JP2003113706A - 機関排気系のマフラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共振現象に起因する騒音の発生を好適に抑制す
ることのできるマフラを提供する。 【解決手段】サブマフラ１５は、管壁に複数の孔２０を
有する内管２１と、同内管２１に接続されてその管壁の
有孔部分２１ａを隙間を隔てて覆う外管２２とを備え
る。内管２１の有孔部分２１ａを、内管２１と外管２２
との接続部２４から外管２２の内部に片持ち梁状に延伸
し、その延伸した有孔部分２１ａの端部に錘２３を取着
する。また、内管２１の有孔部分２１ａの端部の開口を
キャップ２５により閉塞する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に用いられるマフラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のマフラとしては、メイン
マフラの消音不足を解消する等の目的でメインマフラと
は別に排気系に設けられるサブマフラ（例えば実開平２
−１９８２０号参照）がある。

【０００３】一般に、こうしたサブマフラは、例えば以
下のような構成を備えている。すなわち、図８に示され
るように、サブマフラは、多数の小孔１００を有する内
管１０１と、同内管１０１の外周を所定の隙間を介して
覆う外管１０２とを備えている。外管１０２は、その長
手方向の中央部に大径部１０３が形成され、同大径部１
０３の両端には、徐変部１０４を介して小径部１０５が
形成されている。

【０００４】そして、内管１０１の一端部１０１ａと外
管１０２の一端部１０２ａとが上流側排気管１０６の下
流側端部に外嵌され、溶接されている。また、外管１０
２の他端部１０２ｂが下流側排気管１０７の上流側端部
に外嵌されるとともに、溶接されている。また、内管１
０１の他端部１０１ｂにはワイヤメッシュリング１０８
が外嵌され、このワイヤメッシュリング１０８を介して
内管１０１の他端部１０１ｂは外管１０２の他端部１０
２ｂの内周壁に支持されている。

【０００５】このようなサブマフラを排気系に設けるこ
とで、内燃機関からの排気がサブマフラ内を流通する
際、その排気の一部は、内管１０１の内部から小孔１０
０を通じて内管１０１の外周と外管１０２の内周との間
の空間１０９内に膨張しながら流出する。この膨張によ
って、排気の音響エネルギが減衰し、排気音の低減が図
られるようになる。

【０００６】また、内管１０１の他端部１０１ｂを支持
するワイヤメッシュリング１０８は比較的自由に変形し
得るため、同内管１０１の他端部１０１ｂは、外管１０
２に対して軸方向に相対移動（スライド）可能となって
いる。このため、高温の排気がサブマフラ内を流通する
際に、内管１０１と外管１０２との間に熱膨張差が生じ
たとしても、内管１０１が外管１０２に対して相対移動
することによって、その熱膨張差は吸収されるようにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように内管１０１
と外管１０２との間にワイヤメッシュリング１０８を設
けることで、各管１０１，１０２の熱膨張差を吸収し
て、熱応力に起因するそれら各管１０１，１０２の損傷
を好適に抑制することができる。ところで、こうしたサ
ブマフラ等、内燃機関の排気系にあっては、機関の間欠
的な燃焼爆発により生じる排気の脈動によって共振現象
が発生することがある。上記従来のサブマフラでは、こ
うした共振現象が発生した場合、各管１０１，１０２の
接触音についてはワイヤメッシュリング１０８によりそ
の発生を抑制できるものの、共振に伴って各管１０１，
１０２から発生する放射音については、対処することが
できず、この点においてなお改良の余地を残すものとな
っていた。

【０００８】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、共振現象に起因する騒音の発
生を好適に抑制することのできるマフラを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１に記載の発明は、管壁の一部分に孔を有する内管
と、この内管に接続されてその管壁の有孔部分を隙間を
隔てて覆う外管とを備えたマフラであって、前記有孔部
分は前記各管の接続部から前記外管の内部に片持ち梁状
に延伸され、その延伸部分に錘が取着されてなることを
要旨とする。

【００１０】上記構成によれば、錘がダイナミックダン
パにおける質量として機能する一方、内管の延伸部分に
おける錘の取着部と前記接続部との間の部分がダイナミ
ックダンパにおけるばね及びダッシュポットとして機能
するようになる。従って、排気脈動が機関排気系のマフ
ラに伝達されても、上記ダイナミックダンパの減衰作用
によってその共振が抑えられるようになる。

【００１１】また、マフラは、その全体の質量が錘の分
だけ増加し、その錘はマスダンパとしても機能するよう
になる。このため、マフラが共振して振動する場合でも
その振動振幅が上記マスダンパの作用によって小さく抑
えられるようになる。

【００１２】これらの結果、機関排気系のマフラにおい
て、共振現象に起因する騒音の発生を好適に抑制するこ
とができるようになる。請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載のマフラにおいて、前記錘は前記延伸された
有孔部分の端部に取着されてなることを要旨とする。

【００１３】上記構成によれば、内管の延伸部分におい
て錘の取着された部位と前記接続部との間の間隔が大き
くなる。このため、この延伸部分が振動し易いものとな
り、ダイナミックダンパにおけるばね及びダッシュポッ
トとして好適に機能するようになるため、ダイナミック
ダンパの共振抑制効果を一層高めることができるように
なる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のマフラにおいて、前記内管の有孔部分はその延
伸端部が閉塞されてなることを要旨とする。また、請求
項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載
のマフラにおいて、前記内管の有孔部分は他の部分より
もその通路断面積が小さく設定されてなることを要旨と
する。

【００１５】また、請求項５に記載の発明は、管壁の一
部分に孔を有する内管と、この内管に接続されてその管
壁の有孔部分を隙間を隔てて覆う外管とを備えたマフラ
であって、前記有孔部分は前記各管の接続部から前記外
管の内部に延伸され、その延伸端部が閉塞されてなるこ
とを要旨とする。

【００１６】また、請求項６に記載の発明は、管壁の一
部分に孔を有する内管と、この内管に接続されてその管
壁の有孔部分を隙間を隔てて覆う外管とを備えたマフラ
であって、前記有孔部分は前記各管の接続部から前記外
管の内部に延伸され、且つ、その通路断面積が他の部分
よりも小さく設定されてなることを要旨とする。

【００１７】これらの構成によれば、排気がマフラを流
通する際の通気抵抗が増大するようになる。これによ
り、機関排気系のマフラにおいて、内管の閉塞された延
伸端部や、通路断面積が小さくされた有孔部分の上流で
は、機関燃焼室から排気系に排出された排気が同排気系
に滞留し易くなり、この滞留する排気とその後に排出さ
れる排気とが干渉するようになる。この結果、排気脈
動、ひいては排気の音響エネルギが低減され、機関排気
系のマフラにおいて、共振現象に起因する騒音の発生を
好適に抑制することができるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマフラを、車載内
燃機関の排気系に設けられるサブマフラに適用した一実
施形態について、図１および図２を参照して説明する。

【００１９】図１に示されるように、排気系１２を構成
する排気管１７には、排気の流れ方向の上流側から順
に、エキゾーストマニホールド１３、触媒コンバータ１
４、サブマフラ１５、メインマフラ１６が配設されてい
る。

【００２０】このように構成される排気系１２では、内
燃機関１１から排出された排気は、エキゾーストマニホ
ールド１３、触媒コンバータ１４、サブマフラ１５、メ
インマフラ１６を通過して外部に排出される。この際、
排気は、メインマフラ１６の他、サブマフラ１５によっ
て排気の消音化が図られる。

【００２１】このサブマフラ１５は、図２に示されるよ
うに、管壁の一部分に複数の孔２０が形成された内管２
１と、この内管２１に接続されて同内管２１の有孔部分
２１ａを隙間を隔てて覆う外管２２とを備えて構成され
ている。

【００２２】内管２１は、サブマフラ１５の上流に配置
された上流側排気管１７ａ（図１参照）の下流側端部を
縮径加工することにより形成されている。一方、外管２
２は、サブマフラ１５の下流に配置された下流側排気管
１７ｂ（図１参照）の上流側端部を拡径加工することに
より形成されている。

【００２３】そして、上流側排気管１７ａの下流側端部
は下流側排気管１７ｂにおける上流側端部の開口から挿
入され、更に、下流側排気管１７ｂの上流側端部は上流
側排気管１７ａの縮径加工されていない部分の外周に溶
接されている。この溶接によって上流側排気管１７ａと
下流側排気管１７ｂとが接続されている。こうして上流
側排気管１７ａと下流側排気管１７ｂとが互いに接続さ
れた状態では、内管２１の有孔部分２１ａは、内管２１
と外管２２との接続部２４から外管２２の内部に片持ち
梁状に延伸した状態となる。また、この有孔部分２１ａ
は上記縮径加工によりその通路断面積が内管２１の他の
部分よりも小さく設定されている。

【００２４】また、同図２に示されるように、内管２１
には、その延伸された有孔部分２１ａの先端外周に円環
状の錘２３が取着されている。ここで、錘２３は、前記
排気系１２の共振周波数に応じた質量に設定されてい
る。更にこの有孔部分２１ａの延伸端部は、キャップ２
５により閉塞されている。このキャップ２５は、例えば
圧入により上記延伸端部に固定されている。

【００２５】こうした構成を備えたサブマフラ１５にあ
っては、排気がサブマフラ１５内を流通する際、その排
気は、内管２１の内部から孔２０を通じて内管２１の外
面と外管２２の内面との間の空間２６内に膨張しながら
流出する。この膨張によって、排気の音響エネルギが減
衰し、排気音の低減が図られるようになる。

【００２６】さらに、このサブマフラ１５では、内管２
１の有孔部分２１ａの延伸端部をキャップ２５により閉
塞しているため、内燃機関１１からの排気は、必ず内管
２１の孔２０を流通することとなる。これにより、排気
がサブマフラ１５を流通する際の通気抵抗が増大し、排
気系１２において、内管２１の前記延伸端部の上流で
は、内燃機関１１から排気系１２に排出された排気が同
排気系に滞留し易くなり、その滞留する排気とその後に
排出される排気とが干渉するようになる。この結果、排
気脈動、ひいては排気の音響エネルギを好適に低減させ
ることができ、一層の低騒音化を図ることができるよう
になる。

【００２７】また、このサブマフラ１５では、内管２１
の延伸端部に錘２３を配設しているため、同錘２３がダ
イナミックダンパにおける質量として機能する一方、内
管２１における有孔部分２１ａの先端部と前記接続部２
４との間の部分がダイナミックダンパにおけるばね及び
ダッシュポットとして機能するようになる。従って、内
燃機関１１から排気脈動がサブマフラ１５に伝達されて
も、上記ダイナミックダンパの減衰作用によってその共
振が抑えられるようになる。その結果、共振現象に起因
する騒音の発生を好適に抑制することができるようにな
る。

【００２８】特に、錘２３を内管２１の有孔部分２１ａ
の端部に取着しているため、内管２１の有孔部分２１ａ
の端部と前記接続部２４との間隔が大きくなる。この結
果、内管２１の延伸部分が振動しやすいものとなり、ダ
イナミックダンパにおけるばね及びダッシュポットとし
て好適に機能するようになるため、ダイナミックダンパ
の共振抑制効果を一層高めることができる。従って、共
振現象に起因する騒音をより好適に低減することができ
るようになる。

【００２９】また、サブマフラ１５は、その全体の質量
が錘２３の分だけ増加し、その錘２３はマスダンパとし
ても機能するようになる。このため、マフラが共振して
振動する場合でもその振動振幅が上記マスダンパの作用
によって小さく抑えられるようになり、更なる低騒音化
を図ることができるようになる。

【００３０】なお、上記実施形態は例えば、以下のよう
にその構成を適宜変更することもできる。 ・上記実施形態では図２に示したように、内管２１の有
孔部分２１ａの長さを、上流側排気管１７ａと下流側排
気管１７ｂとを接続した状態で、内管２１の有孔部分２
１ａの端部が外管２２の下流側に位置する長さとした。
しかし、この内管２１の有孔部分２１ａの長さは任意に
設定可能である。同長さを、例えば図３に示すように、
両排気管１７ａ，１７ｂを接続した状態で、有孔部分２
１ａの下流側端部が外管２２の上流側に位置するように
設定してもよいし、下流側排気管１７ｂにおける拡径加
工の施されていない部分に位置するように設定してもよ
い。なお、後者の場合には、内管２１および錘（図３で
は図示していない）が下流側排気管１７ｂに接触しない
よう同下流側排気管１７ｂの素管本体の内径または内管
２１の外径を設定する必要がある。

【００３１】・上記実施形態において、内管２１の周壁
に略コ字形の切込みを設け、例えば図４に示す態様で、
その切り込まれた部分の周壁を外方に折り曲げてルーバ
ー３０を形成することにより孔２０を形成する構成とし
てもよい。

【００３２】・上記実施形態では、内管２１を上流側排
気管１７ａに対して一体的に、一方、外管２２を下流側
排気管１７ｂに対して一体的に形成した。しかし、内管
２１と外管２２との一方のみまたは双方を排気管１７
ａ，１７ｂとは別体で形成する構成としてもよい。 ・上記実施形態において、内管２１と外管２２とをそれ
ぞれ逆の排気管１７ａ，１７ｂ、すなわち、内管２１を
下流側排気管１７ｂの上流側端部に、一方、外管２２を
上流側排気管１７ａの下流側端部に設ける構成としても
よい。

【００３３】・また、内管２１の有孔部分２１ａは、必
ずしもその通路断面積が内管２１の他の部分よりも小さ
く設定されるものには限定されない。 ・上記実施形態において、キャップ２５における排気系
１２内の排気の流れ方向と直交する壁面に貫通孔を設
け、内管２１の有孔部分２１ａの延伸端部を完全に閉塞
しない構成としてもよい。

【００３４】・上記実施形態では、内管２１の有孔部分
２１ａの端部をキャップ２５により閉塞する構成とし
た。しかし、このキャップ２５を内管２１に設ける替わ
りに、例えば図５に示す態様で、内管２１の有孔部分２
１ａの端部開口をプレス加工等により閉塞する構成とし
てもよい。

【００３５】また、例えば図６および図７に示すよう
に、内管２１の有孔部分２１ａの端部（図６参照）また
はその近傍（図７参照）の通路断面積が、内管２１にお
ける他の部分の通路断面積よりも小さくなるように形成
する構成としてもよい。

【００３６】これらのようにした場合でも、排気がサブ
マフラ１５を流通する際の通気抵抗が増大し、排気系１
２において、内管２１の前記延伸端部の上流では、内燃
機関１１から排気系１２に既に排出された排気と、その
後に排出される排気とが干渉する。この結果、排気脈
動、ひいては排気の音響エネルギを好適に低減させるこ
とができ、一層の低騒音化を図ることができるようにな
る。

【００３７】・上記実施形態において、キャップ２５が
錘２３を兼ねる構成としてもよい。このようにすれば、
排気系１２における共振系での共振の発生を抑制しつ
つ、構成の簡略化を図ることができる。

【００３８】・上記実施形態において、内管２１に固定
される錘２３の配設位置は任意である。 ・また、錘２３を内管２１の全周に亘って設ける必要は
なく、同錘２３を内管２１の周方向の一部にのみ設ける
構成としてもよい。

【００３９】・また、内管２１に固定される錘２３の数
は１つには限定されない。同錘２３を、内管２１の長手
方向において２個以上設ける構成としてもよいし、内管
２１の周方向において複数個に分割するように設ける構
成としてもよい。

【００４０】・上記実施形態において、錘２３を、内管
２１の有孔部分２１ａの端部に接続された波管、いわゆ
るじゃばら管に取着する構成としてもよい。 ・上記実施形態において、錘２３を省略してもよいし、
内管２１の有孔部分２１ａの端部を閉塞しない構成とし
てもよい。

【００４１】・上記実施形態において、サブマフラ１５
を、自動車の排気系１２におけるメインマフラ１６の下
流側に配設する構成としてもよい。また、サブマフラ１
５が排気系１２に複数設けられる場合には、同サブマフ
ラ１５を排気系１２におけるメインマフラ１６の上流側
と下流側との両側に配設する構成としてもよい。

【００４２】・上記実施形態では、自動車の排気系１２
においてメインマフラ１６と対に配設されるサブマフラ
１５の例を示したが、本発明は、排気系１２においてた
だ１つ配設されるマフラにも同様に適用することができ
る。

【００４３】・上記実施形態では、自動車の排気系１２
に設けられるサブマフラ１５の例を示したが、本発明
は、例えば自動二輪車等の排気系に設けられるマフラに
も同様に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態におけるサブマフラおよびその周辺
の排気系を示す略図。

【図２】同実施形態のサブマフラの断面構造を示す断面
図。

【図３】他の例にかかるサブマフラの断面構造を示す断
面図。

【図４】他の例にかかるサブマフラの内管部の断面構造
を示す断面図。

【図５】他の例にかかるサブマフラの断面構造を示す断
面図。

【図６】他の例にかかるサブマフラの断面構造を示す断
面図。

【図７】他の例にかかるサブマフラの断面構造を示す断
面図。

【図８】従来のサブマフラの断面図。

【符号の説明】

１１…内燃機関、１２…排気系、１３…エキゾーストマ
ニホールド、１４…触媒コンバータ、１５…サブマフ
ラ、１６…メインマフラ、１７…排気管、１７ａ…上流
側排気管、１７ｂ…下流側排気管、２０…孔、２１…内
管、２１ａ…有孔部分、２２…外管、２３…錘、２４…
接続部、２５…キャップ、２６…空間、３０…ルーバ
ー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管壁の一部分に孔を有する内管と、この内
   管に接続されてその管壁の有孔部分を隙間を隔てて覆う
   外管とを備え、 前記有孔部分は前記各管の接続部から前記外管の内部に
   片持ち梁状に延伸され、その延伸部分に錘が取着されて
   なる機関排気系のマフラ。
2. 【請求項２】前記錘は前記延伸された有孔部分の端部に
   取着されてなる請求項１記載の機関排気系のマフラ。
3. 【請求項３】前記内管の有孔部分はその延伸端部が閉塞
   されてなる請求項１又は２記載の機関排気系のマフラ。
4. 【請求項４】前記内管の有孔部分は他の部分よりもその
   通路断面積が小さく設定されてなる請求項１乃至３のい
   ずれかに記載の機関排気系のマフラ。
5. 【請求項５】管壁の一部分に孔を有する内管と、この内
   管に接続されてその管壁の有孔部分を隙間を隔てて覆う
   外管とを備え、 前記有孔部分は前記各管の接続部から前記外管の内部に
   延伸され、その延伸端部が閉塞されてなる機関排気系の
   マフラ。
6. 【請求項６】管壁の一部分に孔を有する内管と、この内
   管に接続されてその管壁の有孔部分を隙間を隔てて覆う
   外管とを備え、 前記有孔部分は前記各管の接続部から前記外管の内部に
   延伸され、且つ、その通路断面積が他の部分よりも小さ
   く設定されてなる機関排気系のマフラ。