JPH03275919A - マフラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は内燃機関等の排気系に接続されて排気消音を
行うマフラに関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種のマフラとして、例えば特公平１−５６２
４７号公報に開示されたものが知られている。

即ち、第１０．１１図に示すように、このマフラの外筒
４１は、両端側の端板４２，４３及び内側の仕切板４４
によって区画された第１拡張室４５及び第２拡張室４６
を備えている。一方の端板４２と仕切板４４との間には
、第１拡張室４５を貫通する排気入口管４７及び第１排
気出口管４８がそれぞれ設けられている。又、他方の端
板４３と仕切板４４との間には、第２拡張室４６を貫通
すると共に他端が第１排気出口管４８に合流して接続さ
れた第２排気出口管４９が設けられている。更に、第１
排気出口管４８の途中には、その通路を開閉するために
ソレノイド５０によって駆動される開閉弁５■が設けら
れている。

そして、このソレノイド５０は、予め定められた所定の
機関回転数（例えば、４０００ｒｐｍ）を基準に判断制
御を行うようにした制御回路５２からの制御信号によっ
てオン・オフされるようになっている。即ち、機関回転
数が４００Ｏｒｐｍ以下の場合には、ソレノイド５０が
オフとなり、開閉弁５１が閉じられる。この状態では、
第１０図に示すように、機関からの排気が排気入口管４
７を介して第２拡張室４６へ導入され、同拡張室４６か
ら第１排気出口管４８へ一旦入る。更に、第１排気出口
管４８に入った排気は、その途中に形成された複数の連
通孔５３を介して第１拡張室４５へ流れ、第２排気出口
管４９を通過して外部へ排出される。つまり、機関回転
数が低くて排気流量が少なくなる場合には、２段Ｕター
ン構造拡張型消音部を構成して、消音効果と排気脈動騒
音に対する消音効果を図っていた。

一方、機関回転数が４０００ｒｐｍを超えると、制御回
路５２からソレノイド５０へ制御信号が出力され、ソレ
ノイド５０かオンとなって開閉弁５１が開かれる。この
結果、第】１図に示すように、機関からの排気は排気人
口管４７を介して第２拡張室４６へ導入され、同拡張室
４６から第１排気出口管４８を通過して外部へ排出され
る。つまり、機関回転数か高くて排気流量が多くなる場
合には、１段Ｕターン構造拡張型消音部と多孔拡張型消
音部とを構成して排気通路を簡潔化し、排圧の低下と機
関出力の向上とを図ると共に、２次発生気流音を抑制し
て排気騒音の低減を狙っていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、−船釣には、排気騒音に関与する爆発伝
播音の周波数が機関回転数の大きさに応じて変化するこ
とがわかっている。そして、前記従来のマフラでは、予
め設定された４０００ｒｐｍの機関回転数を基準に開閉
弁５１が開閉され、排気通路が２通りに切り換えられて
いただけであった。このため、機関回転数の大小の変化
による爆発伝播音の周波数変化に対応した消音特性を得
ることができず、排気騒音を最適に抑えることができな
かった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、機関回転数の変化に合わせて排気騒音を
最適に抑えることが可能なマフラを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明においては、−
万端を入口側とし他方端を出口側とした外筒と、その外
筒の両端に設けられた端板及び内側に設けられた仕切板
により区画された複数の拡張室と、入口側の端板を貫通
して設けられ、一端が機関排気系に接続された入口側管
路と、出口側の端板を貫通して設けられ、一端が外部に
連通して設けられた出口側管路と、仕切板を貫通して設
けられ、その内部が仕切壁によって複数の小通路に分割
された内側管路と、その内側管路の一方の開口端を遮蔽
するためにその開口端の近傍にて往復動可能に設けられ
た遮蔽板と、内側管路の開口端の遮蔽量を機関回転数に
応じて増減するために、遮蔽板の移動量を機関回転数に
応して増減する駆動制御手段とを備えている。

［作用］ 上記の構成によれば、遮蔽板を移動させて内側管路の開
口端の遮蔽位置を調節することにより、内側管路におけ
る小通路の連通数が調節されて内側管路の通路断面積が
調節される。そして、機関排気系から入口側管路を介し
て拡張室に導入される排気は、通路断面積が調節された
内側管路を介して次の拡張室へ導かれ、更に出口側管路
を介して外部へ排出されることになる。

従って、駆動制御手段が機関回転数、即ち排気流通量に
応じて遮蔽板の移動量を増減することにより、内側管路
の開口端の遮蔽量が機関回転数に応じて増減され、これ
によって排気騒音に関与する爆発伝播音の周波数が機関
回転数の大きさに応じて調節され、排気騒音が最適に抑
制される。

［実施例コ 以下、この発明を内燃機関の排気系に接続されたマフラ
に具体化した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１．２図はこの実施例におけるマフラ１の構成及び作
用を説明する断面図である。

マフラ１を構成する円筒状の外筒２は、その−万端が入
口側、他方端が出口側となっている。この外筒２の両端
には端板３，４が設けられ、内側には第１及び第２の仕
切板５，６が設けられている。そして、これら端板３，
４及び仕切板５，６により、外筒２の内部が３つの拡張
室７．８．９に区画されている。即ち、入口側の第１拡
張室７、その隣の第２拡張室８及び出口側の第３拡張室
９となっている。ここで、各拡張室７〜９とは、排気ガ
スの通路断面積を変化させて膨張収縮させるためのもの
である。そして、第１拡張室７は排気音の低周波数域を
主として抑えるためのものであり、第２拡張室８は高周
波数域を主として抑えるためのものであり、更に第３拡
張室９は中周波数域を主として抑えるためのものである
。

入口側の端板３には、その上部を貫通する円筒状の入口
側管路１０が設けられている。この入口側管路１０の一
端は内燃機関の排気系に接続され、他端は第１拡張室７
に連通して設けられている。

又、第１仕切板５には、その下部を貫通する円筒状の第
１内側管路１１が設けられている。この第１内側管路１
１の一端は第１拡張室７に、他端は第２拡張室８にそれ
ぞれ連通して設けられている。

更に、第２仕切板６には、その中央部を貫通すると共に
第１内側管路１１よりも短い円筒状の第２内側管路１２
が設けられている。この第２内側管路１２の一端は第２
拡張室８に、他端は第３拡張室９にそれぞれ連通して設
けられている。更に又、出口側の端板４には、その上部
を貫通する円筒状の出口側、管路１３が設けられている
。この出口側管路１３の一端は第３拡張室９に、他端は
外部にそれぞれ連通して設けられている。

第１内側管路１１の内部には、その長平方向に沿って、
仕切壁としての複数（合計１９本）の小径パイプ１４が
互いに平行に組み込まれている。

これによって、第１内側管路１１の内部が複数の小通路
１５に分割されている。第５図は第１内側管路１１の内
部を示す第１図のＡ−Ａ線断面図であり、その内部は複
数の小通路１５によって蜂の巣状をなしている。

又、第１拡張室７において、第１内側管路１１の入口側
開口端の近傍には、その開口端を遮蔽するために往復動
可能な遮蔽板１６が設けられている。

即ち、第１拡張室７に対応して、外筒２の下側にはその
外周壁を貫通して上下方向へ往復動可能なロッド１７が
設けられている。外筒２の下側にはロッド１７を挟む形
で一対のガイド片１８が固着されており、ロッド１７の
上下動を案内するようになっている。そして、このロッ
ド１７の上端に前記遮蔽板１６が固着されている。一方
、同じく外筒２の下側には、ステッピングモータよりな
る駆動用モータ１９がブラケット２０を介して取り付け
られている。この駆動用モータ１９の出力軸１９ａには
、レバー２１の基端が一体回転可能に固着されている。

そして、そのレバー２１の先端と前記ロッド１７の下端
とが、リンク２２を介して回動可能に連結されている。

従って、駆動用モータ１９が駆動されることにより、レ
バー２１及びリンク２２を介してロッドエフが上下動さ
れ、遮蔽板１６が一体的に上下動される。そして、駆動
用モータ１９の駆動量を調節することにより、遮蔽板１
６の移動量が調節され、第１内側管路１１の入口側開口
端の遮蔽位置が調節される。つまり、遮蔽板１６を移動
させて第１内側管路１１の入口側開口端の遮蔽位置を調
節することにより、その内側管路１１における小通路１
５の連通数が調節され、同内側管路１１の通路断面積Ｓ
が調節されるようになっている。

又、この実施例において、駆動用モータ１９はコントロ
ーラ２３からの制御信号によって駆動制御されるように
なっている。このコントローラ２３は、図示しない回転
数センサにて検出される機関回転数Ｒに応じ、駆動用モ
ータ１９の駆動量（駆動ステップ数）を制御するように
なっている。

即ち、この実施例では、駆動用モータ１９及びコントロ
ーラ２３等によって駆動制御手段が構成されており、機
関回転数Ｒか低い場合には、コントローラ２３は駆動用
モータ１９を駆動制御し、第１，３図に示すように、ロ
ッド１７を最上方位置へ移動させて遮蔽板１６の調節に
よる第１内側管路１１の通路断面積Ｓを最も小さくする
（一つの小径パイプ１４のみを連通させる）。又、機関
回転数Ｒが上昇するにつれて、コントローラ２３は駆動
用モータ１９を駆動制御し、ロッド１７を徐々に下方へ
移動させて遮蔽板１６の調節による第１内側管路１１の
通路断面積Ｓを大きくする。

そして、機関回転数Ｒが最も高い回転数になった場合に
は、コントローラ２３は駆動用モータ１９を駆動制御し
、第２，４図に示すように、ロッド１７を最下方位置へ
移動させて遮蔽板１６の調節による第１内側管路ＩＩの
通路断面積Ｓを最も大きくする（全部の小径パイプ１４
を連通させる）。

次に、上記のように構成したマフラの作用について説明
する。

一般に、この実施例と同様に、拡張室にて内側管路の通
路断面積Ｓを変化させて排気の膨張収縮を行う拡張型マ
フラでは、その消音特性（消音周波数ｒｆ　ＯＪ　）を
以下のような式（１）で表すことができる。

ここで、Ｃは音速、■は拡張室の容積、Ｌは出口側の内
側管路の長さである。

この式（１）からも明らかなように、拡張室の容積Ｖ、
内側管路の長さＬの値が大きくて内側管路の通路断面積
Ｓの値が小さい程、消音可能な周波数が低くて良いマフ
ラと言える。

又、内燃機関の排気騒音の主成分である爆発伝播音の周
波数「ｆｌ」を以下のような式（２）で表すことができ
る。

ここで、Ｒは機関回転数である（但し、４サイクル、４
気筒の場合）。

この式（２）からも明らかなように、機関回転数Ｒが通
常の使用領域である６００〜３０００ｒｐｍの範囲内で
変化するとき、周波数ｆ１は２０〜１００Ｈｚという比
較的大きな幅をもって変化することになる。又、このよ
うに周波数の大幅な変化に対して、従来例のように一つ
のマフラで対応して最適な消音効果を得ることは困難で
あった。

そこで、この実施例のマフラ１では、第１内側管路１１
の通路断面積Ｓを機関回転数Ｒの変化に合わせて変化さ
せるようにしている。又、その通路断面積Ｓは、小径パ
イプ１４の数を１〜１９本の範囲で変化させて変えるこ
とができるので、通路断面積Ｓを５倍以上の倍率をもっ
て変化させることかできる。

そして、今、内燃機関の運転状態において、内燃機関の
排気系から入口側管路１０を介して第１拡張室７に排気
が導入されると、その排気は通路断面積Ｓが調節された
第１内側管路１１を介して第２拡張室８へ導かれ、次に
第２内側管路】２を介して第３拡張室９へ導かれ、更に
出口側管路１３を介して外部へ排出されることになる。

従って、機関回転数Ｒ１即ち排気流通量に合わせて駆動
用モータ１９を駆動制御して遮蔽板１６の移動量を徐々
に調節すると、排気騒音に関与する気流音の周波数が機
関回転数Ｒの大きさに応じて緩やかに調節され、排気騒
音のレベルを最適な低いレベルに抑えることができる。

又、従来例のマフラでは、機関回転数Ｒが上昇すと排気
圧力が急激に増大し、機関性能が低下する傾向にあった
。ところが、この実施例のマフラでは、機関回転数Ｒの
上昇と共に、第１内側管路１１の通路断面積Ｓを徐々に
増加させるようにしたので、排気圧力の急激な増大や、
それに伴う機関出力の低下を抑えることができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、円筒状の第１内側管路ｌ■内に
仕切壁となる複数の小径パイプ１４を組み込んで小通路
１５としたが、第６図に示すように、四角筒状の内側管
路２４の内部に格子状の仕切壁２５を設けて複数の小通
路２６を設けてもよい。

又、第７，８図に示すように、三角筒状の内側管路２７
の内部に斜め格子状の仕切壁２８や普通の格子状の仕切
壁２９を設けて複数の小通路３０を設けてもよい。この
場合、内側管路２７を直角三角筒状にしたことにより、
遮蔽板１６の移動量の割合に対して、通路断面積を２乗
の倍率で増減させることができるので、前記実施例にて
示した式（１）から、遮蔽板１６の移動量と周波数ｆＯ
の値とを正比例の関係にすることができる。

（２）前記実施例では、第１内側管路１１の入口側開口
端に対応して第１拡張室７に遮蔽板１６を設け、駆動用
モータ１９等により上下動させるようにしたが、第９図
に示すように、第１内側管路１１の出口側開口端に対応
して第２拡張室８に遮蔽板１６を設け、駆動用モータ１
９等によって上下動させるようにしてもよい。

（３）前記実施例では、外筒２の両端側及び内部に端板
３，４及び２つの仕切板５，６を設けて３つの拡張室７
〜９を設け、各仕切板５，６に対して第１内側管路１１
及び第２内側管路１２を貫通して設けたが、外筒の内側
に設ける仕切板を１つにして拡張室の数を２つとし、内
側管路の数を１つにしたり、仕切板の数を３つ以上にし
て拡張室の数を４つ以上とし、各仕切板に対して内側管
路を貫通してもうけるようにしてもよい。

（４）前記実施例では、遮蔽板１６を駆動させるために
駆動用モータ１９からロッド１７、リンク２２及レバー
２１等の連結関係により動力伝達するようにしたが、こ
れをラックとピニオンの係合関係により動力伝達するよ
うにしてもよい。

［発明の効果コ 以上詳述したように、この発明によれば、機関回転数の
変化に合わせて排気騒音を最適な低いレベルに抑えるこ
とができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明を具体化した一実施例を示し
、第１図及び第２図はこの実施例におけるマフラの構成
及び作用を説明する断面図、第３図及び第４図は遮蔽板
の作用を説明する部分断面図、第５図は第１図のＡ−Ａ
線断面図である。第６図〜第８図はこの発明を具体化し
た別の実施例における内側管路の開口端を示す図、第９
図は同じく別の実施例におけるマフラの構成を説明する
断面図である。第１Ｏ図及び第１１図は従来例における
マフラの構成及び作用を説明する断面図である。 図中、２は外筒、３，４は端板、５は第１仕切板、６は
第２仕切板、７は第１拡張室、８は第２拡張室、９は第
３拡張室、１０は入口側管路、１１は第１内側管路、１
２は第２内側管路、１３は出口側管路、１４は仕切壁と
しての小径パイプ、２５、．２８．２９は仕切壁、１５
，２６．３０は小通路、１６は遮蔽板、１９は駆動用モ
ータ、２３はコントローラ（１９，２３等は駆動制御手
段を構成している）である。 第９１１ １ −１．０７− 第６図 ２５、．２６ １７図 ０ 第８１！Ｉ ｌＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　一方端を入口側とし他方端を出口側とした外筒と、
   前記外筒の両端に設けられた端板及び内側に設けられた
   仕切板により区画された複数の拡張室と、前記入口側の
   端板を貫通して設けられ、一端が機関排気系に接続され
   た入口側管路と、前記出口側の端板を貫通して設けられ
   、一端が外部に連通して設けられた出口側管路と、前記
   仕切板を貫通して設けられ、その内部が仕切壁によって
   複数の小通路に分割された内側管路と、前記内側管路の
   一方の開口端を遮蔽するためにその開口端の近傍にて往
   復動可能に設けられた遮蔽板と、前記内側管路の開口端
   の遮蔽量を機関回転数に応じて増減するために、前記遮
   蔽板の移動量を機関回転数に応じて増減する駆動制御手
   段とを備えたマフラ。