JPH0637514U - 消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低〜中周波数域の騒音を効果的に消音する消
音器、及び、更に高周波数域の騒音も効果的に消音する
消音器を提供すること。 【構成】 サブ消音器３０は、アウタパイプ１１、小孔
３５ａ，３５ｂ，３５ｃが穿設されたインナパイプ１
３、及び、これら両パイプにより形成される共鳴室１７
を分割する二つの隔壁１４とから構成されている。隔壁
１４はパンチングホール１４ｂが穿設され、共鳴室１７
を第一分割室３６（吸音室）、第二分割室３７（空洞
室）及び第三分割室３８（吸音室）に分割している。サ
ブ消音器３０は、従来の消音作用に加えて、高周波数域
の音波を消音された排気ガスと、低〜中周波数域の音波
を消音された排気ガスとが干渉することにより消音す
る。また、排気ガスの最上流側及び最下流側にて発生し
やすい高周波数域の音波を吸音室である第一分割室３６
及び第三分割室３８が効率よく消音する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関用の消音器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、内燃機関の排気マニホルドに連結された排気ガス通路の一部を構成する インナパイプに、このインナパイプを囲むアウタパイプを固着した消音器として は、図７に示すような消音器５０が知られていた（例えば、実開昭５７−７６２ １４号公報参照）。この消音器５０は、アウタパイプ５１とインナパイプ５３と により囲まれた共鳴室５７、及び、その共鳴室５７内で複数のカバーパイプ５４ とインナパイプ５３とにより囲まれた複数の吸音室５９から構成されている。こ のカバーパイプ５４には孔は穿設されていない。また、吸音室５９には例えばグ ラスウール等の吸音材が詰められている。インナパイプ５３には、吸音室５９に 面した側壁に小孔５５ａが、共鳴室５７に面した側壁に小孔５５ｂが穿設されて いる。

【０００３】 この消音器５０は、矢印Ｐ方向に排気ガスがインナパイプ５３内を通過する。 このとき排気ガスは、インナパイプ５３に穿設された小孔５５ａから吸音室５９ に入り、グラスウール等により高周波数域を消音される。また、インナパイプ５ ３に穿設された小孔５５ｂから共鳴室５７に入り、低〜中周波数域を消音される 。

【０００４】 ところが、消音器５０では、吸音室５９の容積が小さいので詰め込むことので きるグラスウールの量が少なかった。そのため、高周波数域の音波を十分消音す ることができなかった。また、吸音室５９を形成するカバーパイプ５４に孔が穿 設されていないため、排気ガスの背圧の上昇を招き、更に共鳴室５７の容積が吸 音室５９の容積分だけ小さくなるため、低〜中周波数域の音波の透過損失を十分 得ることができなかった。

【０００５】 そこで、このような欠点を解消するため、例えば図８に示すように、背後空気 層をインナパイプに平行に設けた構造を有する消音器７０が開発された。この消 音器７０は、アウタパイプ７１とインナパイプ７３とにより囲まれた共鳴室７７ と、カバーパイプ７４とインナパイプ７３とにより囲まれた吸音室７９とを有し ている。このカバーパイプ７４には小孔７４ａが穿設され、また、吸音室７９に は例えばグラスウール等の吸音材が詰められている。更に、インナパイプ７３に は小孔７５が穿設され、この小孔７５を介してインナパイプ７３の内部は吸音室 ７９に連通している。

【０００６】 この消音器７０は、矢印Ｐ方向にインナパイプ７３内を通過する排気ガスが、 インナパイプ７３に穿設された小孔７５から吸音室５９に入り、グラスウール等 により高周波数域を消音され、その後カバーパイプ７４に穿設された小孔７４ａ から共鳴室７７に入り、低〜中周波数域を消音される。

【０００７】 消音器７０では、グラスウールの詰め込み量を、消音器５０に比べて増加する ことが可能であり、そのため、高周波数域の音波の消音量の増大を図ることがで きる。一方、小孔７４ａの存在により、共鳴室７７の容積は吸音室７９の容積を 含むことになるため、低〜中周波数域の音波の共鳴効果による透過損失を十分得 ることができる。それと同時に、小孔７４ａの存在により消音器５０に比べて低 背圧化が実現された。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記の消音器７０では、低周波数域から高周波数域の騒音を低 背圧で効率よく吸収することができる構造になってはいるものの、車外騒音の規 制強化、車内音の静粛性と合わせ、エンジンの出力向上、低燃費化に対応させる ため、低〜中周波数域の騒音の消音量を一層増加することが望まれていた。

【０００９】 また、エンジン及び排気管が冷えた状態で発生するびびり音や、排気ガスの脈 動による放射音、インナパイプに穿設された孔と排気ガス流量とが所定の関係に なったとき生じる笛吹き音等の高周波数域の騒音についても、上記の消音器７０ では十分でなく、消音量を増加することが望まれていた。

【００１０】 以上の課題を解消するため、第一考案は、低〜中周波数域の騒音を効果的に消 音する消音器の提供を目的とする。また、第二考案は、第一考案の目的に加え、 高周波数域の騒音も効果的に消音する消音器の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、第一考案の消音器は、 内燃機関の排気マニホルドに連結された排気ガス通路の一部を構成するインナ パイプに、共鳴室を介して前記インナパイプを取り囲むアウタパイプが固着され た消音器において、 前記インナパイプの側壁に穿設され、前記インナパイプの内部と前記共鳴室と を連通する複数の小孔と、 複数の貫通孔が穿設され、前記インナパイプと交差する面にて前記共鳴室を分 割する少なくとも一つの隔壁と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、少なくとも一室に吸音材を詰め 込むことにより形成した吸音室と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、少なくとも一室を空洞にした空 洞室と、 を備えたことを要旨とする。

【００１２】 また、第二考案の消音器では、 内燃機関の排気マニホルドに連結された排気ガス通路の一部を構成するインナ パイプに、共鳴室を介して前記インナパイプを取り囲むアウタパイプが固着され た消音器において、 前記インナパイプの側壁に穿設され、前記インナパイプの内部と前記共鳴室と を連通する複数の小孔と、 複数の貫通孔が穿設され、前記インナパイプと交差する面にて前記共鳴室を分 割する少なくとも二つの隔壁と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、少なくとも排気ガスの最上流側 に位置する一室と排気ガスの最下流側に位置する一室に、吸音材を詰め込むこと により形成した吸音室と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、排気ガスの最上流側に位置する 一室及び排気ガスの最下流側に位置する一室を除いた少なくとも一室を空洞にし た空洞室と、 を備えたことを要旨とする。

【００１３】

【作用】

最初に、第一考案の消音器の作用について説明する。 排気マニホルドから排出された排気ガスは、上記構成からなる第一考案の消音 器に導入され、インナパイプに穿設された小孔から吸音室又は空洞室へと流入し 、消音された後再びインナパイプ内に戻り、他の排出管へと排出される。このと きの排気ガスの消音は、以下の作用により行われる。

【００１４】 吸音室に流入した排気ガスは、吸音材と音波との摩擦により音響エネルギーが 減衰し高周波数域（３００Ｈｚ〜５ｋＨｚ）の音波が消音される。一方、空洞室 に流入した排気ガスは、共鳴効果と拡張効果とにより低〜中周波数域（５０〜５ ００Ｈｚ）の音波が消音される。

【００１５】 更に、吸音室で高周波数域の音波が消音された排気ガスと、空洞室で低〜中周 波数域の音波が消音された排気ガスとが、隔壁に穿設された貫通孔を介して干渉 し合うため、この干渉効果により低〜中周波数域の音波の消音量が増大する。ま た、吸音材自身の全体積はインナパイプとアウタパイプにより囲まれた容積と比 較して小さく、また、隔壁に穿設された小孔により音波は各室を往来可能である ため、第一考案の共鳴室の容積は、インナパイプの外周面とアウタパイプの内周 面とにより囲まれた容積に近似され、その大きさは十分確保される。そのため、 共鳴による消音効果は、周知の透過損失の式により十分大きくすることができる 。

【００１６】 次に、第二考案の作用について説明する。 第二考案では、第一考案の作用に加えて、更に次に述べる作用を有する。即ち 、隔壁により分割された共鳴室のうち、排気ガスの最上流側及び最下流側の各室 が吸音室であるため、排気ガスの最上流側で発生しやすいびびり音や放射音等、 及び排気ガスの最下流側で発生しやすい笛吹き音等の高周波数域の音波を効果的 に消音することができる。

【００１７】

【実施例】

以下に、本考案の好適な実施例について図面に基づいて説明する。 第一実施例は、第一考案の好適な一実施例としてのサブ消音器である。図１は 第一実施例の説明図で、図１（Ａ）は第一実施例の縦断面図、図１（Ｂ）は図１ （Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００１８】 第一実施例のサブ消音器１０は、インナパイプ１３と、このインナパイプ１３ を囲むアウタパイプ１１と、これら両パイプにより形成される共鳴室１７を分割 する隔壁１４とから構成されている。 サブ消音器１０は、図２に示すように、排気ガス導入口側１０ａが内燃機関１ の排気マニホルド２と排気管３、フランジ４及び排気管２０１を介して気密に連 結され、また、排気ガス排出口側１０ｂがメーン消音器７と排気管２０２、フラ ンジ５及び排気管６を介して気密に連結されている。

【００１９】 インナパイプ１３を取り囲んでいるアウタパイプ１１は筒状であり、アウタパ イプ１１の両端部にはフランジ部１１ａが形成された孔１１ｂが設けられ、その 孔１１ｂをインナパイプ１３が挿通している。このフランジ部１１ａは、溶接等 によりインナパイプ１３の外周面に気密に固着されている。

【００２０】 隔壁１４は、図１（Ｂ）に示すように、中央部に中心孔１４ａを有するドーナ ッツ状であり、複数の貫通孔としてのパンチングホール１４ｂが穿設されている 。隔壁１４は、中心孔１４ａを挿通しているインナパイプ１３の外周面、及びア ウタパイプ１１の内周面に固着されている。

【００２１】 共鳴室１７は、インナパイプ１３の外周面とアウタパイプ１１の内周面とによ り囲まれた空間部分であり、一つの隔壁１４によって、インナパイプ１３と交差 する面にて、第一分割室１６及び第二分割室１８に分割されている。第一分割室 １６は、吸音材としてのグラスウールが詰められ、吸音室を形成している。一方 、第二分割室１８は空洞室である。

【００２２】 インナパイプ１３には、第一分割室１６に面した側壁に複数の小孔１５ａが穿 設され、また、第二分割室１８に面した側壁に複数の小孔１５ｂが穿設されてい る。これらの小孔１５ａ，１５ｂは、種々の直径を有している。 このサブ消音器１０は、矢印Ｐ方向に排気ガスがインナパイプ１３内を通過す るとき、共鳴効果、拡張効果、吸音効果及び干渉効果によって消音を行う。以下 に各効果について説明する。 （１）共鳴効果 サブ消音器１０は、インナパイプ１３に設けた小孔１５ａ，１５ｂの直径、個 数、配置、又は、共鳴室１７の容積を種々設定することにより、低〜中周波数域 （５０〜５００Ｈｚ）の音波を共鳴効果により消音することができる。サブ消音 器１０では、グラスウール自身の全体積はインナパイプ１３とアウタパイプ１１ により囲まれた容積と比較して小さく、また、隔壁１４に穿設されたパンチング ホール１４ｂにより音波は各室を往来可能である。このことから、共鳴室１７の 容積は、インナパイプ１３の外周面とアウタパイプ１１の内周面とにより囲まれ た容積に近似され、その大きさは十分確保される。そのため、共鳴による消音効 果は、周知の透過損失の式により十分大きくすることができる。 （２）拡張効果 サブ消音器１０は、インナパイプ１３の内径に対する、アウタパイプ１１の内 径の比を大きく設定することにより、低〜高周波数域（５０Ｈｚ〜５ｋＨｚ）の 音波を拡張効果により消音することができる。 （３）吸音効果 サブ消音器１０は、排気ガスがインナパイプ１３に穿設された小孔１５ａを介 して吸音室である第一分割室１６に流入することにより、グラスウールと音波と の摩擦による音響エネルギーの減衰が起こり、その結果消音することが可能であ る。このとき高周波数域を中心に、幅広い周波数域の音波を消音することができ る。 （４）干渉効果 サブ消音器１０は、吸音室である第一分割室１６に流入して吸音効果により高 周波数域の音波を消音された排気ガスと、拡張室である第二分割室１８に流入し て拡張効果により低〜中周波数域の音波を消音された排気ガスとが、隔壁１４に 穿設されたパンチングホール１４ｂを介して干渉し合うことにより、更に消音が 促進されるものである。このため、従来の消音器に比べて低〜中周波数域の音波 が更に消音される。

【００２３】 以上詳述したように、サブ消音器１０によれば、従来の消音効果（共鳴効果、 拡張効果及び吸音効果）に加えて、高周波数域の音波を消音された排気ガスと、 低〜中周波数域の音波を消音された排気ガスとが干渉し合うため、従来の消音器 に比べ更に低〜中周波数域の音波の消音量が増大する。

【００２４】 次に、第二実施例について説明する。 第二実施例は、第一考案の好適な一実施例としてのサブ消音器である。図３は 第二実施例の説明図で、図３（Ａ）は第二実施例の縦断面図、図３（Ｂ）は図３ （Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。なお、 第一実施例のサブ消音器１０と同じ構成要素に対しては、同じ符号を付してその 説明を省略する。

【００２５】 第二実施例のサブ消音器２０は、第一実施例のサブ消音器１０のインナパイプ １３に代えて、図３（Ａ）に示すように、第二分割室１８内にて所定の間隔をも って固定した二本のパイプ２３ａ，２３ｂからなるインナパイプ２３を用いたこ と以外は、第一実施例のサブ消音器１０と同様の構成である。

【００２６】 パイプ２３ａは、第二分割室１８に達した先端部に、穿設孔２５を有するキャ ップ２４が装着されている（図３（Ｂ）参照）。一方、パイプ２３ｂは、排気ガ スの剥離により高背圧となるのを防ぐため、第二分割室１８に達した先端部がテ ーパによりラッパ状に形成されている（図３（Ｃ）参照）。

【００２７】 第二実施例のサブ消音器２０の作用及び効果は、第一実施例のサブ消音器１０ の作用及び効果に加えて、いわゆる挿入管付空洞型消音器であるため拡張効果に よる消音量が増加し、その結果第一実施例のサブ消音器１０よりも更に消音量が 増大する。

【００２８】 続いて、第三実施例について説明する。 第三実施例は、第二考案の好適な一実施例としてのサブ消音器である。図４は 第三実施例の説明図で、図４（Ａ）は第三実施例の縦断面図、図４（Ｂ）は図４ （Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。なお、第一実施例のサブ消音器１０と同じ構成要 素に対しては、同じ符号を付してその説明を省略する。

【００２９】 第一実施例のサブ消音器１０では、一つの隔壁１４により共鳴室１７を二分割 していたのに対して、第三実施例のサブ消音器３０では、二つの隔壁１４により 共鳴室を第一分割室３６、第二分割室３７及び第三分割室３８に分割している。 そして、排気ガスの最上流側の一室としての第一分割室３６は、吸音材としての グラスウールが詰められ、吸音室を形成している。また、排気ガスの最下流側の 一室としての第三分割室３８も、同様に吸音室を形成している。一方、第二分割 室３７は、空洞室である。

【００３０】 第一実施例のサブ消音器１０では、インナパイプ１３は小孔１５ａ，１５ｂを 有していたのに対して、第三実施例のサブ消音器３０では、インナパイプ１３は 第一分割室３６、第二分割室３７及び第三分割室３８に面した側壁にそれぞれ穿 設された小孔３５ａ，３５ｂ，３５ｃを有している。

【００３１】 上記の相違点を除いて、第三実施例のサブ消音器３０は、第一実施例のサブ消 音器１０とほぼ同様の構成からなる。 第三実施例のサブ消音器３０の作用及び効果は、第一実施例のサブ消音器１０ の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を有している。

【００３２】 即ち、排気ガスの最上流側にて発生しやすい高周波数域の音波（例えば、びび り音や放射音等）を吸音室である第一分割室３６が効率よく消音する。また、排 気ガスの最下流側にて発生しやすい高周波数域の音波（例えば、笛吹き音等）を 吸音室である第三分割室３８が効率よく消音する。その結果、サブ消音器３０の 消音量は、第一実施例のサブ消音器１０に比べて、高周波数域の騒音をより効果 的に消音することができる。

【００３３】 ここで、低〜中周波数域において、第三実施例のサブ消音器３０により得られ た消音特性と、従来の消音器７０（図８参照）により得られた消音特性とを比較 したグラフを図６に示す。図６から明らかなように、第三実施例のサブ消音器３ ０によると、従来の消音器７０に比べて低〜中周波数域において２〜３ｄＢ消音 量が増加したことがわかる。従来の消音器７０は、上記の共鳴効果、拡張効果及 び吸音効果により消音するものである。一方、第三実施例のサブ消音器３０は、 共鳴効果、拡張効果及び吸音効果に加えて、上記の干渉効果により消音するもの である。そのため、増加した消音量は、干渉効果によるものと思われる。

【００３４】 また、特に図示しないが、第三実施例のサブ消音器３０の高周波数域の音波の 消音特性も、従来の消音器７０に比べて消音量が増加した。 次に、第四実施例について説明する。 第四実施例は、第二考案の好適な一実施例としてのサブ消音器である。図５は 第四実施例の説明図で、図５（Ａ）は第四実施例の縦断面図、図５（Ｂ）は図５ （Ａ）のＥ−Ｅ断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＦ−Ｆ断面図である。なお、 第三実施例のサブ消音器３０と同じ構成要素に対しては、同じ符号を付してその 説明を省略する。

【００３５】 第四実施例のサブ消音器４０は、第三実施例のサブ消音器３０のインナパイプ １３に代えて、図５（Ａ）に示すように、第二分割室３７内にて所定の間隔をも って固定した二本のパイプ４３ａ，４３ｂからなるインナパイプ４３を用いたこ と以外は、第三実施例のサブ消音器３０と同様の構成である。

【００３６】 パイプ４３ａは、第二分割室３７に達した先端部に、穿設孔４５を有するキャ ップ４４が装着されている（図５（Ｂ）参照）。この穿設孔４５は第三実施例の 小孔３５ｂに相当する。一方、パイプ４３ｂは、排気ガスの剥離により高背圧と なることを防ぐため、第二分割室３７に達した先端部がテーパによりラッパ状に 形成されている（図５（Ｃ）参照）。

【００３７】 第四実施例のサブ消音器４０の作用及び効果は、第三実施例のサブ消音器３０ の作用及び効果に加えて、いわゆる挿入管付空洞型消音器であるため拡張効果に よる消音量が増加し、その結果第三実施例のサブ消音器３０よりも更に消音量が 増大する。

【００３８】 以上詳述したように、第一及び第二実施例の消音器１０、２０によれば、低〜 中周波数域の騒音を効果的に消音することが可能であり、また、第三及び第四実 施例の消音器３０、４０によれば、前記効果に加え、高周波数域の騒音も効果的 に消音することが可能となった。

【００３９】 なお、本考案は上記実施例に何等限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸 脱しない範囲において種々の態様で実施できることはいうまでもない。 例えば、第三実施例のサブ消音器３０にて、第一分割室３６及び第三分割室３ ８を空洞室とし、第二分割室３７を吸音室とした場合、第一考案の好適な実施例 となり、その作用及び効果は第一実施例のサブ消音器１０と同様である。

【００４０】 また、第二及び第四実施例では、排気ガスの剥離により高背圧となるのを防ぐ ためパイプ２３ｂ及びパイプ４３ｂをラッパ状に形成したが、本考案の作用及び 効果を得るためには特にラッパ状である必要はなくストレートの形状でもよい。 更に、第一考案、第二考案とも隔壁１４は三つ以上、即ち、分割される共鳴室 １７は四つ以上であっても、同様の作用及び効果が得られる。

【００４１】

【考案の効果】

以上詳述したように、第一考案の消音器によれば、低〜中周波数域の騒音を効 果的に消音することが可能であり、また、第二考案の消音器によれば、第一考案 の効果に加え、高周波数域の騒音も効果的に消音することが可能となった。

【００４２】 この結果、第一考案又は第二考案の消音器によれば、車外騒音の規制強化、車 内音の静粛性と合わせ、エンジンの出力向上、低燃費化に対応させることが可能 となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一実施例の説明図である。

【図２】 第一実施例を取り付けたエンジンの排気系の
説明図である。

【図３】 第二実施例の説明図である。

【図４】 第三実施例の説明図である。

【図５】 第四実施例の説明図である。

【図６】 従来の消音器と第三実施例の消音器との低〜
中周波数域における消音特性を示すグラフである。

【図７】 従来の消音器の説明図である。

【図８】 従来の消音器の説明図である。

【符号の説明】

１０・・・サブ消音器、 １１・・・アウタパ
イプ、１３・・・インナパイプ、 １４・・・隔
壁、１４ａ・・・中心孔、 １４ｂ・・・パ
ンチングホール、１５ａ・・・小孔、 １
５ｂ・・・小孔、１６・・・第一分割室、 １
７・・・共鳴室、１８・・・第二分割室、 ２
０・・・サブ消音器、２３・・・インナパイプ、
２３ａ・・・パイプ、２３ｂ・・・パイプ、
３０・・・サブ消音器、３６・・・第一分割室、
３７・・・第二分割室、３８・・・第三分割
室、 ４０・・・サブ消音器、４３・・・イン
ナパイプ、 ５０・・・消音器、

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気マニホルドに連結された
   排気ガス通路の一部を構成するインナパイプに、共鳴室
   を介して前記インナパイプを取り囲むアウタパイプが固
   着された消音器において、 前記インナパイプの側壁に穿設され、前記インナパイプ
   の内部と前記共鳴室とを連通する複数の小孔と、 複数の貫通孔が穿設され、前記インナパイプと交差する
   面にて前記共鳴室を分割する少なくとも一つの隔壁と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、少なくと
   も一室に吸音材を詰め込むことにより形成した吸音室
   と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、少なくと
   も一室を空洞にした空洞室と、 を備えたことを特徴とする消音器。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気マニホルドに連結された
   排気ガス通路の一部を構成するインナパイプに、共鳴室
   を介して前記インナパイプを取り囲むアウタパイプが固
   着された消音器において、 前記インナパイプの側壁に穿設され、前記インナパイプ
   の内部と前記共鳴室とを連通する複数の小孔と、 複数の貫通孔が穿設され、前記インナパイプと交差する
   面にて前記共鳴室を分割する少なくとも二つの隔壁と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、少なくと
   も排気ガスの最上流側に位置する一室と排気ガスの最下
   流側に位置する一室に、吸音材を詰め込むことにより形
   成した吸音室と、 前記隔壁により分割された前記共鳴室のうち、排気ガス
   の最上流側に位置する一室及び排気ガスの最下流側に位
   置する一室を除いた少なくとも一室を空洞にした空洞室
   と、 を備えたことを特徴とする消音器。
3. 【請求項３】 上記インナパイプは、所定の間隔をもっ
   て固定した二本のパイプからなることを特徴とする請求
   項１又は２記載の消音器。