
〔全体構成〕
図１は内燃機関の排気消音器１の全体図であり、図１（ａ）は排気消音器１の上面図、図１（ｂ）は排気消音器１を側面図である。
【００１０】
排気消音器１は、排気ガスを浄化する触媒コンバータ２と、排気ガスの消音を行うプリマフラ３、ポストマフラ４と、エンジンのエキゾーストマニホールドと触媒コンバータ２とを接続するフロントエキゾーストパイプ５と、触媒コンバータ２とプリマフラ３とを接続するセンタエキゾーストパイプ６と、プリマフラ３とポストマフラ４とを接続するリアエキゾーストパイプ７とを有している。
【００１１】
〔触媒コンバータの構成〕
触媒コンバータ２は、ステンレス製の外殻内部に排気ガスを浄化する触媒を担持させた金属又はセラミックで成形された触媒担体を収容している。この触媒担体内を内燃機関から排出される排気ガスが通過することによって、触媒に触れるため排気ガス中の有害成分を無害な成分に転化させることが出来る。
【００１２】
〔ポストマフラの構成〕
ポストマフラ４は、ステンレス製の外殻内部に拡張室や共鳴室、ときには吸音材を収容した吸音室を有している。この拡張室を排気音が通過するときに排気音の波が比較的細いパイプから太い拡張室へ侵入し拡大する際に音のエネルギーを低減させる。また、共鳴室においては音の波同士が干渉して、排気音のエネルギーを低減する。更に吸音材を排気音が通過することにより排気音エネルギーを吸音減衰する。ポストマフラ４には、浄化された排気ガスと共に減衰された排気音を外部に放出するテールパイプ２５が設けられている。
【００１３】
〔エキゾーストパイプの構成〕
フロントエキゾーストパイプ５、センタエキゾーストパイプ６およびリアエキゾーストパイプ７は、ステンレス製の管状部材であり各装置に図示しない内燃機関から排出された排気ガスを順に導き供給する。フロントエキゾーストパイプ５、センタエキゾーストパイプ６およびリアエキゾーストパイプ７の一部にはフレキシブルチューブや球面継手が設けられエンジンからテールパイプまでの排気系の振動を抑制している。
【００１４】
〔プリマフラの構成〕
プリマフラ３は、排気ガスの冷却を行うことで排気ガスのエネルギーを低減する。図２はプリマフラ３の斜視図、図３はプリマフラ３の上面図（図３（ａ））および側面図（図３（ｂ））である。
【００１５】
プリマフラ３は、８本のチューブ８と、チューブ８とセンタエキゾーストパイプ６とを連結する第１アダプタ９と、チューブ８とリアエキゾーストパイプ７とを連結する第２アダプタ１１と、チューブ８を支える第３アダプタ１０と、プリマフラ３の下面側に設けられた板状のガード１２を備えている。
【００１６】
〔チューブの構成〕
図４はチューブ８の斜視図である。チューブ８は、平板箔材１８，１９との間に波板箔材１７を挟んだ三層構造の積層板材２４を円筒形に加工することで形成される。波板箔材１７と平板箔材１８，１９とは拡散接合やロウ付け等により接合されている。波板箔材１７と平板箔材１８，１９の板厚は20〜50[μm]程度に設定されている。
【００１７】
また、波板箔材１７と平板箔材１８，１９の材質は、拡散接合が可能な箔材、例えば高剛性のアルミニウムとステンレスの合金製で、さらに、焼き鈍し、または緩い焼き入れ処理が施された高剛性の箔材が用いられる。具体的には、例えばクロム（Cr）、アルミニウム（Al）をベースに高温酸化で生成するAl202被膜（アルミナ被膜）の成長を抑制する効果の高いランタン（LA）等を添加した、耐高温酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼が採用されている。
波板箔材１７の波の大きさは、例えば、山間ピッチが1.5[mm]程度、波高が1.2[mm]程度のものが用いられる。
【００１８】
〔アダプタの構成〕
図５は図３（ａ），（ｂ）におけるA-A断面図、図６は図３（ａ）におけるB-B断面図、図７は図３（ａ）におけるC-C断面図である。第１アダプタ９と第２アダプタ１１とは設置する向きが異なるのみで、ほぼ同じ形状をしているため、第２アダプタ１１の構成についてのみ説明する。
【００１９】
図５に示すように、第２アダプタ１１の外観を軸方向から見ると略楕円形に形成されている。また図６に示すように、第２アダプタ１１の内部は空洞になっている。第２アダプタ１１の一方の軸方向側面にはチューブ８の本数と同じく８箇所に凸部２０が形成されており、各凸部２０に挿入孔１５が形成されている。チューブ８と挿入孔１５の間には、接続管１４が設けられ、この接続管１４の内周側にチューブ８が挿入され、溶接固定している。挿入孔１５の内周側に接続管１４が挿入され、溶接固定している。
【００２０】
第２アダプタ１１の他方の軸方向側面にはフランジアップされた凸部２１が形成されており、この凸部２１に挿入孔１６が形成されている。この挿入孔１６には、リアエキゾーストパイプ７が挿入され溶接固定されている。
【００２１】
第３アダプタ１０の外観を軸方向から見ると第２アダプタ１１と同じく略楕円形に形成されている。また図７に示すように第３アダプタ１０の内部は空洞になっている。第３アダプタ１０の両方の軸方向側面にはチューブ８の本数と同じく８箇所に凸部２２が形成されており、各凸部２２に挿入孔２３が形成されている。チューブ８と挿入孔２３の間には接続管１４が設けられ、この接続管１４の内周側にチューブ８が挿入されて、挿入孔２３の内周側に接続管１４が挿入されている。チューブ８は第３アダプタ１０内部を貫通している。
【００２２】
または、第１、第２アダプタのように接続管１４にチューブ８を溶接固定し、接続管１４を第３アダプタに溶接固定して実施することも可能である。ここで排気音は一端拡張され再び縮小されるため減衰効果が生じる。この部屋の大きさにより減衰効果を大小調整することが可能である。また、それぞれのチューブ８で冷却された排気ガスが混合されることで温度が均等化されるので、下流の各チューブ８での冷却作用が効率的に均等に行われる。第３アダプタ１０は必ずしも無ければならないもので、第１アダプタ９と第２アダプタ１１のみで構成することも可能である。これにより更に軽量化が可能となる。
【００２３】
〔ガードの構成〕
プリマフラ３の下部にはガード１２が設けられている。このガード１２は板状の部材から形成されており、係止部１３を介して各アダプタ９，１０，１１に係止されている。
【００２４】
〔作用〕
排気消音器の各装置の外殻部分はステンレス製の板材を加工して形成されていた。排気消音器の軽量化を図るためには板材を薄くすることが考えられるが、板材を薄くすると剛性が低下する問題があった。
【００２５】
そこで実施例１では、排気消音器１を２枚の平板箔材１８，１９の間に波板箔材１７を挟んで積層固定した積層板材２４を用いて形成した。
箔材を材料とすることにより軽量化を図れると共に、波板箔材１７を含む多層構造によって排気消音器１の必要剛性を確保できる。また、波板箔材１７と平板箔材１８，１９との間に空間が形成され、これにより遮音効果に優れる。
【００２６】
例えば実施例１の排気消音器１においてプリマフラ３のチューブ８のみを積層板材２４で形成し、それ以外の部分を従来の板材で形成した場合であっても排気消音器１全体で15%以上の重量を低減することができる。
【００２７】
また実施例１の排気消音器１では、積層板材２４を円筒状に加工した複数のチューブ８を離間して配置して、各チューブ８に排気ガスを通過させるように形成したプリマフラ３を設けた。
離間した複数のチューブ８によりプリマフラ３の表面積を大きく取れると共にチューブ８間を空気が流れるため、排気ガスの冷却効果を高めることができる。特に自動車においては発熱量の多い内燃機関の高回転時は高速走行であり、走行風が通過するので冷却効果が大となる。
【００２８】
また排気ガスが冷却されることにより排気音のエネルギーが低下するので消音効果も高めることができる。図８は実施例１のプリマフラ３を用いた排気消音器１と、従来のプリマフラを用いた排気消音器の排気音量を比較したグラフである。図８は走行風が発生していない状態での実験結果であり、点線は実施例の排気消音器１の排気音量を、実線は従来の排気消音器の排気音量を示す。また横軸はエンジン回転数、縦軸は音量を示す。図８に示すように、特にエンジン高回転領域では実施例1の排気消音器１の排出音量を低減することができ、従来の排気消音器１に比べて3[dB]程度低減することができる。
さらに複数のチューブ８を板材で形成すると排気消音器１の重量が増大するが、積層板材２４を用いて形成したため排気消音器１の軽量化を図ることができる。
【００２９】
また実施例１では、プリマフラ３の下部に板状のガード１２を設けた。
ガード１２により路面からの石跳ねなどによるプリマフラ３の損傷を防止することができる。またガード１２により走行風をよりプリマフラ３に供給することができ、プリマフラ３における排気ガスの冷却効果を高めることができる。さらにガード１２は板状であるため、ガード１２の下部の走行風を整流し、車両の燃費の向上を図ることができる。
チューブ８は積層板構造のため石跳ねがあった場合でも最外層と内側の波板部分によりエネルギー吸収を図ることが出来るため内側の板まで破損が及ぶ恐れは少なく、設置場所によってはガード１２を省略することも可能である。
【００３０】
〔効果〕
実施例１の排気消音器の効果について以下に列記する。
【００３１】
（１）排気消音器１を２枚の平板箔材１８，１９の間に波板箔材１７を挟んで積層固定した積層板材２４を用いて形成した。
箔材を材料とすることにより軽量化を図れると共に、波板箔材１７を含む多層構造によって排気消音器１の必要剛性を確保できる。また、波板箔材１７と平板箔材１８，１９との間に空間が形成され、これにより遮音効果に優れる。そして、多層構造のため、自動車の走行による石跳ねに対しても強度を保つことが出来る。
【００３２】
（２）積層板材２４を円筒状に加工した複数のチューブ８を離間して配置して、各チューブ８に排気ガスを通過させるように形成したプリマフラ３を設けた。
離間した複数のチューブ８によりプリマフラ３の表面積を大きく取れるため、排気ガスの冷却効果を高めることができる。また排気ガスが冷却されることにより消音効果も高めることができる。さらに複数のチューブ８を板材で形成すると排気消音器１の重量が増大するが、積層板材２４を用いて形成したため排気消音器１の軽量化を図ることができる。
【００３３】
（３）プリマフラ３の下部に板状のガード１２を設けた。
自動車ではガード１２により石跳ねなどによるプリマフラ３の損傷を防止することができる。またガード１２により走行風をプリマフラ３に供給することができ、プリマフラ３における排気ガスの冷却効果を高めることができる。さらにガード１２は板状であるため、ガード１２の下部の走行風を整流し、車両の燃費の向上を図ることができる。ガードは取り付け場所に応じて網目状として軽量化を図ることも可能である。
【００３４】
〔他の実施例〕
以上、本発明の排気消音器１を実施例に基づき説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３５】
例えば実施例１では、チューブ８のみに積層板材２４を用いているが、チューブ８のみならず排気消音器１の各装置において板材を加工して形成しているものについては積層板材２４に置き換えることができる。つまり、ポストマフラの外殻や、各部屋を分割する壁に用いることが出来る。
また実施例１では、平板箔材１８，１９との間に波板箔材１７を挟んでいるが、これをハニカム構造のものを挟むようにしても良い。
【００３６】
また実施例１では、波板箔材１７と平板箔材１８，１９の板厚を20〜50[μm]程度に設定しているが、この板厚は適宜設定して良い。
また実施例1では、波板箔材１７の波の大きさを山間ピッチが1.5[mm]程度、波高が1.2[mm]程度のものを用いているが、適宜設定して良い。
【符号の説明】
【００３７】
１    排気消音器
３    プリマフラ
８    チューブ
１２    ガード
１７    波板箔材
１８    平板箔材
１９    平板箔材
２４    積層板材
【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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