JPH08189327A

JPH08189327A - 消音器

Info

Publication number: JPH08189327A
Application number: JP32888494A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hatakeyama; 英二畠山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】低周波域の排気音をより効果的に消音するこ
とが出来ると共に、消音効果の低下を防止して、より消
音効果を高めることが出来る消音器を提供する。【構成】本発明は、エンジンからの排出ガスが導入さ
れる拡張室１９が消音器本体１７内に設けられた消音器
１５であって、複数の貫通孔３１ａ、３３ａが設けられ
た多孔板３１、３３と吸音材３５とからなる壁体２５で
消音器本体１７内を区画して内側に拡張室１９を形成す
ると共に、壁体２５と消音器本体１７の内壁との間に背
後空気層２９を形成したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンからの排出ガ
スの排気音を消音する消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、拡張型の消音器１を示す（自動
車工学全書１０巻電装品、車体装備品、エンジン部
品２４７頁）。この消音器１は、消音器本体３内に拡
張室５が形成されており、この拡張室５内にはエンジン
からの排出ガスが導入される排気管７が連通されてい
る。また、拡張室５内からは、排気管７の反対側に排気
管９が連通されている。そして、エンジンからの高圧、
高温の排出ガスが拡張室５内に導入されて圧力が下げら
れ、排気音が消音される。

【０００３】ところで、拡張室５内を通過させるだけで
は、排気音の消音効果が低いので図６（ａ）、（ｂ）に
示すように、拡張室５内に吸音材１１を配設したり、消
音器本体３の外壁３ａに吸音材１３を貼り付けたりして
いる。この吸音材を用いることにより拡張室５内で排出
ガスを膨脹することによる消音と、吸音材１１、１３に
よる消音とで、より消音効果が高められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸音材
１１、１３は一般に中、高周波域の音には効果的に作用
するが、低周波域の音には効果が少ない。このため、排
気音の低周波域での消音効果が少ない。

【０００５】また、吸音材１１、１３は消音器本体３の
外壁３ａあるは内部に貼り付けているので、排出ガスの
圧力で飛散しやすく、飛散すると消音効果が低下する。

【０００６】そこで、本発明は、低周波域の排気音をよ
り効果的に消音することが出来ると共に、消音効果の低
下を防止して、より消音効果を高めることが出来る消音
器の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、エンジンからの排出ガスが導入
される拡張室が消音器本体内に設けられた消音器であっ
て、複数の貫通孔が設けられた多孔板と吸音材とからな
る壁体で前記消音器本体内を区画して内側に拡張室を形
成すると共に、壁体と消音器本体の内壁との間に背後空
気層を形成したことを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明であって、壁体が、一対の多孔板間に吸音材が挟持さ
れて形成されていることを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明であって、壁体を消音器本体の内壁に固
定するスペーサが背後空気層を複数に分割することを特
徴としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれか一項に記載の発明であって、前記背後空
気層の容積、多孔板の板厚、貫通孔の径、貫通孔の個数
を任意に設定することにより、前記背後空気層と多孔板
とで形成されるヘルムホルツ型の共鳴器の共鳴周波数が
設定されることを特徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、エンジンからの高
温、高圧の排出ガスが拡張室内に導入されると、膨脹し
て圧力が下がり排気ガスの排気音が消音される。また、
拡張室内に導入された排出ガスは、壁体を通過して吸音
材によって消音される。さらに、排出ガスが、吸音材及
び多孔板を通過して背後空気層内に達すると、背後空気
層がヘルムホルツ型の共鳴器として作用し、背後空気層
内の空気の振動がダンパ効果となって拡張室内の排出ガ
スの排気音を消音する。この場合、排気音の中、高周波
成分は吸音材により消音され、低周波成分は背後空気層
と多孔板とからなるヘルムホルツ型の共鳴器の作用によ
り消音される。

【００１２】請求項２の発明によれば、拡張室内に導入
された排出ガスは、壁体を通過して背後空気室内に達す
る。そして、吸音材により消音されると共に、背後空気
層がヘルムホルツ型の共鳴器として作用してさらに消音
される。この場合、吸音材は、多孔板により挟持されて
いるので、排出ガスの圧力による飛散が防止される。

【００１３】請求項３の発明によれば、拡張室内に導入
された排出ガスは、壁体を通過して背後空気層内に達
し、吸音材により消音されると共に、背後空層がヘルム
ホルツ型の共鳴器として作用してさらに消音される。こ
の場合、背後空気層がスペーサにより複数に分割されて
いるので、複数の背後空気層が複数のヘルムホルツ型の
共鳴器としてそれぞれ作用して消音する。

【００１４】請求項４の発明によれば、背後空気層の容
積、多孔板の板厚、貫通孔の径、貫通孔の個数を任意に
設定することにより、前記背後空気層と多孔板とで形成
されるヘルムホルツ型の共鳴器の共鳴周波数が設定され
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る消音器の実施例について
図面を用いて説明する。なお、図１は消音器１５の消音
器本体１７内を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線
に沿って切断した断面図である。また、図３は消音器本
体１７内に設けられた壁体２５の構造を示す破断斜視図
である。

【００１６】図１及び図２に示すように、消音器１５
は、断面形状が楕円形の筒状で、両側が蓋壁３７、３７
で閉鎖された消音器本体１７内に、拡張室１９が形成さ
れている。この拡張室１９内には、エンジンからの排出
ガスが導入される排気管２１が連通されている。また、
拡張室１９には、排気管２１の反対側に突出する排気管
２３が連通されている。そして、排気管２１によってエ
ンジンからの高温、高圧の排出ガスが拡張室１９内に導
入され、拡張室１９内で膨脹して圧力が下げられると共
に、温度が低下されて排気管２３から大気中に排出され
る。

【００１７】上記消音器本体１７内は、消音器本体１７
の内径より小径の筒状の壁体２５で区画されている。壁
体２５の内側に前記拡張室１９が形成され、壁体２５と
消音器本体１７の内壁１７ａとで背後空気層２９が形成
されている。壁体２５は、周方向に等間隔に配置された
４つのスペーサ２７、２７、２７、２７で消音器本体１
７の内壁１７ａに固定されている。このため、背後空気
層２９は、４つのスペーサ２７、２７、２７、２７によ
り４つの背後空気層２９、２９、２９、２９に分割され
ている。

【００１８】壁体２５は、筒状の内側多孔板３１と、こ
の内側多孔板３１より大径の外側多孔板３３と、これら
の内側多孔板３１と外側多孔板３３との間に挟持された
吸音材３５とで形成されている。内側多孔板３１及び外
側多孔板３３には、複数の貫通孔３１ａ、３３ａがそれ
ぞれ形成されている。このため、拡張室１９の外側に形
成される背後空気層２９、２９、２９、２９は拡張室１
９内と連通している。そして、拡張室１９内に導入され
た排出ガスは、内側多孔板３１の貫通孔３１ａを通過
し、吸音材３５を通過した後に、外側多孔板３３の貫通
孔３３ａから背後空気層２９内に達する。

【００１９】この場合、拡張室１９の外側に形成された
背後空気層１９は外側多孔板３３と共に、ヘルムホルツ
型の共鳴器として作用する。すなわち、外側多孔板３３
の貫通孔３３ａの空気マスが、背後空気層２９内の空気
のばね作用により共鳴振動し、この振動がダンパ効果と
なって排気音が消音される。

【００２０】ここで、音速をＣ、貫通孔３３ａの数ｎ、
貫通孔３３ａの半径をａ、外側多孔板３３の板厚をｔ、
背後空気層内の容積をｖとすると、共鳴周波数ｆ_Nは以
下の式で求められる。

【００２１】

【数１】この式から、Ｇ又はＶを変化させることにより、共鳴周
波数ｆ_Nを任意の値に設定することが出来る。すなわ
ち、背後空気層２９内の容積ｖを変化させる場合には、
スペーサ２７の位置や外側多孔板３３と消音器本体１７
の内壁との距離を変化させる。また、上記の式で求めら
れるＧを変化させる場合には、外側多孔板３３の板厚、
貫通孔の個数、貫通孔の径を変化させる。従って、低周
波領域の排気音を消音しようとする場合には、共鳴周波
数ｆ_Nが低周波数となるように、上記背後空気層２９の
容積ｖ、外側多孔板３３の板厚ｔ、貫通孔３３ａの半径
ａ等を設定することにより、排気音の低周波数域に対す
る消音量を効果的に高めることが出来る。

【００２２】次に、上記消音器１５の作用について説明
する。

【００２３】エンジンから排出された高温、高圧の排出
ガスは排気管２１により、消音器本体１７の拡張室１９
内に導入される。拡張室１９内に導入された高温、高圧
の排出ガスは、拡張室１９内で急激に膨脹すると共に、
拡張室１９の内壁、この場合は壁体２５と両側の蓋壁３
７、３７とに反射することにより、図４（ａ）における
曲線Ａに示すように、各周波数帯（Ｈｚ）で消音する。
この場合、低周波域における消音量（ｄＢ）より高周波
域の消音量のほうが多い。この場合、単純な拡張型の消
音器の消音量は、消音器本体の容量、拡張比で決まる。

【００２４】また、拡張室１９内に導入された排出ガス
の排気音は、壁体２５の吸音材３５により消音される。
この消音量は、図４（ｂ）の曲線Ｂで示すように、拡張
室１９で急激に膨脹することによるいわゆる単純拡張型
より多くの消音量が得られる。なお、図４（ｂ）におい
て、曲線Ａは、単純な拡張型の消音器の各周波数域にお
ける消音量で、点線で示す曲線Ｃは従来の吸音材付きの
消音器の消音量を示す。この図から分かるように、本実
施例の吸音材付きの消音器１５は、背後空気層５２９が
設けられているので、従来例と比較してその消音量が高
い。

【００２５】さらに、拡張室１９内に導入された排出ガ
スは、背後空気層２９がヘルムホルツ型の共鳴器として
作用し、ダンパ効果により消音される。このときの消音
量を図４（ｃ）に示す曲線Ｄで示す。この曲線Ｄで示す
ように、単純な拡張型の消音器の消音量（曲線Ａで示
す）より、斜線部分Ｅで示す量だけ消音量が多く、さら
に、吸音材３５付きのものより多く、消音効果を高める
ことが出来る。しかも、背後空気層２９の共鳴周波数を
低周波数域に設定することにより、全ての周波数領域に
おいて、消音量を高めることが出来る。

【００２６】以上説明したように本実施例の消音器１５
によれば、背後空気層２９の容積、外側多孔板３３の板
厚、貫通孔の径、貫通孔の個数を変化させて共鳴周波数
を任意に設定することにより、単純な拡張型の要素によ
る消音効果、背後空気層２９付きの吸音材３５による消
音効果に加えて、背後空気層２９と外側多孔板３３で構
成されるヘルムホルツ型の共鳴器としての消音効果によ
り排気音をより効果的に消音することが出来、消音効果
をより高めることが出来る。なお、図４（ｃ）におい
て、Ｆ点は、共鳴点を示す。

【００２７】また、本実施例の消音器１５では、吸音材
３５が内側多孔板３１と外側多孔板３３とで挟持されて
いるので、排出ガスの圧力等で飛散することがなく、消
音効果の低下を確実に防止することが出来る。

【００２８】さらに、本実施例によれば、特に消音した
い周波数域を背後空気層２９の容積、外側多孔板３３の
板厚、貫通孔３３ａの径及び個数をコントロールするこ
とにより、任意に設定することが出来るので、広範囲の
周波数の排気音を効果的に消音することが出来る。

【００２９】また、背後空気層２９の容積をそれぞれ異
なる値に設定したり、外側多孔板３３の板厚、貫通孔の
径及び個数を変えることにより、共鳴周波数をそれぞれ
異なる値に設定して、排気音の全ての周波数域における
消音効果をより高めることが出来る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、エンジンからの高温、高圧の排出ガスが拡張室内
に導入されると、膨脹して圧力が下がるため消音され、
壁体の吸音材によって消音される。さらに、背後空気層
と多孔板とがヘルムホルツ型の共鳴器として作用し、背
後空気層内の空気の振動がダンパ効果となって拡張室内
の排出ガスの排気音を消音する。よって低周波の排気音
をより効果的に消音することが出来ると共に、より消音
効果を高めることが出来る。

【００３１】請求項２の発明によれば、拡張室内に導入
された排出ガスは、壁体を通過して背後空気室内に達す
る。そして、吸音材により消音されると共に、背後空室
がヘルムホルツ型の共鳴器として作用してさらに消音さ
れる。この場合、吸音材は、多孔板により挟持されてい
るので、排出ガスの圧力による飛散が防止され、消音効
果が低下することがない。

【００３２】請求項３の発明によれば、拡張室内に導入
された排出ガスは、壁体を通過して背後空気層内に達す
る。そして、吸音材により消音されると共に、背後空層
がヘルムホルツ型の共鳴器として作用してさらに消音さ
れる。この場合、背後空気層がスペーサにより複数の分
割されているので、複数の背後空気層が複数のヘルムホ
ルツ型の共鳴器としてそれぞれ作用してさらに消音され
る。よって、低周波の排気音をより効果的に消音するこ
とが出来ると共に、消音効果の低下を防止して、より消
音効果を高めることが出来る。

【００３３】請求項４の発明によれば、背後空気層の容
積、多孔板の板厚、貫通孔の径、貫通孔の個数を任意に
設定することにより、前記背後空気層と多孔板とで形成
されるヘルムホルツ型の共鳴器の共鳴周波数を設定すれ
ば、広い範囲の周波数域での消音効果を得ることが出
来、消音効果をより高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る消音器の実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明に係る消音器の実施例を示し、図１のＩ
Ｉ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。

【図３】壁体の一部と消音器本体の一部を拡大した斜視
図である。

【図４】実施例の消音器の各周波数に対する消音量を示
し、（ａ）は単純な拡張型の消音器の消音量を示す線
図、（ｂ）は吸音材付きの拡張型の消音器の消音量と従
来の吸音材付きの消音器の消音量を示す線図、（ｃ）は
実施例の消音器の消音効果を示す線図である。

【図５】従来の一般的な拡張型の消音器を示す斜視図で
ある。

【図６】吸音材付きの従来の消音器を示し、（ａ）は内
部に吸音材が設けられた消音器を示す断面図、（ｂ）は
外部に吸音材が貼りつけられた消音器を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１５消音器１７消音器本体１９拡張室２５壁田井２７スペーサ２９背後空気層３１内側多孔板３１ａ貫通孔３３外側多孔板３３ａ貫通孔３５吸音材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンからの排出ガスが導入される拡
張室が消音器本体内に設けられた消音器であって、複数
の貫通孔が設けられた多孔板と吸音材とからなる壁体で
前記消音器本体内を区画して内側に拡張室を形成すると
共に、壁体と消音器本体の内壁との間に背後空気層を形
成したことを特徴とする消音器。
【請求項２】請求項１記載の発明であって、前記壁体
が、一対の多孔板間に吸音材が挟持されて形成されてい
ることを特徴とする消音器。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の発明であっ
て、前記壁体を消音器本体の内壁に固定するスペーサが
前記背後空気層を複数に分割することを特徴とする消音
器。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の発明であって、前記背後空気層の容積、多孔板の
板厚、貫通孔の径、貫通孔の個数を任意に設定すること
により、前記背後空気層と多孔板とで形成されるヘルム
ホルツ型の共鳴器の共鳴周波数が設定されることを特徴
とする消音器。