JPH0472043B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用ガス流消音器に関し、特
に、排気ガスを通過させるために、外部に直通し
た主排気路を形成する主管に対して、排気ガスの
一部分を高圧時に蓄積して、低圧時に該蓄積ガス
を主排気路内に回帰させて、ガス圧低下分を補償
する膨張装置を備けて、消音を行うガス流消音器
に関する。

〔従来の技術〕

周知のように、内燃機関の排気に伴う騒音は、
高温の排気ガスが排気管から、点火→排気→吸込
→圧縮→点火という出力サイクルに従つて、高圧
→低圧→高圧→低圧と排気ガスが外部へ排出され
ると共に、急激に膨張するために発生するエアー
ハンマー現象に起因している。

従つて、従来技術の消音器の一つとして、第６
図に示すように、密閉したケーシング７を有する
消音器内を、幾つかの膨張室８，８ａ，８ｂ，８
ｃ…に仕切ると共に、各膨張室を、管状壁面に多
数個の小孔を穿孔した複数本の連通管９，９ａ，
９ｂ，９ｃ…によつて互に連通させて、排気ガス
の膨張を徐々に進行させ、かつ、同時に排気ガス
の圧力差をできるだけ均一にすることによつて、
消音効果を向上させている。第６図に示す消音器
は、主として自動車に使用されるもので、普通、
エンジンの排気管の前後２箇所にこのような膨張
式消音器を介設する。

また、膨張式消音器とは別に、排気ガスが内燃
機関から外部へ直接に排出される直通式の排気路
を有する直通式消音器は、構造が簡単で装置体積
も小さいのでオートバイ等に使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第６図の膨張式消音器において
は、排気速度が著しく遅くなるために、逆に内燃
機関へ排気ガスが押しもどされて、シリンダへ反
対方向の作用を与えるバツクプレツシヤー現象が
発生しがちとなる。このバツクプレツシヤー現象
が発生すると、気化燃料が不完全燃焼の状態で排
気されるので、燃料効率が低下して、燃料消費量
が増大すると共に、エンジン出力が低下する。従
つて、内燃機関において最大のエンジン出力を得
ようとするレーシングカーにおいては、消音器を
除去するのが通常である。

そこで、エンジン出力を落さずに、しかも消音
効果が上げられる消音器として、排気ガスを直接
に外部へ排出する直通式のガス流消音器が注目さ
れているが、現在の直通式ガス流消音器におい
て、その消音効果は主に排気ガスが通過する消音
器内壁面に敷設される吸音物質に依存しているの
で、内燃機関の定格排気量が小さいオートバイ等
では実用性があるものの、自動車などの定格排気
量が大きい内燃機関では十分な消音効果が得られ
るまでには至つていない。

本発明は以上のような実情を背景になされたも
ので、この構造が簡単で装置体積も小さくてすむ
直通式ガス流消音器において、自動車など比較的
大きな定格排気量を有する内燃機関に対して使用
できる新規な構造を備えたガス流消音器を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、上記の目的を達成するため
に、排気ガスを外部に直通的に排出する主排気路
を構成する主管と、該主管内の主排気路と連通し
て排気ガスの往復ができるように前記主管の外周
面に周設された環状膨張室を備えた膨張装置と、
その末端が排気管の後方に向いて元来の直通管路
より周縁向きに末広がりのラツパ状に形成された
分散管により前記主排気路と前記環状膨張室との
間に形成された排気ガスの連通路とにより構成さ
れたことを特徴とする内燃機関用ガス流消音器を
提供する。

〔作用〕

第５図について説明すると、図は、内燃機関か
ら排出された排気ガスのガス圧力変化を時間経過
に従つてグラフ化した線図で、図中、実線Ａは、
排気ガスを消音器を経ずに外部に排出させた時の
曲線で、破線Ｂは、排気ガスを本発明の消音器を
経て外部へ排出した時の曲線である。

公知のように、内燃機関においては、排気ガス
圧は一定圧力値ではなく、４サイクルエンジン、
２サイクルエンジンまたはデイーゼルエンジンの
違いを問わず、吸込−圧縮−点火−排気という行
程が順序に行われる（２サイクルエンジンにおい
ては吸気と圧縮が同時に行われる）ので、その排
気ガス圧は実線Ａのように変化している。このよ
うな排気ガス圧の変化が、エアーハンマー現象を
引きおこし、断続した騒音を生む原因となつてい
る。

そこで、本発明においては前記膨張装置を採用
することによつて、内燃機関から排出された周期
的圧力変化を伴う排気ガスの大部分を、外部に直
通した主排気路によつてスムーズに排気すること
で、排気ガスが内燃機関方向へ逆流するバツクプ
レツシヤー現象を解消して、エンジン出力の低下
を防止すると同時に、前記主排気路を通過する排
気ガスの一部を、高圧時には内部に蓄積し、低圧
時にはその蓄積ガスを主排気路内へ自然回帰させ
てガス圧力の低下分を補償する膨張装置を設ける
ことで、破線Ｂのように該主排気路内の排気ガス
圧をほぼ一定に保持し、内燃機関の排気における
エアーハンマー現象を解消したものである。

〔実施例〕

以下、本発明にかかわる好適な実施例を図面に
基づいて説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す断面図、
第２図は、第１図の端面図、第３図は、第１図の
−線に沿つて示した断面図である。

第１図に示すように、本発明のガス流消音器は
直線状の主管１と膨張装置を構成する膨張パイプ
２とを備える。この膨張パイプ２は、その内部を
主排気路１ａとする主管１の外周面のまわりを略
包囲するように設けられている。主管１の内壁面
には、グラスフアイバーのような吸音材１１が付
設されていて、吸音効果を向上させるようになつ
ている。実際の製造にあたつて、吸音材１１は、
多孔パイプ１２と主管１の内壁面との間に挟着さ
れる。この多孔パイプ１２は、縮径化された主管
１の前後端部によつ、主管１内び挿嵌される。

膨張パイプ２は、チユーブ管２１と、このチユ
ーブ管２１の前後開口に溶接された前部プレート
２２及び後部プレート２３とを備えている。前部
プレート２２は、その中央に中央孔２４を、後部
プレート２３は、その中央に中央孔２５をそれぞ
れ開設しているが、後部プレート２３は、更に、
中央孔２５内周縁の周りに等間隔に設けた３ケ所
に挿入用切欠き２６，２６，２６（第２図）を付
設して、主管１を中央孔２５に挿嵌する際に便利
なようになつている。なお、主管１と前部プレー
ト２２、後部プレート２３とは内部に略機密性を
保つように溶接されている。

このようにして、環状膨張室１３が、主管１と
膨張パイプ２の間に形成されるが、主管１の前端
と前部プレート２２の中央孔２４との間には、排
気ガスの一部分を環状膨張室１３内へ送り込むた
めに、後端開口断面が三角形状の分散管１４が介
設されている（第３図参照）。この分散管１４は、
図示していないが、その前端付近において、内燃
機関の排気管後端に連接され、その後端（末端）
付近において、第３図に図示のように、主管１の
外周面を３等分する各点において当接状に溶着さ
れ、主管１と分散管１４との間に排気管の後方に
向いて末広がりのラツパ状に形成された３つの連
通路１５が設けられて、前記環状膨張室１３が前
記分散管１４を介して主排気路１ａと連通される
ことになる。この連通路１５によつて、分散管１
４を通過する排気ガスの大部分は、主管１内の主
排気路１ａに流入するが、排気ガスの一部分はほ
ぼ密閉状環状膨張室１３へ流入して蓄積され、主
排気路１ａ内の排気ガス圧が低下する時に、連通
路１５を介して主排気路１ａ内へ自然回帰して、
ガス圧低下分を補償することになる。

再び、第１図に戻つて、前記膨張パイプ２に
は、小径の排気孔２７が開設されて、内燃機関が
比較的高速回転される時、環状膨張室１３内に流
入して蓄積された排気ガスが高圧になりすぎるこ
とを防止している。

もちろん、膨張パイプ２の内壁面に別に吸音材
（図示せず）を付設することも可能であり、また、
消音効果向上の上で望ましい。

第４図は、本発明の第２実施例を示す断面図で
ある。第２実施例も、直線状の主管３と、この主
管３外周面を包囲した膨張パイプ４とか構成され
る。この膨張パイプ４のほぼ中間に直径方向に仕
切り板４０を設けて、第１膨張室Ｃ１と第２膨張
室Ｃ２とに区切つている。第２膨張室Ｃ２の後方
に設けられるものを第１膨張室Ｃ１としている。

主管３は、その内部を主排気路３ａとしている
と共に、主管前部３０と主管後部３２とから構成
されている。これら主管前部３０と主管後部３２
とは、第１実施例と同様な形態で溶接されてい
る。主管前部３０は、その前端において内燃機関
の排気管５と連接され、主管後部３２は、その後
部においてテールパイプ６と連接されている。主
管３は、主管後部３２後端において、第１実施例
の分散管１４（第１図及び第３図参照）と同様に
分散管３３を配設し、３つの連通路３４によつ
て、第１膨張室Ｃ１と連通している。この分散管
３３と連通路３４の横断面形状は図３に示す分散
管１４と連通路１５の横断面図と同様の形状とな
る。第１膨張室Ｃ１と第２膨張室Ｃ２とは、主管
３に平行に内設された複数の小孔をその管壁に有
する第１ダクトＤ１によつて、相互に連通されて
いると共に、主管前部３０の第２膨張室Ｃ２内に
おいて、複数の小孔３６を開設しているので、主
排気路３ａと第２膨張室Ｃ２とも相互に連通でき
るようになつている。

エンジンが600〜1000rpmの低速回転をしてい
る時、第１膨張室Ｃ１のガスは主管３０から流入
した排気ガス充満圧縮されて相対的に高圧となる
ので、主排気路３ａ内の排気ガス圧が下がつた時
に、第１膨張室Ｃ１内の排気ガスが主排気路３ａ
にそのガス圧低下分を補償するだけ自然回帰す
る。この時、第２膨張室Ｃ２には、流体抵抗があ
るので排気ガス第１膨張室Ｃ１からわずかに流入
するだけである。

エンジンが3000rpm以上の高速回転をしている
時、排気ガスが主管前部３６下端から第１膨張室
Ｃ１へと多量に流入すると共に、第１膨張室Ｃ１
内で飽和状態となつた排気ガスは前記第１ダクト
Ｄ１により第２膨張室Ｃ２へ流入する。主排気路
３ａの排気ガス圧が低下した時、第１膨張室Ｃ１
と第２膨張室Ｃ２とに蓄積された排気ガスは、前
記連通路３４と主管前部３０に開設された複数の
小孔３６から主排気路３ａ内へ自然回帰する。

〔発明の効果〕

本発明は、排気ガスの大部分を外部へ直接に排
出することで、内燃機関へのバツクプレツシヤー
現象を解消するので内燃機関の出力効果と燃費と
を従来技術と比べて大きく向上させることができ
ると共に、内燃機関の排気騒音の大きな原因の一
つであるエアーハンマー現象を、直通の主排気路
に対して周設された膨張装置により解消している
ので、より簡単な構造とより小さな装置体積を有
するガス流消音器により実用にかなう消音効果を
達成している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかわる第１実施例を示す
断面図、第２図は、第１図の背面図、第３図は、
第１図の−線に沿つて示した断面図、第４図
は、本発明にかかわる第２実施例を示す断面図、
第５図は、排気ガスの圧力変化を示す線図、第６
図は、従来のガス流消音器を示す断面図である。 １，３……主管、１ａ，３ａ……主排気路、１
１……消音材、１３……環状膨張室、１４，３３
……分散管、１５，３４……連通路、３６……小
孔、Ｃ１……第１膨張室、Ｃ２……第２膨張室、
Ｄ１……第１ダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気ガスを外部に直通的に排出する主排気路
   を構成する主管１，３と、該主管１，３内の主排
   気路１ａ，３ａと連通して排気ガスの往復ができ
   るように前記主管１，３の外周面に周設された環
   状膨張室１３，Ｃ１，Ｃ２を備えた膨張装置と、
   その末端が排気管の後方に向いて元来の直通管路
   より周縁向きに末広がりのラツパ状に形成された
   分散管１４，３３により前記主排気路１ａ，３ａ
   と前記環状膨張室１３，Ｃ１，Ｃ２との間に形成
   された排気ガスの連通路１５，３４とにより構成
   されたことを特徴とする内燃機関用ガス流消音
   器。 ２ 前記膨張装置は、前記主排気路１ａ，３ａを
   通過する排気ガスが高圧である時は、その排気ガ
   スの一部分を内部に蓄積しておくように形成さ
   れ、前記主排気通路１ａ，３ａを通過する排気ガ
   スが低圧となつた時に、前記の蓄積していた排気
   ガスを主排気路１ａ，３ａ内へ自然回帰させて、
   低下したガス圧分を補償して主排気路１ａ，３ａ
   内の排気ガス圧をほゞ一定に保つように形成され
   たことを特徴とする請求項１記載の消音器。 ３ 前記膨張装置は、そのガス蓄積容量が少くと
   も内燃機関の定格総排気容量に等しいことを特徴
   とする請求項１または請求項２のいづれか一項に
   記載の消音器。 ４ 前記膨張装置は、前記主排気路３ａと連通す
   る第１膨張室Ｃ１及び第２膨張室Ｃ２と、これら
   第１膨張室及び第２膨張室を相互に連通させる第
   １ダクトＤ１とを備えることを特徴とする請求項
   １に記載の消音器。 ５ 前記第１膨張室Ｃ１は、前記第２膨張室Ｃ２
   のすぐ後方に連設されると共に、前記第１ダクト
   Ｄ１が前記主管３と平行に介設されて排気ガスを
   前記主排気路３ａへ回帰させることを特徴とする
   請求項４に記載の消音器。 ６ 前記第１ダクトＤ１は、その壁面に小孔を複
   数個開設していることを特徴とする請求項５に記
   載の消音器。 ７ 前記第１膨張室Ｃ１と第２膨張室Ｃ２とは、
   いずれも前記主管３の外周面に周設される環状膨
   張室を形成すると共に、主管３の壁面の第２膨張
   室Ｃ２側において複数個の小孔を開設することに
   よつて、該主管３の主排気路３ａが第２膨張室Ｃ
   ２と連通することを特徴とする請求項４から６ま
   でのいづれか１項に記載の消音器。