JPH11223119A - 内燃機関の消音器 - Google Patents

内燃機関の消音器

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JPH11223119A
JPH11223119A JP4139398A JP4139398A JPH11223119A JP H11223119 A JPH11223119 A JP H11223119A JP 4139398 A JP4139398 A JP 4139398A JP 4139398 A JP4139398 A JP 4139398A JP H11223119 A JPH11223119 A JP H11223119A
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JP
Japan
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silencer
absorbing material
internal combustion
combustion engine
sound absorbing
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JP4139398A
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English (en)
Inventor
Keiji Yamada
啓二 山田
Keiichi Sakashita
敬一 阪下
Koji Fukushima
浩司 福島
Seiji Minoura
誠司 箕浦
Hideki Kato
秀樹 加藤
Takashi Takagi
俊 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたり熱や振動に対し優れた耐久性
並びに消音性能を有する内燃機関の消音器を提供する。 【解決手段】複数個の開口部を有する金属製内筒と、そ
の周囲に配設された無機質吸音材と、前記吸音材の外側
を覆う金属シェルとからなる内燃機関の消音器におい
て、前記無機質吸音材として、平均繊維径5〜15μm
を有する炭素繊維単体の表面に、セラミック質又は炭素
質の被膜が形成されたものを、嵩密度0.05〜0.3
0g/cm3 のマット状物にし、複数個の開口部を有す
る金属製内筒に巻き付けて使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジン等の
内燃機関の消音器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車エンジンの排気管の途中に
は、マフラ−と称される消音器が搭載され、そこでは排
気中に含まれる騒音成分を減衰させる消音処理が行われ
ている。
【0003】このような排気ガス中に含まれる騒音成分
を減衰させる消音器としては、いろいろな構造のものが
知られており、エンジンの排気量、各種条件等に応じて
使用する構造を変えており、例えば図1に示した構造で
は、排気ガス中に含まれる騒音成分のうち、高い周波数
の騒音成分を減衰させるために使用されている。かかる
消音器1では、小孔が穿設された金属管(内筒)2の周
囲に繊維状の吸音材を配設した構造である。尚、図1に
おいて3は金属シェルである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、各種排ガス規制
の強化及びエンジン性能の高出力化に伴い、排ガス温度
が著しく上昇する傾向にあるため、前記消音器1におい
て吸音材としてガラス繊維41を使用した場合、ガラス
繊維41が溶融収縮し、ビーズ状になってしまうため、
振動や排気ガスの脈動によりガラス繊維(ビーズ状のガ
ラス繊維も含む)が金属管2の小孔より飛散してしま
い、吸音効果が著しく減少するため、消音性能が悪化し
てしまうという問題点があった。
【0005】そこで、前記問題点を解決するための消音
器として、実開昭61−59819号公報や実公平6−
19785号公報に開示されたものが知られている。こ
れらの公報では、小孔が穿設された金属管と吸音材との
間にステンレスウール42や金属製のクッション材を介
在させることが提案されている。(図2参照)
【0006】しかしながら、前述の如き消音器は、いず
れも騒音成分を減衰させるためのものであるため、前記
ステンレスウールや金属製のクッション材はいずれも連
続気孔を有する成形体であるため、ガラス繊維を熱的に
保護しうるものではない。また、上述のステンレスウー
ルや金属製のクッション材も、熱間において軟化するこ
とから、クッション材としての効果を長期間にわたって
維持することが難しいため、ガラス繊維の飛散による消
音性能の悪化を防止することは困難であった。
【0007】また、吸音材の材質を、ガラス繊維より耐
熱性に優れるシリカ−アルミナファイバーや結晶質アル
ミナファイバーといったものに代替した考案も開示され
ているが、いずれも実用には至っていない。これは、シ
リカ−アルミナファイバーについては、ショットと呼ば
れる非繊維状物を約50%含んでいるため、このショッ
トが、排気管の振動により吸音材内部で運動し、吸音材
に穴を開けてしまうため、吸音効果の低下を招いてしま
う問題がある。
【0008】一方、結晶質アルミナファイバーについて
は、平均繊維径が2.7〜3.2μmであるため、ガラ
ス繊維の平均繊維径9μmと比較し、著しく繊維径が細
くなっているばかりでなく、真比重が3.2とガラス繊
維より高いため従来と同じ充填密度で使用した場合、マ
ット内部の通気抵抗が高くなり、騒音成分の内、特に高
周波数側の吸音効果が著しく悪化してしまう問題があ
る。従って、本発明は、かかる問題点に鑑み、長期間に
わたり熱や振動に対し優れた耐久性並びに消音性能を有
する内燃機関の消音器を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の開口
部を有する金属製内筒と、その周囲に配設された無機質
吸音材と、前記吸音材の外側を覆う金属シェルとからな
る内燃機関の消音器において、前記無機質吸音材とし
て、平均繊維径5〜15μmを有する炭素繊維単体の表
面に、セラミック質又は炭素質の被膜が形成されたもの
を、嵩密度0.05〜0.30g/cm3 のマット状物
にし、複数個の開口部を有する金属製内筒に巻き付けて
使用することを特徴とする内燃機関の消音器である。本
発明では、無機質吸音材として、平均繊維径5〜15μ
mを有する炭素繊維単体の表面に、セラミック質又は炭
素質の被膜が形成されたものを、嵩密度0.05〜0.
30g/cm3 のマット状物にしたものを使用すること
を特徴としている。
【0010】ここで、炭素繊維単体の表面に、無機質被
膜を形成させる方法としては、熱CVD,プラズマCV
D,スパッタリング,蒸着,塗布,溶射等の被膜法によ
り、セラミック質又は炭素質の被膜が形成されることが
好ましい。尚、無機質被膜の膜厚は0.5〜100μm
の範囲内に調整する必要がある。これは、膜厚が0.5
μm未満であると、排気ガスの熱により、炭素繊維は焼
失してしまい、消音性能が著しく悪化してしまうからで
ある。一方、膜厚が100μmより厚いと、繊維自身の
柔軟性が損なわれるため、金属製内筒への巻き付けが著
しく困難となり生産性が悪化してしまう。さらには、無
機質被膜の膜厚は2〜40μmの範囲内が最も好まし
い。
【0011】又、使用される温度条件によっては、炭素
繊維単体の表面にセラミック質又は炭素質被膜を形成さ
せるのではなく、炭素繊維をマット状物にしたあとで、
マット状物の表面にのみ、CVD法等によりセラミック
質又は炭素質被膜を形成させた物でも使用できる。
【0012】次に、本発明においては、平均繊維径5〜
15μmを有する炭素繊維を用いて、嵩密度0.05〜
0.30g/cm3 のマット状物にしたものを金属製内
筒に巻き付けて使用することも特徴としている。ここ
で、マット状物の嵩密度が0.05g/cm3 未満であ
ると、マット状物への成形が不可能であり、一方、マッ
ト状物の嵩密度が0.30g/cm3 より大きくなる
と、通気抵抗が高くなるため消音性能が悪化してしま
う。さらには、マット状物の嵩密度は、0.10〜0.
20g/cm3 の範囲内が最も好ましい。
【0013】次いで、マット状物の厚みについては、3
mm未満であると、マット状物への成形が不可能であ
り、一方、マット状物の厚みが10mmより大きくなる
と、金属製内筒への巻き付けが難しくなってしまう。さ
らに、マット状物の厚みについては、5〜8mmの範囲
内が最も好ましい。尚、一般的な内燃機関の消音器に関
する内部構造として、無機質吸音材層は、10〜30m
m程度で設計されており、通常は前述の通りガラス繊維
のマット状物が充填されている。
【0014】ここで、本発明においては、平均繊維径5
〜15μmを有する炭素繊維単体の表面に、セラミック
質又は炭素質の被膜が形成されたものを、前述のガラス
繊維を代替した構造以外に、排ガス温度等の条件次第で
はあるが、金属製内筒に本発明品の炭素繊維のマット状
物を5〜10mm巻き付けたのち、この外周部へさらに
ガラス繊維のマット状物を5〜20mm巻き付けた構造
でも使用できるため、過剰品質によるコストアップを防
止できる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例にかかる内燃機関の消音器に
ついて、図3を用いて説明する。
【0016】実施例1 図3に示す如く、本例の消音器1は、小孔が穿設された
金属製内筒2の周囲に、無機質吸音材として、平均繊維
径10μm,平均繊維長50mmを有する炭素繊維の単
体表面に、CVD法により膜厚20μmの炭素質被膜が
形成されたものを用いた、嵩密度0.15g/cm3
厚み5mmのマット状物が巻き付けられているものを、
金属シェル3の内部に圧入したものである。ここで、本
例において製造された消音器1を、スピーカーを音源と
する騒音試験機で、消音器1の吐出音を測定した結果を
表1に示す。次に、前記消音器1を、900℃の焼成炉
で100Hr加熱したあとに再度騒音試験機で吐出音を
測定したあと、消音器1を分解し、無機質吸音材の状態
について目視観察を行なった結果についても表1に示
す。
【0017】比較例1 実施例1の構造から、無機質吸音材のみガラス繊維に変
更したものについて、実施例1同様騒音試験機にて、初
期状態及び900℃×100Hr加熱後の状態につい
て、吐出音の測定を実施した。この測定結果を表1に示
す。又、実施例1同様、吐出音測定後の消音器1を分解
し、無機質吸音材の状態を目視観察した結果についても
表1に示す。
【0018】比較例2 実施例1の構造と同じであるが、無機質吸音材の炭素繊
維については無機質被膜を施していないものに変更し
た。この消音器についても、実施例1同様騒音試験機に
て、初期状態及び900℃×100Hr加熱後の状態に
ついて、吐出音の測定を実施した。本測定結果を、表1
に示す。又実施例1同様、吐出音測定後の消音器1を分
解し、無機質吸音材の状態を目視観察した結果について
も表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明における内燃
機関の消音器では、無機質吸音材として、平均繊維径5
〜15μmを有する炭素繊維単体の表面に、セラミック
質又は炭素質の被膜が形成されたものを使用するため、
通常の炭素繊維では、排気ガスの熱により焼失してしま
う温度域においても、セラミック質又は炭素質被膜を施
した炭素繊維は焼失することなく使用出来るため、長期
間にわたり優れた耐久性ならびに消音性能を確保でき
る。 又、前述のシリカ−アルミナファイバーとは異な
り、炭素繊維にはショットと呼ばれる非繊維状物が含ま
れないため、振動による繊維の損傷がないため、長期間
にわたり優れた耐久性ならびに消音性能を確保できる。
さらに、炭素繊維は平均繊維径が5〜15μmであり、
しかも繊維長については任意の長さに調整できるため、
結晶質アルミナファイバーとは異なり、マット内部の通
気抵抗を小さくすることができるため吸音性能を損なう
恐れがない。上記の如く、本発明によれば、長期間にわ
たり優れた耐久性ならびに消音性能を有する、内燃機関
の消音器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の消音器を示す模式図である。
【図2】従来の消音器を示す模式図である。
【図3】本発明の消音器を示す模式図である。
【符号の説明】
1 消音器 2 内筒 3 金属シェル 4 炭素繊維 41 ガラス繊維 42 ステンレスウ−ル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箕浦 誠司 岐阜県大垣市青柳工場300 イビデン株式 会社青柳工場内 (72)発明者 加藤 秀樹 岐阜県大垣市青柳工場300 イビデン株式 会社青柳工場内 (72)発明者 高木 俊 岐阜県大垣市青柳工場300 イビデン株式 会社青柳工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の開口部を有する金属製内筒と、そ
    の周囲に配設された無機質吸音材と、前記吸音材の外側
    を覆う金属シェルとからなる内燃機関の消音器におい
    て、前記無機質吸音材として、平均繊維径5〜15μm
    を有する炭素繊維単体の表面に、セラミック質又は炭素
    質の被膜が形成されたものを、嵩密度0.05〜0.3
    0g/cm3 のマット状物にし、複数個の開口部を有す
    る金属製内筒に巻き付けて使用することを特徴とする内
    燃機関の消音器。
  2. 【請求項2】前記無機質吸音材として用いる炭素繊維の
    表面には、熱CVD,プラズマCVD,スパッタリン
    グ,蒸着,塗布,溶射などの被膜方法により、膜厚が
    0.5〜100μmの範囲内に調整された、セラミック
    質又は炭素質の被膜が形成されていることを特徴とする
    請求項1記載の内燃機関の消音器。
JP4139398A 1998-02-05 1998-02-05 内燃機関の消音器 Pending JPH11223119A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004138057A (ja) * 2002-09-27 2004-05-13 Sanritsu Kako Kk 内燃機関の排気構造及びその製造方法
JP2006104975A (ja) * 2004-10-01 2006-04-20 Nihon Glassfiber Industrial Co Ltd 消音器の製造方法
JP2012057612A (ja) * 2010-09-03 2012-03-22 Man Diesel & Turbo Se 二重壁管

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