JPH0216010Y2

JPH0216010Y2 -

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Publication number: JPH0216010Y2
Application number: JP1982046807U
Authority: JP
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1990-05-01
Also published as: JPS58151309U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、自動車等の内燃機関の排出ガス中
に含まれる騒音を減衰させる消音器の改良に関
し、特に消音器取付けの自由度の小さな自動車の
床下への装着が容易な管状消音器に関する。

（従来の技術）自動車等の内燃機関に於いては、その運転に伴
ない必然的に排気騒音を発生する。通常、この騒
音は、排気システムを介して減衰された後、排出
ガスと共に外部に放出される。

ところで、この排気騒音は、「脈動騒音」と
「気流騒音」との二つに大別される。

脈動騒音とは、内燃機関での燃料爆発に伴ない
発生し、排気行程ごとに断続的に排出される騒音
で内燃機関の運転に於いて不可避な騒音である。

気流騒音とは、排出ガスが排気システム内部を
流れるときに発生する乱流騒音、カルマン渦音、
或いは、排気管の後部管端から大気に放出される
とき等の噴流騒音などのいわゆる二次的に発生す
る流体騒音の総称である。

一般的には、排気騒音は、内燃機関の低速回転
時には、エネルギ的に脈動騒音が支配的である
が、高速回転になるに従つて、気流騒音が支配的
になる。

このような騒音を減衰させるために、拡張型、
干渉型、共鳴型、吸音型等と呼ばれる種々の消音
器が用いられている。

拡張型とは、狭い空間、広い空間、狭い空間と
順次排気経路を組合せ、広い空間の隔壁間で騒音
を何回も反射させて干渉によつて減衰させるもの
である。この型では、排出ガスは、広い空間で急
激に膨張するので、前記脈動騒音と同様に脈動と
して派出される排出ガス圧は、平均化される。

干渉型は、排気経路を途中で長さの異なる二つ
の分岐管とし、脈動位相を異ならせて、それらの
合流部で、消音しようとするものである。この型
では、排出ガスも疎密部が重なると平均化され
る。

共鳴型は、騒音を閉じられた空間（共鳴室）に
導いて共振により減衰するものである。この型で
は、排出ガスは、通常は作用を受けないが、共鳴
室の開口が、排出ガス流に対向する場合は、クツ
シヨン作用を受ける。

吸音型は、通常孔空き管の周囲にガラスウール
等の吸音材を内蔵した密閉空間をつくり、孔部か
ら進入する騒音を、熱に変換することにより減衰
するものである。この型では、排出ガスは何の作
用も受けない。

そして、拡張型、干渉型及び共鳴型では、主と
して、低〜中周波数の脈動騒音を消音し、吸音型
では、主として高周波数の気流騒音及び、その他
排出系で生じた高周波二次騒音を消音する。

これらの消音機構は、良好に作用する周波数範
囲に限界があるので、消音器は、これを使用しよ
うとする内燃機関から出る顕著な幾つかの特定の
周波数範囲の騒音を減衰させるように種々組合せ
て設計されている。

ところで、前記拡張型の消音器は、排出ガス圧
を平均化する為にきわめて有効なものであるが、
反面特に排気上流側では、狭い空間から広い空間
に吹き出す際に、カルマン渦流が発生し二次騒
音、いわゆる気流騒音を発生させる。

しかし、この拡張型消音器は、騒音の減衰とと
もに脈動状の排出ガス圧を平均化する為には不可
欠であり、ここで新たに発生した騒音は、更に下
流の消音機構で減衰させるようにしている。この
為、気流騒音の発生を極力おさえた拡張型消音構
造が望まれている。

このような考慮の下に構成された従来の消音器
としては、例えば第４図（実開昭56−159607号公
報の第１図と同じ。但し符号は変えている。）に
示されたようなものがある。第４図において、端
板１７，１８で両端を塞いだ外筒１９により排気
管１を囲んだシエルを形成し、このシエル内を隔
板２０，２１で仕切り、排気上流側の隔板２０に
は通孔２２を設け、排気管１には仕切られたシエ
ル内の区画２３，２４，２５に通じる小孔群２
６，２７，２８を穿設し、区画２４内にある排気
管１の部分に塞板２９を設けたものである。小孔
群２６と塞板２９とは長さｌだけ離して、この間
に行止りの室３０を形成している。

この消音器では、排気管１を図面の左方から進
行して来た排出ガスは、行止りの室３０を直進
し、引返してクツシヨン作用を受け、次に小孔群
２６から外筒の区画２３に膨出し、通孔２２から
区画２４に入り、次に収縮しつつ小孔群２７から
排気管１に入り排気管１を流下する。この際、小
孔群２６から区画２３に、及び小孔群２７から排
気管１に排出ガスが流入する時に、カルマン渦流
が生じ、気流騒音が発生するが、排出ガスは、行
止りの室３０で、一旦クツシヨン作用を受けた
後、小孔群２６から区画２３に流出するので、排
出ガス圧は多少平均化され、それだけ気流騒音の
発生が防止される。更に、小孔群２６から区画２
３への膨出、通孔２２の通過、及び区画２３から
小孔群２７への収縮等を通じて、排出ガス圧は漸
次平均化され、管端から大気中に排出される際に
は、ほとんど平均化され管端からの噴流による気
流騒音は大幅に減少する。

一方、内燃機関で発生した脈動騒音は、区画２
３、及び区画２４中で繰返される反射により干渉
作用を受けて減衰させられ、更に、小孔群２８か
らこの騒音の周波数に適合した共鳴作用を持つ区
画２５に入つて共鳴作用により減衰させられる。

（考案が解決しようとする課題）この従来の消音器は、このように膨張、収縮、
クツシヨン、共鳴等の作用を排出ガスに及ぼして
排出ガス圧を平均化すると共に排気騒音を減衰さ
せるように構成されるが、排気管に径の大きなシ
エルを被せるため自動車の床下に装着するのに不
便であつた。即ち、自動車の床下は地上高が高く
なく、プロペラシヤフト、ブレーキの油圧管、懸
架機構、補強構造等が設けられるので消音器を取
付ける場所の選定を自由に行なうことが出来な
い。シエルを偏平に形成しても取付け場所の選定
が不自由な点は同じである。

更に、前記消音器は、背圧増加を防止する目的
で設計されるものなので、脈動騒音の減衰には、
必ずしも良好なものではなかつた。

又、消音器として、主消音器の外に、前置消音
器と後置消音器とが通常用いられており、これら
は排気管の途中に互いに直列に接続されるが、い
ずれも排気管に比べて相当大きな断面積を有する
為、狭隘で取付けの自由度の小さい自動車の床下
に装着する場合に装着場所に制限を受けた。

しかも、消音器はその装着場所によつて騒音の
低周波成分を減衰させる性能が変化するという性
質がある為、床下の取付け可能な場所に消音器を
取付けても必ずしも良好な消音効果が得られず、
従つて消音器本来の性能を十分に発揮することが
出来ないことが多かつた。

このような不便を避けるため、排気管より著し
く太くなるシエルを止めて排気管より少し太い程
度の外管を排気管に取付けて消音器を管状に構成
するものも考えられた（例えば実開昭56−29223
号公報記載のもの）が、このような従来の管状消
音器は、拡張、収縮、吸音、共鳴等の各種消音作
用の内の、限られた消音作用しか発揮しなかつた
り、或いは排出ガス圧を消音器内で十分平均化で
きない為、排出ガスが大気中に放出される管端に
於いて、噴流による気流騒音が著しくなるという
欠点があり、必ずしも十分な消音効果を得られな
いのが現状である。

本考案は、上述の様な従来構造の有する欠点を
解消し、著しく太い管胴の消音器を廃して取付け
性をよくし、種々の消音機構をバランスよく配し
て広い周波数領域の騒音を消音し、その上、排出
ガス圧を十分に平均化して管端での気流騒音の発
生を大幅に減少した消音器を得たものである。

（課題を解決するための手段）本考案の管状消音器は、１本の内管１と、これ
より径の大きな外管２とを嵌合させ、外管２の両
端及び中間部を絞る事により外管２を部分的に内
管１の外周面に密着固定すると共に、内外管１，
２の間に、大気中に通じる開口部を有しない複数
の筒状の空間５，６を形成し、この空間５，６内
にある部分に於いて内管１に、多数の小孔を穿設
した複数の小孔群を設け、排出ガス流に関して最
上流側の第１小孔群と第２番目の第２小孔群との
間、及び第３番目の第３小孔群と第４番目の第４
小孔群との間に於いて内管１の断面を塞ぐ複数の
塞板３，４を内管１内に設けて、排出ガス流に関
して上流側にある小孔群と下流側の塞板との間の
無孔の内管部分、及び小孔群とその下流側にある
外管２の閉塞端との間に、それぞれの長さl₁，l₂，
l₃を互に異ならせた共鳴及びクツシヨン作用を持
つ複数の行止りの室１４，１５，１６を形成した
管状消音器を得て、上記の課題を解決したもので
ある。

（作用）上述の様に構成される本考案の管状消音器に於
いては、内管１を通じて消音器内に脈動的に送り
込まれる排出ガスは、先ずクツシヨン効果を有す
る最上流側の室１４内に進入し、クツシヨン作用
を受けて或る程度脈動を整圧されてから、最上流
側の第１小孔群８を通つて内管１と外管２との間
のクツシヨン効果にある第１空間５内に流れ込
み、クツシヨン作用を受けた後、下流側の第２小
孔群９を通つて、再び内管１に戻る。更に排出ガ
スはこのクツシヨン作用、小孔通過を繰返して排
気管から排出される。

この間に排出ガス圧は、小孔群を通過する際の
膨張、収縮により平均化される他、複数の行止り
の室１４，１５，１６のそれぞれでクツシヨン作
用により漸次平均化され、管端から排出される際
は、ほぼガス圧を平均化されて管端での噴流によ
る気流騒音の発生は大幅に減少する。

とりわけ本考案の管状消音器を通過する排出ガ
スは、内管１の内外を連通する複数の小孔群を通
過する際、クツシヨン効果を有する行止りの室１
４，１５，１６におけるそれぞれのクツシヨン作
用により常に或る程度脈動を整圧されてから、小
孔群を通過する為、消音器内で気流渦に伴なう二
次騒音、即ち気流騒音の発生を可及的に防止する
ことができる。

一方、脈動騒音は、騒音に対してはレゾネータ
として作用するそれぞれ異なる長さl₁，l₂，l₃を
有する複数の行止りの室１４，１５，１６で、そ
れぞれ異なる周波数帯域が共鳴作用により減衰さ
れると共に、内外管１，２の間の複数の筒状の空
間５，６で繰返し行なわれる騒音の反射により干
渉して減衰される。このように共鳴作用と、反射
による干渉という異なる消音機構を備えると共
に、それぞれ異なる共鳴周波数を有する複数のレ
ゾネータとして作用する行止りの室１４，１５，
１６を備えているので、広い周波数帯域の騒音を
減衰することができる。

（実施例）以下、実施例を示す図面により、本考案を更に
詳しく説明する。

第１図は本考案の実施例を示す略断面図であ
る。この消音器は、互いに同心に組合わせた小径
の内管１及びこれよりも大径の外管２と、内管１
の途中の断面を塞ぐ塞板３，４とから成つてい
る。

外管２の両端部と途中２個所とは、小径に絞り
加工して、内管１の外周面に密接させている。こ
の為、外管２の内周面と内管１の外周面との間に
は前側（排気の流れの上流側。図面左側。）から
順に、それぞれ筒状で大気に通じない第１空間
５、第２空間６、第３空間７が形成される。

内管１の第１空間５に対向する部分の前端部に
は、多数の小孔を穿設した第１小孔群８が設けら
れ、中間部には同様の第２小孔群９が設けられて
おり、この第２小孔群９よりも僅かに前側の内管
１内に第１の塞板３を設けて、この内管１の断面
を塞いでいる。

又、内管１の第２空間６に対向する部分の前端
部には、同様の第３小孔群１０が、後端部には同
様の第４小孔群１１が、それぞれ形成されてお
り、第４小孔群１１よりも僅かに前側の内管１内
には、第２の塞板４を設けて、この内管１を塞い
でいる。

更に、第３空間７に対向する内管１の部分に
は、ほぼその全長に亘つて多数の小孔１２，１２
を穿設すると共に、第３空間７内には吸音材１３
を充填している。

この様に構成される消音器に於いて、第１図の
左側から送られて来た排出ガスは、同図に矢印で
示す様に流れるが、第１小孔群８と第１の塞板３
との間の内管１の内側の行止りの室１４は、脈動
騒音に対してはレゾネータとして作用すると同時
に、排出ガスに対してはクツシヨン作用を有し、
第１図の左方から脈動的に送られて来る排出ガス
を整圧し、流れを可及的に平均化させる。

又、第１空間５の第２小孔群９よりも後方の行
止りの室１５と、第３小孔群１０と第２の塞板４
との間の行止りの室１６とは、室１４と同様に排
出ガスは流通せず、各室１５〜１６は室１４と同
様に、騒音を減衰させる為のレゾネータとして作
用すると同時に排出ガスのクツシヨン室としても
作用し、脈動する排出ガス圧の高低差を更に少な
くするようにする。

排出流路の側方に端部を塞いだ長さl_xのレゾネ
ータを設けると、このレゾネータにより減衰させ
られる騒音の周波数_xは、 _x＝ｃ／4l_x （ｃ：音速）となる為、塞板３，４や各小孔群８，９，１０を
設ける位置により、各室１４，１５，１６の長さ
を適当に異ならせれば、種々の周波数の騒音の減
衰を行なわせる事が出来る。

第２図は、第１図の構造に於ける行止りの室１
４，１５，１６の共鳴作用を示したもので、第１
図の構成部分と同等部分には、該当する符号にａ
を付して示している。

次に、この第２図を参照しながら、第１図の消
音器の消音作用及び整圧作用に就いて説明する。

図面の左方から内管１，１ａ内に送られて来た
脈動騒音は、第１小孔群８，８ａを通つて第１空
間５，５ａに流入するが、その際、この騒音は、
第１空間５，５ａ内で繰返し反射される結果、干
渉により消音作用を受ける他、l₁の長さを有しレ
ゾネータとして作用する室１４，１４ａの為、周
波数₁（＝ｃ／4l₁）の騒音が減衰される。一方、
排出ガスは、第１小孔群８，８ａを通過する前
に、室１４，１４ａのクツシヨン作用により流れ
るガス圧が多少平均化される為、排気が第１小孔
群８，８ａを通過する際に生じる渦は緩和された
ものとなり、二次騒音、即ち気流騒音の発生が可
及的に防止される。そして第１小孔群８，８ａの
通過によりガス圧は更に平均化される。

第１空間５，５ａ内に流入した脈動騒音は、第
１の塞板３の後方に設けた第２小孔群９，９ａを
通つて、再び内管１，１ａ内に流入するが、その
際もこの騒音は、反射に伴なう干渉による消音作
用の他、長さl₂の室１５，１５ａの為、周波数₂
（＝ｃ／4l₂）の騒音が減衰される。

一方、排出ガス圧は、行止りの室１５，１５ａ
のクツシヨン作用により平均化された後、第２小
孔群９，９ａを通過して更に平均化される。この
第２小孔群９，９ａを通過する際の渦流は、更に
緩和されたものになり、気流騒音の発生は更に減
少する。

内管１，１ａ内に環流した脈動騒音は、次いで
第３小孔群１０，１０ａを通つて第２空間６，６
ａに流入し、再び第４小孔群１１，１１ａを通つ
て内管１，１ａ内に戻るが、この際も、反射に伴
なう干渉でこの騒音を減衰する他、長さl₃の室１
６，１６ａにより、周波数₃（＝c4l₃）の騒音が
減衰される。

一方、排出ガス圧も前記と同様に更に並均化さ
れ、気流騒音の発生はほとんど防止される。

第４小孔群１１，１１ａを通つて内管１，１ａ
に戻つた脈動騒音は、そのまま内管１，１ａの後
端開口から大気中に排出されるが、この消音器内
で発生した気流騒音等に基づく高周波騒音は、多
数の小孔１２，１２ａを穿設し、周囲に吸音材を
設けた部分を通る際に、減衰される。

この為、内管１，１ａの後端開口から排出ガス
が大気中に放散される際には、脈動騒音、気流騒
音は、全周波数に亘つて良好に消音された状態と
なり、周囲に排気騒音をまき散らす事がなくな
る。

一方、排出ガス圧も十分に平均化されているの
で、排気管の後端開口から排出ガスが大気中に排
出される際、噴流による新たな気流騒音の発生
も、従来よりも大幅に減少する。

特に、内燃機関は排気量、常用回転数等によ
り、特定の周波数域の騒音を発生する場合が多い
が、前述の様に、レゾネータとして作用する行止
りの各室１４，１５，１６の長さを変える事によ
り、減衰する騒音の周波数を容易に変えられる
為、内燃機関に合せて最良の消音器を得る事が容
易になる。この場合に於いて、各室１４〜１６の
長さl₁〜l₃を段階的に異ならせれば、第３図に示
す様に、異なる周波数₁〜₃の騒音の減衰を行な
う事が出来る。

その他、本考案の管状消音器は上述した実施例
の構成要素を実施例の数に限らず、更に複数個を
適宜組合せて、消音器を装着すべき内燃機関に対
して最良の性能を有する様に構成する事が出来
る。但し、何れの場合でも、互いの間に空間を介
在させて二重構造とした内管１と外管２とから成
り、内管１に設けた複数の小孔群の間に塞板を設
ける事により、内外管の間の空間又は内管１内に
レゾネータ及びクツシヨン室として作用する部分
を設ける事が必要である。

又、自動車の消音器に限らず、その他内燃機関
を有する装置に広く適用することができる。

（考案の効果） (1) 本考案の管状消音器は、著しく太い管胴を廃
し、内管と内管より少し太い程度の外管とを空
間を介在させて嵌合し、且つ外管の両端及び中
間部を絞つて内管に密着させるから、全体とし
て細型で折曲げ容易に構成できる。

(2) 従つて、例えば自動車の床下に装着する際に
邪魔な部分を避けて取付けることができ、装着
の自由度が大きくなる。

(3) 外管を内管のほぼ全長にわたつて嵌合するよ
うに長くすることが出来、このように長くした
消音部分で圧縮、収縮、クツシヨン、反射干
渉、共鳴作用を行なう整圧及び消音構造を造る
ことができるから、行き止りの室、共鳴室の長
さの選択の自由度が大きくなる。

(4) 従つてこの長さを利用して消音効果のよい消
音構造を造ることができる。

(5) 拡張型、及び共鳴型の消音器をバランスよく
配すると共に必要に応じて吸音型の消音器をも
容易に装着できる構造であるので、広い周波数
領域の騒音を効率よく消音できる。

(6) 排気の流れの最上流部で先ずクツシヨンによ
る消音を行なうため、最初に排出ガス圧を低め
て、小孔通過時に二次的な高周波気流騒音を発
生させ難くする。

(7) 排出ガス圧を消音器内で十分平均化すること
ができ、排気管の後端開口で気流騒音の発生を
著しく減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の管状消音器の実施例を示す略
断面図、第２図は第１図の消音器と等価の消音器
を示す略断面図、第３図は第１〜２図の消音器の
レゾネータ部分での騒音の減衰状態を示す線図、
第４図は従来の消音器を例示する縦断面図であ
る。１……内管、２……外管、３，４……塞板、５
……第１空間、６……第２空間、７……第３空
間、８……第１小孔群、９……第２小孔群、１０
……第３小孔群、１１……第４小孔群、１２……
小孔、１３……吸音材、１４，１５，１６……
室、１７，１８……端板、１９……外筒、２０，
２１……隔板、２２……通孔、２３，２４，２５
……区画、２６，２７，２８……小孔群、２９…
…塞板、３０……行止りの室。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

１本の内管１と、これより径の大きな外管２と
を嵌合させ、外管２の両端及び中間部を絞る事に
より外管２を部分的に内管１の外周面に密着固定
すると共に、内外管１，２の間に、大気中に通じ
る開口部を有しない複数の筒状の空間５，６を形
成し、この空間５，６内にある部分に於いて内管
１に、多数の小孔を穿設した複数の小孔群を設
け、排出ガス流に関して最上流側の第１小孔群と
第２番目の第２小孔群との間、及び第３番目の第
３小孔群と第４番目の第４小孔群との間に於いて
内管１の断面を塞ぐ複数の塞板３，４を内管１内
に設けて、排出ガス流に関して上流側にある小孔
群と下流側の塞板との間の無孔の内管部分、及び
小孔群とその下流側にある外管２の閉塞端との間
に、それぞれの長さl₁，l₂，l₃を互に異ならせた
共鳴及びクツシヨン作用を持つ複数の行止りの室
１４，１５，１６を形成した管状消音器。