消聲裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種消聲裝置（1）。該消聲裝置（1）具有被形成為向廢氣氣流上游側凸出的形狀的開閉閥（20），該開閉閥（20）的迎著廢氣氣流上游側的部位形成有曲面部（20d），構成該曲面部（20d）的曲面的半徑為廢氣氣流上游側的排氣通道的內徑（d）的三分之一以上。采用本實用新型的結構，能夠增大消聲量。
【專利說明】消聲裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具備開閉閥的消聲裝置。
【背景技術】
[0002]以往，從發動機排出的廢氣經與發動機連接的催化式排氣凈化器凈化之后，以排氣聲被與催化式排氣凈化器連接的消聲裝置抑制的狀態排放到大氣中。
[0003]在消聲裝置中，設有供廢氣流通的排氣通道。排氣通道被分隔構件區分成多個膨脹室。如圖9所示的現有技術例的消聲裝置100那樣，在分隔構件上設置有直徑從一個膨脹室101向另一個膨脹室102方向逐漸變大的擴徑部103。
[0004]消聲裝置100具備向廢氣氣流上游側凸出的圓臺形的開閉閥105，該開閉閥105能嵌合在擴徑部103，對閥體側面104與擴徑部103之間的閥開口面積S I進行增減(開閉)。在開閉閥105的閥體側面104與閥體底面106之間的分界部分形成有角部107。
[0005]在擴徑部103的靠廢氣氣流的下游側(圖中右側)的上端部，形成有用于支撐開閉閥105的支撐部108。支撐部108上安裝有支撐軸109。支撐軸109上安裝有向關閉開閉閥105的方向對開閉閥105施加關閉力的彈簧110。
[0006]例如，在使用頻度較高的中轉速范圍運行時，從閥體側面104與擴徑部103之間的閥開口中流過的廢氣的壓力超過彈簧的關閉力，從而開閉閥105以支撐軸109為中心轉動一定的角度(閥開度角度Θ I)而將閥打開。
[0007]然而，上述現有技術中，發動機在中轉速范圍運行時，廢氣氣流有時會在開閉閥105的角部107發生剝離。因此，角部107附近會出現相對于閥開口面積S 1，廢氣通路的開口面積S 2變窄的縮流部111。因而，存在閥開口面積S I大于廢氣通路的開口面積S2，使得閥開口面積S I與膨脹室101 (膨脹室102)之間的膨脹比降低，消聲量減小的問題。
實用新型內容
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型的目的在于，提供一種能夠增加消聲量的消
聲裝置。
[0009]作為解決上述技術問題的技術方案，本實用新型所涉及的消聲裝置具備，在廢氣流通的排氣通道中設置的多個膨脹室；在所述膨脹室之間形成的、直徑從廢氣氣流上游側向廢氣氣流下游側方向逐漸變大的擴徑部；以及能嵌合在所述擴徑部的開閉閥，其特征在于:所述開閉閥被形成為向廢氣氣流上游側凸出的形狀，在所述開閉閥的迎著廢氣氣流上游側的部位形成有曲面部，構成該曲面部的曲面的半徑為廢氣氣流上游側的所述排氣通道的內徑的三分之一以上。
[0010]具有上述結構的本實用新型的消聲裝置的優點在于，由于在開閉閥的迎著廢氣氣流上游側的部位形成有曲面部，而且構成該曲面部的曲面的半徑不小于廢氣氣流上游側的排氣通道的內徑的三分之一，所以，流入排氣通道的擴徑部的廢氣易于沿著開閉閥的側面流動，擴徑部與開閉閥的側面之間的廢氣氣流的剝離得到抑制，從而能抑制因剝離而產生的排氣通道的縮流，使廢氣通路的開口面積擴大，能夠流通的廢氣流量增大，作用于開閉閥的廢氣的壓力降低，開閉閥的閥開度角變小。即，擴徑部與開閉閥的側面之間的閥開口面積縮小，膨脹室與閥開口面積之間的膨脹比增大，從而消聲量增大。另外，還能降低因廢氣氣流剝離而產生的氣流噪音。在此，曲面部的半徑的大小(排氣通道直徑的I / 3以上的半徑)是通過實驗或模擬等而確定的、能夠抑制廢氣氣流剝離的半徑。
[0011]另外，本實用新型優選，還具備向關閉所述開閉閥的方向對所述開閉閥施加關閉力的彈簧，具有所述曲面部的所述開閉閥所產生的閥開口量被設定為，與被形成為向廢氣氣流上游側凸出的圓臺形的開閉閥所產生的閥開口量相等同。
[0012]采用上述結構，能夠以與被形成為向廢氣氣流上游側凸出的圓臺形的開閉閥(例如圖9所示的現有技術例)相等同的閥開口量(閥開口面積)來維持膨脹比，確保消聲量。因而，與現有技術相比，具有等同的消聲量的情況下，本實用新型的消聲裝置能夠使中轉速范圍的背壓(排氣阻力)降低，從而能使發動機軸扭矩增大，發動機燃料費降低。
[0013]本實施新型中，被形成為向廢氣氣流上游側凸出的圓臺形的開閉閥是指，形狀與圖9所示的開閉閥105相同的開閉閥。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實施方式的消聲裝置的示意構成圖。
[0015]圖2是表示發動機在低轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0016]圖3是表示發動機在中轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0017]圖4是圖3所示的開閉閥的部分擴大圖。
[0018]圖5是表示第I變形例的發動機在低轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0019]圖6是表示第I變形例的發動機在中轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0020]圖7是表示第2變形例的發動機在低轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0021]圖8是表示第2變形例的發動機在中轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0022]圖9是表示現有技術例的發動機在中轉速范圍運行時的開閉閥的圖。
【具體實施方式】
[0023]以下，參照附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行說明。
[0024]本實施方式的消聲裝置I如圖1所示，用于將經與發動機連接的催化式排氣凈化器凈化后的廢氣以抑制了排氣聲的狀態，排放到大氣中。
[0025]消聲裝置I包括，作為消聲裝置主體的主體部11 ;作為區分用構件的分隔構件12和分隔構件13 ;進氣管14 ;排氣管15 ;以及作為開閉構件的開閉閥20。從進氣管14流入主體部11的廢氣從排氣管15排出，其排氣聲在主體部11內被消聲。
[0026]主體部11包括，被形成為圓筒狀的外殼16 ;以及將外殼16的兩端封閉的端板17和端板18。該端板17、端板18分別通過嵌縫結構等固定方式而被固定在外殼16上，使廢氣無法從內部空間泄漏到外部。該端板17與端板18之間安裝有分隔構件12，分隔構件12與端板18之間安裝有分隔構件13。
[0027]分隔構件12將主體部11內的內部空間區分為，位于排氣氣流的上游側的膨脹室31、和位于該膨脹室31的排氣氣流下游側的膨脹室32。另外，分隔構件13將主體部11內的內部空間區分為膨脹室31和共鳴室33。膨脹室31與共鳴室33之間由連接管19連通。
[0028]在此，膨脹室是指，截面面積(mm 2)比進氣管內的流通通路的截面面積(mm 2)大，并具有一定容積(mm 3)的空洞。該膨脹室能發揮以下膨脹效果，即，當廢氣從流通通路流入膨脹室內時，該膨脹室的體積急速膨脹，使得內燃機的排氣脈動所引起的壓力變動減弱，從而在較寬的頻帶范圍內壓低排氣聲的聲壓等級(d B)。共鳴室是指，具備一定的容積(mm 3)，能夠利用赫姆霍茲的共鳴原理與特定頻率(H z )的排氣聲產生共鳴的空洞。
[0029]分隔構件12上形成有將膨脹室31與膨脹室32連通的插通孔12 a。該插通孔12a上設有用于安裝開閉閥20的開閉閥安裝部2 (圖2所示)。開閉閥安裝部2具備在廢氣氣流上游側以規定的直徑形成的外筒21。在外筒21的靠廢氣氣流下游側(圖中右側)的端部形成有直徑從膨脹室31向膨脹室32方向逐漸變大的擴徑部22。擴徑部22的靠廢氣氣流的下游側的上端部設置有閥座23。閥座23的面向廢氣氣流的下游側的面上設置有支撐開閉閥20的支撐部24。支撐部24上設置有支撐軸25。支撐軸25上設置有向關閉開閉閥20的方向對開閉閥20施加關閉力的彈簧26。
[0030]當發動機在低轉速范圍運行時，如圖2所示那樣，開閉閥20的開度變小，使得廢氣通路的面積縮小，消聲量增加。當發動機在中轉速范圍運行時，如圖3和圖4所示那樣，由于流過擴徑部22的廢氣的壓力超過彈簧所施加的關閉力，所以開閉閥20以支撐軸25為中心轉動一度角度(閩開度角度Θ 2)而將閩打開。
[0031]如圖2和圖3所示，開閉閥20被形成為向廢氣氣流上游側(圖中左側)凸出的形狀。具體而言，開閉閥20具有，用于將閥座23封閉的閥體20 a ;能嵌合在擴徑部22的閥體側面20 b ;以及在迎著廢氣氣流上游側的部位形成的閥體底面20 c。另外，在開閉閥20與閥座23和擴徑部22之間設置有密封構件(未圖示)。
[0032]在閥體側面20 b與閥體底面20 c之間的分界部分形成有曲面部20 d。曲面部20 d被形成為，曲率半徑R為外筒21的直徑d的I / 3以上。由于設有該曲面部20 d，擴徑部22與閥體側面20 b之間的廢氣氣流的剝離能夠得到抑制，所以因剝離而產生的通路的縮流得到抑制。在沒有縮流的情況下，閥體側面20 b與擴徑部22之間形成的閥開口面積與廢氣通路的開口面積相同，都為面積S 3。
[0033]另外，本實施方式的開閉閥20的彈簧26所施加的關閉力被設定為能夠產生閥開度角Θ2的力，在此，閥開度角Θ2是例如發動機在中轉速范圍運行時，使開閉閥20的閥開口面積S 3 (參照圖4)與圖9所示的現有技術例的開閉閥105的閥開口面積S I相等同的角度。即，將開閉閥20所產生的閥開口量設定為，與被形成為向廢氣氣流上游側凸出的圓臺形的開閉閥(圖9所示的開閉閥105)所產生的閥開口量相等同。通過這樣進行設定，本實施方式與現有技術例相比，雖然閥開口面積相同，但由于縮流得到抑制，所以廢氣通路的開口面積增大。而且，本實施方式的開閉閥20的閥開度角Θ 2比現有技術例的開閉閥105的閥開度角Θ1小。
[0034]采用上述實施方式，由于流入排氣通道的擴徑部22的廢氣易于沿著開閉閥20的側面流動，所以，擴徑部22與開閉閥20的側面之間的廢氣氣流的剝離得到抑制。其結果，能抑制因剝離而產生的排氣通道的縮流，擴大廢氣通路的開口面積S 3，使能夠流通的廢氣的流量增加，作用于開閉閥20的廢氣的壓力減低，開閉閥20的閥開度角變小。由此，擴徑部22與開閉閥20的側面之間的閥開口面積S 3縮小，膨脹室31 (32)與閥開口面積S 3之間的膨脹比增大，消聲量增加。
[0035]另外，由于彈簧26所施加的關閉力被設定為，能夠產生與圖9所示的現有技術例的圓臺形的開閉閥相等同的閥開口面積S I的力。由此，能以與圖9所示的現有技術例等同的閥開口面積S 3來維持膨脹比，確保消聲量。
[0036]〈第I變形例〉
[0037]下面，參照圖5和圖6，對本實施方式的第I變形例進行說明。與在開閉閥20的閥體側面20 b和閥體底面20 c之間的分界部分設置有曲面部20 d的上述實施方式不同，在該第I變形例中，閥體側面120 a和閥體底面120 b之間設置有兩個曲面部，即曲面部120c和曲面部120 d。
[0038]如圖5所示，在第I變形例的開閉閥120的閥體側面120 a與閥體底面120 b之間的分界部分設置有曲面部120 c ;開閉閥120的閥體底面120 b被形成為曲面部120 d。該曲面部120 c和曲面部120 d被形成為，曲率半徑R為外筒21的直徑d的I / 3以上。借助于該曲面部120 c和曲面部120 d，如圖6所示那樣，當發動機在中轉速范圍運行時，擴徑部22與閥體側面120 a之間的廢氣氣流的剝離得到抑制，所以因剝離而產生的通路的縮流被抑制。除此之外，該第I變形例的其它結構和效果與上述實施方式相同。
[0039]〈第2變形例〉
[0040]下面，參照圖7和圖8，對本實施方式的第2變形例進行說明。與在開閉閥20的閥體側面20 b與閥體底面20 c之間的分界部分設置有曲面部20 d的上述實施方式不同，在該第2變形例中，閥體底面220 a被形成為球面狀的曲面部220 b。
[0041]如圖7所示那樣，第2變形例的開閉閥220的閥體底面220 a被形成為球面狀的曲面部220 b。該曲面部220 b被形成為，曲率半徑R為外筒21的直徑d的I / 3以上。借助于該曲面部220 b，如圖8所示那樣，當發動機在中轉速范圍運行時，擴徑部22與閥體側面220 c之間的廢氣氣流的剝離被抑制，從而因剝離而產生的通路的縮流被抑制。除此之外，第2變形例的其它結構和効果與上述實施方式相同。
【權利要求】
1.一種消聲裝置，具備在廢氣流通的排氣通道中設置的多個膨脹室；在所述膨脹室之間形成的、直徑從廢氣氣流上游側向廢氣氣流下游側方向逐漸變大的擴徑部；以及能嵌合在所述擴徑部的開閉閥，其特征在于: 所述開閉閥被形成為向廢氣氣流上游側凸出的形狀， 在所述開閉閥的迎著廢氣氣流上游側的部位形成有曲面部， 構成該曲面部的曲面的半徑為廢氣氣流上游側的所述排氣通道的內徑的三分之一以上。
2.如權利要求1所述的消聲裝置，其特征在于: 還具備向關閉所述開閉閥的方向對所述開閉閥施加關閉力的彈簧， 具有所述曲面部的所述開閉閥所產生的閥開口量被設定為，與被形成為向廢氣氣流上游側凸出的圓臺形的開閉閥所產生的閥開口量相等同。
【文檔編號】F01N1/00GK203394613SQ201320465014
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】若月一稔, 高垣仲矢, 幸光秀之 申請人:豐田自動車株式會社