(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）の排気系（Ｅｘ）に接続される消音器本体（５）と、
前記消音器本体（５）の消音室（１５，１６，１７）内に排気を導入する排気導入管（１８）と、
前記消音室（１５，１６，１７）内で消音された排気を大気に排出する排気排出管（Ｐｅ）と、
を備えた、排気消音装置において、
前記排気排出管（Ｐｅ）は、消音室（１５，１６，１７）内を常に大気に連通する第１の排出管（２１）と、消音室（１５，１６，１７）内の排気圧力の上昇に応じて開弁されて消音室（１５，１６，１７）を大気に連通させる制御弁（Ｖｃ）付の第２の排出管（２２）とよりなり、
前記第１の排出管（２１）は、前記第２の排出管（２２）の上流端から前記第２排出管（２２）内に挿入されると共に、前記第２排出管（２２）内において径方向の一側に偏して固定され、また前記制御弁（Ｖｃ）は、前記第２の排出管（２２）の上流端に前記径方向の他側に偏して取り付けられた弁座（４１）と、排気圧力を受けて前記弁座（４１）から離間する方向に撓み、弁座（４１）の弁口（４２）を開放する弁体（４３）とを備え、前記弁座（４１）は、前記第２の排出管（２２）の軸線に対して傾斜した姿勢に設けられていることを特徴とする、排気消音装置。
【請求項２】
前記第１および第２の排出管（２１，２２）の大気に開放する下流側は、第１の排出管（２１）と第２の排出管（２２）内を流れる排気の流れ方向が同一方向に指向されていることを特徴とする、前記請求項１記載の排気消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気系に接続される排気消音装置に関し、特に消音器本体内に排気の流れを制御する制御弁を設け、エンジンの低負荷運転域で高い消音効果が得られ、かつ高負荷運転域で排気抵抗によるエンジン出力の低下を防止できるようにした、排気消音装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの排気系に接続される消音器本体と、前記消音器本体の消音室内に排気を導入する排気導入管と、前記消音室内で消音された排気を大気に排出する排気排出管とを備えた排気消音装置において、前記排気排出管を、消音室内を常に大気に連通する第１の排出管と、消音室内の排気圧力の上昇に応じて開弁されて、消音室を大気と連通させる制御弁付の第２の排出管とより構成して、エンジンの低負荷運転域では、前記制御弁の閉弁により、消音室の排気を第１の排出管を通して大気に排出し、また、エンジンの高負荷運転域では、前記制御弁の開弁により、消音室の排気を第１および第２の排出管を通して大気に排出し、エンジンの出力低下を最少限に抑えながら、排気音の消音効果を向上させるようにした、排気消音装置は公知である（たとえば、特開２００１−２４８４１７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のものでは、消音器から排気を大気に排出する排気排出管が２本以上になる為、バンパーなどの周辺部との干渉回避が容易に行えない。さらに、外観向上の為、排気排出管またはその延長部の大気への最終排出部にフィニシャーなどの外観向上部品を取付けることがあるが、その際に外観向上部品が複数となる為、コストが高くなる問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、エンジンの低負荷運転域で高い消音性能が得られ、その高負荷運転域で排気抵抗によるエンジンの出力低下を防止できるようにし、加えて排気排出管の大気開放側を一本の排出管としてバンパーなどの周辺部との干渉回避を容易にし、また低コストで外観向上もを図れるようにした、新規な排気消音装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のため、本請求項１記載の発明は、エンジンの排気系に接続される消音器本体と、前記消音器本体の消音室内に排気を導入する排気導入管と、前記消音室内で消音された排気を大気に排出する排気排出管とを備えた排気消音装置において、前記排気排出管は、消音室内を常に大気に連通する第１の排出管と、消音室内の排気圧力の上昇に応じて開弁されて消音室を大気に連通させる制御弁付の第２の排出管とよりなり、
前記第１の排出管（２１）は、前記第２の排出管（２２）の上流端から前記第２排出管（２２）内に挿入されると共に、前記第２排出管（２２）内において径方向の一側に偏して固定され、また前記制御弁（Ｖｃ）は、前記第２の排出管（２２）の上流端に前記径方向の他側に偏して取り付けられた弁座（４１）と、排気圧力を受けて前記弁座（４１）から離間する方向に撓み、弁座（４１）の弁口（４２）を開放する弁体（４３）とを備え、前記弁座（４１）は、前記第２の排出管（２２）の軸線に対して傾斜した姿勢に設けられていることを特徴としており、かかる特徴によれば、常時大気に連通する第１の排出管の断面積を絞り、エンジンの低負荷運転域の消音性能を向上することができ、またその高負荷運転域では、第１の排出管に加えて第２の排出管も大気と連通状態になるので、排気抵抗によるエンジンの出力低下を防止することができる。
【０００６】
また、排気排出管は第１および第２の排出管よりなるにも拘らず、排気排出管の大気開放側が外観上一本の排出管となるため、バンパー等の周辺部との干渉回避がし易いばかりでなく、排気排出管、またはその延長部の大気への最終排出部にフィニシャーなどの外観向上部品を取付ける場合も外観向上部品が一つで済み、コスト低減効果が大きい。
【０００７】
また、前記目的達成のため、本請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のものにおいて、前記第１および第２の排出管の大気に開放する下流側は、第１の排出管と第２の排出管内を流れる排気の流れ方向が同一方向に指向されていることを特徴としており、かかる特徴によれば、前記請求項１記載の発明と同等の効果を奏するのに加えて、エンジンの高負荷運転域での排気排出管から大気へ排出される排気の流れが乱されることがなく、該運転域での気流音の発生を抑制することできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の理解を容易にするため、排気消音装置の参考例につて図１〜５を参照して説明する。
【０００９】
図１は、自動車の車体フレームに排気消音装置を取り付けた状態を示す斜視図、図２は、図１の２−２線に沿う拡大断面図、図３は、図２の一部の拡大図、図４は、図３の４−４線に沿う拡大断面図、図５は、図４の５−５線に沿う図である。
【００１０】
図１において、自動車の車体の一部を構成するリヤサブフレームＦＳの後部クロスメンバー１には、排気消音装置Ｍが一対の弾性支持部材２を介して吊下支持されている。排気消音装置Ｍから前方に延びる前部排気管３は、エンジンＥの排気系Ｅｘに接続され、また排気消音装置Ｍから後方に向けて延びる後部排気管４は大気に開口されている。
【００１１】
つぎに、排気消音装置Ｍの構造について、図1 〜５を参照して詳細に説明するに、排気消音装置Ｍの主体部分を構成する消音器本体５は、断面略楕円形状をなし、両端面を開口したシェル６と、このシェル６の左右両端の開口部を気密に閉塞すべく、外周縁のカシメ部９，１０により固定された左右一対のエンドプレート７，８とより構成されている。前記消音器本体５の内部は、外周縁を折り曲げたフランジ部１１ａ，１３ａを、シェル６の内周面にそれぞれ圧入により固定した第１セパレータ１１および第２セパレータ１３により、第１消音室１５、第２消音室１６および第３消音室１７に区画されており、第１消音室１５と第２消音室１６とは、第１セパレータ１１に開口した複数の連通孔１２を通して相互に連通されており、また第２消音室１６と第３消音室１７とは、第２セパレータ１３に開口した複数の連通孔１４を通して相互に連通されている。
【００１２】
前記前部排気管３の下流端には、一方（図２左側）のエンドプレー７を気密に貫通して消音器本体５内に挿入される排気導入管１８が一体に接続されており、この排気導入管１８は、第２セパレータ１３および第１セパレータ１１を貫通して、消音器本体５内をその軸線方向に延びており、その下流端１８ａが、第１消音室１５内に開口している。
【００１３】
また、前記後部排気管４の上流部に連通接続されるエンドパイプ２０は、他方（図２右側）のエンドプレート８に気密に貫通接続され、このエンドパイプ２０は、消音器本体５内において、後に詳述するように、排気排出管Ｐｅの下流側の大気側開口端に連通接続されている。
【００１４】
排気排出管Ｐｅは、第１の排出管２１と、第２の排出管２２とより構成されている。第１の排出管２１は、前記エンドパイプ２０よりも小径に形成されていて、その下流端がエンドパイプ２０を介して大気に常時連通され、該エンドパイプ２０の前方に延長され、第１セパレータ１１および第２セパレータ１３を貫通して、その上流端２１ａが、第３消音室１７内に開口される。そして、この第１の排出管２１は、前記排気導入管１８よりも小径に形成されて、それと略平行に延びている。また、前記第２の排出管２２は、前記第１の排出管２１よりも大径に形成されて、その下流端が前記エンドパイプ２０に連通されて、前記第１の排出管２１と交差するようにエルボ状に湾曲され、その上流端２２ａが第１消音室１５内に開口している。図３に明瞭に示すように、前記第１の排出管２１の途中部から大気開放端までの部分は、第２の排出管２２の中間部を貫通して該第２の排出管２２内に位置しており第１の排出管２１と第２の排出管２２の大気開放端は、相互に集合されている。
【００１５】
図２，３に示すように、第２の排出管２２の上流端２２ａは、消音器本体５内、すなわち第１消音室１５内に開口されており、そこにその開口を開閉する、常閉型の制御弁Ｖｃが設けられる。この制御弁Ｖｃは、第１消音室１５内の排気圧が所定値を超えると開弁されて、消音器本体５内の排気を、第２の排出管２２を通して大気に排出できるようになっている。
【００１６】
つぎに、図２，３に図４，５を併せ参照して、前記制御弁Ｖｃの構造について説明すると、この制御弁Ｖｃは、第２の排出管２２の上流端２２ａの内周面に固定される中空円筒状の弁ハウジング２４と、この弁ハウジング２４の外周面に軸方向に移動自在に嵌まり合う弁体２５とを備えており、前記弁体２５は、弁ハウジング２４の外周面を覆う円筒部２６と、第２の排出管２２の開口端を閉塞する、受圧面を有する底壁２７とを有してキャップ状に形成されており、前記円筒部２６には、その内外を連通する複数の連通孔２８が円周方向に等間隔を存して径方向に２列に形成されている。弁ハウジング２４の外周面と、弁体２５の内周面との間には、環状の隙間が形成されており、この隙間に圧縮状態で収容されたコイルばね３０の両端が、弁ハウジング２４の内端に外向きに形成したフランジ部２４ａと、弁体２５の開口端に内向きに形成したフランジ部２５ａに支持される。したがって、このコイルばね３０の弾発力で弁体２５は図３における左方向に付勢され、これにより、制御弁Ｖｃは閉弁方向に附勢される。制御弁Ｖｃが閉弁状態にあるときは、弁ハウジング２４と弁体２５との接触による打音の発生を防止するため、弁ハウジング２４のフランジ部２４ａと弁体２５の底壁２７の受圧面との間に環状の緩衝部材３１が配置される。
【００１７】
ところで、前記制御弁Ｖｃは、常閉型であり、消音器本体５内のに排気の圧力が低いとき（エンジンの低負荷運転域）では、第１消音室１５から弁ハウジング２４を介して制御弁Ｖｃの弁体２５の底壁２７の受圧面に加わる圧力が小さいため、弁体２５はコイルばね３０の弾発力で図３で実線に示す閉弁位置に保持され、第２の排出管２２と第１の消音室１５との連通が阻止される。また消音器本体５内に排気の圧力が高いとき（エンジンの高負荷運転域）では、第１消音室１５から弁ハウジング２４を介して制御弁Ｖｃの弁体２５の底壁２７の受圧面に加わる圧力が大きいため、弁体２５はコイルばね３０の弾発力に抗して図３で鎖線に示す開弁位置に保持され、第２の排出管２２と第１消音室１５とが連通される。
【００１８】
つぎに、この参考例の作用について説明する。
【００１９】
いま、エンジンＥが運転されると、そこから排出される排気は排気系Ｅｘを流れ、前部排気管３より排気導入管１８を通って消音器本体５内の第１消音室１５内に流入する。
【００２０】
ところで、エンジンＥが低負荷運転域にあるときは、排気系Ｅｘを流れる排気の圧力が低いので、排気導入管１８を通って第１消音室１５内に流入する排気圧力も低いため、この排気圧力は、前記制御弁Ｖｃを開弁するには至らず、その結果、第１消音室１５に流入した排気は、図２の実線矢印ａに示すように、第１セパレータ１１の連通孔１２を通って第２消音室１６内に入り、さらにそこから、第２セパレータ１３の連通孔１４を通って第３消音室１７内に入り、その間に排気は膨張を繰り返して一次的に消音されたのち、第３消音室１７内の排気は、排気導入管１８よりも小径の第１の排出管２１へと流れ、エンドパイプ２０、後部排気管４を経て大気に排出される。その際、制御弁Ｖｃは閉弁位置に保持される一方、小径の排出管２１は、第２の排出管２２内を通り、その下流端は、大気に開口するエンドパイプ２０に連通していることから、第１の排出管２１を流れる排気は適正な絞りを与えらて大気に排出されることになり、排気の流通抵抗の増加が適正に行われて排気音の二次的な消音が効果的に行われ、その結果、全体としてエンジンの低負荷運転域での消音性能を高めることができる。
【００２１】
エンジンＥの運転状態が低負荷運転域から高負荷運転域に移行すると、エンジンＥから排出される排気の圧力が上昇し、排気系Ｅｘより排気導入管１８を通って第１消音室１５に流入する排気圧力も上昇するため、第２の排出管２２に設けた制御弁Ｖｃの底壁２７の受圧面に加わる排気の圧力が増加し、弁体２５はコイルばね３０の弾発力に抗して図４の右方向に移動し、弁体２５の円筒部２６に形成した複数の連通孔２８が弁ハウジング２４のフランジ部２４ａの位置を越えると、前記連通孔２８が第２の排出管２２内に開口して第１消音室１５は制御弁Ｖｃを介して該第２の排出管２２にも連通する。そして弁体２５の移動量、つまり、制御弁Ｖｃの開口面積は排気の圧力の増加に応じて増加するため、エンジンＥの高負荷運転域では、その負荷に応じて第１消音室１５から第２の排出管２２に流入する排気流量を増量することができる。したがって、エンジンの高負荷運転域では、図２の実線矢印ａに示す第１の排出管２１を流れる排気と、図２の鎖線矢印ｂに示す第２の排出管２２を流れる排気とが、それらの下流側の合流部で合流して大気開放端よりエンドパイプ２０に向けて同じ方向に流れ、しかも、それらの合流部の通路断面積は、第１および第２の排出管２１，２２の通路断面積の和となって、第１の排出管２１の通路断面積よりもかなり大きくなるので、排気は第１および第２の排出管２１，２２を流れる間に排気音が消音され、しかも消音器本体５を流れる排気の流通抵抗を可及的に低減して、消音器本体５を通過したことによるエンジン出力の低減を最少に抑えることができる。また、前述したように第１の排出管２１と第２の排出管２２を流れる排気は、それらの合流部からエンドパイプ２０に向けて同方向に流れるので、排気の流れに乱れを生じることが少なくなり、エンジン運転時、特にその高負荷運転域における気流音の発生を効果的に低減することができる。
【００２２】
また第１および第２の排出管２１，２２よりなる排気排出管Ｐｅの大気開放側は一本であり、これに単一のエンドパイプ２０を介して一本の後部排気管４が消音器本体５の後方に延長されるため、これがリヤバンパーなどの周辺部と干渉することを容易に回避できる。さらに、後部排気管４の大気への最終排出部にフィニシャーなどの外観向上部品を取付ける場合も、その外観向上部品が一つで済み、コスト低減効果が大きい。
【００２３】
つぎに、図６を参照して本発明の実施例について説明する。
【００２４】
この実施例は、第２の排出管２２およびそこに設けられる制御弁Ｖｃの構造が前記参考例のものと相違している。
【００２５】
図６は、本発明にかかる排気排出管の要部縦断側面図であり、前記参考例と同じ部材には、同じ符号が付される。
【００２６】
第１の排出管２１の、エンドパイプ２０に連通する下流側は、この第１の排出管２１よりも大径に形成される第２の排出管２２内に、その第２の排出管２２の径方向の一側に偏して固定される。第２の排出管２２の径方向の他側に偏していて、第１排出管２１より遠ざかる側面には、第２の排出管２２の軸線に対して傾斜、すなわち第２排出管２２の上流側から下流側に向かって下り勾配に傾斜した、弁座取付面４０が形成され、この弁座取付面４０の開口部４０ａには、弁口４２を開口した板状の弁座４１が固定される。また弁座４１には、排気圧力を受けて弁座（４１）から離間する方向に撓む弁体４３と、その開き側への撓みを規制するストッパ４４の一側がリベット４５を以て共に固定され、ストッパ４４は弁体４３が開き側に過度に撓むことを防止している。またストッパ４４の自由端部には、板ばね４６の一端部が固定され、この板ばね４６の自由端部は、弁体４３の開き側の面に傾斜角を付けて当接させてある。
【００２７】
したがって、消音器本体５内の排気圧力の低いエンジンＥの低負荷運転域では、板ばね４６の弾発力で、弁体４３は弁口４２を閉じて制御弁Ｖｃは閉弁状態にあり、またエンジンＥが高負荷運転域に移行して消音室本体５内の排気圧力が上昇すると、弁体４３は排気圧力を受けて、前記板ばね４６の弾発力に抗して弁座４１から離間する方向、すなわち開き方向に撓み、弁口４２が開口される。制御弁Ｖｃの開弁時には、消音器本体５内の排気は、常に大気に開口している第１排出管２１に加えて常閉の第２の排出管２２からも大気に排出される。
【００２８】
したがって、この実施例のものは前記参考例のものと同等の作用を奏する。
【００２９】
以上、本発明の１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。
【００３０】
たとえば、前記実施例では、本発明排気消音装置を自動車用エンジンに実施した場合を説明したが、これを他の一般のエンジンにも実施できることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本請求項１記載の発明によれば、常時大気に連通する第１の排出管の断面積を絞り、エンジンの低負荷運転域の消音性能を向上することができ、また、その高負荷運転域では、第１の排出管に加えて第２の排出管も大気と連通状態になるので、排気出抵抗によるエンジンの出力低下を防止することができる。
【００３２】
また、排気排出管が第１および第２の排出管よりなるにも拘らず、排気排出管の大気開放側が一本の排出管となるため、バンパーなどの周辺部との干渉回避を容易にし、また、低コストで外観向上も図ることができる。さらに、排気排出管またはその延長部の大気への最終排出部にフィニシャーなどの外観向上部品を取付ける場合にも、その外観向上部材が一つで済み、コスト低減効果が大きい。
【００３３】
また、本請求項２記載の発明によれば、エンジンの高負荷運転域での排気排出管から大気へ排出される排気の流れが乱されることがなく、該運転域での気流音の発生を抑制することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車の車両フレームに排気消音装置を取り付けた状態を示す斜視図（参考例）
【図２】  図１の２−２線に沿う拡大断面図（参考例）
【図３】  図２の一部の拡大図（参考例）
【図４】  図３の４−４線に沿う拡大断面図（参考例）
【図５】  図４の５−５線に沿う図（参考例）
【図６】  排気排出管の要部縦断側面図（本発明の実施例）
【符号の説明】
５・・・・・・・・・・消音器本体
１５・・・・・・・・・消音室（第１消音室）
１６・・・・・・・・・消音室（第１消音室）
１７・・・・・・・・・消音室（第１消音室）
１８・・・・・・・・・排気導入管
２１・・・・・・・・・第１の排出管
２２・・・・・・・・・第２の排出管
４１・・・・・・・・・弁座
４２・・・・・・・・・弁口
４３・・・・・・・・・弁体
Ｅ・・・・・・・・・・エンジン
Ｅｘ・・・・・・・・・排気系
Ｐｅ・・・・・・・・・排気排出管
Ｖｃ・・・・・・・・・制御弁
【図１】
0003863752.tif 000002
【図２】
0003863752.tif 000003
【図３】
0003863752.tif 000004
【図４】
0003863752.tif 000005
【図５】
0003863752.tif 000006
【図６】
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