JPH0224890Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、消音装置、特に内燃機関用の消音
装置に関する。

（従来技術） 従来の消音装置としては、例えば、第４図に示
すようなものが知られている（「自動車公害防止
技術に関する第４次報告」P.256、昭和57年５月
環境庁自動車公害防止技術評価検討会発行）。

第４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，
５，６，７により、閉止板２側より、順次、拡張
室８，９，１０および高周波共鳴室１１、低周波
共鳴室１２がそれぞれ画成されている。１３は排
気入口管であり、排気入口管１３は拡張室８，９
を貫通して拡張室１０に開口している。また、１
４は大気に開口する排気出口管であり、排気出口
管１４は拡張室９，１０および高周波、低周波共
鳴室１１，１２を貫通して拡張室８に突出、開口
し、さらに、高周波共鳴室１１を貫通する部分に
は多数の小孔１４Ａが穿設されている。また、拡
張室１０と低周波共鳴室１２とは高周波共鳴室１
１を貫通する第１、第２連通管１５，１６によつ
て連通している。また、拡張室９と拡張室１０お
よび拡張室８と拡張室９とは仕切板５，４にそれ
ぞれ固設された第３、第４連通管１７，１８によ
つてそれぞれ連通している。

このような消音装置にあつては、排気入口管１
３から拡張室１０に導入された排気（矢印）は、
主に拡張室１０で膨張、Ｕターンして第３連通管
１７を介して拡張室９に流れ、拡張室９で膨張
し、さらに第４連通管１８から拡張室８へ流れ込
む。そして、この排気は拡張室８で膨張、Ｕター
ンして排気出口管１４を通過して大気外に放出さ
れる。この場合、エジンから伝達される排気騒音
は、排気入口管１３と拡張室１０、第３連通管１
７と拡張室９、および第４連通管１８と拡張室８
とで構成される各拡張型消音要素において主とし
て低周波数領域の騒音が低減され、第１、第２連
通管１５，１６と低周波共鳴室１２とで構成され
る共鳴型消音要素において低周波数領域の騒音が
低減され、さらに排気出口管１４の小孔１４Ａと
高周波共鳴室１１とで構成される多孔共鳴型消音
要素において中高周波数領域の騒音が低減され
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装置にあ
つては、排気が拡張室において拡張、収縮とＵタ
ーンをして大気に放出される構成となつていたた
め、エンジンが高回転となり、排気の流量が増加
して流速が大きくなると、排圧損失が増大すると
ともに２次気流騒音が増大する。その結果、エン
ジン出力が低下し、燃費が悪化するとともに排気
騒音が大きく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、こ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、内部に少なくとも第１
室および第２室が画成された外筒と、第１室を貫
通して第２室に開口する排気入口管と、第２室を
貫通して第１室に開口する外管とこの外管内に挿
入されるとともにその後端部を多孔質金属管で形
成した内管とからなる排気出口管と、前記多孔質
金属管より上流に設けられ、エンジンの回転数が
所定値より低い場合に該排気出口管の通路断面積
を減少させる制御手段と、を備えた消音装置であ
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は排気出口管の
通路断面積を大きくして流路抵抗を低減し、排圧
損失を低減する。一方、エンジンの低回転少排気
流量時にあつては、排気出口管の通路断面積を減
少させて排気脈動音を効果的に抑制して消音量を
増大する。さらに、多孔質金属管によつて２次気
流騒音を極めて低レベルに抑制する。

（実施例） 以下、この考案を図面に基づいて説明する。

第１図および第２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、第１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に
より閉止板２２側から順次、第１室２５および第
２室２６が画成されている。内燃機関の排気マニ
ホルドに接続する排気入口管２７は、この第１室
２５を貫通して第２室２６に開口しており、また
この排気入口管２７の第１室２５貫通部分の管壁
には多数の小孔２７Ａが穿設されている。したが
つて、排気入口管２７と第２室２６とは拡張型消
音要素を、多数の小孔２７Ａと第１室２５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。２８は第２室２６を貫通する第１排気出口
管であり、この第１排気出口管２８は、その入口
端が第１室２５に開口するとともに第２室２６に
連通する多数の小孔２８Ａが形成された多孔管２
８Ｂと、多孔管２８Ｂに接続された接続管２８Ｃ
と、接続管２８Ｃに接続されその出口端が外気に
開口している尾管２８Ｄと、を有している。ま
た、２９は第１排気出口管２８より小径化された
第２排気出口管であり、この第２排気出口管２９
も第２室２６を貫通している。第２排気出口管２
９はその入口端が第１室２５に開口するとともに
第２室２６に連通する多数の小孔２９Ａが形成さ
れた多孔管２９Ｂと、多孔管２９Ｂに接続される
とともに前記接続管２８Ｃを貫通するクランク管
２９Ｃと、クランク管２９Ｃに接続されるととも
に前記尾管２８Ｄ内に同心円状に配置された多孔
質金属管２９Ｄと、を有している。すなわち、第
１排気出口管２８の尾管２８Ｄが外管を、第２排
気出口管２９の多孔質金属管２８Ｄが内管を、そ
れぞれ構成し、外管２８Ｄと内管２９Ｄとの間に
空気層が形成された２重管構造をなしている。な
お、３０は多孔質金属管２９Ｄを支持する取付金
具である。

ここで、３１は電磁制御弁であり、この電磁制
御弁３１は第１排気出口管２８の多孔管２８Ｂと
尾管２８Ｄとを接続する接続管２８Ｃの通路内に
配設されたバタフライ型絞り弁３２と、リンク３
３を介して絞り弁３２に連結されたロツド３４
と、リンク３３、ロツド３４を介して絞り弁３２
が通路の断面積を閉止するよう付勢するスプリン
グ３５と、通電されるロツド３４をスプリング３
５の付勢力の抗して吸引するソレノイドコイル３
６と、を有している。電磁制御弁３１はステー等
により外筒２１に固設される。また、２１Ａは、
絞り弁３２の外筒２１貫通部を支持する部材であ
る。したがつて、ソレノイドコイル３６への通電
時にはロツド３４が吸引されてロツド３４および
リンク３３を介して絞り弁３２が開き、非通電時
にはスプリング３５の付勢力により絞り弁３２が
閉じる。３７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３７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３７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３６へ出力する。なお、電磁制御弁
３１とコントロールユニツト３７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、エンジンの低回転少排気流量時において
は、コントロールユニツト３７がソレノイドコイ
ル３６の通電を停止し、絞り弁３２はスプリング
３５の付勢力により閉弁している。その結果、第
１排気出口管２８の通路は閉止されるので、第２
排気出口管２９のみが大気に開口している。した
がつて、排気入口管２７に導入された排気は、そ
の一部分が第１室２５に流入し、残りの大部分は
第２室２６へと流れ込む。第２室２６に流入した
排気は、多孔管２９Ｂの小孔２９Ａを通過して、
クランク管２９Ｃおよび多孔質金属管２９Ｄから
大気に放出される。ここで、排気騒音はその低周
波数領域の騒音が排気入口管２７と第２室２６と
で構成される拡張型消音要素において、また、中
高周波数領域の２次気流音の一部は第１室２５と
小孔２７Ａ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、第２排気出
口管２９を小径化したため、エンジンの低回転少
排気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に対して充分な消音量
を確保することができる。

次に、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３７がソレノイドコイル３６に
通電し、ロツド３４が吸引されて絞り弁３２が開
弁する。

その結果、第１排気出口管２８が開口し、高回
転大流量時に最適の開口通路面積が確保される。

すなわち、高回転大排気流量時には、前述の排
気流路に加えて、排気入口管２７より第２室２６
に流入した排気は第１排気出口管２８の小孔２８
Ａから多孔管２８Ｂ内へ流れ込み、さらに接続管
２８Ｃから尾管２８Ｄと多孔質金属管２９Ｄとの
間に形成された空気層を通過して大気に放出され
る。ここで、排気入口管２７の小孔２７Ａから第
１室２５に流れ込んだ少量の排気は、第１、第２
出口管２８，２９に流入する。これらの排気は、
各管２８，２９内で圧縮流となつて流速が高ま
り、これに伴つて各管２８，２９内の負圧が高ま
るため、大部分の排気が小孔２８Ａ，２９Ａに流
入しやすくなる。また少量の排気流は小孔２８
Ａ，２９Ａを通つて管径方向に流入する排気に対
して下流方向にその流れを方向づけするととも
に、その整流作用により、管２８，２９内の流速
分布を均一化する。このため、排気が小孔２８
Ａ，２９Ａを通過し、、各管２８，２９内を流れ
るときの排気圧力の上昇が抑制される。そして、
高回転大排気流量時には、このように、通路断面
積の大きな第１排気出口管２８と第２排気出口管
２９との２つの流路を介して排気が流れるため、
流路抵抗が低減されて、排気圧力の上昇が一層抑
制される。また、排気騒音は、排気入口管２７と
第２室２６および第１室２５と排気入口管２７の
小孔２７Ａとでそれぞれ構成される拡張型消音要
素および多孔共鳴型消音要素において、その大部
分が消音される。ところで、前述のように、排気
は第２排気出口管２９の小孔２９Ａ、クランク管
２９Ｃおよび多孔質金属管２９Ｄを通つて大気に
放出されるが、この場合、排気が小孔２９Ａへと
縮流する時、またはクランク管２９Ｃ内および多
孔質金属管２９Ｄの後端部内を通流する時、各管
２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ内に発生する乱流によつ
て２次気流騒音が発生する。

しかしながら、この実施例においては、第２排
気出口管２９の後端側を多孔質金属管２９Ｄで形
成したため、その吸音効果と流速抑制効果により
２次気流騒音の発生を効果的に低減することがで
きる。すなわち、多孔質金属管２９Ｄはそれ自体
で吸音効果を有するが、この実施例では多孔質金
属管２９Ｄの外周と尾管２８Ｄの内周との間に空
気層を形成したため、吸音効果を一層向上させる
ことができる。また、多孔質金属管２９Ｄはわず
かな通気性を有するため、排気がこの多孔質金属
管２９Ｄを通り出口端に達する迄に排気の流速は
次第に低くなり排気量が減少して出口端で発生す
る２次気流騒音は充分抑制される。すなわち、排
気騒音は排気の流速の約６垂に比列するので、排
気量が10％減少すれば排気騒音は約50％低減され
る。したがつて、６気筒エンジンでエンジン回転
数を2000r.p.m.とし、絞り弁を全開とした場合
に、排気騒音は、第２図の破線Ｂで示すように、
第２図の実線Ａで示す多孔質金属管なしの従来例
に比較して特に中高周波数域において大巾に低減
することができる。

次に、第３ａ図および第３ｂ図はこの考案の他
の実施例を示した図である。なお、前記実施例と
同一構成部分には同一符号を付して詳しい説明を
省略する。

第３ａ図において、外筒２１内にはもう一つの
仕切板４１が設けられ、閉止板２２側より外筒２
１内は第１室２５、第２室２６および第３室４２
にそれぞれ画成されている。第２室２６と第３室
４２とは仕切板４１に固設された頚管４３によつ
て連通しており、頚管４３と第３室４２とは共鳴
型消音要素を構成している。

また、第１室２５と第２室２６とは仕切板２４
に形成した連通孔４４によつて連通している。第
１排気出口管２８は第２室２６および第３室４２
と貫通しており、その入口端は第１室２５に開口
し、その出口端は大気に開口している。第２排気
出口管２９は前記実施例の場合より大径化される
とともに第１排気出口管２８内に挿入されてお
り、第２排気出口管２９が内管を、第１排気出口
管２８が外管を、それぞれ構成している。したが
つて、外管２８と内管２９とは同心円状の２重管
構造をなし、外管２８と内管２９との間には所定
の通路断面積を有する空気層４５が形成されてい
る。第２排気出口管29は第１室２５を貫通して一
端が閉止板２２に固設されると共に第１室２５を
貫通する部分の管壁には多数の小孔２９Ａが形成
され、その後端側は多孔質金属管２９Ｄで形成さ
れている。また、第２排気出口管２９の第２室２
６を貫通する部分には、その通路を開閉する絞り
弁３２が配設されている。なお４６は内管２９を
支持する取付ステーである。

また、４７は絞り弁３２の自由状態を全閉状態
に付勢するねじりコイルバネで、一端が部材２１
Ａに他端が半円弧状のリンク３３に固設されてい
る。リンク３３の端部には第３ｂ図に示すよう
に、ワイヤ４８が連結している。ワイヤ４８は端
部を除いてさや４８ａにて覆われている。さや４
８の一端は部材２１Ａに形成されたブラケツト３
３ａに固定され、他端はダイヤフラム装置４９を
支持するブラケツト６０に固定されており、ワイ
ヤ９８が作動するときの反力に抗する。このワイ
ヤ９８の他端部は、内燃機関の吸入負圧に応動す
るダイヤフラム装置４９のダイヤフラム５３に固
設された連結棒５０に連結している。ダイヤフラ
ム装置４９は、車両のトランクルーム５１内に画
成されたダイヤフラム装置室５２内に配設されて
いる。その詳細な構成を説明すると、内部にダイ
ヤフラム５３により負圧室５４と大気室５５とが
形成されており、負圧室５４は導入管５６を介し
て図外の内燃機関のインテークマニホールドに連
通させてある。５７は、負圧室５４にダイヤフラ
ム５３を図中下に付勢するように介設されたスプ
リングであり、５８はダイヤフラム５３のストツ
パであり、常時はスプリング５７の力により、ダ
イヤフラム５３がストツパ５８に着座しており、
絞り弁３２は開いている。このような構成によ
り、吸入負圧が大きい運転領域（抵回転少排気流
量時）では、負圧室５４と大気室５５との圧力差
が大きいので、ダイヤフラム５３がスプリング２
７および、ねじりコイルバネ４７の付勢力に抵し
て、図中上方に変位するので、連結棒５０、ワイ
ヤ４８、リンク３３、を介して絞り弁３２を閉成
する。

一方、吸入負圧が小さい運転領域（高回転大排
気流量時）運転される場合には、負圧室５４の吸
入負圧は大気圧に近づくので、負圧室５４と大気
室５５との圧力差が小さくなり、ダイヤフラム５
３はスプリング５７の付勢力により図中下方に変
位し、以つてワイヤ４８の緊締が解かれるので、
ねじりコイルバネ４７の付勢力により絞り弁３２
は開弁する。

なお、５９は車両最後部たるリヤエンドパネル
である。

また、絞り弁３２の駆動する手段として、排気
マニホールドの排圧により駆動するダイヤフラム
装置や、前記実施例のように電磁制御弁を車両側
に固設してワイヤにより駆動するようにしてもよ
い。

したがつて、エンジンの高回転大排気流量時に
は絞り弁３２が第２排気出口管２９の通路を開
き、排気入口管２７より第２室２６に流入した排
気は、連通孔４４を介して第１室２５にＵターン
し、小孔２９Ａを通過して第２排気出口管２９内
に流れ込む。第２排気出口管29内に流入した排気
は、多孔質金属管２９Ｄ内を通過して大気に放出
される。なお、第１室２５に流入した排気の一部
は外管２８と内管２９との間の空気層４５を通過
して大気に放出される。このように、排気は主に
通路面積が大きな第２排気出口管２９内を通流す
るので流路抵抗が低減され、排圧損失が低く抑制
される。

一方、エンジンの低回転少排気流量時において
は絞り弁３２が第２排気出口管２９の通路を閉じ
る。

したがつて、第１室２５に流入した排気は、外
管２８と内管２９との間の空気層４５内のみを通
過して大気に放出される。その結果、排気の流れ
る通路断面積が小さくなるため、充分な消音量を
確保できる。

この場合、排気は多孔質金属管２９Ｄ内を通過
しないので、多孔質金属管２９Ｄによる吸音力の
増大は見込めないが、前記実施例のように、クラ
ンク管２９Ｃ内を通過することがないので、２次
気流音の発生は低いレベルに抑制され、消音効果
は充分である。なお、この実施例では、頚管４３
と第３室４２とで構成される共鳴型消音要素にお
いて、また、排気入口管２７と第２室２６および
第１室２５と連通管４４とでそれぞれ構成される
各Ｕターン拡張型消音要素において、排気騒音が
一層低減される。

また、本実施例は、絞り弁３２を駆動するアク
チユエータを、消音装置本体以外に固設したの
で、マフラの重量増加を抑えることができるの
で、消音装置を支持するマウンテイングのバネ定
数を小さくすることができ、その結果機関振動が
マウンテイングを通して車内に侵入するのを抑制
することができる。よつて車内騒音を低く抑える
ことができる。また、絞り弁等を備えない従来の
消音装置と比べて重量増加はわずかなので、従来
のマウンテイングインシユレータを利用すること
も可能である。またダイヤフラムをゴムのベロー
ズで形成する場合などは、本実施例のようにする
ことで耐熱性に劣る部材を熱源から遠ざけること
ができるので、耐久性を確保することができる。

（効果） 以上説明してきたように、この考案によれば、
排気出口管の通路をエンジンの運転状態に応じて
電磁弁により開閉制御することにより、エンジン
の低回転少排気流量時においては、排気騒音、特
に脈動音を効果的に抑制でき、高回転大排気流量
時においては、流路抵抗を低減し、排圧損失を大
巾に低減することができる。さらに、多孔質金属
管によつて、２次気流騒音も極めて低レベルに抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案に係る消音装置
の一実施例を示した図であり、第１図はその断面
図、第２図は周波数領域と排気騒音レベルとの関
係を示したグラフ、第３ａ図および第３ｂ図はこ
の考案の他の実施例を示す図であり、第３ａ図は
その断面図、第３ｂ図は第３ａ図の絞り弁を駆動
させるアクチユエータを示すその断面図、第４図
は従来の消音装置を示すその概略断面図である。 ２１……外筒、２５……第１室、２６……第２
室、２７……排気入口管、２８……第１排気出口
管（外管）、２９……第１排気出口管（内管）、２
９Ｄ……多孔質金属管、３１，３７……制御手
段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部に少なくとも第１室および第２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
   排気入口管と、第２室を貫通して第１室に開口す
   る外管とこの外管内に挿入されるとともにその後
   端部を多孔質金属管で形成した内管とからなる排
   気出口管と、前記多孔質金属管より上流に設けら
   れ、エンジンの回転数が所定値より低い場合に該
   排気出口管の通路断面積を減少させる制御手段
   と、を備えたことを特徴とする消音装置。