(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用エンジンの排気系を構成する排気管であって、内部が２通路に区画されており、その一方の通路には、排気圧力の上昇に応じて通路を開く開閉弁が設けられている２通路排気管において、
前記開閉弁は、板状に形成されて前記一方の通路に排気ガスの流通方向に沿う傾斜状態で設置される弁座と、この弁座に排気ガスの流通方向上流側の端部が固定されて揺動可能に添設される板状の弁体と、この弁体に斜交する状態で弁体の先端部を閉弁方向に付勢する板バネ部材とを備えて構成されていることを特徴とする２通路排気管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンの排気系を構成する排気管に関し、詳しくは、エンジンの高速回転域におけるエンジン出力の確保と低速回転域における排気騒音の低減とを両立できるように開発された２通路排気管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両においては、加速走行時や高速走行時の性能を向上させるため、エンジンの高速回転域の出力を十分に確保することが要求される。また、アイドリング時や低速走行時の静粛性を確保するため、排気騒音を低減することが要求される。すなわち、エンジンの高速回転域の出力を十分に確保しつつ、少なくともエンジンの低速回転域では排気騒音を低減することが要求されている。
【０００３】
ここで、エンジン出力および排気騒音は、車両用エンジンの排気系を構成する排気管の通路断面積によって大きく影響されることが知られている。すなわち、排気管の通路断面積を増大すれば、排気抵抗の減少によりエンジン出力を十分に確保することができる反面、排気抵抗の減少によって排気騒音が増大し、反対に排気管の通路断面積を減少すれば、排気抵抗の増大により排気騒音を低減できる反面、排気抵抗の増大によってエンジン出力が低下することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排気管は、一般に通路断面積が可変に構成されていないため、エンジンの高速回転域での出力の確保と、エンジンの低速回転域での排気騒音の低減との両立が困難である。すなわち、エンジンの高速回転域の出力を十分に確保するように排気管の通路断面積を大きく設定すると、排気抵抗の減少によって排気騒音が増大し、静粛性が要求される車両のアイドリング時や低速走行時などにおいて、排気騒音により静粛性が損われるという問題がある。もっとも、排気管の通路断面積を小さく設定すれば、排気抵抗の増大によって排気騒音が低減するため、車両の静粛性を確保することができるが、この場合には、エンジンの高速回転域の出力を十分に確保することができなくなり、車両の加速走行時や高速走行時の性能が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、エンジンの低速回転域では排気騒音を十分に低減でき、エンジンの高速回転域ではエンジン出力を十分に確保できる車両用の２通路排気管を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として、本発明に係る２通路排気管は、車両用エンジンの排気系を構成する排気管であって、内部が２通路に区画されており、その一方の通路には、排気圧力の上昇に応じて通路を開く開閉弁が設けられている２通路排気管において、前記開閉弁は、板状に形成されて前記一方の通路に排気ガスの流通方向に沿う傾斜状態で設置される弁座と、この弁座に排気ガスの流通方向上流側の端部が固定されて揺動可能に添設される板状の弁体と、この弁体に斜交する状態で弁体の先端部を閉弁方向に付勢する板バネ部材とを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成した本発明の２通路排気管によれば、排気圧力が低いエンジンの低速回転域では、開閉弁が排気管の一方の通路を閉じて排気管の有効通路断面積を他方の通路のみに減少させるため、排気抵抗が増大して排気騒音が低減される。また、排気圧力が高いエンジンの高速回転域では、開閉弁が前記一方の通路を開いて排気管の有効通路断面積を増大させるため、排気抵抗が減少してエンジン出力が十分に確保される。
また、このように開閉弁を構成した場合、排気ガスの流通方向に沿って弁体が円滑に開閉動作できるため、弁体の開弁時の排気抵抗を減少させることができる。また、板バネ部材が排気圧力に応じて瞬時に弁体を開閉動作させることができ、応答性が良い。なお、このような構成の開閉弁は、制御装置などを要することなく自律的に作動する簡素な構造であるため、排気管内に無理なく設置することができ、排気管のレイアウトを妨げることがない。また、前記開閉弁は排気管の外部に全く露出しないため、雨水の飛散や石跳ねなどによって損傷することもない。
【００１０】
本発明の２通路排気管において、前記開閉弁は、排気管内の排気圧力や排気温度に対する耐性の高い材料、例えばステンレス鋼などで構成するのが好ましい。また、開閉弁を構成する弁体は、閉弁方向に自己復帰して弁座の開口を塞ぐ習性のある板バネ製とすることができる。この場合、弁体の他端部を付勢する板バネ部材が不要となり、開閉弁の構造をより簡素化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る２通路排気管の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係る２通路排気管が適用されるエンジン排気系の斜視図、図２は図１に示した２通路排気管の内部構造および作用を示す断面図である。
【００１２】
一実施形態に係る２通路排気管は、図１に示すエンジン排気系に適用される。このエンジン排気系は、触媒コンバータ１、副消音器２、主消音器３を備えており、触媒コンバータ１は、図示しないエンジンの排気マニホールドに接続される排気管４と、その下流側の排気管５との間に介設されている。また、前記副消音器２は、前記排気管５に接続される排気管６と、その下流側の排気管７との間に介設されている。そして、この排気管７にインレットパイプ３Ａを介して前記主消音器３が接続されている。すなわち、このエンジン排気系においては、図示しないエンジンの排気マニホールドに排出される排気ガスが排気管４を介して触媒コンバータ１に流入することでＣＯ，ＨＣ，ＮＯXが処理される。また、排気ガスが排気管５、排気管６を介して副消音器２に流入し、さらに排気管７、インレットパイプ３Ａを介して主消音器３に流入することで、排気騒音が消音処理される。そして、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯXが処理された排気ガスが主消音器３のアウトレットパイプ３Ｂから排出される。
【００１３】
ここで、一実施形態に係る２通路排気管は、前記エンジン排気系の排気管５に接続される排気管６として適用される。この２通路排気管からなる排気管６は、図２に示すように、前記排気管５の後端部に接続される大径の外管６Ａと、この外管６Ａ内に配設される小径の内管６Ｂとを備えており、排気管６の内部には、内管６Ｂの内側のメイン通路６Ｃと、内管６Ｂの外側のサブ通路６Ｄとの２つの排気通路が区画されている。そして、一方の通路である内管６Ｂと外管６Ａとの間のサブ通路６Ｄには、排気圧力の上昇に応じてサブ通路６Ｄを開く開閉弁８が設けられている。
【００１４】
前記外管６Ａの前端部は、図３に拡大して示すように、下半部が円形断面のまま、上半部のみが扁平な上壁部６Ａ１および左右の側壁部６Ａ２を有する角型断面に塑性加工されている。そして、この外管６Ａの前端部は、これと相似の断面形状に塑性加工された前記排気管５の後端部の内側に嵌合して気密に溶接されている（図２参照）。また、内管６Ｂの前端部は、前記外管６Ａの下半部の円形断面部分に接合する半円形断面に塑性加工されている。この内管６Ｂの前端は、外管６Ａの前端より所定寸法だけ後退した位置に設定されている。そして、この内管６Ｂは、軸方向に沿って外管６Ａの底部に線接触する部分がレーザ溶接によって外管６Ａに固定されている。この固定状態において、前記内管６Ｂの前端上部の扁平な上壁部６Ｂ１と前記外管６Ａの上壁部６Ａ１とが相互に平行している（図３参照）。
【００１５】
ここで、図２および図４に示すように、前記開閉弁８は、排気圧力の上昇に応じバネ付勢力に抗して弁座８Ａの開口８Ｂを開く弁体８Ｃを備えている。前記弁座８Ａは、例えばステンレス鋼鈑の打抜き加工により長方形の開口８Ｂを有する概略長方形の板状に形成されている。この弁座８Ａは、長手方向の一端部が前記外管６Ａの上壁部６Ａ１の前端内面に溶接され、他端部が前記内管６Ｂの上壁部６Ｂ１の前端内面に溶接されており、両側縁部が前記外管６Ａの左右の側壁部６Ａ２の内面に当接することで、排気ガスの流通方向に沿う傾斜状態で前記一方のサブ通路６Ｄを仕切るように設置されている。なお、前記開口８Ｂの形状は、長方形に限らず、円形や楕円形としてもよい。
【００１６】
前記弁体８Ｃは、例えば可撓性のある薄肉のステンレス鋼鈑からなり、前記弁座８Ａの開口８Ｂを塞ぎ得る大きさの概略長方形に形成されている。この弁体８Ｃは、図２の左側から右側に向かって黒矢印のように流出する排気ガスの流れに沿って開口８Ｂを開き得るように、前記弁座８Ａのサブ通路６Ｄ側に面する傾斜した上面側に添設されている。すなわち、弁体８Ｃは、排気ガスの流通方向上流側に臨む基端部がストッパ部材８Ｄの基端部と共に、これに挟持された状態で弁座８Ａの一端部側に締結固定されており、先端側が排気ガスの流れに沿って上方に揺動可能に構成されている。
【００１７】
前記ストッパ部材８Ｄは、弁体８Ｃの揺動を規制する部材であり、弁体８Ｃが所定量揺動して開口８Ｂを十分に開き得るように、基端部を除く中間部分から先端部が前記弁座８Ａから離間して上方に反り上がっている。そして、このストッパ部材８Ｄの先端部には、板バネ部材８Ｅの基端部が固定されている。
【００１８】
前記板バネ部材８Ｅは、排気ガスの圧力に抗して前記弁体８Ｃを弁座８Ａ側へ弾性的に付勢する部材であり、弁体８Ｃと略同幅の概略長方形に形成されている。この板バネ部材８Ｅは、前記ストッパ部材８Ｄから弁体８Ｃ側へ向かって弁体８Ｃとは逆向きの傾斜状態で突出しており、その先端部が弁体８Ｃの先端部に斜めに当接している。この板バネ部材８Ｅの先端部は、円弧状に屈曲されて弁体８Ｃに摺動自在に当接しており、弁体８Ｃが円滑に開閉動作できるようにしている。そして、この板バネ部材８Ｅは、排気圧力が図示しないエンジンの高回転域に対応した所定の圧力を超えると弁体８Ｃに押動されて瞬時に上方に撓むように構成されている。
【００１９】
以上のように構成された一実施形態の２通路排気管である排気管６を備えたエンジン排気系において、図示しないエンジンの始動に伴い排気マニホールドに排出される排気ガスは、排気管４、触媒コンバータ１、排気管５、排気管６、副消音器２、排気管７、インレットパイプ３Ａ、主消音器３、アウトレットパイプ３Ｂの経路で排出される。そして、排気ガスは、前記触媒コンバータ１によりＣＯ，ＨＣ，ＮＯXが処理され、副消音器２および主消音器３により消音処理される。
【００２０】
ここで、車両のアイドリング時や低速走行時など、排気管６に流入する排気ガスの圧力が低いエンジンの低速回転域では、図２の（ａ）に示すように、開閉弁８の板バネ部材８Ｅの付勢力により弁体８Ｃが弁座８Ａに当接してその開口８Ｂを塞いでいる。すなわち、開閉弁８が排気管６内の一方の通路であるサブ通路６Ｄを閉じている。このため、排気ガスは排気管６内の他方の通路であるメイン通路６Ｃのみを流通する。このように、排気ガスの流通する通路がメイン通路６Ｃに限定されて排気管６の有効通路断面積が減少するため、排気抵抗が増大し、排気騒音が低減される。その結果、車両のアイドリング時や低速走行時などにおける車両の静粛性が十分に確保される。
【００２１】
一方、車両の加速走行時や高速走行時など、排気管６に流入する排気ガスの圧力が所定の圧力を超えるエンジンの高速回転域では、図２の（ｂ）に示すように、開閉弁８の弁体８Ｃが板バネ部材８Ｅの付勢力に抗して瞬時に弁座８Ａの開口８Ｂを開く。すなわち、開閉弁８が排気管６内のサブ通路６Ｄを開く。このため、排気ガスは排気管６内のメイン通路６Ｃおよびサブ通路６Ｄの両方を流通する。このように、排気ガスの流通する通路がメイン通路６Ｃおよびサブ通路６Ｄの両方となって排気管６の有効通路断面積が増大するため、排気抵抗を減少し、エンジン出力が十分に確保される。その結果、車両の加速走行時や高速走行時の性能が向上する。
【００２２】
一実施形態の２通路排気管が適用された排気管６において、開閉弁８は、弁座８Ａおよび弁体８Ｃが排気ガスの流通方向に沿う傾斜状態でサブ通路６Ｄに設置されるため、弁体８Ｃは排気ガスの流通方向に沿って円滑に開弁動作することができ、開弁時の排気抵抗を減少させることができる。また、板バネ部材８Ｅは弁体８Ｃの先端部に斜交状態で当接しているため、弁体８Ｃを瞬時に開閉動作させることができ、応答性が良い。なお、開閉弁８は、制御装置などを要することなく自律的に作動する簡素な構造であるため、排気管６内に無理なく設置することができ、排気管６のレイアウトを妨げることがない。また、開閉弁８は排気管６の外部に全く露出しないため、雨水の飛散や石跳ねなどによって損傷することもない。
【００２３】
なお、開閉弁８を構成する弁体８Ｃは、閉弁方向に自己復帰して弁座８Ａの開口８Ｂを塞ぐ習性のある板バネ製とすることができる。この場合、弁体８Ｃの他端部を付勢する板バネ部材８Ｅが不要となり、開閉弁８の構造をより簡素化することができる。
【００２４】
一実施形態においては、図１に示す排気管６に本発明の２通路排気管を適用したが、この２通路排気管は、排気管７や排気管５に適用してもよいし、排気管６と排気管７との両方に適用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る２通路排気管によれば、排気圧力が低いエンジンの低速回転域では、開閉弁が排気管の一方の通路を閉じて排気管の有効通路断面積を他方の通路のみに減少させ、排気抵抗を増大させるため、排気騒音を低減することができる。その結果、車両のアイドリング時や低速走行時などにおける車両の静粛性を十分に確保することができる。また、排気圧力が高いエンジンの高速回転域では、開閉弁が排気管の一方の通路も開いて排気管の有効通路断面積を増大させ、排気抵抗を減少させるため、エンジン出力を十分に確保することができる。その結果、車両の加速走行時や高速走行時の性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る２通路排気管が適用されるエンジン排気系の斜視図である。
【図２】図１に示した２通路排気管の内部構造および作用を示す断面図である。
【図３】図３は図２の（ａ）に白抜き矢印ＩＩＩで示した方向の矢視図である。
【図４】図４は図３に示した開閉弁の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
６  ：排気管（２通路排気管）
６Ａ：外管
６Ｂ：内管
６Ｃ：メイン通路
６Ｄ：サブ通路
８  ：開閉弁
８Ａ：弁座
８Ｂ：開口
８Ｃ：弁体
８Ｄ：ストッパ部材
８Ｅ：板バネ部材
【図１】
0004046263.tif 000002
【図２】
0004046263.tif 000003
【図３】
0004046263.tif 000004
【図４】
0004046263.tif 000005