JP2000248920A - 自動車用消音装置 - Google Patents

自動車用消音装置

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JP2000248920A
JP2000248920A JP11046381A JP4638199A JP2000248920A JP 2000248920 A JP2000248920 A JP 2000248920A JP 11046381 A JP11046381 A JP 11046381A JP 4638199 A JP4638199 A JP 4638199A JP 2000248920 A JP2000248920 A JP 2000248920A
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exhaust
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megaphone
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Kenji Kuroki
健次 黒木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】排気騒音の上昇を抑えて、エンジンの低中速回
転領域から高速回転領域まで広い範囲にわたってエンジ
ンの出力を向上させることができる自動車用消音装置を
提供するものである。 【解決手段】パンチングメタル1で形成された2個のメ
ガホン状円錐体10a、10bを、中間部の内径が最大
になるように互いに拡大部を突き合わせて接合し、一方
のメガホン状円錐体10aの小径部を排ガスの流入口
5、他方のメガホン状円錐体10bの小径部を排ガスの
排気口6として、この外側を吸音材7で囲って、ケース
8内に保持したことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の出力を向上
させた自動車用消音装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般の乗用車に取付けられている消音装
置としては、図6に示すようにパンチングメタル1で形
成された円筒体2の内側に交互に位置をずらせて仕切板
3…を設けて蛇行した通路を形成し、この円筒体2の一
端に小径のパイプ4を取付けてここを排ガスの流入口
5、他端に小径のパイプ4を取付けてここを排気口6と
し、前記円筒体2の外側を吸音材7で囲って、ケース8
内に保持した仕切板構造となっている。
【0003】またスポーツカー用に多く取付けられてい
る消音装置としては、図7に示すようにパンチングメタ
ル1で形成された直状の円筒体2の一端を排ガスの流入
口5、他端を排気口6とし、円筒体2の外側を吸音材7
で囲って、ケース8内に保持したストレート管構造とな
っている。
【0004】一般の乗用車に取付けられている仕切板構
造の消音装置は、内部に仕切板3…が設けられ排気ガス
が蛇行して通過するので排気騒音を低くできる効果があ
る。またこの仕切板構造の消音装置は、エンジンの低中
速回転領域において、仕切板3により流通抵抗が高くな
るのでエンジンに加わる排圧が高くなり、エンジンの出
力は増加するが、高速回転領域ではエンジンに加わる排
圧が高くなって逆に出力が低下する欠点がある。つまり
仕切板構造の消音装置は高速回転領域でのエンジン出力
を抑えて排気騒音の静粛性に重点をおいた構造となって
いる。
【0005】またスポーツカーに取付けられているスト
レート管構造の消音装置は、直状の円筒体2で構成され
ているので、排気ガスの通過抵抗が少なく排気騒音が比
較的大きいがエンジンに加わる排圧が低いので高速回転
領域でエンジンの出力を高くできる効果がある。しかし
ながらエンジンに加わる排圧が低いため低中速回転領域
においては出力が低下する欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決して、排気騒音の上昇を抑えて、エンジンの低中速
回転領域から高速回転領域まで広い範囲にわたってエン
ジンの出力を向上させることができる自動車用消音装置
を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
自動車用消音装置は、パンチングメタルで形成された2
個のメガホン状円錐体を、中間部の内径が最大になるよ
うに互いに拡大部を突き合わせて接合し、一方のメガホ
ン状円錐体の小径部を排ガスの流入口、他方のメガホン
状円錐体の小径部を排ガスの排気口として、この外側を
吸音材で囲って、ケース内に保持したことを特徴とする
ものである。自動車用消音装置。
【0008】また請求項2記載の自動車用消音装置は、
排ガスの流入口と排気口の位置をずらせて取付けたこと
を特徴とするものである。また請求項3記載の自動車用
消音装置は、排ガスの流入口の直径Saと、排ガスの排
気口の直径Sbをほぼ等しく形成し、且つ最大内径部D
を1.2〜3.0Saにしたことを特徴とするものであ
る。更に請求項4記載の自動車用消音装置は、ケース外
面に放熱フィンを突設したことを特徴とするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図1
および図2を参照して詳細に説明する。図において10
a、10bはパンチングメタル1で形成されたメガホン
状円錐体で、これらを、中間部の内径Dが最大になるよ
うに互いに拡大部を突き合わせて接合して消音室11が
形成されている。一方のメガホン状円錐体10aの小径
部には小径のパイプ4が接続されてここが排ガスの流入
口5となり、他方のメガホン状円錐体10bの小径部に
小径のパイプ4が接続されて、ここが排ガスの排気口6
となっている。このメガホン状円錐体10a、10bを
突き合わせ溶接した消音室11の外側は吸音材7で囲ま
れ、更にこの外側に設けた円筒状のケース8内に支持さ
れている。
【0010】排ガスの流入口5の直径をSaとし、排ガ
スの排気口の直径をSbとすると、直径Saと直径Sb
はほぼ等しく形成されている。また中間部の拡大状況
は、最大内径部の直径をDとするとD=1.2〜3.0
Saが望ましい。また前記パンチングメタル1として
は、例えばステンレス鋼板に直径が2〜4ミリ程度の多
数の丸孔を開口したものを用い、また吸音材7としては
例えばステンレスウールやガラスウールなどが用いられ
る。
【0011】上記構成の自動車用消音装置について、先
ず低中速回転領域における作用について説明する。エン
ジンの3000〜4000rpmの低中速回転領域にお
いて図1に示すように流入口5から流入した排ガスは、
内径が拡大しているメガホン状円錐体10a内で膨張し
て外周方向に曲げられながら拡散して流速が遅くなり、
広い面積のパンチングメタル1と接触すると共に、長い
時間接触することになる。また中心側を流れる排ガスは
やや広がりながら中間の最大内径部を通過すると、この
前方に向かって内径がテーパー状に順次縮小しているメ
ガホン状円錐体10bの壁面のパンチングメタル1に当
たって滑らかに絞られながら吸音材7に効率よく吸音さ
れる。
【0012】またメガホン状円錐体10bは内径がテー
パー状に順次縮小しているので、この壁面で反射した排
ガスは次第に絞られてくるが、壁面に当たる排ガスと反
射してきた排ガスとが出口側で衝突して排気口6の付近
に乱流が発生する。このように排気口6の付近に乱流が
発生すると、ガスの排出が抑えられ、この結果、エンジ
ンに加わる排圧が高くなってエンジンの出力が増加す
る。
【0013】また排気騒音は、停車時のアイドリング状
態では従来の仕切板構造の消音装置よりやや高いが、走
行時騒音は80db程度であり、許容されている騒音値
を十分に満足するものである。
【0014】次に本発明の消音装置について高速回転領
域における作用について説明する。エンジンの回転数が
5000〜8000rpmの高速回転領域において排ガ
スは、図2に示すように流入口5から前方に向かって内
径が拡大しているメガホン状円錐体10a内で外周方向
に曲げられながら拡散して、面積が広いパンチングメタ
ル1と接触して吸音される。また中心側を流れる排ガス
も多くなり、一部はそのまま排気口6から抜けていく。
このように高速回転時には排ガス流速が速くなるので中
心側を通過する排ガスの割合が多くなり、排気側のメガ
ホン状円錐体10bの壁面に当たって反射してくる排ガ
ス量が相対的に少なくなるので、排気口6の付近では乱
流が発生しにくくなって排ガスは滑らかに排出されてい
く。
【0015】このため高速回転領域においては、ストレ
ート管構造と同様にエンジンに加わる排圧が低くなるの
でエンジンの出力を増加させることができる。しかもス
トレート管構造に比べてパンチングメタル1に接触する
面積が広いので、吸音効率も向上させることができ、走
行時騒音を80db程度に抑えることができる。また本
発明は消音室11の内部が拡大しているのでストレート
管構造の消音装置に比べて使用する吸音材7の量を少な
くすることができ装置の軽量化を図ることもできる。
【0016】また排ガスは、消音装置を通過する間に放
熱して冷やされて体積が減少するが、排気口6を通過す
る時の体積が少なくなるほど排気効率は良くなってエン
ジン出力も増加する。従来のストレート管構造は、パン
チングメタル1に接触する面積も時間も小さいので十分
に冷却されないまま排出されるが、本発明の消音装置は
消音室11内の面積が拡大しているのでパンチングメタ
ル1との接触面積が広く、冷却も十分に行なえるので排
ガスの体積減少が多くなる。
【0017】この結果、ストレート管構造に比べてパン
チングメタル1との接触面積が広いので消音効率だけで
はなく、排ガスの体積減少が多くなって高速回転領域に
おける排気が促進されてエンジン出力を更に向上させる
ことができる。なお本発明において、流入口5の直径S
aと、排気口6の直径Sbをほぼ等しく形成し、最大内
径部Dが1.2〜3.0Saにしたのは、排気口6の直
径Sbが流入口5の直径Saより大き過ぎると、騒音が
大きく、低中速回転領域における出力が低下するからで
ある。
【0018】また最大内径部Dが1.2Saより小さい
と、ストレート管と余り効果が変わらず、またDが3.
0Saより大きいと、高さや幅など大きさに制限がある
消音装置において、流入口5の直径Saや、排気口6の
直径Sbが小さくなり過ぎて、必要な排気容量が確保で
きなくなるからである。
【0019】図3は本発明品と従来の仕切板構造および
ストレート管構造の消音装置について、エンジン回転数
の変化による軸出力と軸トルクの変化を比較したグラフ
である。このグラフから3000〜5000rpmの低
中速回転領域において実線で示す本発明品は軸出力、軸
トルクとも、破線で示す仕切板構造に比べて高く、一点
鎖線で示すストレート管構造のものはかなり低下してい
る。また6000〜8000rpmの高速回転領域にお
いても実線で示す本発明品は軸出力、軸トルクとも、一
点鎖線で示すストレート管構造のものに比べて高く、破
線で示す仕切板構造は余り向上していない。
【0020】またこのグラフから4500rpmの中速
回転領域において、本発明品はストレート管構造の消音
装置に比べて軸トルクが12.8%向上しており、また
7500rpmの高速回転領域において、本発明品は仕
切板構造の消音装置に比べて軸トルクが12.9%向上
している。従って本発明は低中速回転から高速回転領域
まで広い範囲にわたってエンジン出力と軸トルクが向上
していることが確認できた。また走行騒音も80db程
度であり、規定値の100dbより十分に低く抑えるこ
とができた。
【0021】図4は本発明の他の実施の形態を示すもの
で、流入口5と排気口6の高さを変えて取付けたもので
ある。また流入口5から中間の最大内径部Dまでの間隔
L1(メガホン状円錐体10aの長さ)より、排気口6
から中間の最大内径部Dまでの間隔L2(メガホン状円
錐体10bの長さ)が長く形成されている。
【0022】この構造の消音装置は、流入口5と排気口
6の高さを変えて段違いに取付けられており、流入口5
から流入した排ガスは直進せず全て曲げられるので、内
壁のパンチングメタル1に接触する面積が拡大して更に
消音効率を向上させることができる。
【0023】また排気口6から最大内径部Dまでの間隔
L2が、流入口5から最大内径部Dまでの間隔L1より
長く形成されているので、流入側のメガホン状円錐体1
0aで膨張した排ガスが、排気側のメガホン状円錐体1
0bで滑らかに絞られてくるので、排気口6の付近での
乱流の発生が少なくなり、特に高速回転領域において排
出が促進されてエンジン出力を向上させることができ
る。
【0024】図5は本発明の他の実施の形態を示すもの
で、ケース8の外周に、その長手方向に沿って突設した
放熱フィン12を、周方向に間隔をおいて複数枚取付け
たものである。この構造は、消音装置の放熱性を高め
て、消音室11内を通過する排ガスの冷却が促進されて
体積が減少し、排気性を向上させることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る請求項1
記載の自動車用消音装置によれば、パンチングメタルで
形成された2個のメガホン状円錐体を、中間部の内径が
最大になるように互いに拡大部を突き合わせて接合し、
一方のメガホン状円錐体の小径部を排ガスの流入口、他
方のメガホン状円錐体の小径部を排ガスの排気口とした
ので、排気騒音の上昇を抑えて、エンジンの低中速回転
領域から高速回転領域まで広い範囲にわたってエンジン
の出力を向上させることができる。
【0026】また請求項2記載の自動車用消音装置は、
排ガスの流入口と排気口の位置をずらせて取付けたの
で、流入口から流入した排ガスが直進せず、全て曲げら
れて内壁のパンチングメタルに接触する面積が拡大して
更に消音効率を向上させることができる。
【0027】また請求項3記載の自動車用消音装置は、
排ガスの流入口の直径Saと、排ガスの排気口の直径S
bをほぼ等しく形成し、且つ最大内径部Dが1.2〜
3.0Saに形成したので、膨張した排ガスが滑らかに
絞られて排気口付近での乱流の発生が少なくなり、特に
高速回転領域においてエンジン出力を向上させることが
できる。
【0028】また請求項4記載の自動車用消音装置は、
ケース外面に放熱フィンを突設することにより消音装置
の放熱性を高めて、消音室内を通過する排ガスの冷却を
促進し、体積を減少させて排気性を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による自動車用消音装置
の低中速回転領域での排ガスの通過状態を示す断面図で
ある。
【図2】図1に示す自動車用消音装置の高速回転領域で
の排ガスの通過状態を示す断面図である。
【図3】本発明と従来の仕切板構造およびストレート管
構造の消音装置における、エンジン回転数による軸出力
と軸トルクの変化の状態を示すグラフである。
【図4】本発明の他の実施の形態による自動車用消音装
置の断面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態による放熱フィンを取
付けた自動車用消音装置の正面図である。
【図6】従来の仕切板構造の消音装置を示す断面図であ
る。
【図7】従来のストレート管構造の消音装置を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 パンチングメタル 2 円筒体 3 仕切板 4 小径のパイプ 5 流入口 6 排気口 7 吸音材 8 ケース 10a メガホン状円錐体 10b メガホン状円錐体 11 消音室 12 放熱フィン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パンチングメタルで形成された2個のメ
    ガホン状円錐体を、中間部の内径が最大になるように互
    いに拡大部を突き合わせて接合し、一方のメガホン状円
    錐体の小径部を排ガスの流入口、他方のメガホン状円錐
    体の小径部を排ガスの排気口として、この外側を吸音材
    で囲って、ケース内に保持したことを特徴とする自動車
    用消音装置。
  2. 【請求項2】 排ガスの流入口と排気口の位置をずらせ
    て取付けたことを特徴とする請求項1記載の自動車用消
    音装置。
  3. 【請求項3】 排ガスの流入口の直径Saと、排ガスの
    排気口の直径Sbをほぼ等しく形成し、且つ最大内径部
    Dを1.2〜3.0Saにしたことを特徴とする請求項
    1又は2記載の自動車用消音装置。
  4. 【請求項4】ケース外面に放熱フィンを突設したことを
    特徴とする請求項1記載の自動車用消音装置。
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