JPH0331509A - 排気消音装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、例えば自動車用内燃機関の排気消音装置の改
良に関する。

一般に、自動車用内燃機関の排気系においては、暖機後
の高回転・高負荷時などには、機関回転の２次成分の低
周波騒音レベルが高くなるため、背圧を低くし、かつ消
音器内の排気抵抗を小さ（することが望ましく、一方機
関低温時の低負荷時などの消音性能を向上させるために
は、消音器内の排気抵抗（背圧）を大きくして膨張比を
上げることが望ましい。

そこで、斯かる相反する要求を満足するために、例えば
特開昭６１−９６１１７号公報等に記載された技術のよ
うに、消音器と該消音器内に挿通された排気入口管、排
気出口管との温度差、並びに該各排気入口管と出口管と
の相対的な熱膨張を利用して開閉弁を作動させ、この開
閉弁によって消音器内に存する連通管の開口面積を可変
制御して前述のような冷機時暖機完了後の排気騒音を低
減するものも提供されている。

発明が解決しようとする課題 然し乍ら、前記従来の排気消音装置にあっては、前述の
ように消音器止排気入ロ管、出口管の温度差、並びに該
各排気入口管と出口管の相対的な熱膨張を利用して開閉
弁を作動させるようになっているため、連通管の開口面
積を高精度に可変制御できない。すなわち、冷機始動後
から排気系全体が暖まるまでの間における前記消音器と
各排気入ロ管、出口管の温度差が極めて大きく、つまり
排気ガス自体が暖まる前に各排気人口管と出口管の温度
が高くなってしまうため、機関低温時の低負荷運転中に
も開閉弁が開作動して連通管の開口面積を大きくしてし
まう。この結果、背圧が必要以上に低下し、逆に低周波
数の排気騒音レベルが増大すると共に、共鳴音圧モード
の節となる位置に衝撃波が起こって金属的な異音が発生
する。この状態は、特に外気温が低くかつ低負荷運転域
はど長時間に亘って起こり易い。

課題を解決するための手段 一般に、排気ガスの熱は、排気系の排気管や触媒及び消
音マフラに吸収されやすく、したがって、排気ガスの温
度ト昇速度は排気管等の温度−ヒ昇速度よりも遅くなる
。本発明は、斯かる排気系の温度分布の相違に着目して
案出されたもので、消音器の内部に挿通した排気管の周
壁に小孔を形成すると共に、該小孔の開口付近に該小孔
の開口面積を可変にする開閉体を設け、かつ該開閉体を
前記排気管内を通流する排気ガスの温度に応じて開閉作
動させる作動手段を設けたことを特徴としている。

作用 前記構成の本発明によれば、開閉体が、作動手段を介し
て排気管の温度ではなく、排気ガスの温度に感応して小
孔を開閉制御するため、冷機始動後及び暖機中において
、たとえ排気管自体の温度が高くなっても排気ガス温度
が高くなければ小孔は閉成されず、排気ガス温度が所定
以上になって初めて小孔が開成される。したがって、小
孔の排気ガス温度に応じた高精度な可変制御が可能にな
る。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図〜第３図は本発明に係る排気消音装置を自動車用
内燃機関の排気系に適用した第１実施例を示し、第３図
の１は前後が前後端板１ａ、ｌｂで閉塞された横断面楕
円状の消音器、２は該消音器１内に設けられて、前後の
第１拡張室３と第２拡張室４とを隔成する仕切板、５は
前端板１ａと仕切板２とに貫通固定されて、先端部５ａ
が第２拡張室４に臨む排気入口管、６は後端板１ｂと仕
切板２とに貫通固定されて、先端部６ａが第１拡張室３
に臨む排気出口管、７は仕切板２の略中夫に貫通固定さ
れて第１．第２拡張室３，４を連通する連通管であって
、前記排気入口管５の第１拡張室３に臨む周壁５ｂ側部
には、第１図及び第２図にも示すように周壁５ｂを周方
向に切欠いて形成された略Ｕ字形の２つの小孔８，８が
並設されている。

そして、小孔８，８を形成する舌状切欠片９゜９が、該
小孔８，８の開口面精を可変にする開閉体として機能す
るようになっている。また、前記切欠片９，９付近の内
周面には、第２図にも示すように排気人口管５内を通流
する排気ガスの温度に応じて切欠片９，９を開閉作動さ
せる作動手段たるバイメタル１０．１０が設けられてい
る。このバイメタル１０．１０は、熱膨張率の異なる２
枚の金属板からなり、先端部１０ａ、１０ａが切欠片９
，９の先端部形状に沿って形成されていると共に、基端
部１０ｂ、１０ｂが周壁５ｂ内周面の略中央付近まで延
設されている。尚、前記切欠片９，９の基端両側には、
該切欠片９，９の開閉動を容易にする微小孔１１・・・
が穿設されている。

したがって、本実施例によれば、機関から排気入口管５
内を通流した排気ガスは、第２拡張室４に流入してここ
から連通管７を介して第１拡張室３にＵターンし、さら
にここから排気出口管６内を通流して外部に排出される
。

ここで、機関低温時の低負荷運転時には、排気入口管５
内に流入した排気ガスは、初期の時点では図外の排気マ
ニホルドや排気入口管５で吸熱されて、該排気入口管５
等よりも低温状態になっているため、バイメタル１０．
１０が熱変形せずに切欠片９，９が小孔７，７を今まだ
閉塞している。

したがって、背圧の低下が防止されかつ音速が遅いこと
及び消音器の基本的な消音効果と相俟って回転２次成分
の低周波騒音レベルの−Ｌ昇を十分に抑制できると共に
、金属的な異音の発生も抑制できる。

その後、暖機が完了した場合は、排気ガス温度が所定以
上にＬ昇すると、第２図に示すように該排気ガス熱によ
りバイメタル１０．１０が熱変形して先端部１０ａ、１
０ａが上方へ反り返って切欠片９，９を漸次押し開き、
排気ガス温度に応じて小孔８，８の開口面積を徐々に大
きくする。したがって、−該開口面積が排気ガスの温度
に応じて高精度に可変制御されて、排気ガスの一部が小
孔８．８からも第１拡張室３内に流入し、ここから排気
出口管６を介して外部に放出される。このため、背圧が
低下して機関回転２次成分の低周波騒音レベルが、第７
図の実線で示すように、特に低・中回転域で小孔を有し
ない場合（破線）よりも十分に低下する。また、斯かる
小孔８，８が開いている場合には、この小孔８，８から
共鳴周波数の音波エネルギーが第１拡張室３に放出され
て共鳴による高周波騒音レベルも第８図の実線で示すよ
うに特に機関低回転から中回転域に亘って十分に低下し
、金属的な異音の発生が防止される。したがって、巾広
い周波数領域での消音効果が発揮される。また、作動手
段をバイメタル１０としているため、構造が簡素化され
ると共に、軽量化が図れ、コストの面でも有利になる。

尚、前記小孔８゜８は、２つに限定されず、ｌまたは２
つ以上であってもよい。

第４図は本発明の第２実施例を示し、この実施例では小
孔の開閉制御を電子的に行なう構成である。具体的に説
明すれば、排気入口管５の周壁５ｂ側部に円形状の１つ
の小孔８が穿設され、該小孔８の孔縁に横方向へ突出し
た円筒部１２が連結されている。この円筒部１２の内部
には、円板状の開閉体たる弁体１３が縦方向に沿って支
承された回転軸１４を介して開閉自在に設けられている
。

前記回転軸１４は、図外のアクチュエータを介しテコン
ヒューｐ　ヲ？Ｗ　したコントロールユニットカらの出
力信号により回転作動するようになっており、このコン
トロールユニットは、排気入口管５に固定された排気ガ
ス温度センサ１５からの信号を入力し、該排気ガス温度
が暖機中などで所定以下の場合は弁体１３を閉、暖機後
などの所定以上になった時点で徐々に開成する制御を行
なうようになっている。尚、コントロールユニット、排
気ガス温度センサ１５等によって作動手段が構成されて
いる。

したがって、この実施例では、排気ガス温度センサ１５
が排気ガス温度を高感度に検出し、この検出信号に基ず
いてコントロールユニットがアクチュエータを介して弁
体１３により小孔８を開閉するため、該小孔８の開口面
積をより一層高精度に可変制御することができる。この
結果、前述のような排気騒音の低減効果が助長される。

第５図及び第６図は前記各実施例が適用される消音器の
異なった形態を示しており、第５図に示す消音器２１は
、排気入口管５に前記実施例と同様な小孔８が穿設され
ていると共に、該小孔８の開閉体及び作動手段を有して
いることは勿論のこと、内部右端側に第２仕切板２２を
介して共鳴室２３が形成されていると共に、前記第２仕
切板２２に第２拡張室４と共鳴室２３とを連通ずる第２
連通管２４が貫通固定されている。したがって、前記各
実施例と同様な作用効果が得られると共に、共鳴室２３
によって排気脈動による共鳴振動騒音をさらに低減する
ことができる。

第６図に示す消音器３１は、第５図に示す消音器と略同
様であるが異なるところは、排気入口管５の先端部５ａ
に有する小孔８よりも前方位置に複数の吸音孔３２・・
・が穿設されていると共に、吸音孔３２の形成位置に前
端側の仕切板に替えて比較的肉厚な吸音部材３４が設け
られている。したがって、この例では排気入口管５内を
伝播した排気騒音が吸音孔３２・・・から吸音部材３４
に効果的に吸収されて排気騒音を一層効果的に低減させ
ることができる。

また、前記各実施例にあっては、小孔８・・・が排気入
口管５の周壁５ａに形成されていると共に、切欠片９．
９や弁体１３が排気入口管５の内部中央ではなく内周面
や側部に配置されているため、該排気入口管５を通流す
る排気ガスの流動が阻害されることがなべ、また切欠片
９，９や弁体１３の存在によって気流音を発生させるこ
ともない。

本発明は、前記実施例に限定されず、例えば小孔の形成
位置は排気入口管以外の連通管を含めた排気管に形成す
ることも可能である。また、自動車に限らず船舶等にも
適用可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明に係る排気消音装
置によれば、小孔の開口面積の可変制御を、排気管の温
度ではなく、排気ガスの温度を直接感知して行なうよう
にしたため、該可変制御の高精度化が図れる。この結果
、暖機後は勿論のこと、特に機関低温時における小孔の
最適な開閉制御により巾広い周波数域の排気騒音を効果
的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す要部斜視図、第２図
は第１図のＩ−Ｉ線断面図、第３図は本実施例が適用さ
れる消音器を示す断面図、第４図は本発明の第２実施例
を示す要部斜視図、第５図は各実施例が適用される消音
器の他側を示す断面図、第６図は消音器の更に異なった
例を示す断面図、第７図は各実施例と小孔を有しない従
来例との回転２次成分音圧レベルを比較して示す特性図
、第８図は同高周波成分音圧レベルを比較して示す特性
図である。 １．２１．３１・・・消音器、５・・・排気入口管、５
ａ・・・周壁、８・・・小孔、９・・・切欠片（開閉体
）、１０・・・バイメタル（作動手段）、１３・・・弁
体（開閉体）、１５・・・排気ガス温度センサ（作動手
段）。 １５　　：　　ゼＰ箔、力゛スミ晟度Ｃ′ノザ第１図 ０ ＋５ 第２図 第４図 ｄＢ（Ｌ） 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）消音器の内部に挿通した排気管の周壁に小孔を形
   成すると共に、該小孔の開口付近に該小孔の開口面積を
   可変にする開閉体を設け、かつ該開閉体を前記排気管内
   を通流する排気ガスの温度に応じて開閉作動させる作動
   手段を設けたことを特徴とする排気消音装置。