JPS61112721A - 排気ガス消音装置 - Google Patents

排気ガス消音装置

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JPS61112721A
JPS61112721A JP60207698A JP20769885A JPS61112721A JP S61112721 A JPS61112721 A JP S61112721A JP 60207698 A JP60207698 A JP 60207698A JP 20769885 A JP20769885 A JP 20769885A JP S61112721 A JPS61112721 A JP S61112721A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃機関からの排気ガス用消音装置に関し
、該装置は中間消音器、最終消者器及び中間消音器の流
入部を内燃機関の排気マニホルドに、また最終消者器の
流入部を中間消音器の流出部にそれぞれ接続する配管を
有する。
この種の消音装置は、それらが単体の消音器よりも一般
に効率が高く、かつ装着が容易であるので、自動車に広
く適用されているが、これらの既知の装置には、いくつ
かの不利点がある。
その第１は、消音装置の一部は、一般に吸収材料を含む
包囲体によって形成され、この材料は排気ガスが通過す
ると著しい負荷の損失を来たし、従って機関の排気マニ
ホルドにかなりの背圧を生じて、その効率を低下するに
れらの消音装置は機関のある周波数域の排気騒音を弱め
るのにしばしば有効であるが、他の周波数域は十分に弱
めることができない。そのうえ、中間消音器は通常、車
輌構造部の一部を占めるのは容易であるが、最終消者器
を有効に装着するのにある寸法の場所を必要とするので
、特に小型車輌では問題が生ずる。通常の消音装置は排
気ガスを純化する作用をもたず、排気ガスは周囲に拡散
されて多少は消音されるが、ガス中の全汚染物質、特に
−酸化炭素、酸化硫黄及び酸化窒素、未燃焼炭化水素及
び粉末状固形残留物をまき散らす。
この発明の主目的は、特に機関のすべての周波数の排気
騒音を確実に十分弱めるために、機関の排気マニホルド
における背圧を減少し、最終消者器の全体寸法を実質的
に減少していがなる種類の車輌への装着をも実質的に容
易にさせるために、上記形式の消音装置を改良するにあ
るにの発明の他の目的は、この消音装置に排気ガスに浄
化作用を与える能力をも経済的な方法で与えることにあ
る。
この目的は、この発明によれば、主として上記形式の消
音装置において、最終消者器は、１つの包囲体内に多孔
性の半径方向の仕切壁によって交差された多数の間隔を
保って配設された環状部材を有し、これらの環状部材は
包囲体の周辺部分を占め、かつ軸方向部分に向って開口
する一連の室を形成し、軸方向部分を排気ガス流をほぼ
自由に通過させる。
この特許を有するため中間消音器の作用によって前もっ
て部分的に弱められた圧力波は、排気ガスに附随し、こ
の圧力波はその戻りに際して既に幾分調整され、次いで
室内に放散され。
この室は最終消者器の包囲体の周辺に一種の音響ケージ
を形成し、該室内で反射と屈折によって最終の減衰作用
を行ない、一方排気ガス流の質量は、なんらの実質的な
抵抗を受けずに最終消者器の軸方向部分を通って移行さ
せられる。
このようにして、機関の排気マニホルドにおける消音装
置によって作用された背圧のかなりの低減が得られ、一
方異なるサイズの群に整列された音響ケージを形成する
室の適切な設計は、機関の排気騒音中に含まれる全周波
数スペクトルの有効減衰範囲を実質的に拡げる。実際の
場合、このような装置は、慣用の最終消者器の寸法と比
較して極めて制限された寸法をもって効果的に設計でき
る。そのうえ、未燃焼物質、炭素、窒素及び硫黄の酸化
物に触媒作用を働かせることができる特に銅や銅合金な
どの好適な材料を環状部材または半径方向仕切り壁用と
して使用することによって、消音器に有効な排気ガス純
化特性を与えることが可能になる。　　　　“環状部材
を弾性的に支持し、このようにしてその限定された縦方
向の移動を許し、この装置の終端にダクテッドファンを
装着し、一部は排気ガス流に、かつ一部は周囲の空気付
加流に作用することによって流れに対する抵抗を減少す
ることができる。
この発明はさらに上記の特徴をもつ消音装置用の中間消
音器を有し、これは最善の方法で、個別に用いられるこ
れら２つの消音器としてもよいが、最終消者器の特性を
利用できるように特別に配設されるに の発明の上記及び他の特徴及び利点は、説明のための単
なる例として用いられ、この発明を限定するものではな
い実施例について、それを図示する図面を参照してのこ
の発明の詳細な説明から一層明らかになるであろう。
まず、第１図から第４図において、この装置の中間消音
器は、２つの末端部材２によって合体して閉じられた１
つの楕円筒体を構成する２つの殻をもって形成された包
囲体１を有し、一方の末端部材２は流入ユニオン３を支
持し、他方の末端部材２は流出ユニオン４を支持する。
流入ユニオン３は、図示を省略した配管を介して、第５
図から第１１図に示す最終消者器に接続するように構成
される。
流入ユニオン３は包囲体１内に形成され、かつ絶縁フィ
シ６を含む二重壁によって周辺を絶縁された膨張室５内
に開口する６室５に開口するものはこの他に２つの空気
取入ロアがあり。
これは一方向羽根型吸引弁８を具備する。トラップ９が
室５の底部に配設され、これは軽い羽根によって構成さ
れた一方向排出弁【ｌによって閉じられた流出部１０を
介して下方に開口する。
膨張室５の下流で包囲体１内には断面長方形の通路が形
成され、これは流出ユニオン４まで延び、商品名シルテ
ックス（ＳｉＬｔ、ｅｘ）として知られる種類の軽石と
、シリカ繊維との混合物が好適な熱音響絶縁性材料から
造られた壁１２．１３によって構成される。壁１２．１
３は内側面にサイズの異なる多数の凹部１４．１５をも
っている。壁１２゜１３の内壁は多孔性シート板または
金属網によって保護される。壁１２．１３の内側面によ
って構成された断面長方形の通路内に、多孔性板または
金属網によって形成され、互いにほぼ平行なプラスチッ
ク波形部材１６が延びている。
この中間消音器の作用はつどのとおりである。
機関の排気マニホルドから到来する排気ガスの脈動流は
、流入ユニオン３を通って膨張室５内に流れ、ここにお
いてこの流れは膨張して振動性圧力状態をつくる。これ
らの低圧期間中、吸引弁８は冷温周囲空気の流入を許す
。膨張ガス。
及び冷温空気の両方の噴射によって、排気ガス中に含ま
れた蒸気の大部分を凝縮し、移送されてきた粉末状残留
物の大部分を捕捉し、酸化硫黄及び酸化窒素の一部を溶
解する。凝縮された蒸気はトラップ９内に集まり、振動
性高圧期間中羽根弁１１の軽い力に打勝って流出部１０
を通って外方へ排出される。このようにして液体の形で
排出された不純物は、地上に落下して周囲には拡散され
ない。次に排気ガスは膨張室５を越えて進行し、この場
合排気ガスは大部分の蒸気とそれらの中に前もって含ま
れて、空気取入口。
７から吸引された周囲空気のために幾分体積を増した不
純物とは別になっている。
排気ガスは膨張室５から出ると、小断面となった通路に
よって加速され、この流れは波形の多孔性部材１６によ
って層流となる。排気ガスの脈動の作用のために、これ
らの部材は弾性的に波動し、それによって、ガスの流れ
に過大な制動効果は作用しないが、高周波数の排気騒音
を効果的に減衰させることができる６同時に壁１２゜１
３に形成された凹部１４．１５は排気騒音の低周波数を
有効に減衰させる。このようにして、排気ガスは流出ユ
ニオン４に達し、さらに既にかなり規則正しく、かつ減
衰されて正確な最終消音作用を受入れるのに適した状態
で、最終消者器に向けて進行する。波形の多孔性部材１
６の存在によって、さらに包囲体ｌの下方部分内に集積
する移送されてきた大部分の粉末を除去させる。
第５図から第１１図に示す最終消者器は、殻体によって
形成され、かつ流入ユニオン１９を支持する末端部材１
８によって一端が閉じられた円筒形包囲体１７を有する
６既述のように、この流入ユニオンは配管によって、前
記の中間消音器の流出ユニオン４に接続するように構成
される。包囲体１７は反対端において先細り形態の空気
タンク２０で終わり、このタンク２０は次に大気に開口
する排気先端部材２１をもつ後方部分に終端を接続する
６ 包囲体１７の内部空所はいくつかの順次連続する部分に
分離される６第１部分は、周辺に円筒形カラーをもつ截
頭円錐形となっている第１環状部材２２を有し、この環
状部材２２は排気ガスの流動方向と合致する傾斜をもち
、多数の多孔性仕、切壁２３（第６．第８図）と交差す
る６環状部材２２は仕切壁２３によって分離された一連
の環状室をもっ□ている。”　　−１ｉ　’　　　　二
色囲体１７の第２）部分は一連の平面状の第２環状部材
２４を有し、この環状部材２４は、内周部に多孔性円筒
形カラーを具備し、多数の仕切壁２５（第６．第９図）
と交差する。仕切壁２５は、環状部材２４のカラーの多
孔部分を通って内側に開口する一連の扇形室を構成する
。
包囲体１７の第３部分の平面状の第３環状部材２６及び
仕切壁２７（第６図、第１θ図）は第２部分とほぼ類似
しているが、異なるところは穴の直径であって、第２部
分の穴よりも大きく、仕切壁２７の数は、仕切壁２５の
数よりも少なく、従って第３部分に形成される扇形室は
、第２部分のそれよりも大きく、かつ大きい穴を通して
内部通路と連通ずる６上記の３つの部分の環状部材は、
弾性環状部材２８（第６．第１１図）によって正しい位
置に保持されて、前記部材の縦方向への限定された幅の
弾性的な移動を許す。
最終・消音器の既述の３つの部分において、排気ガスの
流れはなんら考慮を要するような抵抗を受けずに、種々
の環状部材によって構成された自由な軸方向通路内を流
通するが、この流れに付随する騒音の音波を形成する圧
力振動は。
種々の扇形室によって形成された音響ケージ内で消散さ
れ、発生する反覆性反射、屈折及び干渉により強力に減
衰される。同時に環状部材は圧力波に対しである限度内
で弾性的に変形可能であるので、これにより消散現像の
重要さを実質的に減少し、排気ガス流に抗する抵抗を最
小値に保つことができる。連続する部分の環状部材及び
各仕切壁によって構成された室の寸法が相違することに
より、各多孔部材の穴径が異なることと相俟って、この
装置は広い範囲の周波数で有効に作用し、この装置は排
気ガス内に存在する全周波数スペクトルに応答でき、従
って既知の装置において通常起こるような単にある周波
数群のみを効果的に減衰させるという欠点を避けること
ができる。
上記の第３部分を出た排気ガスは、互いに包囲体１７と
同軸に配置された１群の円筒形部材２９を有する第４部
分（第７図）を通過し、これらの部材は多孔性でかつ中
心から周辺に向って減少する相互間の半径方向距離をも
って配設される。この第４部分はこの通路から先行部分
内に残る騒音成分を無くすためのものである。最後にこ
の流れはオジーブ状導管３０に入り、この導管は流れを
ファン３１の中心区域に向けて配向し。
このファンはそれ自身の回転軸３２を縦方向に延びる半
径方向舌状部分３４によって支持されている。これらの
舌状部分は、リンク方式で包囲体１７を囲む空気取入口
２０の後端を形成する排気先端部材２１によって支持さ
れている。ファン３１の周辺部分は、空気取入口２０を
通過する付加空気流に作用する。
ファン３１は、導管３０から流入する排気ガスの流れ、
及び空気取入口２０を通過する空気流に同時に作用する
ので、ファン３１は排気ガスによって動かされて付加空
気流を押動し、排気ガスが大気中に導かれる前に排気ガ
スを稀釈し、それらのまわりに管状の空気流を生ぜしめ
、この空気流は排気ガスを大気から部分的に絶縁し、排
気ガスの静粛な排出を促進する。しかし、この装置が車
輌に装着されたとき、もし車輌が著しい速度で走行すれ
ば、空気取入口２０内の空気流は車輌の運動に伴う風に
よって自動的に定まり、この流量はファン３１を動かし
１次いで排気ガス流を押しやって１機関の排気マニホル
ドに作用、する背圧をかなり減少して１機関の効率を高
める。
好ましくは、最終消者器の内部構成要素は銅。
銅合金または排気ガス中に含まれる未燃焼物質および／
または炭素、窒素または硫黄の酸化物に対して触媒作用
を呈する他の材料で造られる。
排気ガスが最高温度をもち、従って触媒作用に大いに感
知性をもっている区域内に位置する環状部材２２の製造
に際して、銅の使用によって特に利点が得られる。環状
部材の形態が容易かつ経済的な方法で提供できることに
より、これらの手段を用いることによって排気ガスに純
化作　　４用を与える著しく認識できる能力をこの消音
装置に与えることが可能になる。
ピストン排出量が異なる機関の要求事項にこの装置の性
能を適合させるために、この消音装置は種々のす、ズで
造られ、またはさらに必要に応じて２つ以上の装置を並
列に配設することもできる。もちろん、諸都市の特定の
寸法は、この装置が用いられる機関の正規運転速度及び
機関シリンダ数によって定まり、これらは排気ガスの周
波数スペクトルが従属する諸因子に含まれる。
この装置は、定置機関及び車輌塔載機関のいずれにも使
用でき、先端部材２１から流入する排気ガスによって発
生される推進に役立つ推力、及び定置機関では明らかに
機能発揮が不可能な空気取入口２０内の付加空気流によ
るファン３１を介して作用される排気ガスの吸引作用の
両方を考慮すれば、後者すなわち車輌塔載機関に特に好
適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の消音装置の中間消音装置の１例の
正面図、第２図は、第１図の線■−■に沿ってとられた
断面図、第３図は第２図の線■−■に沿ってとられた断
面図、第４図は、第２図の線ｒＶ−ｒＶに沿った半部断
面図、第５図は、この発明の消音装置の最終消音装置の
１例の正面図、第６．第７図は、第５図の最終消音装置
の包囲体の前方部分及び後方部分の拡大縦断面図、第８
図から第１θ図までは、第６図の線■−■、ＩＫ−ＩＸ
及びｘ−ｘそれぞれに沿ってとられた断面図、第１１図
は、第５図のものの弾性環状保持部材の正面図である。 【・・包囲体　　　　　２・・末端部材３・・・流入ユ
ニオン　　４・・・流出ユニオン５・・・膨張室　　　
　　７・・・空気取入口９・・・蒸気トラップ　　１２
．１３・・・絶縁壁１４．１５・・・凹部　　　　１６
・・・弾性波形部材１７・・・包囲体　　　　　１８・
・・前方末端部材１９・・・流入ユニオン　　２０・・
・付加空気取入れ口２１・・・排気先端部材　　２２，
２４．２６・・・内部環状部材２８・・・弾性保持部材
　　２９・・・同軸円筒形部材３０・・・先細導管　　
　　３１・・・ファン３２・・・回転軸　　　　　３３
・・・軸　受３４・・・支持舌状部分 特許出願人　ニス、アイ、ヴイ。 ニス、ピー、エイ、　外１名 代理人　弁理士　月　村　　　茂　　外１名ＦＩＧ、　
８　　　　　　　ＦＩＧ、９ＦＩＧ、１０　　　　　　
　ＦＩＧ、１１ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関からの排気ガス用消音装置であって、中間
    消音器と、最終消音器と、中間消音器の流入部を内燃機
    関の排気マニホルドに接続する配管と、最終消者器の流
    入部を中間消音器の流出部に接続する配管とを有し、最
    終消音器が包囲体内に間隔を保って配設された多数の環
    状部材を有し、この環状部材は多孔性の半径方向仕切壁
    と交差して一連の室を形成し、これらの室は包囲体の周
    辺部分を占有し、かつ包囲体の軸方向部分に向って開口
    して軸方向部分で排気ガスの流れを自由に流通させるよ
    うになっていることを特徴とする排気ガス消音装置。 ２、中間消音器が膨張室を有し、該膨張室が前壁に周囲
    と連通する少くとも１つの１方向吸引弁を、また底壁に
    排出開口をもつトラップをもっていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の消音装置。 ３、中間消音器は膨張室の下流に音響減衰室を有し、音
    響減衰室の壁部が熱音響絶縁材料で造られて該壁部に凹
    部が形成され、これらの壁間に構成された通路内にほぼ
    平行で減衰室の縦方向に延びる多数の波形の多孔性弾性
    部材を有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
    載の消音装置。 ４、最終消音器が異なる特徴をもつ部分を構成する間隔
    を保って配設された複数の連続した環状部材群を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の消音装置
    。 ５、少くとも１群の環状部材が、それぞれが周辺円筒形
    カラーを有する截頭円錐形となっており、排気ガスの流
    動方向と合致する中心に向って傾斜をもって配置され、
    かつ多孔性仕切壁と交差する環状部材によって形成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第４図記載の消
    音装置。 ６、截頭円錐形の環状部材が、銅及び銅合金のような、
    不燃焼物質または炭素、窒素または硫黄酸化物に対して
    触媒反応をする材料で造られていることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項記載の消音装置。 ７、環状部材の少くとも１群が、それぞれがその内周部
    に多孔性円筒形カラーをもつ平面形環状部材によって形
    成されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
    載の消音装置。 ８、最終消音器が有孔性内側カラーをもつ少くとも２群
    の環状部材を有し、この２群の環状部材が異なる数の仕
    切壁をもち、それらのカラーが異なる直径の複数の穴を
    もっていることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
    の消音装置。 ９、間隔を保って配設された環状部材群が、縦方向へ限
    定された量の弾性移動を許るすように配設された弾性部
    材によって所定位置に保持されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第４項記載の消音装置。 １０、最終消音器が間隔を保って配設された環状部材及
    び仕切壁の下流において、１群の同軸の多孔性円筒部材
    を有し、この円筒部材が包囲体の周辺部分内で縦方向に
    延び、かつ該周辺に向って中心から漸次減少する相互間
    の半径方向距離をもつことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の消音装置。 １１、最終消音器がその最終部分において回転ファンを
    具備し、該ファンの中心部分が排出ガス用通路と整合し
    て配置され、一方ファンの周辺部分が付加空気取入部に
    前方において接続された環状通路と整合して配置され、
    両方の通路がファンの後方において合同することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の消音装置。 １２、排気ガス通路がファンの上流において先細オジー
    ブ状部分をもち、またファンの下流に縦方向に延びる半
    径方向の舌状部が構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１１項記載の消音装置。 １３、底部トラップの流出部開口が軽度に作動する一方
    向排出弁を具備していることを特徴とする特許請求の範
    囲第２項記載の消音装置。 １４、絶縁部材で造られた壁に形成された凹部が、異な
    るサイズの種々の凹部群からなることを特徴とする特許
    請求の範囲第２項記載の消音装置。 １５、壁を構成する絶縁材料がシルテックス（ｓｉｌｔ
    ｅｘ）という商品名のシリカ繊維と軽石との混合物から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の消音
    装置。
JP60207698A 1984-09-18 1985-09-18 排気ガス消音装置 Pending JPS61112721A (ja)

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