JP2011117360A - 消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】 消音性能に影響する本体体積を従来と同一とした場合、扁平化により表面積が増加することにより、マフラー本体を形成するための材料が増える。扁平化することによる消音器の重量の増加を抑制することを課題とする。
【解決手段】 扁平形状の消音器のシェル内を通り排気ガスを流す排気パイプを有し、前気排気パイプ外周を前記シェル内壁に接触させ前記シェル内を複数の部屋に分割した内燃機関の消音器構造において、前記排気パイプを吸音断熱素材から形成した消音器。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の消音器の構造に関する。

従来、自動車では駆動用内燃機関の消音器は車両の床下に配置されているため、地上とのスペースを確保するため、また、自動車の乗員室の広さを増大するため消音器の本体部の扁平化が望まれている。

特開２００６−９７３９号公報

しかしながら、消音性能に影響する本体体積を従来と同一とした場合、扁平化により表面積が増加することにより、マフラー本体を形成するための材料が増える。従来高温の排気ガスにさらされるためステンレス材が使用されている。材料の増加により、単に扁平化した場合、重量が増加してしまい、燃費に影響を及ぼす問題が生じる。

本発明は、このような従来技術の技術的課題に鑑みてなされたもので、自動車と地上のスペースと乗員室の広さを確保しながら、重量の増加を抑えた消音器とすることを目的とする。

扁平形状の消音器のシェル内を通り排気ガスを流す排気パイプを有し、前記排気パイプをシェル内壁に接触させ前記シェル内を複数の部屋に分割した内燃機関の消音器構造において、排気パイプを吸音断熱素材から形成するものである。

本発明によれば、排気パイプを軽量な材料で成形することが出来るので、扁平化に伴う重量の増加を抑制できるという効果がある。

第１の実施例の内燃機関の消音器構造を示す平面図 第１の実施例の内燃機関の消音器構造を示す図１の１―１に沿った断面図 第２の実施例の内燃機関の消音器構造の排気パイプを示す断面図 第３の実施例の内燃機関の消音器構造を示す平面図 第３の実施例の図４における２−２に沿った断面図 第３の実施例であり、形状の異なる排気パイプを使用した消音器構造を示す平面図である。

本発明の第１の実施形態に係わる内燃機関の消音器構造について図１と図２に基づいて説明する。

図１は内燃機関の消音器構造を示している。図示しない内燃機関から排出された排気ガスは図示しない排気浄化装置を通過して有害成分を触媒によって浄化された後、インレットバイプ２により消音器１に導入される。

消音器１内には、排気パイプ３−１がＳ字状に曲がって配置されており、これに沿って導入された排気ガスは流れ、更に排気パイプ３−１につながったアウトレットパイプ４により自動車後部に導かれ大気中に放出される。

排気パイプ３−１は、酸化アルミニウムと二酸化ケイ素を主成分とする材料を熔融させて繊維化した材料から作られる、吸音断熱材に優れているものである。この吸音断熱材をパイプ状に成形してあり、本実施例においてはＳ字状に成形されていて、インレットパイプ２とアウトレットパイプ４に接続され支持されている。また、消音器の本体の両内壁に接触していて、消音器内にしっかりと支持されると共に、本体内を複数の部屋に仕切っている。本体の内壁に排気パイプの配置される形状に合わせて浅い溝５３、５４を形成しておき、この溝に排気パイプ３−１の一部を入れることで、より位置決めされて支持を強固にすると共に、消音器１内を複数の部屋に分割し、各部屋間のシール性を高めることが出来る。
各部屋は音波の拡張室として消音作用を有する。この部屋の大きさを減衰させたい音の周波数に合わせて設定することが出来る。

本体１は、二つに割った所謂最中合わせ形状をしており、シェル１−１とシェル１−２をそれぞれ凹形状に板材料をプレス成形することにより成形してある。そして、シェル１−１、１−２の凹部をそれぞれ合わせるようにしてある。排気パイプ３−１を一方の本体１−２内に位置させた後、他方の本体１−１を合わせるようにして外周囲を溶接することで容易に製造することができる。

次に、本第１の実施形態の作用を説明する。

内燃機関から排気ガスと共に排出された音波は図示しない排気浄化装置を通過して有害物質を浄化した後、インレットパイプ２を通り消音器１内の排気パイプ３−１に導入され蛇行しながら流れ下る。このとき、排気パイプ３−１の壁は微細な穴があるので排気ガスを殆ど通過させないが音波は通過する。そのため、内燃機関からの排気が排気パイプ３−１を通過する際に高周波が吸音される。従来の消音器のように排気ガスが消音器内の部屋を通過しながら拡張、収縮を行わないので、これによる排気圧力損出も低減するため、内燃機関への負荷が減り燃費向上に繋がる。次に排気パイプの壁を通過した音波は拡張室Ａと拡張室Ｂ内に侵入することで、それぞれの体積に応じた拡張作用による消音効果で減衰される。

また、排気パイプは断熱作用を有していると共に、高温の排気ガスは排気パイプ内を流れ下るだけなので、消音器１の壁は直接高温の排気ガスにさらされないため消音器の本体を軽量な材料、例えば、アルミニウムや耐高温樹脂材料から作ることも可能となり、軽量化の効果を奏する。

図２に示すように本体の平坦部に設けられた排気パイプ３−１の形状に合わせた形の溝５３，５４によって排気パイプ３−１は強固に消音器１内に支持されている。これにより内燃機関の高回転時に排出される高速ガスが導入されても排気パイプ３−１は排気ガスの動圧を受けても変形せずに形状を維持しておくことが可能である。

図３は、第２の実施形態を示している。第１の実施例との相違点は排気パイプ３−２を外側パイプ３−２ａと内側パイプ３−２ｂの密度の異なる吸音断熱材から構成されている二層構造としている点である。外側層は吸音断熱材の密度を高く、内側層は吸音材の密度低くしている。目安として、高密度は１５０Ｋｇ/ｍ３以上〜５００Ｋｇ/ｍ３以下、低密度は８０Ｋｇ/ｍ３以上〜１５０Ｋｇ/ｍ３未満である。密度を変化させることにより、排気パイプ３−２を通過する音波の吸音特性を向上させることが出来ると共に、排気パイプ３−２の剛性を高めることが可能である。

図４は、第３の実施形態を示している。排気パイプ３−３は排気ガスの動圧を大きく受ける曲線部の外側の肉厚を他の部分より厚くしてより剛性を高めている。第２実施形態の二層構造の排気パイプの外側パイプ３−２ａにおいて曲線部の外側に当たる部分の厚みを厚く形成しても良い。高密度部分を厚くするため、内側部分の吸音減衰効果を減らさずに剛性の高い排気パイプとすることが出来る。

図５は、第３の実施形態の消音器を図４の２−２に沿って切断した形状を示している。

図６は形状の異なる排気パイプ３−４を内蔵した消音器の構造を示している。排気パイプ３−４は消音器内で二つに分岐している。その結果、消音器は三つの拡張室に分かれて消音する周波数幅を多くすることが出来る。この排気パイプ３−４も前記の実施形態のように排気ガスの動圧を受ける部分の肉厚を厚くすることで、剛性を高めることが出来る。

排気パイプの材料として、セラミック繊維のほかカーボンファイバを使用することもできる。

１ 消音器
１−１、１−２ シェル
２ インレットパイプ
３−２、３−２、３−３、３−４ 排気パイプ
３−２ａ 外側層
３−２ｂ 内側槽
４ アウトレットパイプ
５３、５４ 溝

Claims (4)

1. 扁平形状の消音器のシェル内を通り排気ガスを流す排気パイプを有し、前記排気パイプの外周壁を前記シェルの内壁に接触させ前記シェル内を複数の部屋に分割した内燃機関の消音器構造において、前記排気パイプを吸音断熱素材から形成したことを特徴とする内燃機関の消音器。
2. 前記吸音断熱素材は繊維状材料からなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の消音器
3. 前記排気パイプは外側層の吸音断熱素材の密度を内側層より高めた二層構造としたことを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の内燃機関の消音器。
4. 前記排気パイプは曲線部の外側部分の肉厚をそれ以外の部分より厚くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の内燃機関の消音器。