JPH0122445B2

JPH0122445B2 -

Info

Publication number: JPH0122445B2
Application number: JP57091625A
Authority: JP
Inventors: Mutsuo Sekya; Hideharu Tanaka; Hidefusa Uchikawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1989-04-26
Also published as: MX156510A; JPS58206817A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は吸音材を利用した内燃機関用排気消音
装置に関するものである。

通常、一般機器の吸収形消音装置に用いる吸音
材として、グラスウール、ロツクウール、スチー
ルウール、セラミツク多孔体あるいは金属多孔体
等がよく知られている。

多孔質吸音体の吸音率は低周波領域で急激に低
下するため、低周波での消音能力が重視される内
燃機関用排気消音装置用として不都合があつた。
また、この種の吸音材を内燃機関用排気消音装置
に用いた場合、ガソリン等の燃料の燃焼残渣成分
であるススあるいはタール質の物質が吸音材の表
面および吸音材内部の骨格に付着する事により吸
音材が目詰りし、比較的短期間のうちに吸音性能
が著しく低下してしまい、消音装置としての寿命
が非常に短くなるという欠点があつた。

従つて、発明者は排ガス中に含まれるススの付
着メカニズムについて種々の検討を行なつた結果
次の事が明らかとなつた。従来の吸音材は本来多
孔質である為、排気ガスと接触する吸音材の壁面
粗度が比較的大きい事から壁面と接する部分の流
れが乱れ、一種の渦流が発生する。なお排気ガス
中の含まれるススの粒子径は測定によると、100
〜1000オングストローム程度の微粒子であり、前
記多孔質吸音材の持つ空孔径に比べ非常に小さい
ものであるため上述した渦流により、排気ガスと
ともに吸音材内へ導入され、吸音材の骨格に付着
した後ススの粒子同士が吸着、粗大化することに
より、空孔部分が目詰りをおこすことになる。な
お、ススの付着を助けるものとして凝縮水等の水
分やタール状の物質等が考えられる。

従つて、発明者は前述の２つの問題を解決すべ
く、低周波領域での吸音率特性が良く、しかも排
気ガスが吸音材内に流入せず、排気ガスと接する
吸音材壁面粗度の小さい吸音構造体について種々
の検討を行なつた。その一手法として、排気ガス
と接する吸音材表面に通気性のない被膜を形成
し、吸音材内への流れを遮断する事を検討した。

ただし、吸音材を通気性のない被膜で覆う事は
音波自信の吸音材内伝播を防げ、吸音率を低下さ
せる事になる。しかし、薄膜の材質、厚さなどに
ついて詳細な実験検討を行なつた結果、材質、膜
厚などを適切に選定し、薄膜および吸音材の空孔
などで決定される機械−音響インピーダンス系の
固有値を高吸音率を必要とする低周波域に設定す
る事により、素材となる吸音基材よりも吸音特性
を向上させうることが判明した。詳しくは、同一
出願人による昭和56年11月５日付特願昭56−
178572号明細書（特開昭58−79296号公報）に記
載している。

さらに、内燃機関用排気消音装置の場合、消音
装置の構成部材として最高800℃程度の耐熱性が
要求される。

しかも、通常の内燃機関運転時の排気ガス温度
は数百℃の範囲にわたつて変動し、薄膜は繰り返
し大きなヒートストレスを受け、さらに排気ガス
の流体力も加わる事から機械的強度の高い薄膜が
要求される。

従つて、内燃機関用排気消音装置の場合、低周
波における高吸音率、耐熱性、および機械強度の
面から金属薄膜が好ましい。そこで発明者は金属
多孔体の表面に直接、または間接的に薄膜を接合
（結合または溶着）させる方法、および金属多孔
体の表面にある加工を行ない金属多孔体自身で薄
膜を形成させる方法等についての検討を行なつ
た。

前述のヒートストレスを考慮すると、同一の熱
膨張係数を有する薄膜と金属多孔体を、異種の接
着剤で接合することなく直接結合する必要がある
為これ等の方法はいずれも生産性に乏しい。

そこで、本発明は、生産性に優れ、任意の低周
波域における消音性能を高め、耐熱、耐強度的に
も良好で、しかもススの付着による吸音材の目詰
りがない内燃機関用排気消音装置を提供すること
を目的とするものである。

以下、図に従つて本発明を詳細に説明する。

先ず第１図は、すでに本願より先行する出願に
係る薄膜付き吸音材を適用した内燃機関用排気消
音装置を示すものであり、第１図ａは軸方向断面
図、第１図ｂは第１図ａのＡ−Ａ線断面図であ
る。

図中、１は金属薄膜付き吸音材であり、すでに
市販されている住友電工KK製Ni−Cr海綿状金属
多孔体の平板（商品名：セルメツト）および市販
のNi−Cr厚さ10μｍ金属薄膜をそれぞれ脱脂し、
海綿状金属多孔体の上に薄膜を載せ、さらにその
上に約50ｇ／cm²で均一に荷重を加え水素ガス中で
1000℃約２時間加熱保持する事により両者を結合
させた後、約600℃に加熱した状態で筒体１１に
成形したものである。図中、筐体２内を貫通する
ように筒体１１が配置され、筒体内流路で排気ガ
ス通路１３が形成されている。ここで１ａは筒状
金属多孔質吸音体で、例えば円筒状の金属多孔
体、１ｂは円筒状の金属薄膜である。

しかし、この方法により製作した内燃機関用排
気消音装置は、薄膜付き吸音材を製作するため
に、不活性ガス中で非常に高温でしかも長時間加
熱する工程および設備が必要である事から、生産
性に乏しく高価なものとなり、あまり実用的とは
言い難い。この発明は上記した点に鑑みてなされ
たものであり、この発明に係る内燃機関用排気消
音装置は、内部が内燃機関からの排気ガス通路の
一部を形成し、多数の孔を有した金属製の孔開き
管と、この孔開き管の多数の孔を有する部分の少
なくとも一部を外側から囲んで配設された筒状か
らなる金属製の多孔質吸音体と、この多孔質吸音
体の外周面との間に空間を残してこの多孔質吸音
体を収熱し、かつ上記孔開き管の多数の孔を有す
る部分全てを囲うように配設され、外気と内部と
の間を遮断する筐体と、上記孔開き管の外壁面と
上記多孔質吸音体の内周面との間に、内壁面が上
記孔開き管の外壁面に、外壁面が上記多孔質吸音
体の内周面に、熱変化による膨張・収縮が生じる
と軸に沿つた方向に滑り得る状態で接して配設さ
れた通気性のない筒状の金属薄膜とを備えた構成
としたものである。

第２図は本発明による内燃機関用排気消音装置
の一実施例を示している。図中１ａおよび１ｂは
第１図と同様のNi−Cr製金属多孔体および金属
薄膜であり、新たにステンレス製の多数の孔を有
する孔開き管３（肉厚0.6mm、孔径２mm、開孔率
約40％）を設け、前記孔開き管３と金属多孔体１
ａとの間に市販の金属薄膜１ｂを挟み込んだいわ
ゆる薄膜サンドイツチ構造により筒体１２を構成
するものである。つまり、金属膜１ｂは孔開き管
３及び金属多孔体１ａに固着されず、その内壁面
が孔開き管３の外壁面に、外壁面が金属多孔体１
ａの内周面に単に接した状態に配設されているも
のであり、排ガスによる広範囲での熱変化に対し
て金属薄膜１ｂが膨張・収縮しても、たるみ等が
生じず、孔開き管３の外壁面と金属多孔体１ａの
内周面との間を軸方向へ滑る状態にて変化するも
のである。孔開き管３、金属多孔体１ａ、金属薄
膜１ｂにより積層形の筒体１２が形成され、この
筒体１２は金属多孔体１ａの外周に空間を残して
筐体２に収納されている。また、第１図の場合と
同様に、筒体内流路で排気ガス通路１３が形成さ
れている。なお、金属薄膜１ｂを挟み込みやすく
する為、金属多孔体１ａを円筒パイプ状に成形
し、さらに半円筒状に二分割している。なお、こ
こで金属多孔体１ａの固定方法は特に限定しな
い。

この構造によれば複雑な製作工程を全く必要と
せず、また非常に簡単に製作しうる為、生産性に
優れている。さらに、金属薄膜１ｂは金属多孔体
１ａと孔開き管３との間に挟み込まれているだけ
で、固着あるいは接着されていない事から、熱膨
張により膜破壊する危険性が少なくなる。従つ
て、金属多孔体１ａと金属薄膜１ｂは同じ熱膨張
係数を有する材質でなくても特にさしつかえな
い。

この金属薄膜１ｂの膜厚および材質を適切に選
定する事により、吸音特性をある程度任意にコン
トロールしうるものである第３図は本発明による内燃機関用排気消音装置
の他の実施例を示す断面図である。消音装置の各
室内に設けた金属多孔体１ａおよび金属薄膜１ｂ
の一部を削除してそれぞれ筐体２の軸方向長さよ
り短くし、孔開き管３の一部を露出させ排気ガス
通路と背面空間部との間に連通孔４を設けてい
る。

また第４図は本発明によるさらに他の実施例を
示すものであり、仕切板５により分割された消音
装置の前室側のみ、金属多孔体１ａおよび金属薄
膜１ｂをそれぞれ軸方向室内長さより短くし、孔
開き管(3)の一部を露出させ、排気ガス通路１３と
背面空間部との間に連通孔４を設け、さらに前記
仕切板５の一部に開孔６を設けた。なお、第３
図、第４図に示した実施例は消音装置の寸法、金
属多孔体１ａおよび金属薄膜１ｂの材質、厚さ等
は全て第１図に示したものと同等である。

そこで、第１図に示した先行技術における薄膜
付き吸音材を用いた排気消音装置、及び第４図に
示した実施例による排気消音装置を排気量1600c.c.
の４気筒ガソリンエンジンの排気管に装着し、
JIS Ｄ−1616に基ずき、その排気音レベルを測定
した。その結果を第５図に示す。図中、横軸は1/
３octave−band中心周波数、縦軸は排気騒音の音
圧レベルであり、実線Ａは本発明による排気消音
装置、破線Ｂは先行技術の排気消音装置のそれを
示している。

この図から明らかなように、排気ガス通路１３
と背面空間部とを結ぶ連通孔４を設けた事により
全周波数帯にわたつて、５〜15dB程度消音性能
がよくなつている事がわかる。

上記の様に吸音材に入射する音波が振幅の非常
に小さい定常音ならば、薄膜付き吸音材の持つ吸
音特性に応じた消音性能を得ることができるが、
内燃機関の場合その排気音は機関の爆発による衝
撃波に起因する非常に高圧力振幅の非定常波とな
るため、本来の消音性能が発揮できなくなり、極
端な場合全く消音性能が得られなくなることもあ
る。これを防止するためには、排気ガス通路１３
は邪魔板などを設けて排気抵抗を大きくする、あ
るいは共鳴装置などの設備の併用を図る必要があ
る。前者は機関に対する排圧を上昇させる事にな
り、出力および燃費の悪化を招く。従つて第４図
に示す実施例においては、排気ガス通路１３と背
面空間部とを結ぶ連通孔４を設け、一種の共鳴装
置を吸音材１ａの表面に設けた金属薄膜１ｂと組
み合わせる事により、消音性能の向上を図つたも
のである。

また、第６図は現在市販されている小型乗用車
（ガソリンエンジン４サイクル４気筒1600c.c.）用
排気消音装置と第４図に示す実施例による内燃機
関用排気消音装置を運転条件、測定条件ともに同
じとしてその排気音を比較したものである。図
中、横軸、縦軸は第５図と同じであり、実線Ａが
本実施例の排気消音装置装着時、また破線Ｂが市
販のリアクテイブ型純正排気消音装置装着時のも
のである。

この図に示される通り、本実施例の消音装置は
125〜500Hz帯において明らかに消音性能が優れて
いる事がわかる。

以上説明したように、この発明によれば、多数
の孔を有する孔開き管とこの孔開き管の外周に装
着した筒状金属製多孔質吸音体との間に金属薄膜
を挟み込んで設け、この金属薄膜の内壁面が孔開
き管の外壁面に、外壁面が多孔質吸音体の内周面
に、熱変化による膨張・収縮が生じると軸に沿つ
た方向に滑り得る状態で接して配設されたものと
したので低周波数における吸音率が優れ、耐熱、
耐ヒートストレスに優れ、生産性が良く、吸音体
の劣化を防止でき、吸収形消音装置が実用化でき
る内燃機関用排気消音装置を得ることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは先行技術の薄膜付き吸音材を用いた
内燃機関用排気消音装置を示す軸方向断面図、第
１図ｂは第１図ａのＡ−Ａ線断面を示す断面図、
第２図ａは本発明の一実施例による内燃機関用排
気消音装置を示す軸方向断面図、第２図ｂは第２
図ａのＡ−Ａ線断面を示す断面図、第３図、第４
図は本発明の他の実施例およびさらに他の実施例
による内燃機関用排気消音装置を示す断面図、第
５図、第６図は本発明の一実施例に係る消音性能
を説明するための特性図である。１ａ……金属製多孔質吸音体、１ｂ……金属薄
膜、２……筐体、３……孔開き管、１２……筒
体、１３……排気ガス通路。なお、図中、同一符
号は同一、又は、相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１内部が内燃機関からの排気ガス通路の一部を
形成し、多数の孔を有した金属製の孔開き管、こ
の孔開き管の多数の孔を有する部分の少なくとも
一部を外側から囲んで配設された筒状からなる金
属製の多孔質吸音体、この多孔質吸音体の外周面
との間に空間を残してこの多孔質吸音体を収納
し、かつ上記孔開き管の多数の孔を有する部分全
てを囲うように配設され、外気と内部との間を遮
断する筐体、上記孔開き管の外壁面と上記多孔質
吸音体の内周面との間に、内壁面が上記孔開き管
の外壁面に、外壁面が上記多孔質吸音体の内周面
に、熱変化による膨張・収縮が生じると軸に沿つ
た方向に滑べり得る状態で接して配設された通気
性のない筒状の金属薄膜を備えた内燃機関用消音
装置。