JP2006266214A - 内燃機関用マフラ - Google Patents

Abstract

【課題】より大きな消音効果が得られると共に、小型化が可能な内燃機関用マフラを得る。
【解決手段】内部をセパレータ６，８，１０により共鳴室１２と第１〜第３拡張室１４，１６，１８とに仕切る。内燃機関から排出される排気ガスが導入されるインレットパイプ２０を共鳴室１２に開口すると共に、第１拡張室１４内のインレットパイプ２０に貫通孔２２を形成する。セパレータ６，８を貫通して共鳴室１２と第２拡張室１６とを連通するインナパイプ２６を備えると共に、第２拡張室１６側のインナパイプ２６の開口端に排気ガス圧力に応じて開閉する開閉弁２８を設ける。第２拡張室１６内のインナパイプ２６に貫通孔３４を形成する。インナパイプ２６の共鳴室１２への開口端から貫通孔３４までの距離Ｌ２は、インレットパイプ２０の共鳴室１２への開口端から貫通孔２２までの距離Ｌ１より短い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスが導入されるインレットパイプを共鳴室に開口し、排気ガスをアウトレットパイプから排出する内燃機関用マフラに関する。

従来より、特許文献１にあるように、マフラ本体内部を複数の部屋に仕切るセパレータを備えると共に、複数の部屋同士を連通するインナパイプをセパレータを貫通して設け、インナパイプに開閉機構を設けて、内燃機関の負荷に応じて開閉機構を制御して、低負荷時には消音を重視し、高負荷時には背圧上昇の防止を重視するようにしたものが提案されている。

この特許文献１のものでは、インナパイプの端に多数の連通孔を形成して、閉塞部材の摺動により連通孔を塞ぎ、排気ガスの通路面積を可変にすることにより、低負荷時と高負荷時とで切り換えるようにしている。しかし、特許文献１のものは、拡張室と連通孔による絞りによる消音効果を利用したものであり、共鳴をも利用したものではなく、共鳴による消音効果は得られない。

一方、特許文献２にあるように、マフラ本体内部をセパレータにより仕切って共鳴室を形成し、セパレータを貫通するインナパイプを設け、インナパイプに開閉弁を設けて、内燃機関の排気ガス圧力に応じて開閉弁を制御して、排気ガス圧力が低い時には消音を重視し、排気ガス圧力が高い時には背圧上昇の防止を重視するようにしたものが提案されている。この特許文献２のものでは、内燃機関からの排気ガス圧力が低いときには開閉弁が閉弁し、インレットパイプの開口端とインレットパイプの外周の貫通孔との間が共鳴パイプとして働き、共鳴パイプの長さに応じた周波数成分の騒音を効率よく低減できる。
特開２００１−３７２６号公報 特開平５−９８９３０号公報

しかしながら、こうした従来の特許文献２のものでは、開閉弁の閉弁時に、共鳴パイプの長さに応じた周波数成分の騒音を効率よく低減できるが、それ以外の周波数成分の騒音の低減は十分ではなく、消音周波数域が狭く、共鳴パイプの長さに応じた周波数の前後の周波数成分の騒音が目立ち、消音効果が低くなるという問題があった。また、開閉弁が閉弁している際には、共鳴室は共鳴効果による消音に寄与するのみで、この共鳴室の容積は大きく、マフラが大型になるという問題があった。

本発明の課題は、より大きな消音効果が得られると共に、小型化が可能な内燃機関用マフラを提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内部をセパレータにより共鳴室と拡張室とに仕切り、内燃機関から排出される排気ガスが導入されるインレットパイプを前記共鳴室に開口すると共に、前記拡張室内の前記インレットパイプに貫通孔を形成し、前記セパレータを貫通して前記共鳴室と前記拡張室とを連通するインナパイプを備えると共に、前記拡張室側の前記インナパイプの開口端に前記内燃機関の排気ガス圧力に応じて開閉する開閉弁を設け、前記排気ガスを前記拡張室に開口したアウトレットパイプから排出する内燃機関用マフラにおいて、
前記拡張室内の前記インナパイプに貫通孔を形成したことを特徴とする内燃機関用マフラがそれである。

前記インナパイプの前記共鳴室への開口端から前記貫通孔までの距離は、前記インレットパイプの前記共鳴室への開口端から前記インレットパイプの貫通孔までの距離と異なる構成としてもよい。また、前記インナパイプの前記共鳴室への開口端から前記貫通孔までの距離は、前記インレットパイプの前記共鳴室への開口端から前記インレットパイプの貫通孔までの距離より短い構成としてもよい。更に、前記貫通孔を複数設けた構成としてもよい。

本発明の内燃機関用マフラは、拡張室内のインナパイプに貫通孔を形成したので、複数の周波数成分の騒音を共鳴効果により消音できると共に、共鳴室を拡張室としても利用するので、より大きな消音効果が得られると共に、小型化が可能であるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は円筒状のシェル部材で、シェル部材１の両端には、蓋部材２，４の外周がカシメにより固定されて、シェル部材１の両端が閉塞されている。

シェル部材１の内部は、セパレータにより複数の部屋に仕切られている。本実施形態では第１〜第３セパレータ６，８，１０により、複数の部屋に仕切られ、一方の蓋部材２と第１セパレータ６とにより共鳴室１２が、第１セパレータ６と第２セパレータ８とにより第１拡張室１４が、第２セパレータ８と第３セパレータ１０とにより第２拡張室１６が、第３セパレータ１０と他方の蓋部材４とにより第３拡張室１８が形成されている。

第２セパレータ８には、連通孔９が形成されて、第１拡張室１４と第２拡張室１６とを連通している。また、第３セパレータ１０には、連通孔１１が形成されて、第２拡張室１６と第３拡張室１８とを連通している。

図示しない内燃機関からの排気ガスが導入されるインレットパイプ２０が、他方の蓋部材４、第１〜第３セパレータ６，８，１０をそれぞれ貫通して、先端を共鳴室１２に開口させて設けられている。共鳴室１２の外側のインレットパイプ２０の外周には、共鳴室１２側の先端から距離Ｌ１の位置に、複数の貫通孔２２が形成されている。複数の貫通孔２２は、本実施形態では、第１拡張室１４に連通する位置に設けられている。

一方、図示しないテールパイプに接続されて、排気ガスを排出するアウトレットパイプ２４が、先端を第３拡張室１８に開口させて、第１〜第３セパレータ６，８，１０、一方の蓋部材２をそれぞれ貫通して設けられている。

また、第１セパレータ６と第２セパレータ８を貫通して、共鳴室１２と第２拡張室１６とを連通するインナパイプ２６が設けられている。インナパイプ２６の先端は、共鳴室１２に開口すると共に、他方の端には、開閉弁２８が取り付けられている。

開閉弁２８は、ばね３０の付勢力により弁体３２をインナパイプ２６の開口端に押し付けて、インナパイプ２６を閉塞すると共に、共鳴室１２の排気ガス圧力が上昇すると、排気ガス圧力により弁体３２が揺動して、インナパイプ２６の端を開放して、共鳴室１２と第２拡張室１６とを連通する構成のものである。尚、開閉弁２８は、ばね３０の付勢力により開閉するものに限らず、アクチュエータにより弁体３２を揺動させて開閉する構成のものでもよい。その際、内燃機関の負荷等を検出して、アクチュエータを制御して、排気ガス圧力に応じて開閉するようにすればよい。

インナパイプ２６には、共鳴室１２の外側で、かつ、第２拡張室１６に連通する複数の貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４はインナパイプ２６の共鳴室１２側の開口端から距離Ｌ２の位置に形成されている。インナパイプ２６の貫通孔３４の距離Ｌ２は、インレットパイプ２０の貫通孔２２の距離Ｌ１と異なればよいが、本実施形態では、インナパイプ２６の貫通孔３４の距離Ｌ２は、インレットパイプ２０の貫通孔２２の距離Ｌ１よりも短く形成されている。

次に、前述した本実施形態の内燃機関用マフラの作動について説明する。
まず、高速走行時等の、内燃機関からの排気ガス圧力が高いときには、排気ガスは、インレットパイプ２０から共鳴室１２に導かれる。共鳴室１２の排気ガス圧力がばね３０の付勢力を上回るときには、開閉弁２８が開弁して、排気ガスは共鳴室１２からインナパイプ２６を通り、第２拡張室１６に流入する。そして、第２拡張室１６から連通孔１１を通り、第３拡張室１８に流入する。

また、排気ガスの一部は、インレットパイプ２０から貫通孔２２を介して第１拡張室１４に導かれる。第１拡張室１４から連通孔９を通り、第２拡張室１６に流入し、第２拡張室１６から連通孔１１を通って第３拡張室１８に流入する。

第３拡張室１８に流入した排気ガスは、アウトレットパイプ２４から外部に排出される。インレットパイプ２０からアウトレットパイプ２４に導かれるまでの間の拡張効果により、排気騒音が低減される。共鳴室１２を通ることにより、排気ガスの背圧が低減されて、内燃機関の出力の向上が図られる。

一方、図示しない内燃機関からの排気ガス圧力が低いとき、例えば、低回転数時や減速時、あるいは、加速時でも高回転数に達していないときのように、排気ガスの圧力が低いとき、開閉弁２８は閉弁状態にある。閉弁時、排気ガスは、インレットパイプ２０から貫通孔２２を介して第１拡張室１４に導かれる。

第１拡張室１４から連通孔９を通り、第２拡張室１６に流入し、第２拡張室１６から連通孔１１を通って第３拡張室１８に流入する。第３拡張室１８に流入した排気ガスは、アウトレットパイプ２４から外部に排出される。その際の拡張効果により、排気騒音が低減される。

また、共鳴室１２側の先端から貫通孔２２までの距離Ｌ１のインレットパイプ２０が共鳴パイプとして作用し、この距離Ｌ１に対応した周波数成分の騒音が共鳴効果により低減される。

一方、排気ガスの一部は、インレットパイプ２０から共鳴室１２に導かれ、共鳴室１２からインナパイプ２６を通り、貫通孔３４から第２拡張室１６に流入する。そして、第２拡張室１６から連通孔１１を通り、第３拡張室１８に流入する。第３拡張室１８に流入した排気ガスは、アウトレットパイプ２４から外部に排出される。その際の拡張効果により、排気騒音が低減される。開閉弁２８が閉弁状態にあっても、インレットパイプ２０、共鳴室１２、インナパイプ２６、貫通孔３４を介して、第２拡張室１６に排気ガスが流れるので、共鳴室１２を有効に容積として使用でき、十分な消音効果が得られる。

また、共鳴室１２側の先端から貫通孔３４までの距離Ｌ２のインナパイプ２６が共鳴パイプとして作用し、この距離Ｌ２に対応した周波数成分の騒音が共鳴効果により低減される。インレットパイプ２０の距離Ｌ１とインナパイプ２６の距離Ｌ２とは異なるので、異なる周波数成分の騒音が共鳴効果により低減されるので、幅広い範囲の周波数成分の騒音が低減される。

インナパイプ２６の共鳴室１２側の先端から貫通孔３４までの距離Ｌ２を変えることにより、低減する周波数成分を変更することができる。インナパイプ２６の距離Ｌ２をインレットパイプ２０の距離Ｌ１より短くすることにより、インナパイプ２６が短い場合でも、高い周波数成分の騒音を低減でき、十分な消音効果が得られる。

このように、共鳴室１２を有効に容積として使用でき、十分な消音効果が得られると共に、異なる周波数成分の騒音が共鳴効果により低減されるので、幅広い範囲の周波数成分の騒音が低減されるので、内燃機関用マフラを小型化することができる。

更に、インナパイプ２６に貫通孔３４を設けたので、低い回転数側で大きな消音効果が得られるので、開閉弁２８が開弁する際の排気ガス圧力を、より高い回転数側にして、中回転域で消音効果を得られるように構成することも可能である。

次に、前述した実施形態と異なる第２実施形態の内燃機関用マフラについて、図２によって説明する。尚、前述した実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。

この第２実施形態では、シェル部材１内部を一つのセパレータ５１により共鳴室１２と一つの拡張室５２とに仕切っている。他の構成は、前述した実施形態と同様である。この場合でも、共鳴室１２側の先端から貫通孔２２までの距離Ｌ１のインレットパイプ２０が共鳴パイプとして作用し、この距離Ｌ１に対応した周波数成分の騒音が共鳴効果により低減される。

閉弁時には、共鳴室１２側の先端から貫通孔３４までの距離Ｌ２のインナパイプ２６が共鳴パイプとして作用し、この距離Ｌ２に対応した周波数成分の騒音が共鳴効果により低減される。インレットパイプ２０の距離Ｌ１とインナパイプ２６の距離Ｌ２とは異なるので、異なる周波数成分の騒音が共鳴効果により低減されるので、幅広い範囲の周波数成分の騒音が低減される。

更に、開閉弁２８が閉弁状態にあっても、インレットパイプ２０、共鳴室１２、インナパイプ２６、貫通孔３４を介して、拡張室５２に排気ガスが流れるので、共鳴室１２を有効に容積として使用でき、十分な消音効果が得られる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての内燃機関用マフラの断面図である。 第２実施形態としての内燃機関用マフラの断面図である。

符号の説明

１…シェル部材 ２，４…蓋部材
６，８，１０…セパレータ
９，１１…連通孔 １２…共鳴室
１４…第１拡張室 １６…第２拡張室
１８…拡張室 ２０…インレットパイプ
２２，３４…貫通孔 ２４…アウトレットパイプ
２６…インナパイプ ２８…開閉弁
５１…セパレータ ５２…拡張室

Claims (4)

1. 内部をセパレータにより共鳴室と拡張室とに仕切り、内燃機関から排出される排気ガスが導入されるインレットパイプを前記共鳴室に開口すると共に、前記拡張室内の前記インレットパイプに貫通孔を形成し、前記セパレータを貫通して前記共鳴室と前記拡張室とを連通するインナパイプを備えると共に、前記拡張室側の前記インナパイプの開口端に前記内燃機関の排気ガス圧力に応じて開閉する開閉弁を設け、前記排気ガスを前記拡張室に開口したアウトレットパイプから排出する内燃機関用マフラにおいて、
   前記拡張室内の前記インナパイプに貫通孔を形成したことを特徴とする内燃機関用マフラ。
2. 前記インナパイプの前記共鳴室への開口端から前記貫通孔までの距離は、前記インレットパイプの前記共鳴室への開口端から前記インレットパイプの貫通孔までの距離と異なることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用マフラ。
3. 前記インナパイプの前記共鳴室への開口端から前記貫通孔までの距離は、前記インレットパイプの前記共鳴室への開口端から前記インレットパイプの貫通孔までの距離より短いことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用マフラ。
4. 前記貫通孔は複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の内燃機関用マフラ。

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