JPH1122444A - 制御型マフラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のパイプを必要としない簡略化構造でコ
スト的に有利でありながら、低エンジン回転時の排気騒
音低減と高エンジン回転時のエンジン出力上昇を両立す
る制御型マフラを提供すること。 【解決手段】 ２枚のエンドプレート２，３を貫通する
ストレートパイプ４を有し、排気ガスを第１拡張室５で
膨張させ、次いで、第２拡張室６で膨張させるという２
段階の拡張消音により排気音を減衰させる２段拡張型の
マフラにおいて、第１パイプ孔４ａと第２パイプ孔４ｂ
との間の位置に設定される第１分流部材をプラグ１０と
し、第３パイプ孔４ｃと第４パイプ孔４ｄとの間の位置
に設定される第２分流部材をバルブアクチュエータ１２
により低エンジン回転時に閉じ高エンジン回転時に開く
制御バルブ１１とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚のエンドプレ
ートを貫通するストレートパイプを有し、排気ガスを第
１拡張室で膨張させ、次いで、第２拡張室で膨張させる
という２段階の拡張消音により排気音を減衰させる２段
拡張型のマフラをベースとする制御型マフラの技術分野
に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２段拡張型のマフラとしては、実
開平２−１９８１５号公報の第６図に示すものが知られ
ている。

【０００３】この２段拡張型のマフラは、図５に示すよ
うに、２枚のエンドプレートを貫通するストレートパイ
プと、マフラ内部室を第１拡張室と第２拡張室に画成す
るバッフルプレートと、ストレートパイプに形成された
第１，第２，第３，第４パイプ孔と、ストレートパイプ
の内部の固定された第１プラグ（栓），第２プラグを有
し、排気ガスを第１拡張室で膨張させ、次いで、第２拡
張室で膨張させるという２段階の拡張消音により排気音
を減衰させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の２段拡張型のマフラにあっては、下記に列挙する問
題点を有する。

【０００５】(1) エンジンの高出力化に伴い排気ガス流
量が増加する傾向にあるが、高エンジン回転域では排気
抵抗の上昇によりエンジン出力が低下する。また、気流
音（高周波成分）が悪化する。

【０００６】(2) 上記(1) の対策として、パイプ孔の数
を増加する、または、プラグを廃止することで排気抵抗
の低減化を実現することができるが、この場合、低エン
ジン回転時において排気騒音が悪化する。また、気流音
レベルを大幅に改善することもできない。

【０００７】本発明の課題とするところは、複数のパイ
プを必要としない簡略化構造でコスト的に有利でありな
がら、低エンジン回転時の排気騒音低減と高エンジン回
転時のエンジン出力上昇を両立する制御型マフラを提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（解決手段１）上記課題を解決する請求項１記載の発明
は、筒状シェルと、該筒状シェルの両端部に設けられた
エンドプレートと、２枚のエンドプレートの中央部を貫
通して設けられたストレートパイプと、マフラ内部室を
第１拡張室と第２拡張室に画成するバッフルプレート
と、前記ストレートパイプに形成され、第１拡張室に連
通する第１パイプ孔及び第２パイプ孔と、前記ストレー
トパイプに形成され、第２拡張室に連通する第３パイプ
孔及び第４パイプ孔と、前記ストレートパイプの内部で
あって、第１パイプ孔と第２パイプ孔との間の位置に設
定された第１分流部材と、前記ストレートパイプの内部
であって、第３パイプ孔と第４パイプ孔との間の位置に
設定された第２分流部材とを備え、排気ガスを第１拡張
室で膨張させ、次いで、第２拡張室で膨張させるという
２段階の拡張消音により排気音を減衰させる２段拡張型
のマフラにおいて、前記第１分流部材を、ストレートパ
イプの内部に固定したプラグとし、前記第２分流部材
を、アクチュエータまたはアクセル制御等により低エン
ジン回転時に閉じ高エンジン回転時に開く制御バルブと
したことを特徴とする。

【０００９】（解決手段２）上記課題を解決する請求項
２記載の発明は、筒状シェルと、該筒状シェルの両端部
に設けられたエンドプレートと、２枚のエンドプレート
の中央部を貫通して設けられたストレートパイプと、マ
フラ内部室を第１拡張室と第２拡張室に画成するバッフ
ルプレートと、前記ストレートパイプに形成され、第１
拡張室に連通する第１パイプ孔及び第２パイプ孔と、前
記ストレートパイプに形成され、第２拡張室に連通する
第３パイプ孔及び第４パイプ孔と、前記ストレートパイ
プの内部であって、第１パイプ孔と第２パイプ孔との間
の位置に設定された第１分流部材と、前記ストレートパ
イプの内部であって、第３パイプ孔と第４パイプ孔との
間の位置に設定された第２分流部材とを備え、排気ガス
を第１拡張室で膨張させ、次いで、第２拡張室で膨張さ
せるという２段階の拡張消音により排気音を減衰させる
２段拡張型のマフラにおいて、前記第１分流部材と第２
分流部材を、アクチュエータまたはアクセル制御等によ
り低エンジン回転時に閉じ高エンジン回転時に開く連動
型の第１制御バルブと第２制御バルブとしたことを特徴
とする。

【００１０】（解決手段３）上記課題を解決する請求項
３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の制御型
マフラにおいて、前記ストレートパイプの第４パイプ孔
の下流位置に第５パイプ孔を形成し、この第５パイプ孔
の外周位置に吸音材入りチャンバーを設けたことを特徴
とする。

【００１１】（解決手段４）上記課題を解決する請求項
４記載の発明は、請求項１ないし請求項３記載の制御型
マフラにおいて、前記第１拡張室に、排気ガスの流れに
抵抗を与える音響抵抗板を設定したことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）まず、構成を説明する。

【００１３】実施の形態１は請求項１，３，４記載の発
明に対応する。

【００１４】図１は実施の形態１の制御型マフラを示す
バルブ閉時断面図、図２は実施の形態１の制御型マフラ
を示すバルブ開時断面図である。

【００１５】図１において、Ａは実施の形態１の制御型
マフラ、１は筒状シェル、２はフロントエンドプレー
ト、３はリヤエンドプレート、４はストレートパイプ、
４ａは第１パイプ孔、４ｂは第２パイプ孔、４ｃは第３
パイプ孔、４ｄは第４パイプ孔、４ｅは第５パイプ孔、
５は第１拡張室、６は第２拡張室、７はバッフルプレー
ト、８は音響抵抗板、９は吸音材入りチャンバー、１０
はプラグ、１１は制御バルブ、１２はバルブアクチュエ
ータである。

【００１６】前記筒状シェル１は、マフラを適用する車
種等に応じて円筒や楕円筒や長円筒等の形状とされる。

【００１７】前記フロントエンドプレート２とリヤエン
ドプレート３は、前記筒状シェル１の両端部に設けられ
る。

【００１８】前記ストレートパイプ４は、２枚のエンド
プレート２，３の中央部を貫通して設けられる。このス
トレートパイプ４には、第１拡張室５に連通する第１パ
イプ孔４ａ及び第２パイプ孔４ｂと、第２拡張室６に連
通する第３パイプ孔４ｃ及び第４パイプ孔４ｄとが形成
され、さらに、第４パイプ孔４ｄの下流位置に第５パイ
プ孔４ｅが形成される。

【００１９】前記バッフルプレート７は、エンドプレー
ト２，３と平行に設置され、マフラ内部室を第１拡張室
５と第２拡張室６に画成する。

【００２０】前記音響抵抗板８は、第１拡張室５に設定
され、排気ガスの流路断面積を絞り込むことで排気ガス
の流れに抵抗を与える。

【００２１】前記吸音材入りチャンバー９は、前記第５
パイプ孔４ｅの外周位置に設けられ、チャンバーの内部
には耐熱性の吸音材（グラスウール等）が入っている。

【００２２】前記プラグ１０は、ストレートパイプ４の
内部であって、第１パイプ孔４ａと第２パイプ孔４ｂと
の間の位置に固定される。

【００２３】前記制御バルブ１１は、ストレートパイプ
４の内部であって、第３パイプ孔４ｃと第４パイプ孔４
ｄとの間の位置に設定され、バルブアクチュエータ１２
により低エンジン回転時に閉じ高エンジン回転時に開
く。

【００２４】次に、作用を説明する。

【００２５】［低エンジン回転時］低エンジン回転時に
は、図１に示すように、制御バルブ１１が閉じていて、
図外のエンジンからの排気ガスは、第１パイプ孔４ａ→
第１拡張室５→第２パイプ孔４ｂ→ストレートパイプ４
→第３パイプ孔４ｃ→第２拡張室６→第３パイプ孔４ｄ
→ストレートパイプ４と経過する流れとなり、第１拡張
室５で膨張させることにより圧力を下げ、さらに、第１
拡張室５の両壁からの反射波の干渉により音を減衰し、
次いで、第２拡張室６で膨張させることにより圧力を下
げ、さらに、第２拡張室６の両壁からの反射波の干渉に
より音を減衰するという２段階の拡張型消音作用により
排気音が減衰する。

【００２６】尚、音響抵抗板８による抵抗型消音作用
（排気抵抗を与え、音のエネルギを熱に変えて消音する
作用）と、吸音材入りチャンバー９による吸収型消音作
用（高周波の気流音を吸収することで低減させる作用）
も同時に行われるが、低エンジン回転時には、排気ガス
流量が少なく高周波気流音の発生もほとんどないので、
２段階の拡張型消音作用に比べてトータル消音への寄与
率は低い。

【００２７】よって、低エンジン回転時には、主に第１
拡張室５と第２拡張室６による２段階の拡張型消音作用
により排気音が十分に低減される。

【００２８】［高エンジン回転時］高エンジン回転時に
は、図２に示すように、制御バルブ１１が開かれ、図外
のエンジンからの排気ガスは、第１パイプ孔４ａ→第１
拡張室５→第２パイプ孔４ｂ→ストレートパイプ４を経
過するのがメインの流れとなり、第１拡張室５で膨張さ
せることにより圧力を下げ、さらに、第１拡張室５の両
壁からの反射波の干渉により音を減衰するという１段階
の拡張型消音作用により排気音が減衰する。尚、一部の
排気ガスは、第３パイプ孔４ｃ→第２拡張室６→第３パ
イプ孔４ｄ→ストレートパイプ４と経過し、第２拡張室
６により拡張型消音作用を受ける。

【００２９】この高エンジン回転時には、排気ガス流量
が多く、排気ガス流速も速いので、第１拡張室５に設け
られた音響抵抗板８による抵抗型消音作用も発揮される
し、さらに、高エンジン回転時には、高周波の気流音が
発生するが、この高周波音は吸音材入りチャンバー９に
より低減される。

【００３０】よって、制御バルブ１１を閉じている低エ
ンジン回転時に比べ、制御バルブ１１を開いた分、排気
抵抗が小さくなり、エンジン出力が向上するし、高エン
ジン回転時に特有の高周波の気流音も吸音材入りチャン
バー９により小さく抑えることができる。

【００３１】次に、効果を説明する。

【００３２】（１）第１パイプ孔４ａと第２パイプ孔４
ｂとの間の位置に設定される第１分流部材をプラグ１０
とし、第３パイプ孔４ｃと第４パイプ孔４ｄとの間の位
置に設定される第２分流部材をバルブアクチュエータ１
２により低エンジン回転時に閉じ高エンジン回転時に開
く制御バルブ１１とする低背圧型（１バルブタイプ）の
構成としたため、複数のパイプを必要としない簡略化構
造でコスト的に有利でありながら、低エンジン回転時の
排気騒音低減と高エンジン回転時のエンジン出力上昇を
両立する制御型マフラＡを提供することができる。

【００３３】尚、２段階の拡張消音により排気音を減衰
させる従来の２段拡張型のマフラの構造をそのまま生か
すことができる。

【００３４】（２）ストレートパイプ４の第４パイプ孔
４ｄの下流位置に第５パイプ孔４ｅを形成し、この第５
パイプ孔４ｅの外周位置に吸音材入りチャンバー９を設
けたため、高エンジン回転時に問題となる高周波気流音
を低減することができる。

【００３５】この結果、大中型トラックのマフラとして
の適用に限らず、より排気騒音を抑える必要がある乗用
車にも現状の複数のパイプを用いたマフラに代えて適用
することができる。

【００３６】（３）第１拡張室５に、排気ガスの流れに
抵抗を与える音響抵抗板８を設定したため、高エンジン
回転時に第１拡張室５による拡張型消音作用に抵抗型消
音作用を加えて排気騒音を低減することができる。

【００３７】（実施の形態２）まず、構成を説明する。

【００３８】実施の形態２は請求項１，３，４記載の発
明に対応する。

【００３９】図３は実施の形態２の制御型マフラを示す
バルブ閉時断面図、図４は実施の形態２の制御型マフラ
を示すバルブ開時断面図である。

【００４０】図３において、Ｂは実施の形態２の制御型
マフラ、１は筒状シェル、２はフロントエンドプレー
ト、３はリヤエンドプレート、４はストレートパイプ、
４ａは第１パイプ孔、４ｂは第２パイプ孔、４ｃは第３
パイプ孔、４ｄは第４パイプ孔、４ｅは第５パイプ孔、
５は第１拡張室、６は第２拡張室、７はバッフルプレー
ト、８は音響抵抗板、９は吸音材入りチャンバー、１２
はバルブアクチュエータ、１３は第１制御バルブ、１４
は第２制御バルブである。

【００４１】この実施の形態２の制御型マフラＢは、第
１パイプ孔４ａと第２パイプ孔４ｂとの間の位置に設定
される第１分流部材と、第３パイプ孔４ｃと第４パイプ
孔４ｄとの間の位置に設定される第２分流部材とを、バ
ルブアクチュエータ１２により低エンジン回転時に閉じ
高エンジン回転時に開く連動型の第１制御バルブ１３と
第２制御バルブ１４とする高出力エンジン超低背圧型
（２バルブ連動タイプ）とした点で実施の形態１と構成
的に異なる。尚、他の構成は実施の形態１と同様である
ので対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

【００４２】次に、作用を説明する。

【００４３】第１，第２制御バルブ１３，１４が共に閉
じられる低エンジン回転時（図３）の作用は、実施の形
態１と同様である。

【００４４】第１，第２制御バルブ１３，１４が共に開
けられる高エンジン回転時（図４）の作用は、図外のエ
ンジンからの排気ガスが、ストレートパイプ４をそのま
ま経過するのがメインの流れとなり、第１パイプ孔４ａ
→第１拡張室５→第２パイプ孔４ｂ→ストレートパイプ
４を経過する流れと、第３パイプ孔４ｃ→第２拡張室６
→第３パイプ孔４ｄ→ストレートパイプ４と経過する流
れはいずれもサブの流れとなる。よって、高エンジン回
転時の消音効果は実施の形態１に比べて劣るものの、排
気抵抗は非常に小さいものとなる。

【００４５】効果的には、実施の形態１での（１），
（２），（３）の効果が得られるが、実施の形態１の制
御型マフラＡに比べて高エンジン回転時のエンジン出力
上昇効果が高いことで、高出力エンジンを搭載した車両
への適用に好適な制御型マフラＢということができる。

【００４６】（他の実施の形態）実施の形態１，２で
は、第１拡張室と第２拡張室を有するマフラの例を示し
たが、拡張室に隣接して共鳴室を設定、あるいは、排気
系の別の位置に独立して共振型消音を行なうレゾネータ
を付加する構成としても良い。

【００４７】実施の形態１，２では、エンジン回転数や
スロットル開度等を入力信号として駆動制御されるバル
ブアクチュエータにより制御バルブを開閉制御する例を
示したが、アクセルワイヤに接続して制御バルブを開閉
制御（アクセル制御）するようにしても良い。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、筒状シ
ェルと、該筒状シェルの両端部に設けられたエンドプレ
ートと、２枚のエンドプレートの中央部を貫通して設け
られたストレートパイプと、マフラ内部室を第１拡張室
と第２拡張室に画成するバッフルプレートと、ストレー
トパイプに形成され、第１拡張室に連通する第１パイプ
孔及び第２パイプ孔と、ストレートパイプに形成され、
第２拡張室に連通する第３パイプ孔及び第４パイプ孔
と、ストレートパイプの内部であって、第１パイプ孔と
第２パイプ孔との間の位置に設定された第１分流部材
と、ストレートパイプの内部であって、第３パイプ孔と
第４パイプ孔との間の位置に設定された第２分流部材と
を備え、排気ガスを第１拡張室で膨張させ、次いで、第
２拡張室で膨張させるという２段階の拡張消音により排
気音を減衰させる２段拡張型のマフラにおいて、第１分
流部材を、ストレートパイプの内部に固定したプラグと
し、第２分流部材を、アクチュエータまたはアクセル制
御等により低エンジン回転時に閉じ高エンジン回転時に
開く制御バルブとしたため、複数のパイプを必要としな
い簡略化構造でコスト的に有利でありながら、低エンジ
ン回転時の排気騒音低減と高エンジン回転時のエンジン
出力上昇を両立する制御型マフラを提供することができ
る。

【００４９】請求項２記載の発明にあっては、筒状シェ
ルと、該筒状シェルの両端部に設けられたエンドプレー
トと、２枚のエンドプレートの中央部を貫通して設けら
れたストレートパイプと、マフラ内部室を第１拡張室と
第２拡張室に画成するバッフルプレートと、ストレート
パイプに形成され、第１拡張室に連通する第１パイプ孔
及び第２パイプ孔と、ストレートパイプに形成され、第
２拡張室に連通する第３パイプ孔及び第４パイプ孔と、
ストレートパイプの内部であって、第１パイプ孔と第２
パイプ孔との間の位置に設定された第１分流部材と、ス
トレートパイプの内部であって、第３パイプ孔と第４パ
イプ孔との間の位置に設定された第２分流部材とを備
え、排気ガスを第１拡張室で膨張させ、次いで、第２拡
張室で膨張させるという２段階の拡張消音により排気音
を減衰させる２段拡張型のマフラにおいて、第１分流部
材と第２分流部材を、アクチュエータまたはアクセル制
御等により低エンジン回転時に閉じ高エンジン回転時に
開く連動型の第１制御バルブと第２制御バルブとしたた
め、複数のパイプを必要としない簡略化構造でコスト的
に有利でありながら、低エンジン回転時の排気騒音低減
と高エンジン回転時のエンジン出力上昇を両立する制御
型マフラを提供することができる。

【００５０】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
または請求項２記載の制御型マフラにおいて、ストレー
トパイプの第４パイプ孔の下流位置に第５パイプ孔を形
成し、この第５パイプ孔の外周位置に吸音材入りチャン
バーを設けたため、請求項１または請求項２に記載の発
明の効果に加え、高エンジン回転時に問題となる高周波
気流音を低減することができる。

【００５１】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
ないし請求項３記載の制御型マフラにおいて、第１拡張
室に、排気ガスの流れに抵抗を与える音響抵抗板を設定
したため、請求項１ないし請求項３に記載の発明の効果
に加え、高エンジン回転時に第１拡張室による拡張型消
音作用に抵抗型消音作用を加えて排気騒音を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の制御型マフラを示すバルブ閉時
断面図である。

【図２】実施の形態１の制御型マフラを示すバルブ開時
断面図である。

【図３】実施の形態２の制御型マフラを示すバルブ閉時
断面図である。

【図４】実施の形態２の制御型マフラを示すバルブ開時
断面図である。

【図５】従来の２段拡張型のマフラを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 実施の形態１の制御型マフラ Ｂ 実施の形態２の制御型マフラ １ 筒状シェル ２ フロントエンドプレート ３ リヤエンドプレート ４ ストレートパイプ ４ａ 第１パイプ孔 ４ｂ 第２パイプ孔 ４ｃ 第３パイプ孔 ４ｄ 第４パイプ孔 ４ｅ 第５パイプ孔 ５ 第１拡張室 ６ 第２拡張室 ７ バッフルプレート ８ 音響抵抗板 ９ 吸音材入りチャンバー １０ プラグ １１ 制御バルブ １２ バルブアクチュエータ １３ 第１制御バルブ １４ 第２制御バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状シェル（１）と、 該筒状シェル（１）の両端部に設けられたエンドプレー
   ト（２），（３）と、 ２枚のエンドプレート（２），（３）の中央部を貫通し
   て設けられたストレートパイプ（４）と、 マフラ内部室を第１拡張室（５）と第２拡張室（６）に
   画成するバッフルプレート（７）と、 前記ストレートパイプ（４）に形成され、第１拡張室
   （５）に連通する第１パイプ孔（４ａ）及び第２パイプ
   孔（４ｂ）と、 前記ストレートパイプ（４）に形成され、第２拡張室
   （６）に連通する第３パイプ孔（４ｃ）及び第４パイプ
   孔（４ｄ）と、 前記ストレートパイプ（４）の内部であって、第１パイ
   プ孔（４ａ）と第２パイプ孔（４ｂ）との間の位置に設
   定された第１分流部材と、 前記ストレートパイプ（４）の内部であって、第３パイ
   プ孔（４ｃ）と第４パイプ孔（４ｄ）との間の位置に設
   定された第２分流部材とを備え、 排気ガスを第１拡張室（５）で膨張させ、次いで、第２
   拡張室（６）で膨張させるという２段階の拡張消音によ
   り排気音を減衰させる２段拡張型のマフラにおいて、 前記第１分流部材を、ストレートパイプ（４）の内部に
   固定したプラグ（１０）とし、 前記第２分流部材を、アクチュエータ（１２）またはア
   クセル制御等により低エンジン回転時に閉じ高エンジン
   回転時に開く制御バルブ（１１）としたことを特徴とす
   る制御型マフラ。
2. 【請求項２】 筒状シェル（１）と、 該筒状シェル（１）の両端部に設けられたエンドプレー
   ト（２），（３）と、 ２枚のエンドプレート（２），（３）の中央部を貫通し
   て設けられたストレートパイプ（４）と、 マフラ内部室を第１拡張室（５）と第２拡張室（６）に
   画成するバッフルプレート（７）と、 前記ストレートパイプ（４）に形成され、第１拡張室
   （５）に連通する第１パイプ孔（４ａ）及び第２パイプ
   孔（４ｂ）と、 前記ストレートパイプ（４）に形成され、第２拡張室
   （６）に連通する第３パイプ孔（４ｃ）及び第４パイプ
   孔（４ｄ）と、 前記ストレートパイプ（４）の内部であって、第１パイ
   プ孔（４ａ）と第２パイプ孔（４ｂ）との間の位置に設
   定された第１分流部材と、 前記ストレートパイプ（４）の内部であって、第３パイ
   プ孔（４ｃ）と第４パイプ孔（４ｄ）との間の位置に設
   定された第２分流部材とを備え、 排気ガスを第１拡張室（５）で膨張させ、次いで、第２
   拡張室（６）で膨張させるという２段階の拡張消音によ
   り排気音を減衰させる２段拡張型のマフラにおいて、 前記第１分流部材と第２分流部材を、アクチュエータ
   （１２）またはアクセル制御等により低エンジン回転時
   に閉じ高エンジン回転時に開く連動型の第１制御バルブ
   （１３）と第２制御バルブ（１４）としたことを特徴と
   する制御型マフラ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の制御型マ
   フラにおいて、 前記ストレートパイプ（４）の第４パイプ孔（４ｄ）の
   下流位置に第５パイプ孔（４ｅ）を形成し、この第５パ
   イプ孔（４ｅ）の外周位置に吸音材入りチャンバー
   （９）を設けたことを特徴とする制御型マフラ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３記載の制御型マ
   フラにおいて、 前記第１拡張室（５）に、排気ガスの流れに抵抗を与え
   る音響抵抗板（８）を設定したことを特徴とする制御型
   マフラ。