JPH0526025A - 排気消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消音器内に排気ガスが直進する経路と空洞室
から空洞室へと進みその後本流に合流する経路を形成す
る簡易な構成で背圧を抑制しながら有効に騒音を低下さ
せる消音器とする。 【構成】 消音器は排気管Ｘが接続される入口１と、排
気ガスを出口２から排出する排出管３とを有する消音器
ケース４、このケース内に設けた消音筒５、消音筒に所
定長さ貫入するケース内排気管６、ケース後壁に隣接し
て仕切板１６との間に挿置したグラスウール１８とを備
えている。排気ガス経路として消音筒５の開口８を通る
直進経路と、消音筒５内の空洞室Ａ、ケース内の空洞室
Ｂ、隙間Ｃ、空洞室Ｄから成る経路が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車や二輪車の排
気ガスの消音をする排気消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や二輪車のエンジンから排出され
る排気ガスの消音をする排気消音器として、従来、例え
ば共鳴式、う回式、吸音式など種々の形式のものが知ら
れている。共鳴式のものは、一般に排気管より径の大き
い空洞室内をいくつかに仕切り、入口管から流入する排
気ガスがその仕切りを通過して出口管へ至る経路途中に
共鳴室の孔を開口させ、共鳴室で排気音を共鳴させて消
音するように構成されている。

【０００３】う回式のものも、空洞室内に仕切りが設け
られ、仕切りに開設された小孔から小孔へ排気ガスがう
回しながら流れることにより消音される。又、吸音式の
ものは多数の小孔を有する排気管が空洞室内を直通し、
その周囲にグラスウール等の吸音材を設けたものから成
り、吸音材で排気音を吸収して消音する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のいずれ
かの形式の消音器を自動車や二輪車に使用する場合、共
鳴式やう回式のものでは排気ガスに生ずる背圧が大きく
なり、エンジン出力を低下させ結果的に燃費に悪影響を
及ぼす。排気管が直通する吸音式のものでは、背圧が小
さいためエンジン性能を最大限に発揮することができる
が、吸音材が高熱で材質変化を起すと共に排気ガス中に
含まれる水分、オイルやカーボンその他種々の成分が吸
音材に吸収されて高熱により固形化し、吸音材としての
機能が劣化して騒音が大きくなるという問題がある。

【０００５】この発明は、上述した従来の消音器の種々
の問題点に留意して、消音器ケース内に消音筒を設けた
極めて簡易な構成でエンジン爆発時に生じる衝撃波を含
む高圧を減少させて効果的に騒音を低下させる消音器を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めこの発明は、排気管が接続される入口と排気ガスを出
口から排出する排出管とを有する消音器ケース内に、一
端開放他端を端壁で閉じ中心に開口を有する消音筒をそ
の開放端を上流に向けて設け、上記入口からケース内に
連通して延びるケース内排気管を消音筒内に適宜長さ貫
入させ、排気ガスがこのケース内排気管から消音筒の開
口を通り出口へ至る直進経路と、消音筒内の空洞室から
消音筒と消音器ケースの前後壁の間に形成される空洞室
の一方、消音筒と消音器ケースとの隙間、及び前記もう
一方の空洞室を通り上記直進経路に合流する経路を形成
して成る排気消音器の構成としたのである。

【０００７】この場合、消音器ケース入口、ケース内排
気管、消音筒の開口、及び消音器ケースの排出管のそれ
ぞれの内径は、全てほぼ同一径である場合と、各部材ご
とに順次内径を縮小した場合、あるいはその一部のみ、
例えば排出管内径を縮小した場合を含むものとする。但
し、内径を縮小するほど騒音は低下するが、背圧も増加
するのでエンジン性能に悪影響を及ぼさない範囲内で縮
小する。

【０００８】上記第一の解決手段において、前記消音筒
の開口と出口排出管との間を多数の小孔を穿設した排気
接続管で接続したものとしてもよい。

【０００９】あるいは、さらに前記ケース内排気管と消
音筒の他端開口との間を多数の小孔を穿設した排気接続
管で接続したものとしてもよい。

【００１０】又、上記第一の解決手段において、前記消
音筒の開口中心に対し消音器ケースの排出管中心をずら
して設けるようにしてもよい。但し、この場合も排出管
中心をずらしたために背圧が増加するが、これによって
エンジン性能に悪影響を及ぼさない範囲内で中心をずら
すものとする。

【００１１】なお、上記エンジン性能に悪影響を及ぼさ
ない範囲とは、２サイクル、４サイクル、エンジン構
造、排気量、気筒数、個々のエンジン特性（高回転型、
低回転型）等種々のパラメータによって本来は異なる
が、上記解決手段では排気ガス経路が直進し経路の内径
が同一である場合を１００％として、エンジン出力の低
下が最大１０％、好ましくは３％以内であることをい
う。

【００１２】さらに、上記いずれかの解決手段に対し
て、消音器ケース内の後壁に隣接して吸音材を設けたも
のとすることができる。

【００１３】

【作用】この発明の消音器は上記のように構成したか
ら、エンジンが低速から高速に亘って回転する全範囲で
極めて効果的に騒音を減少させる。エンジンからの排気
ガスは消音器に送り込まれた段階では未だかなりの脈動
圧力が残存し、高温である。排気ガスは消音筒内で２方
向に分散して圧力が低下する。１つは消音器内の直進経
路を進むものと、もう１つは消音筒の空洞室からその外
側の消音器前後壁との間に形成される空洞室、隙間、空
洞室を通る経路を進むものである。

【００１４】従って、特に爆発時の排気脈動による高圧
時には排気ガスは上記もう１つの経路を圧力、温度を下
げながら進む。一方直進する排気ガスも圧力、温度は下
がりながら進む。そして、その後に続く比較的低圧の排
気ガスの流れに対して上記もう１つの経路を進んだ排気
ガスは少し時間的に遅れて合流する。この時、直進する
本流の圧力は時間差により脈動波の谷間の低圧であるた
めにこれを吸引する。このように、排気脈動の高圧波を
低圧時に吸引することによって排気脈動の圧力差が均一
化され、騒音が激減する。なお、上記第一の発明では排
気ガスが直進する経路の管径、開口径は全てほぼ同一の
場合に最も背圧が小さくなるが、エンジン性能に影響を
与えずかつ騒音が減少する範囲内で管径、開口径を絞っ
てもよい。

【００１５】第二、第三の解決手段も、作用は第一の解
決手段と原則として同じである。第四の解決手段では、
排出管中心をずらすため直進経路が遮断され音量は低下
するが背圧も増大する。しかし、この解決手段もエンジ
ン性能に影響しない範囲で適用できる。これらの解決手
段は特に４サイクルエンジンにおいては、バルブ機能を
持つ関係上背圧増大がエンジンに及ぼす影響は２サイク
ルエンジン程大きくないので騒音をより低下させるため
には有効な方法である。

【００１６】第五の解決手段による吸音材としては、一
般的にグラスウールを使用できる。この吸音材を用いる
と、比較的高い周波数の音域をかなり減衰させることが
でき、全体として相当な騒音低下の効果がある。

【００１７】

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は第一の実施例の排気消音器の主要縦
断面である。この消音器は、エンジンからの排気ガスを
送り込む排気管Ｘが接続される入口１と反対側の出口２
から排気ガスを排出する排出管３を有する消音器ケース
４内に消音筒５を設け、上記入口１からケース内に延び
るケース内排気管６を備えたものから成る。消音筒５
は、一端７が開放状で他端が絞られその中心に排気管入
口１とほぼ同じサイズの開口８を有し、所定長さの円筒
状として形成されている。この消音筒５は消音器ケース
４のほぼ中央に設けられており、リブ９、１０によりケ
ース内排気管６、消音器ケース４に適宜固定されてい
る。

【００１８】ケース内排気管６は、排気管Ｘと同じ内径
で、消音筒５内に適宜長さ（例えば消音筒長さの少なく
とも１／３程度）貫入している。このケース内排気管６
は、消音器ケース４の入口側にボルト又はリベット１１
で固定した端板１２に固定され、この端板１２に排気管
Ｘがそのフランジとの間にガスケット１４を挟んでキャ
ップねじ１５により固定されている。消音器ケース４の
排出管３側には、適宜位置に仕切板１６が設けられ、こ
の仕切板１６と排出管３の間に排出接続管１７が設けら
れている。そして排出接続管１７の外周に吸音材として
グラスウール１８が挿入されている。上記仕切板１６と
排出接続管１７には多数の小孔１９が設けられ、グラス
ウール１８で吸音できるようにしている。

【００１９】そして、上記入口１、ケース内排気管６、
消音筒の他端開口８、排出接続管１７、排出管３はそれ
ぞれの管内径、開口径がほぼ同一で、一直線上に並んで
設けられている。又、上記のように消音器ケース４内に
消音筒５を設ける際に、その内部には空洞室Ａ、上流側
に空洞室Ｂ、消音器ケース４の内周壁との間に隙間Ｃ、
仕切板１６との間に空洞室Ｄが形成されるように消音筒
５を設ける。図２に図１の線II−IIから見た断面図、図
３に線III −III から見た断面図を示す。

【００２０】上記のように構成した実施例の消音器の作
用、特に消音作用について説明する。図示省略している
が、この実施例の消音器は、特に２サイクルエンジンに
使用すると効果的であり、その場合は通常この消音器よ
り上流側でエンジンの排気口との間にチャンバーと略称
される膨張室を通り排気ガスが消音器に排出される。上
記２サイクルエンジンから排出される排気ガスは、エン
ジン爆発の衝撃波により高圧成分と低圧成分を含む。か
かる衝撃波による高圧成分は、前段のチャンバーで膨張
し圧力降下してある程度消音される。しかし、なお圧力
は残存し高温であり、そのまま排出すると大きな騒音と
なるため、実施例の消音器では上記衝撃波による高圧成
分を緩和して消音しかつエンジンの排気側に作用する背
圧を小さくしてエンジン性能への悪影響を最小限に抑制
する。

【００２１】上記エンジンの排出時に排気ガスは、消音
器内に入り、ケース内排気管６の開放端を過ぎると消音
筒５内で体積が膨張し、圧力が低下する。このとき、排
気ガス自体には速度成分があるため、その一部はストレ
ートに消音筒５の他端開口８へと流れ、残りは消音筒５
内で拡散し上記流れと反対向きに流れて開口７より空洞
室Ｂ内へ向う。さらに、上記開口８を通るストレートな
本流は、そのまま直進して排出接続管１７に入り、出口
２から排出管３を通って外気へと排出される。一方、分
流されて空洞室Ｂへ進んだ排気は隙間Ｃを通って空洞室
Ｄへと流れ、そこから再び本流へと合流する。

【００２２】このような排気ガスの流れが生ずるのは、
最初にエンジン爆発の（排気脈動）衝撃波による高圧成
分が消音筒５内で体積膨張して圧力低下するが、そのう
ち空洞室Ｂへと向う流れにはなおある程度の圧力が残
り、その後排出されるガスは低圧のため、空洞室Ｄから
少し時間的に遅れて再び本流に入る排気ガスより本流の
ガスの圧力の方が低圧となって引かれるからである。上
述した空洞室Ｂ、Ｃ、Ｄを通って流れる排気ガスは空洞
室から空洞室へと進むにつれて段階的に圧力が低下して
行く。このようにして、圧力低下した衝撃波は空洞室Ｄ
から本流に合流するときは、圧力ピークが消された低い
圧力となって合流する。このため、排気騒音の主たる成
分を占める衝撃波による騒音は、大部分消滅し、騒音が
大きく低減されるのである。

【００２３】又、排気ガスのうちストレートに直進して
排出される本流に含まれる衝撃波は直進して進むうちに
さらに低圧化されるが、なお残る圧力成分による騒音は
排出管３側に吸音材として設けたグラスウール１８によ
り吸音され、相当に騒音が低下する。このようにして、
消音筒５とグラスウール１８を併設すると騒音は大きく
低減される。なお、消音筒５のみでも騒音は相当低下す
る。

【００２４】図４に第二実施例の消音器の主要縦断面図
を示す。この実施例では、排出接続管１７が延長され、
消音筒５の他端開口８に接続されている点のみが異な
る。排出接続管１７には多数の小孔１９が設けられ、そ
の開口率は３０％以上としている。消音筒５を振動等の
外力に対して安定して固定する上ではこの実施例の方が
第一実施例より有利である。基本的な作用は、第一実施
例とほぼ同じである。

【００２５】図５に第三実施例を示す。この実施例で
は、図４の第二実施例に対し、さらに排出接続管２０が
ケース内排気管６と消音筒５の他端開口８の間を接続し
ている点が異なっている。排出接続管２０には多数の小
孔１９が設けられている。図６は消音筒５付近の部分拡
大図を示す。この実施例は消音筒５を安定して固定する
上でさらに有利である。この場合の基本的な作用も第一
実施例とほぼ同じである。

【００２６】次に、第三実施例の消音器を用いて騒音を
測定した結果を図７に示す。図７は、吸音材のグラスウ
ール１８を装着し消音筒５を設けた場合の測定結果を
ａ、消音筒５を設けない場合の測定結果をｂ、グラスウ
ール１８を外し消音筒５を設けた場合をｃ、消音筒５も
外した場合をｄとしてグラフに示している。又、消音器
は前部にチャンバを装着して実際のエンジンで測定され
た。実験に使用した対象車種はホンダ技研工業製ＮＳ−
１（５０ｃｃ）であり、道路運送車輌法保安基準により
定められた近接排気騒音測定法に基づいて消音器の排気
口から５０cm、４５°後方水平位置で騒音測定器（Ａレ
ンジ）により測定した。

【００２７】上記測定法では、最高出力回転数×１／２
の回転数（ＮＳ−１の場合１００００ｒｐｍ×１／２＝
５０００ｒｐｍ）でエンジン排気量が１２５ｃｃ以上の
場合９９ｄＢ以下、１２５ｃｃ以下の場合９５ｄＢ以下
と定められており、グラフに示す通り、実験結果のａは
上記保安基準をかなり下回っていることが分る。経年変
化を想定して吸音材のグラスウール１８を外し同様な測
定をし消音筒付きの場合をｃ、消音筒なしの場合をｄと
した結果も同図に示す。この測定結果から、特に経年変
化後の消音筒の効果が理解できる。又、グラスウール１
８無しでも消音筒５を設けていれば（測定結果ｃ）、保
安基準を満足することが分る。なお、以上の第一乃至第
三実施例では、ケース内排気管６、消音筒５の開口８、
排気接続管１７、２０、排出管３の管径、開口径は全て
ほぼ同一の場合を示しているが、これらの管径、開口径
を後方になるに従って順次径を縮小するか、あるいは排
気接続管１７、排出管３の部分のみ径を縮小するように
してもよい（図示省略）。その場合は、当然排気ガスに
対する背圧が増大するが、音量は低下する。

【００２８】図８に第一実施例の接気接続管１７、排出
管３を前方のケース内排気管６、消音筒５の開口８の中
心から所定距離ずらして設けた第四実施例を示す。その
他の構成は第一実施例と同じであり、同じ部材には同じ
符号を付してある。この実施例も基本的な作用は第一実
施例と同じであるが、後方の排出管３の中心をずらして
いるため、ずれ量が大きくなるに従って背圧が大きくな
る。従って、背圧がエンジン性能に大きく影響を与えな
い範囲でずれ量を変化させるとよい。なお、この実施例
では消音器ケース４内の上流側端にも吸音材としてグラ
スウール１８を挿入した例を示しているが、このグラス
ウール１８はより吸音効果を増すためであり、必らずし
も設けなくてもよい。従って、上記第一乃至第三実施例
でも同様に上流側端にグラスウール１８を設けてもよ
い。

【００２９】

【効果】以上詳細に説明したように、この発明の消音器
は入口、出口を有する消音器ケース内に消音筒とこの消
音筒内に貫入するケース内排気管とを設け、これらを一
直線に並べ排気ガスがその中心を通る直進経路と消音筒
からその外側空洞室を通る経路とを設けたものとしたか
ら、エンジン爆発の衝撃波による高圧排気ガスから生ず
る高い騒音は消音筒によって圧力を緩和し時間差を発生
させることによって衝撃波後の低圧時に２つの排気流を
合流させることができ、排出時の脈動圧力が小さくな
り、これによって衝撃波による騒音が減少し、大幅な騒
音低下の効果が得られる。

【００３０】又、排気ガスの直進経路上の管径、開口径
を順次あるいは一部を絞るようにしてさらに騒音を減少
させることもできる。

【００３１】さらに、排気ガス経路の後方の排出管を前
方の経路中心から所定距離ずらした手段でも、背圧の増
大がエンジン性能に影響を与えない範囲でさらに音量を
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の消音器の主要縦断面図

【図２】図１の線II−IIから見た断面図

【図３】図１の線III −III から見た断面図

【図４】第二実施例の消音器の主要縦断面図

【図５】第三実施例の消音器の主要縦断面図

【図６】図５の消音筒付近の拡大縦断面図

【図７】第三実施例の消音器の騒音測定結果

【図８】第四実施例の消音器の主要縦断面図

【符号の説明】 １ 入口 ２ 出口 ３ 排出管 ４ 消音器ケース ５ 消音筒 ６ ケース内排気管 ８ 開口 １６ 仕切板 １７、２０ 排気接続管 １８ グラスウール １９ 小孔 Ａ、Ｂ、Ｄ 空洞室 Ｃ 隙間 Ｘ 排気管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気管が接続される入口と排気ガスを出
   口から排出する排出管とを有する消音器ケース内に、一
   端開放他端を端壁で閉じ中心に開口を有する消音筒をそ
   の開放端を上流に向けて設け、上記入口からケース内に
   連通して延びるケース内排気管を消音筒内に適宜長さ貫
   入させ、排気ガスがこのケース内排気管から消音筒の開
   口を通り出口へ至る直進経路と、消音筒内の空洞室から
   消音筒と消音器ケースの前後壁の間に形成される空洞室
   の一方、消音筒と消音器ケースとの隙間、及び前記もう
   一方の空洞室を通り上記直進経路に合流する経路を形成
   して成る排気消音器。
2. 【請求項２】 前記消音筒の開口と出口排出管との間を
   多数の小孔を穿設した排気接続管で接続したことを特徴
   とする請求項１に記載の排気消音器。
3. 【請求項３】 さらに、前記ケース内排気管と消音筒の
   他端開口のと間を多数の小孔を穿設した排気接続管で接
   続したことを特徴とする請求項２に記載の排気消音器。
4. 【請求項４】 前記消音筒の開口中心に対し消音器ケー
   スの排出管中心をずらして設けたことを特徴とする請求
   項１に記載の排気消音器。
5. 【請求項５】 消音器ケース内の後壁に隣接して吸音材
   を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
   記載の排気消音器。