JP4252869B2

JP4252869B2 - エンジンの排気装置

Info

Publication number: JP4252869B2
Application number: JP2003324051A
Authority: JP
Inventors: 上兼　　正之; 哲史渡辺; 篤史中村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: JP2005090335A

Description

本発明は、自動車用などのエンジンから排出される排気ガスの流れる排気装置、特にエンジンの低速、高速回転域のいずれの場合にも優れた消音性能が得られるようにした、排気装置に関するものである。

自動車用などのエンジンに接続される排気装置は、エンジンの排気ポートに接続されて該エンジンから排出される排気ガスを導入して大気に排出する排気管と、その排気管に介在されて排気騒音を低減する消音器とを備えているが、かかる排気装置において、エンジンの始動、アイドリング回転を含む低速回転域の場合には、排気管の径が小さくかつ長さが長いほど消音に有利であり、また、エンジンの高速回転域の場合には、排気管の径が大きくかつ長さが短いほど排気抵抗が減りエンジンの出力向上に有利であることが一般に知られている。

そこで、従来では、消音器１０内に開閉バルブ２３を設け、この開閉バルブ２３の開閉制御により、エンジンの低速回転域における消音作用に有利な排気ガス径路と、エンジンの高速回転域における出力向上に有利な排気ガス径路とに切り換えられるようにした排気装置が既に知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１１−１５３０１９号公報

ところが、前記特許文献１に示されるものは、消音器よりも下流側の排気管を、開閉バルブの開き時、すなわちエンジンの高速回転域の排気ガスの流量を満足できるように、その径を比較的太く設定して排気抵抗を低減するようにしているので、開閉バルブの閉じ時、すなわちエンジンの低速回転域での消音効果を高めることがむずかしいという別の問題もある。

本発明はかかる実情に鑑みて提案されたもので、前記問題を解決した新規なエンジンの排気装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンからの排気ガスが流れる排気管に消音器を介在させ、その消音器よりも下流側の排気管を分岐部を介して第１排気管と第２排気管とに分岐し、第１排気管と第２排気管のいずれか一方に、エンジンの低速回転域で閉じ位置に、またその高速回転域で開き位置に維持される開閉弁を設け、エンジンの低回転域では、排気ガスは第１排気管と第２排気管のいずれか他方のみを流れ、また、エンジンの高速回転域では、それらの両方を流れるようにした、エンジンの排気装置において、
第１排気管と第２排気管のうち、開閉弁を設けた側の排気管は、その開閉弁が排気管の周壁に設けられてその径方向に開閉できるようにされていて、その開閉弁よりも下流側をキャップにより塞いでそのキャップの上流側に開閉弁に連通する行き止まりの共鳴管を形成し、前記排気管の、開閉弁と共鳴管を設けた部分を密閉状の外筒により取り囲み、この外筒内を大気に連通したことを特徴としている。

また、上記目的達成のため、請求項２の発明は、請求項１のものにおいて、前記第１排気管と第２排気管のうち、開閉弁を設けた側の排気管を、開閉弁を設けない側の排気管よりも大径に形成したことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、エンジンの低速回転域における消音器よりも下流側の排気管の径を、その高速回転域における消音器よりも下流側の排気管の径よりも小径に形成できるので、エンジンの低速回転域での消音性能を大幅に向上させることができる。

また、エンジンの低速回転域において、開閉弁を設けた側の排気管における分岐部から開閉弁までの行き止まり通路を共鳴管とすることができ、この共鳴管が排気ガスに対する共鳴減衰効果を発揮して排気騒音の一層の低減を図ることができる。

また、請求項２の発明によれば、消音器よりも下流側の第１排気管と第２排気管のうち開閉弁を設けない側の排気管を、開閉弁を設けた側の排気管よりも小径とすることにより、エンジンの低速回転域と、その高速回転域とで、消音器よりも下流側を流れる排気ガスの流量差をさらに増大させることができ、エンジンの低速回転域での消音特性を一層向上させることができる。

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以下に具体的に説明する。

まず、図１〜４を参照して本発明の第１実施例について説明する。

図１は、本発明排気装置の全体斜視図、図２は、図１の２−２線に沿う拡大断面図、図３は、図２の３−３線に沿う断面図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図である。

図１において、自動車用のエンジンＥには、そこから排出される排気ガスの流れる排気管１が接続される。この排気管１は、自動車の車体前後方向に延びており、その下流側が分岐部２を介して第１排気管１１と第２排気管１２とに二又状に分岐されている。前記分岐部２よりも上流側の排気管１には、一次消音器（プリチャンバ）Ｍ１および二次消音器Ｍ２がその上流側から下流側にかけて介在される。前記第１排気管１１は、直状に形成されて、その下流端は大気に開放され、また前記第２排気管１２も直状に形成されてその下流端は大気に開放されている。そして、第１排気管１１と第２排気管１２は略同径に形成され、またそれらは、排気管１よりも小径である。

なお、前記一次消音器Ｍ１および二次消音器Ｍ２は何れも従来公知の構造のものであるので、その詳細な説明を省略する。

図２〜４に示すように、第２の排気管１２の途中には、開閉弁としてのバタフライ弁Ｖが設けられる。第１排気管１２の、バタフライ弁Ｖを設けた部分は、該第２排気管１２と同心の円筒状の外筒２０により取り囲まれており、この外筒２０の前後開口端縁と第２排気管１２の外周面間は、前、後端板２１，２２により閉じられ、第２排気管１２と外筒２０との間に環状の排気ガス流通路２４が形成されている。第２排気管１２の周壁には、前記排気ガス流通路２４に連通する長方形の弁口２５が開口され、この弁口２５の周囲には、内面にインナメッシュ板２６を積層したアウタメッシュ板２７の外縁がスポット溶接されている。また、第２排気管１２の外周面には、前記弁口２５を前後から跨ぐようにして横断面コ字状のステー２８が溶接されており、このステー２８の前後端縁に前記弁口２５を開閉する円弧面状の弁体３０が弁軸３１をもって開閉自在に軸支されている。ステー２８と弁体３０との間には、弁軸３１に巻装される、捩りばねよりなる弁ばね３２が設けられ、この弁ばね３２の弾発力は弁体３０を閉じ方向に付勢している。そして、第２排気管１２を流れる排気ガス圧が弁ばね３２の弾発力よりも高くなると、弁体３０が開弁される。第２排気管１２の、弁体３０よりも下流側には、該第２排気管１２の流路を塞ぐキャップ３３が固定され、さらにそのキャップ３３より下流側には、多数のパンチ孔３４が開口され、排気ガス流通路２４内の排気ガスはこれらのパンチ孔３４を通して大気に排出される。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

エンジンＥの回転により発生する排気ガスは、排気管１へと流れる。排気管１を流れる排気ガスは、一次消音器Ｍ１を通過して一次消音され、さらに、二次消音器Ｍ２を通過して二次消音されて大気へと排出される。

ところで、エンジンＥのアイドリング回転、始動回転を含む低速回転域では、エンジンＥの燃焼圧力が低く、そこから排出される排気ガスの圧力も低いため、排気管１を流れる排気ガスの圧力は、開閉弁すなわちバタフライ弁Ｖの弁ばね３２による閉弁力よりも弱いため、該弁Ｖは閉弁状態を維持している。したがって、排気管１を流れる排気ガスは、図４実線矢印で示すように、分岐部２を経て第１排気管１１を流れるが、第２排気管１２へは流れず、排気ガスのすべては排気管１より分岐部２を経て第１排気管１１へと流れ大気に排出される。このとき、排気ガスは排気管１より第１排気管１１を流れて、全体として全長が長く、しかも通路面積の小さい排気通路を流れることになるので、エンジンの低速回転域での排気ガスの排気騒音を能率よく低減することができ、加えて、排気ガスの一部は図４実線矢印に示すように、第２排気管１２における分岐部２から開閉弁Ｖまでの行き止まりの通路を迂回して流れるので、この行き止まりの通路が共鳴管となり、これが排気ガスに対する共鳴減衰効果を発揮して、排気騒音の一層の低減を図ることができる。

一方、エンジンＥの燃焼が完爆状態となって、高速回転域に達すると、その燃焼圧力が高くなり、そこから排出される排気ガスの圧力も高くなるため、排気管１を流れる排気ガスの圧力は、バタフライ弁Ｖの弁ばね３２の閉弁力よりも高くなり、該弁Ｖは閉弁されるに至る。したがって、排気管１を流れる排気ガスは、分岐部２を経て第１排気管１１と第２排気管１２とに分流して流れるようになる。そして、第２排気管１２を流れる排気ガスは、図４、２点鎖線矢印に示すように、開弁されたバタフライ弁Ｖよりパンチ孔３４を通って大気に排出される。このとき、排気ガスは排気管１より第１および第２排気管１１，１２を共に流れることにより、全体として通路面積の大きい排気通路を流れることになるので、エンジンの高速回転域での排気ガスの排気抵抗を能率よく低減することができる。

つぎに、図５，６を参照して本発明の第２実施例について説明する。

図５は本発明排気装置の全体斜視図、図６は、図５の６−６線に沿う拡大断面図であり、図中前記第１実施例と同じ要素には同じ符号が付される。

この第２実施例は、第１排気管１１と第２排気管１２の下流部を、外筒１２０により取り囲むようにしたものであり、この外筒１２０は楕円筒状のアウタシェル１２１と、その前後開口端を閉じる前、後部エンドプレート１２２，１２３とより密閉の楕円筒状に形成され、この外筒１２０と第１排気管１１との間には排気ガス流通路１２４側が形成される。また外筒１２０内の後部近くには、後部エンドプレート１２３と平行な支持板１２５が固定され、この支持板１２５には、その前後を連通する多数の連通孔１２６が穿設されている。また後部エンドプレート１２３には、一本のテールパイプ１２７の前部が貫通支持され、このテールパイプ１２７の下流端は大気に開放されている。

直状の第１排気管１１の下流部は、外筒１２０内に挿入されて、前部エンドプレート１２２と支持板１２５に一体に貫通支持され、その下流側端部は、前記テールパイプ１２７に直接連通されている。また、第２排気管１２の、開閉弁Ｖを設けた下流部も外筒１２０内に挿入されて、前部エンドプレート１２２と支持板１２５に一体に貫通支持されており、開閉弁Ｖは外筒１２０内に収容されている。第２排気管１２の下流端は、キャップ１３３により閉じられる。そして、図６に示すように、第２排気管１２は、第１排気管１１よりも大径に形成されている。前記開閉弁Ｖは、前記第１実施例と同じものであり、その閉じ時には、第２排気管１２内は行き止まりの通路となって排気ガスの流れを阻止し、また、その開き時には、排気ガスの流れを許容して、図６に２点鎖線で示すように、排気ガスは、外筒１２０内の排気ガス流通路１２４を通りテールパイプ１２７を経て大気へ排出される。

エンジンＥの低速回転域では、前述のように、バタフライ弁Ｖは閉弁状態を維持しているので、排気管１を流れる排気ガスは、分岐部２を経て第１排気管１１を流れるが、第２排気管１２へは流れず、排気ガスのすべては排気管１より第１排気管１１へと流れ大気に排出される。このとき、前記第１実施例と同じく排気ガスは排気管１より第１排気管１１を流れ、エンジンの低速回転域での排気ガスの排気騒音を能率よく低減することができ、特に、この第２実施例のものでは、第１排気管１１の径を第２排気管１２の径よりも小径に設定して、エンジンの低速回転域での排気音の消音性能を一層高めることができる。
、加えて、前記第１実施例と同じく、第２排気管１２における分岐部２から開閉弁Ｖまでの行き止まりの通路を共鳴管とすることができ排気ガスに対する共鳴減衰効果を発揮して、排気騒音の一層の低減を図ることができる。

また、一方、エンジンＥの高速回転域では、前記第１実施例と同じく、バタフライ弁Ｖは閉弁されるに至る。したがって、排気管１を流れる排気ガスは、分岐部２を経て第１排気管１１と第２排気管１２とに分流して流れ、通路面積の大きい排気通路を流れることになるので、エンジンの高速回転域での排気ガスの排気抵抗を能率よく低減することができる。

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、開閉弁Ｖを第２排気管１２に設けた場合を説明したが、これを第１排気管１１に設けてもよく、この場合、第２実施例に相当するものでは、第１排気管１１の径を第２排気管１２の径よりも大径にする。また前記実施例では、開閉弁Ｖをバタフライ弁により構成した場合を説明したが、これをリード弁その他の同じ機能をもつ弁により構成してもよい。

本発明排気装置の全体斜視図（第１実施例）図１の２−２線に沿う拡大断面図（第１実施例）図２の３−３線に沿う断面図（第１実施例）図３の４−４線に沿う断面図（第１実施例）本発明排気装置の全体斜視図（第２実施例）図５の６−６線に沿う拡大断面図（第２実施例）

符号の説明

１・・・・排気管
２・・・・分岐部
１１・・・第１排気管
１２・・・第２排気管
２０・・・外筒
３３・・・キャップ
１２０・・外筒
１３３・・キャップ
Ｅ・・・・エンジン
Ｍ２・・・消音器（第２消音器）
Ｖ・・・・開閉弁（バタフライ弁）

Claims

エンジン（Ｅ）からの排気ガスが流れる排気管（１）に消音器（Ｍ２）を介在させ、その消音器（Ｍ２）よりも下流側の排気管（１）を分岐部（２）を介して第１排気管（１１）と第２排気管（１２）とに分岐し、第１排気管（１１）と第２排気管（１２）のいずれか一方に、エンジン（Ｅ）の低速回転域で閉じ位置に、またその高速回転域で開き位置に維持される開閉弁（Ｖ）を設け、エンジン（Ｅ）の低速回転域では、排気ガスは第１排気管（１１）と第２排気管（１２）のいずれか他方のみを流れ、また、エンジン（Ｅ）の高速回転域では、それらの両方（１１，１２）を流れるようにした、エンジンの排気装置において、
第１排気管（１１）と第２排気管（１２）のうち、開閉弁（Ｖ）を設けた側の排気管（１２）は、その開閉弁（Ｖ）が排気管（１２）の周壁に設けられてその径方向に開閉できるようにされていて、その開閉弁（Ｖ）よりも下流側をキャップ（３３，１３３）により塞いでそのキャップ（３３，１３３）の上流側に開閉弁（Ｖ）に連通する行き止まりの共鳴管を形成し、前記排気管（１２）の、開閉弁（Ｖ）と共鳴管を設けた部分を密閉状の外筒（２０，１２０）により取り囲み、この外筒（２０，１２０）内を大気に連通したことを特徴とする、エンジンの排気装置。
第１排気管（１１）と第２排気管（１２）のうち、開閉弁（Ｖ）を設けた側の排気管（１２）を、開閉弁（Ｖ）を設けない側の排気管（１１）よりも大径に形成したことを特徴とする、前記請求項１記載のエンジンの排気装置。