JPH075217Y2 - デュアルモードマフラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、車輌のマフラに関し、特に低速域における騒
音の低減を図り、高速域における低パワーロス化を図る
ようにしたデュアルモードマフラに関する。

（従来の技術） マフラ（消音器）は、エンジンから排出される排出ガス
のエネルギを細かく分散して音を消す装置で、小さく分
割されたチャンバを有するケースで構成され、排出ガス
がこの中を通過するときに多数の小爆発に分割されて音
が消える。また、マフラの抵抗により排気系の背圧が発
生し、エンジンのパワーロスの原因となる。

低騒音のための要因としては、テールパイプ長さの増大
による低速域の騒音低減、低周波レゾネータによる低速
域の騒音低減、通路変更による低速域の騒音低減と、高
速時の圧力損失（圧損）低減及び拡張室増大による高速
域の騒音低減等の要因がある。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、低騒音化と、低パワーロス化と二律背反
の関係にあり、低速域と高速域とではその程度に差があ
る。低速域ではパワーロスを若干増加させることで騒音
を低減させるが、高速域ではパワーロスに敏感であり騒
音増加を伴い、別途騒音低減が必要である。

ところで、従来のマフラとしては、テールパイプの長さ
を変えたり、或いはテールパイプの断面積を変える構造
のものがあるが、かかる構造のマフラでは前記各要因に
有効に対処することが出来ない。

本考案は上述の点に鑑みてなされたもので、低速域の騒
音の低減を図ると共に、高速域の騒音及び低パワーロス
化を図ることが可能なデュアルモードマフラを提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案によれば、マフラの排
気導出管を、外側導管と内側導管の二重構造とし、外側
導管の後端を拡張室に連通させると共に当該外側導管と
内側導管とを前端において連通させ、後端に何れか一方
の導管の後端を選択的に開閉する切換バルブを設け、エ
ンジンの低速域において外側導管の後端を閉塞し、且つ
内側導管の後端を開口して排気導出管の長さを増大し、
高速域において外側導管の後端を開口し、且つ内側導管
の後端を閉塞して排気導出管の長さを短くすると共に、
これらの外側導管と内側導管とによりサイドブランチ管
を形成する構成としたものである。

（作用） エンジンの低速域において、切換バルブにより外側導管
の後端を閉塞すると共に内側導管を閉塞する。これによ
り、排気導出管の長さが、外側導管の長さと内側導管の
長さの和となって増大し、排気系の共鳴周波数が低くな
り、当該共鳴周波数よりも高い周波数域の脈動音が低減
する。エンジンの高速域において、上述とは反対に、外
側導管の後端を開口すると共に内側導管の後端を閉塞す
る。これにより、排気導出管が短くなって圧損が小さく
なり、パワーロスが下がる。また、排気導出管は、外側
導管と内側導管とによりサイドブランチ管を形成し共鳴
周波数を高速域にチューニングする。これにより騒音の
低減が図られる。

（実施例） 以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図において、デュアルモードマフラ１のマフラ本体
２は内部を複数例えば、３室に分割されて小室（チャン
バ）３〜５が画成されている。排気導入管８は室３を貫
通して一端がマフラ本体２の前端面2aから突出し、他端
は室４に開口している。この排気導入管８は、室３内の
周面に小孔8aが多数穿設されており、当該室３と連通し
ている。導管９は室４を貫通して室３と５とを連通して
いる。また、排気導出管10は、断面角形の筒体11と、当
該筒体11を長手方向に沿って仕切る仕切壁12、12により
３分割された二重構造をなしている。尚、外側の２つの
通路を形成する導管を外側導管、中央の通路を形成する
導管を内側導管という。

筒体11は、室３〜５を貫通し、一側開口端がマフラ本体
２の前端面2aの内面に閉塞固定され、他端は後端面2bか
ら突出している。この筒体11の室５内の周面には小孔11
aが多数穿設されて当該室５と連通されている。仕切壁1
2、12は筒体11よりも短く設定されており、各一端は筒
体11の閉塞端面から僅かに離隔している。これにより、
当該筒体11と仕切壁12、12とにより画成される外側の導
管13、13の一端（以下前端という）と内側の導管14の一
端（以下前端という）とが連通される。

仕切壁12、12の各他端（後端）には夫々切換バルブ15、
15が配設されている。これらの切換バルブ15、15は、観
音開構造をなす弁体16、16により構成されており、閉弁
時には、弁体16、16が外側に回動して導管13、13の他端
（以下後端という）を閉塞すると共に導管14の他端（以
下後端という）を開口し、開弁時には、弁体16、16が内
側に回動して導管13、13の後端を開口すると共に導管14
の後端を閉塞する。

排気導入管８のマフラ本体２の前端面2aから突出する一
端は、エンジンの排出ガスの入口とされ、筒体11の端面
2bから突出する後端は、前記排出ガスの出口とされる。
各室３〜５のうち、室３は拡張室とされ、室４は排気導
入管８と協働して共鳴室とされ、室５は拡張室とされ
る。

切換バルブ15、15の弁体16、16は例えば、リンク17を介
して制御装置20のアクチュエータ21に接続されている。
このアクチュエータ21は例えば、モータにより構成され
ている。制御回路22は、エンジン回転センサから入力さ
れるバルス信号Ｐとブーストセンサ（共に図示せず）か
ら入力される吸気圧に対応した信号e_Bとにより、当該エ
ンジンの運転状態に応じて制御信号を出力してアクチュ
エータ21を駆動し、弁体16、16を開閉制御する。即ち、
制御装置20は、エンジンが低速域にある時には各切換バ
ルブ15、15を閉弁し、高速域にある時にはこれらの切換
バルブ15、15を開弁する。

以下に作用を説明する。

エンジン回転速度が低く、排出ガス量の少ない運転領域
においては、第１図に示すように制御装置20が切換バル
ブ15、15を閉弁して、弁体16、16により導管13、13を閉
塞し、通路14を開口する。そして、マフラ１は低騒音モ
ードとされる。矢印で示すように排気導入管８の各小孔
8aから拡張室３に流入したガスは、導管９を通って拡張
室５に至る。拡張室３に流入したガスは共鳴室４と排気
導入管８とにより形成される共鳴器により騒音を低減さ
れる。

拡張室５内のガスは排気導出管10の筒体11の各小孔11a
から導管13、13内に流入し、前端から導管14に流入して
マフラ１の外に排出される。この状態においては、排気
導出管10は、その長さが導管13と14との長さの和となっ
て増大されて排気系の共鳴周波数fnが低くなり、当該共
鳴周波数fnより高い周波数域の脈動音が低減する。尚、
圧損は若干高くなるが、パワーロスへの影響は小さい。

排気ガス量の多い高速域においては、第２図に示すよう
に制御装置20が切換バルブ15、15を開弁して弁体16、16
により導管13、13を開口し、導管14を閉塞する。そし
て、マフラ１は低パワーモードとされる。拡張室５内に
流入したガスは、排気導出管10の筒体11の多数の小孔11
aを通って導管13、13に流入し、後端から直ぐにマフラ
１の外に排出される。この結果、圧力損失が小さくな
り、パワーロスが下がる。また、導管14が閉塞されるこ
とにより、排気導出管10の長さが短くなることに起因し
て騒音は多少悪化するが、導管13と14とによりサイドブ
ランチ管が形成されて共鳴周波数を高速域にチューニン
グすることにより、背圧が低くなることに起因する騒音
の悪化を最小限に抑制することができる。

第３図はエンジンの回転速度と、音圧レベル及び圧力損
失との関係を示す特性図で、図中実線は低騒音モードに
固定した場合の特性を、点線は低パワーロスモードに固
定した場合の特性を示し、１点鎖線は本考案のデュアル
モードの特性を示す。この特性図から明らかなように、
デュアルモードは、エンジン回転速度が、所定の回転速
度Ｎよりも低い低速域においては低騒音モードの特性に
沿って変化し、所定回転数Ｎを超えた高速域においては
点線で示す低パワーロスモードの特性に沿って変化す
る。この結果、低、高速域における騒音の低減及び高速
域における圧損が小さくなる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、マフラの排気導出
管を、外側導管と内側導管の二重構造とし、外側導管の
後端を拡張室に連通させると共に当該外側導管と内側導
管とを前端において連通させ、後端に何れか一方の導管
の後端を選択的に開閉する切換バルブを設け、エンジン
の低速域において外側導管の後端を閉塞し、且つ内側導
管の後端を開口して排気導出管の長さを増大し、高速域
において外側導管の後端を開口し、且つ内側導管の後端
を閉塞して排気導出管の長さを短くすると共に、これら
の外側導管と内側導管とによりサイドブランチ管を形成
することにより、低〜高速域における低騒音化及び高速
域における低パワーロス化を図ることが可能となる。ま
た、切換バルブの切換制御により高速域で排気導出管を
サイドブランチ管として活用することができる等の優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るデュアルモードマフラの一実施例
を示す断面図、第２図は第１図に示すデュアルモードマ
フラの高速域における状態を示す図、第３図はエンジン
回転速度−音圧レベル・圧力損失の関係を示す特性図で
ある。 １……デュアルモードマフラ、２……マフラ本体、３〜
５……室、８……排気導入管、９、13、14……導管、10
……排気導出管、15……切換バルブ、16……弁体、17…
…リンク、20……制御装置、21……アクチュエータ、22
……制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マフラの排気導出管を、外側導管と内側導
   管の二重構造とし、外側導管の後端を拡張室に連通させ
   ると共に当該外側導管と内側導管とを前端において連通
   させ、後端に何れか一方の導管の後端を選択的に開閉す
   る切換バルブを設け、エンジンの低速域において外側導
   管の後端を閉塞し、且つ内側導管の後端を開口して排気
   導出管の長さを増大し、高速域において外側導管の後端
   を開口し、且つ内側導管の後端を閉塞して排気導出管の
   長さを短くすると共に、これらの外側導管と内側導管と
   によりサイドブランチ管を形成することを特徴とするデ
   ュアルモードマフラ。