JPH0218265Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、消音器に関し、特に内燃機関用消
音器にに関する。

（従来の技術） 従来の消音器としては、例えば第２図に示すよ
うな自動車用消音器がある（本出願人の出願に係
る特願昭58−240569号、参照）。

同図において、１は両端が閉止板２，３により
閉止された外筒であり、外筒１内は仕切板４，５
により閉止板２側から、順次第１室６、第２室
７、および第３室８に画成されている。９はエン
ジンの排気マニホルドに接続する排気入口管であ
り、この排気入口管９は第１室６を貫通して第２
室７に開口するとともに、第１室６を貫通する部
分には多数の小孔９Ａが穿設されている。１０は
連通管であり、この連通管１０は、第２室７を貫
通して、一端が第１室６に他端が第３室８にそれ
ぞれ開口するとともに、第２室７を貫通する部分
には多数の小孔１０Ａが穿設されている。１１は
排気出口管であり、この排気出口管１１は、第２
室７および第３室８を貫通して、その入口端が第
１室に、その出口端が大気にそれぞれ開口すると
ともに、第３室８を貫通する部分には多数の小孔
１１Ａが穿設されており、以下このように構成さ
れた消音器を２段カスケード型消音器と呼ぶ。

このような消音器にあつては、排気入口管９に
送出された排気は、その一部が小孔９Ａを通つて
第１室６に流入し、残りの大部分は第２室７へ流
れ込む。第２室７に流れ込んだ排気は小孔１０Ａ
を通過して連通管１０内に流入し、連通管１０か
ら第３室８へ流出する。第３室８内に流入した排
気は小孔１１Ａを通つて排気出口管１１内へ流れ
込み、外気へ放出される。一方、第１室６内に流
入した少量の排気が連通管１０および排気出口管
１１内で圧縮流となつてその流速が高まり、これ
に伴つてこれらの管１０，１１の負圧が高まるた
め、大部分の排気が第２室、第３室７，８より小
孔１０Ａ，１１Ａに流入しやすくなる。したがつ
て、大部分の排気が小孔１０Ａ，１１Ａを通過す
る際の排圧損失が低減される。また、連通管１０
および排気出口管１１に流入する少量の各排気流
は、小孔１０Ａ，１１Ａから各管１０，１１に対
して垂直方向に流入してくる排気流を下流側へそ
れぞれ方向づけをするとともに、その整流作用に
よりこれらの管１０，１１内での流速分布を均一
化する。したがつて、各管１０，１１の軸中心部
で生じる乱流が防止され、２次気流音が低減され
るとともに、排圧損失も低減される。その結果、
エンジンの出力損失が小さくなり、また排気騒音
が低減される。特にこれらの効果はエンジンの高
回転時に、すなわち大排気流量時に、顕著であ
る。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の消音器にあつ
ては、エンジンの高回転大排気流量時に排圧が高
くならないように入口管、連通管および出口管の
各管径を設定していたため、エンジンの低回転小
排気流量時においては流速が低下し、またその排
圧もエンジンの出力損失として問題とならない値
よりさらに低下することになる。また、逆に低回
転小流量時には管径が大き過ぎるため消音性能が
低下し、排気騒音中の基本次数成分が大きくな
る。これらの結果、この消音器において低回転小
排気流量時には消音量の増加が必要となるという
問題点があつた。

（問題点を解決するための手段） この考案は前記のような問題点を解決するため
になされたものであつて、内部に第１室、第２室
および第３室が画成された外筒と、第１室を貫通
して第２室に開口すると共に、該第１室を貫通す
る部分に多数の小孔を形成した排気入口管と、第
２室を貫通して第１室と第３室に開口すると共
に、該第２室を貫通する部分に多数の小孔を形成
した連通管と、第２室および第３室を貫通して第
１室に開口すると共に、第３室を貫通する部分に
多数の小孔を形成した第１排気出口管と、該第１
排気出口管の小孔形成部分より下流に設けられ、
エンジンの回転数が所定値よりも低い場合に該第
１排気出口管の通路面積を減少させる制御手段
と、第３室に開口すると共に第２室、第１室を貫
通して前方からＵターンして前記制御手段よりも
下流位置にて第１排気出口管と連通する第２排気
出口管と、を備えた消音器である。

（作用） このような構成を有するこの考案にあつては、
エンジンの高回転大排気流量時にあつては、第１
排気出口管の通路が開口し、いわゆる２段カスケ
ード型消音器として作用するので、排圧損失およ
び２次気流音が低減し、排気騒音が低減するとと
もに、エンジンの出力も低下することがない。一
方、エンジンの低回転小排気流量時においては第
１排気出口管の通路が閉止され、いわゆる１段カ
スケード型消音器と拡張型消音器を組み合せた消
音器として作用するので、エンジンの出力が低下
することなく排気騒音の中心となる脈動音が低減
する。

（実施例） 以下、この考案を図面に基づいて説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明すると、同図において、２１は
両端が閉止板２２，２３により閉止された外筒で
あり、外筒２１内は仕切板２４，２５により閉止
板２２側から順次、第１室２６、第２室２７およ
び第３室２８に画成されている。内燃機関の場
合、機関の排気マニホルドに接続する排気入口管
２９は、この第１室２６を貫通して第２室２７に
突出、開口しており、また、この排気入口管２９
の第１室２６貫通部分の管壁には多数の小孔２９
Ａが穿設されている。したがつて、排気入口管２
９と第２室２７とは拡張型消音要素を、多数の小
孔２９Ａと第１室２６とは多孔共鳴型消音要素
を、それぞれ構成することになる。３０は第２室
２７を貫通する連通管であり、この連通管３０の
一端は第１室２６に、他端は第３室２８にそれぞ
れ突出、開口している。また、この連通管３０の
第２室２７貫通部分の管壁には多数の小孔３０Ａ
が穿設されている。したがつて、この連通管３０
と第３室２８とは主として拡張型消音要素を構成
することになる。一方、３１は第１排気出口管で
あり、この第１排気出口管３１は第２室２７およ
び第３室２８を貫通しており、その入口端が第１
室２６に開口し、また出口端は接続管３２および
略Ｙ字形状の尾管３３を介して外気に開口してい
る。また、この第１排気出口管３１の第３室２８
貫通部分の管壁には多数の小孔３１Ａが穿設され
ている。３４は第１排気出口管３１より小径に形
成された第２排気出口管であり、この第２排気出
口管３４は第２室２７および第１室２６を貫通し
ており、その入口端は第３室２８に開口してい
る。また、その出口端はＵ字形状に湾曲した接続
管３５および前記尾管３３を介し、前方からＵタ
ーンして後述する電磁制御弁よりも下流位置にて
第１排気出口管３１に接続されているとともに、
外気に開口している。したがつて、第３室２８と
第２排気出口管３４とは主として低周波数領域の
排気騒音を消音するＵターン拡張型消音要素を構
成している。

ここで、３６は電磁制御弁であり、この電磁制
御弁３６は第１排気出口管３１の小孔３１Ａ形成
部分よりも下流に設けられている。この電磁制御
弁３６は第１排気出口管３１と尾管３３とを接続
する接続管３２の通路内に配設されたバタフライ
型絞り弁３７と、リンク３８を介して絞り弁３７
に連結されたロツド３９と、ロツド３９をリンク
３８を介して絞り弁３７が通路の断面積を閉止す
るよう付勢するスプリング４０と、通電されると
ロツド３９をスプリング４０の付勢力に抗して吸
引するソレノイドコイル４１と、を有している。
したがつて、ソレノイドコイル４１への通電時に
はロツド３９が吸引されてリンク３８を介して絞
り弁３７が開き、非通電時にはスプリング４０の
付勢力により絞り弁３７が閉じる。４２はコント
ロールユニツトであり、このコントロールユニツ
ト４２には図示していない回転数センサからのエ
ンジンの回転数信号Ｎが入力されているととも
に、電源Ｖから電源電圧が供給されている。コン
トロールユニツト４２はエンジンの回転数が所定
値を超えると作動信号をソレノイドコイル４１へ
出力する。なお電磁制御弁３６とコントロールユ
ニツト４２は全体として制御手段を構成してい
る。

次に作用を説明する。

まず、エンジンの高回転大排気流量時にはコン
トロールユニツト４２がソレノイドコイル４１に
通電し、ロツド３９が吸引されて絞り弁３７が開
弁する。その結果、第１排気出口管３１の通路が
開口することになる。この状態においてはこの実
施例の消音器は第２図に示した従来の２段カスケ
ード型消音器とほぼ同等の作用を有する。すなわ
ち、排気入口管２９より流入した排気はその大部
分が第２室２７へ流入し、その一部分が第１室２
６へ流れ込む。第２室２７に流入した排気は小孔
３０Ａを通過して連通管３０内、および第１排気
出口管３１内で圧縮流となり、その負圧効果によ
つて大部分の排気を小孔３０Ａ，３１Ａへ流入し
やすくするとともに排気流を下流方向へ方向づけ
を行う。さらに、少量の排気流による整流作用に
より各管３０，３１内を流れる排気の流速分布が
均一化される。したがつて、連通管３０および第
１排気出口管３１内での乱流が防止され２次気流
音が低減するとともに排圧損失も低減する。その
結果、エンジンの出力が低下することがない。ま
た排気騒音も低減する。これらの効果は特にエン
ジンの高回転大流量時に顕著である。また、排気
騒音は排気入口管２９と第２室２７および連通管
３０と第３室２８とでそれぞれ構成される各拡張
型消音要素においてその大部分が消音される。

次に、エンジンの低回転小排気流量時において
は、コントロールユニツト４２がソレノイドコイ
ル４１への通電を停止し、絞り弁３７はスプリン
グ４０の付勢力により閉弁している。その結果、
第１排気出口管３１の通路は閉止されるので、第
３室２８と第２排気出口管３４とがＵターン拡張
型消音要素として作用する。すなわち、排気入口
管２９から第２室２７に流入した大部分の排気は
小孔３０Ａを通つて連通管３０内に流入し、さら
に連通管３０から第３室２８へ流入する際に膨張
した後、Ｕターンして第２排気出口管３４に流入
し、接続管３５および尾管３３を介して外気に放
出される。ここで、排気騒音はその中高周波領域
の騒音が主として排気入口管２９と第２室２７と
で構成される拡張型消音要素において、また中高
周波領域の２次気流音が第１室２６と小孔２９Ａ
とで構成される多孔共鳴型消音要素において、そ
れぞれ消音される。さらにエンジンの低回転小流
量時に排気騒音の中心となる低周波数領域の脈動
成分による排気騒音はＵターン型消音要素におい
て消音される。この場合、排気がＵターンするこ
とから絞り弁３７の開弁時に比較して排圧損失が
大きくなることが考えられるが、エンジンの低回
転時においては排気流量が少量であり、排気温度
も低いため、排圧が低くなり、エンジンの出力が
低下することがない。また、Ｕ字形状の接続管３
５の内径をエンジンの出力が低下しない程度に小
径としたため、一層消音効果を高めることができ
る。また、本実施例では、第２排気出口管３４を
第１室２６、第２室２７を貫通させ延設したのち
Ｕターンして第１排気出口管３１へ連通させたた
め、排気系の全長に対する該消音器の相対的位置
が排気系の中央に接近可能となる。このため、こ
の消音器を含む全体の排気管内で生じる気柱共振
の音圧モードの腹位置に消音器が位置することが
可能となり、気柱共振が抑制されて、主としてエ
ンジンの低回転小流量時に問題となる気柱共振に
よる排気騒音が低減される。このように、エンジ
ンの高回転大流量時に優れた特性を発揮する２段
カスケード型消音器とエンジンの低回転小流量時
に特に低周波領域の騒音に対して優れた消音効果
を有するＵターン拡張型消音器とを組合わせるこ
とにより、エンジンの高回転大流量時には２段カ
スケード型消音器の特性を維持し、低回転小流量
時にはエンジンの出力を低下させることなく、排
音騒音を抑制することができる。なお、この実施
例においては、エンジンの運転状態に応じて電磁
制御弁３６により、２段カスケード型消音器とし
てまたはＵターン拡張型消音器として作用させる
ことができるので、これらの２つのタイプの消音
器をそれぞれ具備する必要がなく、排気系および
消音器の全体をコンパクトにまとめることができ
る。このため、排気系および消音器を製造する際
その製造工程数を最小限に抑えることができ、ま
た車両に搭載する時のレイアウトも容易となる。
上記実施例において、第２排気出口管３４を電磁
制御弁３６の下流にて第１排気出口管３１に連通
したが、電磁制御弁３６を切換え弁として、第２
排気出口管３４を電磁制御弁部に連通してもよ
い。

（効果） 以上説明してきたように、この考案によれば、
エンジンの高回転大排気流量時においては、２段
カスケード型消音器として、低回転小排気流量時
においては１段カスケード型消音器と拡張型消音
器として、それぞれ作用させることができるの
で、エンジンの全回転運転領域に亘り、エンジン
の出力を低下させることなく、排気騒音を効果的
に消音することができる。また、エンジンの運転
状態に応じて制御弁により、２段カスケード型消
音器としてまたはＵターン拡張型消音器として作
用させることができるので、これらの２つのタイ
プの消音器をそれぞれ具備する必要がなく、排気
系および消音器の全体をコンパクトにまとめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る消音器の一実施例を示
すその正面断面図、第２図は従来の自動車用消音
器を示すその正面断面図である。 ２１……外筒、２６……第１室、２７……第２
室、２８……第３室、２９……排気入口管、２９
Ａ……小孔、３０……連通管、３０Ａ……小孔、
３１……第１排気出口管、３１Ａ……小孔、３
４，３５……第２排気出口管、３６，４２……制
御手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部に第１室、第２室および第３室が画成され
   た外筒と、第１室を貫通して第２室に開口すると
   共に、該第１室を貫通する部分に多数の小孔を形
   成した排気入口管と、第２室を貫通して第１室と
   第３室に開口すると共に、該第２室を貫通する部
   分に多数の小孔を形成した連通管と、第２室およ
   び第３室を貫通して第１室に開口すると共に、第
   ３室を貫通する部分に多数の小孔を形成した第１
   排気出口管と、該第１排気出口管の小孔形成部分
   より下流に設けられ、エンジンの回転数が所定値
   よりも低い場合に該第１排気出口管の通路面積を
   減少させる制御手段と、第３室に開口すると共に
   第２室、第１室を貫通して前方からＵターンして
   前記制御手段よりも下流位置にて第１排気出口管
   と連通する第２排気出口管と、を備えたことを特
   徴とする消音器。