JPH0893442A - マフラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気流音を効果的に低減することができる抵抗
型マフラ装置を提供する。 【構成】 大容積のケーシング内に、上流側排気導管及
び下流側排気導管を収容し、各排気導管のケーシング内
における外周面に多数の小孔を設ける。上流側排気導管
の小孔からエンジンの排気ガスをケーシング内に流出さ
せると共に、同ケーシング内に流出した排気ガスを下流
側排気導管の小孔から同導管内に流入させてテールパイ
プから外気に放散させる。上流側排気導管の小孔の直径
を好ましくは５〜６ｍｍとし、下流側排気導管の小孔の
直径を好ましくは３〜４ｍｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン、特にトラッ
ク等比較的大型の車両用エンジンの排気系に採用されて
好適なマフラ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の大型トラック等車両用エンジンの
排気系に設けられている所謂抵抗型のマフラ装置は、円
筒或いは楕円筒状をなす中空筒状の本体ケーシングに収
容された１個以上の相対的に小径の排気導管又はパイプ
の外周面に多数の小孔を穿設して、エンジンの排気ガス
を上記排気導管の小孔から本体ケーシング内の大容積の
膨張室又は排気ガス室に流出させ、又逆に大容積の排気
ガス室から多数の小孔を経て排気導管内に排気ガスを流
入させる際の排気ガスの膨張、収縮によって排気音の音
波エネルギを低減させ、排気音を低減するものである。

【０００３】いま、従来の大型トラック用マフラ装置の
典型的な構造の一例を、図４の斜視図及び図５の部分的
断面図について説明する。図中符号１０は総括的にマフ
ラ装置を示し、同マフラ装置１０は、円形楕円形、長円
形等適宜の断面形状を有する外筒１２と、同外筒１２の
軸線方向両端部を端板又は鏡板１４により閉塞された中
空筒状のケーシング１６を具え、同ケーシング１６の一
端（上流側）の端板１４には、図示しないディーゼルエ
ンジンの排気管に接続される排気ガス入口管１８が設け
られ、また軸線方向他端（下流側）の端板１４には、図
示しないテールパイプに連通する排気ガス出口管２０が
設けられている。また、図示のマフラ装置１０の場合、
ケーシング１６内に複数の仕切板２２，２４，２５及び
２８が設けられ、上記軸線方向両端部の端板１４及び仕
切板２２〜２８によって、ケーシング１６内に、軸線方
向上流側から下流側に向い順次にＡ室、Ｂ室、Ｃ室、Ｄ
室及びＥ室が区画形成されている。

【０００４】上記排気ガス入口管１８は、端板１４及び
仕切板２２を貫通して延在し、下流端を仕切板２４に固
着され閉塞されている。また、仕切板２２，２４及び２
５を貫通して複数個の小径の連通導管２６が配設され、
これら連通導管２６によって上記Ａ室とＤ室とが連通さ
れている。また、上記排気ガス入口管１８のＢ室内にお
ける外周面に多数の小孔３０が穿設され、さらに上記仕
切板２２には、Ａ室とＢ室とを連通させる複数の大径の
透孔３２が設けられている。（なお、本発明とは直接関
係はないが、上記Ｃ室は１個以上の連通導管２６に設け
た相対的に大径の透孔と協働して消音効果を生起する共
鳴室として活用される。）

【０００５】上記仕切板２８と下流側端板１４とを貫通
して排気導管３４が配設され、同排気導管３４は、軸線
方向の略中央部分に設けられた仕切板３６によって上流
側排気導管３８と下流側排気導管４０とに区分されてお
り、下流側排気導管４０の端板１４から突出した排気ガ
ス流出口が前記排気ガス出口管２０を形成している。上
記上流側排気導管３８のＥ室内部に収容された外周面に
は、多数の排気ガス流出用の小孔４２が穿設され、同様
に下流側排気導管４０のＥ室内部に収容されている外周
面には、多数の排気流入用の小孔４４が穿設されてい
る。（なお、図では上記排気ガス流出用小孔４２及び排
気ガス流入用の小孔４４、夫々導管側面の一部分のみに
画かれているが、通常は全周面にわたって設けられ
る。）

【０００６】大型トラック用マフラ装置の場合、上記ケ
ーシング１６及び排気ガス入口管１８、連通導管２６並
びに排気導管３４は、通常板厚が２ｍｍ前後の耐熱鋼板
で作られ、これらに穿設される小孔３０，４２及び４４
は一般に直径６ｍｍ程度である。

【０００７】上記マフラ装置１０において、図示しない
ディーゼルエンジンの排気ガスは、排気ガス入口管１８
に導入され、多数の小孔３０から大容積のＢ室に流出
し、次に仕切板２２に設けた透孔３２からＡ室に流れ、
複数の連通導管２６からＤ室内に流入する。Ｄ室内の排
気ガスは、上流側排気導管３８の排気流入口４６から同
導管内に流入し多数の小孔４２から大容積のＥ室に流れ
て、続いて同Ｅ室から多数の小孔４４を通って下流側排
気導管４０に流入し、排気ガス流出口即ち排気ガス出口
管２０から図示しないテールパイプに導かれ、同テール
パイプから外気に放出される。主として、排気ガスが上
記多数の小孔３０からＢ室内に流出し、また多数の小孔
４２からＥ室内に流出する際の膨張、及びＥ室から多数
の小孔４４を通り下流側排気導管４０内に流入する際の
収縮によって、排気音の音波エネルギが低減される。
（勿論、排気ガスがＡ室から連通導管２６に流入する際
の収縮、連通導管２６からＤ室に流出する際の膨張、Ｄ
室から上流側排気導管３８に流入する際の収縮による音
波エネルギの低減もあるが、上記多数の小孔３０，４２
及び４４を通過する際の音波エネルギの低減効果に較べ
て相対的に著しく小さい。また、Ｃ室を共鳴室として音
波エネルギの低減効果を得ることができるが、本発明が
対象としている抵抗型消音器とは別種の原理に基づくも
のであるから、ここでは、より詳細な説明を省略す
る。）

【０００８】しかしながら、直径６ｍｍ程度の多数の小
孔３０，４２及び４４を設けた上記従来のマフラ装置１
０では、これらの小孔を通過する排気ガスの流れが構造
上の特徴から複雑になり、図５の部分的拡大断面図に矢
印で示されているように、小孔３０，４２及び４４の入
口側及び出口側の双方に渦流が発生し易く、特に排気ガ
ス流量が増大する エンジンの高回転域で発生する気流
音が新たな問題となっている。また近来、過給機の採用
等によりエンジンが高出力化して、排気ガス流量が益々
増大するに伴い、上記気流音が一層増大する傾向があ
る。このため環境に放散される排出音の低減のために
は、気流音の発生を最小限に抑制する必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み創案されたもので、エンジンの排気ガスを多数の小
孔から大きな容積を有する排気ガス室に流出させ、また
同排気ガス室内の排気ガスを多数の小孔から排気導管内
に流入させるようにした抵抗型マフラ装置における気流
音の発生を効果的に低減することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、軸線方向の両端部を閉塞された中空筒状
の本体ケーシングと、同本体ケーシング内に収容され、
一端に排気ガス流入口を有すると共に他端が閉塞され、
かつ同閉塞端より上流部分の外周面に本体ケーシング内
に開口する排気ガス流出用の多数の小孔を有する上流側
排気導管と、上記本体ケーシング内に収容され、一端に
排気ガス流出口を有すると共に他端が閉塞され、かつ同
閉塞端より下流部分の外周面に本体ケーシング内に開口
する排気ガス流入用の多数の小孔を有する下流側排気導
管とを具え、上記上流側排気導管に設けられた小孔の直
径より下流側排気導管に設けられた小孔の直径が小さく
形成されていることを特徴とするマフラ装置を提案する
ものである。本発明において、上記上流側排気導管に設
けられた多数の小孔がすべて実質的に同一の直径で５〜
６ｍｍの孔であり、かつ下流側排気導管に設けられた多
数の小孔がすべて実質的に同一の直径で３〜４ｍｍの孔
であることが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明によれば、中空筒状の本体ケーシングに
排気ガス流出用の多数の小孔を有する上流側排気導管を
設けると共に、排気ガス流入用の多数の小孔を有する下
流側排気導管を設け、上記上流側排気導管の多数の小孔
の直径を、下流側排気導管の多数の小孔の直径より大き
く設定することによって、特に排気ガス流入側小孔に流
入する排気ガスの流れの乱れにより発生し易い気流音を
効果的に低減することができる。また、上記排気ガス流
出用の多数の小孔の直径を、従来と略同様に５〜６ｍｍ
の直径とし、排気ガス流入用の多数の小孔の直径を従来
より小さい３〜４ｍｍの直径とすることによって、エン
ジンの背圧の増大に基づくエンジン性能の低下を抑制し
ながら、気流音を大巾に低減することができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図１ないし図３につい
て具体的に説明する。（なお、図４及び図５を参照して
説明した従前のマフラ装置と実質的に同一又は対応する
部材及び部分には同一の符号を用いる。） 図１の概念的断面図に示されているマフラ装置１０′
は、図４を参照して前述した従来のマフラ装置１０のＥ
室部分に対応するものであって、円形、楕円形、長円形
等適宜の閉断面形状を有する外筒１２と、同外筒１２の
軸線方向の両端部分を閉塞する端板（鏡板）又は仕切板
１４及び２８とからなる本体ケーシング１６を具え、そ
の内部に大きな容積の密閉した排気ガス室Ｅが形成され
ている。

【００１３】本体ケーシング１６を軸線方向に貫通して
排気導管３４が設けられ、同排気導管３４は、その略中
央部分に配設された仕切板３６によって、上流側排気導
管３８と下流側排気導管４０とに区分されている。上記
上流側排気導管３８は、その一端上流端に排気ガス流入
口４６を具え、かつＥ室内の外周面には排気ガス流出用
の多数の小孔４２が設けられている。また下流側排気導
管４０のＥ室内の外周面には排気ガス流入用の多数の小
孔４４が設けられている。

【００１４】上記排気ガス流出用の小孔４２は、直径が
５〜６ｍｍの孔であり、又排気ガス流入用の小孔４４
は、直径が３〜４ｍｍの孔であり、図示のように千鳥状
に、又は格子状に列設される。また、上記小孔４２及び
４４は、何れも平らな板状素材に、２〜３列の穿孔ポン
チを列設した穴明けポンチ及び協働するダイを用いてプ
レスにより穿孔する行程を複数回繰り返すことにより所
要個数の小孔４２又は４４を有する多孔板を作り、円多
孔板を円筒状に曲げ成形することによって製作される。
さらに上記小孔４２及び４４の列間間隔（軸線方向の間
隔）及び各列内のピッチ（円周方向の間隔）は、プレス
穿孔技術上の観点から、即ち板状素材の材質、板厚及び
孔径、ポンチのスペース的配置及びポンチの耐久性等の
関係から、許容される範囲内でなるべく小さく設定され
ることが好ましい。

【００１５】図２の拡大断面図に良く示されているよう
に、特に排気ガス流入側の小孔４４を直径３〜４ｍｍの
小径孔とし、かつその配列ピッチをプレス穿孔技術上な
るべく小さく設定することによって、同小孔４４から下
流側排気導管４０内に流入する排気ガス流を整流し、渦
流の発生を抑制することができるので、気流音の発生を
効果的に低減することができる。

【００１６】図３は、縦軸に気流音Ｎｓをとり、横軸に
排気ガス流入側の小孔４４及び排気ガス流出側の小孔４
２の直径ｄをとって、各小孔の孔径を種々変化させて気
流音の大きさを調べたものである。図中、実線Ｎａは流
入側小孔４４の気流音を示し、従来の直径６ｍｍから孔
径を小さくして行くにしたがい気流音が小さくなり、３
ｍｍの孔径では約６デシベル、４ｍｍの孔径では約５デ
シベルの気流音の低減が認められた。孔径３ｍｍ以下で
は、更に気流音が低減するが、生産コストが安いプレス
穿孔では素材の板厚、パンチのスペース的配置、ポンチ
の耐久性の観点から実際上加工極めて困難であり、製造
コストが著しく高価となるドリル穿孔に依らざるを得な
いので実用に適せず、気流音の低減効率及び製造技術並
びにコスト等を総合勘案して、小孔４４の孔径は３〜４
ｍｍとするのが適当であり、特に３ｍｍとすることが好
ましい。また、図中点線Ｎｂは流出側小孔４２の気流音
を示し、孔径を従来の６ｍｍから５ｍｍにすることによ
って２デシベル程度の僅かな気流音の低減が得られる
が、それ以上孔径を小さくしても、それほどの低減効果
が得られないことが確認された。従って、流出側の小孔
４２の孔径を５ｍｍ以下にすることは、徒らにエンジン
の背圧を高くし、エンジン性能の低下を招くだけである
から、気流音の低減及びエンジン背圧、さらにプレス穿
孔技術上の限界、製造コスト等を集合して５〜６ｍｍと
することが適当であり、特に従来通り６ｍｍとすること
が好ましい。なお、上記気流音の試験は、図３の符号Ｎ
ａの上方、及び符号Ｎｂの下方に夫々略示されているよ
うに、上流側排気導管３８とＥ室、及び下流側排気導管
４０とＥ室とを、夫々別個の試験装置として作り、実際
のエンジンの排気系に接続して気流音を測定したもので
ある。以上の試験結果を踏まえ、排気ガス流出用の小孔
４２の直径を６ｍｍとし、排気ガス流入用の小孔４４の
直径を３ｍｍとした 図１に示す抵抗型マフラ装置１
０′を大型トラック用ディーゼルエンジンの排気系に接
続して実機試験を行なったところ、気流音に関しては６
デシベル、最終的な排出音において２デシベルの低減が
達成された。

【００１７】なお、図１の示した実施例では、単一の排
気導管３４内に仕切板３６を設けて、上流側排気導管３
８と下流側排気導管４０とを形成したが、上流側排気導
管３８と、下流側排気導管４０とを、軸線方向に分割し
て中間に間隔を存し配設された全く別個の導管とするこ
とができる。また、図１に示した抵抗型マフラ装置１
０′を、例えば図４に示されている従前のマフラ装置１
０のように、共鳴室等と組み合わせ、共通のケーシング
１６内に配設することができる。

【００１８】

【発明の効果】叙上のように、本発明に係るマフラ装置
は、軸線方向の両端部を閉塞された中空筒状の本体ケー
ブルと、同本体ケーシング内に収容され、一端に排気ガ
ス流入口を有すると共に他端が閉塞され、かつ同閉塞端
より上流部分の外周面に本体ケーシング内に開口する排
気ガス流出用の多数の小孔を有する上流側排気導管と、
上記本体ケーシング内に収容され、一端に排気ガス流出
口を有すると共に他端が閉塞され、かつ同閉塞端より下
流部分の外周面に本体ケーシング内に開口する排気ガス
流入用の多数の小孔を有する下流側排気導管とを具え、
上記上流側排気導管に設けられた小孔の直径より下流側
排気導管に設けられた小孔の直径が小さく形成されてい
ることを特徴とし、さらに上記上流側排気導管に設けら
れた多数の小孔をすべて実質的に同一の直径で５〜６ｍ
ｍの孔とし、かつ下流側排気導管に設けられた多数の小
孔をすべて実質的に同一の直径で３〜４ｍｍの孔とした
ことによって、大型トラック等のディーゼルエンジンの
排気騒音、特に主としてマフラ装置内で発生する気流音
を、格別の製造コストの増大、エンジン性能の低下等の
犠牲を伴なうことなく、効果的に低減することができる
ので、環境改善上有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】図１における排気ガス流入用小孔４４を流れる
排気ガス流の状況を示した拡大断面図である。

【図３】図１に示したマフラ装置の気流音と小孔４２及
び４４の直径との関係を示した線図である。

【図４】従来の大型トラック用ディーゼルエンジンの排
気系に介装されるマフラ装置を示す斜視図である。

【図５】図４に示したマフラ装置の排気ガス入口管１８
及び排気導管３４に設けられた小孔３０，４２及び４４
を通る排気ガスの流線を示した拡大断面図である。

【符号の説明】

１０，１０′…マフラ装置、１６…ケーシング及び本体
ケーシング、２０…排気ガス流出口、３４…排気導管、
３８…上流側排気導管、４０…下流側排気導管、４２…
排気ガス流出用の小孔、４４…排気ガス流入用の小孔、
４６…排気ガス流入口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向の両端部を閉塞された中空筒状
   の本体ケーシングと、同本体ケーシング内に収容され、
   一端に排気ガス流入口を有すると共に他端が閉塞され、
   かつ同閉塞端より上流部分の外周面に本体ケーシング内
   に開口する排気ガス流出用の多数の小孔を有する上流側
   排気導管と、上記本体ケーシング内に収容され、一端に
   排気ガス流出口を有すると共に他端が閉塞され、かつ同
   閉塞端より下流部分の外周面に本体ケーシング内に開口
   する排気ガス流入用の多数の小孔を有する下流側排気導
   管とを具え、上記上流側排気導管に設けられた小孔の直
   径より下流側排気導管に設けられた小孔の直径が小さく
   形成されていることを特徴とするマフラ装置。
2. 【請求項２】 上記上流側排気導管に設けられた多数の
   小孔がすべて実質的に同一の直径で５〜６ｍｍの孔であ
   り、かつ下流側排気導管に設けられた多数の小孔がすべ
   て実質的に同一の直径で３〜４ｍｍの孔であることを特
   徴とする請求項１記載のマフラ装置。