(57)【要約】【課題】多段拡張型消音器において、特定周波数の消音悪化を防ぎ、スムーズな音色を提供する。【解決手段】複数の拡張室のうち一組の拡張室４，５間を連通する連通管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの長さを、夫々異ならせて並設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の拡張室を備える内燃機関用消音器において、前記複数の拡張室のうち２つの拡張室間を連通する複数の連通管の長さを夫々異ならせて並設したことを特徴とする内燃機関用消音器。
【請求項２】
前記複数の連通管は夫々内径が異なることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用消音器。
【請求項３】
前記２つの拡張室の間に少なくとも一室が設けられ、該室を前記複数の連通管が貫通していることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関用消音器に関するもので、特に、内部に複数の拡張室を備える拡張型消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、内燃機関の消音器においては、複数の拡張室と共鳴室を組合せた多段拡張型が一般的である。これら消音器では拡張室間のガスの流通を、その両室に両端を開口する連通管にて行っている。そして、連通管を工夫することで、背反しがちな消音量向上と通気抵抗（背圧）低減の両立が試みられている。例えば、特許文献１には、第１拡張室と第２拡張室の間を２本の同長の連通管（還流管）で連通する構造が開示され、通気抵抗を高めずに消音量が向上するとされている。これは、同等容積の１本の還流管に対し、長さをそのままに流路断面積を増やして通気抵抗を減らすとともに、小径化により縮流比と拡張比を稼いで、消音量を増やすことが企図されたものである。【０００３】  一般に、内燃機関用消音器の連通管には気柱共鳴（定在波）の発生が不可避であり、特に拡張室間の排気ガス流下を伴う連通においては、特定周波数の気柱共鳴発生が顕著であることが知られている。この気柱共鳴は、当然、拡張室間の連通管本数の多寡に関係なく夫々の連通管に発生する。そして、気柱共鳴は管の長さと周波数に依存することも周知である。従って、同じ拡張室に開口する複数本の連通管が存在すれば、流通する排気ガスの周波数は同一であるので、夫々の長さに応じた周波数の気柱共鳴が個別に発生することとなる。【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１５４７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、特許文献１に記載の消音器においては、同長である２本の連通管が並設され夫々の入口と出口は同じ拡張室に開口しているので、同一周波数の２つの気柱共鳴が発生する。その結果、２つの共鳴が合成・増幅され特定周波数の消音量だけが著しく悪化する問題が生じる。即ち、連通管の複数化によって全体消音量が増すのに反し、特定周波数の消音量だけが著しく悪化することとなり、これを聴感上は強調された音のピークと感じて、たいへん不快である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するため、本発明は請求項１記載のように、複数の拡張室を備える内燃機関用消音器において、これら複数の拡張室のうち２つの拡張室間を連通する複数の連通管の長さを、夫々異ならせて並設したものである。【０００７】  上記複数の連通管は、請求項２記載のように、夫々内径が異なるように構成してもよい。【０００８】  そして、上記の内燃機関用消音器は、請求項３記載のように、２つの拡張室の間に少なくとも一室が設けられ、その室を複数の連通管が貫通しているように構成するとよい。介在する一つあるいは複数の室は、拡張室及び／または共鳴室である。
【発明の効果】
【０００９】  請求項１記載の発明によれば、複数の連通管の長さが夫々異なるため、複数の同一共鳴の合成が避けられる。更に、各気柱共鳴の音圧レベルが小さい上に周波数が分散するので、特定周波数における消音量悪化を避けられる。もちろん、複数管化の本来的な効果である、流路断面積を増やして通気抵抗を減らすとともに小径化により縮流比と拡張比を稼いで消音量を増やすことも実現される。【００１０】  請求項２記載の発明によれば、気柱共鳴に支配的な連通管の長さの他に、消音量及び圧損に支配的な連通管内径も夫々設定できるので、消音量及び圧損の設定自由度が増す。【００１１】  請求項３記載の発明によれば、必然的に連通管長を長くせざるを得ない内燃機関用消音器においては、拡張室間に共鳴室及び／または拡張室が配されることにより、限られたマフラスペース内でのレイアウト上、非常に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図４に示す実施例に基づいて説明する。図１に示す実施例において、消音器本体１内は両端を側壁９及び１０で閉塞されるとともに、区画壁７及び８によって内部を３室に画定されている。３室は第１拡張室４と第２拡張室５と共鳴室６である。そして、側壁９と区画壁７及び８を貫通して、排気ガスの導入管たるインレットパイプ２が設けられており、他方には導出管たるアウトレットパイプ３が同様に設けられている。主な排気ガスの流下経路は、インレットパイプ２〜第１拡張室４〜連通管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ〜第２拡張室５〜アウトレットパイプ３の順である。なお、消音器本体は、巻回外筒に端板をカシメる工法、プレス加工品を溶接接合する工法（クラムシェル）、筒状体をスピニング加工等でネッキングする工法等、公知の構造及び製造方法から適宜選択すれば良い。【００１３】  主な排気ガスの流下経路の他に、排気ガスの一部は小孔群を介して短絡的に流下する。インレットパイプ２の第２拡張室部分には、排気ガスの流出入が可能な小孔群１１が、円周方向及び長手方向に千鳥状に穿設されている。この小孔群は、直径数ミリの貫通小孔の集合体であり、パイプ内部と外部との排気ガス自体の流通、及び／又は、排気ガス圧力の連通が企図されて、適宜、その位置や配列や開口面積が設定されている。例えば、小孔群１１から漏出した排気ガスはアウトレットパイプ３へ短絡的に流入し、小孔群１３から漏出した排気ガスも小孔群１２を通ってアウトレットパイプ３へ短絡的に流入する。他に、小孔群１２、小孔群１３、小孔群１４ともに同様である。これら各小孔群を経由する少量の短絡流は、背圧低減及び異音発生防止に寄与するが、その設定は個々の消音器のチューニング範疇であり、本発明の本質には関係しないので、詳しい説明は省略する。【００１４】  そして、長さが夫々異なる連通管（インナパイプ）１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆが、略平行の状態で区画壁７及び８を貫通して配備されている。６本の連通管は全て第１拡張室内に一端を開口し、第２拡張室内に他端を開口している。本実施例においては６本とも内径（流通断面積）は同一にしてあるが、背圧や消音要求に応じて、適宜内径を個別設定しても構わないし、同一平面上の配置でなくても構わない。しかし、開口同士や流出した排気ガス同士が干渉する懸念があるため、なるべく連通管は相互に略平行に配備（並設）されることが望ましい。【００１５】  インレットパイプ２内へ流入した排気ガスは、一部を小孔群１１及び１３から漏出しながら大部分が第１拡張室内に排出され、拡張作用によりエネルギーが減衰（＝消音）される。そして、エネルギーを減衰された排気ガスは、６本の連通管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆに分かれて流入、誘導されて第２拡張室５内に流入し、この際の２回目の拡張で更にエネルギーを減衰される。【００１６】  ここにおいて、各連通管には同じ排気ガスが流入するので排気音の周波数特性は同一であるが、長さが全て異なるので、異なった周波数の気柱共鳴が発生する。従って、従来技術のように同一周波数の合成による増大化は起こり得ないので、特��周波数ピークの発生を防止できる。また、連通管の多数本化により夫々の気柱共鳴の強さ（音圧）自体も小さくなるため、更に目立たなくなる。もちろん、多数本化の本来的な効果である背圧減少、及び縮流比と拡張比を稼いでの消音量増加も実現する。また、多数本化による副次効果として、異なった周波数で小レベルの気柱共鳴が多数分散することによって、消音器からの吐出音がマイルド化、スムーズ化されるというメリットを確認できた。換言すると、異長多数本化により吐出音色のチューニング自由度が、拡大したと言える。【００１７】  本実施例では、第１拡張室４と第２拡張室５の間に設けられた共鳴室６を貫通して６本の連通管が配されているが、通常の内燃機関用消音器において２つの拡張室を複数管で連通する場合には、インレットパイプ２やアウトレットパイプ３に比べて極端に短い連通管長は有り得ないので、連通すべき拡張室間に共鳴室を介在させるレイアウトが限られた消音器スペースを有効に使えて、本発明の実施においては特に有用である。【００１８】図２に示す第２の実施例は、上記第１の実施例と基本構成は同じであり、第１拡張室２４と第２拡張室２５とを連通して、６本の連通管２８ａ〜ｆが並設された消音器本体２１である。しかし、小孔群をアウトレットパイプ２３に穿設された小孔群２７だけにして、小孔群による短絡流を排除している。これによって、共鳴室２６における短絡流の拡張／縮流作用が無くなるため、共鳴室２６は純粋な共鳴機能（低周波共鳴）だけを奏する。低周波域の消音が重視される場合には、本実施例のレイアウトが有用である。【００１９】  図３に示す斜視図は第３の実施例であり、上記第２の実施例における連通管本数を５本に減らし、その配列を消音器軸芯（図示せず）の周りに分散させた消音器本体３１である。機能的には第２の実施例と同様、中間に低周波共鳴室３６を有する消音器である。第１の実施例及び第２の実施例は異長連通管を略同一平面上に配列したので、実際の消音器においてはスペース上及び製造上の問題が懸念される。そこで第３の実施例では、異長連通管３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ，３８ｅの５本を、相互に略平行を保ち消音器軸芯とも略平行に、適宜分散配置したものである。【００２０】  図４に示す第４の実施例は、拡張室が３つある消音器本体４１である。３つ以上ある場合においては、少なくともそのうちの１組（２拡張室間）に対して本発明が適用されればよい。あるいは、排気ガスが相互に流通する２組以上の拡張室間において、本発明を適用しても構わない。本実施例では、第１拡張室４４と第２拡張室４５を連通する連通管を４８ａ〜ｆの６本とし、第２拡張室４５と第３拡張室４６とを結ぶ連通管４７を１本としている。インレットパイプ３２から第２拡張室に至るまでは前記実施例と同様であるが、その後更に連通管４７を流下し第３拡張室４６にて拡張するので、更なる消音量が期待される。そして、アウトレットパイプ４３外周には、連通小孔群と吸音材を内包するカバーパイプ４９が外装されており、高周波消音器として高周波異音の発生を防止している。このように、拡張室の数に拘らず適用は任意である。【００２１】  以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含される。例えば、流路を切換えたり流路面積を可変とする弁装置と組合せても良いし、各室に吸音材を充填しても良いし、触媒担体や熱交換器を内蔵しても構わない。もちろん、連通管の本数や配列レイアウトは任意であるし、曲管であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施例の消音器を示す概略断面図である。
【図２】第２の実施例の消音器を示す概略断面図である。
【図３】第３の実施例の消音器を示す概略斜視図である。
【図４】第４の実施例の消音器を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２３】  １，２１，３１，４１  消音器本体
２，２２，３２，４２  インレットパイプ
３，２３，３３，４３  アウトレットパイプ
４，２４，３４，４４  第１拡張室
５，２５，３５，４５  第２拡張室
６，２６，３６  共鳴室
７，８  区画壁
９，１０  側壁
１１，１２，１３，１４，２７，３７  小孔群
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ  連通管
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆ  連通管
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ，３８ｅ  連通管
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ，４８ｅ，４８ｆ  連通管
４７  連通管
４６  第３拡張室
４９  カバーパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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