JPH08189332A - 内燃機関用マフラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全ての運転領域で最適な消音効果を発揮する
することができる内燃機関用マフラを提供すること。 【構成】 排気導入管４が開口する第１室１と、排気導
出管５が開口する第３室３と、第１室１と第３室３の間
に配置された第２室２と、第１室１と第３室とを連通す
るインナパイプ６を備えてなる内燃機関用マフラの、第
１室１と第２室２を、第２室２と第３室３をそれぞれ第
１連通管８、第２連通管９で連通し、インナパイプ６に
機関運転状態に応じて強制的に開閉する開閉弁７ａを設
け、第２連通管９の出口に排気ガス圧力で自動的に開弁
する開閉弁７ｂをを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関用マフラ、特に
自動車の内燃機関用マフラに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示される様に、排気導入管が開口
する第１室と、排気導出管が開口する第３室と、第１室
と第３室の間に配置された第２室と、第１室と第３室と
を連通するインナパイプから構成され、インナパイプに
機関運転状態で開閉する開閉弁を設け、第１室と第２室
と、第２室と第３室とをそれぞれ比較的細いインナパイ
プで連通し、開閉弁の開閉に応じて第２室を拡張室ある
いは共鳴室として機能させる内燃機関用マフラが公知で
ある。（実開平０４−９５６０９号公報参照）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術の装置では、開閉弁が１個しかないために消音特性は
２通りしか得ることができず、全ての運転領域で最適な
消音効果を発揮するすることができないという問題点が
あった。本発明は上記問題に鑑み、全ての運転領域で最
適な消音効果を発揮するすることができる内燃機関用マ
フラを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、排気導入管が開口する第１室と、排気導出管が開口
する第３室と、前記第１室と第３室の間に配置された第
２室と、前記第１室と第３室とを連通するインナパイプ
を備えて成る内燃機関用マフラにおいて、前記排気導入
管に前記第２室と連通する連通孔を設け、前記第１室と
第２室、第２室と第３室を、それぞれ第１連通管、第２
連通管で連通し、前記インナパイプに前記第１室と第３
室との連通を開閉する第１開閉弁を設け、前記第１連通
管に前記第１室と第２室の連通を開閉する第２開閉弁を
設け、前記第１開閉弁と第２開閉弁の一方が機関運転状
態に応じて開閉制御される開閉弁であって、他方が排気
ガスの圧力で自動的に開閉する開閉弁であることを特徴
する内燃機関用マフラが提供される。

【０００５】本発明の請求項２によれば、排気導入管が
開口する第１室と、排気導出管が開口する第３室と、前
記第１室と第３室の間に配置された第２室と、前記第１
室と第３室とを連通するインナパイプを備えて成る内燃
機関用マフラにおいて、前記排気導入管に前記第２室と
連通する連通孔を設け、前記第１室と第２室を第１連通
管で連通し、前記第２室と第３室を第２連通管で連通
し、前記インナパイプに第１室と第３室との連通を排気
ガスの圧力で自動的に開閉する第１開閉弁を設け、前記
第１連通管に前記第１室と第３室との連通を機関運転状
態に応じて開閉制御される第２開閉弁を設け、前記第２
連通管に前記第２室と第３室との連通を排気ガスの圧力
で自動的に開閉する第３開閉弁を設けたことを特徴とす
る内燃機関用マフラが提供される。

【０００６】

【作用】本発明の請求項１では、まず、機関回転数が小
さい時には、第１開閉弁が閉弁せしめられ、排気導入管
で導入された排気ガスは排気導入管の連通孔を通って第
２室に入り、第２室で拡張し、第２連通管を通って第３
室に入り、第３室で拡張して排気導出管から出ていく
が、この間、第１室が排気導入管から第２室に流れる流
れに対し共鳴室として作用する。

【０００７】次に、開閉弁を閉弁せしめたまま機関回転
数が少し上がると、排気ガス量が増えて第１室の圧力が
高くなり第２開閉弁が開弁せしめられ、排気導入管４で
導入された排気ガスは第１室に入って拡張し、第１連通
管を通って第２室に入り、第２室で拡張し、第２連通管
を通って第３室３に入り、第３室３で拡張して排気導出
管から出ていく。

【０００８】さらに機関回転数が上がったところで第１
開閉弁が開弁せしめられ、排気ガスは径の大きいインナ
パイプを通って流れ第１室１の圧力が下がり第２開閉弁
は閉弁する。したがって、排気導入管で導入された排気
ガスは第１室に入って拡張してから、インナパイプを通
って第３室に入り、第３室で拡張して排気導出管から出
ていき、この間、第２室が排気導入管を通る流れに対す
る共鳴室として、また、第３室で拡張する流れに対する
共鳴室として作用する。

【０００９】さらに機関回転数が上がると第１室１の圧
力が再び上昇し第１開閉弁が開弁せしめられ、排気導入
管で導入された排気ガスは第１室に入って拡張してか
ら、インナパイプを通って第３室に入り、一部は、第１
室から第１連通管を通って第２室に入り、第２室で拡張
してから、第２連通管を通って第３室に入り、第３室で
拡張して排気導出管から出ていく。

【００１０】本発明の請求項２では、まず、機関回転数
が小さい時には、インナパイプを通る排気ガスの圧力が
低いため第１開閉弁は閉弁し、第２開閉弁は閉弁せしめ
られ、排気導入管で導入された排気ガスは排気導入管の
連通孔を通って第２室に入り、第２室で拡張し、第２連
通管を通って第３室に入り、第３室で拡張して排気導出
管から出ていき、この間、第１室が排気導入管から第２
室に流れる流れに対し共鳴室として作用する。

【００１１】次に、第２開閉弁を閉弁せしめたまま機関
回転数が少し上がると、排気ガス量が増えて第１室の圧
力が高くなり、第１開閉弁が開弁して、第３開閉弁が閉
弁し、排気導入管で導入された排気ガスは第１室に入っ
て拡張し、インナパイプを通って第３室に入り、第３室
で拡張して排気導出管から出ていく。この間、第２室が
排気導入管を通る流れに対する共鳴室として作用する。

【００１２】さらに機関回転数が上がったところで第２
開閉弁が開弁せしめられ、第１室の排気ガスは第１連通
管を通って流れ第１室の圧力が下がり第１開閉弁は閉弁
し、第３開閉弁が開弁し、排気導入管で導入された排気
ガスは第１室に入って拡張し、第１連通管を通って第２
室に入り、第２室で拡張してから第２連通管を通って第
３室に入り、第３室３で拡張して排気導出管５から出て
いく。

【００１３】さらに機関回転数が上がると第２室の圧力
が上昇し、開閉弁７と開閉弁１２とが両方共開弁し、排
気導入管で導入された排気ガスは第１室に入って拡張し
てから、インナパイプを通って第３室に入るとともに、
一部は、第１室から第１連通管を通って第２室に入り、
第２室で拡張してから、第２連通管を通って第３室に入
り、第３室で拡張して排気導出管から出ていく。

【００１４】

【実施例】図１の（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による内燃機
関用マフラの第１実施例の構造および作用を説明する図
であって、図１の（Ａ）において、１は第１室、２は第
２室、３は第３室である。４は排気導入管であって上流
側端部は排気管、排気マニホールド（図示しない）を介
して、機関の排気ポートに連結され、下流側端部は第１
室１に開放されている。５は排気導出管であって上流側
端部は第３室３に開放され、下流側端部は大気に開放さ
れている。６はインナパイプであって、上流側端部は第
１室１に開放され、下流側端部は第３室３に開放されて
いて、略中央部には第１開閉弁７ａが配設されている。
第１開閉弁７ａは負荷に応じて図示しない駆動手段によ
って開閉される強制開閉弁である。また、第１室１と第
２室２、第２室２と第３室３がそれぞれインナパイプ６
よりも細い第１連通管８、第２連通管９で連通されてい
る。第２連通管９の出口には開閉弁８ａが配設されてい
て、開閉弁８ａは軸にスプリング（図示しない）を介し
て取り付けられ、スプリングによって第１連通管８の端
面の方に付勢されていて、排気ガスの圧力が上がった時
に自動的に開く自動開閉弁である。

【００１５】まず、機関回転数が小さい時には、図１の
（Ａ）に示される様に、第１開閉弁７ａを閉弁してお
く、すると、排気導入管４で導入された排気ガスは第１
室１からインナパイプ６を通って第３室３に入ることも
できず、また排気ガスの圧力が小さいため第１連通管８
から第２開閉弁８ａを押し開けて第２室２に入ることも
できないので、排気導入管４の連通孔４ａを通って第２
室に入り第２室で拡張し、第２連通管９を通って第３室
に入り、第３室で拡張して排気導出管５から出ていく
が、この間、第１室１が排気導入管４から第２室２に流
れる流れに対する共鳴室として作用し、２段拡張＋共鳴
がおこなわれる。

【００１６】次に、機関回転数が少し上がった状態にお
いても第１開閉弁７ａは閉弁したままにしておく。する
と、排気ガス量が増えて第１室１の圧力が高くなるので
図１の（Ｂ）に示される様に、第２開閉弁８ａが開弁す
る。したがって、排気導入管４で導入された第１室に入
って拡張し、第１連通管８を通って第２室２に入り、第
２室２で拡張し、第２連通管９を通って第３室３に入
り、第３室３で拡張して排気導出管５から出ていき３段
拡張がおこなわれる。

【００１７】さらに機関回転数が上がったところで第１
開閉弁７ａが開弁され、排気ガスは径の大きいインナパ
イプ６を通って流れるので第１室１の圧力が下がり図１
の（Ｃ）に示される様に第２開閉弁８ａは閉弁する。し
たがって、排気導入管４で導入された排気ガスは第１室
１に入って拡張してから、インナパイプ６を通って第３
室３に入り、第３室３で拡張して排気導出管５から出て
いくが、この間、第２室２が排気導入管４を通る流れに
対する共鳴室として、また、第３室３で拡張する流れに
対する共鳴室として作用し、２段拡張＋共鳴がおこなわ
れる。

【００１８】さらに機関回転数が上がると第１室１の圧
力が再び上昇するために図１の（Ｄ）に示される様に第
２開閉弁８ａが開弁する。したがって、排気導入管４で
導入された排気ガスは第１室１に入って拡張してから、
インナパイプ６を通って第３室３に入り、一部は、第１
室１から第１連通管８を通って第２室２に入り、第２室
２で拡張してから、第２連通管９を通って第３室３に入
り、第３室３で拡張して排気導出管５から出ていく。し
たがって、３段拡張がおこなわれるがインナパイプ６を
通る流れと、第１連通管８および第２連通管９を通る流
れがあるので排気抵抗が少ない。上記の様に、本発明の
第１実施例では、４通りの作用を得ることができる、各
運転領域により細かく対応することができる。

【００１９】図２の（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による内燃
機関用マフラの第２実施例の構造および作用を説明する
図であって、第１実施例に比較すると、第１室１と第２
室２を連通を開閉する第２開閉弁が自動開閉する８ａか
ら負荷に応じて強制開閉される８ｂとされ、一方、第１
室１と第３室３の連通を開閉する第１開閉弁が負荷に応
じて強制開閉される７ａから排気ガスの圧力で自動的に
開閉する７ｂに替わっている。

【００２０】まず、機関回転数が小さい時には、図２の
（Ａ）に示される様に、第２開閉弁８ｂを閉弁してお
く、すると、排気導入管４で導入された排気ガスは第１
室１から第１連通管８を通って第２室２に入ることもで
きず、また排気ガスの圧力が小さいためインナパイプ６
から第１開閉弁７ｂを押し開けて第３室３に入ることも
できないので、連通孔４ａを通って第２室に入り第２室
で拡張し、第２連通管９を通って第３室に入り、第３室
で拡張して排気導出管から出ていくが、この間、第１室
１が排気導入管４から第２室２に流れる流れに対する共
鳴室として作用し、２段拡張＋共鳴がおこなわれる。

【００２１】次に、機関回転数が少し上がった状態にお
いても第２開閉弁８ｂは閉弁したままにしておく。する
と、排気ガス量が増えて第１室１の圧力が高くなるので
図２の（Ｂ）に示される様に、第１開閉弁７ｂが開弁す
る。したがって、排気導入管４で導入された第１室に入
って拡張し、インナパイプ６を通って第３室３に入り、
第３室３で拡張して排気導出管５から出ていくが、この
間、第２室が排気導入管４を通る流れに対する共鳴室、
あるいは第３室で拡張する流れに対する共鳴室とし作用
し、２段拡張＋共鳴がおこなわれる。但し、拡張する室
と、共鳴する室の組み合わせが異なるので消音効果を発
揮する周波数は図２の（Ａ）に示した場合とは異なる。

【００２２】もう少し回転数が上がったところで、第２
開閉弁８ｂを開弁する。すると、排気ガスは第１連通管
８を通って流れることができる様になるので第１室１の
圧力が下がり図１の（Ｃ）に示される様に第１開閉弁７
ｂはスプリングの付勢力によって閉弁する。したがっ
て、排気導入管４で導入された排気ガスは第１室に入っ
て拡張し、第１連通管８を通って第２室２に入り、第２
室２で拡張してから第２連通管９を通って第３室３に入
り、第３室３で拡張して排気導出管５から出ていき、３
段拡張がおこなわれる。

【００２３】さらに機関回転数が上がると第１室１の圧
力が再び上昇するために図２の（Ｄ）に示される様に第
２開閉弁８ｂが開弁する。したがって、排気導入管４で
導入された排気ガスは第１室１に入って拡張してから、
インナパイプ６を通って第３室３に入り、第３室３で拡
張して排気導出管５から出ていくのに加えて、一部は、
第１室１から第１連通管８を通って第２室２に入り、第
２室２で拡張してから、第２連通管９を通って第３室２
に入り、第３室３で拡張して排気導出管５から出てい
く。したがって、３段拡張がおこなわれるがインナパイ
プ６を通る流れと、第１連通管８および第２連通管９を
通る流れがあるので排気抵抗が少ない。この様に、本第
２実施例においても第１実施例と同様に４通りの作用を
得ることができる。

【００２４】図３の（Ａ）〜（Ｄ）は本発明による内燃
機関用マフラの第３実施例の構造および作用を説明する
図であって、第２実施例に比較すると、第２連通管９の
連通を開閉する第３開閉弁９ａがインナパイプ６の連通
を開閉する第１開閉弁７ｂと一緒に動く様に設けられて
いる。そして、両開閉弁は、一体で第１開閉弁７ｂがイ
ンナパイプ６の連通を閉じる方向にスプリングで付勢さ
れている。

【００２５】まず、機関回転数が小さい時には、図３の
（Ａ）に示される様に、第２開閉弁８ｂを閉弁してお
く、すると、排気導入管４で導入された排気ガスは第１
室１から第１連通管８を通って第２室２に入ることもで
きず、また排気ガスの圧力が小さいためインナパイプ６
から第１開閉弁７ｂを押し開けて第３室３に入ることも
できない。したがって、排気ガスは連通孔４ａを通って
第２室に入り第２室で拡張する。そして、第１開閉弁７
ｂが閉じることによって、逆に第３開閉弁９ａが開弁し
ているので、第２連通管９を通って第３室に入り、第３
室で拡張して排気導出管５から出ていくが、この間、第
１室１が排気導入管４から第２室２に流れる流れに対す
る共鳴室として作用し、２段拡張＋共鳴がおこなわれ
る。

【００２６】次に、機関回転数が少し上がった状態にお
いても第２開閉弁８ｂは閉弁したままにしておく。する
と、排気ガス量が増えて第１室１の圧力が高くなるので
図３の（Ｂ）に示される様に、第１開閉弁７ｂが開弁
し、逆に第３開閉弁９ａは閉弁する。したがって、排気
導入管４で導入された第１室に入って拡張し、インナパ
イプ６を通って第３室３に入り、第３室３で拡張して排
気導出管５から出ていくが、この間、第２室が排気導入
管４を通る流れに対する共鳴室とし作用し、２段拡張＋
共鳴がおこなわれる。但し、拡張する室と、共鳴する室
の組み合わせが異なるので消音効果を発揮する周波数は
図３の（Ａ）に示した場合とは異なる。

【００２７】もう少し機関回転数が上がったところで、
第２開閉弁８ｂを開弁する。すると、排気ガスは第１連
通管８を通って流れることができる様になるので第１室
１の圧力が下がり図３の（Ｃ）に示される様に第１開閉
弁７ｂはスプリングの付勢力によって閉弁し、逆に第３
開閉弁９ａは開弁する。したがって、排気導入管４で導
入された排気ガスは第１室に入って拡張し、第１連通管
８を通って第２室２に入り、第２室２で拡張してから第
２連通管９を通って第３室３に入り、第３室３で拡張し
て排気導出管５から出ていき、３段拡張がおこなわれ
る。

【００２８】さらに機関回転数が上がると第２室２の圧
力も上昇してくるために、第１室１の圧力と、第２室２
の圧力＋スプリングの付勢力がバランスして図３の
（Ｄ）に示される様に、第１開閉弁７ｂと第３開閉弁９
ａが開弁する位置にとどまる。したがって、排気導入管
４で導入された排気ガスは第１室１に入って拡張してか
ら、インナパイプ６を通って第３室３に入るとともに、
一部は、第１室１から第１連通管８を通って第２室２に
入り、第２室２で拡張してから、第２連通管９を通って
第３室３に入り、第３室３で拡張して排気導出管５から
出ていく。したがって、３段拡張がおこなわれるが、イ
ンナパイプ６を通る通路と、第１連通管８および第２連
通管９を通る通路が開かれているので排気抵抗が小さ
い。

【００２９】図４の（Ａ）、（Ｂ）は従来技術のマフラ
の構造および作用を説明する図であって、図１〜３に示
した本発明の実施例に比べると、排気導入管４に連通孔
４ａは配設されておらず、開閉弁はインナパイプ６の略
中央に７で示される自動開閉弁あるいは強制開閉弁が１
個配設されているだけで、第１連通管８には開閉弁は配
設されていない。

【００３０】図４の（Ａ）に示される様に、開閉弁７が
閉じている場合には、インナパイプ６の流通は阻止され
るので、排気導入管４から第１室１に入った排気ガスは
第１室１で拡張してから、第１連通管８を通って第２室
２に入って第２室２で拡張し、次いで第２連通管９を通
って第３室３に入って拡張した後、排気導出管５を通っ
て大気に放出され３段拡張がおこなわれる。図４の
（Ｂ）に示される様に、開閉弁７が開いている場合に
は、排気導入管４から第１室１に入った排気ガスは第１
室１で拡張してから、インナパイプ６を通って、第３室
３に入るとともに、第１連通管８を通って、第２室２に
入り第２室２で拡張してから第３室に入り、第３室３に
入って拡張した後、排気導出管５を通って大気に放出さ
れるので３段拡張がおこなわれる。インナパイプ６を通
る通路と、第１連通管８および第２連通管９を通る通路
が開かれているので排気抵抗が小さい。

【００３１】この様に、前記本発明の各実施例が４通り
の消音特性を得ることができるのに対して、従来技術に
おいては、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示される２通りの消
音特性しか得ることができず各運転条件に細かく適応さ
せることが難しい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、４通りの消音特性を得
ることができ、各運転条件に合わせて、より効果的に消
音させることが可能である。なお、各弁をすべて強制制
御弁としても、自動弁と同じ様に作用させることで同じ
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマフラの第１の実施例の構造を示
す図であって、（Ａ）は第１開閉弁と第２開閉弁が共に
閉弁状態の場合を、（Ｂ）は第１開閉弁が閉弁状態、第
２開閉弁が開弁状態の場合を、（Ｃ）は第１開閉弁が開
弁状態、第２開閉弁が閉弁状態の場合を、（Ｄ）は第１
開閉弁と第２開閉弁が共に開弁状態の場合を示す。

【図２】本発明よるマフラの第２の実施例の構造を示す
図であって、（Ａ）は第１開閉弁と第２開閉弁が共に閉
弁状態の場合を、（Ｂ）は第１開閉弁が開弁状態、第２
開閉弁が閉弁状態の場合を、（Ｃ）は第１開閉弁が閉弁
状態、第２開閉弁が開弁状態の場合を、（Ｄ）は第１開
閉弁と第２開閉弁が共に開弁状態の場合を示す。

【図３】本発明よるマフラの第３の実施例の構造を示す
図であって、（Ａ）は第１開閉弁と第２開閉弁が閉弁状
態、第３開閉弁が開弁状態の場合を、（Ｂ）は第１開閉
弁が開弁状態、第２開閉弁と第３開閉弁が閉弁状態の場
合を、（Ｃ）は第１開閉弁が閉弁状態、第２開閉弁と第
３開閉弁が開弁状態の場合を、（Ｄ）は第１開閉弁と第
２開閉弁と第３開閉弁がすべて開弁状態の場合を示す。

【図４】従来技術のマフラの構造を示す図であって、
（Ａ）は開閉弁が閉弁状態の場合を、（Ｂ）は開閉弁が
開弁状態の場合を示す。

【符号の説明】

１…第１室 ２…第２室 ３…第３室 ４…排気導入管 ４ａ…連通孔 ５…排気導入管 ６…インナパイプ ７ａ…第１開閉弁（強制開閉弁：第１実施例） ７ｂ…第１開閉弁（自動開閉弁：第２実施例、第３実施
例） ８…第１連通管 ８ａ…第２開閉弁（自動開閉弁：第１実施例） ８ｂ…第２開閉弁（強制開閉弁：第２実施例、第３実施
例） ９…第２連通管 ９ａ…第３開閉弁（自動開閉弁：第３実施例）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気導入管が開口する第１室と、排気導
   出管が開口する第３室と、前記第１室と第３室の間に配
   置された第２室と、前記第１室と第３室とを連通するイ
   ンナパイプを備えて成る内燃機関用マフラにおいて、 前記排気導入管に前記第２室と連通する連通孔を設け、 前記第１室と第２室、第２室と第３室を、それぞれ第１
   連通管、第２連通管で連通し、 前記インナパイプに前記第１室と第３室との連通を開閉
   する第１開閉弁を設け、 前記第１連通管に前記第１室と第２室の連通を開閉する
   第２開閉弁を設け、前記第１開閉弁と第２開閉弁の一方
   が機関運転状態に応じて開閉制御される開閉弁であっ
   て、他方が排気ガスの圧力で自動的に開閉する開閉弁で
   あることを特徴する内燃機関用マフラ。
2. 【請求項２】 排気導入管が開口する第１室と、排気導
   出管が開口する第３室と、前記第１室と第３室の間に配
   置された第２室と、前記第１室と第３室とを連通するイ
   ンナパイプを備えて成る内燃機関用マフラにおいて、 前記排気導入管に前記第２室と連通する連通孔を設け、 前記第１室と第２室を第１連通管で連通し、 前記第２室と第３室を第２連通管で連通し、 前記インナパイプに第１室と第３室との連通を排気ガス
   の圧力で自動的に開閉する第１開閉弁を設け、 前記第１連通管に前記第１室と第３室との連通を機関運
   転状態に応じて開閉制御される第２開閉弁を設け、 前記第２連通管に前記第２室と第３室との連通を排気ガ
   スの圧力で自動的に開閉する第３開閉弁を設けたことを
   特徴とする内燃機関用マフラ。