JP2007285259A - 排気消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気系の排気管に発生する基本波長の定在波および１／２波長の定在波をともに打ち消して、排気騒音を低減すること。
【解決手段】排気系３にベース経路Ｐ０および次のような３つの干渉経路Ｐ１〜Ｐ３を備えることで、排気管に発生する定在波を干渉によって低減させる。第１干渉経路Ｐ１は、ベース経路Ｐ０の経路上の１／２位置を上流端とし、ベース経路Ｐ０の下流端を下流端とし、経路長がベース経路Ｐ０の経路長に等しい経路である。第２干渉経路Ｐ２は、ベース経路Ｐ０の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、ベース経路Ｐ０の下流端を下流端とし、経路長がベース経路Ｐ０の経路長に等しい経路である。第３干渉経路Ｐ３は、第１干渉経路Ｐ１の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、ベース経路Ｐ０の下流端を下流端とし、経路長がベース経路Ｐ０の経路長に等しい経路である。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気管に発生する定在波を干渉によって低減させ、排気音を低減するための排気消音装置に関する。

自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）の排気系において、排気管に発生する定在波を低減させて排気音を低減するための排気消音装置として、ベースとなる排気管経路（以下、ベース経路という）に加え、定在波を干渉するための干渉経路が設けられたものが知られている。具体的には、ベース経路と、１つの基本波長の定在波の干渉経路と、１つの基本波長の１／２の波長の定在波の干渉経路とを備えたものが知られている。以下、これについて、詳しく説明する。

ベース経路に発生する定在波に、ベース経路の経路長を１波長として振動する基本波長の定在波があるが、その基本波長の定在波を低減するために、次のような第１の干渉経路を設定するようにしている。第１の干渉経路は、経路長がベース経路の経路長に等しく、ベース経路の経路上の１／２位置からベース経路の下流端まで延びている。この第１の干渉経路には、ベース経路の基本波長の定在波とは逆の位相の基本波長の定在波が発生する。そして、第１の干渉経路に発生した基本波長の定在波が、ベース経路の基本波長の定在波と干渉し、両者が互いに弱め合って相殺される。これにより、ベース経路の下流端、つまり、排気系の末端において、基本波長の定在波が打ち消される。

ところが、ベース経路に発生する定在波には、上述の基本波長の定在波以外にも、その基本波長の半分の波長を１波長として振動する１／２波長の定在波がある。上述の第１の干渉経路には、ベース経路の１／２波長の定在波と同じ位相の１／２波長の定在波が発生する。そして、第１の干渉経路に発生した１／２波長の定在波が、ベース経路の１／２波長の定在波と干渉すると、両者は相殺されず、逆に互いに強め合って増幅される。これにより、排気系の末端において、１／２波長の定在波が２倍に増幅される。

従来では、そのような１／２波長の定在波を低減するために、さらに次のような第２の干渉経路を設定するようにしている。第２の干渉経路は、経路長がベース経路の経路長に等しく、ベース経路の経路上の上流側の１／４位置からベース経路の下流端まで延びている。この第２の干渉経路には、ベース経路の１／２波長の定在波とは逆の位相の１／２波長の定在波とが発生する。そして、第２の干渉経路に発生した１／２波長の定在波が、上述のように増幅される１／２波長の定在波と干渉することによって、第２の干渉経路を設けていない場合に比べ、排気系の末端において、１／２波長の定在波が半分に低減される。

なお、干渉経路を設けて排気音の低減を図るようにした排気消音装置には、例えば、特許文献１記載のものがある。
特開平１１−１３２０２４号公報

上述したように、従来では、第１の干渉経路とともに、第２の干渉経路を設けて、基本波長の定在波だけでなく、１／２波長の定在波も低減するようにしている。しかしながら、第２の干渉経路によって、１／２波長の定在波はすべて打ち消されるわけではなく、排気系の末端においては、依然として残っている。具体的には、第２の干渉経路の１／２波長の定在波によって、第１の干渉経路の１／２波長の定在波は打ち消すことができるものの、ベース経路の１／２波長の定在波は打ち消すことができず残存する。残存した１／２波長の定在波は、排気騒音の一因となる。したがって、その点で改善の余地がある。

本発明は、そのような点に着目してなされたものであって、排気系の排気管に発生する基本波長の定在波および１／２波長の定在波をともに打ち消すことができ、排気騒音を低減することができるような排気消音装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の排気系において、排気管に発生する定在波を干渉によって低減させるようにした排気消音装置であって、ベースとなる排気管経路と、前記ベースとなる排気管経路の経路上の１／２位置を上流端とし、前記ベースとなる排気管経路の下流端を下流端とし、経路長が前記ベースとなる排気管経路の経路長の整数倍である第１干渉経路と、前記ベースとなる排気管経路の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、前記ベースとなる排気管経路の下流端を下流端とし、経路長が前記ベースとなる排気管経路の経路長の整数倍である第２干渉経路と、前記第１干渉経路の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、前記ベースとなる排気管経路の下流端を下流端とし、経路長が前記ベースとなる排気管経路の経路長の整数倍である第３干渉経路とを備えたことを特徴としている。

上記構成の排気消音装置のベースとなる排気管経路（ベース経路）には、ベース経路の経路長を１波長として振動する基本波長の定在波と、その半分の波長を１波長として振動する１／２波長の定在波とが発生する。第１干渉経路には、ベース経路の基本波長の定在波と逆位相の基本波長の定在波と、ベース経路の１／２波長の定在波と同位相の１／２波長の定在波とが発生する。第２干渉経路には、ベース経路の基本波長の定在波に対し位相が１／４波長分だけずれている基本波長の定在波と、ベース経路の１／２波長の定在波と逆位相の１／２波長の定在波とが発生する。第３干渉経路には、第１干渉経路の基本波長の定在波に対し位相が１／４波長分だけずれている定在波と、第１干渉経路の１／２波長の定在波と逆位相の１／２波長の定在波とが発生する。つまり、第３干渉経路には、ベース経路の基本波長の定在波に対し位相が３／４波長分だけずれている基本波長の定在波と、ベース経路の１／２波長の定在波と逆位相の１／２波長の定在波が発生する。

そして、上記構成によれば、排気消音装置の各経路に発生する定在波が互いに干渉し合う結果、ベース経路の基本波長の定在波と第１干渉経路の基本波長の定在波とが、ベース経路の下流端では互いに逆位相となり、第２干渉経路の基本波長の定在波と第３干渉経路の基本波長の定在波とが、ベース経路の下流端では互いに逆位相となるから、それらが互いに弱め合うように干渉する。これにより、ベース経路の下流端では、基本波長の定在波が相殺され、残存しなくなる。

一方、ベース経路の１／２波長の定在波および第１干渉経路の１／２波長の定在波と、第２干渉経路の１／２波長の定在波および第３干渉経路の１／２波長の定在波とが、ベース経路の下流端で互いに逆位相となるから、それらが互いに弱め合うように干渉する。これにより、ベース経路の下流端では、１／２波長の定在波が相殺され、残存しなくなる。

以上のように、排気系の排気管に発生する基本波長の定在波および１／２波長の定在波をベース経路の下流端でともに打ち消すことができ、これにより、排気騒音を低減することができる。

ここで、排気消音装置をコンパクトで安価な構成とするためには、前記各干渉経路のうち、前記ベース経路と共通していない経路を同一のケース内に設けることが好ましい。

本発明によれば、排気系の排気管に発生する基本波長の定在波および１／２波長の定在波をともに打ち消すことができ、これにより、排気騒音を低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の排気消音装置を適用する内燃機関の排気系の概略構成図である。

内燃機関としてのエンジン１は、例えば、自動車に搭載される直列４気筒エンジンであって、エンジン１には排気マニホールド２が設けられている。排気マニホールド２に排気系３が接続されている。排気系３には、排気ガスの流れ方向（図１の矢印で示す方向；以下、ガス排出方向という）に沿って上流側から順に、エンジン１からの排気ガスを浄化する触媒コンバータ４と、後述する排気消音装置５とが配設されている。具体的には、触媒コンバータ４から上流側に排気管（フロントパイプ）６が延びており、このフロントパイプ６がフランジ７，７を介して排気マニホールド２に接続されている。また、触媒コンバータ４から下流側に排気管（センターパイプ）１２が延びており、このセンターパイプ１２が消音器本体１０に接続されている。さらに、消音器本体１０から下流側に排気管（テールパイプ）１３が延びており、このテールパイプ１３が大気に開放されている。

次に、排気系３の排気消音装置５について、図１〜図５を用いて詳しく説明する。排気消音装置５は、排気系３の排気管に発生する定在波（音波）を干渉によって低減させて排気騒音を低減するために設けられるものである。

排気消音装置５には、上流側から順に、センターパイプ１２、消音器本体１０、および、テールパイプ１３が備えられている。センターパイプ１２の下流側部分と、テールパイプ１３の上流側部分とが、消音器本体１０の本体ケース１１内に挿入されている。この例では、排気消音装置５は、排気系３において、触媒コンバータ４の下流端（出口）４ａ、つまり、センターパイプ１２の上流端１２ａよりも下流側の部分で構成されている。言い換えれば、消音器本体１０とその前後のセンターパイプ１２およびテールパイプ１３とを含んで構成されている。

ここで、排気消音装置５のガス排出方向の全長はＬとなっている。すなわち、排気消音装置５のセンターパイプ１２の上流端１２ａからテールパイプ１３の下流端１３ｂ（排気系３の末端）までの全長がＬとなっている。そして、消音器本体１０の本体ケース１１のガス排出方向の全長がほぼ（１／４）Ｌとなっている。本体ケース１１は、全長Ｌの排気消音装置５の上流端を基準として、その基準位置よりほぼ（１／４）Ｌ位置からほぼ（１／２）Ｌ位置にわたって配置されている。

また、センターパイプ１２のガス排出方向の全長がほぼ（１／２）Ｌとなっている。このセンターパイプ１２は、その上流端１２ａからほぼ（１／４）Ｌの部分が本体ケース１１外部に突出されており、残りのほぼ（１／４）Ｌの部分が本体ケース１１内に挿入されている。一方、テールパイプ１３のガス排出方向の全長がほぼ（３／４）Ｌとなっている。このテールパイプ１３は、その上流端１３ａからほぼ（１／４）Ｌの部分が本体ケース１１内に挿入されており、残りのほぼ（１／２）Ｌの部分が本体ケース１１外部に突出されている。

次に、消音器本体１０の本体ケース１１の内部の構造について説明する。本体ケース１１内には、複数の部材が配設されており、後述するような複数の音波の経路が形成されている。

本体ケース１１内は、ガス排出方向に直交する方向に沿って互いに平行に設けられた２つの仕切り板１６，１７によって、３つの空間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に仕切られており、さらに、中間の空間Ｃ２は、ガス排出方向に沿って設けられた仕切り板１８によって、２つの空間Ｃ２１，Ｃ２２に仕切られている。

仕切り板１６の上下方向の中間位置と下側位置には、それぞれ連通孔１６ａ，１６ｂが形成されており、空間Ｃ２１と空間Ｃ１とが中間位置の連通孔１６ａを介して連通されている。また、空間Ｃ１と空間Ｃ２２とが下側位置の連通孔１６ｂを介して連通されている。一方、仕切り板１７の上下方向の中間位置には、連通孔１７ａが形成されており、空間Ｃ３と空間Ｃ２１とが連通孔１７ａを介して連通されている。

上述したように、本体ケース１１内には、センターパイプ１２の下流側部分と、テールパイプ１３の上流側部分とが平行な状態で挿入されている。センターパイプ１２は、仕切り板１７を貫通しており、その下流端１２ｂが空間Ｃ３に開放されている。つまり、センターパイプ１２内部の空間Ｃ４が空間Ｃ３に連通されている。一方、テールパイプ１３は、仕切り板１６を貫通しており、その上流端１３ａが空間Ｃ１に開放されている。つまり、テールパイプ１３内部の空間Ｃ５が空間Ｃ１に連通されている。

そして、本体ケース１１内で、センターパイプ１２は、このセンターパイプ１２よりも大径のカバーパイプ１４に挿入されている。カバーパイプ１４は、仕切り板１６を貫通して設けられている。カバーパイプ１４のガス排出方向の両端は閉鎖されているが、複数の連通孔１４ａが下流端近傍に形成されている。センターパイプ１２の外周面とカバーパイプ１４の内周面との間の空間Ｃ６と、空間Ｃ２１とが連通孔１４ａを介して連通されている。また、センターパイプ１２のガス排出方向の中央位置（つまり、上流端１２ａから（１／４）Ｌ位置）には、複数の連通孔１２ｃが形成されている。センターパイプ１２内部の空間Ｃ４と、空間Ｃ６とが連通孔１２ｃを介して連通されている。

一方、本体ケース１１内で、テールパイプ１３は、このテールパイプ１３よりも大径のカバーパイプ１５に挿入されている。カバーパイプ１５は、仕切り板１６，１７間に設けられている。カバーパイプ１５のガス排出方向の両端は閉鎖されているが、複数の連通孔１５ａが下流端近傍に形成されている。テールパイプ１３の外周面とカバーパイプ１５の内周面との間の空間Ｃ７と、空間Ｃ２２とが連通孔１５ａを介して連通されている。また、テールパイプ１３のガス排出方向の上流端１３ａ近傍には、複数の連通孔１３ｃが形成され、さらに、上流端１３ａから（１／４）Ｌ位置には、複数の連通孔１３ｄが形成されている。テールパイプ１３内部の空間Ｃ５と、空間Ｃ７とが連通孔１３ｃを介して連通され、空間Ｃ５と空間Ｃ３とが連通孔１３ｄを介して連通されている。

ここで、センターパイプ１２の連通孔１２ｃからテールパイプ１３の連通孔１３ｄまでのガス排出方向の距離が、（１／４）Ｌとなっている。また、センターパイプ１２の連通孔１２ｃからカバーパイプ１４の連通孔１４ａまでのカバーパイプ１４の距離が、（１／８）Ｌとなっている。したがって、カバーパイプ１４のガス排出方向の全長が（１／８）Ｌよりも大きくなっている。また、テールパイプ１３の連通孔１３ｃからカバーパイプ１５の連通孔１５ａまでのガス排出方向の距離が、（１／８）Ｌとなっている。したがって、カバーパイプ１５のガス排出方向の全長が（１／８）Ｌよりも大きくなっている。また、２つの仕切り板１６，１７のガス排出方向の距離が（１／８）Ｌよりも小さくなっている。

上述のような構造の排気消音装置５においては、テールパイプ１３の下流端１３ｂ（排気系３の末端）まで排気ガスが流れる経路（音波の経路）として、次のような経路が設けられている。

まず、ベースとなる排気管経路（以下、ベース経路という）Ｐ０として、センターパイプ１２から、空間Ｃ３、連通孔１３ｄ、テールパイプ１３を順に流れる経路が設定されている。つまり、ベース経路Ｐ０は、空間Ｃ４→空間Ｃ３→空間Ｃ５を順に経由して排気系３の末端に至る（図２、図３の実線で示す経路）。ベース経路Ｐ０の経路長はＬとなっている。なお、厳密に言えば、ベース経路Ｐ０の経路長はＬよりも長くなっているが、空間Ｃ３で排気ガスがガス排出方向に直交する方向に流れる距離がわずかであるため、排気ガスがガス排出方向に直交する方向に流れる距離については、ベース経路Ｐ０の経路長には加えていない（以下のＰ１〜Ｐ３の各経路についても同様）。

そして、ベース経路Ｐ０以外にも、排気系３の排気管に発生する定在波を干渉するための経路（以下、干渉経路という）が形成されている。この例では、干渉経路として、次の３つの経路Ｐ１〜Ｐ３が設定されている。

第１干渉経路Ｐ１は、ベース経路Ｐ０の経路上の１／２位置から排気系３の末端まで延びる経路である。言い換えれば、第１干渉経路Ｐ１の上流端がベース経路Ｐ０の経路上の１／２位置となっており、下流端が排気系３の末端となっている。この例では、第１干渉経路Ｐ１は、連通孔１７ａから、空間Ｃ２１、連通孔１６ａ、空間Ｃ１、テールパイプ１３を順に流れる経路となっている。つまり、第１干渉経路Ｐ１は、空間Ｃ２１→空間Ｃ１→空間Ｃ５を順に経由して排気系３の末端に至る（図２、図３の一点鎖線で示す経路）。第１干渉経路Ｐ１の経路長は、ベース経路Ｐ０の経路長と同じＬとなっている。なお、第１干渉経路Ｐ１のテールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路は、ベース経路Ｐ０と共通の経路となっている。

第２干渉経路Ｐ２は、ベース経路Ｐ０の経路上の上流側の１／４位置から排気系３の末端まで延びる経路である。言い換えれば、第２干渉経路Ｐ２の上流端がベース経路Ｐ０の経路上の上流側の１／４位置となっており、下流端が排気系３の末端となっている。この例では、第２干渉経路Ｐ２は、連通孔１２ｃから、空間Ｃ６、連通孔１４ａ、空間Ｃ２１、連通孔１６ａ、空間Ｃ１、テールパイプ１３を順に流れる経路となっている。つまり、第２干渉経路Ｐ２は、空間Ｃ６→空間Ｃ２１→空間Ｃ１→空間Ｃ５を順に経由して排気系３の末端に至る（図２、図３の破線で示す経路）。第２干渉経路Ｐ２の経路長は、ベース経路Ｐ０の経路長と同じＬとなっている。なお、第２干渉経路Ｐ２のテールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路は、ベース経路Ｐ０と共通の経路となっている。また、第２干渉経路Ｐ２の連通孔１４ａよりも下流側の経路は、第１干渉経路Ｐ１と共通の経路となっている。

第３干渉経路Ｐ３は、第１干渉経路Ｐ１の経路上の上流側の１／４位置から排気系３の末端まで延びる経路である。言い換えれば、第３干渉経路Ｐ３の上流端が第１干渉経路Ｐ１の経路上の上流側の１／４位置となっており、下流端が排気系３の末端となっている。この例では、第３干渉経路Ｐ３は、連通孔１６ｂから、空間Ｃ２２、連通孔１５ａ、空間Ｃ７、連通孔１３ｃ、テールパイプ１３を順に流れる経路となっている。つまり、第３干渉経路Ｐ３は、空間Ｃ２２→空間Ｃ７→空間Ｃ５を順に経由して排気系３の末端に至る（図２、図３の二点鎖線で示す経路）。第３干渉経路Ｐ３の経路長は、ベース経路Ｐ０の経路長と同じＬとなっている。なお、第３干渉経路Ｐ３のテールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路は、ベース経路Ｐ０と共通の経路となっている。また、第３干渉経路Ｐ３の連通孔１３ｃよりも下流側の経路は、第１干渉経路Ｐ１および第２干渉経路Ｐ２と共通の経路となっている。

上述のような複数の経路Ｐ０〜Ｐ３を備える排気消音装置５によれば、次のような作用効果が得られる。

まず、排気消音装置５の各経路Ｐ０〜Ｐ３に発生する定在波について、図４、図５を用いて説明する。排気消音装置５のベース経路Ｐ０には、図４（ａ）、図５（ａ）に示すような定在波Ａ０，Ｂ０が発生する。具体的には、ベース経路Ｐ０の経路長Ｌを１波長として振動する基本波長の定在波Ａ０と、その半分の波長を１波長として振動する１／２波長の定在波Ｂ０が発生する。このため、ベース経路Ｐ０だけしか設けられていないとすれば、これらの定在波Ａ０，Ｂ０が排気騒音の一因となる。

次に、第１干渉経路Ｐ１には、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すような定在波Ａ１，Ｂ１が発生する。具体的には、ベース経路Ｐ０の基本波長の定在波Ａ０と同じ波長を１波長として振動する基本波長の定在波Ａ１と、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０と同じ波長を１波長として振動する１／２波長の定在波Ｂ１である。ここで、上述したように、第１干渉経路Ｐ１は、ベース経路Ｐ０の経路上の１／２位置から設けられる経路である。このため、基本波長の定在波Ａ１は、図４（ｂ）に示すように、ベース経路Ｐ０の基本波長の定在波Ａ０に対し位相が１／２波長分だけずれている。つまり、逆の位相になっている。一方、１／２波長の定在波Ｂ１は、図５（ｂ）に示すように、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０に対し位相が１波長分だけずれている。つまり、同じ位相になっている。

また、第２干渉経路Ｐ２には、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示すような定在波Ａ２，Ｂ２が発生する。具体的には、ベース経路Ｐ０の基本波長の定在波Ａ０と同じ波長を１波長として振動する基本波長の定在波Ａ２と、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０と同じ波長を１波長として振動する１／２波長の定在波Ｂ２である。ここで、上述したように、第２干渉経路Ｐ２は、ベース経路Ｐ０の経路上の上流側の１／４位置から設けられる経路である。このため、基本波長の定在波Ａ２は、図４（ｃ）に示すように、ベース経路Ｐ０の基本波長の定在波Ａ０に対し位相が１／４波長分だけずれている。一方、１／２波長の定在波Ｂ２は、図５（ｃ）に示すように、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０に対し位相が１／２波長分だけずれている。つまり、逆の位相になっている。

さらに、第３干渉経路Ｐ３には、図４（ｄ）、図５（ｄ）に示すような定在波Ａ３，Ｂ３が発生する。具体的には、第１干渉経路Ｐ１の基本波長の定在波Ａ１と同じ波長を１波長として振動する基本波長の定在波Ａ３と、第１干渉経路Ｐ１の１／２波長の定在波Ｂ１と同じ波長を１波長として振動する１／２波長の定在波Ｂ３である。ここで、上述したように、第３干渉経路Ｐ３は、第１干渉経路Ｐ１の経路上の上流側の１／４位置から設けられる経路である。このため、基本波長の定在波Ａ３は、図４（ｄ）に示すように、第１干渉経路Ｐ１の基本波長の定在波Ａ１に対し位相が１／４波長分だけずれており、また、ベース経路Ｐ０の基本波長の定在波Ａ０に対しては、位相が３／４波長分だけずれている。一方、１／２波長の定在波Ｂ３は、図５（ｄ）に示すように、第１干渉経路Ｐ１の１／２波長の定在波Ｂ１に対し位相が１／２波長分だけずれており、つまり、逆の位相になっている。また、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０に対しては、位相が３／２波長分だけずれており、つまり、逆の位相になっている。

排気消音装置５の各経路Ｐ０〜Ｐ３に発生する上述の定在波は、互いに干渉し合い、これにより、強め合ったり、逆に弱め合ったりする。その結果、基本波長の定在波については、ベース経路Ｐ０の基本波長の定在波Ａ０と、第１干渉経路Ｐ１の基本波長の定在波Ａ１とが互いに逆位相となり、それらが互いに弱め合うように干渉する。また、第２干渉経路Ｐ２の基本波長の定在波Ａ２と、第３干渉経路Ｐ３の基本波長の定在波Ａ３とが互いに逆位相となるから、それらが互いに弱め合うように干渉する。これにより、全ての経路Ｐ０〜Ｐ３に共通のテールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路では、基本波長の定在波が相殺され、残存しなくなる。

一方、１／２波長の定在波については、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０および第１干渉経路Ｐ１の１／２波長の定在波Ｂ１と、第２干渉経路Ｐ２の１／２波長の定在波Ｂ２および第３干渉経路Ｐ３の１／２波長の定在波Ｂ３とが互いに逆位相となるから、それらが互いに弱め合うように干渉する。これにより、各経路Ｐ０〜Ｐ３に共通のテールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路では、１／２波長の定在波が相殺され、残存しなくなる。ここで、第３干渉経路Ｐ３が設けられていない場合、第２干渉経路Ｐ２の１／２波長の定在波Ｂ２によって、第１干渉経路Ｐ１の１／２波長の定在波Ｂ１は打ち消されるものの、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０は打ち消されず残存してしまう。これに対し、この例では、第３干渉経路Ｐ３において、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０とは逆位相の１／２波長の定在波Ｂ３が発生するので、この１／２波長の定在波Ｂ３によって、ベース経路Ｐ０の１／２波長の定在波Ｂ０を打ち消すことが可能となる。これにより、全ての経路Ｐ０〜Ｐ３に共通のテールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路では、１／２波長の定在波が相殺され、残存しなくなる。

以上のように、排気系３の排気管に発生する基本波長の定在波および１／２波長の定在波をともに打ち消すことができ、これにより、排気騒音を低減することができる。そして、消音器本体１０の内部の構造を上述したように工夫することによって、３つの干渉経路Ｐ１〜Ｐ３のうち、ベース経路Ｐ０と共通していない経路を消音器本体１０の本体ケース１１内に設けるようにしている。言い換えれば、３つの干渉経路Ｐ１〜Ｐ３のうち、全ての経路Ｐ０〜Ｐ３に共通する経路（テールパイプ１３の連通孔１３ｄよりも下流側の経路）以外の経路を消音器本体１０の本体ケース１１内に設けるようにしている。具体的には、各干渉経路Ｐ１〜Ｐ３の上流側の１／２の経路を消音器本体１０の本体ケース１１内に設けるようにしている。これにより、排気消音装置５をコンパクトで安価に構成できる。

ところで、排気消音装置５では、上述した基本波長の定在波の場合と同様に、ｍを自然数として、基本波長の定在波の１／（２ｍ＋１）の波長を１波長として振動する１／（２ｍ＋１）波長の定在波についても、各経路Ｐ０〜Ｐ３で相殺することが可能である。つまり、排気消音装置５の各経路Ｐ０〜Ｐ３によって基本波長の定在波の奇数倍の周波数で振動する定在波を全て相殺することが可能となっている。

また、上述した１／２波長の定在波の場合と同様に、ｎを自然数として、基本波長の定在波の１／（２ｎ）の波長を１波長として振動する１／（２ｎ）波長の定在波についても、各経路Ｐ０〜Ｐ３で相殺することが可能である。つまり、排気消音装置５の各経路Ｐ０〜Ｐ３によって基本波長の定在波の偶数倍の周波数で振動する定在波を全て相殺することが可能となっている。このように、排気消音装置５の各経路Ｐ０〜Ｐ３によって基本波長の定在波の整数倍の周波数で振動する定在波を全て相殺することが可能となっている。

上述した例では、消音器本体１０の本体ケース１１内の仕切り板１６，１７，１８によって仕切られた空間や、カバーパイプ１４，１５を設けたことによる空間を積極的に利用して排気消音装置５のベース経路Ｐ０および３つの干渉経路Ｐ１〜Ｐ３を構成するようにしている。しかし、排気消音装置のベース経路および３つの干渉経路は、排気管に発生する基本波長の定在波および１／２波長の定在波をともに打ち消すことができるように構成されていれば、排気消音装置のベース経路および３つの干渉経路の形態は限定されない。

例えば、図６に示すように、消音器本体２０の構造を工夫することによって、排気消音装置のベース経路Ｐ１０および３つの干渉経路Ｐ１１〜Ｐ１３を構成してもよい。図６に示す消音器本体２０では、本体ケース２１内に、センターパイプ２２およびテールパイプ２３に加え、ストレートなパイプ２４，２５および折り返し形状のパイプ２６が設けられ、排気消音装置のベース経路Ｐ１０および３つの干渉経路Ｐ１１〜Ｐ１３が構成されている。このように、消音器本体２０をパイプを多く用いた構造とすることによって、上述した消音器本体１０に比べて、消音器本体２０の製造が容易となる。

具体的には、消音器本体２０の本体ケース２１内において、各パイプ２２〜２６は、仕切り板２７，２８，２９によって支持されている。仕切り板２７，２８，２９は、本体ケース２１内に、ガス排出方向に直交する方向に沿って互いに平行に設けられており、仕切り板２７，２８，２９によって、本体ケース２１内に４つの空間Ｃ３１〜Ｃ３４が形成されている。ここで、センターパイプ２２の連通孔２２ｃからテールパイプ２３の連通孔２３ｄまでのガス排出方向の距離が、（１／４）Ｌとなっている。また、センターパイプ２２の連通孔２２ｃからパイプ２４の連通孔２４ａまでのガス排出方向の距離が、（１／８）Ｌとなっている。また、テールパイプ２３の連通孔２３ｃからパイプ２６の折り返し位置２６ａまでのガス排出方向の距離が、（１／８）Ｌとなっている。

そして、ベース経路Ｐ１０は、センターパイプ２２から、空間Ｃ３４、連通孔２３ｄ、テールパイプ２３を順に流れる経路となっている（図６の実線で示す経路）。第１干渉経路Ｐ１１は、その経路長がベース経路Ｐ１０の経路長に等しく、ベース経路Ｐ１０の経路上の１／２位置を上流端とし、ベース経路Ｐ１０の下流端（排気系の末端）を下流端とする経路であって、パイプ２４から、空間Ｃ３１、テールパイプ２３を順に流れる経路となっている（図６の一点鎖線で示す経路）。第２干渉経路Ｐ１２は、その経路長がベース経路Ｐ１０の経路長に等しく、ベース経路Ｐ１０の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、排気系の末端を下流端とする経路であって、連通孔２２ｃから、空間Ｃ３１、パイプ２５、空間Ｃ３３、連通孔２４ａ、パイプ２４、空間Ｃ３１、テールパイプ１３を順に流れる経路となっている（図６の破線で示す経路）。第３干渉経路Ｐ１３は、その経路長がベース経路Ｐ１０の経路長に等しく、第１干渉経路Ｐ１１の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、排気系の末端を下流端とする経路であって、パイプ２６から、空間Ｃ３２、連通孔２３ｃ、テールパイプ１３を順に流れる経路となっている（図６の二点鎖線で示す経路）。

なお、以上では、排気消音装置の３つの干渉経路の経路長が、全てベース経路の経路長に等しい場合、つまり、ベース経路の経路長の１倍である場合について説明したが、排気消音装置の３つの干渉経路の経路長は、ベース経路の経路長の整数倍であれば特に限定されない。この場合、ベース経路の経路長の整数倍であれば、３つの干渉経路の経路長がそれぞれ異なっていてもよい。

本発明を適用する排気消音装置の一実施形態を示す内燃機関の排気系の概略構成図である。 排気消音装置の消音器本体の内部構造を概略的に示す断面図である。 排気消音装置の各経路を模式的に示す説明図である。 排気消音装置の各経路の基本波長の定在波を示す図である。 排気消音装置の各経路の１／２波長の定在波を示す図である。 排気消音装置の消音器本体の他の例を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１ エンジン
３ 排気系
５ 排気消音装置
１０ 排気器本体
１１ 本体ケース
１２ センターパイプ
１３ テールパイプ
１４，１５ カバーパイプ
１６，１７，１８ 仕切り板
Ｐ０ ベース経路
Ｐ１ 第１干渉経路
Ｐ２ 第２干渉経路
Ｐ３ 第３干渉経路
Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３ 基本波長の定在波
Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ １／２波長の定在波

Claims (2)

1. 内燃機関の排気系において、排気管に発生する定在波を干渉によって低減させるようにした排気消音装置であって、
   ベースとなる排気管経路と、
   前記ベースとなる排気管経路の経路上の１／２位置を上流端とし、前記ベースとなる排気管経路の下流端を下流端とし、経路長が前記ベースとなる排気管経路の経路長の整数倍である第１干渉経路と、
   前記ベースとなる排気管経路の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、前記ベースとなる排気管経路の下流端を下流端とし、経路長が前記ベースとなる排気管経路の経路長の整数倍である第２干渉経路と、
   前記第１干渉経路の経路上の上流側の１／４位置を上流端とし、前記ベースとなる排気管経路の下流端を下流端とし、経路長が前記ベースとなる排気管経路の経路長の整数倍である第３干渉経路とを備えたことを特徴とする排気消音装置。
2. 前記各干渉経路のうち、前記ベースとなる排気管経路ベース経路と共通していない経路が、同一のケース内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気消音装置。

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