(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを導入するインレットパイプと、排気ガスを排出するアウトレットパイプと、該アウトレットパイプ内への排気ガスの流入口を運転状態に応じて開閉するバルブと、前記アウトレットパイプより小さい流路断面積であって、かつ前記バルブをバイパスしてアウトレットパイプに連通するバイパス流路とを設け、車両搭載状態において、前記バイパス流路の流入口を前記アウトレットパイプの流入口よりも下側になるように開口し、バイパス流路の流路断面積を前記バルブにより開閉される流入口の流路断面積よりも小さく設定した消音器であって、
前記アウトレットパイプにおける排気ガスの流入側に前板を設け、該前板に前記アウトレットパイプへの流入口とバイパス流路を開口形成したことを特徴とする消音器。
【請求項２】
排気ガスを導入するインレットパイプと、排気ガスを排出するアウトレットパイプと、該アウトレットパイプ内への排気ガスの流入口を運転状態に応じて開閉するバルブと、前記アウトレットパイプより小さい流路断面積であって、かつ前記バルブをバイパスしてアウトレットパイプに連通するバイパス流路とを設け、車両搭載状態において、前記バイパス流路の流入口を前記アウトレットパイプの流入口よりも下側になるように開口し、バイパス流路の流路断面積を前記バルブにより開閉される流入口の流路断面積よりも小さく設定した消音器であって、
前記アウトレットパイプにおける排気ガスの流入側に前板を設け、該前板に前記アウトレットパイプへの流入口を開口形成するとともに前板にアウトレットパイプに連通するパイプからなるバイパス流路を設けたことを特徴とする消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は消音器に関するもので、より詳しくは内燃機関の排気系に設けられる消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、内燃機関の排気系に搭載される排気ガス浄化装置は、その浄化性能が向上させられている。それにより、大気へ排出される排気ガスはよりクリーンになる一方で、排気ガスに含まれる水分が増加するため、排気管および消音器が冷えている間に水分が凝縮してその凝縮水が消音器内に溜りやすくなり、消音器が早期に腐食するおそれがある。
【０００３】
そのため、消音器内に溜った凝縮水を消音器内から排出する技術として、従来、図８に示すように、消音器本体１０１内にインレットパイプ１０２とアウトレットパイプ１０３を設け、アウトレットパイプ１０３に比較的小径のドレインパイプ（水抜き管）１０４を垂設して該ドレインパイプ１０４の下端を消音器の内底面近傍に開口し、アウトレットパイプ１０３内を流通する排気ガスによって発生する負圧により、凝縮水Ｗをドレインパイプ１０４よりアウトレットパイプ１０３内に吸い上げて排出するようにしたものが、例えば実開昭６２−１１４１１９号公報に開示されている。これを第１の従来の技術とする。
【０００４】
また、図９に示すように、消音器本体２０１にインレットパイプ２０２とアウトレットパイプ２０３を設け、アウトレットパイプ２０３の上部にバイパス管２０４を並設するとともにそのバイパス管２０４の上流側端に圧力弁２０５を設け、下流側を前記アウトレットパイプ２０３に合流させ、通常の状態ではアウトレットパイプ２０３から排気ガスと凝縮水を排出し、凝縮水が凍結してアウトレットパイプ２０３が閉塞された場合は、排気圧によってバイパス管２０４の圧力弁２０５を内側へ開作動してバイパス管２０４から排気ガスを排出するようにしたものが、例えば実開昭５８−９２４０８号公報に開示されている。これを第２の従来の技術とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の従来の技術の消音器においては、アウトレットパイプ１０３が比較的大径であるため、排気ガス流量がある程度大きくならないと凝縮水Ｗを排出可能なほどの負圧が発生しないため、凝縮水Ｗの排出性が悪い問題があった。また、アウトレットパイプ１０３を高い位置、すなわち消音器本体１０１の内底面からの距離Ｈが長い位置に配置すると、凝縮水Ｗの吸い上げ性が悪化するため、アウトレットパイプ１０３の位置を低く設定しなければならず、設計自由度が低くなる問題がある。
【０００６】
また、前記第２の従来の技術の消音器においては、凝縮水が凍結していない通常時は排気ガスがアウトレットパイプ２０３から排出するようになっているため、アウトレットパイプ２０３の径は、エンジンの高回転での背圧の低減を考慮して大径に設定されている。したがって、通常のエンジンの低回転時では、排気ガスの流量が少ないことから、アウトレットパイプ２０３が大径であるとそのアウトレットパイプ２０３内での流速が低くなり、凝縮水を排出することができない。そのため、凝縮水の排水性と背圧の低減の両立を図ることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、前記の問題を解決して凝縮水の排水性とエンジンの高回転時の背圧低減との両立を図ることができる消音器を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、排気ガスを導入するインレットパイプと、排気ガスを排出するアウトレットパイプと、該アウトレットパイプ内への排気ガスの流入口を運転状態に応じて開閉するバルブと、前記アウトレットパイプより小さい流路断面積であって、かつ前記バルブをバイパスしてアウトレットパイプに連通するバイパス流路とを設け、車両搭載状態において、前記バイパス流路の流入口を前記アウトレットパイプの流入口よりも下側になるように開口し、バイパス流路の流路断面積を前記バルブにより開閉される流入口の流路断面積よりも小さく設定した消音器であって、
前記アウトレットパイプにおける排気ガスの流入側に前板を設け、該前板に前記アウトレットパイプへの流入口とバイパス流路を開口形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、アウトレットパイプ内への排気ガスの流入口を、エンジンの低回転時にバルブが閉作動し、エンジンの高回転時にバルブが開作動するように設定すると、エンジンの低回転時には、インレットパイプから導入された排気ガスが、アウトレットパイプの流入口から流入することなくバイパス流路を流通した後、アウトレットパイプ内に流入し、該アウトレットパイプより器外へ排出される。
【００１０】
このとき、バイパス流路がアウトレットパイプの流入口よりも下側に設定されているため、消音器の内底部に溜っている凝縮水はバイパス流路を通る排気ガスとともに排出される。更に、バイパス流路の流路断面積がアウトレットパイプの流入口の流路断面積よりも小さく設定されているため、バイパス流路内の排気ガス流速も高くなり、凝縮水が排出されやすい。
【００１１】
更に、エンジンの高回転時には、アウトレットパイプの流入口が開口され、インレットパイプから導入された排気ガスは、前記バイパス流路より大きい流路断面積の流入口からアウトレットパイプに流入して排出される。そのため、エンジンの高回転時の背圧が低くなる。
本発明においてはバイパス流路を形成するパイプを必要としないため、その分コスト低減を図ることができる。
【００１８】
請求項２記載の第２の発明は、排気ガスを導入するインレットパイプと、排気ガスを排出するアウトレットパイプと、該アウトレットパイプ内への排気ガスの流入口を運転状態に応じて開閉するバルブと、前記アウトレットパイプより小さい流路断面積であって、かつ前記バルブをバイパスしてアウトレットパイプに連通するバイパス流路とを設け、車両搭載状態において、前記バイパス流路の流入口を前記アウトレットパイプの流入口よりも下側になるように開口し、バイパス流路の流路断面積を前記バルブにより開閉される流入口の流路断面積よりも小さく設定した消音器であって、前記アウトレットパイプにおける排気ガスの流入側に前板を設け、該前板に前記アウトレットパイプへの流入口を開口形成するとともに前板にアウトレットパイプに連通するパイプからなるバイパス流路を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明においては、バイパス流路を長くしてエンジンの低回転時のこもり音を低減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明の消音器を設けた排気系の例を示すもので、図示しない内燃機関（エンジン）に接続されるフロントパイプ（排気管）１の下流側に触媒コンバータ２が接続され、その下流側にセンターパイプ（排気管）３が接続され、その下流側に本発明の消音器４が接続されている。５はテールパイプである。
【００２４】
前記消音器４の参考例を図２及び図３により詳述する。
【００２５】
消音器４を構成する外筒６は、金属製の筒状体の両端部を縮径加工して両端部に首部７，８を形成している。上流側の首部７には金属製のインレットパイプ９が嵌合して固着されており、そのインレットパイプ９の外端、すなわち上流側端は前記センターパイプ３に接続して排気ガスを導入するようになっている。また、該インレットパイプ９の下流側は外筒６内に突出している。該インレットパイプ９の下流側部には小孔１０が多数個形成され、内端は閉塞板１１で閉塞されており、インレットパイプ９内に導入された排気ガスが流出口である小孔１０を通じて外筒６内に導入されるようになっている。
【００２６】
下流側の首部８には金属製のアウトレットパイプ１２が嵌合して固着されており、そのアウトレットパイプ１２の外端、すなわち下流側端は前記テールパイプ５に接続され、排気ガスを排出するようになっている。また、該アウトレットパイプ１２の上流側は外筒６内に突出している。該アウトレットパイプ１２の上流側端と前記インレットパイプ９の下流側端は相互に離間している。
【００２７】
アウトレットパイプ１２の上流側は図２のように拡径され、該拡径部１２ａの上流側端（内側端）にはバルブハウジング１３が、その外周部を拡径部１２ａの上流側端（アウトレットパイプ１２の上流側端）と気密的にして固設されている。バルブハウジング１３の前板１４には第１流入口１５が形成されており、アウトレットパイプ１２の上流側端での排気ガスの流入は該第１流通口１５のみになっている。
【００２８】
前記バルブハウジング１３には弁軸１６が回転可能に設けられており、該弁軸１６にバルブ１７が備えられている。該バルブ１７は前記前板１４の下流側面に配置されているとともに前記第１流入口１５を覆う大きさに形成されており、弁軸１６の回転によりバルブ１７が第１流入口１５を開閉するようになっている。更に、ハウジング１３の本体側と弁軸１６間には、弁軸１６を介してバルブ１７を第１流入口１５側方向へ、すなわち閉弁方向に常時付勢する付勢手段１８が設けられている。該付勢手段１８は図の参考例ではコイルスプリングを使用している。該付勢手段１８による閉弁力は、エンジンの低回転状態での外筒６内（消音器内）の排気ガス圧力によってはバルブ１７が開作動せず、エンジンの高回転状態での外筒６内の排気ガス圧力でバルブ１７が開かれるように設定されている。
【００２９】
外筒６内にはパイプからなるバイパス流路１９が配置されており、その上流端の第２流入口２０は外筒６内に開口し、下流端は前記バルブ１７部、すなわち第１流入口１５をバイパスして前記アウトレットパイプ１２に連通接続されている。該バイパス流路１９の流路断面積は、エンジンの低回転において、その排気ガスの全てをこのバイパス流路１９を通してもエンジン性能に影響を及ぼさない程度に小さく設定されている。また、該バイパス流路１９の流路断面積と前記アウトレットパイプ１２側の前板１４に形成した第１流入口１５の流路断面積の関係は、後者が前者よりも大きく設定されている。
【００３０】
更に、バイパス流路１９は外筒６内の下部に、図の参考例では外筒６の最低部の近傍に沿って配置されて、ステー２１により外筒６に固定されている。そして、第２流入口２０は、消音器４の車両搭載状態において前記第１流入口１５より下側に設定され、かつ、前記インレットパイプ９の流出口である小孔１０よりも下側に、図の参考例では小孔１０の形成位置の略直下に位置して設定されている。更に、第２流入口２０は、消音器４を車両に搭載した場合に、最下点近傍に設定するとよい。
【００３１】
更に、バイパス流路１９の全長Ｌ1 は、アウトレットパイプ１２における第１流入口１５からバイパス流路１９の連通部（接続部）２２までの長さＬ2 よりも長く設定されている。
【００３２】
前記参考例の作用について説明する。
【００３３】
エンジンから排出された排気ガスは、図１に示すフロントパイプ１を流通して触媒コンバータ２内を流通し、該触媒コンバータ２内を流通する際に、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）が酸化されて無害な水（Ｈ2 Ｏ）などに分解された後、センターパイプ３を流通して消音器４のインレットパイプ９内に流入する。
【００３４】
インレットパイプ９内に流入した排気ガスと水分は、図２に示すインレットパイプ９の流出口である小孔１０から消音器４の外筒６内に導入される。このとき、エンジン始動直後やアイドリングなどのエンジン低回転状態では、排気管および消音器が冷えているために排気ガス中の水分が凝縮され、消音器４の外筒６内の底部に凝縮水として溜る。
【００３５】
また、エンジンの低回転状態においては、消音器４内の排気ガス圧力が所定以下であるため、コイルスプリングからなる付勢手段１８によってバルブ１７が第１流入口１５を閉塞している。そのため、排気ガスはバイパス流路１９の第２流入口２０からバイパス流路１９内に流入し、バイパス流路１９内を流通して連通部２２よりアウトレットパイプ１２内に流入し、アウトレットパイプ１２から消音器４外へ流出し、テールパイプ５から大気へ排出される。
【００３６】
この排気ガスの流れにより、外筒６内に溜った凝縮水は、排気ガスの流れに乗って排気ガスとともにバイパス流路１９内に吸い込まれた後、アウトレットパイプ１２より消音器４外のテールパイプ５へ排出され、更にテールパイプ５から外部へ排出される。
【００３７】
このとき、バイパス流路１９の流路断面積がアウトレットパイプ１２側の第１流入口１５の流路断面積よりも小さく設定されているため、該バイパス流路１９内の排気ガスの流速が、アウトレットパイプ１２に比べて高くなり、外筒６内に溜った凝縮水が排出されやすい。
【００３８】
次にエンジンが高回転になると、消音器４の外筒６内の内圧が所定値以上に増加し、その圧力によってバルブ１７がコイルスプリングからなる付勢手段１８の付勢力に抗して内側へ開作動され、第１流入口１５は開口される。この開口により、第１流入口１５とアウトレットパイプ１２の流路断面積がバイパス流路１９の流路断面積よりも大きく設定されているため、排気ガスは、主に流通抵抗の小さい第１流入口１５からアウトレットパイプ１２内に流入し、該アウトレットパイプ１２内を流通してテールパイプ５より排出される。なお、バイパス流路１９からも排気ガスは流出する。
【００３９】
以上の構成により次のような効果を発揮する。
【００４０】
前記エンジンの低回転時に凝縮水が十分に排出されているため、エンジンの高回転時には排水をする必要がない。そのため、第１流入口１５及びアウトレットパイプ１２の流路断面積を大きく設定してエンジンの高回転時の背圧を低減することができる。
【００４１】
更に、バイパス流路１９の流路断面積を前記のように小さくして凝縮水の排出がされやすいようにしたので、アウトレットパイプ１２とテールパイプ５との接続位置を車両搭載状態における上方位置に設定することもでき、設計自由度も高くなる。
【００４２】
更に、バイパス流路１９の第２流入口２０を、インレットパイプ９の流出口（本参考例では小孔）１０よりも下側に配置したので、外筒底部に溜った凝縮水がバイパス流路１９内へ導入されやすくなり、インレットパイプ９内へ吸い込まれてセンターパイプ３側へ逆流することを防止できる。
前記参考例の作用について説明する。
【００４３】
更に、バイパス流路１９の第２流入口２０を車両搭載状態での最下点近傍に設定することができ、これにより、凝縮水の排水性が一層良好になる。
【００４４】
更に、前記参考例のように、バイパス流路１９の全長Ｌ1 を、アウトレットパイプ１２における第１流入口１５からバイパス流路１９の接続部２２までの長さＬ2 よりも長く設定することにより、エンジンの低回転時のこもり音を低減（ロングテール効果）することができる。したがって、このような長いバイパス流路１９によれば、排水性の向上と消音性の向上の両立を図ることができる。
【００４５】
更に、前記参考例のように、第１流入口１５を開閉するバルブ１７を、排気圧力により自動的に開閉するようにすると、バルブ１７をアクチュエータなどを用いて制御するものに比べてコスト面の低減を図ることができるなど有効である。しかし、バルブ１７をアクチュエータなどを用いて制御するようにしても、前記の排気圧力により自動的に開閉する効果以外の前記の効果を発揮することができる。
【００４６】
図４及び図５は第１実施例を示す。
【００４７】
第１実施例は、バイパス流路を、前記参考例のようなパイプで形成することなく、前記アウトレットパイプ１２の前板１４に開口した第３流入口でバイパス流路２３を形成したものである。また、前記の第１流入口１５は前板１４の略上半分部分に形成され、該第１流入口１５の下側にバイパス流路２３を形成して、該バイパス流路２３が外筒６の内底部に近傍して設定されている。更に、バイパス流路２３を形成する第３流入口の開口面積（流路断面積）は、前記第１流入口１５及びアウトレットパイプ１２の流路断面積よりも小さく設定されている。
【００４８】
更に、第１流入口１５は横長形状に形成され、バルブ１７も第１流入口１５の形状に合わせて横長形状に形成し、弁軸１６が水平方向に配置されている。
【００４９】
その他の構造は前記参考例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
本第１実施例においては、エンジンの低回転時には、前記参考例と同様に第１流入口１５がバルブ１７で閉塞されるため、外筒６内の排気ガスは第３流入口であるバイパス流路２３からアウトレットパイプ１２内に流入し、テールパイプ５から排出される。このとき、バイパス流路２３はその流路断面積が小さく、かつ外筒６の内低部近傍に設定されているため、前記参考例と同様に凝縮水が排出されやすい。
【００５１】
また、エンジンの高回転時には、前記参考例と同様に第１流入口１５のバルブ１７が開口し、排気ガスは該第１流入口１５からアウトレットパイプ１２内に流入し、テールパイプ５から排出される。なお、バイパス流路２３からも排気ガスは流出する。
【００５２】
本第１実施例においても、前記参考例のような長いパイプからなるバイパス流路１９による効果を除き、前記参考例と同様の効果を発揮することができる
【００５３】
更に、前記参考例においては、バイパス流路１９の下流からアウトレットパイプ１２内へ流出する排気ガスの流れと、アウトレットパイプ１２内を流れる排気ガスの流れが交差するが、本第１実施例においてはこのような流れの交差がなく、排出ガスの流れがスムースになる。
【００５４】
更に、前記参考例のようなバイパス流路を形成するパイプが不要になり、参考例に比べてコスト低減を図ることができる。
【００５５】
図６及び図７は第２実施例を示す。
本第２実施例は、前記第１実施例におけるバイパス流路２３に、前記参考例と同様なパイプからなるバイパス流路を接続して、前板１４にパイプからなるバイパス流路２４を設けたものである。
【００５６】
すなわち、前記第１実施例と同様に、アウトレットパイプ１２の前板１４に第１流入口１５とこれを開閉するバルブ１７を設け、前板１４における前記第１流入口１５の下側にパイプからなるバイパス流路２４を接続してアウトレットパイプ１２内と連通し、該バイパス流路２４の流入口である第４流入口２５を、前記参考例と同様にインレットパイプ９の小孔１０よりも下側に位置して設定したものである。更に、該バイパス流路２４は外筒６の最低部の近傍に配置され、かつアウトレットパイプ１２及び第１流入口１５より小径の直管で形成されている。
【００５７】
その他の構造は前記参考例と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
本第２実施例においても前記参考例と同様の作用、効果を発揮することができる。
【００５９】
また、アウトレットパイプ１２における第１流入口１５からバイパス流路２４との合流部までの距離は略０であるため、前板１４に接続されるパイプ状のバイパス流路２４の長さは、前記の距離に比べて長くなり、このバイパス流路２４が前記参考例と同様に、ロングテール効果によるこもり音の低減に効果がある上に、アウトレットパイプ１２内を流れる排気ガスの流れとバイパス流路２４からの排気ガスの流れが交差しないため、前記第１実施例と同様に排気ガスの流れがスムースになる。
【００６０】
更に、前記参考例のように、バイパス流路１９の下流端をアウトレットパイプ１２の途中に接合するには、その接合部の両パイプを曲面加工する必要があるが、第２実施例においては平板状の前板１４にバイパス流路１９のパイプを接合するため、その接合部は平面加工でよい。したがって、本第２実施例によれば、前記参考例に比べて加工が容易であり、製品コストの低減を図ることができる。
【００６１】
なお、前記のバルブ１７はアクチュエータなどで制御してもよい。更に、消音器の外筒６は、前記実施例のような円筒部の両端を絞ったものに限らず、金属薄板よりなる両端が開口したシェルの両端に、金属板をプレス成形してなるアウタープレートを固着したものであってもよい。更に、消音器内をセパレータなどで仕切った多室構造としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明においては、消音器内に溜った凝縮水の排出向上とエンジンの高回転時の背圧低減の両立を図ることができる。
【００６３】
更に、請求項１記載の発明によれば、バイパス流路としてパイプを使用するものに比べてコスト低減を図ることができる。
【００６４】
更に、請求項２記載の発明によれば、排気音の静粛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消音器を設けた排気系を示す図。
【図２】本発明の消音器の参考例を示す側断面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の消音器の第１実施例を示す側断面図。
【図５】図５におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図６】本発明の消音器の第２実施例を示す側断面図。
【図７】図６におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図８】第１の従来の消音器を示す側断面図。
【図９】第２の従来の消音器を示す側断面図。
【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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【図９】
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