特許 6392605 エンジンの排気消音装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6392605

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】エンジンの排気消音装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 1/08 20060101AFI20180910BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   F01N1/08 A

   F01N1/08 B

   F01N1/08 L

   F01N13/08 A

   F01N13/08 B

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-193601(P2014-193601)

(22)【出願日】2014年9月24日

(65)【公開番号】特開2016-65468(P2016-65468A)

(43)【公開日】2016年4月28日

【審査請求日】2017年4月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100086793

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅士

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(72)【発明者】

【氏名】荒井 康三

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０２８２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３０３１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９９４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６２９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１６９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０８２０１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２４５６０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １／００−１／２４，１３／００−１３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気ガスが流入する膨張室を有する排気消音装置であって、
前記膨張室を通って前記排気ガスを排気消音装置の外部に排出する排気通路と、
前記膨張室に隣接して配置された消音室と、
前記排気ガスを前記消音室から排気消音装置の外部に排出する排出通路と、
前記膨張室と前記消音室との間の隔壁に設けられて、前記膨張室内の圧力が予め定める値よりも大きくなったときに開弁する排気バルブと、を備え、
前記排気通路の下流端部は前記膨張室から前記消音室を貫通して外部に連通する第１排出管で構成され、
前記排出通路は、前記消音室と排気消音装置の外部とを連通する第２排出管で構成され、
前記第１排出管の周壁に、前記消音室と連通する連通孔が形成され、
前記第２排出管は、前記第１排出管を径方向外側から覆って形成され、
前記第２排出管の入口が、前記第１排出管における前記連通孔よりも下流側に位置している排気消音装置。

【請求項2】

請求項１に記載の排気消音装置において、２つ以上の前記膨張室を備え、
前記消音室は、前記エンジンからの前記排気ガスが流入する上流側膨張室に隣接して配置され、前記排気通路における下流端部に連通している排気消音装置。

【請求項3】

請求項２に記載の排気消音装置において、前記２つ以上の膨張室および前記消音室が内部に形成されたケーシングを備え、
前記ケーシングは長手方向を有する筒状で、長手方向の一端側から前記排気ガスが流入され他端側から前記排気ガスが排出され、長手方向一端側から他端側に向かって徐々に断面積が大きくなるように形成され、
前記消音室は、長手方向の他端に位置している排気消音装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の排気消音装置において、前記排気バルブは、前記消音室に配置されている排気消音装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の排気消音装置において、前記排気バルブの一部が、排気消音装置のケーシングの外部に位置している排気消音装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの排気ガスが流入する２つ以上の膨張室を有する排気消音装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数の膨張室を有する排気消音装置において、排気消音装置を高圧の排気ガスから保護するために、排気バルブを設けて排気ガスの一部を上流側の膨張室から下流側の膨張室にバイパスさせるものがある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１１７４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の排気消音装置では、排気バルブの開弁時に、メイン通路を流れる排気ガスと、バイパス通路を流れる排気ガスとが下流側の膨張室で合流し、合流した排気ガスが排出管から外方に排出される。この排出管の径が大きいと、排気バルブの閉弁時の消音効果が十分得られない可能性がある。また、排出管の径が小さいと、開弁時のエンジン出力が抑えられたり、開弁時の下流側の膨張室の内圧が過剰になったりする恐れがある。

【0005】

本発明は、排気バルブの閉弁時にも十分な消音効果が得られるとともに、開弁時のエンジン出力を確保することができるエンジンの排気消音装置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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の排気消音装置は、エンジンの排気ガスが流入する膨張室を有する排気消音装置であって、前記膨張室を通って前記排気ガスを排気消音装置の外部に排出する排気通路と、前記膨張室に隣接して配置された消音室と、前記排気ガスを前記消音室から排気消音装置の外部に排出する排出通路と、前記膨張室と前記消音室との間の隔壁に設けられて、前記膨張室内の圧力が予め定める値よりも大きくなったときに開弁する排気バルブとを備えている。

【0007】

この明細書において、「膨張室」とは、排気通路の一部を形成し、排気通路の断面積の急激な拡大により排気ガスを膨張・回折・分散させ、膨張室の壁にぶつけて乱反射させて減衰させる空間をいう。また、「共鳴室」とは、排気通路の一部を形成する膨張室とは異なり、排気通路との間で排気ガスの音波を行き来させながら，そのエネルギーを音波の干渉によって減衰して熱エネルギーに変換する空間をいう。共鳴室は、音波の移動ができるように実質的に行き止まり空間であればよく、他の部屋に連通する部分が形成されていてもよい。さらに、「消音室」は、これら膨張室および共鳴室の両方を含む。

【0008】

上記構成によれば、膨張室内の圧力が高くなると、排気バルブが開いて排気ガスの一部が消音室に流入する。これにより、排気消音装置が高圧の排気ガスから保護される。このとき、排気ガスの一部が消音室および排出通路を介して外部に排出され、排気ガスの残部が排気通路を通って外部に排出される。つまり、排気バルブが閉じている低圧時には、排気ガスは排気通路を通って外部に排出され、排気バルブが開いている高圧時には、排出通路と排気通路の両方を通って排気ガスが外部に排出される。これにより、排気通路の径を大きくしなくても、高圧時においても排気ガスを効果的に排出できる。その結果、排気バルブの閉弁時にも十分な消音効果が得られるとともに、開弁時に大きなエンジン出力を確保することができる。

【0009】

本発明において、前記排気通路の下流端部は前記膨張室から前記消音室を貫通して外部に連通する第１排出管で構成され、前記第１排出管の周壁に、前記消音室と連通する連通孔が形成されていることが好ましい。この構成によれば、閉弁時には、消音室を共鳴室として用いることができる。その結果、低圧時の消音効果が向上する。

【0010】

本発明において、２つ以上の前記膨張室を備える場合、前記共鳴室は、前記エンジンからの前記排気ガスが流入する上流側膨張室に隣接して配置され、前記排気通路における下流端部に連通していることが好ましい。この構成によれば、排出通路の上流端と下流端とが共鳴室を介して連通するので、下流側の膨張室をバイパスするバイパス効果が高い。

【0011】

前記共鳴室が前記排気通路の下流端部に連通する場合、前記２つ以上の膨張室および前記共鳴室が内部に形成されたケーシングを備え、前記ケーシングは長手方向を有する筒状で、長手方向の一端側から前記排気ガスが流入され他端側から前記排気ガスが排出され、長手方向一端側から他端側に向かって徐々に断面積が大きくなるように形成され、前記共鳴室は、長手方向の他端に位置していることが好ましい。この構成によれば、共鳴室の長手方向寸法を大きくすることなく、共鳴室の容積を大きくできる。その結果、排気消音装置の長手方向寸法が大きくなるのを抑制しつつ、共鳴室の共鳴効果が高くなる。

【0012】

本発明において、前記排気バルブは、前記共鳴室に配置されていることが好ましい。この構成によれば、排気バルブの弁体が高温の排気ガスにさらされるのを防ぐことができる。

【0013】

本発明において、前記排気バルブの一部が、排気消音装置のケーシングの外部に位置していることが好ましい。この構成によれば、排気バルブが温度上昇するのを抑制できる。

【0014】

本発明において、前記排気通路の下流端部は前記膨張室から前記共鳴室を貫通して外部に連通する第1排出管で構成され、前記排出通路は、前記共鳴室と排気消音装置の外部とを連通する第２排出管で構成され、前記第１排出管の周壁に、前記共鳴室と連通する連通孔が形成され、前記第２排出管は、前記第１排出管を径方向外側から覆って形成され、前記第２排出管の入口が、前記第１排出管における前記連通孔よりも下流側に位置していることが好ましい。この構成によれば、第１排出管と第２排出管との二重パイプ構造により、排出通路をコンパクトに構成できる。また、第２排出管の入口が第１排出管における連通孔よりも下流側に位置しているので、第1排出管を通る排気ガスの速度が低いとき、連通孔から共鳴室に導入された排気が急速に第２排出管から外部に排出されにくくなり、共鳴室内での共鳴効果が維持される。

【発明の効果】

【0015】

本発明のエンジンの排気消音装置によれば、排気バルブが閉じている低圧時には、排気ガスは排気通路を通って外部に排出され、排気バルブが開いている高圧時には、排出通路と排気通路の両方を通って排気ガスが外部に排出される。これにより、排気通路の径を大きくしなくても、高圧時においても排気ガスを効果的に排出できる。その結果、排気バルブの閉弁時にも十分な消音効果が得られるとともに、開弁時に大きなエンジン出力を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係るエンジンの排気消音装置を備えた自動二輪車の後部を示す側面図である。

【図2】同排気消音装置を示す縦断面図である。

【図3】図２のIII-III線に沿った断面図である。

【図4】同排気消音装置の排気バルブを示す縦断面図である。

【図5】図２のV-V線に沿った断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るエンジンの排気消音装置の排気バルブを示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。この明細書中の左右方向は、自動二輪車に乗車したライダーから見た左右を言う。図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの排気消音装置を備えた自動二輪車の後部の側面図である。この自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を構成するメインフレーム1と、メインフレーム１の後部に連結されて車体フレームＦＲの後半部を構成するリヤフレーム２とを有している。メインフレーム１の前端部に図示しないフロントフォークを介して前輪が支持されている。

【0018】

メインフレーム１の後端下部にスイングアームブラケット４が設けられ、このスイングアームブラケット４にピボット軸５を介してスイングアーム６が上下揺動自在に支持されている。スイングアーム６の後端部に後輪８が支持されている。メインフレーム１の中央下部にはエンジンＥが支持されており、このエンジンＥによりチェーンのような動力伝達部材１０を介して後輪８を駆動する。エンジンＥは例えば並列多気筒４サイクルエンジンである。

【0019】

本実施形態のエンジンＥは、過給機１２を搭載している。詳細には、エンジンＥのクランクケース１４の後部の上方に過給機１２が配置されており、この過給機１２により加圧された吸気が、過給機１２の上方に配置された吸気チャンバ１６に貯留されたのち、スロットルボディ１８を介して、エンジンＥのシリンダヘッド２０の後面に形成された吸気ポート２２からエンジンＥに供給される。

【0020】

エンジンＥのシリンダヘッド２０の前部の排気ポート２４に接続された複数の排気管２６が、エンジンＥの下方の集合管２５で集合されたのち、排気チャンバ２７および入口管３５を介して排気消音装置２８に接続されている。排気消音装置２８は後輪８の外側方、例えば右側方に配置されており、排気チャンバ２７および排気消音装置２８はカバー３１により外側方から覆われている。

【0021】

図２に示すように、排気消音装置２８は、前後方向に長手方向を有する筒状のケーシング３０を有し、ケーシング３０の長手方向の一端側である前側から排気ガスＧが流入され、他端側である後側から排気ガスＧが排出される。ケーシング３０は、前端から後端に向かって長手方向と直交する横断面積が徐々に大きくなるように形成されている。

【0022】

ケーシング３０の内部には、排気ガスＧが流入する上流側膨張室である第１膨張室３２と、第１膨張室３２の下流側の第２膨張室３４と、第１膨張室３２に隣接して配置された共鳴室３６とが形成されている。第１膨張室３２は、排気消音装置２８の前後方向中央部に形成され、第２膨張室３４および共鳴室３６が、第１膨張室３２の前側および後側にそれぞれ隣接して配置されている。つまり、排気消音装置２８の後端部に共鳴室３６が配置され、前端部に第２膨張室３４が配置され、その間に第１膨張室３２が配置されている。

【0023】

詳細には、ケーシング３０は、流入口３８が形成された前壁４０と、周壁４２と、排出口４４，４４が形成された後壁４６とを有している。第１膨張室３２と第２膨張室３４との間に第１隔壁４８が配置され、周壁４２に溶接により固着されている。第１膨張室３２と共鳴室３６との間に第２隔壁５０が配置され、周壁４２に溶接により固着されている。

【0024】

このように、前壁４０、周壁４２および第１隔壁４８により第２膨張室３４が形成され、第１隔壁４８、周壁４２および第２隔壁５０により第１膨張室３２が形成され、第２隔壁５０、周壁４２および後壁４６により共鳴室３６が形成されている。

【0025】

ここで、「膨張室」とは、後述の排気通路５５の一部を形成し、排気通路５５の断面積の急激な拡大により排気ガスＧを膨張・回折・分散させ、膨張室の壁にぶつけて乱反射させて減衰させる空間をいう。また、「共鳴室」とは、排気通路５５の一部を形成する膨張室とは異なり、排気通路５５との間で排気ガスＧの音波を行き来させながら，そのエネルギーを音波の干渉によって減衰して熱エネルギーに変換する空間をいう。共鳴室は、音波の移動ができるように実質的に行き止まり空間であればよく、他の部屋に連通する部分が形成されていてもよい。さらに、「消音室」は、これら膨張室および共鳴室の両方を含む。

【0026】

集合管２５（図１）の後端に連なる入口管３５が、流入口３８から排気消音装置２８内部に挿入され、第２膨張室３４に連通することなく第２膨張室３４を通過して、第１隔壁４８を貫通したのち、第１膨張室３２に連通している。入口管３５は、第１隔壁４８に溶接で固着される。第１隔壁４８に、第１膨張室３２と第２膨張室３４とを連通する貫通孔５２が形成されている。

【0027】

第１隔壁４８に、第２膨張室３４と外部とを連通させる２本の第１排出管５４Ａ，５４Ｂが設けられている。第１排出管５４Ａ，５４Ｂは、第１隔壁４８を貫通して第１膨張室３２に連通することなく第１膨張室３２を通過したのち、さらに、第２隔壁５０を貫通し、共鳴室３６を通過して、排気消音装置２８の外部に連通している。第１排出管５４Ａ，５４Ｂは、第１隔壁４８および第２隔壁５０に溶接で固着される。上側である一方の第１排出管５４Ａは直管で構成され、下側である他方の第１排出管５４Ｂは曲管で構成されている。ただし、第１排出管５４Ａ，５４Ｂの形状はこれに限定されない。

【0028】

第１膨張室３２、貫通孔５２、第２膨張室３４、および第１排出管５４Ａ，５４Ｂの内部空間により、排気消音装置２８の前記排気通路５５を形成している。第１排出管５４Ａ，５４Ｂの周壁には、共鳴室３６と連通する複数の連通孔５６が形成されている。つまり、共鳴室３６は、排気通路５５における下流端部に連通している。

【0029】

第１膨張室３２と共鳴室３６との間の第２隔壁５０に、排気バルブ５８が設けられている。排気バルブ５８は、第１膨張室３２内の圧力が予め定める値よりも大きくなったときに開弁する。本実施形態では、排気バルブ５８は、第１膨張室３２と、ほぼ大気圧である共鳴室３６との差圧が所定値以上となったときに開弁するように設定された背圧バルブで構成されている。

【0030】

排気バルブ５８は、その大部分が、第２隔壁５０の後方、つまり共鳴室３６内に配置されており、排気バルブ５８の一部が、ケーシング３０の外部に位置している。排気バルブ５８は、その弁口６０が入口管３５の出口と対向しない位置に配置されている。詳細には、入口管３５の軸心Ｃ１と排気バルブ５８の軸心Ｃ２がずれるように配置されている。また、排気バルブ５８は、２本の第１排出管５４Ａ，５４Ｂの間に配置されている。これにより、共鳴室３６内のスペースを有効に活用できる。

【0031】

排気バルブ５８は、第２隔壁５０に形成された弁口６０と、弁口６０を開閉する弁体６２と、第２隔壁５０に設けられて閉弁時の弁体６２が着座する弁座６４と、弁体６２を弁座６４に押圧するばね体６６とを有している。ばね体６６は、コイル状の圧縮ばねであり、前端部で弁体６２を弁座６４に押圧し、後端部が、後述する閉塞部材７６に当接して、後方への移動が規制されている。鋼製のリングからなる弁座６４は、第２隔壁５０に溶接により固着され、閉弁時に弁体６２と協働して弁口６０をシールする。

【0032】

このように、本実施形態の排気バルブ５８は機械式であり、構造が単純で、高温・高圧下での信頼性が高い。さらに、排気バルブ５８が共鳴室３６側に配置されているので、ばね体６６が第１膨張室３２内の高温の排気ガスＧから保護される。

【0033】

排気バルブ５８は、さらに、内部にばね収容室６８を形成するばねケース７０と、内部を弁体６２が移動する弁ケース６９とを有している。ばね収容室６８は、内部にばね体６６を収容する。弁ケース６９は、ばねケース７０と同心で、ばねケース７０よりも外径が大きく形成されている。

【0034】

弁ケース６９とばねケース７０は単一の鋼材からなる筒形状で、弁ケース６９とばねケース７０との間に段部７２が形成されている。弁ケース６９側の端部、つまり前側端部に、鍔状のフランジ部７４が形成され、弁ケース６９はフランジ部７４で第２隔壁５０に溶接により固着されている。ばねケース７０側の端部、つまり後側端部に閉塞部材７６が溶接により固着されている。つまり、ばね収容室６８の後端部は閉塞されている。ばね体６６の後端部は閉塞部材７６に固定され、保持されている。

【0035】

ばね収容室６８は、排気消音装置２８の外部に露出している。本実施形態では、ばね収容室６８のほぼ全体が排気消音装置２８の外部に露出しているが、ばね収容室６８の少なくとも一部が排気消音装置２８の外部に露出していればよい。

【0036】

図４に示すように、弁体６２は、前端部に設けられて弁座６４に着座して弁口６０を閉止する弁座当接板７８と、ばね体６６側の後端部に設けられたばね体当接板８０とを有し、これら弁座当接板７８とばね体当接板８０とが、円筒状の連結部材８２により連結されている。換言すれば、連結部材８２は、ばね体６６と同軸の筒形状で、連結部材８２の両端が弁座当接板７８およびばね体当接板８０により閉塞されている。

【0037】

ばね体当接板８０は、連結部材８２の外径およびばねケース７０の外径よりも大きく、かつ弁ケース６９の内径よりも若干小さな外径を有している。つまり、ばね体当接板８０は、ばね収容室６８に排気ガスＧが流入するのを防ぐ流入防止部材８５を構成している。流入防止部材８５は、弁ケース６９の内部に配置され、少なくとも開弁時にばね収容室６８に排気ガスが流入するのを防ぐ。本実施形態の流入防止部材８５は、閉弁時においても、ばね収容室６８に排気ガスＧが流入するのを防いでいる。ばね体当接板８０は、弁体６２の動作時に弁ケース６９の内周面に案内されて移動する。

【0038】

ばね体６６の前端部に、ばねケース７０よりも外径の大きなばね受け板８４が設けられ、断熱材８６を介して弁体６２のばね体当接板８０に当接している。断熱材８６は、例えば、セラミックファイバである。つまり、弁体６２のばね体当接板８０は、断熱材８６およびばね受け板８４を介して間接的にばね体６６に当接し、ばね受け板８４は、断熱材８６を介して弁体６２と当接する。ばね受け板８４も、ばね体当接板８０とともに流入防止部材８５を構成している。ただし、ばね受け板８４とばね体当接板８０は、一方が省略されてもよい。

【0039】

第２隔壁５０における弁座６４の周囲に、開弁時に弁口６０を通った排気ガスＧを共鳴室３６内に導入する複数の導入通路８８が形成されている。導入通路８８は、第２隔壁５０に形成した溝からなり、弁口６０から径方向外側に向かって後方に傾斜する傾斜面を有している。図５に示すように、本実施形態では、導入通路８８は周方向に並んで４つ配置されている。

【0040】

第２隔壁５０における導入通路８８の間に、弁ケース６９が固着される、凹入していない弁ケース固定部９０が形成されている。図５では、弁ケース固定部９０をクロスハッチングで示してある。図４の弁ケース６９のフランジ部７４が、第２隔壁５０の弁ケース固定部９０に取り付けられている。弁ケース固定部９０は、導入通路８８から後方に隆起しているので、弁体６２の径方向の移動を規制する規制部材としても機能する。

【0041】

排気消音装置２８は、図２の第１膨張室３２から排気バルブ５８を通って共鳴室３６に流入した排気ガスＧを外部に排出する排出通路９２を有している。排出通路９２は、共鳴室３６と外部とを連通する第２排出管９４で構成されている。第２排出管９４は、排気消音装置２８の後壁４６を貫通している。共鳴室３６が、排気消音装置２８の後壁４６に隣接して配置されているので、第２排出管９４が短くて済む。このように、共鳴室３６は第２排出管９４を介して外部と連通しているので、ほぼ大気圧に保たれる。したがって、第１膨張室３２とほぼ大気圧の共鳴室３６との圧力差が大きくなり、差圧が大きくなりやすい。

【0042】

第２排出管９４は、第１排出管５４Ａ，５４Ｂと同心に配置され、第１排出管５４Ａ，５４Ｂを径方向外側から覆って形成されている。つまり、第２排出管９４と第１排出管５４Ａ，５４Ｂにより二重パイプが構成されている。このような二重パイプとすることで、排気出口がコンパクトになる。第２排出管９４の上流端である排出管入口９４ａは、第１排出管５４Ａ，５４Ｂにおける連通孔５６よりも下流側（後側）に位置している。

【0043】

つぎに、本発明の排気消音装置２８の動作について説明する。図１のエンジンＥが始動すると、排気ガスＧが、排気管２６、集合管２５、排気チャンバ２７および入口管３５を通って、図２の排気消音装置２８の第１膨張室３２内に流入して、膨張、消音される。さらに、第１膨張室３２内に流入した排気ガスＧは、貫通孔５２を通って第２膨張室３４内に流入して、膨張、消音される。このとき、排気ガスＧは、第１膨張室３２に流入する流れ方向に対して、第２膨張室３４へ流出する流れ方向が反対向きになっている。これにより、消音効果が向上する。

【0044】

第２膨張室３４内に流入した排気ガスＧは、第１排出管５４Ａ，５４Ｂを通って外部に排出される。このとき、排気ガスＧは、第２膨張室３４に流入する流れ方向に対して、第１排出管５４Ａ，５４Ｂへ流出する流れ方向が反対向きになっている。これにより、消音効果が向上する。第１排出管５４Ａ，５４Ｂ内を流れる排気ガスＧの一部は、連通孔５６から共鳴室３６内に流入する。共鳴室３６では、連通孔５６から流入した排気ガスＧが共鳴により消音される。

【0045】

エンジンＥの出力が高くなり、第１膨張室３２と共鳴室３６の内部圧力差が所定の値を超えると、排気バルブ５８の弁体６２が、図４に２点鎖線で示すように弁座６４から離れるように後方へ移動し、開状態となる。排気バルブ５８が開状態となると、図２の第１膨張室３２内の排気ガスＧが弁口６０を通って共鳴室３６内に流入する。共鳴室３６内に流入した排気ガスＧは、共鳴室３６内で膨張により消音されたのち、第１排出管５４Ａ，５４Ｂと第２排出管９４との間の排出通路９２を通って外部に排出される。

【0046】

上記構成によれば、第１膨張室３２内の圧力が高くなると、排気バルブ５８が開いて排気ガスＧの一部が共鳴室３６に流入する。これにより、排気消音装置２８が高圧の排気ガスＧから保護される。このとき、排気ガスＧの一部が共鳴室３６および排出通路９２を介して外部に排出され、排気ガスＧの残部が排気通路５５を通って外部に排出される。つまり、排気バルブ５８が閉じている低圧時には、排気ガスＧは排気通路５５を通って外部に排出され、排気バルブ５８が開いている高圧時には、排出通路９２と排気通路５５の両方を通って排気ガスＧが外部に排出される。

【0047】

また、第１排出管５４Ａ，５４Ｂの周壁に、共鳴室３６と連通する連通孔５６が形成されているので、閉弁時には、消音室を共鳴室として用いることができる。その結果、低圧時の消音効果が向上する。

【0048】

このように閉弁時に共鳴室３６として利用している空間を、高圧時に膨張室およびリリーフ通路として利用することで、第１排出管５４Ａ，５４Ｂの径を大きくすることなく、高圧時でも排気ガスＧを効果的に排出できる。その結果、排気バルブ５８の閉弁時に十分な消音効果が得られるとともに、開弁時に大きなエンジン出力を確保することができる。

【0049】

共鳴室３６は、図２の排気通路５５における下流端部に連通している。これにより、開弁時に排気通路５５の上流端と下流端とが共鳴室３６を介して連通されることになるので、第２膨張室３４をバイパスすることができる。

【0050】

排気消音装置２８は、前端から後端に向かって徐々に断面積が大きくなるように形成されているので、共鳴室３６を排気消音装置２８の後端に配置することで、共鳴室３６の前後方向寸法を大きくすることなく、共鳴室３６の容積を大きくできる。その結果、排気消音装置２８の前後方向寸法が大きくなるのを抑制しつつ、共鳴室３６の共鳴効果が高くなる。

【0051】

排気バルブ５８は、第１膨張室３２側ではなく、共鳴室３６側に配置されているので、排気バルブ５８の弁体６２が、第１膨張室３２内の高温の排気ガスにさらされるのを防ぐことができる。

【0052】

排気バルブ５８の一部が、排気消音装置２８の外部に位置しているので、排気バルブ５８の温度上昇を抑制できる。

【0053】

共鳴室３６が、排気消音装置２８の後壁４６に隣接して配置され、排出通路９２が後壁４６を貫通して形成されているので、排出通路９２を短くできるとともに、排気消音装置２８の構造も簡潔になる。

【0054】

排出通路９２が、第１排出管５４Ａ，５４Ｂと第２排出管９４との二重管で構成されているので、排出通路９２をコンパクトに構成できる。図２に示すように、排出通路９２が２つ設けられ、その間に排気バルブ５８が配置されているので、開弁時に排出通路９２へ排気ガスＧがスムーズに導かれる。

【0055】

排出通路９２が設けられることで、共鳴室３６内の圧力が高くなり過ぎるのを防ぐことができる。これにより、第１膨張室３２と共鳴室３６との差圧が大きくなるので、差圧で開弁する排気バルブ５８を好適に採用できる。

【0056】

図４に示すばね体６６を収容するばね収容室６８の少なくとも一部が、排気消音装置２８の外部に露出している。これにより、ばね体６６が高温にさらされるのが抑制され、外気で冷却される。その結果、ばね体６６の材料の選択肢が増えて設計の自由度が向上する。特に、ばね収容室６８におけるばね体６６が保持される部位、ばね体６６が直接接している部分が、排気消音装置２８の外部に露出しているので、ばね体の温度上昇を効果的に抑制できる。

【0057】

弁体６２とばね体６６との間に、ばね収容室６８に排気ガスが流入するのを防ぐ流入防止部材８５が設けられている。これにより、ばね収容室６８に高温の排気ガスＧが流入するのを防ぐことができるので、ばね体６６が高温にさらされるのが抑制される。さらに、流入防止部材８５が弁ケース６９の内部に配置されて、弁ケース６９に覆われているので、流入防止部材８５が共鳴室３６内の排気ガスＧに直接さらされることがない。

【0058】

図４に２点鎖線で示すように、開弁時にばね受け板８４が、ばねケース７０と弁ケース６９との段差７２に当接して弁体６２のストッパとして機能する。このように、簡単な構造でストッパを形成できる。

【0059】

また、連結部材８２を介してばね体当接板８０と弁座当接板７８とが間隔をあけて配置されているので、ばね体当接板８０に排気ガスＧからの熱が伝わるのを抑制できる。その結果、ばね体当接板８０からばね受け板８４を介してばね体６６に伝わる熱も抑制されるので、ばね体６６の温度上昇を抑制できる。さらに、連結部材８２は筒形状で、その両端がばね体当接板８０および弁座当接板７８により閉塞されている。これにより、連結部材８２の内部に空気層が形成されるので、ばね体当接板８０に排気ガスからの熱が伝わるのを一層抑制できる。

【0060】

しかも、ばね受け板８４とばね体当接板８０との間に、断熱材８６が介装されているので、ばね体６６の温度上昇をさらに抑制できる。さらに、ばね体当接板８０は、ばね収容室６８に排気ガスＧが流入するのを防ぐ流入防止部材８５を兼用しているので、簡単な構造で、前記流入防止部材８５を実現できる。

【0061】

弁ケース６９が第２隔壁５０に固着され、連結部材８２およびばね体当接板８０が弁ケース６９の内周面に案内されて移動している。このように、弁ケース６９を弁体６２のガイドとして機能させることで、弁体６２の開閉動作が円滑になる。

【0062】

第２隔壁５０における弁座６４の周囲に、開弁時に弁口６０を通った排気ガスＧを共鳴室３６内に導入する複数の導入通路８８が形成されている。これにより、排気ガスＧが円滑に共鳴室３６内に導入され、排出通路９２に導かれる。

【0063】

図５に示す４つの導入通路８８が周方向に並んで配置され、第２隔壁５０における４つの導入通路８８の間に、前記弁ケース６９が固着される弁ケース固定部９０が形成されている。これにより、弁ケース固定部９０が弁体６２の径方向の移動を規制する規制部材として機能するので、簡単な構造で、弁体６２の径方向への移動を規制する規制部材９０と、排気ガスＧを共鳴室３６内に導入する導入通路８８とを形成できる。

【0064】

図６は、本発明の第２実施形態に係る排気消音装置２８Ａの排気バルブ５８Ａを示す縦断面図である。第２実施形態に係る排気消音装置２８Ａの排気バルブ５８Ａは、断熱材８６を備えていない点で図１〜５の第１実施形態と異なり、それ以外の構造は同じである。具体的には、図６の排気消音装置２８Ａでは、ばね体当接板８０が、ばね受け板８４を兼用しており、ばね体６６がばね体当接板８０に当接している。第２実施形態においても、前述の第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第２実施形態によれば、排気バルブ５８Ａの構造が簡単になる。

【0065】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、排気バルブ５８，５８Ａの構造は上記実施形態のものに限定されず、排気バルブは差圧弁でなくてもよく、また、弁体６２が連結部材８２を有さない円盤状のものであってもよい。その場合、弁体がコンパクトになる。また、第１排出管５４Ａ，５４Ｂに連通孔５６を設けなくてもよい。本発明は、エンジンの出力が高くなる過給エンジンに好適に用いられる。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

２８、２８Ａ 排気消音装置
３０ ケーシング
３２ 第１膨張室（上流側膨張室）
３４ 第２膨張室
３６ 共鳴室（消音室）
５０ 第２隔壁（隔壁）
５４Ａ，５４Ｂ 第１排出管
５５ 排気通路
５６ 連通孔
５８、５８Ａ 排気バルブ
９２ 排出通路
９４ 第２排出管
９４ａ 排出管の入口
Ｅ エンジン
Ｇ 排気ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】