JPH08270431A - 機関の消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲にわたる周波数の排気騒音の消音を可
能にする。 【構成】 伸びる方向にばね力が与えられた伸縮自在な
レゾネータ管１７の一端部を第三仕切板７の貫通孔１８
に取り付けるとともにレゾネータ管１７の他端部に第一
排気管１１から排出される排ガスがあたる受圧板１９を
取り付けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の機関の排気
音を軽減させる消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の消音器として一般に次のような
ものが知られている。これを図３を参照して説明する。
同図において、ａは機関の排気管の途中に設けられた消
音器本体で、消音器本体ａの外筒の両端面のそれぞれは
上流側端板ｂと下流側端板ｃとで閉鎖されて消音室ｄを
形成している。

【０００３】消音室ｄは第一仕切板ｅ、第二仕切板ｆ及
び第三仕切板ｇによって仕切られ、第二仕切板ｆと第三
仕切板ｇとの間に第一拡張室ｈが、上流側端板ｂと第一
仕切板ｅとの間に第二拡張室ｉが、第一仕切板ｅと第二
仕切板ｆとの間に第三拡張室ｊが、第三仕切板ｇと下流
側端板ｃとの間にレゾネータ室ｋがそれぞれ形成され、
機関の排ガスが導入される第一排気管ｌは、上流側端板
ｂ、第一仕切板ｅ及び第二仕切板ｆとのそれぞれを貫通
しその先端部は第一拡張室ｈ内に位置している。

【０００４】第一仕切板ｅと第二仕切板ｆを貫通する連
通管ｍを介して第一拡張室ｈと第二拡張室ｉとが連通
し、第三仕切板ｇを貫通するレゾネータ管ｎを介して第
一拡張室ｈとレゾネータ室ｋとが連通し、第一仕切板
ｅ、第二仕切板ｆ、第三仕切板ｇ及び下流側端板ｃのそ
れぞれを貫通する第二排気管ｏを介して第二拡張室ｉと
消音室ｄの外部とが連通している。

【０００５】なお、第三拡張室ｊにおける第一排気管
ｌ、第二排気管ｏ及び連通管ｍには排気孔ｐが形成され
ている。このような消音器では、第一排気管ｌから消音
室ｄに導入された排ガスは、第一拡張室ｈ及び第二拡張
室ｉのそれぞれで拡張による消音作用を受け、またレゾ
ネータ室ｋで主に共鳴による消音作用を受ける。

【０００６】しかし、このような消音器では、レゾネー
タ管ｎの長さや管径等により消音作用を受ける消音中心
周波数が決まってしまうため、一種類の周波数、例えば
エンジンの低速域における周波数しか効果的に消音する
ことができなかった。ところで、エンジンの回転数が高
くなると、これにともなって排気騒音の周波数も高くな
ることがわかっている。問題は周波数の高い排気騒音に
どのように対処すべきかであるが、一般にはレゾネータ
管の長さを短くすればよいことが知られている。

【０００７】そこで、このような観点から次のような消
音器が提案されている。その１は、実開昭６４−４９６
１９号公報に記載されているもので、図４に示すよう
に、レゾネータ室ｑにレゾネータパイプｒを挿入した消
音器において、レゾネータパイプｒのレゾネータ室内開
口部が第一の遮蔽部材ｔで遮蔽され、レゾネータパイプ
ｒ内に、第一の遮蔽部材ｔ側が第二の遮蔽部材ｕにより
遮蔽されるインナーパイプｖが移動自在に挿入されてい
る。

【０００８】第一の遮蔽部材ｔと第二の遮蔽部材ｕとの
間にインナーパイプｖをレゾネータパイプｒの入口側に
付勢するスプリングｗが配置され、さらにインナーパイ
プｖの周面に、インナーパイプｖの開口側に底辺を有す
る三角形状のインナーパイプ穴ｘが形成されているとと
もに、レゾネータパイプｒのインナーパイプ穴ｘに重な
る位置にレゾネータパイプ穴ｙが形成されているという
ものである。

【０００９】この消音器では、エンジンの低速回転域に
おいてインナーパイプ穴ｘの頂点近傍がレゾネータパイ
プ穴ｙに重なるため、重合部分の開口面積は比較的小さ
く、主に低周波の消音が行われる。一方、エンジンの回
転数が高まり排ガスの圧力が増加すると、インナーパイ
プｖはスプリングｗの付勢力に抗して移動し、三角形状
のインナーパイプ穴ｘの底辺近傍がレゾネータパイプ穴
ｙに重なるため、重合部分の開口面積が大きくなり、主
に高周波数の消音が行われる。

【００１０】この従来例は、重合部分の開口面積の変化
がレゾネータパイプｒの長さの変化と等価であることを
利用したものである。その２は、実開平２−１３１１９
号公報に記載されているもので、図５に示すように、シ
ェルＡ内をマフラパイプＢが貫通し、マフラパイプＢに
レゾネータパイプＣを取り付けた消音器において、レゾ
ネータパイプＣが、低温時に所定の長さに伸長し、高温
時に収縮する形状記憶合金製のフレキシブルチューブか
らなるというものである。

【００１１】この消音器では、エンジンの低速回転域で
は、排ガスの温度が比較的低いためレゾネータパイプＣ
の長さは長くなり、主に低周波の消音が行われる。一方
高速回転域では、排ガスの温度が比較的高いためレゾネ
ータパイプＣの長さは短くなり、主に高周波の消音が行
われる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記第一の従来例で
は、エンジンの回転数に応じて重合部分の開口面積が変
化するため、一種類の周波数のみならずある範囲の周波
数をも消音することができる。しかし、この従来例で
は、インナーパイプ穴ｘとレゾネータパイプ穴ｙとの重
合部分の開口面積の変化を利用するものであるが、これ
らインナーパイプ穴ｘとレゾネータパイプ穴ｙの大きさ
を大きくするにはおのずと限度があり、このため重合部
分の開口面積の変化は小さく、したがって比較的小さい
範囲の周波数しか消音できなかった。

【００１３】また、上記第二の従来例では、レゾネータ
パイプＣとして形状記憶合金を用いているが、形状記憶
合金はある２点の設定温度において変化するのみで、連
続的に変化することはできないため、設定温度に対応す
る周波数の消音はできてもそれ以外の周波数の消音はで
きず、したがって広範囲にわたる周波数の消音はできな
かった。

【００１４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、広範囲にわたる周波数の消音が可能な機関の消音器
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、外筒の両端面のそれぞれを上流側端板と下流側端板
とで閉鎖して消音室を形成し、該消音室を第一仕切板と
第二仕切板と第三仕切板とによって仕切って該第二仕切
板と第三仕切板との間に第一拡張室を、前記上流側端板
と前記第一仕切板との間に第二拡張室を、前記第一仕切
板と第二仕切板との間に第三拡張室を、前記第三仕切板
と下流側端板との間にレゾネータ室をそれぞれ形成し、
機関の排ガスが導入される第一排気管を前記上流側端板
と第一仕切板と第二仕切板とのそれぞれを貫通させてそ
の先端部を前記第一拡張室内に位置させ、前記第一仕切
板と第二仕切板とを貫通する連通管を介して前記第一拡
張室と前記第二拡張室とを連通させ、前記第一仕切板と
第二仕切板と第三仕切板と下流側端板とのそれぞれを貫
通する第二排気管を介して前記第二拡張室と前記消音室
の外部とを連通させ、前記第一排気管と第二排気管と連
通管とのそれぞれに排気孔を形成して該排気孔を前記第
三拡張室に位置させ、さらに伸びる方向にばね力が与え
られた伸縮自在なレゾネータ管の一端部を前記第三仕切
板の貫通孔に取り付けるとともに該レゾネータ管の他端
部に前記第一排気管から排出される排ガスがあたる受圧
板を取り付けたことを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の発明では、前記レゾネー
タ管は伸びる方向のばね力を有する蛇腹型のベローズか
らなることを特徴とする。請求項３に記載の発明では、
前記レゾネータ管は、複数の互いに隣接する筒状のパイ
プセグメントのそれぞれの端部を内方に折り返して環状
の挿入溝を形成し、該パイプセグメントの端部の折返部
を隣接するパイプセグメントの挿入溝に軸方向に移動自
在に挿入したインタロックからなり、前記伸びる方向の
ばね力は、前記受圧板と前記第一仕切板との間に設けら
れたばねによって与えられることを特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１に記載の発明では、エンジンが停止状
態にあって排ガスがまったく排気されていない場合に
は、受圧板にはまったく排ガスがあたらず、レゾネータ
管はばね力の作用を受けて伸びた伸長状態にある。エン
ジンの運転時には、受圧板には、第一排気管から排気さ
れる排ガスがあたるが、エンジンの回転数が高くなると
これに応じて排ガスの流量も増大し、受圧板の受ける圧
力もこれとともに増大する。そして、この圧力がばね力
に打ち勝つと、レゾネータ管は縮み始め、これとともに
受圧板は第一排気管から離れる方向に後退を始め、当該
圧力とばねの反発力が均衡したところで停止する。

【００１８】すなわち、レゾネータ管は、エンジンの回
転数が高くなるにつれてその長さが短くなるのである。
請求項２に記載の発明では、エンジンの回転数が高くな
って排ガスの流量が増大し、受圧板に作用する圧力が大
きくなると、ベローズはばね力に抗して収縮しその長さ
が短くなる。

【００１９】請求項３に記載の発明では、受圧板が受け
る圧力が増大すると、受圧板が取り付けられたパイプセ
グメントが第一排気管から離れる方向に後退して隣接す
るパイプセグメントに当接し、これを同方向に後退させ
る。こうして後退させられたパイプセグメントは隣接す
るパイプセグメントに当接してこれを後退させる。この
ようにして各パイプセグメント間の間隔が狭まることに
よりレゾネータ管の長さが短くなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１において、１は図示しない機関の排気系
統に設けられた消音器、２は消音器１を構成する外筒で
ある。同図において、消音器１の左側が排ガスの流れの
上流側である。外筒２の両端面はそれぞれ上流側端板３
と下流側端板４とによって密閉され、外筒２の内部は消
音室５を形成している。

【００２１】消音室５の内部は、第一仕切板１４と第二
仕切板６と第三仕切板７とによって４つの室に仕切られ
ている。すなわち、第二仕切板６と第三仕切板７との間
には第一拡張室８が形成され、上流側端板３と第一仕切
板１４との間には第二拡張室９が形成され、第一仕切板
１４と第二仕切板６との間には第三拡張室１５が形成さ
れ、第三仕切板７と下流側端板４との間にはレゾネータ
室１０が形成されている。１１は図示しない機関からの
排ガスが導入される第一排気管で、第一排気管１１は上
流側端板３と第一仕切板１４と第二仕切板６とのそれぞ
れを貫通しその先端部は第一拡張室８内に達している。
第一拡張室８と第二拡張室９とは、第一仕切板１４と第
二仕切板６とを貫通する連通管１２を介して互いに連通
している。

【００２２】また第二拡張室９は、第一仕切板１４と第
二仕切板６と第三仕切板７と下流側端板４とのそれぞれ
を貫通する第二排気管１３を介して消音器１の外部に連
通している。第一排気管１１と連通管１２と第二排気管
１３とのそれぞれには排気孔１６が形成されいて、この
排気孔１６は第三拡張室１５に位置するように配置され
ている。

【００２３】１７は、第一拡張室内８に位置する伸縮自
在なレゾネータ管で、請求項２に記載の発明では、レゾ
ネータ管１７は蛇腹状のベローズからなる。レゾネータ
管１７はその一端部が第三仕切板７に形成された貫通孔
１８に取り付けられている。このレゾネータ管１７の他
端部には受圧板１９が取り付けられている。受圧板１９
は、その中心部に中央孔２０を有し、レゾネータ管１７
の他端部はこの中央孔２０に取り付けられている。

【００２４】受圧板１９は、第一排気管１１から排出さ
れる排ガスがあたる位置であれば任意の位置に設定する
ことができるが、できるだけ多く排ガスがあたる位置で
あることが好ましい。かかる観点から好適の実施例で
は、受圧板１９の中央孔２０の軸線と第一排気管１１の
管軸とをほぼ一致させ、第一排気管１１と受圧板１９と
レゾネータ管１７とをほぼ同軸状に配置する。

【００２５】なお、上記同様、できるだけ多くの排ガス
があたるようにするため、受圧板１９の外周縁部は第一
排気管１１に向けて屈曲するのが好ましい。ところで、
レゾネータ管１７は伸びる方向、すなわち第一排気管１
１の方向に向けて伸びる方向のばね力を与えられている
のであるが、このばね力はレゾネータ管１７に埋め込ん
だコイルばねによって与えてもよく、あるいはレゾネー
タ管１７自体を弾性のある材料で形成して変形抵抗力に
よるばね力を与えてもよい。

【００２６】次に、上記第一実施例の作用について説明
する。エンジンが停止している場合、第一排気管１１か
らは排ガスは排気されず、この状態ではレゾネータ管１
７はばね力により伸ばされて受圧板１９は第一排気管１
１に接近した位置にある。エンジンが運転状態になる
と、第一排気管１１から第一拡張室８に排ガスが排出さ
れ、排出された排ガスは受圧板１９にあたる。エンジン
の回転数が高くなると、排ガスの流量が増加し、受圧板
１９の受ける圧力が増大する。そして、この圧力がレゾ
ネータ管１７のばね力に打ち勝つと、レゾネータ管１７
は縮み始め、これとともに受圧板１９も第一排気管１１
から離れる方向に後退する。

【００２７】この受圧板１９の後退は、図１に点線で示
すように排ガスの圧力とばねの反発力とが均衡するまで
継続する。この場合、ばねの最大反発力を、排ガスの流
量が最大となる場合の排ガスの圧力に一致するようにあ
らかじめ設定しておく。この状態からエンジンの回転数
が低くなって、排ガスの流量が減少すると、受圧板１９
に作用する圧力が減少し、ばねの反発力によりレゾネー
タ管１７は伸び始める。

【００２８】すなわち、エンジンの回転数が低い場合に
は、排ガスの流量が小さく、レゾネータ管１７の長さは
長い。したがって、この場合には消音作用を受ける消音
中心周波数が比較的低く、低周波域での排気騒音が効果
的に消音される。これとは逆にエンジンの回転数が高い
場合には、排ガスの流量が大きく、レゾネータ管１７の
長さは短くなる。この場合には消音作用を受ける消音中
心周波数が比較的高く、高周波域での排気騒音が効果的
に消音される。

【００２９】なお、第一拡張室８に排気された排ガス
は、ここで拡張による消音作用を受け、さらに連通管１
２から第二拡張室９に流入して再度拡張による消音作用
を受け、この後第二排気管１３から消音器１の外部に排
気される。ところで、本実施例では、第三拡張室１５が
設けられているため、第一排気管１１の排気孔１６から
排ガスが第三の拡張室１５に流入してここで拡張による
消音作用を受ける。したがって、この場合は第一拡張室
８及び第二拡張室９に加えて第三の拡張室１５による三
段階の消音作用を受けることになる。

【００３０】なお、第一排気管１１から第三拡張室１５
に流出した排ガスは、連通管１２と第二排気管１３との
それぞれの排気孔１６から連通管１２と第二排気管１３
とのそれぞれに流入して消音器１の外部に排気される。
図２は、本発明の他の実施例を示すもので、請求項３に
記載の発明に対応するものである。図１に示す第一実施
例とは、レゾネータ管とばねの構成において相異するの
みである。したがって、第一実施例と同一又は相当する
構成要素については、同一の符号を用いて説明を省略す
る。

【００３１】２１はレゾネータ管で、本実施例では伸縮
自在なインターロックから構成されている。インターロ
ックからなるレゾネータ管２１は複数の筒状のパイプセ
グメント２２からなるもので、各パイプセグメント２２
の一端部を外側に、他端部を内側に折り返してそれぞれ
環状の挿入溝２３を形成したもので、各折返部２４は隣
接するパイプセグメント２２の挿入溝２３に軸方向に移
動自在に挿入されている。

【００３２】このような構成からなるレゾネータ管２１
の一端部が第三仕切板７の貫通孔１８に取り付けられて
いること図１に示す第一実施例と同様である。レゾネー
タ管２１の他端部には、第一実施例の受圧板１９と同一
形状の、すなわち中央孔２７を有しかつ外周縁部が屈曲
された受圧板２５が取り付けられ、受圧板２５と第二仕
切板６との間にはコイルばね２６が設けられている。レ
ゾネータ管２１は、コイルばね２６により伸ばされる方
向にばね力を与えられている。なお、第一排気管１１の
管軸と受圧板２５の中央孔２７の軸線とレゾネータ管２
１の管軸とは、ほぼ同軸状であることが好ましいこと第
一実施例と同様である。

【００３３】第二実施例の消音器はかかる構成であるか
ら、受圧板２５にあたる排ガスの流量が増加し、排ガス
の圧力がコイルばね２６のばね力に打ち勝つと、受圧板
２５は第一排気管１１から離れる方向に後退し、受圧板
２５が取り付けられたパイプセグメント２２を同方向に
移動させる。この移動するパイプセグメント２２は隣接
するパイプセグメント２２に当接してこれを同方向に移
動させる。

【００３４】このようにして、各パイプセグメント２２
は第一排気管１１から離れる方向に移動するため、結局
レゾネータ管２１は全体として縮むことになる。すなわ
ち、第二実施例においても第一実施例と同様に、エンジ
ンの回転数が低い場合には、排ガスの流量が小さく、レ
ゾネータ管２１の長さは長い。この場合には消音作用を
受ける消音中心周波数が比較的低く、低周波域での排気
騒音が効果的に消音される。

【００３５】これとは逆にエンジンの回転数が高い場合
には、排ガスの流量が大きく、レゾネータ管２１の長さ
は短くなるのである。この場合には消音作用を受ける消
音中心周波数が比較的高く、高周波域での排気騒音が効
果的に消音される。このように、第一及び第二実施例で
は、エンジンの回転数が高くなるにつれてレゾネータ管
１７、２１の長さが連続的に変化して短くなるため、し
かも従来例のようにパイプ穴の重合面積に変換されるこ
となく、エンジンの回転数と相関関係をもって直線的に
変化するため、一定周波数又は一定範囲の周波数のみな
らず広範囲の周波数を効果的に消音することができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、レゾネータ
管の長さは、エンジンの回転数の変化にともなって変化
する排ガスの流量に応じて連続的に変化し、しかも排ガ
スの流量の変化が、従来例のように開口面積の変化とし
てではなく、直接レゾネータ管の長さの変化として直線
的に表されるため、特定の周波数又は狭い範囲の周波数
に限定されることなく、広範囲の周波数にわたって効果
的に消音することが可能なる。

【００３７】請求項２及び３に記載の発明では、レゾネ
ータ管としてベローズ又はインターロックを使用するも
のであるため、構成が簡素化され安価に供給することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示すもので、消音器の
縦断面図。

【図２】本発明の第二の実施例を示すもので、要部を示
す縦断面図。

【図３】従来の消音器の縦断面図。

【図４】従来の他の消音器のレゾネータ管の縦断面図。

【図５】従来のさらなる他の消音器のレゾネータ管の縦
断面図。

【符号の説明】

２ 外筒 ３ 上流側端板 ４ 下流側端板 ５ 消音室 ６ 第二仕切板 ７ 第三仕切板 ８ 第一拡張室 ９ 第二拡張室 １０ レゾネータ室 １１ 第一排気管 １２ 連通管 １３ 第二排気管 １４ 第一仕切板 １５ 第三拡張室 １６ 排気孔 １７ レゾネータ管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外筒（２）の両端面のそれぞれを上流側
   端板（３）と下流側端板（４）とで閉鎖して消音室
   （５）を形成し、該消音室（５）を第一仕切板（１４）
   と第二仕切板（６）と第三仕切板（７）とによって仕切
   って該第二仕切板（６）と第三仕切板（７）との間に第
   一拡張室（８）を、前記上流側端板（３）と前記第一仕
   切板（１４）との間に第二拡張室（９）を、前記第一仕
   切板（１４）第二仕切板（６）との間に第三拡張室（１
   ５）を、前記第三仕切板（７）と下流側端板（４）との
   間にレゾネータ室（１０）をそれぞれ形成し、機関の排
   ガスが導入される第一排気管（１１）を前記上流側端板
   （３）と第一仕切板（１４）と第二仕切板（６）とのそ
   れぞれを貫通させてその先端部を前記第一拡張室（８）
   内に位置させ、前記第一仕切板（１４）と第二仕切板
   （６）とを貫通する連通管（１２）を介して前記第一拡
   張室（８）と前記第二拡張室（９）とを連通させ、前記
   第一仕切板（１４）と第二仕切板（６）と第三仕切板
   （７）と下流側端板（４）とのそれぞれを貫通する第二
   排気管（１３）を介して前記第二拡張室（９）と前記消
   音室（５）の外部とを連通させ、前記第一排気管（１
   １）と第二排気管（１３）と連通管（１２）とのそれぞ
   れに排気孔（１６）を形成して該排気孔（１６）を前記
   第三拡張室（１５）に位置させ、さらに伸びる方向にば
   ね力が与えられた伸縮自在なレゾネータ管（１７、２
   １）の一端部を前記第三仕切板（７）の貫通孔（１８）
   に取り付けるとともに該レゾネータ管（１７、２１）の
   他端部に前記第一排気管（１１）から排出される排ガス
   があたる受圧板（１９、２５）を取り付けたことを特徴
   とする機関の消音器。
2. 【請求項２】 前記レゾネータ管（１７）は伸びる方向
   のばね力を有する蛇腹型のベローズからなることを特徴
   とする請求項１に記載の機関の消音器。
3. 【請求項３】 前記レゾネータ管（２１）は、複数の互
   いに隣接する筒状のパイプセグメント（２２）のそれぞ
   れの端部を内方に折り返して環状の挿入溝（２３）を形
   成し、該パイプセグメント（２２）の端部の折返部（２
   ４）を隣接するパイプセグメント（２２）の挿入溝（２
   ３）に軸方向に移動自在に挿入したインタロックからな
   り、前記伸びる方向のばね力は、前記受圧板（２５）と
   前記第二仕切板（６）との間に設けられたばね（２６）
   によって与えられることを特徴とする請求項１に記載の
   機関の消音器。