JPH0218264Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は消音器に関し、特に内燃機関用の消
音器に関する。

（従来技術） 従来の消音器としては、例えば第２図に示すよ
うなものが知られている（「自動車公害防止技術
に関する第４次報告」昭和57年５月環境庁自動車
公害防止技術評価検討会発行）。

第２図において、１は両端が閉止板２，３によ
り閉止された外筒であり、外筒１内は仕切板４，
５により、閉止板２側より順次Ｕターン型拡張室
６，７および共鳴室８が画成されている。また、
９は図示しない排気マニホルドを介してエンジン
に連通する排気入口管であり、排気入口管９は拡
張室６を貫通して拡張室７に開口している。さら
に、１０は大気に開口する排気出口管１０であ
り、排気出口管１０は共鳴室８および拡張室７を
貫通して拡張室６に突出、開口している。また、
拡張室６と拡張室７とは仕切板４に固設された連
通管１１によつて連通しており、拡張室７と共鳴
室８とは仕切板５に固設された頚管１２によつて
連通している。

このような消音器にあつては、排気入口管９か
ら拡張室７に導入された排気は、拡張室７でＵタ
ーンして連通管１１から拡張室６に流れ、拡張室
６でＵターンして排気出口管１０を通つて大気外
に放出される。そしてエンジンから伝達される騒
音は、排気入口管９と拡張室７および連通管１１
と拡張室６とで構成される各拡張型消音要素にお
いて主として中高周波数領域の騒音が低減され、
頚管１２と共鳴室８とで構成されるヘルムホルツ
共鳴器（共鳴型消音要素）において低周波数領域
の騒音が低減される。

しかしながら、このような従来の消音器にあつ
ては排気がＵターン型拡張室６，７において２度
の拡張、収縮とＵターンをして大気に放出される
構成となつていたため、エンジンが高回転となり
排気の流量が増加して流速が大きくなると、排気
損失が増大するとともに２次気流騒音が増大す
る。その結果、エンジン出力が低下し、燃費が悪
化するとともに排気騒音が大きくなるという問題
点があつた。

そこで、このような問題点を解決するために、
本出願人は先に第３図に示すような消音器（特願
昭58−240569号、参照）を出願している。この消
音器は、内部に第１室２１、第２室２２、および
第３室２３を画成した外筒２４と、第１室２１を
貫通して第２室２２に開口するとともに、第１室
２１に連通する多数の小孔２４Ａを形成した排気
入口管２５と、第２室２２、および第３室２３を
貫通して第１室２１に開口するとともに、第３室
２３に連通する多数の小孔２６Ａを形成した排気
出口管２６と、第１室２１と第３室２３とを連通
するとともに、第２室２２に連通する多数の小孔
２７Ａを形成した連通管２７と、を有している。

したがつて、排気入口管２５に送出された排気
は、その一部が小孔２５Ａを通つて第１室２１に
流入し、残りの大部分は第２室２２へと流れ込
む。第２室２２に流入した排気は小孔２７Ａを通
つて連通管２７へ流入し、第１室２１からこの連
通管２７へ導入された少量の排気と合流して第３
室２３へ流れ込む。さらに、この排気は小孔２６
Ａを通つて排気出口管２６へ流入し、第１室２１
から排気出口管２６へ流入した少量の排気と合流
して大気へと放出される。ここで、第１室２１か
ら連通管２７および排気出口管２６を流れる少量
の排気は、その負圧効果により第２室２２及び第
３室２３からの小孔２６Ａ，２７Ａを介しての排
気の流入を促進して排圧を低減するとともに、小
孔２６Ａ，２７Ａから管径方向に流入する排気に
対して排気出口管２６の下流側へその流れを方向
づけし、さらに、整流作用により管内の流速分布
を均一化する。このため、小孔２６Ａ，２７Ａを
通過し、連通管２７および排気出口管２６内を流
れる大部分の排気は、その排圧損失が極めて低く
抑制されるとともに乱流の発生も抑制される。ま
た、排気入口管２５と第２室２２および連通管２
７と第３室２３とでそれぞれ構成される各拡張型
消音要素において、排気騒音は大部分が消音され
る。特に、これらの効果はエンジンが高回転大排
気流量時に顕著である。

（問題点） しかしながら、このような従来の消音器にあつ
ては、エンジンの高回転大排気流量時に排圧が高
くならないよう管径を設定すると、エンジンの低
回転小排気流量時においては流速が低下して、ま
た、その排圧もエンジンの出力損失として問題と
ならない値よりさらに低下することとなる。ま
た、逆に低回転小流量時には管径が大き過ぎるた
め消音性能が低下し、排気騒音中に示す排気脈動
の基本次数成分が大きくなる。これらの結果、当
該消音器において低回転小流量時は消音量の増加
が必要となるという問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段） この考案はこのような問題点を解決するために
なされたもので、内部に第１室、第２室および第
３室が画成された外筒と、第１室を貫通して第２
室に開口するとともに第１室に連通する多数の小
孔を形成した排気入口管と、第２室を貫通して第
１室と第３室に開口するとともに第２室を貫通す
る部分に多数の小孔を形成した連通管と、第２室
および第３室を貫通して第１室に開口するととも
に第３室を貫通する部分に多数の小孔を形成した
第１排気出口管と、第１排気出口管の小孔形成部
分より下流に設けられ、エンジンの低回転運転時
に第１排気出口管の通路断面積を減少させる制御
弁と、第１排気出口管よりも小径で、かつ第２室
および第３室を貫通して第１室に開口するととも
に第３室を貫通する部分に多数の小孔を形成した
第２排気出口管と、を備えたものである。

（作用） このような構成を有するこの考案にあつては、
エンジンの高回転大排気流量時には出口管の通路
面積を大きくして排圧損失と２次気流音を低減す
る。一方、エンジンの低回転小流量時には出口管
の通路面積を減少させて排気騒音の中心となる脈
動音を効果的に抑制すると共に消音量を増大す
る。

（実施例） 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、同図において、３１
は両端が閉止板３２，３３により閉止された外筒
であり、外筒３１内は仕切板３４，３５により閉
止板３２側から順次、第１室３６、第２室３７お
よび第３室３８に画成されている。エンジンの排
気マニホルドに接続する排気入口管３９は、この
第１室３６を貫通して第２室３７に突出、開口し
ており、また、この排気入口管３９の第１室３６
貫通部分の管壁には多数の小孔４０が穿設されて
いる。したがつて、排気入口管３９と第２室３７
とは拡張型消音要素を、多数の小孔４０と第１室
３６とは多孔共鳴型消音要素をそれぞれ構成する
ことになる。４１は第２室３７を貫通する連通管
であり、この連通管４１の一端は第１室３６に、
他端は第３室３８にそれぞれ突出、開口してい
る。また、この連通管４１の第２室３７貫通部分
の管壁には多数の小孔４２が穿設されている。し
たがつて、この連通管４１と第３室３８とは拡張
型消音要素を構成することになる。一方、４３は
第１排気出口管であり、この第１排気出口管４３
は第２室３７および第３室３８を貫通しており、
その入口端が第１室３６に、また出口端が大気に
開口している。また、この第１排気出口管４３の
第３室３８を貫通する部分には多数の小孔４４が
穿設されており、その後端部４３Ａは拡径化され
ている。４５は第１排気出口管４３より小径の第
２排気出口管であり、この第２排気出口管４５も
第２室３７および第３室３８を貫通しており、そ
の入口端が第１室３６に開口し、その出口端は前
記第１排気出口管４３の後端部４３Ａを貫通して
後端部４３Ａ内に開口している。したがつて、第
１排気出口管４３の後端部４３Ａ内において、第
２排気出口管４５の出口端側は同心円状に配置さ
れ、２重管構造をなしている。この場合、後端部
４３Ａの内周面と第２排気出口管４５の外周面と
により画成される円環状の空間の断面積と第２排
気出口管４５の断面積との和がエンジンの高回転
大排気流量時に最適な開口断面積となるように設
定されている。なお、第２排気出口管４５の第３
室３８を貫通する部分には多数の小孔４６が穿設
されている。

ここで、４７は電磁制御弁であり、この電磁制
御弁４７は第１排気出口管４３の小孔４４形成部
分よりも下流の第１排気出口管４３の通路内に配
設されたバタフライ型絞り弁４８と、リンク４９
を介して絞り弁４８の弁軸に連結されたロツド５
０と、ロツド５０及びリンク４９を介して絞り弁
４８が該出口管４３の通路を閉止するよう付勢す
るスプリング５１と、通電されるとロツド５０を
スプリング５１の付勢力に抗して吸引するソレノ
イドコイル５２と、を有している。したがつて、
ソレノイドコイル５２への通電時にはロツド５０
が吸引されてリンク４９を介して絞り弁４８が開
き、非通電時（エンジンの低回転運転時）にはス
プリング５１の付勢力により絞り弁４８が閉じ
る。５３はコントロールユニツトであり、このコ
ントロールユニツト５３には図示していない回転
数センサからのエンジンの回転数信号Ｎが入力さ
れているとともに、電源Ｖから電源電圧が供給さ
れている。コントロールユニツト５３はエンジン
の回転数が所定値を越えると作動信号をソレノイ
ドコイル５２へ出力する。

次に作用を説明する。

まず、エンジンの高回転大排気流量時にはコン
トロールユニツト５３がソレノイドコイル５２に
通電し、ロツド５０が図中下方に吸引されて絞り
弁４８が開弁する。その結果、第１排気出口管４
３の通路が開口し、高回転大流量時に最適の開口
通路面積が確保される。

ここで、排気マニホルドを介して排気入口管３
９に送出される大量の排気はその一部が小孔４０
を通つて第１室３６に流入し、残りの大部分は第
２室３７へと流れ込む。第２室３７に流入した排
気は小孔４２を通つて連通管４１内に流入し、第
１室３６から連通管４１内へ導びかれた少量の排
気と合流して、第３室３８へ流れ込む。第３室３
８に流入した排気は小孔４４，４６を通つて第
１、第２排気出口管４３，４５内へそれぞれ流入
し、二分されたこれらの排気は第１室３６より第
１、第２排気出口管４３，４５へそれぞれ導びか
れた少量の各排気とそれぞれ合流し、さらにこれ
らの排気は後端部４５Ａ内で合流して大気に放出
される。一方、第１室３６から連通管４１および
第１、第２排気出口管４３，４５に流れ込む少量
の各排気は各管４１，４３，４５内で圧縮流とな
つて流速が高まり、これに伴つて各管４１，４
３，４５内の負圧が高まるため、大部分の排気が
小孔４２，４４，４６に流入しやすくなる。また
少量の排気流は小孔４２，４４，４６を通つて管
径方向に流入する排気に対して下流方向にその流
れを方向づけするとともに、その整流作用によ
り、管４１，４３，４５内の流速分布を均一化す
る。このため、排気が小孔４２，４４，４６を通
過し、各管４１，４３，４５内を流れるときの排
圧損失が抑制されるとともに乱流の発生が防止さ
れて２次気流音が抑制される。また、排気騒音は
排気入口管３９と第２室３７および連通管４１と
第３室３８とでそれぞれ構成される各拡張型消音
要素においてその大部分が消音される。

次に、エンジンの低回転小流量時においては、
コントロールユニツト５３がソレノイドコイル５
２へ通電を停止し、絞り弁４８はスプリング５１
の付勢力により閉弁している。その結果、第１排
気出口管４３の通路は閉止されるので、第２排気
出口管４５のみが大気に開口している。したがつ
て、第１室３６の断面積に対する第１、第２排気
出口管４３，４５の開口断面積の割合および第３
室３８の断面積に対する第１、第２排気出口管４
３，４５の開口断面積の割合は絞り弁４８の開弁
時のそれらに比較してそれぞれ小さくなる。換言
すれば、第３図の従来例に比較して、従来と同一
容積を有する第１室３６および第３室３８に対す
る出口管の管径を小径化することと等価となる。
その結果、排気騒音を一層低減することができ、
エンジンの低回転小流量時に排気騒音の中心をな
す排気脈動の基本次数成分に対して充分な消音効
果を得ることができる。ところで、第１排気出口
管４３を閉止することにより、第２排気出口管４
５内の排気の流速が増大し、２次気流音が増大し
てしまう恐れがあるが、エンジンの低回転時にあ
つては排気流量が少ないので、２次気流音の増加
はごくわずかである。また、第１排気出口管４３
を閉止することにより、排圧が増大し、エンジン
の出力が低下することも考えられるが、前記のよ
うに排気流量が少ないので、排圧の絶対値は増加
せず、またエンジンの出力が低下することもな
い。すなわち、排気量が3000c.c.のエンジンにおい
て、その出力損失を５％以下に抑制するために
は、第１排気出口管４３の内径を60mmに、第２排
気出口管４５の内径を34.9mmに、それぞれ設定し
た場合、エンジンの回転数が4000r.p.m.以上に上
昇するときは両排気出口管４３，４５をともに開
口する必要がある。しかし、エンジンの回転数が
4000r.p.m.以下の場合には第２排気出口管４５の
みを開口すれば出力損失は５％以内に抑制するこ
とができるのである。このように、エンジンの低
回転小流量時においても、エンジンの出力を低下
させることなく消音量を増大することができる。

（効果） 以上説明してきたように、この考案によれば、
エンジンの高回転大排気流量時においては排圧損
失および２次気流音を大巾に低減でき、その結
果、排気騒音の低減およびエンジンの出力低下の
防止を達成できる。また、エンジンの低回転小排
気流量時においても、エンジンの出力を低下させ
ることなく排気の騒音、特に脈動音を効果的に抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る消音器の一実施例を示
すその断面図、第２図および第３図は従来の自動
車用消音器を示す各断面図である。 ３１……外筒、３６……第１室、３７……第２
室、３８……第３室、３９……排気入口管、４０
……小孔、４４……小孔、４３，４５……排気出
口管、４４……小孔、４６……小孔、４７……電
磁制御弁（制御弁）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部に第１室、第２室および第３室が画成され
   た外筒と、第１室を貫通して第２室に開口すると
   ともに第１室に連通する多数の小孔を形成した排
   気入口管と、第２室を貫通して第１室と第３室に
   開口するとともに第２室を貫通する部分に多数の
   小孔を形成した連通管と、第２室および第３室を
   貫通して第１室に開口するとともに第３室を貫通
   する部分に多数の小孔を形成した第１排気出口管
   と、第１排気出口管の小孔形成部分より下流に設
   けられ、エンジンの低回転運転時に第１排気出口
   管の通路断面積を減少させる制御弁と、第１排気
   出口管よりも小径で、かつ第２室および第３室を
   貫通して第１室に開口するとともに第３室を貫通
   する部分に多数の小孔を形成した第２排気出口管
   と、を備えたことを特徴とする消音器。