JP3441814B2 - 内燃機関用のマフラー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車エンジンその
他の内燃機関用のマフラーに関し、特に、排圧低損失型
のマフラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用マフラーの一例として
は、図６及び図７に示すようなものが知られている。図
６に示されたマフラー１においては、仕切られた４つの
室２，３，４，５を有しており、エンジン（図示せず）
から排出される排気は、導入管６を介して室４に流入
し、室４から多数の小孔を設けた連通管７を通って室２
内に流入し、更に、室２から導出管８に流入し、排出さ
れるようになっている。また、室４は管９を介して室５
に連通している。この構成により、音波の拡張、共鳴、
干渉、抵抗等の作用が生じ、排気音を所定の周波数帯域
で消音することができる。

【０００３】図７に示されたマフラー１０は、導入管１
１と導出管１２を１直線状に連通した多孔管１３を具備
し、この多孔管１３の周囲をフィルタ１４で蔽い、その
周囲の室内にグラスウール等の吸音材１５を充填してな
る構成からなる。この場合、吸音材１５の吸音特性によ
って所定周波数帯域の消音を行なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６に示されたマフラ
ー１においては、排気の経路を複雑かつ長くすることに
よって音圧レベルの低減を図るものである。従って、消
音特性は良好であるが、その反面、排圧の損失と抵抗が
高まり、高回転、高負荷時には著しい悪影響が生じる。
これに対して、図７に示されたマフラー１０において
は、直線状に排気できるため排圧低損失型となっている
が、吸音材の持つ特定周波数帯域の消音しか行なえず、
特に低周波帯域の消音はできなかった。特に、車室内空
洞共振の加振周波数である７０Ｈｚ〜９０Ｈｚの帯域の
消音は全くできなかった。この発明は上述の点に鑑みて
なされたもので、消音特性の良好な内燃機関用のマフラ
ーを提供しようとするものである。また、排圧低損失型
であって、なおかつ消音特性の良好な内燃機関用のマフ
ラーを提供しようとするものである。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明に従う内燃機関
用のマフラーは、排気流体を導入するための導入口と、
内部に設けられた室と、前記排気流体を外部に導出する
ための導出口とを有するマフラー本体と、前記マフラー
本体の内部に収納されていてその管内を前記排気流体が
通るようになっており、かつ前記室に通じる複数の小孔
を有する多孔管部分を含む、第１の管部と、前記多孔管
部分に対応する箇所で前記第１の管部の内に挿入された
所与の長さの内管部分を有し、該内管部分の外周面と前
記多孔管部分の内周面との間において隙間空間を形成す
る第２の管部とを具え、排気の下流寄りの前記内管部分
の所定箇所において前記隙間が最小となるように、該箇
所で前記内管部分が前記多孔管部分に近接していること
を特徴とする。

【０００８】 本発明の別の観点に従う内燃機関用のマ
フラーは、排気流体を導入するための導入口と、内部に
設けられた室と、前記排気流体を外部に導出するための
導出口とを有するマフラー本体と、前記マフラー本体の
内部に収納されていてその管内を前記排気流体が通るよ
うになっており、かつ前記室に通じる複数の小孔を有す
る多孔管部分を含む、第１の管部と、前記多孔管部分に
対応する箇所で前記第１の管部の内に挿入された所与の
長さの内管部分を有し、該内管部分の外周面と前記多孔
管部分の内周面との間において隙間空間を形成する第２
の管部とを具え、前記隙間が、排気の上流寄りから下流
寄りにいくにつれて、段階的に狭くなるように、前記内
管部分の外径と前記多孔管部分の内径との相対的関係が
変化するように設定されていることを特徴とする。

【０００９】 更に別の観点に従う本発明の内燃機関用
のマフラーは、排気流体を導入するための導入口と、内
部に設けられた室と、前記排気流体を外部に導出するた
めの導出口とを有するマフラー本体と、前記マフラー本
体の内部に収納されていてその管内を前記排気流体が通
るようになっており、かつ前記室に通じる複数の小孔を
有する多孔管部分を含む、第１の管部と、前記多孔管部
分に対応する箇所で前記第１の管部の内に挿入された所
与の長さの内管部分を有し、該内管部分の外周面と前記
多孔管部分の内周面との間において隙間空間を形成する
第２の管部とを具え、前記隙間が、排気の上流寄りから
所定の範囲で略一定であり、終端部で絞られるように、
前記内管部分の外径と前記多孔管部分の内径との相対的
関係が設定されていることを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】 第１の管部における多孔管部分の多数の小孔
がマフラー本体の室の内部空間に通じている構成によ
り、第１の管部を通る排気流体の排気音波が該小孔を通
じて該室内の空間に拡散し、排気音波の拡散、干渉等の
作用が生じ、これにより、所定の周波数帯域（例えば中
高周波数帯域）の消音に寄与する。特に、前記多孔管部
分に対応する箇所で前記第１の管部の内に挿入された所
与の長さの内管部分を有する第２の管部を具備し、第１
の管部の多孔管部分とその内部に配置された第２の管部
の内管部分とにより二重管構造となっている点を特徴と
している。すなわち、内管部分の外周面と多孔管部分の
内周面との間において隙間空間が形成され、この隙間空
間で排気音波が圧縮されることにより、多孔管の小孔を
通じた排気音波の拡散、干渉等が促進されることにな
り、従って、消音効果をより一層促進することができ
る、という優れた効果を奏する。

【００１５】また、多孔管の内部に内管部を挿入した二
重管構造にすると共に、多孔管の内壁と内管部の外壁と
の間に形成される隙間空間は、その入口部分（導入口寄
り、若しくは排気の上流寄り）が相対的に広く、これに
対してその出口部分（導出口寄り、若しくは排気の下流
寄り）が相対的に狭い若しくは絞られたあるいは閉じた
状態とすることにより、総じて、隙間空間の出口部分が
絞られることになり、該隙間空間に入り込んだ排気流体
の圧縮が一層促進されることになり、これにより、多孔
管の小孔を通じた該排気流体の振動波の拡散、干渉等が
一層促進され、消音効果を更により一層促進することが
できる、という優れた効果を奏するものである。

【００１６】すなわち、多孔管とその内側の内管部との
間に形成される隙間空間の断面積について考察してみる
と、内管部の導入口寄りの管端部と多孔管内壁との間の
空間（仮にこれを隙間空間入口という）の断面積は、内
管部の導出口寄りの管端部と多孔管内壁との間の空間
（仮にこれを隙間空間出口という）の断面積よりも広い
ものとなる。すなわち、隙間空間入口の方が隙間空間出
口よりも広いことにより、この多孔管と内管部の二重管
構造の隙間空間に入り込む排気流体は、出口が絞られて
いることによって、圧縮されることになり、多孔管の小
孔を通じた排気流体の振動波の拡散、干渉等が促進され
ることになり、従って、消音効果をより一層促進するこ
とができる、という優れた効果を奏するものである。

【００１７】なお、内管部における導出口寄りの管端部
は、その全周が多孔管の内壁に密着して前記隙間空間出
口を完全に閉じるようになっていてもよいし、又は、適
宜の空間を空けて前記隙間空間出口を完全に閉じること
のないようにしてもよいものである。要するに、二重管
構造の隙間空間の出口を絞るような構造であればよい。
また、管の断面形状は、必ずしも円形に限らず、楕円や
多角形など、どのような形状でもよい。従って、この発
明において言う管の径の大小とは、その横断面積の大小
と同義である。

【００１８】本発明に係るマフラーは、上述したような
二重管構造を少なくとも一部において具備していればよ
いものであり、その他に如何なる構造を付加してもよい
ものである。いくつかの付加的構造についての実施態様
を例示すると、次の通りである。前記多孔管の小孔に通
じる前記室（これを便宜上第１の室という）とは別に、
更に第２の室を設け、この第２の室が連通管を介して上
記第１の室に通じるようにしてよい。連通管により第１
の室から第２の室に通じた構成によって、ヘルムホルツ
のレゾネータが構成され、所定の低周波帯域の消音に寄
与する。この連通管は１個に限らず、複数個設けてもよ
く、それぞれに対応してヘルムホルツのレゾネータを構
成し、所定の低周波帯域の消音に寄与する。このレゾネ
ータを適切に設定することにより、車室内空洞共振の加
振周波数である７０Ｈｚ〜９０Ｈｚの帯域もさることな
がら、それより上の所定の低周波数帯域（例えば２００
Ｈｚ〜３００Ｈｚ）の消音を達成するよう設定すること
ができるものである。従って、前記多孔管の小孔を通じ
た中高域の消音作用と相まって、低域から中高域に至る
広範囲の帯域の消音を簡単な２室構造によって達成する
ことができるという優れた利点を持つものとなる。

【００１９】また、前記多孔管の小孔に通じる前記室の
空間内に吸音材を設けるようにしてもよい。これによ
り、吸音材特有の吸音特性によって所定周波数帯域の消
音をきれいに行なうことができるようになり、より一層
の消音効果を上げることができる。また、更に、前記多
孔管の小孔に通じる前記室（これを便宜上第１の室とい
う）とは別に設けられた第２の室と、前記排気流体の導
入口と導出口との間における前記第１の多孔管の前又は
後に設けられた側面に複数の小孔を有する第２の多孔管
と、この第２の多孔管の外周を密閉して成り、該第２の
多孔管の小孔に通じる室内空間を有し、該空間内に吸音
材を収納してなる第２の室とを具備してもよい。この場
合も、吸音材特有の吸音特性によって所定帯域の消音を
行なうことができる。更に、上記の実施態様を種々に組
み合わせてもよい。

【００２０】また、排気経路を、排気の導入口から導出
口に至る排気経路が直線状に通じるようにすることによ
り、排圧に及ぼす抵抗や損失を格段に抑制することがで
きる低損失型のマフラーとすることができ、省燃費と動
力性能の向上に大きく寄与することができる。

【００２１】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明の実施例
を詳細に説明しよう。図１において、マフラー本体２０
は、隔壁２３によって仕切られた２つの室すなわち第１
の室２１と第２の室２２を有する２室構造からなるもの
である。図示しないエンジンからの排気は導入管２４
（導入口に相当）に導入され、多数の小孔を有する多孔
管２５がこの導入管２４に直線状につながっている。そ
して、排気を導出するための導出管２６（導出口に相
当）が多孔管２５に直線状につながっている。従って、
排気ガスはマフラー本体２０内を直線状に通過するの
で、極めて効率的な排圧低損失構造となっている。多孔
管２５は第１の室２１に対応して設けられており、多孔
管２５の側面に設けられた多数の小孔を介して第１の室
２１に通じている。これにより、排気音振動波の拡散
（拡張）、干渉等が生じ、多孔共鳴型消音作用により所
定の中高域（例えば気流音）の消音を行なうことができ
る。

【００２２】多孔管２５の内部には、所定長の管から成
る内管部２７が固定的に設けられており、二重管構造と
なっている。この内管部２７は、その管径が、排気流体
の導入口寄りの管端部２７ａの径よりも導出口寄りの管
端部２７ｂの径の方が大きくなっていることを特徴とし
ている。内管部２７の具体的構造は、種々に設計してよ
い。例えば、図示のように、導出口寄りの管端部２７ｂ
の径が大きく、他はそれよりも小さなほぼ同径からなる
ものであってもよい。若しくは、これに限らず、導入口
寄りの管端部２７ａから導出口寄りの管端部２７ｂま
で、徐々に径が増してゆくようなテーパ管構造であって
もよい。あるいは、導入口寄りの管端部２７ａから導出
口寄りの管端部２７ｂまで、数段階で段階的に径が増し
てゆくような構造であってもよい。また、導出口寄りの
管端部２７ｂは、その全周が多孔管２６の内壁に密着し
ていてもよいし、若しくは、適宜の空間が空いていても
よい。要するに、二重管構造の隙間空間の出口を絞るよ
うな構造であればよい。

【００２３】上記のような二重管構造の故に、多孔管２
５と内管部２７との間に形成される隙間空間の断面積
は、内管部の導入口寄りの管端部２７ａと多孔管２５内
壁との間の空間（仮に隙間空間入口という）の断面積
が、内管部の導出口寄りの管端部２７ｂと多孔管２５内
壁との間の空間（仮に隙間空間出口という）の断面積よ
りも広いものとなる。すなわち、隙間空間入口の方が隙
間空間出口よりも広いことにより、この多孔管２５と内
管部２７の二重管構造の隙間空間に入り込む排気流体
は、出口が絞られていることによって、圧縮されること
になり、多孔管２５の小孔を通じた排気流体の振動波の
拡散、干渉等が促進されることになる。従って、所定の
中高帯域についての消音効果をより一層促進することが
できるものである。なお、図示の通り、内管部２７の導
入口寄りの管端部２７ａは、開口部または開放端となっ
ていて、多孔管２５に導入された排気流体が上記隙間空
間に流れ込むことができるようになっている。

【００２４】図１の実施例では、第１の室２１から第２
の室２２に通じる連通管２８が設けられている。これに
よって、ヘルムホルツのレゾネータ（第１のレゾネー
タ）を構成し、所定の低周波帯域の消音に寄与する。ま
た、別の位置に第１の室２１から第２の室２２に通じる
第２の連通管２９が設けられている。これによっても、
ヘルムホルツのレゾネータ（第２のレゾネータ）を構成
し、所定の低周波帯域の消音に寄与する。こうして、こ
の２種類のレゾネータにより、２種類の異なる低周波帯
域の消音に寄与することができる。

【００２５】内管部２７の管長及び／又は管径を適切に
設定し、また、多孔管２５の管長や小孔のサイズ及び数
等を適切に設定し、また、レゾネータを構成する連通管
２８，２９の管数、管長、管径を適切に設定する等によ
って、いわゆるこもり音といわれる車室内空洞共振の加
振周波数である７０Ｈｚ〜９０Ｈｚの帯域の消音もさる
ことながら、それより上の所定の低周波数帯域（例えば
２００Ｈｚ〜３００Ｈｚ）の消音も達成することがで
き、前記多孔管の小孔を通じた中高域の消音と相まっ
て、低域から中高域に至る広範囲の帯域の消音を簡単な
２室構造によって達成することができる。

【００２６】図２は、この発明の別の実施例を示す図で
ある。この実施例において、マフラー本体１０Ａは、図
７に示されたマフラー本体１０と同様に、排気流体の導
入管１１（導入口に相当）と導出管１２（導出口に相
当）を１直線状に連通した多孔管１３を具備し、この多
孔管１３の周囲をフィルタ１４で蔽い、その周囲の室内
にグラスウール等の吸音材１５を充填してなる構成から
なっている。この多孔管１３の内部に、図１と同様の構
成から成る内管部２７が設けられている。この場合、内
管部２７によって促進された多孔管１３による消音作用
に加えて、吸音材１５の吸音特性によって所定周波数帯
域の消音を行なう。

【００２７】図３は、この発明の更に別の実施例を示す
図である。この実施例において、マフラー本体２０Ａ
は、図１に示されたマフラー本体２０と同様に、第１の
室２１と第２の室２２からなる２室構造となっており、
第１の室２１に対応する多孔管２５の内部に、図１と同
様の構成から成る内管部２７が設けられている。第２の
室２２に対応する管３０は、多数の小孔を有する多孔管
となっている。また、第２の室２２の内部は、図２と同
様に、多孔管からなる管３０の周囲をフィルタ３１で蔽
い、その周囲の室内にグラスウール等の吸音材３２を充
填してなる構成からなっている。この場合、第１の室２
１と第２の室２２を通じる連通管は設けられていない。
この場合も、内管部２７によって促進された多孔管２５
による第１の室２１における消音作用に加えて、吸音材
３２の吸音特性による第２の室２２における消音作用を
得ることができる。この場合、第１の室２１と第２の室
２２を分離してもよい。また、吸音材３２を備えた第２
の室２２が第１の室２１の前に配置されてもよい。

【００２８】図４は、この発明の更に別の実施例を示す
図である。この実施例において、第１のマフラー本体２
０は、図１に示されたマフラー本体２０と同一の構成で
ある。第１のマフラー本体２０の前段階に第２のマフラ
ー本体１０が設けられている。この第２のマフラー本体
１０は、図７のマフラー本体１０と同一の構成である。
従って、この場合も、内管部２７によって促進された多
孔管２５による第１のマフラー本体２０における消音作
用に加えて、吸音材１５の吸音特性による第２のマフラ
ー本体１０における消音作用を得ることができ、図１の
実施例のみでは取りきれなかった帯域のノイズをきれい
に取ることができる。図５は、図４の実施例に従う消音
特性の一例を示すものであり、実線が第１のマフラー本
体２０による消音特性例を示し、破線は、第２のマフラ
ー本体１０による消音特性例を示す。

【００２９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、多孔管の
多数の小孔が該多孔管を収納したマフラー本体の内部の
空間に通じている構成により、多孔管を通る排気流体が
該小孔を通じて該内部空間に拡散し、排気流体振動波の
拡散、干渉等の作用が生じることにより、所定の周波数
帯域の消音に寄与するものであり、ここで、特に、多孔
管の内部に内管部を挿入した二重管構造となっている構
成であり、かつ、導入口から多孔管部に導入された排気
流体を、多孔管と内管部との間に形成される隙間空間に
導くよう内管部において設けられた開口部を具備するこ
とにより、該開口部より該隙間空間に排気流体が勢いよ
く導かれ、該隙間空間に入り込んだ排気流体が圧縮され
て、多孔管の小孔を通じた該排気流体の振動波の拡散、
干渉等が促進されることになる。従って、消音効果を一
層促進することができる、という優れた効果を奏するも
のである。

【００３０】また、多孔管の内部に内管部を挿入した二
重管構造にすると共に、多孔管の内壁と内管部の外壁と
の間に形成される隙間空間は、その入口部分（導入口寄
り、若しくは排気の上流寄り）が相対的に広く、これに
対してその出口部分（導出口寄り、若しくは排気の下流
寄り）が相対的に狭い若しくは絞られたあるいは閉じた
状態とすることにより、総じて、隙間空間の出口部分が
絞られることになり、該隙間空間に入り込んだ排気流体
の圧縮が一層促進されることになり、これにより、多孔
管の小孔を通じた該排気流体の振動波の拡散、干渉等が
一層促進され、消音効果を更により一層促進することが
できる、という優れた効果を奏するものである。

【００３１】また、ストレートに排気する構成を採用す
ることにより、排圧に及ぼす抵抗や損失を格段に抑制す
ることができ、省燃費と動力性能の向上に大きく寄与す
ることができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るマフラーの一実施例を示す断面
略図。

【図２】この発明に係るマフラーの別の実施例を示す断
面略図。

【図３】この発明に係るマフラーの更に別の実施例を示
す断面略図。

【図４】この発明に係るマフラーの更に別の実施例を示
す断面略図。

【図５】同実施例の消音特性の一例を示す図。

【図６】従来のマフラーの一例を示す断面略図。

【図７】従来のマフラーの別の例を示す断面略図。

【符号の説明】

１，１０，２０，１０Ａ，２０Ａ マフラー本体 ２１ 第１の室 ２２ 第２の室 ２３ 隔壁 ２４ 導入管（導入口） ２５ 多孔管 ２６ 導出管（導出口） ２７ 内管部 ２７ａ 内管部の導入口寄りの管端部 ２７ｂ 内管部の導出口寄りの管端部 ２８，２９ 連通管 １５，３２ 吸音材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 1/08 F01N 1/02 F01N 1/04 F01N 1/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気流体を導入するための導入口と、内
   部に設けられた室と、前記排気流体を外部に導出するた
   めの導出口とを有するマフラー本体と、 前記マフラー本体の内部に収納されていてその管内を前
   記排気流体が通るようになっており、かつ前記室に通じ
   る複数の小孔を有する多孔管部分を含む、第１の管部
   と、 前記多孔管部分に対応する箇所で前記第１の管部の内に
   挿入された所与の長さの内管部分を有し、該内管部分の
   外周面と前記多孔管部分の内周面との間において隙間空
   間を形成する第２の管部とを具え、排気の下流寄りの前
   記内管部分の所定箇所において前記隙間が最小となるよ
   うに、該箇所で前記内管部分が前記多孔管部分に近接し
   ていることを特徴とする内燃機関用のマフラー。
2. 【請求項２】 排気流体を導入するための導入口と、内
   部に設けられた室と、前記排気流体を外部に導出するた
   めの導出口とを有するマフラー本体と、 前記マフラー本体の内部に収納されていてその管内を前
   記排気流体が通るようになっており、かつ前記室に通じ
   る複数の小孔を有する多孔管部分を含む、第１の管部
   と、 前記多孔管部分に対応する箇所で前記第１の管部の内に
   挿入された所与の長さの内管部分を有し、該内管部分の
   外周面と前記多孔管部分の内周面との間において隙間空
   間を形成する第２の管部とを具え、前記隙間が、排気の
   上流寄りから下流寄りにいくにつれて、段階的に狭くな
   るように、前記内管部分の外径と前記多孔管部分の内径
   との相対的関係が変化するように設定されていることを
   特徴とする内燃機関用のマフラー。
3. 【請求項３】 排気流体を導入するための導入口と、内
   部に設けられた室と、前記排気流体を外部に導出するた
   めの導出口とを有するマフラー本体と、 前記マフラー本体の内部に収納されていてその管内を前
   記排気流体が通るようになっており、かつ前記室に通じ
   る複数の小孔を有する多孔管部分を含む、第１の管部
   と、 前記多孔管部分に対応する箇所で前記第１の管部の内に
   挿入された所与の長さの内管部分を有し、該内管部分の
   外周面と前記多孔管部分の内周面との間において隙間空
   間を形成する第２の管部とを具え、前記隙間が、排気の
   上流寄りから所定の範囲で略一定であり、終端部で絞ら
   れるように、前記内管部分の外径と前記多孔管部分の内
   径との相対的関係が設定されていることを特徴とする内
   燃機関用のマフラー。
4. 【請求項４】 前記室の中に吸音部材を収納してなる請
   求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関用のマフラ
   ー。
5. 【請求項５】 前記マフラー本体において前記導入口と
   導出口はほぼ一直線上に配置されており、その間にほぼ
   一直線状の排気流路をなすように前記第１の管部が配置
   されている請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関
   用のマフラー。