(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気系に接続される消音器であって、騒音の発生を効果的に抑えながら消音器のシェル内に溜まった残留水の排出能率を大幅に向上させる。【解決手段】    アウトレットパイプ２０の一部に複数の通気孔３２を形成すると共に、その一部との間に吸音材３３を充填した空間３１を存して、通気孔３２を覆うカバー３０をアウトレットパイプ２０の外側に設け、カバー３０にシェル２内の底部に残留する残留水を排出するための水抜孔３５を形成した。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル（２）と、このシェル（２）に設けられ内燃機関（Ｅ）の排気管（１）に連なるインレットパイプ（１０）と、前記シェル（２）に設けられ大気に開口するアウトレットパイプ（２０）と、前記シェル（２）内でそれら両パイプ（１０，２０）を連通する膨張室（５，６，７）とを備え、内燃機関（Ｅ）からの排気ガスをインレットパイプ（１０）を介して膨張室（５，６，７）に導き、さらに、そこからアウトレットパイプ（２０）を介して大気に排出するようにした、内燃機関の排気系に接続される消音器であって、
アウトレットパイプ（２０）の一部に複数の通気孔（３２）を形成すると共に、その一部との間に空間（３１）を存して、通気孔（３２）を覆うカバー（３０）をアウトレットパイプ（２０）の外側に設け、カバー（３０）にシェル（２）内の底部に残留する残留水を排出するための水抜孔（３５）を形成したことを特徴とする、内燃機関の排気系に接続される消音器。
【請求項２】
前記空間（３１）に吸音材（３３）を充填したことを特徴とする、前記請求項１記載の内燃機関の排気系に接続される消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン、ディ−ゼルエンジンなどの内燃機関の排気系に接続される消音器に関し、特に、騒音の発生を可及的に低減しつつ消音器内に残留した残留水を確実に排出できるようにした内燃機関の排気系に接続される消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気系に接続される消音器においは、排気ガスに含まれる水分が凝縮して消音器の外殻を形成するシェル内底部に残留水として貯溜することがあるため、消音器の底部近くに配置されたアウトレットパイプに水抜孔を形成し、このアウトレットパイプ内を通過する排気ガスの流速が大きいときにアウトレットパイプ内の排気ガス圧力が負圧になることを利用して、シェル内の残留水をアウトレットパイプ内に吸い上げ、排気ガスと共に大気に放出するものが知られている（たとえば、後記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、前記特許文献１に開示されるものは、次のような課題がある。
【０００４】
〔消音器のシェル内底部の残留水の量が多い場合〕
消音器のシェル内底部に残留する残留水が増えて、その水面がアウトレットパイプに形成した水抜孔の高さよりも高くなると、アウトレットパイプ内においても略同一高さレベルの残留水による水面が形成される。このようにアウトレットパイプ内にも残留水による水面が形成されると、以下のような騒音を生じる。
【０００５】
(1) アウトレットパイプ内に形成される残留水の水面と交差する向きに排気ガスが進入する箇所（屈曲部など）では、排気ガスの流れがその水面とぶつかり、しかも、このぶつかる排気ガスの圧力は脈動により変動するため、アウトレットパイプ内の残留水の水面にうねりを生じる。そして、このうねりによって水面とアウトレットパイプ内面との隙間が狭くなった箇所では、排気ガスの気流速度が高まるため、周辺の残留水が飛ばされ、水の飛ばされによる騒音を生じる。
【０００６】
(2) 水抜孔からアウトレットパイプ内へ吸い込まれる残留水がアウトレットパイプ内に噴出し、しかもシェル内の膨張室内の排気ガス圧力、すなわちシェル内底部の残留水の水面に作用する圧力も排気ガスの脈動により変動しているため、その噴出の勢いも変動する。これによりアウトレットパイプ内の残留水の水面に“暴れ”を生じ、水面の暴れによる騒音を生じる。
【０００７】
(3) 上記水面の暴れ部分に排気ガスが衝突し、この衝突により騒音を生じる。
【０００８】
特に、上記(1) 〜(3) のうち、水面の暴れに起因する(2) (3) の騒音が顕著である。
【０００９】
〔消音器のシェル内底部の貯留水の量が少ない場合〕
消音器のシェル内底部に貯留する残留水が少なく、その水面がアウトレットパイプに形成した水抜孔の高さよりも低い場合、または消音器のシェル内底部に残留水が全くない場合である。
【００１０】
(4) 水抜孔を通してアウトレットパイプ内が膨張室に連通し、水抜孔は排気音干渉孔に比べて孔面積がかなり大きいため、水抜孔があることでアウトレットパイプの共鳴周波数が変化して、アウトレットパイプの共鳴を利用した特定周波数の排気音に対する消音作用が阻害される。
【００１１】
(5) アウトレットパイプ内の排気ガスのガス流が水抜孔に直接触れるため、笛吹き音を生じる。
【００１２】
本発明は、シェル内に残留する残留水の排出を水抜孔を介して良好に維持しつつ、前記(1) 〜(5) のうち、特に前記(2) 〜(5) の課題を解決した、新規な内燃機関の排気系に接続される消音器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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、シェルと、このシェルに設けられ内燃機関の排気管に連なるインレットパイプと、前記シェルに設けられ大気に開口するアウトレットパイプと、前記シェル内でそれら両パイプを連通する膨張室とを備え、内燃機関からの排気ガスをインレットパイプを介して膨張室に導き、さらに、そこからアウトレットパイプを介して大気に排出するようにした、内燃機関の排気系に接続される消音器であって、
アウトレットパイプの一部に複数の通気孔を形成すると共に、その一部との間に空間を存して、通気孔を覆うカバーをアウトレットパイプの外側に設け、カバーにシェル内の底部に残留する残留水を排出するための水抜孔を形成したことを特徴としている。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、請求項２の発明は、前記請求項１のものにおいて、  前記空間に吸音材を充填したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本請求項１の発明によれば、前記残留水を水抜孔から空間および複数の通気孔を経由させてアウトレットパイプに吸い込むようにしているので、アウトレットパイプ内への残留水の噴出が減衰されて水面の暴れ現象を抑えることでき、前述(2) 、(3) の騒音の発生を防止することができる。また、前記空間を設けたことにより、アウトレットパイプの内部を水抜孔から直接膨張室に連通させないですむので、アウトレットパイプの共鳴周波数の変化が小さくなり、アウトレットパイプの共鳴を利用した特定周波数の排気音に対する消音作用の低下を小さくできる。これにより前述(4) が改善される。さらに、アウトレットパイプ内の排気ガスのガス流が水抜孔に直接接触しないので、前述(5) の笛吹音の発生を防止できる。
【００１６】
また、前記請求項２の発明によれば、カバーとアウトレットパイプとの間に形成される空間に吸音材を充填させたので、吸音材による排気音の消音効果が得られると共に、吸音材の緩衝作用によりアウトレットパイプ内への残留水の噴出をより確実に防止でき、前述(2) 、(3) に対する防止効果も一層高められる。また吸音材により、アウトレットパイプ内部と水抜孔との間の離隔がより確実になり、前記(4) に対する改善効果と前記(5) に対する防止効果も一層高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本実施例は、本発明消音器を、自動車用内燃機関の排気系に実施した場合であり、図１は、本発明消音器を備えた内燃機関の排気系の概略平面図、図２は、図１の２矢視の消音器の透視斜視図、図３は、図２の３矢視図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図、図５は、図３の５−５線に沿う断面図、図６は、図５の６矢視仮想線囲い部分の拡大図、図７は、図６の７−７線に沿う断面図である。
【００１９】
図１において、全体を符号Ｅで示す自動車用の内燃機関には、その運転により排出される排気ガスを大気に排出するための排気系Ｅｘが接続されており、この排気系Ｅｘは、内燃機関Ｅの排気ポートに接続される排気管１に、その上流側から下流側に沿って順次接続される、触媒Ｃ、プリチャンバＰ、および消音器Ｍを備えている。
【００２０】
前記排気系Ｅｘが内燃機関Ｅに接続されるとき、図７に示すように、消音器Ｍのシェル２は水平面に対して傾斜角θをもって傾斜して配置され、そのシェル２内に溜まった残留水がその前部に集まるようにされている。
【００２１】
そして、内燃機関Ｅの運転により、そこから排出された排気ガスは、触媒ＣによりＨＣ、ＮＯｘなどの有害成分が浄化され、プリチャンバＰにより一次消音され、さらに消音器Ｍにより二次消音されて大気に排出される。
【００２２】
つぎに、本発明にかかる消音器Ｍの構造を、図２〜６を参照して詳細に説明する。
【００２３】
消音器Ｍのケーシングを構成するシェル２は、ステンレス製に板材を楕円筒状に巻曲し、その両端縁同志を一体に接合して構成されるシェル本体２ａと、その左右開口端に、気密にかしめ固定される前、後部端板２ｂ，２ｃとにより密閉の中空楕円状に形成されている。この楕円状のシェル２は、その短径側を上下方向に向けて排気管１の下流部に接続される。そして、このシェル２の前部端板２ｂには、プリチャンバＰに連通される排気管１が、また、その後部端板２ｃには、大気に開口するテールパイプ１１がそれぞれ気密に接続されている。
【００２４】
図２，３に示すように、前記シェル２内の消音室は、第１、第２の仕切板３，４により３つの膨張室、すなわち第１、第２および第３の膨張室５，６および７とに仕切られている。具体的には、シェル２内には、その長手方向に間隔をあけて第１の仕切板３および第２の仕切板４が、前記前、後部端板２ｂ，２ｃと略平行に固着されており、シェル２の長手方向の後部には、後部端板２ｃと第２の仕切板４とによって第１の膨張室５が区画され、また、第１の膨張室５の前側には、第２の仕切板４と第１の仕切板３とにより第２の膨張室６が区画され、さらに、前記第２の膨張室６の前側には、第１の仕切板３と前部端板２ｂとにより第３の膨張室７が区画される。
【００２５】
図２，４，５に示すように、第１および第２の仕切板３，４には、その略全域にわたりパンチング孔よりなる多数の連通孔８，９がそれぞれ形成されており、連通孔８は第２、第３の膨張室６，７を相互に連通し、また、連通孔９は第１、第２の膨張室５，６を相互に連通する。
【００２６】
図２，３に明瞭に示すように、排気管１の後端（下流端）には、シェル２内に配設されるインレットパイプ１０の前端（上流端）が連通して接続される。このインレットパイプ１０は、その全長にわたり直状をなして前記前部端板２ｂ、第１の仕切板３および第２の仕切板４の横方向の一側に貫通支持されて、シェル２内を長手方向に延びており、その後端（下流端）は、第１の膨張室５に開口連通されている。インレットパイプ１０の、第２の膨張室６に対応する部分には、複数の小孔よりなる、排出孔１２が形成され、これらの排出孔１２を通してインレットパイプ１０内は、第２の膨張室５内に連通される。また、インレットパイプ１０の、第３の膨張室７に対応する部分には、その周方向に列設される小孔よりなる複数の排気干渉孔１３が形成され、これらの排気干渉孔１３を通してインレットパイプ１０内は、第３の膨張室７内に連通される。
【００２７】
したがって、排気管１からインレットパイプ１０に流入した排気ガスは、その大部分がその下流端より第１の膨張室５に流入し、またその一部が、排出孔１２を通って第２の膨張室６に、さらに排気干渉孔１３を通って第３の膨張室７にも流入し、排気ガスの膨張、干渉作用により排気音の減衰がなされ、排気音の一次的な消音が行われる。そして、第１膨張室５内に流入した排気ガスは、第２の仕切板４の多数の連通孔９を通って第２の膨張室６内に流入し、該膨張室６内の排気ガスと合流したのち、さらに、第１の仕切板３の多数の連通孔８を通って第３の膨張室７に流入し、該膨張室７内の排気ガスと合流する。第３の膨張室７内に集合した排気ガスは、後述するアウトレットパイプ２０に流入し、ここで、排気音の二次的な消音が効果的に行われる。
【００２８】
前記シェル２内には、前記インレットパイプ１０に並列してアウトレットパイプ２０が配設されている。このアウトレットパイプ２０は、全体として、シェル２内を前後方向にＳ字状に屈曲して長く形成されていて、Ｕ字状の排気ガス進入パイプ部２１と、直状の排気ガス排出パイプ部２３と、それら両パイプ部２０，２３を一本に連結する円弧状の方向変換パイプ部２２とで構成されている。
【００２９】
前記排気ガス進入パイプ部２１は、直状の上流側部分２１Ａと、同じく直状の下流側部分２１Ｂとそれらを接続する半円状の方向変換部分２１ＣとよりＵ字状に形成されており、その上流側部分２１Ａは、シェル２の中央部より横方向一側に偏して（図４，５右側）上下方向中間位置にあり、一方、その下流側部分２１Ｂは、シェル２の中央部で上流側部分２１Ａよりも上方位置にあり、それら上流側部分２１Ａと下流側部分２１Ｂは、第１膨張室５内においてその一側からその中央部に向かって上向きに傾斜する方向変換部分２１Ｃによって一体に連通接続される。そして、この排気ガス進入パイプ部２１は、第１、第２および第３膨張室５，６および７とに跨がって設けられており、第１および第２の仕切板３，４に貫通支持されている。排気ガス進入パイプ部２１の前端（上流端）は第３の膨張室７に開口されており、その開口端は末広状に拡径され、排気ガスの排気ガス進入パイプ部２１内への流入量を増やすようにされている。
【００３０】
一方、前記排気ガス排出パイプ部２３は、前記排気ガス進入パイプ部２１よりも下位にあって、シェル２内の左右方向の略中央部に位置していて、そのシェル２の軸線と略平行に配置されており、第１、第２の仕切板３，４および後部端板２ｃに貫通支持されている。そして、その前端（上流端）が前記第３の膨張室７内において方向変換パイプ部２２に接続され、またその後端（下流端）は、大気に開口されてテールパイプ１１に接続されている。
【００３１】
図２，３に示すように、シェル２内の上方に位置する、前記排気ガス進入パイプ部２１の下流端と、シェル２内の下方に位置する、前記排気ガス排出パイプ部２３の上流端は、シェル２の前部に位置する第３の膨張室７に配置される前記方向変換パイプ部２２により連通接続される。この方向変換パイプ部２２は、２つのパイプ半体２２ｈ，２２ｈを合掌結合して円弧状に湾曲形成されており、排気ガス進入パイプ部２１を流れる排気ガスを前方から後方へ下向きに方向変換させながら排気ガス排出パイプ部２３へと導く。
【００３２】
図６，７に示すように、排気ガス排出パイプ部２３の中間部外周面には、環状の空間３１を存して筒状のカバー３０が設けられ、このカバー３０の前後両端は、排気ガス排出パイプ部２３の外周面に気密に溶接されており、このカバー３０により覆われる排気ガス排出パイプ部２３の外周面の全周には、パンチング孔よりなる多数の通気孔３２が形成されている。また前記環状の空間３１には、ステンレスウールやグラスウールなどの吸音材３３が充填されており、排気ガス排出パイプ部２３内を流れる排気ガスの一部は、多数の通気孔３２を通って吸音材３３へと流れ、排気音を吸収する。カバー３０の後部真下には一つの水抜孔３５（前記通気孔３２よりも大きい）が形成されており、後に述べるように、排気ガス排出パイプ部２３を流れる排気の排気流により、シェル２内に残留する残留水Ｗを、水抜孔３５を通して排気ガス排出パイプ部２３に吸引して外部に排出することができる。このとき、吸音材３３の繊維間には、多くの細隙が形成されているので、残留水Ｗの吸込流量の低下を少なく抑えることができ、残留水Ｗの排出性能は良好に保たれる。
【００３３】
つぎに、この実施例の作用について説明する。
【００３４】
いま、内燃機関Ｅが運転され、そこから排出した排気ガスは、排気系Ｅｘへと導かれる。そして排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、消音器Ｍ内に入り、ここで排気音の主たる消音が行われる。
【００３５】
図２，３に矢印Ａで示すように、排気管１よりインレットパイプ１０に流入した排気ガスは、その大部分が第１の膨張室５へ流れ、またその一部が多数の排出孔１２を通って第２の膨張室へ、排気干渉孔１３を通って第３の膨張室７へと流れ、第１の膨張室５に流入した排気ガスは第２の仕切板４の多数の連通孔９を通って第２の膨張室６に流れて、該室６内の排気ガスと合流したのち、第２の仕切板３の連通孔８を通って第３の膨張室７に流れる。そして、その間に、排気ガスの膨張、干渉の複合作用により、排気音の効果的な減衰が行われて一次的な排気音の消音がなされる。
【００３６】
一次消音のなされた排気ガスは、第３の膨張室７より、図２，３に矢印Ｂで示すように、排気ガス進入パイプ部２１の開口端よりアウトレットパイプ２０内に流入する。このとき、アウトレットパイプ２０の上流端（流入端）は、末広状に拡開されていることにより、排気ガスのアウトレットパイプ２０への流入量が増加する。また、アウトレットパイプ２０は、前述したように、Ｓ字状に迂回屈曲させて長く延長したことにより、アウトレットパイプ２０内の排気ガスは、該パイプ２０内を流れる間に、排気音がさらに減衰されて、その消音が効果的に行われる。そして充分に消音された排気ガスは、排気ガス排出パイプ部２３の後端より、図２、３に矢印Ｃで示すように、テールパイプ１１を通って大気に排出される。
【００３７】
前記排気ガスの消音過程において、消音器Ｍ内には、高温の排気ガスがシェル２内で冷却されて、そこに含まれる水分が露化し凝縮した水や、洗車時にアウトレットパイプ２０からシェル２内に進入した水が残留する。
【００３８】
本発明に従うこの実施例によれば、異音の発生を抑制しつつ前記残留水を確実に外部に排出できるものであり、すなわち、アウトレットパイプ２０の排気ガス排出パイプ部２３を流れる排気ガスの流れ（図７実線矢印参照）による排気ガス圧力の負圧により、シェル２内の残留水はカバー３０に形成した水抜孔３５からカバー３０とアウトレットパイプ２０との間に形成される空間３１に充填した吸音材３３および複数の通気孔３２を経由してアウトレットパイプ２０に吸い込まれ（図６，７、２点鎖線矢印参照）、そこからテールパイプ１１を経て大気に排出される。
【００３９】
ところで、前記残留水は、水抜孔３５から空間３１およびパンチング孔よりなる複数の通気孔３２を経由させてアウトレットパイプ２０に吸い込むようにしているので、アウトレットパイプ２０内への残留水の噴出が減衰されて水面の暴れ現象を抑えることでき、前述の(2) 、(3) の騒音の発生を防止することができる。また、前記空間３１を設けたことにより、アウトレットパイプ２０の内部を水抜孔３５から直接第１〜３膨張室５，６，７に連通させないですむので、アウトレットパイプ２０の共鳴周波数の変化が小さくなり、アウトレットパイプ２０の共鳴を利用した特定周波数の排気音に対する消音作用の低下を小さくできる。これにより、前述(4) が改善される。さらに、アウトレットパイプ２０内の排気ガスのガス流が水抜孔３５に直接接触しないので、前述(5) の笛吹音の発生を防止できる。
【００４０】
また、カバー３０とアウトレットパイプ２０との間に形成される空間３１に吸音材３３を充填させたので、吸音材３３による排気音の消音効果が得られると共に、吸音材３３の緩衝作用によりアウトレットパイプ２０内への残留水の噴出をより確実に防止でき、前述(2) 、(3) に対する防止効果も一層高められる。また吸音材３３により、アウトレットパイプ２０内部と水抜孔３５との間の離隔がより確実になり、前述(4) に対する改善効果と前述(5) に対する防止効果も一層高められる。
【００４１】
なお、カバー３０の水抜孔３５から吸い込まれた残留水は複数の通気孔３２から分散してアウトレットパイプ２０内に吸い込まれるので、残留水の吸い込み量、すなわち残留水の排水性能は良好に保たれる。また吸音材３３はステンレスウールやグラスウールなどからなり、その繊維間に多くの空間が形成されているため、残留水の吸い込み流量の低下は少なく、残留水の排水性能は良好に保たれる。
【００４２】
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。たとえば、前記実施例では、カバーに一個の水抜孔を形成しているが、これを複数個形成しても良い。また、前記実施例では、複数の通気孔およびカバーは、アウトレットパイプの円周方向全体に円筒状に設けられているが、それらは、シェルの底部側に対面する部分だけに設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明消音器を備えた内燃機関の排気系の概略平面図
【図２】図１の２矢視の消音器の透視斜視図
【図３】図２の３矢視、図４の３−３線に沿う消音器の平断面図
【図４】図３の４−４線に沿う断面図
【図５】図３の５−５線に沿う断面図
【図６】図５の６矢視仮想線囲い部分の拡大図
【図７】図６の７−７線に沿う断面図
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・・・・・・・排気管
２・・・・・・・・・・シェル
５・・・・・・・・・・膨張室（第１の膨張室）
６・・・・・・・・・・膨張室（第２の膨張室）
７・・・・・・・・・・膨張室（第３の膨張室）
１０・・・・・・・・・インレットパイプ
２０・・・・・・・・・アウトレットパイプ
３０・・・・・・・・・カバー
３１・・・・・・・・・空間
３２・・・・・・・・・通気孔（パンチング孔）
３３・・・・・・・・・吸音材
３５・・・・・・・・・水抜孔
Ｅ・・・・・・・・・・・内燃機関
【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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