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(cè)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(cè)的部位形成有曲面部（20d），構(gòu)成該曲面部（20d）的曲面的半徑為廢氣氣流上游側(cè)的排氣通道的內(nèi)徑（d）的三分之一以上。采用本實用新型的結(jié)構(gòu)，能夠增大消聲量。
【專利說明】消聲裝置
【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]以往，從發(fā)動機排出的廢氣經(jīng)與發(fā)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(tài)排放到大氣中。
[0003]在消聲裝置中，設(shè)有供廢氣流通的排氣通道。排氣通道被分隔構(gòu)件區(qū)分成多個膨脹室。如圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)例的消聲裝置100那樣，在分隔構(gòu)件上設(shè)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(cè)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(cè)面104與擴徑部103之間的閥開口面積S I進(jìn)行增減(開閉)。在開閉閥105的閥體側(cè)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(cè)(圖中右側(cè))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(guān)閉開閉閥105的方向?qū)﹂_閉閥105施加關(guān)閉力的彈簧110。
[0006]例如，在使用頻度較高的中轉(zhuǎn)速范圍運行時，從閥體側(cè)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(guān)閉力，從而開閉閥105以支撐軸109為中心轉(zhuǎn)動一定的角度(閥開度角度Θ I)而將閥打開。
[0007]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)動機在中轉(zhuǎn)速范圍運行時，廢氣氣流有時會在開閉閥105的角部107發(fā)生剝離。因此，角部107附近會出現(xiàn)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(nèi)容
[0008]為了解決上述技術(shù)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(shù)問題的技術(shù)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(shè)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(cè)向廢氣氣流下游側(cè)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(cè)凸出的形狀，在所述開閉閥的迎著廢氣氣流上游側(cè)的部位形成有曲面部，構(gòu)成該曲面部的曲面的半徑為廢氣氣流上游側(cè)的所述排氣通道的內(nèi)徑的三分之一以上。
[0010]具有上述結(jié)構(gòu)的本實用新型的消聲裝置的優(yōu)點在于，由于在開閉閥的迎著廢氣氣流上游側(cè)的部位形成有曲面部，而且構(gòu)成該曲面部的曲面的半徑不小于廢氣氣流上游側(cè)的排氣通道的內(nèi)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(cè)面流動，擴徑部與開閉閥的側(cè)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(chǎn)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(cè)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(chǎn)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(yōu)選，還具備向關(guān)閉所述開閉閥的方向?qū)λ鲩_閉閥施加關(guān)閉力的彈簧，具有所述曲面部的所述開閉閥所產(chǎn)生的閥開口量被設(shè)定為，與被形成為向廢氣氣流上游側(cè)凸出的圓臺形的開閉閥所產(chǎn)生的閥開口量相等同。
[0012]采用上述結(jié)構(gòu)，能夠以與被形成為向廢氣氣流上游側(cè)凸出的圓臺形的開閉閥(例如圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)速范圍的背壓(排氣阻力)降低，從而能使發(fā)動機軸扭矩增大，發(fā)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(cè)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(gòu)成圖。
[0015]圖2是表示發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0016]圖3是表示發(fā)動機在中轉(zhuǎn)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?jǐn)U大圖。
[0018]圖5是表示第I變形例的發(fā)動機在低轉(zhuǎn)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(fā)動機在中轉(zhuǎn)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(fā)動機在低轉(zhuǎn)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(fā)動機在中轉(zhuǎn)速范圍運行時的開閉閥的圖。
[0022]圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)例的發(fā)動機在中轉(zhuǎn)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(jìn)行說明。
[0024]本實施方式的消聲裝置I如圖1所示，用于將經(jīng)與發(fā)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(tài)，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(qū)分用構(gòu)件的分隔構(gòu)件12和分隔構(gòu)件13 ;進(jìn)氣管14 ;排氣管15 ;以及作為開閉構(gòu)件的開閉閥20。從進(jìn)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(nèi)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(jié)構(gòu)等固定方式而被固定在外殼16上，使廢氣無法從內(nèi)部空間泄漏到外部。該端板17與端板18之間安裝有分隔構(gòu)件12，分隔構(gòu)件12與端板18之間安裝有分隔構(gòu)件13。
[0027]分隔構(gòu)件12將主體部11內(nèi)的內(nèi)部空間區(qū)分為，位于排氣氣流的上游側(cè)的膨脹室31、和位于該膨脹室31的排氣氣流下游側(cè)的膨脹室32。另外，分隔構(gòu)件13將主體部11內(nèi)的內(nèi)部空間區(qū)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(jìn)氣管內(nèi)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(fā)揮以下膨脹效果，即，當(dāng)廢氣從流通通路流入膨脹室內(nèi)時，該膨脹室的體積急速膨脹，使得內(nèi)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(nèi)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(chǎn)生共鳴的空洞。
[0029]分隔構(gòu)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(shè)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(cè)以規(guī)定的直徑形成的外筒21。在外筒21的靠廢氣氣流下游側(cè)(圖中右側(cè))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(cè)的上端部設(shè)置有閥座23。閥座23的面向廢氣氣流的下游側(cè)的面上設(shè)置有支撐開閉閥20的支撐部24。支撐部24上設(shè)置有支撐軸25。支撐軸25上設(shè)置有向關(guān)閉開閉閥20的方向?qū)﹂_閉閥20施加關(guān)閉力的彈簧26。
[0030]當(dāng)發(fā)動機在低轉(zhuǎn)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(dāng)發(fā)動機在中轉(zhuǎn)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(guān)閉力，所以開閉閥20以支撐軸25為中心轉(zhuǎn)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(cè)(圖中左側(cè))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(cè)面20 b ;以及在迎著廢氣氣流上游側(cè)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(shè)置有密封構(gòu)件(未圖示)。
[0032]在閥體側(cè)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(shè)有該曲面部20 d，擴徑部22與閥體側(cè)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(chǎn)生的通路的縮流得到抑制。在沒有縮流的情況下，閥體側(cè)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(guān)閉力被設(shè)定為能夠產(chǎn)生閥開度角Θ2的力，在此，閥開度角Θ2是例如發(fā)動機在中轉(zhuǎn)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(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)生的閥開口量設(shè)定為，與被形成為向廢氣氣流上游側(cè)凸出的圓臺形的開閉閥(圖9所示的開閉閥105)所產(chǎn)生的閥開口量相等同。通過這樣進(jìn)行設(shè)定，本實施方式與現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(cè)面流動，所以，擴徑部22與開閉閥20的側(cè)面之間的廢氣氣流的剝離得到抑制。其結(jié)果，能抑制因剝離而產(chǎn)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(cè)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(guān)閉力被設(shè)定為，能夠產(chǎn)生與圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(jìn)行說明。與在開閉閥20的閥體側(cè)面20 b和閥體底面20 c之間的分界部分設(shè)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(cè)面120 a和閥體底面120 b之間設(shè)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(cè)面120 a與閥體底面120 b之間的分界部分設(shè)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(dāng)發(fā)動機在中轉(zhuǎn)速范圍運行時，擴徑部22與閥體側(cè)面120 a之間的廢氣氣流的剝離得到抑制，所以因剝離而產(chǎn)生的通路的縮流被抑制。除此之外，該第I變形例的其它結(jié)構(gòu)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(jìn)行說明。與在開閉閥20的閥體側(cè)面20 b與閥體底面20 c之間的分界部分設(shè)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(dāng)發(fā)動機在中轉(zhuǎn)速范圍運行時，擴徑部22與閥體側(cè)面220 c之間的廢氣氣流的剝離被抑制，從而因剝離而產(chǎn)生的通路的縮流被抑制。除此之外，第2變形例的其它結(jié)構(gòu)和効果與上述實施方式相同。
【權(quán)利要求】
1.一種消聲裝置，具備在廢氣流通的排氣通道中設(shè)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(cè)向廢氣氣流下游側(cè)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(cè)凸出的形狀， 在所述開閉閥的迎著廢氣氣流上游側(cè)的部位形成有曲面部， 構(gòu)成該曲面部的曲面的半徑為廢氣氣流上游側(cè)的所述排氣通道的內(nèi)徑的三分之一以上。
2.如權(quán)利要求1所述的消聲裝置，其特征在于: 還具備向關(guān)閉所述開閉閥的方向?qū)λ鲩_閉閥施加關(guān)閉力的彈簧， 具有所述曲面部的所述開閉閥所產(chǎn)生的閥開口量被設(shè)定為，與被形成為向廢氣氣流上游側(cè)凸出的圓臺形的開閉閥所產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)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