JP2004124912A

JP2004124912A - 内燃機関の排気装置

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Publication number: JP2004124912A
Application number: JP2002293761A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Murata; 村田　登志朗; Seiji Kuroda; 黒田　政治; Katsuhiko Kainuma; 貝沼　克彦; Hiroshi Umemoto; 梅本　博
Original assignee: Toyota Motor Corp; Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】低周波音の消音性を高めることにより、車室内におけるより高い静粛性を実現することのできる内燃機関の排気装置を提供する。
【解決手段】排気装置において、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２を１ｍとし、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３を０．５ｍとする。また、第１消音器２２として、複数の共鳴室や拡張室を有する共鳴・拡張型の消音器を用い、第２消音器２３として、管壁に所定数（この例では３個のみ図示）の貫通孔２３ａが形成された内管２３ｂと、この内管２３ｂに接続されて同内管２３ｂの有孔部分を隙間を隔てて覆う外管２３ｃとを備えて構成されるストレート型の消音器を用いる。また、第２消音器２３における内管２３ｂの外周面と外管２３ｃの内周面との間の空間２３ｄ内に消音材２８を設ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出された排気が流通する内燃機関の排気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば車両に搭載される内燃機関には、同機関から排出された排気が流通する排気装置が接続されている。
【０００３】
この排気装置は通常、複数の排気管と少なくとも１つの消音器とを基本的に備えて構成され、これらの排気管と消音器との端部同士が接続された状態で車両の床下スペースに延設されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、排気音は一般に、内燃機関原音（シリンダ内の爆発音）の他、ガスの流れにより発生する気流音、排気管（パイプ）の長さによる定在波等から構成されるが、こうした排気音のうちの特に低周波音は、車室内にこもり音を生じさせることが知られている。そして、このこもり音は、車両の乗員に不快感を与える要因ともなっている。このため従来は、このこもり音が車室内に生じることを抑制するために、大容量の消音器を用いるなどしてこれに対処していた。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５９―１０２９２８号公報（第１−２頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記車両の床下スペースには、排気装置のみならず、例えば車両のプロペラシャフトやクロスメンバーやサイドメンバーや燃料タンクなどの多くの構成部品が設けられている。このため、大容量の消音器が設けられる位置にはスペース的な制約があり、この大容量の消音器に接続される各排気管の長さも、自ずと該大容量の消音器の配設位置に応じて設定されていた。しかし実情として、排気管の長さによっては、それら各排気管内で生じる定在波の影響により、上記低周波音の消音性が悪化することもある。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低周波音の消音性を高めることにより、車室内におけるより高い静粛性を実現することのできる内燃機関の排気装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、少なくとも１つの消音器と同消音器に接続される複数の排気管とを備える内燃機関の排気装置において、前記消音器に接続される複数の排気管は、その複数の排気管のうちのいくつかの排気管と残りの排気管とにおける有効排気管長の比がほぼ２：１となるように設定されてなることを要旨とする。
【０００９】
消音器に接続される排気管の有効排気管長が全て同寸となるようにそれら排気管の長さが設定される場合には、排気が排気装置内を流通すると、各排気管の内部には、ほぼ同一の周波数の定在波が生じるようになる。そして、それらの各排気管の内部に生じた定在波による排気音への影響が大きくなるタイミング、すなわち、それらの各排気管の内部に生じた定在波によって気柱共鳴が生じ、排気音の騒音レベルが高くなるタイミングが一致して、排気装置全体での排気音の騒音レベルが高くなる。また、このように、各排気管の内部にて生じた定在波による排気音への影響が大きくなることにより、低周波音の音圧レベルが大きくなることがある。
【００１０】
この点、上記構成によれば、消音器に接続される複数の排気管のうちの前記残りの排気管の内部で生じる定在波は、前記複数の排気管のうちのいくつかの排気管の内部で生じる定在波の波長のほぼ２倍の波長を有するようになる。これにより、前記いくつかの排気管内で生じたある周波数の定在波が排気音の騒音レベルの上昇に大きな影響を与える状態にあるときには、前記残りの排気管では、その内部で生じた定在波による排気音の騒音レベルの上昇への影響が最も小さい状態となる。
【００１１】
このため、消音器に接続された各排気管内で生じる定在波によって排気音の騒音レベルが上昇するタイミングを異なるようにすることができ、排気装置全体としての排気音の騒音レベルが大きく上昇することを抑制することができる。また同構成によれば、排気音のうちの特に低周波音の音圧レベルが上昇することを抑制でき、ひいては、車室内にこもり音が生じることを抑制することができる。この結果、車室内において高い静粛性を実現することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気装置において、前記消音器に接続される複数の排気管は、それら各排気管において気柱共鳴が生じているときにその内部に生じる定在波の周波数が所定の低周波数域に入らないようにそれら各排気管の有効排気管長が設定されてなることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、消音器に接続された各排気管で気柱共鳴が生じて排気音の騒音レベルが上昇しても、それらの各排気管の内部で生じている定在波の周波数が所定の低周波数域にはないため、排気音のうちの低周波音の音圧レベルが上昇することをより抑制することができる。
【００１４】
また、大容量の消音器や、複数の共鳴室や拡張室を有する共鳴・拡張型の消音器を用いずとも低周波音の音圧レベルの上昇を抑制することができるため、大容量の消音器を用いることによる車両重量やコストの増大を抑制でき、また、共鳴・拡張型の消音器を用いることによる機関性能の低下を抑制できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気装置において、前記所定の低周波数域がほぼ３００Ｈｚ以下の周波数域であることを要旨とする。
一般に、低周波と呼ばれるほぼ３００Ｈｚ以下の周波数の定在波は、車室内においてこもり音を生じさせる要因となることが知られている。
【００１６】
この点、上記構成によれば、消音器に接続される各排気管において気柱共鳴が生じているときには、それらの排気管の内部で生じる定在波は、３００Ｈｚよりも高い周波数を有することとなる。このため、排気音のうちの低周波音の音圧レベルが上昇することを抑制することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気装置において、前記消音器のうちの最も下流に設けられる消音器は、管壁に所定数の貫通孔が形成された内管と、この内管に接続されて同内管の有孔部分を隙間を隔てて覆う外管とを備えるストレート型の消音器であることを要旨とする。
【００１８】
一般に、排気装置において、排気の流れ方向の最も下流に設けられる排気管を、その有効排気管長がある程度長くなるように設定すると、いわゆるロングテール効果により排気音のうちの低周波音を効率よく消音できることが知られている。
【００１９】
この点、上記構成によれば、排気の流れ方向の最も下流に設けられる消音器をストレート型の消音器とすることにより、その消音器に接続される上流側の排気管の内部から同消音器の内部へ排気が流入する際における排気の拡張が抑制される。これにより、ストレート型の消音器と、同消音器に接続される上流側および下流側の排気管との内部には、同一の周波数の定在波が生じ、それら上流側の排気管と消音器と下流側の排気管とがあたかも１本の管体であるかのように存在するようになる。
【００２０】
このように、これらストレート型の消音器と、同消音器に接続される上流側および下流側の排気管とを１本の管体として存在させることができるため、前記ロングテール効果によって低周波音の音圧レベルの上昇を抑制することができる。
【００２１】
また、前記ストレート型の消音器に接続された上流側の排気管が、ストレート型の消音器が接続された端部とは反対側の端部にて共鳴・拡張型の消音器に接続される場合には、前記上流側の排気管とストレート型の消音器と前記下流側の排気管とが共鳴パイプとしての機能を有するようになる。このように共鳴パイプ長を長くすることが可能となるため、共鳴・拡張型の消音器における共鳴室と、前記上流側の排気管およびストレート型の消音器および下流側の排気管からなる共鳴パイプとの共鳴系での共鳴周波数が高くなることを抑制することができる。
【００２２】
このため、前記共鳴系での共鳴周波数が高くなることによって低周波音の音圧レベルが上昇することを抑制することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の排気装置において、前記ストレート型の消音器は、その容量が、同消音器に接続される上流側および下流側の排気管の内部にそれら排気管自身の有効排気管長に対応した周波数の定在波により気柱共鳴が生じる容量に設定されてなることを要旨とする。
【００２３】
ストレート型の消音器を用いることにより、同ストレート型の消音器と、この消音器に接続される上流側および下流側の排気管とがあたかも１本の管体であるかのように存在することは上述の通りである。
【００２４】
しかしながら、ストレート型の消音器と上流側および下流側の排気管とが１本の管体として存在すると、その有効排気管長が長くなり、１本の管体として存在するこれらストレート型の消音器と上流側および下流側の排気管とに気柱共鳴が生じることによって排気音がピーク性を有するようになることがある。
【００２５】
この点、上記構成によれば、ストレート型の消音器と上流側および下流側の排気管とが一本の管体として存在する一方、上流側の排気管と下流側の排気管とが各別の排気管として存在するようにもなる。これにより、ストレート型の消音器と上流側および下流側の排気管とを１本の管体としたときの同管体の有効排気管長に対応した周波数の定在波による気柱共鳴が生じなくなる。
【００２６】
この結果、前記ロングテール効果による低周波音の消音性を維持しつつ、排気音のピーク性を改善することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の排気装置において、前記ストレート型の消音器は、その容量が少なくとも１リットル以上の範囲に入るように設定されてなることを要旨とする。
【００２７】
上記構成とすることにより、前記ロングテール効果による低周波音の消音性を維持しつつ、排気音のピーク性を改善することができる。
請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気装置において、前記ストレート型の消音器には、前記内管と前記外管との間の空間内に消音材が設けられてなることを要旨とする。
【００２８】
上記構成によれば、ストレート型の消音器内に設けられる消音材により、排気装置内を排気が流通することにより生じる気流音等の高周波音を消音することができる。このため、排気音の騒音レベルをより低くすることができる。
【００２９】
また、この消音材を、複数の消音器のうちの排気の流れの最も下流に設けられる消音器内に設けることにより、他の消音器内に消音材を設けずとも高周波音を消音することができる。このため、消音材の使用量を少なくして効率よく高周波音を消音することができる。
【００３０】
また、ストレート型の消音器内に設けられる消音材の充填密度等を適宜変更することにより、同消音器による排気音の消音特性を容易にチューニングすることが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の排気装置を、６個の気筒を有する車載内燃機関の排気装置に適用した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３２】
図１に示されるように、この排気装置は、エキゾーストマニホールド２０と触媒コンバータ２１と第１消音器２２と第２消音器２３とこれらエキゾーストマニホールド２０、触媒コンバータ２１、両消音器２２，２３に接続される複数（この例では４個）の排気管２４〜２７とを備えて構成されている。ここで、上記排気管２４は、エキゾーストマニホールド２０と触媒コンバータ２１とに接続される排気管であり、以後、これを第１排気管２４とする。また同様に、触媒コンバータ２１と第１消音器２２とに接続される排気管２５を第２排気管２５、第１消音器２２と第２消音器２３とに接続される排気管２６を第３排気管２６、第２消音器２３に対して第３排気管２６の反対側に位置する排気管２７を第４排気管２７とする。
【００３３】
また、この排気装置は、前記エキゾーストマニホールド２０が車載内燃機関１０のシリンダヘッド１１に接続される一方、前記第４排気管２７において第２消音器２３側の端部とは反対側の端部が大気に開放されている。
【００３４】
このように構成される排気装置では、車載内燃機関１０から排出された排気は、まずエキゾーストマニホールド２０の内部に流入する。そして、エキゾーストマニホールド２０内に流入した排気は、第１排気管２４、触媒コンバータ２１、第２排気管２５、第１消音器２２、第３排気管２６、第２消音器２３、第４排気管２７を順に通過し、第４排気管２７における排気の流れ方向の下流側の開口２７ａを介して大気に排出される。この際、排気装置内を流通する排気の排気音は、第１消音器２２と第２消音器２３とによって消音される。
【００３５】
本実施形態では、前記第１消音器２２及び第２消音器２３の少なくとも一方に接続される複数の排気管、すなわち第２排気管２５〜第４排気管２７は、それらの有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３（同図１参照）が以下に記載の値となるように設定されている。
【００３６】
すなわち、第２排気管２５〜第４排気管２７は、各排気管２５〜２７において気柱共鳴が生じているときのそれら排気管２５〜２７の内部に生じる定在波の周波数が所定の低周波数域に入らないようにそれら排気管２５〜２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３が設定されている。本実施形態では、第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じる各定在波の周波数がほぼ３００Ｈｚ以下の周波数域に入らないように、第２排気管２５〜第４排気管２７の各有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を１ｍ以下となるようにしている。
【００３７】
ここで、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１とは、第２排気管２５における排気の流れの下流側の端部において前記第１消音器２２内に挿入される部分に形成された複数の小孔のうちの最も上流側の小孔の中心から同第２排気管２５における上流側の端部までの間の第２排気管２５の軸線上の長さである。なお、第２排気管２５における上流側の端部が触媒コンバータ２１内に挿入される場合には、前記有効排気管長Ｌ１は、第２排気管２５の下流側の端部における前記最も上流側の小孔の中心から同第２排気管２５において第１消音器２２内に挿入された上流側の端部までの間の第２排気管２５の軸線上の長さとなる。
【００３８】
また、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２とは、第３排気管２６の上流側の端部において前記第１消音器２２内に挿入される部分に形成された複数の小孔のうちの最も下流側の小孔の中心から第２消音器２３内に形成された複数の貫通孔２３ａのうちの最も上流側の貫通孔２３ａの中心までの間の軸線上の長さである。
【００３９】
また、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３とは、第４排気管２７における第２消音器２３内に形成された複数の貫通孔２３ａのうちの最も下流側の貫通孔２３ａの中心から下流側の端部までの間における第４排気管２７の軸線上の長さである。
【００４０】
また、本実施形態では、第２排気管２５〜第４排気管２７は、それら排気管２５〜２７のうちのいくつかの排気管と残りの排気管とにおける有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３の比が２：１となるように設けられている。本実施形態では、第２排気管２５および第３排気管２６を、それらの有効排気管長Ｌ１，Ｌ２が１ｍとなるように、また、第４排気管２７を、その有効排気管長Ｌ３が０．５ｍとなるように設けている。
【００４１】
また、本実施形態では、第１消音器２２として、複数の共鳴室や拡張室を有する共鳴・拡張型の消音器を用いている。一方、排気の流れ方向の最も下流に設けられる消音器である第２消音器２３として、管壁に所定数（この例では３個のみ図示）の貫通孔２３ａが形成された内管２３ｂと、この内管２３ｂに接続されて同内管２３ｂの有孔部分を隙間を隔てて覆う外管２３ｃとを備えて構成されるストレート型の消音器を用いている。
【００４２】
また、本実施形態では、排気が排気装置内を流通する際、第２消音器２３に対して上流側の第３排気管２６と下流側の第４排気管２７との内部にてそれら排気管２６，２７自身の有効排気管長Ｌ２，Ｌ３に対応した周波数の定在波により気柱共鳴が生じるように第２消音器２３の容量が設定されている。そして、本実施形態では、この第２消音器２３の容量を４リットルとしており、前記第１消音器２２の容量よりも小さな値に設定されている。
【００４３】
なお、この第２消音器２３の容量は、少なくとも１リットル以上の範囲に入るように設定されていればよく、１リットルよりも大きい範囲に入るように設定されることが好ましく、１リットルよりも大きく、かつ３０リットル以下の範囲に入るように設定されることがより好ましい。ただし、排気音特性は、車載内燃機関１０の気筒数や排気量等により異なるため、上記第２消音器２３において排気音を消音するのに必要とされる容量は、車載内燃機関１０の気筒数や排気量等により異なる。
【００４４】
ここで、第２消音器２３として、容量が大きなものを用いる場合であっても、その第２消音器２３を拡張室としては使用せずに、第２消音器２３をストレート型の消音器とし、さらに内管２３ｂに形成される貫通孔２３ａの開口面積を調整することにより、いわゆるロングテール効果を得ることが可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、第２消音器２３には、その内管２３ｂの外周面と外管２３ｃの内周面との間の空間２３ｄ内に消音材２８が設けられている。この消音材２８としては、例えばグラスウールやロックウール等が用いられる。
【００４６】
以下、排気装置をこのような構成としたことの理由について説明する。
まず、各第２排気管２５〜第４排気管２７において気柱共鳴が生じているときのそれら第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じる各定在波の周波数がほぼ３００Ｈｚ以下の周波数域に入らないように、排気管２５〜２７の各有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を１ｍ以下となるようにした理由について説明する。
【００４７】
一般に、排気音に含まれるほぼ３００Ｈｚ以下の低周波音は、車室内にこもり音を生じさせることが知られている。そして、このこもり音は、車両の乗員に不快感を与える要因となっている。これにより、車室内にこもり音を生じさせないようにするためには、ほぼ３００Ｈｚ以下の低周波音が生じないようにすることが重要となる。
【００４８】
そこで、本実施形態では、各排気管２５〜２７の内部に生じる定在波に着目し、それらの定在波の周波数が、各第２排気管２５〜第４排気管２７において気柱共鳴が生じているときにほぼ３００Ｈｚ以下の範囲に入らないように各排気管２５〜２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を、以下の式（１）を用いて設定している。
【００４９】
ｆ≦ｍｃ／２Ｌ　（ｃ＝２０．０３×（ｔ＋２７３）＾１／２）　…（１）
ここで、上記式（１）において、ｆは周波数を表し、その単位は、Ｈｚである。また、ｍは自然数である。また、ｃは排気管内での音速を表し、その単位は、ｍ／ｓである。また、Ｌは排気管の有効排気管長を表し、その単位は、ｍである。また、ｔは排気管内を流通する排気の温度を表し、その単位は℃である。また、＾は、べき乗を表している。
【００５０】
この式（１）においてｆ＝３００、ｍ＝１，ｔ＝６００をそれぞれ代入すると、Ｌ≦０．９８６となる。これにより、前記排気管２５〜２７の各有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３をほぼ１ｍ以下とすると、それら排気管２４〜２７内には、各第２排気管２５〜第４排気管２７において気柱共鳴が生じているときに、ほぼ３００Ｈｚ以下の定在波による低周波音が生じないこととなる。ここで、ｔ＝６００としたのは、機関回転速度が通常の使用領域の上限である６０００ｒｐｍであるときの第４排気管２７の開口２７ａ近傍での排気温度の平均値がほぼ６００℃であるためである。また、機関回転速度が６０００ｒｐｍよりも大きい場合には、排気音よりはむしろ車載内燃機関１０から生じる音による影響の方が大きくなるため、ここでは考慮していない。
【００５１】
以上の理由から、第２排気管２５〜第４排気管２７の各有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３が１ｍ以下となるようにそれら有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を設定している。
次に、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２と第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３との比が２：１となるように、上記有効排気管長Ｌ１，Ｌ２を１ｍ、一方、有効排気管長Ｌ３を０．５ｍとした理由について説明する。
【００５２】
図２は、排気が排気装置内を流通しているときにおいて、第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じた定在波による排気音に対する影響を示したグラフである。同図２において、横軸は、第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じる定在波の周波数（単位は、Ｈｚ）を、一方、縦軸は、それらの各定在波による排気音への影響の程度を示している。なお、この縦軸にて示す定在波による排気音への影響は、同図２において上方へ向かうほど大きくなり、従って、同図２において上方へ向かうほど排気音の騒音レベルが上昇することを示す。
【００５３】
また、同図２において、実線の特性Ｃ１は、有効排気管長Ｌ１，Ｌ２が１ｍである第２排気管２５および第３排気管２６での特性線を示している。また、一点鎖線の特性Ｃ２は、有効排気管長Ｌ３が０．５ｍである第４排気管２７での特性線を示している。また、点線の特性Ｃ３は、有効排気管長Ｌ１，Ｌ２が１ｍである第２排気管２５および第３排気管２６と有効排気管長Ｌ３が０．５ｍである第４排気管２７との３つの排気管２５〜２７を加味したときの特性線を示している。また、二点鎖線の特性Ｃ４は、有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を全て１ｍとした第２排気管２５〜第４排気管２７について、それら３つの排気管２５〜２７を加味したときの特性線を示している。
【００５４】
まず、特性Ｃ１と特性Ｃ２とについてみてみる。
この図２のグラフから明らかなように、排気が排気装置内を流通しているときには、第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じる各定在波により、所定の周波数でピーク（特性Ｃ１ではＰ１およびＰ２、特性Ｃ２ではＰ２）が現れ、そのときには、定在波による排気音への影響が大きくなることが分かる。また、それらピークＰ１，Ｐ２の近傍でも定在波による排気音への影響が大きくなることも分かる。これは、各第２排気管２５〜第４排気管２７において、それらの内部に生じる定在波により気柱共鳴が生じるためである。なお、各第２排気管２５〜第４排気管２７に気柱共鳴が生じているときのそれら第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じる定在波の周波数は、前記式（１）において（左辺）＝（右辺）としたときのｆの値となる。
【００５５】
ここで、第２排気管２５〜第４排気管２７の全ての有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を１ｍとした場合において、それら第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じる定在波による排気音への影響について考察する。
【００５６】
この場合には、第２排気管２５〜第４排気管２７の各排気管における特性線が全て図２中の特性Ｃ１のようになる。なお、図２中では、特性Ｃ１を１本の線で示しているが、正確には、第２排気管２５〜第４排気管２７は排気装置において設けられる位置が異なることに起因して排気温度が変化するため、第２排気管２５〜第４排気管２７における特性線は互いに僅かに異なるものとなる。
【００５７】
そして、第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じた全ての定在波による排気音への影響についてみてみると、同図２において特性Ｃ４に示されるように、特性Ｃ１および特性Ｃ２に比べて定在波による排気音への影響が全体的に大きくなることが分かる。特に、特性Ｃ１のピークＰ１，Ｐ２が特性Ｃ３ではピークＰ４，Ｐ５へと変位しており、ピーク性が顕著となることが分かる。
【００５８】
これに対し、本実施形態の構成では、特性Ｃ１においてピークＰ１の状態にあるとき、すなわち、第２排気管２５と第３排気管２６との各定在波による排気音への影響が最も大きいときには、特性Ｃ２ではピークは現れず、しかも、第４排気管２７の内部で生じる定在波による排気音への影響は最も小さい状態となる。これは、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３を第２排気管２５および第３排気管の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２の半分の長さとしたことで、第４排気管２７内で生じる定在波の波長が、第２排気管２５および第３排気管２６内で生じる定在波の波長の２倍となったためである。
【００５９】
これにより、第２排気管２５〜第４排気管２７の内部に生じた全ての定在波による排気音への影響についてみてみると、特性Ｃ３に示されるように、特性Ｃ１，Ｃ２に比べて定在波による排気音への影響が全体的に大きくなり、特に、ピークＰ５では定在波による排気音への影響が非常に大きくなっている。しかしながら、この特性Ｃ３は、ピークＰ３では、定在波による排気音への影響は特性Ｃ１のピークＰ１に比べて僅かに大きくなる程度である。
【００６０】
このため、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２と第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３との比を２：１とすることにより、全ての有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を同寸とする場合よりも低周波数域において同図２中の領域Ｓ１にて示す部分での低周波音の音圧レベルの上昇を抑制できることが分かる。
【００６１】
以上の理由から、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１と第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２と第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３との比を２：２：１、すなわち、第２排気管２５と第３排気管２６との有効排気管長Ｌ１，Ｌ２を１ｍとし、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３を０．５ｍとしている。
【００６２】
次に、第２消音器２３を、４リットルの容量を有するストレート型の消音器とした理由について説明する。まず、ストレート型の第２消音器２３を用いる理由について説明する。
【００６３】
一般に、排気装置において、排気の流れ方向の最も下流に設けられる排気管（本実施形態では、第４排気管２７）を、その有効排気管長がある程度長くなるように設定すると、いわゆるロングテール効果により排気音のうちの低周波音を効率よく消音できることが知られている。
【００６４】
これに対して、本実施形態では、ストレート型の第２消音器２３を用いるため、排気が第３排気管２６の内部から第２消音器２３の内部へ流入する際における排気の拡張が抑制される。このように排気の拡張が抑制されると、第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７との内部に同一の周波数の定在波が生じ、それら第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とがあたかも１本の管体であるかのように存在するようになる。
【００６５】
こうして第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とが１本の管体として存在すると、その管体の有効排気管長は、第３排気管２６の上流側の端部における前記複数の小孔のうちの最も下流側の小孔の中心から第４排気管２７の下流側の端部までの間における上記管体の軸線上の長さとなる。
【００６６】
これにより、上記管体の有効排気管長が第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３よりも長くなり、前記ロングテール効果によって排気音のうちの低周波音を効率よく消音することができる。
【００６７】
さらに、ヘルムホルツの共鳴を考慮すると、第２消音器２３として第１消音器２２のような共鳴・拡張型の消音器を用いる場合には、第１消音器２２が共鳴室としての機能を有し、第３排気管２６が共鳴パイプとしての機能を有することとなる。この場合では、共鳴パイプの共鳴パイプ長は、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２と一致した長さとなり、共鳴パイプ長が短いために共鳴室と共鳴パイプとからなる共鳴系での共鳴時の共鳴周波数が高くなる。
【００６８】
ここで、上記共鳴系での共鳴による排気音への影響について、共鳴パイプの長さに起因した共鳴周波数の高低によって排気音への影響がどのように現れるかを、先の図２を参照して説明する。なおここでは、共鳴周波数が低い場合の特性が図２中の特性Ｃ１（ピークＰ１を示すときに共鳴）、一方、共鳴周波数が高い場合の特性が図２中の特性Ｃ２（ピークＰ２を示すときに共鳴）により示されるものとする。
【００６９】
まず、共鳴周波数が低い場合である特性Ｃ１についてみてみると、前記低周波数域に対応する部分では、共鳴周波数が高くなるに従い、排気音への影響は、一旦は小さくなる傾向を示す。しかし、低周波数域において共鳴周波数がある程度高くなると、排気音への影響は、一転して大きくなる傾向を示す。
【００７０】
一方、共鳴周波数が高い場合である特性Ｃ２についてみてみると、前記低周波数域に対応する部分では、排気音への影響は、共鳴周波数が高くなるに従って小さくなる傾向を示す。この際、特性Ｃ２では、排気音への影響は、図２中の点Ａよりも低周波数側の部分、すなわち図２中の領域Ｓ２にて示す部分において特性Ｃ１よりも大きくなる。
【００７１】
このように、前記共鳴系での共鳴周波数が高くなると、低周波数域での排気音への影響が大きくなり、排気音の消音性が悪化するようになる。
これに対して、本実施形態では、第１消音器２２が共鳴室としての機能を有し、１本の管体として存在する第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とが共鳴パイプとしての機能を有することとなる。この場合では、共鳴パイプの共鳴パイプ長は、第３排気管２６の上流側の端部における前記複数の小孔のうちの最も下流側の小孔の中心から第４排気管２７における下流側の端部までの間における前記第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７との軸線上の長さとなる。
【００７２】
これにより、第２消音器２３としてストレート型のものを用いると、第２消音器２３として共鳴・拡張型のものを用いる場合に比べて前記共鳴系における共鳴パイプの共鳴パイプ長を長くすることができ、同共鳴系での共鳴時の共鳴周波数を低くすることができる。このため、ストレート型の第２消音器２３を用いる本実施形態では、共鳴・拡張型の消音器を用いる場合に比べ、ヘルムホルツの共鳴が生じることに起因した低周波数域での排気音の消音性の悪化を抑制することができる。
【００７３】
以上の理由から、第２消音器２３としてストレート型の消音器を用いることとしている。
次に、ストレート型の第２消音器２３の容量を４リットルとした理由について説明する。
【００７４】
第２消音器２３としてストレート型の消音器を用いると、第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とが１本の管体として存在するようになることは上述の通りである。さらに、この第２消音器２３の容量を４リットルとすると、第３排気管２６と第４排気管２７とが各別の管体として存在するようにもなる。これは、上述したように排気が第３排気管２６の内部から第２消音器２３の内部へ流入する際にその排気の拡張が抑制されるとはいえ、第２消音器２３の内部へ流入した排気の一部が大きく拡張されることに起因して、第３排気管２６と第４排気管２７との内部に各別に定在波が生じるようになるためである。
【００７５】
これにより、第３排気管２６および第４排気管２７には、それらの有効排気管長Ｌ２，Ｌ３に対応した周波数の定在波によって気柱共鳴が生じる。すなわち、第３排気管２６では、図２中の特性Ｃ１におけるピークＰ１，Ｐ２に対応した周波数の定在波により気柱共鳴が生じる一方、第４排気管２７では、同じく図２中の特性Ｃ２におけるピークＰ２に対応した周波数の定在波により気柱共鳴が生じる。そして、前記第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とには、それらを１本の管体としたときの同管体における有効排気管長に対応した周波数の定在波による気柱共鳴が生じなくなる。
【００７６】
図４（ａ）〜（ｄ）は、４気筒の車載内燃機関を実際に運転させてベンチ試験を行ったときの爆発次数成分の音圧レベルについての測定結果を示したものである。同図４において、横軸は機関回転速度（単位は、ｒｐｍ）を示し、縦軸は爆発次数成分の音圧レベル（単位は、ｄＢ）を示している。
【００７７】
なお、同図４において、（ａ）は、加速時における爆発二次成分の音圧レベルを、（ｂ）は、加速時における爆発三次成分の音圧レベルを、（ｃ）は、減速時における爆発一次成分の音圧レベルを、そして、（ｄ）は、減速時における爆発二次成分の音圧レベルを示している。また、同図４（ａ）〜（ｄ）において、実線にて示される特性Ｃ５は、第２消音器２３として、容量が４リットルでストレート型の消音器を用いた場合の、一方、点線にて示される特性Ｃ６は、第２消音器２３として、容量が１リットルでストレート型の消音器を用いた場合の測定結果を示している。また、これら特性Ｃ５，Ｃ６は、先に示した図１の構成において、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２が１．０９ｍ、第２消音器２３の長さが０．２５ｍ、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３が０．３２ｍである排気装置を用いたときの測定結果を示している。
【００７８】
ここで、上記第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とを用いる代わりに、これらの長さを合計した有効排気管長を有する１本の排気管、すなわち、有効排気管長が１．６６ｍの１本の排気管を用いると仮定する。
【００７９】
この場合、排気が排気装置内を流通すると、上記１本の排気管には、ほぼ１５０Ｈｚの定在波が生じたときに気柱共鳴が生じることとなる（前記式（１）においてｔ＝３５０、Ｌ＝１．６６を代入）。これは、４気筒の車載内燃機関が用いられる場合、加速時における爆発二次成分において機関回転速度に置き換えると、約２２００ｒｐｍとなる。すなわち、４気筒の車載内燃機関を用いた場合、機関回転速度が約２２００ｒｐｍとなると、前記有効排気管長が１．６６ｍの１本の排気管では、ほぼ１５０Ｈｚの定在波による気柱共鳴が生じ、加速時における爆発二次成分にピークが現れることとなる。
【００８０】
ここで、図４（ａ）を見てみると、容量が１リットルでストレート型の第２消音器２３を用いた場合の特性線である特性Ｃ６において、機関回転速度が約２２００ｒｐｍであるときに、加速時における爆発二次成分にピークＰ６が現れている。このことは、第３排気管２６と第４排気管２７との間にストレート型の第２消音器２３が設けられているとはいえ、その第２消音器２３の容量が１リットルであると、それら第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とは、有効排気管長が１．６６ｍの１本の管体として存在することを意味している。
【００８１】
これに対して、同じく図４（ａ）において、容量が４リットルでストレート型の第２消音器２３を用いた場合の特性線である特性Ｃ５をみてみると、機関回転速度が約２２００ｒｐｍであるときの加速時における爆発二次成分には、前記特性Ｃ６のピークＰ６ほどの高いピークが現れていない。このことは、第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７との内部には、有効排気管長を１．６６ｍとしたときの定在波が生じておらず、それら第３排気管２６と第２消音器２３と第４排気管２７とには、有効排気管長を１．６６ｍとしたときの定在波による気柱共鳴が生じていないことを意味している。
【００８２】
また、爆発次数成分の音圧レベルのピークの低下は、図４（ａ）のみならず、図４（ｂ）中の特性Ｃ６におけるピークＰ７や、図４（ｃ）中の特性Ｃ６におけるピークＰ８や、図４（ｄ）中の特性Ｃ６におけるピークＰ９が、同図４（ｂ）〜（ｄ）中の特性Ｃ５のように変位していることからも確認することができる。
【００８３】
なお、第２消音器２３として、その容量が１リットル未満でストレート型のものを用いた場合には、図４（ａ）〜（ｄ）中の特性Ｃ６における各ピークＰ６〜Ｐ９がより顕著となることが発明者によって確認されている。
【００８４】
以上の理由から、ストレート型の第２消音器２３の容量を４リットルとしている。
図３は、本実施形態に近い構成を有する排気装置と、現在使用されている構成の排気装置とを用い、車載内燃機関を実際に運転させてベンチ試験を行ったときの加速時の排気音に関し、その爆発一次成分の音圧レベルについての測定結果を示したものである。同図３において、横軸は機関回転速度（単位は、ｒｐｍ）を、一方、縦軸は加速時における爆発一次成分の音圧レベル（単位は、ｄＢ）を示している。なお、同図３において実線にて示される特性Ｃ７および点線にて示される特性Ｃ８は、排気量が３．３リットルでＶ型６気筒の車載内燃機関に対し、次のような構成を有する排気装置が接続されているときの爆発一次成分の音圧レベルを示している。
【００８５】
まず、同図３中の特性Ｃ７は、本実施形態に近い構成を有する排気装置が用いられた場合の特性線である。この排気装置は、図１の構成において、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１が０．８９ｍ、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２が１．０９ｍ、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３が０．３２ｍであり、第１消音器２２として共鳴・拡張型の消音器が、一方、第２消音器２３としてストレート型の消音器が設けられている。なお、共鳴・拡張型の第１消音器２２は、その容量が２０．８リットルであり、ストレート型の第２消音器２３は、その容量が４リットルである。
【００８６】
一方、同図３中の特性Ｃ８は、現在使用されている構成の排気装置が用いられた場合の特性線である。この排気装置は、図１の構成において、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１が０．１９ｍ、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２が１．４６ｍ、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３が０．４９ｍであり、第１消音器２２と第２消音器２３とには、ともに共鳴・拡張型の消音器が用いられている。なお、共鳴・拡張型の第１消音器２２は、その容量が１３．２リットルであり、同じく共鳴・拡張型の第２消音器２３は、その容量が１８．６リットルである。
【００８７】
この図３から明らかなように、車載内燃機関から生じる音が相対的に小さい低回転速度域および中回転速度域の領域Ｓ３の部分において、特性Ｃ７の方が特性Ｃ８よりも加速時における爆発一次成分の音圧レベルが低くなっていることが分かる。
【００８８】
なお、加速時におけるＯＡ―Ａ（オーバーオール）成分についても、本実施形態に近い構成を有する排気装置と現在使用されている構成の排気装置とでは、前者の方が後者よりも低回転速度域から高回転速度域までの全域にかけてその騒音レベルが低くなっていることが発明者によって確認されている。ここで、上記ＯＡ―Ａ成分とは、爆発一次成分と爆発二次成分と爆発三次成分とを全て加味したものである。
【００８９】
また、第２排気管２５〜第４排気管２７を、本実施形態のように有効排気管長Ｌ１，Ｌ２と有効排気管長Ｌ３との比が２：１となるように設ければ、爆発一次成分の音圧レベルやＯＡ―Ａ成分の騒音レベルをより低くすることができることも発明者によって確認されている。
【００９０】
以上詳述したように、この実施形態にかかる内燃機関の排気装置によれば、以下に示すような優れた効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、第２排気管２５〜第４排気管２７を、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２と第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３との比がほぼ２：１となるように設定している。
【００９１】
これにより、第４排気管２７の内部で生じる定在波は、第２排気管２５および第３排気管２６の内部で生じる定在波の波長のほぼ２倍の波長を有するようになる。このため、第２排気管２５および第３排気管２６の内部で生じた定在波によりそれら第２排気管２５および第３排気管２６に気柱共鳴が生じても、第４排気管２７では気柱共鳴は生じない。すなわち、第２排気管２５および第３排気管２６において、それらの内部で生じた定在波によって排気音の騒音レベルの上昇に大きな影響を与える状態にあるときには、同第４排気管２７では、その内部で生じた定在波による排気音の騒音レベルの上昇への影響は、最も小さい状態となる。
【００９２】
この結果、第２排気管２５〜第４排気管２７内で生じる定在波によって排気音の騒音レベルが上昇するタイミングを、第２排気管２５および第３排気管２６と第４排気管２７とにおいて異なるようにすることができ、排気装置全体としての排気音の騒音レベルが大きく上昇することを抑制することができる。また、排気音のうちの特に低周波音の音圧レベルが上昇することを抑制でき、ひいては、車室内にこもり音が生じることを抑制することができる。そして、車室内において高い静粛性を実現することができる。
【００９３】
（２）本実施形態では、第２排気管２５〜第４排気管２７は、各排気管２５〜２７において気柱共鳴が生じているときのそれら各排気管２５〜２７の内部に生じる定在波の周波数がほぼ３００Ｈｚ以下の低周波数域に入らないようにそれら排気管２５〜２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を１ｍ以下に設定している。
【００９４】
これにより、第２排気管２５〜第４排気管２７において気柱共鳴が生じ、それらの気柱共鳴によって排気音の騒音レベルが上昇しても、それらの各排気管２５〜２７の内部で生じている定在波の周波数がほぼ３００Ｈｚ以下の低周波数域にはない。このため、排気音のうちの低周波音の音圧レベルが上昇することをより抑制することができる。
【００９５】
また、第２排気管２５〜第４排気管２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を上述のように設定することにより、大容量の消音器や、複数の共鳴室や拡張室を有する共鳴・拡張型の消音器を用いずとも低周波音の音圧レベルの上昇を抑制することができる。このため、大容量の消音器を用いることによる車両重量やコストの増大を抑制することができ、また、共鳴・拡張型の消音器を用いることによる機関性能の低下を抑制することができる。
【００９６】
（３）本実施形態では、第２消音器２３として、管壁に所定数（図１では３個のみ図示）の貫通孔２３ａが形成された内管２３ｂと、この内管２３ｂに接続されて同内管２３ｂの有孔部分を隙間を隔てて覆う外管２３ｃとを備えて構成されるストレート型の消音器を用いている。
【００９７】
これにより、第３排気管２６の内部から第２消音器２３の内部へ排気が流入する際における排気の拡張が抑制される。このため、第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７との内部には、同一の周波数の定在波が生じ、それら第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７とがあたかも１本の管体であるかのように存在するようになる。この結果、前記ロングテール効果によって低周波音の音圧レベルをより低く抑えることができる。
【００９８】
（４）本実施形態では、排気が排気装置内を流通している際に第３排気管２６と第４排気管２７との内部にてそれら第３排気管２６および第４排気管２７自身の有効排気管長Ｌ２，Ｌ３に対応した周波数の定在波により気柱共鳴が生じるように、第２消音器２３の容量を４リットルとしている。
【００９９】
これにより、第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７とを一本の管体として存在させることができるようになる一方、第３排気管２６と第４排気管２７とを各別の排気管として存在させることができるようにもなる。
【０１００】
このため、第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７とを１本の管体としたときの同管体の有効排気管長に対応した周波数の定在波による気柱共鳴が生じなくなる。
【０１０１】
この結果、第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７とが一本の管体として存在することによって、前記ロングテール効果による低周波音の消音性を維持しつつ、第３排気管２６と第４排気管２７とが各別の排気管として存在することによって、排気音のピーク性を改善することができる。
【０１０２】
また、第２消音器２３は、その容量が４リットルであるため、同第２消音器２３を小型の消音器とすることができ、第２消音器２３の大型化による車両の重量増加を抑制することもできる。
【０１０３】
なお、第２消音器２３として、容量が１リットル未満の消音器を用いると、排気音のピーク性を十分に改善することができなくなる。逆に、第２消音器２３として、容量が３０リットルよりも大きな消音器を用いると、排気音のピーク性を改善することはできるものの、第２消音器２３自体が大きなものとなるために車両の重量増加を招くこととなる。
【０１０４】
（５）本実施形態では、第１消音器２２として、複数の共鳴室や拡張室を有する共鳴・拡張型の消音器２２を用いている。そして、この第１消音器２２に対して第３排気管２６を接続している。
【０１０５】
これにより、第１消音器２２がヘルムホルツの共鳴における共鳴室としての機能を有し、１本の管体として存在する第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７とがヘルムホルツの共鳴における共鳴パイプとしての機能を有するようになる。そして、この共鳴パイプの共鳴パイプ長が、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２に対応した長さとなるのではなく、第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２と第２消音器２３の長さと第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３とを加えた長さとなり、上記共鳴パイプの共鳴パイプ長を長くすることが可能となる。
【０１０６】
このため、第１消音器２２における共鳴室と、第３排気管２６とストレート型の第２消音器２３と第４排気管２７とからなる共鳴パイプとのヘルムホルツの共鳴における共鳴系での共鳴周波数が高くなることを抑制することができる。この結果、低周波音の音圧レベルが上昇することを抑制することができる。
【０１０７】
また、第１消音器２２に接続される第２排気管２５と第３排気管２６とを各別の排気管として存在させることができる。このため、第２排気管２５における上流側の端部から第３排気管２６における前記複数の小孔のうちの最も下流側の小孔の中心までの間でのそれら第２排気管２５および第３排気管２６の軸線上の長さに対応した周波数の定在波によって、気柱共鳴が生じることを抑制することができる。
【０１０８】
（６）本実施形態では、ストレート型の第２消音器２３には、その内管２３ｂの外周面と外管２３ｃの内周面との間の空間２３ｄ内に、例えばグラスウールやロックウール等の消音材２８を設けている。
【０１０９】
これにより、第２消音器２３内に設けられる消音材２８により、排気が排気装置内を流通する際に生じる気流音等の高周波音を消音することができる。このため、排気音の騒音レベルをより低くすることができる。
【０１１０】
また、この消音材２８を、第１消音器２２と第２消音器２３とのうち、排気の流れの下流に設けられる第２消音器２３内に設けたため、第１消音器２２に消音材を設けずとも高周波音を消音することができる。このため、消音材２８の使用量を少なくして効率よく高周波音を消音することができる。
【０１１１】
また、消音材２８の繊維の線径や充填密度や前記空間２３ｄ内への消音材２８の充填加工方法等を適宜変更して、排気が第３排気管２６の内部から第２消音器２３の内部へ流入する際の排気の拡張の程度を調整することにより、第２消音器２３による排気音の消音特性を容易にチューニングすることが可能となる。
【０１１２】
ここで、排気が第３排気管２６の内部から第２消音器２３の内部へ流入する際の排気の拡張の程度が大きくなるように同排気の拡張の程度を調整すると、消音材２８による高周波の消音性が高められ、高周波域での排気の消音効率を重視したかたちとなる。一方、排気が第３排気管２６の内部から第２消音器２３の内部へ流入する際の排気の拡張の程度が小さくなるように同排気の拡張の程度を調整すると、低周波域での排気の消音効率を重視したかたちとなる。
【０１１３】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように適宜変更することもできる。
・上記実施形態において、第２消音器２３の空間２３ｄ内に設けられる消音材２８を省略する構成としてもよい。また、第１消音器２２内に消音材を設ける構成としてもよい。
【０１１４】
・上記実施形態において、第２消音器２３は、少なくとも１リットルの容量を有するものには限定されない。この第２消音器２３は、車載内燃機関１０の気筒数や排気量等に応じて、１リットル未満の容量を有するものであってもよい。
【０１１５】
・上記実施形態において、前記式（１）を用いて第２排気管２５〜第４排気管２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を決定する際、機関回転速度が６０００ｒｐｍであるときの第４排気管２７の開口２７ａ近傍での排気温度の平均値を用いることには限定されない。上記有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を決定するに際して、６０００ｒｐｍ未満または６０００ｒｐｍよりも大きい機関回転速度であるときの第４排気管２７の開口２７ａ近傍での排気温度の平均値を用いるようにしてもよい。
【０１１６】
従って、第２排気管２５〜第４排気管２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を必ずしも１ｍ以下とする構成には限定されない。
・上記実施形態において、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２を１ｍとし、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３を０．５ｍとする構成には限定されない。これら第２排気管２５〜第４排気管２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３を、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１を１ｍとし、第３排気管２６および第４排気管２７の有効排気管長Ｌ２，Ｌ３を０．５ｍとする構成としてもよい。
【０１１７】
また、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１を０．５ｍとし、第３排気管２６および第４排気管２７の有効排気管長Ｌ２，Ｌ３を１ｍとする構成としてもよいし、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２を０．５ｍとし、第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３を１ｍとする構成としてもよい。
【０１１８】
要は、第２排気管２５〜第４排気管２７のうちの１つまたは２つの排気管の有効排気管長を、第２排気管２５〜第４排気管２７のうちの残りの有効排気管長の半分の長さとなるようにそれら第２排気管２５〜第４排気管２７の有効排気管長Ｌ１〜Ｌ３が設定されればよい。
【０１１９】
・上記実施形態において、第２排気管２５および第３排気管２６の有効排気管長Ｌ１，Ｌ２と第４排気管２７の有効排気管長Ｌ３との比を、正確に２：１とする構成には限定されない。
【０１２０】
・上記実施形態において、第２排気管２５の有効排気管長Ｌ１と第３排気管２６の有効排気管長Ｌ２とを同寸に設定する構成には限定されない。
・上記実施形態では、２個の消音器を備える排気装置の例を示したが、本発明は、１個のみあるいは３個以上の消音器を備える排気装置にも同様に適用することができる。
【０１２１】
・上記実施形態では、６気筒の車載内燃機関に接続される排気装置の例を示したが、この車載内燃機関は６気筒のものには限定されない。本発明は、単気筒あるいは６気筒以外の複数の気筒を有する車載内燃機関にも同様に適用することができる。
【０１２２】
また、４気筒の車載内燃機関に接続される排気装置の場合にあっては、第２排気管〜第４排気管を、例えば、第２排気管〜第４排気管のうちの１つまたは２つの排気管の有効排気管長が１．５ｍ、一方、第２排気管〜第４排気管のうちの残りの有効排気管長が０．７５ｍとなるように設ける構成としてもよい。ここで、第２排気管〜第４排気管のうちの１つまたは２つの排気管の有効排気管長１．５ｍとするのは、前記式（１）においてｆ＝２００、ｍ＝１，ｔ＝６００をそれぞれ代入したときにＬ≦１．４８となるためである。なお、ｆ＝２００としているのは、４気筒の車載内燃機関の場合では、３００Ｈｚの定在波が生じるときには機関回転速度が７０００ｒｐｍよりも大きくなり、排気音よりはむしろ車載内燃機関から生じる音による影響の方が大きくなるため、ここでは考慮していないことによる。
【０１２３】
・また、図１では、各気筒が直列に配置された車載内燃機関１０を示したが、この気筒の配置は任意である。
・上記実施形態において、排気装置は、車載内燃機関１０に接続されるものに限らず、例えば船舶用内燃機関等に接続される排気装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の排気装置の一実施形態についてその構成を示す概略図。
【図２】排気管の内部に生じる定在波の周波数とその定在波による排気音への影響との関係を示すグラフ。
【図３】機関回転速度と加速時における爆発一次成分の音圧レベルとの関係を示すグラフ。
【図４】機関回転速度と排気音の音圧レベルとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…車載内燃機関、１１…シリンダヘッド、２０…エキゾーストマニホールド、２１…触媒コンバータ、２２…第１消音器、２３…第２消音器、２３ａ…貫通孔、２３ｂ…内管、２３ｃ…外管、２３ｄ…空間、２４…第１排気管、２５…第２排気管、２６…第３排気管、２７…第４排気管、２７ａ…開口、２８…消音材。

Claims

少なくとも１つの消音器と同消音器に接続される複数の排気管とを備える内燃機関の排気装置において、
前記消音器に接続される複数の排気管は、その複数の排気管のうちのいくつかの排気管と残りの排気管とにおける有効排気管長の比がほぼ２：１となるように設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
前記消音器に接続される複数の排気管は、それら各排気管において気柱共鳴が生じているときにその内部に生じる定在波の周波数が所定の低周波数域に入らないようにそれら各排気管の有効排気管長が設定されてなる
請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
前記所定の低周波数域がほぼ３００Ｈｚ以下の周波数域である
請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
前記消音器のうちの最も下流に設けられる消音器は、管壁に所定数の貫通孔が形成された内管と、この内管に接続されて同内管の有孔部分を隙間を隔てて覆う外管とを備えるストレート型の消音器である
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
前記ストレート型の消音器は、その容量が、同消音器に接続される上流側および下流側の排気管の内部にそれら排気管自身の有効排気管長に対応した周波数の定在波により気柱共鳴が生じる容量に設定されてなる
請求項４に記載の内燃機関の排気装置。
前記ストレート型の消音器は、その容量が少なくとも１リットル以上の範囲に入るように設定されてなる
請求項５に記載の内燃機関の排気装置。
前記ストレート型の消音器には、前記内管と前記外管との間の空間内に消音材が設けられてなる
請求項４〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。