JPH0614023Y2 - 消音装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、エンジンからの排気管注に設けられる消音装
置に関し、とくに排気管内の気柱共鳴を抑制して排気音
を効果的に消音できるようにした装置に関する。

〔従来の技術〕 従来から、各種構造の消音装置（マフラ）が提案されて
おり、消音装置のインレットパイプにパンチング穴を設
けたもの（実開昭60-3227号公報）、排気管のフロント
パイプ自身にパンチング穴を設けたもの（実開昭61-652
28号公報）が知られている。

また、ある特定回転数で排気管内の気柱共鳴が生じ、排
気騒音に悪影響を及ぼすことも知られている。

上記実開昭60-3227号公報開示の構造により、ある程度
気柱共鳴を緩和可能であるが、インレットパイプのパン
チング部の長さが短いため、その効果が十分でない。と
くに、排気音上問題となりやすい２次〜４次モードの共
振に対して効果が少なかった。また、実開昭61-65228号
公報開示の構造では、フロントパイプに相当長くパンチ
ング部が設けられているが、フロントパイプにパンチン
グ穴を設けると排ガスブローダウン時に流れに乱れが生
じ、背圧が上昇してしまう等の別の問題を招く。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案者らによる検討の結果、排気管内の気柱共鳴と排
気音との相関関係について次のようなことが判った。第
９図に示すように、排気マニホルド１からの排気管２に
メインマフラ３を設けた排気系において、排気管内気柱
共鳴はたとえば図のような圧力モード４にて生じる。圧
力モード４のうち図示した長さＬ_１が圧力波の１／２波
長に相当する。

このような排気系において、排気マイニホルド１内の圧
力レベル５、メインマフラ３の入口の圧力レベル６は、
エンジン回転数に対し第10図（イ）（ロ）に示すような
特性曲線で現われ、そのときの排気音の騒音レベル７は
第10図（ハ）に示すような特性を呈する。とくに特定の
エンジン回転数域においてビビリ音が生じ騒音レベルが
増大する（図の領域８）。この騒音レベル増大領域８
は、排気マニホルド内の圧力が増大する領域（第10図
（イ））およびメインマフラの入口で圧力が増大する領
域（第10図（ロ））と略一致している。したがって、次
のように推定できる。つまり、メインマフラ入口を開口
端とする気柱共鳴で排気マニホルド内圧力レベルのピー
クができるとともに、排気管内気柱共鳴により圧力振幅
が増大し、衝撃波が発生して排気音の騒音レベル増大領
域８が形成される。

この騒音レベル増大を抑えるには、基本的には、排気管
開口端からの圧力波の反射波を緩和し、気柱共鳴を抑制
して排気管内圧力レベルのピークを低く抑えることが望
まれる。

このような検討結果に基づく上記要望に沿うべく、本考
案は、消音装置の構造を改良することにより、排気管内
の気柱共鳴を抑制して排気騒音レベルを低減することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するための消音装置は、エンジンからの
排気管に設けられ、インレットパイプがアウタシェル内
に挿通された消音装置において、前記インレットパイプ
のアウタシェル内に位置する部分に多数のパンチング穴
を穿設し、前記インレットパイプのうち該パンチング穴
が穿設される部位の軸方向に長さを、排気管内に気柱共
鳴を生じさせる圧力波の波長の１／６以上の長さにした
ものから成る。

〔作用〕

このように構成された消音装置においては、インレット
パイプのうちアウタシェル内に開口するパンチング穴の
部位の長さは、排気管内に気柱共鳴を生じさせる圧力波
の波長の１／６以上となっているので、パンチング穴は
インレットパイプ開口端から十分な距離を有する位置ま
で設けられることになる。そのため、インレットパイプ
を進行する圧力波のエネルギーが多数のパンチング穴を
介して放出され、インレットパイプ開口端における圧力
波のエネルギーが低減される。したがって、圧力波によ
るインレットパイプ開口端における反射波の発生が抑制
され、排気管内の気柱共鳴が小に抑えられる。

気柱共鳴が抑制される結果、排気管内の圧力振幅が増幅
されないので、衝撃波の発生が抑えられ、排気騒音レベ
ルの増大が抑制される。

〔実施例〕

以下に、本考案の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図および第２図は、本考案の第１実施例に係る消音
装置を示している。図において、11はエンジンの排気マ
ニホルド（図示略）に取付けられるフロントパイプ、12
はセンタパイプ、13は消音装置としてのメインマフラを
示している。

メインマフラ13には、第２図に示すように、略密閉状の
筒体からなるアウタシェル14内に挿通されたインレット
パイプ15が設けられている。インレットパイプ15は、本
実施例では、アウタシェル14内を挿通された後、一旦ア
ウタシェル14外に延び、そこでＵ字状に折れ曲がって再
びアウタシェル14内に挿通され、アウタシェル14内に開
口端15ａにて開口する形状に形成されている。このイン
レットパイプ15のアウタシェル14内部分、つまりアウタ
シェル14を貫通した部分と開口端15ａ近傍の部分に、パ
ンチング穴16が多数設けられている。本実施例ではパン
チング穴16は規則的に配列されており、たとえばパイプ
円周方向に４個等配された４mm径のパンチング穴がパイ
プ軸方向に50mm程度のピッチにて配設されている。

このパンチング穴16が設けられた部分の長さ、すなわち
パンチング穴16の穿設開始位置Ｙからインレットパイプ
15の開口端15ａまでのうちアウタシェル14内に開口する
パンチング穴16の部位の長さが、排気管内に気柱共鳴を
生じさせる圧力波の波長の１／６以上の長さに設定され
ている。

アウタシェル14内に、セパレータ17、18により三つの拡
張室19、20、21に分割されており、拡張室19、20間および
拡張室20、21間にはそれぞれインナパイプ22、23が設けら
れるとともに、拡張室21からは外部に向けてアウトレッ
トパイプ24が延設されている。拡張室21は、パンチング
セパレータ25によってさらに内部に区分されており、消
音効果が高められている。

上記消音装置の構成に関しては、次のような態様をとる
こともできる。

第３図に示す第２実施例は、マフラ31のアウタシェル32
の長さおよびインレットパイプ33の長さを比較的長くで
きる場合に適用可能な例であり、インレットパイプ33を
単に直管状に延設してアウタシェル32内に開口端33ａを
配置し、インレットパイプ33のアウタシェル32内部分に
多数のパンチング穴34を設けたものである。35はアウト
レットパイプを示している。本実施例においては、パン
チング穴34の穿設開始位置Ｙからインレットパイプ33の
開口端33ａまでの間に、パンチング穴34が連続して設け
られている。

このような構成においても、パンチング穴34の穿設開始
位置Ｙからインレットパイプ33の開口端33ａまでの長さ
Ｌを、気柱共鳴を生じさせる圧力波の波長の１／６以上
とすればよい。

さらに、第４図に示す第３実施例のような構成をとれ
ば、消音装置の設置スペースが比較的短い場合にもイン
レットパイプのパンチング穴穿設長さを十分に長くとる
ことが可能である。第４図の例では、消音装置41のアウ
タシェル42内でインレットパイプ43が略一周分周回する
ように延設され、開口端43ａからパンチング穴44の穿設
開始位置Ｙまでの長さＬが十分に大とされている。45は
アウトレットパイプ、46、47はインナパイプをそれぞれ
示している。

上記の各実施例において、パンチング穴16、34、44の開口
率は、排気騒音レベルを１／２以下に低減するためには
0.3〜1.3％の範囲内とすることが望ましい。ここで、パ
ンチング穴の開口率は次式で表わされる。開口率＝（パ
ンチング穴の総面積）／（インレットパイプの表面積） 以上のように構成された実施例装置においては、インレ
ットパイプ15（33、43）の開口端15ａ（33ａ、43ａ）か
ら十分な長さの位置までパンチング穴16（34、44）が穿
設されているので、気柱共鳴の原因になる開口端からの
反射波が十分に弱められ、その結果気柱共鳴のレベルが
十分に小に抑制される。気柱共鳴が抑制される結果、排
気管内の圧力振幅は殆んど増幅されないので、排気管内
圧力のピーク値が小に抑えられる。

たとえば第５図に、本考案未実施（パンチング穴なし）
の場合の排気管内圧力レベル特性51と、本考案を実施し
た場合の排気管内圧力レベル特性52を示すように、気柱
共鳴がなくなった結果、特性曲線が平滑化されて圧力ピ
ークが小に抑えられる。その結果、第６図に示すよう
に、排気騒音レベルに関して、未実施の場合61に比べ本
考案実施62の場合には、エンジン特定回転数域における
騒音レベル増大領域63がなくなり、かつ全体的に低く抑
えられる。

本考案において、パンチング穴を設ける部分の長さと、
第５図に示した特性の圧力ピークレベルとの関係を第７
図に示すが、排気管内に気柱共鳴を生じさせる圧力波の
波長λの１／６以上の長さとすることにより顕著な圧力
レベル低減効果が得られることが判る。

さらに、第８図に、パンチング穴の開口率（％）と排気
音ピークレベルとの関係を示すが、開口率０（つまり、
パンチング穴を設けない場合）に比べ、排気音ピークレ
ベルが１／２以下となる範囲は0.3〜1.3％の範囲であ
り、この範囲に設定することにより最も効果的に低減で
きることが判る。

〔考案の効果〕

本考案の消音装置によれば、インレットパイプのアウタ
シェル内に位置する部分に多数のパンチング穴を穿設
し、インレットパイプのうちパンチング穴が穿設される
部位の軸方向の長さを、排気管内に気柱共鳴を生じさせ
る圧力波の波長の１／６以上の長さとしたので、インレ
ットパイプの開口端からの反射波による排気管内の気柱
共鳴を抑制することができ、気柱共鳴による衝撃波の発
生を防止することができる。

したがって、特定エンジン回転数域における排気騒音レ
ベル増大領域をなくすることができ、排気騒音レベル全
体についても効果的に小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る消音装置を備えた排
気系の側面図、 第２図は第１図の消音装置の断面図、 第３図は本考案の第２実施例に係る消音装置の断面図、 第４図は本考案の第３実施例に係る消音装置の断面図、 第５図はエンジン回転数と排気管内圧力レベルとの関係
図、 第６図はエンジン回転数と排気騒音レベルとの関係図、 第７図はパンチング穴部の長さと共振ピーク圧力レベル
との関係図、 第８図はパンチング穴の開口率と排気音ピークレベルと
の関係図、 第９図は従来の排気系と気柱共鳴の圧力モードとを示す
説明図、 第10図（イ）（ロ）（ハ）は第９図の排気系における回
転数に対する、排気マニホルド内圧力、メインマフラ入
口圧力、排気騒音レベルの特性図、である。 11……フロントパイプ 12……センタパイプ 13、31、41……消音装置としてのメインマフラ 14、32、42……アウタシェル 15、33、43……インレットパイプ 15ａ、33ａ、43ａ……開口端 16、34、44……パンチング穴 17、18……セパレータ 19、20、21……拡張室 22、23、46、47……インナパイプ 24、35、45……アウトレットパイプ 25……パンチングセパレータ Ｙ……パンチング穴穿設開始位置 Ｌ……開口端までの長さ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンからの排気管に設けられ、インレ
   ットパイプがアウタシェル内に挿通された消音装置にお
   いて、前記インレットパイプのアウタシェル内に位置す
   る部分に多数のパンチング穴を穿設し、前記インレット
   パイプのうち該パンチング穴が穿設される部位の軸方向
   の長さを、排気管内に気柱共鳴を生じさせる圧力波の波
   長の１／６以上の長さにしたことを特徴とする消音装
   置。