JP2003314240A - 内燃機関の消音器 - Google Patents

内燃機関の消音器

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JP2003314240A JP2002335913A JP2002335913A JP2003314240A JP 2003314240 A JP2003314240 A JP 2003314240A JP 2002335913 A JP2002335913 A JP 2002335913A JP 2002335913 A JP2002335913 A JP 2002335913A JP 2003314240 A JP2003314240 A JP 2003314240A
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exhaust gas
pipe
expansion chamber
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政行 横井
Fumihiko Mizuno
文彦 水野
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Sango Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの高回転域の消音効果を低下させる
ことなく、大きな消音効果を得るようにする。 【解決手段】 消音器１内に形成された１つ以上の拡張
室１１〜１３と、該拡張室１１に開口し排気ガスを消音
器１内に導入するインレットパイプ５と、前記拡張室１
３に開口し排気ガスを消音器１から導出するアウトレッ
トパイプ６とを備える。前記インレットパイプ５の開口
５ａから放出された排気ガスが消音器１内で１回以上反
転して前記アウトレットパイプ６の開口６ａに導入され
るようにする。前記拡張室１１〜１３を流れる排気ガス
の流れ方向Ｃと前記アウトレットパイプ６内を流れる排
気ガスの流れ方向Ｅとが一致しない逆流部Ｌ２に、前記
拡張室１１〜１３と連通可能な複数の小孔からなる干渉
孔７をアウトレットパイプ６に設ける。小孔７の総開口
面積を前記アウトレットパイプ６の逆流部Ｌ２の表面積
の１％以上かつ５％以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の消音器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気系に設けられる消音器に
おいて、従来排気ガスを消音器内で１回以上反転させる
Ｕターン構造のものが知られている。このようなＵター
ン構造の消音器として、例えば図１０に示すような消音
器が知られている。（特許文献１参照）。
【０００３】該消音器は図１０に示すように、ハウジン
グ１０１の内部に上流側（図左側）より順次、第１拡張
室１０２、第２拡張室１０３、第３拡張室１０４及び共
鳴室１０５が区画して設けられている。第３拡張室１０
４には、排気ガスを消音器内に導くインレットパイプ１
０６が開口し、第１拡張室１０２には排気ガスを消音器
から排出するアウトレットパイプ１０９が開口して設け
られている。また、第１拡張室１０２と第３拡張室１０
４間には導管１０７が開口して設けられ、両室１０２と
１０４が連通可能になっている。更に、第２拡張室１０
３に位置して、インレットパイプ１０６には小孔１１１
が、アウトレットパイプ１０９には小孔１１２が、導管
１０７には小孔１１３が設けられ、第２拡張室１０３に
おいて排気ガスの一部を放出或いは導入可能になってお
り、排気ガス中の音波エネルギーを干渉させ、排気騒音
を低減するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１９４７１８号公報（第３
頁〜第４頁、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の消音器にお
いては、第２拡張室１０３部において排気ガス中の音波
エネルギーを干渉させて、その干渉作用により大きな消
音効果を得るためには、前記の小孔１１１，１１２，１
１３の開口率を大きくする必要があるが、反面、該小孔
の開口率を大きくすると、エンジンの高回転域の消音効
果が低下するという背反関係がある。
【０００６】そこで本発明は、エンジンの高回転域の消
音効果を低下させることなく、大きな消音効果を得るこ
とができる消音器を提供することを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、消音器内に形成さ
れた１つ以上の拡張室と、該拡張室に開口し排気ガスを
消音器内に導入するインレットパイプと、前記拡張室に
開口し排気ガスを消音器から導出するアウトレットパイ
プとを備えるとともに、前記インレットパイプの開口か
ら放出された排気ガスが消音器内で１回以上反転して前
記アウトレットパイプの開口に導入されるようにした消
音器において、前記拡張室を流れる排気ガスの流れ方向
と前記アウトレットパイプ内を流れる排気ガスの流れ方
向とが一致しない逆流部に、前記拡張室と連通可能な複
数の小孔よりなる干渉孔をアウトレットパイプに設ける
とともに、該干渉孔の総開口面積を前記アウトレットパ
イプの逆流部の表面積の１％以上かつ５％以下にしたこ
とを特徴とする内燃機関の消音器である。
【０００８】本発明においては、拡張室を一方向に流れ
る排気騒音がアウトレットパイプに形成された干渉孔か
ら、アウトレットパイプ内に進入し、アウトレットパイ
プ内を前記拡張室内での流れ方向と逆方向に流れる排気
騒音と干渉し、その干渉作用により消音される。
【０００９】請求項２記載の第２の発明は、前記第１の
発明において、前記干渉孔を前記アウトレットパイプの
逆流部の長さの７５％以上の範囲に設けたことを特徴す
る内燃機関の消音器である。
【００１０】本発明においては、種々の位相差で前記の
干渉が生じるため、エンジンの広い回転域の騒音が消音
される。
【００１１】請求項３記載の第３の発明は、前記第１又
は第２の発明において、前記逆流部の下流に前記拡張室
と連通する複数の小孔よりなるバイパス孔をアウトレッ
トパイプに設けるとともに、前記干渉孔と前記バイパス
孔を合わせた総開口面積を前記アウトレットパイプの流
路断面積以下にしたことを特徴する内燃機関の消音器で
ある。
【００１２】本発明においては、バイパス孔を設けたこ
とにより、低回転域の消音に効果を発揮する。
【００１３】請求項４記載の第４の発明は、前記第１又
は第２又は第３の発明において、前記インレットパイプ
における前記逆流部において、前記拡張室と連通する複
数の小孔よりなる干渉孔を設けたことを特徴とする内燃
機関の消音器である。
【００１４】本発明においては、インレットパイプに干
渉孔を設けたことにより、エンジンの高回転域の消音効
果を低下させることなく、一層大きな消音効果を得るこ
とができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
１乃至図９に示す実施例に基づいて説明する。
【００１６】図１及び図４は第１実施例を示す。図１に
おいて、消音器１におけるハウジング２は、その両端が
縮径加工されて首部２ａ及び２ｂを形成した金属製の筒
状体より成っている。
【００１７】前記ハウジング２内には、図２（ａ）に示
すように複数の貫通孔３ａと２個のバーリング孔３ｂ，
３ｃが形成されたセパレータ３と、図２（ｂ）に示すよ
うに複数の貫通孔４ａと２個のバーリング孔４ｂ，４ｃ
が形成されたセパレータ４が所定の間隔Ｌ１を有して固
設されており、これらにより、ハウジング２内が第１拡
張室１１、第２拡張室１２、第３拡張室１３に区画形成
されている。
【００１８】前記ハウジング２内には、その首部２ａ及
びセパレータ３，４のバーリング孔３ｂ，４ｂに挿通し
て、排気ガスを消音器１内に導入するインレットパイプ
５が設けられ、その下流側の開口５ａが第１拡張室１１
に開口している。なお、上流側の開口５ｂは上流側排気
管に接続される。
【００１９】更に、ハウジング２内には、その首部２ｂ
及びセパレータ３，４のバーリング孔３ｃ，４ｃに挿通
して、排気ガスを消音器１から排出するアウトレットパ
イプ６が設けられ、その上流側の開口６ａが第３拡張室
１３に開口している。なお、下流側の開口６ｂは下流側
排気管に接続される。
【００２０】前記アウトレットパイプ６には、前記イン
レットパイプ５の下流側の開口５ａからアウトレットパ
イプ６の上流側の開口６ａの範囲（逆流部Ｌ２）に位置
して第１〜第３拡張室１１〜１３に連通する複数の小孔
よりなる干渉孔７が設けられている。
【００２１】前記逆流部Ｌ２は後に説明するように、ア
ウトレットパイプ６において、該アウトレットパイプ６
内の排気ガスの流れ方向が拡張室における排気ガスの流
れ方向と一致しない範囲を指すものである。
【００２２】次に、前記第１実施例の作用について説明
する。図示しない上流側の排気管を流通してきた排気ガ
スの大部分は、矢印Ａの流れ方向にインレットパイプ５
内を流通して開口５ａから第１拡張室１１に流入した
後、矢印Ｂのように流れ方向を反転させ、矢印Ｃの流れ
方向に変わりセパレータ３に設けられた貫通孔３ａを通
って第２拡張室１２に流入し、該第２拡張室１２内にお
いて矢印Ｃ方向、すなわち、アウトレットパイプ６の上
流側へ流れる。更に、セパレータ４に設けられた貫通孔
４ａを通って第３拡張室１３に流入し、その後、矢印Ｄ
のように流れ方向を反転させ、アウトレットパイプ６の
開口６ａからアウトレットパイプ６内を、前記第２拡張
室１２での流れ方向と逆の方向である矢印Ｅの流れ方向
に流通して、その後消音器１から排出される。
【００２３】排気騒音も上述した排気ガスと同様に消音
器内を流通し、各拡張室１１〜１３において拡張作用に
より消音される。
【００２４】更に、排気ガスの一部は、各拡張室１１〜
１３からアウトレットパイプ６に設けられた小孔よりな
る干渉孔７を通じてアウトレットパイプ６内に進入す
る。このとき、干渉孔７から進入した排気騒音は、アウ
トレットパイプ６内を流通する排気騒音と干渉して、こ
の干渉作用により消音される。
【００２５】なお、前記の逆流部Ｌ２のできるだけ広範
囲に干渉孔７を設けることで、種々の位相差で干渉が生
じるため、エンジンの広い回転域の騒音に対して消音効
果がある。したがって、逆流部Ｌ２の長さに対して、干
渉孔７が設けられた範囲Ｌ３が７５％以上であることが
望ましい。
【００２６】また、逆流部Ｌ２の表面積Ｓ１に対する干
渉孔７の総開口面積Ｓ２（開口率）を変化させて、加速
時の排気騒音の１次成分をシミュレーションにより解析
した結果を図３に示す。
【００２７】この結果から、前記の開口率を大きくする
ことにより、より大きな消音効果が得られることがわか
る。しかし、一方、開口率を大きくし過ぎると、エンジ
ンの高回転域の消音効果が低下していることもわかる。
【００２８】更に、詳細に開口率を変化させて、開口率
０％のものに対する平均消音量（各回転数における消音
量を平均したもの）と開口率の関係をシミュレーション
により解析した結果を図４に示す。
【００２９】図４の結果から、開口率は１％以上かつ５
％以下が望ましい。更に、１．５％以上かつ３．５％以
下がより望ましい。
【００３０】図５及び図６は第２実施例を示す。図５に
おいて、消音器２１のハウジングは鋼板を筒状に形成し
たシェル２２と、該シェル２２の両端にカシメ結合され
たアウタプレート２３，２４によって構成されている。
ハウジング内には、図６に示すように複数の貫通孔３１
ａとバーリング孔３１ｂが形成されたセパレータ３１が
固設され、該セパレータ３１により第１拡張室２９と第
２拡張室３０に区画されている。
【００３１】インレットパイプ２５は、前記第１拡張室
２９側に位置してシェル２２のバーリング孔２２ａに挿
通され、対向する部位に設けられたキャップ２７により
端部を閉塞して設けられている。
【００３２】また、インレットパイプ２５のパイプ側面
には排出孔（開口）２８が開口して設けられており、イ
ンレットパイプ２５内の排気ガスが排出孔２８から第１
拡張室２９に流入可能になっている。
【００３３】アウトレットパイプ２６はアウタプレート
２４のバーリング孔２４ａ及びセパレータ３１のバーリ
ング孔３１ｂに挿通され、上流側の開口２６ａが第２拡
張室３０に開口するように設けられている。
【００３４】アウトレットパイプ２６には、インレット
パイプ２５の排出孔２８からアウトレットパイプ２６に
おける上流側の開口２６ａの範囲（逆流部Ｌ４）に第
１，第２拡張室２９，３０に連通可能な複数の小孔より
なる干渉孔３２が設けられている。
【００３５】次に前記第２実施例の作用について説明す
る。インレットパイプ２５内を矢印Ｆのように流通して
きた排気ガスの大部分は、インレットパイプ２５の排出
孔２８から第１拡張室２９に流入し、その後、第１拡張
室２９内において矢印Ｇのように流入して、セパレータ
３１の貫通孔３１ａを通って第２拡張室３０内に流入
し、該第２拡張室３０内を矢印Ｈのように流入し、その
後、矢印Ｉのように流れ方向を反転させた後、アウトレ
ットパイプ２６の上流側の開口２６ａからアウトレット
パイプ２６内に流入し、アウトレットパイプ２６内を、
前記第１，第２拡張室２９，３０での流れ方向Ｇ，Ｈと
逆方向である矢印Ｊの流れ方向に流通する。
【００３６】このとき、第１拡張室２９及び第２拡張室
３０を流通する排気ガスの一部がアウトレットパイプ２
６に形成された小孔よりなる干渉孔３２からアウトレッ
トパイプ２６内に進入する。この排気ガスとともに干渉
孔３２からアウトレットパイプ２６内に進入した排気騒
音はアウトレットパイプ２６内を、前記両拡張室２９，
３０内での流通方向と逆流する排気騒音と干渉して、こ
の干渉作用により消音される。
【００３７】また、本第２実施例においても、干渉孔３
２の開口率を１％以上かつ５％以下、より望ましくは
１．５％以上かつ３．５％以下にすることにより、第１
実施例と同様な効果が得られる。
【００３８】また、図５に示す逆流部Ｌ４の長さに対し
て、干渉孔３２が設けられた範囲の長さＬ５が７５％以
上であることが望ましい。
【００３９】図７は第３実施例を示す。図７において、
消音器４１のハウジング４２は、その両端が同軸状に縮
径加工されて首部４２ａおよび首部４２ｂを有する金属
製の筒状体よりなっている。
【００４０】前記ハウジング４２内には前記第１実施例
と同様な貫通孔３ａを形成したセパレータ３と、貫通孔
４ａを形成したセパレータ４が所定の間隔Ｌ１を有して
固設されており、これらにより、ハウジング４２内が第
１拡張室５１、第２拡張室５２、第３拡張室５３に区画
形成されている。
【００４１】前記ハウジング４２内には前記と同様に、
首部４２ａ及びセパレータ３，４により保持されて、排
気ガスを消音器４１内に導入するインレットパイプ４５
が設けられ、その下流側の開口４５ａが第１拡張室５１
に開口している。なお、上流側の開口４５ｂは上流側排
気管に接続される。
【００４２】前記ハウジング４２内には、前記と同様
に、首部４２ｂ及びセパレータ３，４により保持され
て、排気ガスを消音器４１内から排出するアウトレット
パイプ４６が設けられ、その上流端の開口４６ａが第３
拡張室５３に開口している。なお、下流側の開口４６ｂ
は下流側排気管に接続される。
【００４３】前記インレットパイプ４５とアウトレット
パイプ４６は、図７に示すように、消音器４１内でオフ
セットするようにそれぞれ曲成されて設けられている。
【００４４】前記アウトレットパイプ４６には、インレ
ットパイプ４５の下流端の開口４５ａからアウトレット
パイプ４６の上流端の開口４６ａの範囲（逆流部Ｌ２）
に位置して第１〜第３拡張室５１〜５３に連通する複数
の小孔よりなる干渉孔４７が設けられている。
【００４５】更に、アウトレットパイプ４６には、前記
逆流部Ｌ２の下流に位置して第１拡張室５１に連通する
複数の小孔よりなるバイパス孔４８が設けられている。
なお、該バイパス孔４８は、アウトレットパイプ４６の
可能な限り下流側に設けられていることが望ましい。
【００４６】また、前記干渉孔４７及びバイパス孔４８
を合わせた総開口面積は、アウトレットパイプ４６の流
路面積以下であることが望ましい。
【００４７】更に、前記インレットパイプ４５には、前
記逆流部Ｌ２の範囲において、第２拡張室５２に連通す
る複数の小孔よりなる干渉孔４９が設けられている。
【００４８】その他の構造は前記第１実施例と同様であ
るため、前記と同一部分には前記と同一符号を付してそ
の説明は省略する。
【００４９】次に、第３実施例の作用について説明す
る。本第３実施例においては、前記第１実施例と同様の
作用、効果を発揮する上に、アウトレットパイプ４６に
バイパス孔４８を設けたことにより、低回転域の消音に
効果を発揮する。
【００５０】更に、インレットパイプ４５に干渉孔４９
を設けたことにより、エンジンの高回転域の消音効果を
低下させることなく、一層大きな消音効果を得ることが
できる。
【００５１】図８及び図９は第４実施例を示す。本第４
実施例は、前記第３実施例におけるインレットパイプ４
５及びアウトレットパイプ４６の変形例で、インレット
パイプ６５及びアウトレットパイプ６６が、消音器４２
内で図９に示すように断面が略Ｄ字状に成形され、これ
らを、断面が略円形になるように接合したものである。
【００５２】また、アウトレットパイプ６６の下流端と
ハウジング４２の首部４２ｂとの間にワイヤメッシュ７
４が挟持されて、ハウジング４２とアウトレットパイプ
６６の熱膨脹差を吸収できるようになっている。
【００５３】その他の構造は前記第３実施例と同様であ
るため、前記と同一部分には前記と同一符号を付してそ
の説明は省略する。
【００５４】本第４実施例においても前記第３実施例と
同様の作用、効果が得られる。また、上記第４実施例に
おいては、インレットパイプ６５およびアウトレットパ
イプ６６を断面がＤ字状に成形し接合した例で示した
が、仕切り板により分割されて略Ｄ字状断面の通路が並
列した別体のパイプに、インレットパイプおよびアウト
レットパイプを接合するようにしてもよい。
【００５５】更に、消音器のハウジング２は上記第１〜
４実施例に示した以外に、プレス成形したシェル同士を
接合するなど周知の形成方法を採用することができ、ま
た、その断面形状も任意である。更に、前記インレット
パイプおよびアウトレットパイプの途中に、吸音材、熱
膨脹差吸収機構、排気ガス浄化機構などを設けてもよ
い。
【００５６】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項１記載の
発明によれば、エンジンの高回転域の消音効果を低下さ
せることなく、大きな消音効果を得ることが可能であ
る。
【００５７】請求項２記載の発明によれば、更に、エン
ジンのより広い回転域の騒音に消音効果を発揮する。
【００５８】請求項３記載の発明によれば、バイパス孔
を設けたことにより、低回転域の消音に効果を発揮す
る。
【００５９】請求項４記載の発明によれば、インレット
パイプに干渉孔を設けたことにより、エンジンの高回転
域の消音効果を低下させることなく、一層大きな消音効
果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す側断面図。
【図２】（ａ）（ｂ）は図１のセパレータを示す各正面
図。
【図３】図１の実施例において、逆流部Ｌ２の表面積に
対する干渉孔の総開口面積を変化させて排気騒音の１次
成分をシミュレーションにより解析した結果を示す図。
【図４】図１の実施例において、干渉孔の開口率に対す
る平均消音量との関係をシミュレーションにより解析し
た結果を示す図。
【図５】本発明の第２実施例を示す側断面図。
【図６】図５におけるセパレータを示す正面図。
【図７】本発明の第３実施例を示す側断面図。
【図８】本発明の第４実施例を示す側断面図。
【図９】図８におけるＡ−Ａ線断面図。
【図１０】従来の消音器を示す側断面図。
【符号の説明】
１，２１ 消音器 ３，４，３１ セパレータ ３ａ，４ａ，３１ａ 貫通孔 ５，２５ インレットパイプ ５ａ，２８ 開口 ６，２６ アウトレットパイプ ６ａ，２６ａ 開口 ７，３２，４７，４９ 干渉孔 ４８ バイパス孔 Ｌ２，Ｌ４ 逆流部 Ｌ３，Ｌ５ 干渉孔が設けられた範囲

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 消音器内に形成された１つ以上の拡張室
    と、該拡張室に開口し排気ガスを消音器内に導入するイ
    ンレットパイプと、前記拡張室に開口し排気ガスを消音
    器から導出するアウトレットパイプとを備えるととも
    に、前記インレットパイプの開口から放出された排気ガ
    スが消音器内で１回以上反転して前記アウトレットパイ
    プの開口に導入されるようにした消音器において、前記
    拡張室を流れる排気ガスの流れ方向と前記アウトレット
    パイプ内を流れる排気ガスの流れ方向とが一致しない逆
    流部に、前記拡張室と連通可能な複数の小孔よりなる干
    渉孔をアウトレットパイプに設けるとともに、該干渉孔
    の総開口面積を前記アウトレットパイプの逆流部の表面
    積の１％以上かつ５％以下にしたことを特徴とする内燃
    機関の消音器。
  2. 【請求項２】 前記干渉孔を前記アウトレットパイプの
    逆流部の長さの７５％以上の範囲に設けたことを特徴す
    る請求項１記載の内燃機関の消音器。
  3. 【請求項３】 前記逆流部の下流に前記拡張室と連通す
    る複数の小孔よりなるバイパス孔をアウトレットパイプ
    に設けるとともに、前記干渉孔と前記バイパス孔を合わ
    せた総開口面積を前記アウトレットパイプの流路断面積
    以下にしたことを特徴する請求項１又は２記載の内燃機
    関の消音器。
  4. 【請求項４】 前記インレットパイプにおける前記逆流
    部において、前記拡張室と連通する複数の小孔よりなる
    干渉孔を設けたことを特徴とする請求項１又は２又は３
    記載の内燃機関の消音器。
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