(57)【要約】【課題】  消音機能を維持しつつ、排気ガス温度を低下させることなく、浄化手段へ排気ガスを導入して浄化機能を維持増進させる。【解決手段】  筒状の外殻１１と、外殻１１両端部を閉塞する一対のエンドプレート部材１２，１３により形成される排気マフラ本体１０であって、排気マフラ本体１０内部に、浄化手段１７が排気マフラ本体１０内部に存置するように浄化手段１７を収納した排気入口管１６を設け、排気入口管１６に流入する排気をすべて過不足無く浄化手段１７に流通させるように形成する一方、浄化手段１７の下流側に臨む排気マフラ本体１０内部に膨脹室Ａ，Ｂ，Ｃを形成し、浄化手段１７を流通した後の排気が、膨脹室Ａ，Ｂ，Ｃで膨脹された後、排気マフラ本体に設けられた排気出口管２２から排出されるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外殻と、前記外殻両端部を閉塞する一対のエンドプレート部材により形成されるエンジン排気マフラ本体であって、前記エンドプレートに前記エンジンの排気を受入する排気入口管を設け、前記排気入口管に浄化手段を収納し、前記浄化手段が前記排気マフラ本体内部に存置するようにすると共に、前記排気入口管に流入する排気をすべて過不足無く前記浄化手段に流通させるように形成する一方、前記浄化手段の下流側に臨む位置に排気ガスが拡散膨張する膨脹室を形成し、前記浄化手段を流通した後の排気が、前記膨脹室で膨脹された後、前記排気マフラ本体のエンドプレートに設けられた排気出口管から排出されるように構成したことを特徴とする排気マフラ。
【請求項２】
前記排気マフラ本体内部に形成される前記膨脹室を、前記排気マフラ本体内部の排気の流れを閉塞する隔壁により、排気の上流側から順に、前記浄化手段通過後の排気ガスを拡散膨脹させる第１空間、第２空間、および前記排気出口管に連通する第３空間に形成し、且つ、前記第１空間と前記第２空間は第１の連通管を介して連通させ、前記第１空間、前記第２空間、および前記第３空間は第２の連通管を介して相互に連通させることを特徴とする請求項１記載の排気マフラ。
【請求項３】
前記第１の連通管および前記第２の連通管において、それら上流端を前記第１空間に開口させ、それら下流端を閉塞させる一方で、前記第１の連通管および前記第２の連通管の周側面に、排気が流通する孔を設けたことを特徴とする請求項２記載の排気マフラ。
【請求項４】
前記排気入口管の排気流通断面積を、前記浄化手段に向かうにつれて末広がり状に拡大するように形成すると共に、前記浄化手段の入口端部に近接した前記排気入口管に整流部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気マフラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気マフラ本体内部に浄化手段を収納した形態の排気マフラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、機関、例えば、ディーゼル機関の排気ガスを後処理する装置としての浄化手段には、触媒モノリスあるいはパティキュレートフィルターがあるが、かかる浄化手段の浄化効率は、高温雰囲気中で動作させるのが有効である。このため、浄化手段を排気マフラ本体内部に収納する形態の排気マフラの開発が要請される。
【０００３】
排気マフラ本体内に、触媒モノリスまたはパティキュレートフィルターでなる浄化手段を収納した排気マフラの技術として、例えば、特開２００２−２１５３１号公報が公知である。この公報に記載のものは、図５に示すように、排気マフラ本体を２つの第１隔壁１，第２隔壁２により第１空間３，第２空間４，第３空間５に仕切り、両隔壁１，２間に跨るように第２空間４に浄化手段６を上下二段にした状態で取り付けている。また、排気マフラ本体には、第１空間３に連通する入口パイプ７、第２空間４と第３空間５とに跨るインナパイプ８（上下方向に２本）、このインナパイプ８よりも長い寸法を有して排気マフラ本体を貫通するように存置した出口パイプ９が設けられている。上記インナパイプ８と出口パイプ９には、それぞれ第２空間４、第３空間５に連通する孔８ａ、９ａが、また、第２隔壁２にも、第２空間４と第３空間５が連通するように孔２ａがそれぞれ形成されている。
【０００４】
かかる構成の排気マフラにおいて、機関からの排気ガスは、入口パイプ７から第１空間３に導入されて膨脹した後、浄化手段６を流動することで排気ガスを浄化し、第３空間５に流入して膨脹する。第３空間５に流入した排気ガスは、インナパイプ８の孔８ａと、第２隔壁２の孔２ａを介して第２空間２に流入して膨脹する。第２空間２に流入した排気ガスは、出口パイプ９の孔（第２空間４に臨む孔）９ａに吸引されて出口パイプ９内に導入された後、外部へ排出されていくようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のものにあっては、排気ガスの流路を第１空間３および第３空間５だけでなく、第２空間４をも排気ガスの容積を膨脹させる膨脹室として活用することで、消音機能を増大させるようにしているものの、浄化手段６に流入する排気ガスは、入口パイプ７から浄化手段６に流入するまでの間、一旦、第１空間３に導入されて拡散膨脹するため、排気ガスの温度が低下した状態で浄化手段６に流入することとなるので、浄化手段６における触媒機能やパティキュレートフィルターの捕集率といった排気浄化効率が著しく低下してしまうという問題がある。本発明は、このような問題点を解決するために、消音機能を維持しつつ、浄化手段の浄化機能を維持増進させる排気マフラを提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明は、筒状の外殻と、前記外殻両端部を閉塞する一対のエンドプレート部材により形成されるエンジン排気マフラ本体であって、前記エンドプレートに前記エンジンの排気を受入する排気入口管を設け、前記排気入口管に浄化手段を収納し、前記浄化手段が前記排気マフラ本体内部に存置するようにすると共に、前記排気入口管に流入する排気をすべて過不足無く前記浄化手段に流通させるように形成する一方、前記浄化手段の下流側に臨む位置に排気ガスが拡散膨張する膨脹室を形成し、前記浄化手段を流通した後の排気が、前記膨脹室で膨脹された後、前記排気マフラ本体のエンドプレートに設けられた排気出口管から排出されるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の発明では、ディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジン等エンジンから排出される排気ガスは、排気入口管に導かれて排気マフラ本体内に流入し、排気入口管に収納したディーゼルパティキュレートフィルターや触媒モノリスといったハニカム構造の浄化手段を、排気マフラ本体内の空間に拡散膨脹することなく、排気ガスの全流量が浄化手段を流通していく。浄化手段を通過した後の排気ガスは、排気マフラ本体内部の膨脹室で拡散膨脹し、排気出口管から外部へ放出されていくようになっている。このため、エンジン排気管から排気入口管に流入する排気ガスは、その全流入量が浄化手段に流入するので、排気ガス温度が低下することがなく、排気の浄化機能を維持増進でき、また、浄化手段を通過後の排気ガスは、膨脹室において膨脹して消音されるので、排気騒音の消音機能を発揮できるようになる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の排気マフラに係り、前記排気マフラ本体内部に形成される前記膨脹室を、前記排気マフラ本体内部の排気の流れを閉塞させる隔壁により、排気の上流側から順に、前記浄化手段通過後の排気ガスを拡散膨脹させる第１空間、第２空間、および前記排気出口管に連通する第３空間に形成し、且つ、前記第１空間と前記第２空間は第１の連通管を介して連通させ、前記第１空間、前記第２空間、および前記第３空間は第２の連通管を介して相互に連通させることを特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の発明では、排気マフラ本体の内部空間で形成される膨脹室を、隔壁により、第１、第２、第３空間の３つの空間に仕切っており、第１空間から第１の連通管に流入した排気ガスは、第２空間で流出して拡散膨脹する。一方、第１空間から第２の連通管に流入した排気ガスは、第３空間で流出して拡散膨脹するが、このとき、第２空間において、第１の連通管から第２空間に流出した排気ガスは、第２の連通管内部を流動する排気ガスの流れにより生じる吸入負圧により、第２の連通管に吸引され、第２の連通管内部を流動した後、第３空間に流出して拡散膨脹する。こうして、膨脹室を隔壁で仕切って３つの空間に形成し、各膨脹室ごとで排気ガスが膨脹して消音されることで、排気ガスの排気騒音の消音効果を高めることができるようになる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の排気マフラに係り、前記第１の連通管および前記第２の連通管において、それら上流端を前記第１空間に開口させ、それら下流端を閉塞させる一方で、前記第１の連通管および前記第２の連通管の周側面に、排気が流通する孔を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項３記載の発明では、第２空間において、第１の連通管および第２の連通管の各周側面に設けた孔を介して、排気ガスの流出入が行われる。すなわち、第１の連通管の孔から第２空間に流出した排気ガスは、第２の連通管の孔から第２の連通管内に流入するので、第１の連通管および第２の連通管の周側面に形成される孔の大小、数等を適宜にチューニングして設定することで、第１の連通管と第２の連通管内とを流れる排気ガスの排気騒音を干渉させ、所定の音域の周波数を下げ、音圧を効果的に低減できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、エンジン排気管から排気入口管に流入する排気ガスは、その全流入量がそのまま浄化手段に流入するため、排気ガス温度の内部エネルギーを保有したまの状態で排気ガスが浄化手段を流動する。このため、浄化手段は高温状態に維持されることになり、排気の浄化機能を維持増進でき、例えば、エンジン低速域における排気浄化効率を向上でき、また、浄化手段を通過後の排気ガスは、膨脹室で膨脹して消音されるので、排気騒音の消音機能を発揮できるといった効果を奏する。
【００１４】
また、請求項２記載の発明によれば、排気マフラ本体の内部空間で形成される膨脹室を、隔壁により、第１、第２、第３空間の３つの空間に仕切っており、第１空間から第１の連通管に流入した排気ガスは、第２空間で流出して拡散膨脹する。一方、第１空間から第２の連通管に流入した排気ガスは、第３空間で流出して拡散膨脹するが、このとき、途中の第２空間において、第１の連通管から第２空間に流出した排気ガスが、第２の連通管内部を流動する排気ガスの流れにより生じる吸入負圧により、第２の連通管に吸引され、第２の連通管内部を流動する排気ガスと合流して流れた後、第３空間へ流出して膨脹して消音される。このように、膨脹室を隔壁で３つの空間に仕切って排気マフラ内部の空間を有効活用しているため、排気ガスの排気騒音の消音効果を高めることができる効果を奏する。
【００１５】
また、請求項３記載の発明によれば、第１の連通管の孔から第２空間に流出した排気ガスは、第２の連通管の孔から第２の連通管内の排気流による負圧で流入するので、第１の連通管および第２の連通管の周側面に形成される孔の大小、数等を適宜にチューニングして設定することで、第１の連通管と第２の連通管内とを流れる排気ガスの排気騒音を干渉させ、所定の音域の周波数を下げ、音圧を効果的に低減できる効果を奏する。
【００１６】
また、請求項４記載の発明によれば、排気入口管が浄化手段に向かう排気流通断面積を、末広がり状に拡大させると共に、浄化手段入口端部において整流部材を設けているので、末広がり状に拡大した狭い流路内へ膨脹しながら流入する排気ガスに生じる乱流が、整流部材の整流作用により整流され、浄化手段の中を平均的に流れるため、浄化手段の利用効率を高め、ひいては浄化効率を向上できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の排気マフラに係る実施の形態を、図１〜図４に基づいて詳述する。図１は、排気マフラの中央における縦断面図である。排気マフラは、それを構成する金属素材として、例えば、ステンレス材が使用され、外観形状を箱形に形成された筒状の外殻１１と、外殻１１両端開口部を溶接により閉塞する左右一対のエンドプレート部材１２，１３とにより内部に空間が形成されることで、排気マフラ本体１０が形成される。左エンドプレート部材１２は、内板１２ａと外板１２ｂとの間に吸音、消音効果に有効な素材であるグラスウール１２ｃが充填され、同様に、右エンドプレート部材１３にもその内板１３ａと外板１３ｂとの間にグラスウール１３ｃが充填されている。また、左右両エンドプレート部材１２，１３の内板１２ａ，１３ａとしては、例えば、ピッチ間隔が３.５で、内径φ２の凹形状のパンチング加工をし、多数の凹部の空間内部による消音作用が行われ、上記グラスウール１２ｃによる吸音とが相乗して吸音、消音効果を向上させている。
【００１８】
排気マフラ本体１０内部には、右方から所定間隔を存して第１隔壁１４と第２隔壁１５が設けられ、その内部空間を右方から順に、第１空間Ａ、第２空間Ｂ、第３空間Ｃの３つの空間に仕切られている。
【００１９】
また、排気マフラ本体１０には、排気入口管１６が設けられる。この排気入口管１６は、左エンドプレート部材１２に支持される入口管部１６ａと、第１隔壁１４と第２隔壁１５とに支持され、後述する浄化手段を収納する収納管部１６ｂとを有する。すなわち、入口管部１６ａは、左エンドプレート部材１２を貫通して支持され、その右方に、図４（ｂ）に示すような、排気流通断面積が末広がり状（らっぱ状）に拡大する拡大部１６ｃが形成される。
【００２０】
上記収納管部１６ｂには、浄化手段１７が収納されるが、この浄化手段１７は、例えば、触媒モノリスであり、多孔質のハニカム構造を有し、これに酸化触媒、還元触媒等種々の触媒から選択された触媒を担持させた形態のものであり、排気ガス中に含まれる有害物質の酸化、あるいは還元反応を促進する。また、浄化手段１７の入口端部に近接した位置に、図４（ａ）に示されるように、パンチング加工により穿たれた孔（小穴）１８ａを備えた整流部材１８が設けられ、排気ガスが浄化手段１７へ横断面において均等に流れるように整流される。なお、上記整流部材１８は上記拡大部１６ｃの内面に、排気ガス流入方向に沿ったリブ等を設けてもかまわない。
【００２１】
第１隔壁１４と第２隔壁１５とに跨って、第１の連通管である短管２０と第２の連通管である長管２１とが各２本づつ、排気マフラ本体１０の排気入口管１６と平行に配置されている。すなわち、短管２０は、その右端を第１空間Ａに開口され、左端を閉塞され、その周側面に第２空間Ｂに連通する孔２０ａが穿たれている。また、長管２１の右端は、短管２０と同様に、第１空間Ａに連通するように開口し、その左端は閉塞されており、第２空間Ｂおよび第３空間Ｃに臨む周側面に排気ガスが流通する孔２１ａおよび２１ｂが穿たれている。
【００２２】
また、左エンドプレート部材１２には、排気入口管１６の上方に、排気出口管２２が貫通するように設けられている。排気出口管２２の第３空間Ｃにおける管端は、斜めにカットした開口端２２ａを備える。
【００２３】
上記のように、排気出口管２２を排気入口管１６が支持される側の同じエンドプレート部材１２に取り付けると、排気マフラ本体内を流動する排気ガスの流れを、排気入口管１６の方向へＵターンする流路に形成することとなり、排気マフラ本体の全長をコンパクトなサイズに形成でき、車体側への搭載性向上をはかることができる。
【００２４】
なお、図１における符号３０は、排気マフラ本体１０を車体の適宜箇所に装着するために使用されるサポート部材を示し、排気マフラ本体１０の長手軸線方向に貫通するように取り付けられている。また、３１は、装着された排気マフラ本体１０が揺動するのを防止するため、左エンドプレート部材１２に設けられた回り止め部材を示す。
【００２５】
本実施の形態の作用を説明する。図１における矢印は排気ガスの流れ方向を示す。すなわち、エンジン排気管（図示しない）から排気入口管１６に流れてきた排気ガスは、らっぱ状に流通横断面積が拡大する拡大部１６ｃに導入されるので、排気ガスが滞留してよどむことなく整流部材１８に向かって流れ込む。拡大部１６ｃで拡大することにより生じた乱流は、整流部材１８を通過することで、層状に整流され、浄化手段１７の内部を均等に流れる。排気ガスに含まれる有害物質は、浄化手段１７を流動することによって浄化され、浄化手段１７から流出した排気ガスは、第１空間Ａに排気され、ここで膨脹して消音される。次いで、第１空間Ａ内の排気ガスは、第１の連通管である短管２０と第２の連通管である長管２１の開口端から流入し、短管２０内の排気ガスは、第孔２０ａから第２空間Ｂに排気されて膨脹した後、長管２１内部に生じる吸引負圧により孔２１ａから長管２１内へ吸引される。長管２１内へ吸引された排気ガスは、長管２１内を流れる排気ガスと合流しながら左方へ流れていき、孔２１ｂから第３空間Ｃへ排気されて膨脹する。第３空間Ｃ内の排気ガスは、開口端２２ａから排気出口管２２へ流入して、大気中へ排出されていくこととなる。
【００２６】
このように、本実施の形態によれば、排気入口管１６に浄化手段１７を収納して一体化したユニット体を、浄化手段１７が排気マフラ本体１０内に存置する形態で設けたため、従来のように、排気入口管１６内を流れる排気ガスを、浄化手段に流入させる前に、排気マフラ本体内の膨脹室を形成する空間に一旦吐出させるようにした構成のものと異なり、その全流量をそのまま浄化手段１７に流入させる構成としているため、排気ガス温度を高く維持した状態で、浄化手段１７へ流すことができ、そのため、浄化手段１７の浄化機能を低下することがなく維持され、特に低速域での浄化効率を向上に有効となり、また、第１乃至第３の各空間Ａ，Ｂ，Ｃに排気ガスが流動（排気）されていくたびごとに、排気ガスが膨脹、収縮し、消音されていくこととなり、消音機能をも良好に維持することできるようになる。
【００２７】
また、第１の連通管である短管２０と第２の連通管である長管２１の周側面に設けた多数の孔２０ａ，２１ａの形状、大きさ、ピッチ等を適宜調整してチューニングすることにより、排気騒音の干渉を利用して排気音の周波数を低減して全体としての排気騒音レベルを低下できる効果がある。
【００２８】
また、排気ガスが、排気入口管１６の入口管部１６ａから整流部材１８に向かって流れるとき、拡大部１６ｃを流れるので、極力よどみや乱流を生じることがないように滑らかに整流部材１８に流れるようにしているが、それでも生じる乱流は、整流部材１８により整流されるようにしているため、浄化手段１７へは均等に排気ガスが流れることとなり、排気ガスの浄化効率が向上する効果がある。
【００２９】
また、排気出口管２２の管端には、斜めにカットされた切り口、つまり開口端２２ａが形成されているため、そこから第３空間内の排気ガスが取り込まれて流入し易く、この結果、排気流騒音をスムーズに低減でき、低騒音性能に優れた排気マフラを実現できる。
【００３０】
また、排気出口管２２は、排気入口管１６が設けられる左エンドプレート部材１２に取り付けられているため、排気マフラ本体１０内を流動する排気ガスの流れを、排気入口管１６の方向へＵターンする流路に形成でき、排気マフラ本体の全長を短くでき、全体としてコンパクトなサイズに形成でき、これにより、車体側に対する装着スペース確保のために、車体を改造する必要がなく、容易に装着できて便利となる効果を有する。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を図面より詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変形等があっても本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、浄化手段１７として触媒モノリスについて説明したが、この代わりに、ディーゼルエンジンの排気系のパティキュレートフィルターについて適用することもできる。この場合、パティキュレートフィルターは、例えば、多数のハニカム状に配置された多孔質の炭化珪素やコージェライトの焼結体でなる排気ガス通路を有する、いわゆるウォールフローハニカムフィルターといった浄化手段を利用する形態でもよい。
【００３２】
例えば、第６図のように、第１の連通管２０および第２の連通管２１の両端を開口させ、第２の連通管２１の第２空間に連通孔３２を設けて相互に連通させる構成としてもよい。
【００３３】
また、実施の形態では、浄化手段１７は第１隔壁１４と第２隔壁１５との間で支持されるような態様であったが、排気マフラ本体１０内部に収容される位置に存置されさえすれば、どの位置にあってもよいものである。
【００３４】
また、排気入口管１６に、拡大部１６ｃを設けたが、拡大部１６ｃを設けないで、入口管部１６ａの流通横断面積を浄化手段１７のそれとほぼ同じ流通面積となるように形成してもよい。
【００３５】
また、浄化手段１７を一個だけ設けたが、その数は任意数にすることも可能である。その場合、入口管部１６ａは分岐した通路を経由して各浄化手段に連通させるようにすると良い。
【００３６】
また、上記実施の形態では、排気マフラ本体１０内の空間を、第１、２，３の各空間Ａ，Ｂ，Ｃからなる３つの空間に形成した場合について説明したが、勿論、１つの隔壁により２つの空間に仕切る態様にすることもできるのは言うまでもなく、さらにまた、隔壁を設けることなく、全体として一個の空間を膨脹室として形成する態様であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る排気マフラの中央縦断面図である。
【図２】図１の2−2線における矢視横断面図である。
【図３】図１の3−3線における矢視横断面図である。
【図４】（ａ）は、図１の15−15線における矢視横断面図、（ｂ）は、排気入口管の拡大部における縦断面図である。
【図５】従来装置における縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る排気マフラの中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  排気マフラ本体
１１  外殻
１２  左エンドプレート部材
１３  右エンドプレート部材
１４  第１隔壁
１５  第２隔壁
１６  排気入口管
１６ａ  入口管部
１６ｂ  収納管部
１６ｃ  拡大部
１７  浄化手段
１８  整流部材
１８ａ  孔
２０  第１の連通管（短管）
２０ａ  孔
２１  第２の連通管（長管）
２１ａ，２１ｂ  孔
２２  排気出口管
２２ａ  開口端
Ａ  第１空間
Ｂ  第２空間
Ｃ  第３空間
【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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