JP3623040B2 - 消音器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に装着される消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関における排気騒音を低減させるために排気管に消音器を設けることが行われている。
図７は従来の消音器の概略断面図を示している。この消音器は図面に示すように三つの隔室３１，３３，３５を有するケーシング３０と、内燃機関（図示せず）からの排気ガスを中央に位置する第２隔室３３に導く排気導入管３７と、前記第２隔室３３と第１隔室３１とを連結する連通管３９と、第２隔室３３と第３隔室３５とを連通する共鳴管４１と、第１隔室３１内の排気ガスをケーシング３０の外部に導く排気導出管４３とから成り、内燃機関からの排気ガスを各隔室３１，３３，３５に通す時に、第１隔室３１及び第２隔室３３の膨張減衰作用、及び第３隔室３５の共鳴減衰作用で高温高圧の排気ガスを徐々に常温圧に下げて排気騒音を消音している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の消音器は、排気導入管３７を介してケーシング３０内に導入された排気ガスが第２隔室３３に流入する時に、排気ガスの流入に伴う排気脈動でケーシング３０が共振し、ケーシング３０から輻射音が発生してしまうという欠点があった。
特に、近年、消音器の軽量化を図るためにケーシングを薄肉化することが望まれているが、前記した従来の消音器におけるケーシングの共鳴による輻射音はケーシングを薄くするに従って大きくなるため、この観点からも、前記輻射音の発生を防止することが強く望まれている。
上記した問題を解決するために、排気導入管の挿入側端部を、排気導入管よりも大径に形成され発泡金属パイプ、又は多数の小孔を有する多孔パイプで覆い、これら発泡金属パイプ又は多孔パイプを通過する時に、排気ガスの排気脈動を減衰し、かつ排気ガス自体を整流させるように構成することが特開平７ー７７０２５号公報で提案されているが、この方法では、従来の消音器の構成に発泡金属パイプや多孔パイプを新たに追加しなければならないので、消音器を軽量化するという観点から考えると好ましくなく、また、構成が複雑になるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、発泡金属パイプや多孔パイプ等を付加的に設ける必要なく、簡単な構成で輻射音を低減させることのできる消音器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る消音器は、少なくともエンジンに接続された排気管の断面積より大きい断面積を有し、外部と連通する排気出口を備えたケーシングと、上流端にエンジンからの排気管が連結され、下流部分がケーシング内に挿入された排気導入管とから成る消音器であって、前記排気導入管の下流端に、その下流端開口を閉鎖する端壁を設け、前記排気導入管の管壁におけるケーシング内に挿入された部分に、少なくとも排気管の内径より小径の複数の排気孔からなる排気孔群を、複数間隔をあけて設け、前記排気導入管の管壁における、ある排気孔群と、他の排気孔群との間の部分に、複数のパンチング孔から成るパンチング孔群を形成し、前記排気導入管の管壁における、前記パンチング孔群を形成した部分に、消音部材を張設したことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る消音器の実施の形態を添付図面に示した一実施例を参照して説明する。
始めに、図１〜図４に示したパンチング孔及び消音部材を備えていない消音器を用いて、本発明に係る消音器の基本構成について説明する。
図１は消音器を装着した自動二輪車の排気系の概略上面図、図２は図１に示した排気系の概略側面図、図３は図１における消音器の拡大図、及び図４は図３における消音器のＡ−Ａ断面図を各々示している。図中１は消音器を示している。この消音器１は、内部に複数の膨張室を有する板金製のケーシング２と、ケーシング２内に挿入されている排気導入管３とから構成されている。前記ケーシング２は、内部が４枚の仕切板４〜７で５つの膨張室８〜１２に区画されている。
【０００７】
第１の仕切板４はケーシング２の前部に第１膨張室８を形成するように、排気導入管３の軸線方向と直交する向きに配置され、その周縁部がケーシング２の内面に溶接等の適当な方法で固定されている。この第１の仕切板４には排気導入管３が貫通する貫通孔４ａが形成されている。前記貫通孔４ａは、排気導入管３の外周面との間に隙間を形成できるように排気導入管３の外径より大きく形成され、排気導入管３の周囲の隙間を通して第１膨張室８と後述する第２膨張室９との間を排気流が行き来できるようにしている。
第２の仕切板５は、第１の仕切板４の直ぐ後ろに、第１の仕切板４と同様、排気管の排気導入管３の軸線方向と直行する向きに配置されており、その周縁がケーシング２の内面に溶接等の適当な方法で固定されている。この第２の仕切板５は、平面視でその中間部分が後方、即ち第１の仕切板４と離れる方向に膨らむように湾曲した形状に形成されており（図３参照）、前記第１の仕切板４と同様、排気導入管３が貫通する貫通孔５ａが形成されている。前記貫通孔５ａは、排気導入管３の外周面との間に隙間を形成できるように排気導入管３の外径より大きく形成されており、排気導入管３の周囲の隙間を通して第２膨張室９と後述する第３膨張室１０、第４膨張室１１、及び第５膨張室１２とを連結している。
さらに第３及び第４の仕切板６及び７は、排気導入管３の軸線方向に沿うように排気導入管３の両側に配置され、前記第２膨張室９の後方の空間を排気導入管３の軸線方向に沿った第３、第４、及び第５膨張室１０〜１２に区画している。これら第３及び第４の仕切板６及び７は、それらの周縁部がケーシング２の内面に溶接等の適当な方法で固定されている。前記仕切板６は第３膨張室１０及び第４膨張室１１を完全に隔離しないように、前端が切り欠き状に形成され（図４参照）、また、その後端とケーシング２の後壁２ａとの間に適当な間隔が形成されるような寸法に形成されており（図３及び図４参照）、さらに、板面には二つの連通孔６ａ，６ｂが形成されている。尚、図４では第４の仕切板７は示されていないが、この第４の仕切板７も、第３の仕切板６と同じ形状に形成され、第３膨張室１０と第５膨張室１２とを完全に仕切らないように配置されている。従って、前記第３〜第５の膨張室１０〜１２は、前記した仕切板６及び７の前端の切り欠きや後部の隙間、及び連通孔６ａ及び６ｂを介して相互に連結されている。
【０００８】
前記排気導入管３は、第１膨張室８及び第２膨張室９を貫通し、第３膨張室１０の後部まで伸びるように、ケーシング２の前端部分から挿入され、前側がケーシング２の挿入口２ｄで支持され、後側がケーシング２の後壁２ａに設けられたブラケット２ｂで支持されている（図４参照）。
この排気導入管３は、後端が端壁３ａで完全に閉鎖されており、その側壁３ｂには、二つの排気孔郡１３及び１４が形成されている。各排気孔郡１３及び１４は、少なくとも排気導入管３の内径の約１／６〜１／１０の大きさの小径な複数の排気孔１３ａ及び１４ａの集まりからなり、これら排気孔孔１３ａ及び１４ａは、第１排気孔郡１３がほぼ第２膨張室９内に位置し、第２の排気孔郡１４が第３膨張室９内に位置し、かつ第１排気孔郡１３と第２排気孔郡１４との間に適当な間隔が開くように形成されている（図３及び図４参照）。
また、ケーシング２の内面における前記第１排気孔群１３及び第２排気孔群１４の位置に対応する部分には、グラスウール等の適当な消音材２２及び２３が張設されている。
【０００９】
前記した排気導入管３の上流端には図１及び図２に示すように、不図示のエンジンの排気孔に連結される２本の排気管１５及び１６が集合連結管１７を介して連結されている。
ケーシング２の第４膨張室１１と第５膨張室１２とに対応する部分には、排気導出管１８及び排気導出管１９が各々連結されており、各排気導出管１８及び１９の下流には各々マフラ２０及び２１が取り付けられている。
【００１０】
以上説明したように構成された消音器１はケーシング２の上面に設けられたブラケット２ｃを介して付図示の車体フレームに取り付けられる。
【００１１】
以下、上記した消音器１の作用を説明する。
内燃機関からの高温高圧の排気ガスは二つ排気管１５，１６及び集合連結管１７を経由して排気導入管３に流入する。排気導入管３に流入した排気ガスは排気導入管３内を下流に流れる時に、その一部が始めに第１排気流として第１排気孔郡１３の各排気孔１３ａを通過して消音器１の第２の膨張室９内に流入し、次に残りの排気ガスの一部が第２排気流として第２排気孔郡１４の各排気孔１４ａを通過して消音器１の第３の膨張室１０内に流入し、さらに、残りの排気ガスが排気導入管３の端壁３ａで反射して戻る時に、その一部が第３排気流として第２排気孔郡１４の各排気孔１４ａを通過して消音器１の第３の膨張室１０内に、次に残りの排気ガスが第４排気流として第１排気孔郡１３の各排気孔１３ａを通過して消音器１の第２膨張室９内に各々流入する。
【００１２】
高温高圧の排気ガスは上記した様に４つの排気流に分かれて、各々小径の排気孔１３ａ及び１４ａを介して排気導入管３からケーシング２の膨張室９及び１０内に流入される。上記したように排気ガスを小径の排気孔を介して排出することで、排気ガスをケーシング２内に徐々に開放させることができ、さらに４つの排気流に分けることで排気圧力の開放による圧力変動を圧力レベル、時間、及び場所の３要素において、分散させることができるため、ケーシング２内の排気ガスの排気圧力が開放された時の圧力変動は緩やかになり、ケーシング２に圧力変動による衝撃を緩和する。さらに、排気導入管３の排気孔群１３及び１４の間に間隔を開けて、さらに仕切り板を介した異なる膨張室９，１０に異なるタイミングで排気流を排出するように構成しているので、各排気流の、排気導入管３から排出されてからケーシング２の壁面に到達するまでの時間に時間差が生じ、その結果からもケーシング２に到達する衝撃を緩和できる。
【００１３】
排気導入管３からケーシング２内に流入した排気流は、各膨張室間を行き来する間に常温圧まで圧力が低下され、また、排気圧力の脈動の振幅も減衰されて第４膨張室１１及び第５膨張室１２に連結された排気導出管１８，１９からケーシング２の外部に導出され、各排気導出管１８，１９の下流に設けられたマフラ２０，２１を介して外部に排気される。
【００１４】
以上説明した消音器は、所定の排気脈動を有する高温高圧の排気ガスを、４つの排気流に分けて小径の排気孔１３ａ及び１４ａを介して排気導入管３からケーシング２内に排出しているので、排気ガスを排気導入管から一気にケーシング内に排気する場合に比べて排気圧力の膨張による圧力変動が非常に小さくなり、又、前記４つに分けられた排気流が排気導入管３から別々の膨張室９及び１０に排気されるため、結果として、急激な圧力変動や、排気圧力の脈動との共振によるケーシング２の輻射音を低減させることができるようになるという効果を奏する。
又、前記したようにケーシング２における、第１及び第２排気孔群１３，１４に対応する部分には、消音材２２，２３が張設されているので、排気ガスを４つの排気流に分け、小径の排気孔１３ａ及び１４ａを介して排出することによって相当低減されている僅かな圧力変動をもケーシング２から遮断することができるという効果を奏する。
さらに上記した消音器は、排気導入管３の側壁に複数の小径の排気孔からなる排気孔群を二つ設けているので、排気孔を小径にしたことによる排気抵抗の増加の影響はなく、従って、排気性能を低下させることはないという効果を奏する。仕切り板４〜７はケーシングの補強にもなるので振動も減少でき、輻射音がひくくなる。
【００１５】
上記した消音器は２本の排気管１５，１６を一本の排気導入管３に集合させて、再度２本の排気導出管１８，１９を介して外部に排気するように構成されているが、これらの構成は適用する内燃機関に応じて任意の構成にしてもよいことはもちろんである。
また、上記した消音器は自動二輪車の排気系に適用されているが、消音器は任意の内燃機関に適用できることはいうまでもない。
さらに、上記消音器は、ケーシングにおける第１及び第２排気孔群の位置に対応する部分に、消音材を張設しているが、これは必須のものではない。
また、上記消音器は、その内部を排気ガスが相互に行き来できる５つの膨張室に区画しているが、膨張室の数は上記説明に限定されることなく適当な数に区画してよく、また、膨張室の構成も上記説明に限定されることなく、順番に流れるように構成してもよい。
【００１６】
次に、図５を参照しながら、パンチング孔及び消音部材を備えた本発明に係る消音器の実施例を説明する。
図５は、本発明に係る消音器の図３のＡ−Ａ断面に対応する概略縦断面図である。
尚、本実施例に係る消音器の基本構成は、図１〜図４に示した消音器の構成と同じ構造であるので、同じ部材には同じ符号を付して説明は省略する。
この実施例では、排気導入管３の側壁３ｂにおける第１排気孔群１３と第２排気孔群１４との間に小径の複数のパンチング孔４５ａを設けたパンチング孔群４５が形成されている。
前記排気導入管３の側壁３ｂの外周面におけるパンチング孔群４５が形成された部分には、ファイバー材などの消音部材４６が張設されており、この消音部材４６は板パイプ４７によって密閉的に覆われている。
以上説明した構成によれば、排気導入管３内を流れる排気ガスが、第１排気孔群１３と第２排気孔群１４との間を通る時に、一度、各パンチング孔４５ａから出て消音部材４６内を通過するので、図１〜図４に示した消音器に比べてさらに消音効果が高まる。
【００１７】
次に、図６を参照しながら、本発明に係る消音器の第２の実施例について説明する。
図６は、本発明に係る消音器の第２の実施例の概略縦断面図である。
図中５０は消音器を示している。この消音器５０は、内部に複数の膨張室の膨張室を有するケーシング５９と、ケーシング５９内に挿入されている排気導入管６０と、ケーシング５９の後端５９ａから挿入されている排気導出管６１とから構成されている。
前記ケーシング５９は、その内部が２枚の仕切板５４及び５５で第１〜第３の膨張室５６，５７，５８に区画されており、その第１及び第３膨張室５６，５８に対応する部分が凹凸状に形成されている。
第１膨張室５６と第２膨張室５７とは連通管６６で連通されており、第２膨張室５７と第３膨張室５８とは連通管６７で連通されている。また、前記第３膨張室５８は排気導出管６１を介して外部と連通している。
【００１８】
前記第１膨張室５６は、その内部が２枚の仕切板６２ａ，６２ｂにより、さらに第１〜第３の補助膨張室７０，７１，７２に区画されている。前記仕切板６２，６３には複数の孔（図示せず）が穿設されており、これらの孔により前記３つの室７０，７１，７２は相互に連通している。
【００１９】
排気導入管６０は、ケーシング５９の前端から第１膨張室５６内に挿入されている。この排気導入管６０は、第１膨張室５６内の２枚の仕切板６２，６３を貫通し、第３補助膨張室７２まで伸びており、その後端が端壁６０ａで閉鎖されている。
前記排気導入管６０は、その側壁６０ｂに第１〜第３の排気孔群５１，５２，５３が間隔を開けて形成されている。前記第１の排気孔群５１は側壁６０ｂの第１補助膨張室７０に対応する部分に、第２の排気孔群５２は側壁６０ｂの第２補助膨張室７１にほぼ対応する部分に、第３の排気孔群５３は側壁６０ｂの第３の補助膨張室７２にほぼ対応する部分に各々形成されている。前記第１排気孔群５１の排気孔５１ａの数は、第２排気孔群５２の排気孔５２ａ及び第３排気孔群５３の排気孔５３ａの数に比べて少なく設定されており、本実施例の場合、図６に示した排気孔５１ａの他に反対側に１個あり、合計２個形成されている。
また、排気導入管６０は、その側壁６０ｂの第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間に小径の複数のパンチング孔６３ａから成るパンチング孔群６３が形成されている。前記側壁６０ｂの外周面におけるパンチング孔群６３が形成された部分には、ファイバー材などの消音部材６５が張設されており、この消音部材６５は板パイプ６４によって密閉的に覆われている。
【００２０】
次に、この実施例の作用について説明する。
内燃機関から排気ガスは排気管（図示せず）を介して排気導入管６０に流入する。排気導入管６０に流入した排気ガスは排気導入管６０内を下流に流れる時に、各排気孔群５１〜５３の排気孔５１ａ〜５３ａから第１〜第３の補助膨張室７０、７１，７２に各々流出し、さらに、下流に向かって流れる時に流出しきらなかった排気ガスが端壁６０ａで反射して上流に向かって流れる時に、各排気孔群５１〜５３の排気孔５１ａ〜５３ａから第１〜第３の補助膨張室７０、７１，７２に各々流出する。また、前記排気ガスは、排気導入管６０の第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間を通る時に、パンチング孔群６３のパンチング孔６３ａから出て消音部材６５を通過し、前記消音部材６５によって、その排気圧力が若干低減される。
第１膨張室５６の各補助膨張室７０，７１，７２内に流入した排気ガスは連通管６６及び６７を介して第２膨張室５７、第３膨張室５８の順に流れ、排気導出管６１を介して第３膨張室５８から外部に排気される。
【００２１】
以上説明した消音器５０によれば、第１膨張室５６を３つの補助膨張室７０〜７２に区画し、間隔を開けて設けた３つの排気孔群５１〜５３を介して排気導入管６０から各補助膨張室７０〜７２に排気ガスを排出するように構成しているので、排気導入管６０から第１膨張室５６に排気ガスが排出される時の圧力開放による圧力変動が、圧力レベル、時間、及び場所の３要素で分散され、その結果、ケーシング５９に到達する圧力変動による衝撃が緩和されて、ケーシング５９の輻射音が著しく低減する。
また、上記した消音器５０によれば、排気導入管６０の第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間にパンチング孔群６３を設け、その周りに消音部材６５を張設し、排気ガスが第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間を通る時に、パンチング孔群６３のパンチング孔６３ａから出て消音部材６５を通過するように構成されているので、排気ガスの排気圧力が、排気導入管６０から第１膨張室５６に流出する前に低減され、圧力開放による圧力変動が小さくなる。
さらに、上記した消音器５０では、第１膨張室５６における圧力開放による消音効果に加え、第２膨張室５７及び第３膨張室５８を通過する時の各膨張室５７及び５８での膨張減衰作用による消音効果が得られるので、圧力変動によってケーシング５９に輻射音を生じさせることなく、全体として十分な消音効果が得られる。
また、上記消音器５０では、パンチング孔群６３の上流に第１排気孔群５１を設けているので、排気導入管６０における排気抵抗が小さくなり、排気性能が向上する。尚、前記第１排気孔群５１の数は、第２排気孔群５２及び第３排気孔群５３における消音作用に影響を及ぼさないように適宜設定される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の消音器によれば、少なくともエンジンに接続された排気管の断面積より大きい断面積を有し、外部と連通する排気出口を備えたケーシングと、上流端にエンジンからの排気管が連結され、下流部分がケーシング内に挿入された排気導入管とから成る消音器であって、前記排気導入管の下流端に、その下流端開口を閉鎖する端壁を設け、前記排気導入管の管壁におけるケーシング内に挿入された部分に、少なくとも排気管の内径より小径の複数の排気孔からなる排気孔群を、複数間隔をあけて設け、前記排気導入管の管壁における、ある排気孔群と、他の排気孔群との間の部分に、複数のパンチング孔から成るパンチング孔群を形成し、前記排気導入管の管壁における、前記パンチング孔群を形成した部分に、消音部材を張設しているので、排気導入管からケーシング内に排気される排気ガスの排気圧力を徐々に開放することができる。
また、複数の小径の排気孔を介して排出することで排気ガスをタイミングの異なる複数の排気流に分割してケーシング内の圧力変動を分散させることができ、かつ、排気ガスが、パンチング孔群を介して消音部材を通過することにより排気圧力を低減させることができるので、消音器における急激な圧力変動や排気圧力の脈動との共振による輻射音を著しく低減させることができるという効果を奏する。
また、排気導入管の下流端を閉鎖すると共に、排気導入管に、排気管の内径より小径の複数の排気孔と、複数のパンチング孔とを設け、前記パンチング孔を消音部材で覆うだけで、上記した効果が得られるので、従来の輻射音等に対する対策を施した消音器に比べて構成が非常に簡単であり、軽量化にも向いているという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】消音器を装着した排気系の概略上面図である。
【図２】図１に示した排気系の概略側面図である。
【図３】図１における消音器の拡大図である。
【図４】図３における消音器のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明に係る消音器の図３のＡ−Ａ断面に対応する概略断面図である。
【図６】本発明に係る消音器の第２の実施例の概略縦断面図である。
【図７】従来の消音器の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 消音器
２ ケーシング
２ａ 後壁
２ｂ ブラケット
２ｃ ブラケット
３ 排気導入管
４ 第１仕切板
４ａ 貫通孔
５ 第２仕切板
５ａ 貫通孔
６ 第３仕切板
６ａ 貫通孔
６ｂ 貫通孔
７ 第４仕切板
８ 第１膨張室
９ 第２膨張室
１０ 第３膨張室
１１ 第４膨張室
１２ 第５膨張室
１３ 第１排気孔群
１３ａ 排気孔
１４ 第２排気孔群
１４ａ 排気孔
１５ 排気管
１６ 排気管
１７ 集合連結管
１８ 排気導出管
１９ 排気導出管
２０ マフラ
２１ マフラ
２２ 消音材
２３ 消音材
３０ ケーシング
３１ 第１隔室
３３ 第２隔室
３５ 第３隔室
３７ 排気導入管
３９ 連通管
４１ 共鳴管
４３ 排気導出管
５１ 第１排気孔群
５１ａ 排気孔
５２ 第２排気孔群
５２ａ 排気孔
５３ 第３排気孔群
５３ａ 排気孔
５４ 第１仕切板
５５ 第２仕切板
５６ 第１膨張室
５７ 第２膨張室
５８ 第３膨張室
５９ ケーシング
５９ａ ケーシング後端
６０ 排気導入管
６１ 排気導出管
６２ａ 仕切板
６２ｂ 仕切板
６３ パンチング孔群
６３ａ パンチ孔
６４ 板パイプ
６５ 消音材
６６ 連通管
６７ 連通管
７０ 第１補助膨張室
７１ 第２補助膨張室
７３ 第３補助膨張室
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に装着される消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関における排気騒音を低減させるために排気管に消音器を設けることが行われている。
図７は従来の消音器の概略断面図を示している。この消音器は図面に示すように三つの隔室３１，３３，３５を有するケーシング３０と、内燃機関（図示せず）からの排気ガスを中央に位置する第２隔室３３に導く排気導入管３７と、前記第２隔室３３と第１隔室３１とを連結する連通管３９と、第２隔室３３と第３隔室３５とを連通する共鳴管４１と、第１隔室３１内の排気ガスをケーシング３０の外部に導く排気導出管４３とから成り、内燃機関からの排気ガスを各隔室３１，３３，３５に通す時に、第１隔室３１及び第２隔室３３の膨張減衰作用、及び第３隔室３５の共鳴減衰作用で高温高圧の排気ガスを徐々に常温圧に下げて排気騒音を消音している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の消音器は、排気導入管３７を介してケーシング３０内に導入された排気ガスが第２隔室３３に流入する時に、排気ガスの流入に伴う排気脈動でケーシング３０が共振し、ケーシング３０から輻射音が発生してしまうという欠点があった。
特に、近年、消音器の軽量化を図るためにケーシングを薄肉化することが望まれているが、前記した従来の消音器におけるケーシングの共鳴による輻射音はケーシングを薄くするに従って大きくなるため、この観点からも、前記輻射音の発生を防止することが強く望まれている。
上記した問題を解決するために、排気導入管の挿入側端部を、排気導入管よりも大径に形成され発泡金属パイプ、又は多数の小孔を有する多孔パイプで覆い、これら発泡金属パイプ又は多孔パイプを通過する時に、排気ガスの排気脈動を減衰し、かつ排気ガス自体を整流させるように構成することが特開平７ー７７０２５号公報で提案されているが、この方法では、従来の消音器の構成に発泡金属パイプや多孔パイプを新たに追加しなければならないので、消音器を軽量化するという観点から考えると好ましくなく、また、構成が複雑になるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、発泡金属パイプや多孔パイプ等を付加的に設ける必要なく、簡単な構成で輻射音を低減させることのできる消音器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る消音器は、少なくともエンジンに接続された排気管の断面積より大きい断面積を有し、外部と連通する排気出口を備えたケーシングと、上流端にエンジンからの排気管が連結され、下流部分がケーシング内に挿入された排気導入管とから成る消音器であって、前記排気導入管の下流端に、その下流端開口を閉鎖する端壁を設け、前記排気導入管の管壁におけるケーシング内に挿入された部分に、少なくとも排気管の内径より小径の複数の排気孔からなる排気孔群を、複数間隔をあけて設け、前記排気導入管の管壁における、ある排気孔群と、他の排気孔群との間の部分に、複数のパンチング孔から成るパンチング孔群を形成し、前記排気導入管の管壁における、前記パンチング孔群を形成した部分に、消音部材を張設したことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る消音器の実施の形態を添付図面に示した一実施例を参照して説明する。
始めに、図１〜図４に示したパンチング孔及び消音部材を備えていない消音器を用いて、本発明に係る消音器の基本構成について説明する。
図１は消音器を装着した自動二輪車の排気系の概略上面図、図２は図１に示した排気系の概略側面図、図３は図１における消音器の拡大図、及び図４は図３における消音器のＡ−Ａ断面図を各々示している。図中１は消音器を示している。この消音器１は、内部に複数の膨張室を有する板金製のケーシング２と、ケーシング２内に挿入されている排気導入管３とから構成されている。前記ケーシング２は、内部が４枚の仕切板４〜７で５つの膨張室８〜１２に区画されている。
【０００７】
第１の仕切板４はケーシング２の前部に第１膨張室８を形成するように、排気導入管３の軸線方向と直交する向きに配置され、その周縁部がケーシング２の内面に溶接等の適当な方法で固定されている。この第１の仕切板４には排気導入管３が貫通する貫通孔４ａが形成されている。前記貫通孔４ａは、排気導入管３の外周面との間に隙間を形成できるように排気導入管３の外径より大きく形成され、排気導入管３の周囲の隙間を通して第１膨張室８と後述する第２膨張室９との間を排気流が行き来できるようにしている。
第２の仕切板５は、第１の仕切板４の直ぐ後ろに、第１の仕切板４と同様、排気管の排気導入管３の軸線方向と直行する向きに配置されており、その周縁がケーシング２の内面に溶接等の適当な方法で固定されている。この第２の仕切板５は、平面視でその中間部分が後方、即ち第１の仕切板４と離れる方向に膨らむように湾曲した形状に形成されており（図３参照）、前記第１の仕切板４と同様、排気導入管３が貫通する貫通孔５ａが形成されている。前記貫通孔５ａは、排気導入管３の外周面との間に隙間を形成できるように排気導入管３の外径より大きく形成されており、排気導入管３の周囲の隙間を通して第２膨張室９と後述する第３膨張室１０、第４膨張室１１、及び第５膨張室１２とを連結している。
さらに第３及び第４の仕切板６及び７は、排気導入管３の軸線方向に沿うように排気導入管３の両側に配置され、前記第２膨張室９の後方の空間を排気導入管３の軸線方向に沿った第３、第４、及び第５膨張室１０〜１２に区画している。これら第３及び第４の仕切板６及び７は、それらの周縁部がケーシング２の内面に溶接等の適当な方法で固定されている。前記仕切板６は第３膨張室１０及び第４膨張室１１を完全に隔離しないように、前端が切り欠き状に形成され（図４参照）、また、その後端とケーシング２の後壁２ａとの間に適当な間隔が形成されるような寸法に形成されており（図３及び図４参照）、さらに、板面には二つの連通孔６ａ，６ｂが形成されている。尚、図４では第４の仕切板７は示されていないが、この第４の仕切板７も、第３の仕切板６と同じ形状に形成され、第３膨張室１０と第５膨張室１２とを完全に仕切らないように配置されている。従って、前記第３〜第５の膨張室１０〜１２は、前記した仕切板６及び７の前端の切り欠きや後部の隙間、及び連通孔６ａ及び６ｂを介して相互に連結されている。
【０００８】
前記排気導入管３は、第１膨張室８及び第２膨張室９を貫通し、第３膨張室１０の後部まで伸びるように、ケーシング２の前端部分から挿入され、前側がケーシング２の挿入口２ｄで支持され、後側がケーシング２の後壁２ａに設けられたブラケット２ｂで支持されている（図４参照）。
この排気導入管３は、後端が端壁３ａで完全に閉鎖されており、その側壁３ｂには、二つの排気孔郡１３及び１４が形成されている。各排気孔郡１３及び１４は、少なくとも排気導入管３の内径の約１／６〜１／１０の大きさの小径な複数の排気孔１３ａ及び１４ａの集まりからなり、これら排気孔孔１３ａ及び１４ａは、第１排気孔郡１３がほぼ第２膨張室９内に位置し、第２の排気孔郡１４が第３膨張室９内に位置し、かつ第１排気孔郡１３と第２排気孔郡１４との間に適当な間隔が開くように形成されている（図３及び図４参照）。
また、ケーシング２の内面における前記第１排気孔群１３及び第２排気孔群１４の位置に対応する部分には、グラスウール等の適当な消音材２２及び２３が張設されている。
【０００９】
前記した排気導入管３の上流端には図１及び図２に示すように、不図示のエンジンの排気孔に連結される２本の排気管１５及び１６が集合連結管１７を介して連結されている。
ケーシング２の第４膨張室１１と第５膨張室１２とに対応する部分には、排気導出管１８及び排気導出管１９が各々連結されており、各排気導出管１８及び１９の下流には各々マフラ２０及び２１が取り付けられている。
【００１０】
以上説明したように構成された消音器１はケーシング２の上面に設けられたブラケット２ｃを介して付図示の車体フレームに取り付けられる。
【００１１】
以下、上記した消音器１の作用を説明する。
内燃機関からの高温高圧の排気ガスは二つ排気管１５，１６及び集合連結管１７を経由して排気導入管３に流入する。排気導入管３に流入した排気ガスは排気導入管３内を下流に流れる時に、その一部が始めに第１排気流として第１排気孔郡１３の各排気孔１３ａを通過して消音器１の第２の膨張室９内に流入し、次に残りの排気ガスの一部が第２排気流として第２排気孔郡１４の各排気孔１４ａを通過して消音器１の第３の膨張室１０内に流入し、さらに、残りの排気ガスが排気導入管３の端壁３ａで反射して戻る時に、その一部が第３排気流として第２排気孔郡１４の各排気孔１４ａを通過して消音器１の第３の膨張室１０内に、次に残りの排気ガスが第４排気流として第１排気孔郡１３の各排気孔１３ａを通過して消音器１の第２膨張室９内に各々流入する。
【００１２】
高温高圧の排気ガスは上記した様に４つの排気流に分かれて、各々小径の排気孔１３ａ及び１４ａを介して排気導入管３からケーシング２の膨張室９及び１０内に流入される。上記したように排気ガスを小径の排気孔を介して排出することで、排気ガスをケーシング２内に徐々に開放させることができ、さらに４つの排気流に分けることで排気圧力の開放による圧力変動を圧力レベル、時間、及び場所の３要素において、分散させることができるため、ケーシング２内の排気ガスの排気圧力が開放された時の圧力変動は緩やかになり、ケーシング２に圧力変動による衝撃を緩和する。さらに、排気導入管３の排気孔群１３及び１４の間に間隔を開けて、さらに仕切り板を介した異なる膨張室９，１０に異なるタイミングで排気流を排出するように構成しているので、各排気流の、排気導入管３から排出されてからケーシング２の壁面に到達するまでの時間に時間差が生じ、その結果からもケーシング２に到達する衝撃を緩和できる。
【００１３】
排気導入管３からケーシング２内に流入した排気流は、各膨張室間を行き来する間に常温圧まで圧力が低下され、また、排気圧力の脈動の振幅も減衰されて第４膨張室１１及び第５膨張室１２に連結された排気導出管１８，１９からケーシング２の外部に導出され、各排気導出管１８，１９の下流に設けられたマフラ２０，２１を介して外部に排気される。
【００１４】
以上説明した消音器は、所定の排気脈動を有する高温高圧の排気ガスを、４つの排気流に分けて小径の排気孔１３ａ及び１４ａを介して排気導入管３からケーシング２内に排出しているので、排気ガスを排気導入管から一気にケーシング内に排気する場合に比べて排気圧力の膨張による圧力変動が非常に小さくなり、又、前記４つに分けられた排気流が排気導入管３から別々の膨張室９及び１０に排気されるため、結果として、急激な圧力変動や、排気圧力の脈動との共振によるケーシング２の輻射音を低減させることができるようになるという効果を奏する。
又、前記したようにケーシング２における、第１及び第２排気孔群１３，１４に対応する部分には、消音材２２，２３が張設されているので、排気ガスを４つの排気流に分け、小径の排気孔１３ａ及び１４ａを介して排出することによって相当低減されている僅かな圧力変動をもケーシング２から遮断することができるという効果を奏する。
さらに上記した消音器は、排気導入管３の側壁に複数の小径の排気孔からなる排気孔群を二つ設けているので、排気孔を小径にしたことによる排気抵抗の増加の影響はなく、従って、排気性能を低下させることはないという効果を奏する。仕切り板４〜７はケーシングの補強にもなるので振動も減少でき、輻射音がひくくなる。
【００１５】
上記した消音器は２本の排気管１５，１６を一本の排気導入管３に集合させて、再度２本の排気導出管１８，１９を介して外部に排気するように構成されているが、これらの構成は適用する内燃機関に応じて任意の構成にしてもよいことはもちろんである。
また、上記した消音器は自動二輪車の排気系に適用されているが、消音器は任意の内燃機関に適用できることはいうまでもない。
さらに、上記消音器は、ケーシングにおける第１及び第２排気孔群の位置に対応する部分に、消音材を張設しているが、これは必須のものではない。
また、上記消音器は、その内部を排気ガスが相互に行き来できる５つの膨張室に区画しているが、膨張室の数は上記説明に限定されることなく適当な数に区画してよく、また、膨張室の構成も上記説明に限定されることなく、順番に流れるように構成してもよい。
【００１６】
次に、図５を参照しながら、パンチング孔及び消音部材を備えた本発明に係る消音器の実施例を説明する。
図５は、本発明に係る消音器の図３のＡ−Ａ断面に対応する概略縦断面図である。
尚、本実施例に係る消音器の基本構成は、図１〜図４に示した消音器の構成と同じ構造であるので、同じ部材には同じ符号を付して説明は省略する。
この実施例では、排気導入管３の側壁３ｂにおける第１排気孔群１３と第２排気孔群１４との間に小径の複数のパンチング孔４５ａを設けたパンチング孔群４５が形成されている。
前記排気導入管３の側壁３ｂの外周面におけるパンチング孔群４５が形成された部分には、ファイバー材などの消音部材４６が張設されており、この消音部材４６は板パイプ４７によって密閉的に覆われている。
以上説明した構成によれば、排気導入管３内を流れる排気ガスが、第１排気孔群１３と第２排気孔群１４との間を通る時に、一度、各パンチング孔４５ａから出て消音部材４６内を通過するので、図１〜図４に示した消音器に比べてさらに消音効果が高まる。
【００１７】
次に、図６を参照しながら、本発明に係る消音器の第２の実施例について説明する。
図６は、本発明に係る消音器の第２の実施例の概略縦断面図である。
図中５０は消音器を示している。この消音器５０は、内部に複数の膨張室の膨張室を有するケーシング５９と、ケーシング５９内に挿入されている排気導入管６０と、ケーシング５９の後端５９ａから挿入されている排気導出管６１とから構成されている。
前記ケーシング５９は、その内部が２枚の仕切板５４及び５５で第１〜第３の膨張室５６，５７，５８に区画されており、その第１及び第３膨張室５６，５８に対応する部分が凹凸状に形成されている。
第１膨張室５６と第２膨張室５７とは連通管６６で連通されており、第２膨張室５７と第３膨張室５８とは連通管６７で連通されている。また、前記第３膨張室５８は排気導出管６１を介して外部と連通している。
【００１８】
前記第１膨張室５６は、その内部が２枚の仕切板６２ａ，６２ｂにより、さらに第１〜第３の補助膨張室７０，７１，７２に区画されている。前記仕切板６２，６３には複数の孔（図示せず）が穿設されており、これらの孔により前記３つの室７０，７１，７２は相互に連通している。
【００１９】
排気導入管６０は、ケーシング５９の前端から第１膨張室５６内に挿入されている。この排気導入管６０は、第１膨張室５６内の２枚の仕切板６２，６３を貫通し、第３補助膨張室７２まで伸びており、その後端が端壁６０ａで閉鎖されている。
前記排気導入管６０は、その側壁６０ｂに第１〜第３の排気孔群５１，５２，５３が間隔を開けて形成されている。前記第１の排気孔群５１は側壁６０ｂの第１補助膨張室７０に対応する部分に、第２の排気孔群５２は側壁６０ｂの第２補助膨張室７１にほぼ対応する部分に、第３の排気孔群５３は側壁６０ｂの第３の補助膨張室７２にほぼ対応する部分に各々形成されている。前記第１排気孔群５１の排気孔５１ａの数は、第２排気孔群５２の排気孔５２ａ及び第３排気孔群５３の排気孔５３ａの数に比べて少なく設定されており、本実施例の場合、図６に示した排気孔５１ａの他に反対側に１個あり、合計２個形成されている。
また、排気導入管６０は、その側壁６０ｂの第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間に小径の複数のパンチング孔６３ａから成るパンチング孔群６３が形成されている。前記側壁６０ｂの外周面におけるパンチング孔群６３が形成された部分には、ファイバー材などの消音部材６５が張設されており、この消音部材６５は板パイプ６４によって密閉的に覆われている。
【００２０】
次に、この実施例の作用について説明する。
内燃機関から排気ガスは排気管（図示せず）を介して排気導入管６０に流入する。排気導入管６０に流入した排気ガスは排気導入管６０内を下流に流れる時に、各排気孔群５１〜５３の排気孔５１ａ〜５３ａから第１〜第３の補助膨張室７０、７１，７２に各々流出し、さらに、下流に向かって流れる時に流出しきらなかった排気ガスが端壁６０ａで反射して上流に向かって流れる時に、各排気孔群５１〜５３の排気孔５１ａ〜５３ａから第１〜第３の補助膨張室７０、７１，７２に各々流出する。また、前記排気ガスは、排気導入管６０の第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間を通る時に、パンチング孔群６３のパンチング孔６３ａから出て消音部材６５を通過し、前記消音部材６５によって、その排気圧力が若干低減される。
第１膨張室５６の各補助膨張室７０，７１，７２内に流入した排気ガスは連通管６６及び６７を介して第２膨張室５７、第３膨張室５８の順に流れ、排気導出管６１を介して第３膨張室５８から外部に排気される。
【００２１】
以上説明した消音器５０によれば、第１膨張室５６を３つの補助膨張室７０〜７２に区画し、間隔を開けて設けた３つの排気孔群５１〜５３を介して排気導入管６０から各補助膨張室７０〜７２に排気ガスを排出するように構成しているので、排気導入管６０から第１膨張室５６に排気ガスが排出される時の圧力開放による圧力変動が、圧力レベル、時間、及び場所の３要素で分散され、その結果、ケーシング５９に到達する圧力変動による衝撃が緩和されて、ケーシング５９の輻射音が著しく低減する。
また、上記した消音器５０によれば、排気導入管６０の第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間にパンチング孔群６３を設け、その周りに消音部材６５を張設し、排気ガスが第１排気孔群５１と第２排気孔群５２との間を通る時に、パンチング孔群６３のパンチング孔６３ａから出て消音部材６５を通過するように構成されているので、排気ガスの排気圧力が、排気導入管６０から第１膨張室５６に流出する前に低減され、圧力開放による圧力変動が小さくなる。
さらに、上記した消音器５０では、第１膨張室５６における圧力開放による消音効果に加え、第２膨張室５７及び第３膨張室５８を通過する時の各膨張室５７及び５８での膨張減衰作用による消音効果が得られるので、圧力変動によってケーシング５９に輻射音を生じさせることなく、全体として十分な消音効果が得られる。
また、上記消音器５０では、パンチング孔群６３の上流に第１排気孔群５１を設けているので、排気導入管６０における排気抵抗が小さくなり、排気性能が向上する。尚、前記第１排気孔群５１の数は、第２排気孔群５２及び第３排気孔群５３における消音作用に影響を及ぼさないように適宜設定される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の消音器によれば、少なくともエンジンに接続された排気管の断面積より大きい断面積を有し、外部と連通する排気出口を備えたケーシングと、上流端にエンジンからの排気管が連結され、下流部分がケーシング内に挿入された排気導入管とから成る消音器であって、前記排気導入管の下流端に、その下流端開口を閉鎖する端壁を設け、前記排気導入管の管壁におけるケーシング内に挿入された部分に、少なくとも排気管の内径より小径の複数の排気孔からなる排気孔群を、複数間隔をあけて設け、前記排気導入管の管壁における、ある排気孔群と、他の排気孔群との間の部分に、複数のパンチング孔から成るパンチング孔群を形成し、前記排気導入管の管壁における、前記パンチング孔群を形成した部分に、消音部材を張設しているので、排気導入管からケーシング内に排気される排気ガスの排気圧力を徐々に開放することができる。
また、複数の小径の排気孔を介して排出することで排気ガスをタイミングの異なる複数の排気流に分割してケーシング内の圧力変動を分散させることができ、かつ、排気ガスが、パンチング孔群を介して消音部材を通過することにより排気圧力を低減させることができるので、消音器における急激な圧力変動や排気圧力の脈動との共振による輻射音を著しく低減させることができるという効果を奏する。
また、排気導入管の下流端を閉鎖すると共に、排気導入管に、排気管の内径より小径の複数の排気孔と、複数のパンチング孔とを設け、前記パンチング孔を消音部材で覆うだけで、上記した効果が得られるので、従来の輻射音等に対する対策を施した消音器に比べて構成が非常に簡単であり、軽量化にも向いているという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】消音器を装着した排気系の概略上面図である。
【図２】図１に示した排気系の概略側面図である。
【図３】図１における消音器の拡大図である。
【図４】図３における消音器のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明に係る消音器の図３のＡ−Ａ断面に対応する概略断面図である。
【図６】本発明に係る消音器の第２の実施例の概略縦断面図である。
【図７】従来の消音器の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 消音器
２ ケーシング
２ａ 後壁
２ｂ ブラケット
２ｃ ブラケット
３ 排気導入管
４ 第１仕切板
４ａ 貫通孔
５ 第２仕切板
５ａ 貫通孔
６ 第３仕切板
６ａ 貫通孔
６ｂ 貫通孔
７ 第４仕切板
８ 第１膨張室
９ 第２膨張室
１０ 第３膨張室
１１ 第４膨張室
１２ 第５膨張室
１３ 第１排気孔群
１３ａ 排気孔
１４ 第２排気孔群
１４ａ 排気孔
１５ 排気管
１６ 排気管
１７ 集合連結管
１８ 排気導出管
１９ 排気導出管
２０ マフラ
２１ マフラ
２２ 消音材
２３ 消音材
３０ ケーシング
３１ 第１隔室
３３ 第２隔室
３５ 第３隔室
３７ 排気導入管
３９ 連通管
４１ 共鳴管
４３ 排気導出管
５１ 第１排気孔群
５１ａ 排気孔
５２ 第２排気孔群
５２ａ 排気孔
５３ 第３排気孔群
５３ａ 排気孔
５４ 第１仕切板
５５ 第２仕切板
５６ 第１膨張室
５７ 第２膨張室
５８ 第３膨張室
５９ ケーシング
５９ａ ケーシング後端
６０ 排気導入管
６１ 排気導出管
６２ａ 仕切板
６２ｂ 仕切板
６３ パンチング孔群
６３ａ パンチ孔
６４ 板パイプ
６５ 消音材
６６ 連通管
６７ 連通管
７０ 第１補助膨張室
７１ 第２補助膨張室
７３ 第３補助膨張室
Claims (2)
- 少なくともエンジンに接続された排気管の断面積より大きい断面積を有し、外部と連通する排気出口を備えたケーシングと、
上流端にエンジンからの排気管が連結され、下流部分がケーシング内に挿入された排気導入管と
から成る消音器であって、
前記排気導入管の下流端に、その下流端開口を閉鎖する端壁を設け、
前記排気導入管の管壁におけるケーシング内に挿入された部分に、少なくとも排気管の内径より小径の複数の排気孔からなる排気孔群を、複数間隔をあけて設け、
前記排気導入管の管壁における、ある排気孔群と、他の排気孔群との間の部分に、複数のパンチング孔から成るパンチング孔群を形成し、
前記排気導入管の管壁における、前記パンチング孔群を形成した部分に、消音部材を張設した
ことを特徴とする消音器。 - 前記ケーシングの内部が複数の膨脹室に分割され、
前記複数の排気孔群が各々別の膨脹室内に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の消音器。
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|---|---|---|---|---|
| CN107605571B (zh) * | 2017-09-20 | 2023-08-25 | 重庆隆鑫机车有限公司 | 消声器及其摩托车 |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP06629696A patent/JP3623040B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH09256835A (ja) | 1997-09-30 |
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