JPH05202730A - 内燃機関の排気系におけるバルブユニット - Google Patents

内燃機関の排気系におけるバルブユニット

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JPH05202730A
JPH05202730A JP1506992A JP1506992A JPH05202730A JP H05202730 A JPH05202730 A JP H05202730A JP 1506992 A JP1506992 A JP 1506992A JP 1506992 A JP1506992 A JP 1506992A JP H05202730 A JPH05202730 A JP H05202730A
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JP
Japan
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valve
main body
opening
bimetal
exhaust pipe
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JP1506992A
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Shuichi Hase
周一 長谷
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Sango Co Ltd
Sango KK
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Sango Co Ltd
Sango KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのアイドリング状態時又は低回転低
負荷状態時には所定の排気パイプを閉塞或いは所定量だ
け開口して消音性優先機能を発揮させ、エンジンの高回
転高負荷状態時には排気パイプの開口量を増大して背圧
低減優先機能を発揮させる。かつ、このような機能を発
揮する手段を、構造が簡単で安価に製造でき、しかも、
部品の摺動、相互干渉等をなくして、異音発生防止、作
動の信頼性の向上を図る。更に、ユニット化して、既成
の排気パイプにも、これを改変することなく適用できる
ようにする。 【構成】 短尺なパイプ状の本体17の一端に板状の開
閉バルブ17bをバイメタル19により開閉可能に備
え、本体17aの一端には延長部17cを設ける。ま
た、本体17aの一端に、バルブ板17gと鍔17hか
らなる開閉バルブ17fをバイメタル19により開閉可
能に備える。前記本体17の他端は、排気パイプに連結
可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気系におけ
るバルブユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気系において、分岐
排気管の一方を開閉したり、消音器内の所定のインナパ
イプを開閉する手段として、単に平板の開閉バルブをバ
イメタルで開閉制御するもの(実開昭57−53013
号公報)、開閉バルブを形状記憶合金の変態により開閉
制御するもの(実開昭61−62225号公報)、更に
は開閉バルブを、消音器外に設けたアクチュエータで開
閉制御するもの(実開昭60−110615号公報)が
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関用
消音器において、消音器内の所定の排気パイプに開閉バ
ルブを設け、該開閉バルブを、エンジンの高回転高負荷
状態時には開口して排気抵抗の減少を図り背圧低減優先
型とし、エンジンのアイドリング状態時又は低回転低負
荷状態時には閉口して消音性優先型に変化させることが
知られている。
【0004】このような消音器内の排気パイプにおける
開閉バルブの開閉制御手段として、例えば、前記の従来
バイメタル型式のもの(図20乃至図23)を適用する
と、次のような問題がある。
【0005】すなわち、図21のように、開閉バルブ2
を排気パイプ1の垂直状の末端開口部1aに対して常温
時に垂直姿勢をとるように組み付けると、エンジンが高
温になる高回転高負荷状態では図22に示すように開閉
バルブ2が大きく開き、その目的が達成されるものの、
エンジンのアイドル状態時又は低回転低負荷状態時では
末端開口部1aを閉口すべきであるにもかかわらず図2
3に示す如く開閉バルブ2が若干開いた状態になり、消
音性優先型にならない。
【0006】これは、開閉バルブ2の組み付けが常温下
で行われ、しかもエンジンの回転時は消音器内が常温で
あることはなく、必ず常温以上の温度になるからであ
る。また、前記のバイメタルの代りに形状記憶合金を用
いる従来の型式を適用することも考えられるが、形状記
憶合金の変態温度が100℃以下である現状において
は、100℃以上の範囲内において開閉制御しなければ
ならない消音器においては、現実の使用が不可能であ
る。
【0007】更に、前記のアクチュエータにより開閉す
る手段を図24に示すように適用すると、電気、空気圧
等の駆動源やアクチュエータ4を制御するためのコント
ローラ、消音器外から開閉バルブ5を作動させるための
作動軸6と該作動軸を高温から保護するための手段、該
作動軸貫通部からの排気漏出防止手段、更にはアクチュ
エータ等の外部部品を飛石等から保護するための手段等
が必要になり、その制御が複雑かつ高価なものとなる。
更に、前記従来のように、排気パイプに直接開閉バルブ
を持つマフラは、そのマフラ全体またはほとんどの構造
が専用設計となり、従来の固定型マフラから容易に変更
できない。また場合によっては製造設備までが専用に必
要になり、そのマフラの製品化の障害になる上に、コス
トが極めて高い物になる。
【0008】本発明は以上のような諸問題を解決して、
エンジンのアイドリング状態時又は低回転低負荷状態時
では消音性優先型とし、エンジンの高回転高負荷状態で
は背圧低減優先型となる消音器を、既成の消音器構造を
改変することなく製造できるバルブユニットを提案する
ことを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するために、第1の発明は、短尺なパイプからなる本
体(17a)の一端に板状の開閉バルブ(17b)を、
その一部においてバイメタル(19)により連結して該
バイメタル(19)部を支点として開閉可能に備え、か
つ、本体(17a)の一端には、開閉バルブ(17b)
が本体(17a)の軸芯に対する垂直姿勢から本体(1
7a)の外方へ所定角度だけ傾斜する範囲に亘って開閉
バルブ(17b)の外周を覆う延長部(17c)を突出
形成し、本体(17a)の他端を、排気系における所定
の排気パイプに連結するようにしたことを特徴とする。
【0010】更に第2の発明は、短尺なパイプからなる
本体(17a)の一端に開閉バルブ(17b)を、その
一部においてバイメタル(19)により連結して該バイ
メタル(19)部を支点として開閉可能に備え、該開閉
バルブ(17b)をバルブ板(17g)とその外周に設
けた鍔(17h)とで形成し、該鍔(17h)を、常温
から所定の高温に至るバルブ板(17g)の揺動範囲に
おいて本体(17a)に位置するように設定し、本体
(17a)の他端を、排気系における所定の排気パイプ
に連結するようにしたことを特徴とする。
【0011】
【作用】第1の発明においては、エンジンが停止してい
る常温時には、開閉バルブ(17b)が図5の実線Aで
示す垂直姿勢にあり、排気パイプ(13)の下流部を閉
塞している。
【0012】エンジンのアイドリング状態又は低回転低
負荷状態の常温以上でかつ所定温度以下の範囲内におい
ては、バイメタル(19)が変形して開閉バルブ(17
b)が延長部(17c)内において揺動する。そのた
め、この範囲内では排気パイプ(13)の下流部の閉塞
状態が維持され、消音性優先型の消音器の機能を発揮す
る。
【0013】エンジンの高回転高負荷状態により所定温
度以上になると、バイメタル(19)が更に変形して開
閉バルブ(17b)が延長部(17c)よりも外部へ回
動して、本体(17a)の先端側、すなわち排気パイプ
(13)の下流部を大きく開口し、流通面積を増大させ
る。そのため、この範囲では排気パイプ(13)におけ
る排気流通量を増大させ、背圧低減優先型の消音器とし
ての機能を発揮する。
【0014】第2の発明においては、エンジンが停止し
ている常温時には、図14の実線Aに示すように、鍔
(17h)が本体(17a)内にあり、排気パイプ(1
3)の下流部を閉塞している。
【0015】エンジンのアイドリング状態又は低回転低
負荷状態の場合、即ち、常温以上でかつ所定温度以下の
場合には、バイメタル(19)の変形によりバルブ板
(17g)が開方向へ揺動するが、鍔(17h)の一部
が本体(17a)内に存在し、本体(17a)の末端
部、すなわち、排気パイプ(13)の下流部の閉塞状態
が維持され、消音性優先型の消音器の機能を発揮する。
【0016】エンジンの高回転高負荷状態により所定温
度以上になると、バイメタル(19)が更に変形して開
閉バルブ(17f)が更に開方向へ移動し、鍔(17
h)が本体(17a)の末端から抜け出して本体(17
a)の末端、すなわち、排気パイプ(13)の下流部を
大きく開口し、流通面積を増大させる。そのため、この
範囲では排気パイプ(13)における排気流通量を増大
させ、背圧低減優先型の消音器としての機能を発揮す
る。
【0017】
【実施例】図1乃至図3に示す本発明の第1実施例につ
いて説明する。図1において、10は内燃機関用の消音
器本体、11はインレットパイプ、12はアウトレット
パイプ、13,14は複数の部屋15a,15b,15
cを連通する排気パイプ、16a,16bは仕切壁であ
る。
【0018】前記排気パイプ13,14のうちの特定の
排気パイプ13の末端部にはバルブユニット17が嵌合
連結されており、このバルブユニット17の形状、組付
について、詳述する。
【0019】バルブユニット17における本体17a
は、その軸方向長Lが短尺な円筒形に形成されている。
その下流側末端部には開閉バルブ17bが、その底部と
本体17aの底部間に固着した金属性の可撓材料からな
る連結板18により具備されており、該開閉バルブ17
bが連結板18を支点として本体17aの軸方向に揺動
するようになっている。更に、前記連結板18の外面に
はバイメタル19が付設されており、常温下における開
閉バルブ17bの組付けの際には、該開閉バルブ17b
が本体17aの軸線に対して垂直になるようにバイメタ
ル19の温度設定がされている。
【0020】開閉バルブ17bの外周形状は、その開閉
バルブ17bと本体17aとの間にわずかな隙間ができ
るように形成され、この隙間からの排気ガスの漏出量を
少なくしている。
【0021】本体17aの一端である下流側末端には、
開閉バルブ17bがバイメタル19部を支点として、垂
直状態から本体17aの下流側へ所定角度分傾斜する範
囲において、開閉バルブ17の外周面移動軌跡に沿った
内壁面を有する延長部17cが形成されている。すなわ
ち、その延長部17cの端面17dが、バイメタル19
部を中心として鉛直線から所定角度θだけ前方へ突出
し、かつ延長部17cの上部が前方へ亘るにつれて若干
下方へわん曲している。
【0022】本体17aの他端である上流側端部17e
は、前記排気パイプ13の下流側端13aの外周面に嵌
合する内径に形成されている。本実施例の作用について
説明する。
【0023】バルブユニット17の上流側端部17e
を、図4に示す通常のバルブを有しない消音器における
排気パイプ13の下流側端13aの外周に、図1に示す
ように嵌合連結し、溶接等により固着して、バルブユニ
ット17を組付ける。
【0024】この組付け状態において、エンジンが停止
している常温下においては、開閉バルブ17bは図5の
実線Aで示すように垂直状態にある。エンジンのアイド
リング状態時又は低回転低負荷状態時のような常温以上
で所定温度以下においては、その温度に比例してバイメ
タル19が所定量変形し、開閉バルブ17bは、図5の
AからBの範囲内、すなわち延長部17c内で揺動す
る。そのため、排気パイプ13の下流部は開閉バルブ1
7bによって閉塞された状態に維持される。したがっ
て、図1のような消音器においては、消音効果が増大す
る消音性優先型の消音器としての機能が発揮される。
【0025】次で、エンジンの高回転高負荷状態により
消音器内が前記の所定温度以上の高温になると、バイメ
タル19はその温度に比例して更に変形し、開閉バルブ
17bは図5のBからCの範囲内において温度に比例し
て揺動する。そのため、高回転高負荷状態においては排
気パイプ13の下流部が大きく開口される。したがっ
て、図1のような消音器においては、排気抵抗を低減す
る背圧低減優先型の消音器としての機能を発揮する。
【0026】尚、バルブユニット17と排気パイプ13
との連結は、バルブユニット17における本体17a側
を排気パイプ13の外周面に嵌合する方式として、図5
のように双方を直管として嵌合する構造、図6のように
本体17a側を拡開して嵌合する構造、図7のように排
気パイプ13側を絞って嵌合する構造としてもよい。
【0027】更に、本体17a側を排気パイプ13の内
周面に嵌合する方式として、図8のように双方を直管と
して嵌合する構造、図9のように本体17a側を絞って
嵌合する構造、図10のように排気パイプ13側を拡開
して嵌合する構造としてもよい。
【0028】図11は本発明の第2実施例を示すもの
で、開閉バルブ17bの外周形状を、その開閉バルブ1
7bと延長部17cとの間に、所定量の排気流通面積2
0が生じるように、延長部17cの内径よりかなり小径
にしたものである。
【0029】この実施例においては、エンジンのアイド
リング状態時又は低回転低負荷状態時においては若干量
の排気を排気パイプ13を通じて排出し、高回転高負荷
状態時においては開閉バルブ17bを全開させたい場合
に適用できる。
【0030】図12は本発明の第3実施例を示すもの
で、前記第1実施例(図11)のものにおいて、延長部
17cの形状を、前方に至る程小径に絞り、その端面1
7dの内径を開閉バルブ17の外周に近接した径にした
ものである。
【0031】本実施例によれば、エンジンのアイドリン
グ状態時又は低回転低負荷状態時の範囲において、温度
の上昇に伴い前記の排気流通面積20を漸減させ、高回
転高負荷状態時に開閉バルブ17を全開して多量の排気
を排気パイプ13を通じて排出したい場合に適用でき
る。
【0032】図13は本発明の第4実施例を示すもの
で、前記第1実施例における本体17a、その延長部1
7c、開閉バルブ17bを、開閉バルブ17bの揺動支
点となる側の辺を直線としたカマボコ型にしたものであ
る。尚、このカマボコ型以外に方形等の形状としてもよ
い。
【0033】図14は本発明の第5実施例を示すもので
ある。本実施例において、バルブユニット17における
本体17aは、その軸方向長Lが短尺な円筒形に形成さ
れ、その下流側末端17eが本体17aの軸心に対して
垂直状に切断形成されている。その下流側末端部には開
閉バルブ17fが、その底部と本体17aの底部間に固
着した金属性の可撓材料からなる連結板18により具備
されており、該開閉バルブ17fが連結板18を支点と
して揺動するようになっている。更に、前記連結板18
の外面には温度上昇に伴って開閉バルブ17fを開閉さ
せるバイメタル19が付設されている。
【0034】開閉バルブ17fは、バルブ板17gと、
該バルブ板17gの外周部における前記連結板18の取
付部以外の部分に設けた鍔部17hとから構成されてい
る。バルブ板17fは、その外周形状を、前記本体17
aにおける下流側末端部の内周面より若干小径にした円
板で形成されている。
【0035】鍔部17hは、そのバルブ板17gを図1
4に示すように所定の角度θだけ本体17aの下流側末
端17eから本体17a内へ傾斜させた状態において、
このバルブ板17gと排気パイプの下流側末端17eと
の間における排気パイプ内周面を覆う形状に形成されて
いる。
【0036】また、該鍔部17hの外周面は、バルブ板
17gが連結板18及びバイメタル19を中心として前
後に揺動した場合に、そのバルブ板17gの外周面が描
く曲面と同様の曲面に形成され、該鍔部17hが本体1
7aの内周面と干渉しないようになっている。
【0037】開閉バルブ17fは、常温時において、そ
のバルブ板17gが本体17aの下流側末端17eから
内方へ所定の角度θだけ傾斜するように連結板18及び
バイメタル19により取付けられる。この傾斜角θは、
本体17aの下流側末端を開口すべき直前の所定温度ま
で昇温した場合に、バイメタル19の変形によりバルブ
板17gが下流側末端17eに達するように、その角度
θが設定されている。
【0038】そして、前記所定温度以上に昇温すると、
バイメタル19の変形により開閉バルブ17fが更に前
方へ揺動し、本体17aの下流末端17eを開口するよ
うになっている。
【0039】本実施例の作用について説明する。エンジ
ンが停止している常温下においては、開閉バルブ17f
は図14の実線Aで示すように、そのバルブ板17gが
内方へ傾斜した状態にある。
【0040】エンジンのアイドリング状態時又は低回転
低負荷状態時のような常温以上で所定温度以下の温度範
囲内においては、その温度の昇降によるバイメタル19
の変形により、開閉バルブ17fは、図14のAからB
の範囲内、すなわち図14の角度θ内で揺動する。その
ため、排気パイプ13の下流部は開閉バルブ17fのバ
ルブ板17g及び鍔部17hによって閉塞された状態に
維持される。したがって、図1のような消音器において
は、消音効果が増大する消音性優先型の消音器としての
機能が発揮される。
【0041】次で、エンジンの高回転高負荷状態により
消音器内が前記の所定温度以上の高温になると、バイメ
タル19の変形により、開閉バルブ17fは図14のB
からCの位置まで回動する。そのため、高回転高負荷状
態においては排気パイプ13の下流側が大きく開口さ
れ、図1のような消音器においては排気抵抗を低減する
背圧低減優先型の消音器としての機能を発揮する。
【0042】図15は本発明の第6実施例を示すもの
で、開閉バルブ17fにおけるバルブ板17gと鍔17
hを、その外周面と本体17aの内周面との間に幾分大
きな流通面積20が生じるように、排気パイプ3の内径
よりかなり小径に形成したものである。
【0043】この実施例においては、エンジンのアイド
リング状態時又は低回転低負荷状態時においては若干量
の排気を排気パイプ13を通じて排出し、高回転高負荷
状態時においては開閉バルブ17fを全開して多量の排
気を排気パイプ13を通じて排出させたい場合に適用で
きる。
【0044】図16は本発明の第7実施例を示すもの
で、前記第5実施例(図14)のものにおいて、バルブ
板17gが本体17aの内方へ傾斜した状態において、
鍔17hを本体17aの軸芯と平行になるように形成し
たものである。
【0045】本実施例によれば、エンジンのアイドリン
グ状態時又は低回転低負荷状態時における初期温度時
(図16の実線状態)には若干量の排気を流通し、温度
の上昇に伴いバルブ板17g部の外周端が本体17aの
内周面に近ずくことにより排気パイプ13を通じて排出
される排気量を漸減させ、高回転高負荷状態時に開閉バ
ルブ17fが全開して多量の排気を排気パイプ13を通
じて排出したい場合に適用できる。
【0046】図17は本発明の第8実施例を示すもの
で、前記第5実施例(図14)における本体17aと開
閉バルブ17fを、開閉バルブ17fの揺動支点となる
側の辺を直線としたカマボコ型にしたものである。尚、
このカマボコ型以外にも方形等の形状としてもよい。
【0047】図18は本発明の第9実施例を示すもの
で、前記実施例における開閉バルブ17fの鍔17h
を、本体17aの上流側(内側)に形成したものであ
る。図19は本発明の第10実施例を示すもので前記の
開閉バルブ17fのバルブ板17gと鍔17hとを別部
品で形成し、鍔17hをバルブ板17gに後から固着す
るようにしたものである。
【0048】尚、前記各実施例は消音器内の排気パイプ
に本発明のバルブユニットを適用した例を示したが、そ
の他、消音器に主副2本のアウトレットパイプを設け、
その副アウトレットパイプに本発明のバルブユニットを
連結する等、その他の排気系パイプに適応してもよい。
【0049】
【発明の効果】以上のように本発明によればエンジンの
アイドリング状態時又は低回転低負荷状態時には排気パ
イプの末端を閉塞するか所定量の流通面積に確実に制御
して消音性優先の機能を発揮させることができ、またエ
ンジンの高回転高負荷状態時には排気パイプの流通面積
を大きくして背圧低減優先の機能を発揮させることがで
きる。そのため、例えば現状の固定型マフラに本発明の
バルブユニットを装着した場合、極めて低コストで、低
速低負荷時には現状より静かで、高速高負荷時には現状
と同等の出力が得られるという効果がある。
【0050】このような機能を有し、かつ、その開閉バ
ルブの開閉制御構造は、バイメタルによる連結と排気パ
イプの末端に延長部を設けるか又は開閉バルブに鍔を設
けるのみの構造であるから、前記従来のアクチュエータ
による制御に比べて、構造が極めて簡単でかつ安価に製
作でき、更に消音器外に制御部品を設けないから、飛石
等の外部環境による開閉バルブの制御部品の破損の危険
がなく、その保護手段も不必要であり、かつ車両スペー
スに対し最大限に消音器容量を確保できる。
【0051】更に、開閉バルブの制御用作動軸、摺動
部、部品相互の接触干渉を廃止できるため、開閉バルブ
の信頼性を向上させると共に振動による干渉異音の発生
も防止できる。
【0052】更に、開閉制御としてバイメタルを使用し
ているため、従来の形状記憶合金に比べ高温下における
現実の使用が可能である。更に、本発明においては、特
に本体と開閉バルブを、排気パイプとは別の部品でユニ
ットとして形成し、これを排気パイプに連結するように
したから、既成の消音器の構造を改変することなく、通
常の排気パイプに連結して前記各効果を発揮させること
ができる。そのため、例えば現状の固定型マフラに本発
明のバルブユニツトを装着した場合、極めて低コスト
で、低速低負荷時には現状より静かで、高速高負荷時に
は現状と同等の出力が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のバルブユニットを連結装
着した消音器の側断面図。
【図2】本発明の第1実施例のバルブユニットを示す側
断面図。
【図3】同斜視図。
【図4】本発明のバルブユニットを装着しない状態の消
音器の側断面図。
【図5】連結方式の第1例を示す側断面図。
【図6】連結方式の第2例を示す側断面図。
【図7】連結方式の第3例を示す側断面図。
【図8】連結方式の第4例を示す側断面図。
【図9】連結方式の第5例を示す側断面図。
【図10】連結方式の第6例を示す側断面図。
【図11】本発明の第2実施例を示す側断面図。
【図12】本発明の第3実施例を示す側断面図。
【図13】本発明の第4実施例を示す側断面図。
【図14】本発明の第5実施例を示す側断面図。
【図15】本発明の第6実施例を示す側断面図。
【図16】本発明の第7実施例を示す側断面図。
【図17】本発明の第8実施例を示す側断面図。
【図18】本発明の第9実施例を示す側断面図。
【図19】本発明の第10実施例を示す側断面図。
【図20】従来構造を示す側断面図。
【図21】同従来構造における常温時状態を示す側断面
図。
【図22】同高温時の状態を示す側断面図。
【図23】同アイドリング状態時を示す側断面図。
【図24】他の従来構造を示す側断面図。
【符号の説明】
13 排気パイプ 17a 本体 17b、17f 開閉バルブ 17c 延長部 17g バルブ板 17h 鍔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 短尺なパイプからなる本体(17a)の
    一端に板状の開閉バルブ(17b)を、その一部におい
    てバイメタル(19)により連結して該バイメタル(1
    9)部を支点として開閉可能に備え、かつ、本体(17
    a)の一端には、開閉バルブ(17b)が本体(17
    a)の軸芯に対する垂直姿勢から本体(17a)の外方
    へ所定角度だけ傾斜する範囲に亘って開閉バルブ(17
    b)の外周を覆う延長部(17c)を突出形成し、本体
    (17a)の他端を、排気系における所定の排気パイプ
    に連結するようにしたことを特徴とする内燃機関におけ
    るバルブユニット。
  2. 【請求項2】 短尺なパイプからなる本体(17a)の
    一端に開閉バルブ(17b)を、その一部においてバイ
    メタル(19)により連結して該バイメタル(19)部
    を支点として開閉可能に備え、該開閉バルブ(17b)
    をバルブ板(17g)とその外周に設けた鍔(17h)
    とで形成し、該鍔(17h)を、常温から所定の高温に
    至るバルブ板(17g)の揺動範囲において本体(17
    a)に位置するように設定し、本体(17a)の他端
    を、排気系における所定の排気パイプに連結するように
    したことを特徴とする内燃機関の排気系におけるバルブ
    ユニット。
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