JPH0523770Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関における排気系の騒音を低
減させるための排気消音装置に関するもので、特
に、排気管として二重管が用いられている排気系
の消音装置に関するものである。

（従来の技術） 自動車においては、内燃機関の排気騒音を低減
させるために、種々の消音装置が用いられてい
る。その消音装置は、基本的には、吸音型、拡張
型、及び共鳴型に大別される。吸音型は、グラス
ウール等の吸音材によつて音のエネルギを吸収し
ようとするものであり、拡張型は、排気管の途中
に膨張室を設け、膨張室壁で反射する音波の干渉
によつて音を打ち消そうとするものである。ま
た、共鳴型は、共鳴室により排気音の入射波に対
して逆位相の波を形成させ、それによつて音を打
ち消そうとするもので、最も消音効果の高いもの
とされている。一般の排気消音器、すなわちマフ
ラーは、これらの型を組み合わせ、それぞれの原
理による消音効果が発揮されるように構成されて
いる。

ところで、共鳴による消音の場合、低周波の騒
音を減衰させるためには共鳴室の長さを長くする
ことが必要となる。しかしながら、自動車の場合
には設置スペースが限られているので、マフラー
に長い共鳴室を設けることはできない。そのため
に、一般のマフラーでは、低周波騒音を効果的に
消音することは極めて難しいものとなつている。

一方、自動車においては、排気管を二重管と
し、放射音を抑制するとともに、排気ガスの保温
及び外部に対する遮熱を図るようにすることが多
い。そのような二重排気管の場合には、内筒と外
筒との間に長い空隙が形成される。そこで、例え
ば実開昭53−12936号公報、実公昭55−14737号公
報等に示されているように、その空隙を共鳴室と
して利用することが考えられている。

その場合、従来は、内筒の壁面に多数の小孔を
設け、内筒の内部と外部の空隙とを連通させるよ
うにしていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、そのような従来のものでは、内
筒に小孔を形成するための加工が必要となる。し
かも、その小孔の大きさ、数、位置等は、共鳴に
よる消音効果に重大な影響を及ぼすので、その加
工には細心の注意を払わなければならない。特
に、その小孔全体の面積は、大きいほど減衰量が
大きくなり、高い消音効果が得られるようになる
が、内筒の壁面に大面積の孔を設けることは極め
て難しい。また、その小孔によつて、内筒の内部
を流れる排気ガスに抵抗が生じるという問題もあ
る。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、内筒に加工を施すこと
なく、内筒と外筒との間の空隙を共鳴室として利
用することができるようにすることである。

また、本考案の他の目的は、その共鳴室に連通
する開口を大面積のものとすることができるよう
にし、それによつて、高い消音効果が得られるよ
うにすることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、内燃
機関の排気系に設けられたプリチヤンバ、マフラ
ー等の膨張室に二重排気管を接続し、その排気管
の内筒と外筒との間に形成される空隙の一端を膨
張室内に開口させるようにしている。その空隙の
他端は、継手用フランジ部分等において閉塞され
ている。

（作用） このように構成することにより、排気系には、
一端が膨張室に開口し、他端が閉塞された、排気
管に沿う長い空隙が形成されることになり、その
空隙が共鳴室となつて、排気系の低周波騒音が減
衰されるようになる。そして、その開口は、二重
管を膨張室内に開放するだけで形成されるので、
内筒に加工を施す必要はなくなる。また、その開
口は、内筒のまわり全周に形成されるので、その
面積は十分に大きなものとなり、大エネルギの音
の吸収が可能となる。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明す
る。

図中、第１図は本考案による排気消音装置の一
実施例を示す縦断面図であり、第２図はその排気
消音装置を備えた内燃機関の排気系を示す概略斜
視図である。

第２図から明らかなように、内燃機関本体１に
は排気マニホルド２が接続され、その排気マニホ
ルド２に排気管３を介して触媒コンバータ４が接
続されている。また、その触媒コンバータ４に
は、排気管５、プリチヤンバ６、排気管７、及び
マフラー８が順に接続されている。こうして、内
燃機関本体１から排出される排気ガスを、触媒コ
ンバータ４によつて浄化し、プリチヤンバ６及び
マフラー８によつて消音した後、外部に排出する
排気系９が構成されている。

プリチヤンバ６とマフラー８との間の排気管７
は、ほぼ一定の断面で、十分に長く形成されてい
る。そして、この排気管７は、第１図に示されて
いるように、内筒１０とその外周を取り囲む外筒
１１とからなる二重管とされている。内筒１０
は、外筒１１にスポツト状に形成された内方突起
１２によつて、外筒１１の内側にほぼ一定の距離
を置いて同心状に保持されている。こうして、内
筒１０と外筒１１との間には、リング状断面の空
隙１３が形成されている。

排気管７の内筒１０は、膨張室であるプリチヤ
ンバ６の内部に十分に突出するようにされてい
る。また、外筒１１は、二重構造に構成されたプ
リチヤンバ６の内壁１４に連続するようにされて
いる。したがつて、二重管である排気管７は、そ
の内筒１０の内部通路及び内筒１０と外筒１１と
の間の空隙１３が、ともにプリチヤンバ６の内部
に対して開放されている。すなわち、内筒１０と
外筒１１との間の空隙１３は、その一端におい
て、内筒１０とプリチヤンバ６の内壁１４との間
に形成されるリング状の開口１５を介して、プリ
チヤンバ６の内部と連通している。

排気管７の他端には、マフラー８に接続するた
めのフランジ１６が設けられている。そして、外
筒１１は、このフランジ１６の近傍において内筒
１０に接合されている。こうして、内筒１０と外
筒１１との間に形成される空隙１３は、排気管７
が接続される膨張室に一端が開口するとともに、
他端が閉塞されている。排気ガスは、その内筒１
０の内部を流れるようになつている。

次に、このように構成された内燃機関の排気消
音装置の作用について説明する。

内燃機関本体１から排出され、触媒コンバータ
４において浄化された排気ガスは、プリチヤンバ
６に導かれる。このプリチヤンバ６は膨張室とな
つているので、プリチヤンバ６内に導入された排
気ガスの音波のエネルギは、膨張室の壁から壁へ
と反射する間に互いに干渉し合つて減衰される。

また、その音波の一部は、開口１５を通して、
排気管７の内筒１０と外筒１１との間に形成され
た空隙１３内に入射する。この空隙１３は、他端
が閉塞されているので、共鳴室となり、入射した
音波と逆位相の波が形成される。その波の周波
数、すなわち共鳴周波数は、開口１５から空隙
１３の閉塞端までの長さをｌ、音速をｃとする
と、 ＝（2n−１）×ｃ／4l（ｎ＝１，２，３，……） となる。すなわち、この共鳴周波数に等しい周
波数の音波が打ち消されることになる。

そして、空隙１３は、排気管７のほぼ全長にわ
たつて形成されているので、その長さは十分に長
い。しかも、その開口１５は、プリチヤンバ６内
の内方に突出した位置に形成されている。したが
つて、その共鳴室の長さｌは極めて長いものとな
つている。その結果、共鳴周波数は十分に低く
なる。すなわち、低周波の騒音が消音されるよう
になる。また、その開口１５は、内筒１０の外周
全体に形成されているので、その面積は十分に大
きい。したがつて、減衰量が大きくなり、高い消
音効果を得ることができる。

こうしてプリチヤンバ６及び空隙１３によつて
消音された排気ガスは、次にマフラー８に導か
れ、更に消音される。このとき、排気管７は二重
管とされ、排気ガスが流れる内筒１０の外周に空
隙１３による空気層が形成されているので、放射
音が低減されるとともに、排気ガスの熱が外部に
放出されることも抑制される。

第３図は、このように構成された本考案による
排気消音装置と、空隙１３からなる共鳴室が設け
られていない従来のものとにより、内燃機関の加
速時における排気騒音レベルを比較測定した結果
を示すグラフである。

この図から明らかなように、本考案による排気
消音装置では、特にエンジン回転数が2000rpm付
近のＣ特性に顕著な効果が表れており、70〜80Hz
の低周波騒音が大きく減衰されることが確かめら
れた。

なお、上記実施例においては、プリチヤンバ６
とマフラー８との間の排気管７を二重管とし、そ
の内筒１０と外筒１１との間の空隙１３をプリチ
ヤンバ６に開口させるようにしているが、その排
気管７をマフラー８から延びるものとし、空隙１
３を、膨張室であるマフラー８に開口させるよう
にすることもできる。その場合には、その空隙１
３をプリチヤンバ６側で閉塞するようにすればよ
い。

また、触媒コンバータ４も膨張室として機能す
るので、その触媒コンバータ４に接続される排気
管３あるいは５を二重管とし、それによつて同様
な共鳴室を形成するようにすることもできる。触
媒コンバータ４の上流側の排気管３を二重管とす
れば、その内部を流れる排気ガスに対する保温効
果が得られ、触媒反応の促進を図るという効果を
も得ることができるようになる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、排気系に設けられた膨張室に接続される排気
管を二重管とし、その内筒と外筒との間に形成さ
れる空隙の一端を膨張室内に開口させることによ
つて、その空隙を共鳴室として機能させるように
しているので、デツドスペースを利用して長い共
鳴室を設けることができ、低周波騒音を効果的に
減衰させることが可能となる。特に、その排気管
の内筒を膨張室内に突出させることができ、それ
によつて共鳴室の長さを一層長くすることができ
るので、排気管長が一定であつても、より低い周
波数の排気音の消音が可能となる。

また、二重排気管の一端を膨張室に開放させる
ことによつて、共鳴室の開口を形成するようにし
ているので、内筒の壁面に穿孔する等の加工を施
す必要はなく、しかも、その開口面積も十分に大
きくすることができ、背圧を上昇させることなく
高い消音効果の得られる排気消音装置とすること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による排気消音装置の一実施
例を示す縦断面図、第２図は、その排気消音装置
を備えた内燃機関の排気系の概略斜視図、第３図
は、その排気消音装置による騒音レベルの低減効
果を示す実験結果のグラフである。 ３……排気管、４……触媒コンバータ（膨張
室）、５……排気管、６……プリチヤンバ（膨張
室）、７……排気管、８……マフラー（膨張室）、
９……排気系、１０……内筒、１１……外筒、１
３……空隙、１５……開口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内燃機関の排気系９に設けられている膨張室６
   に接続される排気管７が、排気ガスが流れる内筒
   １０と、その内筒１０の外周を取り囲む外筒１１
   とにより二重管として形成され、 その内筒１０と外筒１１との間に形成される空
   隙１３が前記膨張室６の内部に対して開放される
   とともに、その空隙１３の他端が閉塞されてい
   て、その空隙１３によつて低周波の排気騒音を打
   ち消す共鳴室が構成されていることを特徴とす
   る、 内燃機関の排気消音装置。