JPH04292518A - 消音装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気系に介
挿される消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排気系に介挿される消音
装置として、図５に示した基本的構造のものが知られて
いる（１９９０年１２月１日（社）自動車技術会発行「
自動車技術ハンドブック」第３２４頁参照）。すなわち
、消音装置本体１には、長さＬ、断面積Ｓ４からなる拡
張室２が形成されており、該拡張室２の相対向する壁面
には、排気導入管３と排気導出管４とが連通されている
。この消音装置は、前記排気系に介挿され、前記排気導
入管３はエンジンの排気マニホルドに連通され、その断
面積は、Ｓ１（但し、Ｓ１≪Ｓ４）に設定されている。

【０００３】かかる、排気装置において、前記拡張室２
の長さＬにより減衰される排気音の周波数が決定される
とともに、拡張比ｍの値の大きさに応じて前記排気音の
減衰量が決定される。ここで、拡張比ｍは、ｍ＝Ｓ４／
Ｓ１であり、よって、前記拡張室２の断面積Ｓ４と排気
導入管３の断面積Ｓ１との差が、大きくなるにしたがっ
て、前記減衰量が増大する。したがって、大型の消音装
置本体１を用い、拡張室２の断面積Ｓ４を可及的に増大
させれば、排気音に対する減衰効果を高めて、より排気
音を低減させることがで可能となるのもである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記消
音装置は、自動車の排気系に介挿されるものであること
から、車体の大きさや配置レイアウト上の制約により、
前記消音装置本体１の大きさは限定され、必然的に前記
拡張室２の断面積Ｓ４も限定される。そこで、前記拡張
室２の断面積Ｓ４を増大させることなく、前記拡張比ｍ
を増大させる構造として、図６に示したように、排気導
入管３の端部に断面積Ｓ２からなるオリフィス５を有す
るプレート６を配設することが考えられている。この構
造によれば、拡張比ｍ＝Ｓ４／Ｓ２が前記拡張比ｍ＝Ｓ
４／Ｓ１より大となることから、より減衰量を増大させ
て排気音を低減させることができる。

【０００５】しかし、単に排気導入管３の端部にオリフ
ィス５を設ける構造としたのでは、排気導入管３を通流
して拡張室２内に流入しようとする排気が、オリフィス
５において急縮小となって通流抵抗が増大してしまう。 よって、減衰量の増大により排気音を低減させることが
可能となっても、前記通流抵抗が増大することにより排
圧も増大し、エンジンの出力性能が低下する不都合が生
ずるものであった。

【０００６】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、排圧の増大を抑制しつつ、排気音
を低減させるようにした消音装置を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にあっては、拡張室を形成する消音装置本体に
、排気を導入する排気導入管と排気を導出する排気導出
管の各端部が連通された消音装置において、前記排気導
入管の端部に先端方向へ徐々に断面積が縮小するノズル
状部が設けられ、該ノズル状部の少なくとも先端部は前
記拡張室内に突設されるとともに、該拡張室内に突設さ
れた前記先端部に複数の小孔が設けられている。

【０００８】

【作用】前記構成において、排気は排気導入管及びノズ
ル状部を介して消音装置本体の拡張室内に流入し、排気
導出管を介して拡張室外に流出する。ここで、前記排気
管の断面積をＳ１、ノズル状部の先端開口の断面積をＳ
２、拡張室の断面積をＳ４とすると、拡張比ｍは、ｍ＝
Ｓ４／Ｓ２であって、このときＳ２＜Ｓ１であることか
ら、ノズル状部を設けることにより、該ノズル状部を設
けない場合と比較して、拡張比は増大し、排気音に対す
る減衰量も増大する。しかも、断面積Ｓ１からＳ２への
変化は、断面積が徐々に縮小するノズル状部によること
から、該ノズル状部における排気の流れはゆるやかな縮
小となり、通流抵抗の増大は抑制される。

【０００９】また、小孔を設けることなく単にノズル状
部のみを設けた場合には、全ての排気がノズル状部の先
端開口から拡張室内に流入することにより急拡大となる
のに対し、ノズル状部の先端部には小孔が設けられてい
ることから、該ノズル状部内に流入した排気の一部は、
前記小孔を通過して拡張室内に流入する。よって、前記
小孔から排気の一部が拡張室内に流入することにより、
１次的な拡大が生じた後、小孔を通過することなく残る
排気がノズル状部の先端開口から拡張室内に流入するこ
とにより、２次的な拡大が生ずる。したがって、この連
続的な１次的及び２次的な拡大により、排気は拡張室内
において、急拡大となることなく、ゆるやかな拡大とな
り、該ゆるやかな拡大により急拡大となった場合と比較
して、排気の流れのエネルギ損失は小さくなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面にした
がって説明する。すなわち、図１に示したように、消音
装置本体１には、断面積Ｓ４からなる拡張室２が形成さ
れており、該拡張室２の相対向する壁面には、排気導入
管３と排気導出管４とが連通されている。この消音装置
は、前記自動車に搭載されてエンジンの排気系に介挿さ
れ、前記排気導入管３は前記エンジンの排気マニホルド
に連通され、その断面積は、Ｓ１（但し、Ｓ１≪Ｓ４）
に設定されている。

【００１１】この排気導入管３の端部には、その全体が
前記拡張室２内に突出するノズル状部７が形成されてい
る。該ノズル状部７は、先端方向へ徐々に断面積がＳ１
からＳ２に縮小するテーパー部８と、該テーパー部８と
一体に成形され先端部９とから構成されている。該先端
部９は、断面積Ｓ２からなり、先端開口１０を有すると
ともに、その周面には複数の小孔１１が形成されている
。なお、前記排気導出管４の断面積もＳ１に設定されて
いる。

【００１２】以上の構成にかかる本実施例において、排
気は排気導入管３及びノズル状部７を介して消音装置本
体１の拡張室２内に流入し、排気導出管４を介して拡張
室２外に流出する。また、排気音も同様に排気導入管３
内を介して拡張室２内に伝達される。このとき、断面積
がＳ１からＳ２に縮小するノズル状部７が存在すること
から、拡張比ｍは、ｍ＝Ｓ４／Ｓ２となり、図６に示し
たオリフィス５を設けた場合と同様に、拡張比ｍがＳ４
／Ｓ１からＳ４／Ｓ２に増大することにより、音の減衰
量を増大させて、排気騒音を低減させることができる。 しかも、断面積Ｓ１からＳ２への変化は、徐々に断面積
が縮小するノズル状部７によることから、該ノズル状部
７における排気の流れはゆるやかな縮小となり、通流抵
抗の増大は抑制される。

【００１３】また、前記先端部９小孔１１を設けること
なく、図２（ａ）に例示したように、単に断面積Ｓ２か
らなる先端開口１０を有するノズル状部７のみを設けた
場合であっても、拡張比ｍは、本実施例と同様にｍ＝Ｓ
４／Ｓ２なって、排気騒音は低減する。しかも、断面積
Ｓ１からＳ２への変化は、ノズル状部７によることから
、該ノズル状部７における排気の流れはゆるやかな縮小
となり、通流抵抗の増大も抑制される。しかし、図２（
ａ）に示した構造においては、前記先端開口１０から拡
張室２内に排気が流入する際、排気の流れは急拡大とな
り、この急拡大の場合における損失ヘッドｈ０は、

【数
１】 により求められる。但し、この数１において、ξ０は急
拡大においては１又は１よりわずか大きな定数、ｑ１は
排気導入管３内の平均流速、ｇは重力である。

【００１４】これに対し、図２（ｂ）に示した本実施例
においては、ノズル状部７の先端部９に複数の小孔１１
が設けられていることから、該ノズル状７部内に流入し
た排気の一部は、前記小孔１１を通過して拡張室２内に
流入する。そして、順次複数の小孔１１から排気の一部
が拡張室内２に流入することにより、１次的な拡大Ｖ１
が生じ、この１次的な拡大Ｖ１は前記複数の小孔１１が
設けられている先端部９の長さ範囲において順次行われ
る。

【００１５】したがって、この１次的拡大により、図３
に模式的に示したように、実際には等断面積Ｓ２である
先端部９は、前記小孔１１の開口率及び開口面積に依存
して、その断面積がＳ２からＳ３に徐々に拡大したと等
価であると見做すことができる。しかも、この１次的な
拡大Ｖ１は断面積がＳ２からＳ３に徐々に拡大する領域
で行われることから、図２（ａ）に示した構造のように
、急拡大ではなく、図３に示したように断面積がＳ２か
らＳ３に変化する際の拡がり角θからなるゆるやかな拡
大と見做すこともできる。

【００１６】ここで、断面積Ｓ２からＳ３へのゆるやか
な拡大における損失ヘッドｈ１は、

【数２】 により求められるが、この数２におけるξ１の値は、前
記拡がり角θによって異なり、例えばθ＝６°の場合、
ξ１の最小値は０．１３５である。よって、この数２に
おけるξ１の値（例えば０．１３５）は、数１における
ξ０の値（１または１よりわずか大きな定数）より遥か
に小さい値であり、必然的に数２から求められるゆるや
かな拡大における損失ヘッドｈ１は、数１から求められ
る急拡大の場合損失ヘッドｈ０より遥かに小さい値とな
る。

【００１７】また、小孔１１を通過することなく残る排
気が前記先端開口１０から拡張室２内に流入することに
より２次的な拡大Ｖ２が生ずるが、この２次的な拡大Ｖ
２は、前記１次的な拡大Ｖ１に連続して行われることか
ら、かかる２次的な拡大Ｖ２も図３に模式的に示したよ
うに、断面積がＳ３からＳ４に徐々に変化するゆるやか
な拡大と見做すことができる。

【００１８】ここで、断面積Ｓ３からＳ４への拡大にお
ける損失ヘッドｈ２は、

【数３】 により求められるが、この数３におけるξ２の値は、数
２の場合と同様に、前記拡がり角θによって異なり、例
えば断面積Ｓ２からＳ４まで一様に拡大したとすると、
θ＝６°で、ξ２の最小値は０．１３５である。よって
、この数３におけるξ２の値（例えば０．１３５）は、
数１におけるξ０の値（１または１よりわずか大きな定
数）より遥かに小さい値であり、必然的に数３から求め
られるゆるやかな拡大における損失ヘッドｈ２は、数１
から求められる急拡大の場合損失ヘッドｈ０より遥かに
小さい値となる。

【００１９】また、本実施例における全体の損失ヘッド
ｈは、数２による値と数３による値との和、つまり

【数
４】 により求められるが、この数４により求められた損失ヘ
ッドｈは、ξ０が値が１または１よりわずか大きな定数
である数１から求められる損失ヘッドｈ０より小さい値
となる。

【００２０】よって、図２（ａ）に示したノズル状部７
のみを設けた構造と同様に、断面積をＳ１からＳ２へ変
化させる際の通流抵抗の増大を抑制し、かつ、同様の拡
張比ｍ＝Ｓ４／Ｓ２を確保しつつ、さらに、図２（ａ）
の構造より損失ヘッドｈを低減させることができる。そ
の結果、前記オリフィス５を設けた構造に対しては無論
のこと、ノズル状部７のみを設けた構造に対しても、排
圧を大幅に低下させることができ、よって、排圧の増大
を抑制しつつ、排気音を低下させることが可能となる。

【００２１】また、前記拡がり角θは、前述のように前
記小孔１１の先端部９に対する開口率及び開口面積に依
存することから、小孔１１の開口率や開口面積を設定変
更すれば、ξ１，ξ２の値が変化し、これにより全体の
損失ヘッドｈの値も変化して、排圧の設定変更も可能と
なる。よって、小孔１１の開口率等を変化させる容易な
設計変更により、自在に排圧設定変更することも可能と
なるのである。

【００２２】なお、本実施例においては、ノズル状部７
の全体を拡張室２内に突出させるようにしたが、前記複
数の小孔１１が設けられた先端部９のみを拡張室２内に
突出させる構造としてもよい。

【００２３】図４は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、ノズル状部７にはテーパー部８の先端部１３に複
数の小孔１１が設けられている。かかる実施例において
も、図４に示したように、１次的な拡大Ｖ１により、実
際には小孔１１が形成される直前の断面積Ｓ２は、該小
孔１１の先端部１３に対する開口率及び開口面積に依存
して、その断面積がＳ２からＳ３に徐々に拡大したと等
価であると見做すことができ、また、２次的な拡大Ｖ２
により断面積がＳ３からＳ４に徐々に変化するゆるやか
な拡大と見做すことができる。

【００２４】よって、この実施例においても、前述した
実施例と同様に排圧の増大を抑制しつつ、排気音を低下
させることが可能となる。しかも、この実施例において
は、前述した実施例と比較してノズル状部７の形状が簡
易であることから、より低コストにて実用化が可能とな
るのである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、排気導入
管の端部に先端方向へ徐々に断面積を縮小させるノズル
状部が設けられ、該ノズル状部を介して排気を消音装置
本体の拡張室に流入させるようにしたことから、オリフ
ィスを介して排気を拡張室内に流入させる構造のように
、排気の通流抵抗を増加させることなく、しかも拡張比
を増加させることができる。よって、配置レイアウト上
の制約により、大きさが限定される消音装置本体におい
て、通流抵抗を増大させることなく、拡張比の増大によ
る排気音の低減を図ることができる。

【００２６】また、前記拡張室内に突出するノズル状部
の先端部に複数の小孔を設けるようにしたことから、単
にノズル状部を設けた構造と比較して、排気が拡張室内
にて拡大する際の損失ヘッドを小さくすることができる
。これにより、排気の流れのエネルギ損失は小さくして
、排圧の増加を抑制することができる。

【００２７】その結果、前記オリフィスを設けた構造に
対しては無論のこと、ノズル状部のみを設けた構造に対
しても、排圧を大幅に低下させることができ、よって、
拡張室を有する消音装置本体の大きさが限定された条件
下において、排圧の増大を抑制しつつ、排気音を低下さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】同実施例とノズル状部のみを設けた消音装置の
模式図である。

【図３】同実施例における拡張室内での排気の拡張を仮
想的に示す模式図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。

【図５】従来の消音装置を示す説明図である。

【図６】従来のオリフィスが設けられた消音装置の説明
図である。

【符号の説明】

１　　　　消音装置本体 ２　　　　拡張室 ３　　　　排気導入管 ４　　　　排気導出管 ７　　　　ノズル状部 ９　　　　先端部 １１　　小孔 １３　　先端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　拡張室を形成する消音装置本体に、排
   気を導入する排気導入管と排気を導出する排気導出管の
   各端部が連通された消音装置において、前記排気導入管
   の端部に先端方向へ徐々に断面積を縮小させたノズル状
   部が設けられ、該ノズル状部の少なくとも先端部は前記
   拡張室内に突設されるとともに、該拡張室内に突設され
   た前記先端部に複数の小孔が設けられたことを特徴とす
   る消音装置。