(57)【要約】【課題】従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができる排気管部品および内燃機関の排気装置を提供すること。【解決手段】テールパイプ２８の一部を構成するようにテールパイプ２８に排気管部品４１を設け、排気管部品４１が、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにしてテールパイプ２８の軸線方向に連接される中空部材４２と、中空部材４２の内部にテールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長延在し、上流端に開口端４３ａを有するとともに、下流端に気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置する閉口端としての底板４３ｂを有する短管４３とから構成する。
2011036700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管に取付けられ、前記排気管の一部を構成する排気管部品であって、
前記排気管内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにして前記排気管の軸線方向に連接される中空部材と、前記中空部材の内部に設けられ、前記排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管とを備え、
前記短管は、軸線方向一端に閉口端を有するとともに軸線方向他端に開口端を有し、前記閉口端が前記排気管内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置することを特徴とする排気管部品。
【請求項２】
前記排気管の排気通路の単位長さ当たりの体積に対して前記中空部材の排気通路の単位長さ当たりの体積が小さくなるように、前記短管と前記中空部材の間の排気通路が絞られることを特徴とする請求項１に記載の排気管部品。
【請求項３】
前記中空部材は、前記排気管の内径と略同一の内径を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気管部品。
【請求項４】
前記中空部材は、前記中空部材の軸線方向一端が、前記排気管の前記上流開口端および前記下流開口端の少なくとも一方を構成するように、前記排気管の前記一端部および前記他端部の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項５】
前記短管が設けられていない場合の前記排気管の排気通路全体の体積に対して、前記短管が設けられた前記中空部材および前記排気管の排気通路全体の体積減少量が２．５％以上となるように前記短管の大きさが設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項６】
前記短管は、前記気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ（但し、ｍは、次数）以下の長さに設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項７】
前記短管が、前記中空部材の軸線方向一端から前記排気管の中心軸に向かって折り曲げられた閉口端と、前記閉口端から前記中空部材の軸線方向他端に向かって折り曲げられて前記中空部材と平行に延在する環状部材とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項８】
前記中空部材が前記排気管の一端部に設けられ、前記短管の軸線方向一端側の断面積が軸線方向他端側の断面積よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項９】
前記中空部材が前記排気管の他端部に設けられ、前記短管の軸線方向一端側の断面積が軸線方向他端側の断面積よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項１０】
前記閉口端を構成する前記短管の底板を開閉弁から構成し、前記開閉弁は、前記短管内を流れる排気流の流量が所定流量以上のときに、前記排気流を受けて開放されることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項１１】
前記中空部材の内径が前記排気管の内径よりも拡径されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項１２】
一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置において、
前記排気管が、請求項１ないし請求項１１のいずれか１の請求項に記載の排気管部品を有することを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項１３】
前記排気管および前記中空部材が一体成形されることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管部品および内燃機関の排気装置に関し、特に、排気ガスの排気方向の最下流に設けられた排気管の気柱共鳴による排気騒音を低減するようにした排気管部品および内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に用いられる内燃機関の排気装置としては、図３２に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図３２において、内燃機関としてのエンジン１から排気マニホールド２に排気される排気ガスは、触媒コンバータ３によって浄化された後に、排気装置４に導入される。【０００３】
排気装置４は、触媒コンバータ３に連結されたフロントパイプ５、フロントパイプ５に連結されたセンターパイプ６、センターパイプ６に連結された消音器としてのメインマフラ７、メインマフラ７に連結されたテールパイプ８およびテールパイプ８に介装されたサブマフラ９から構成されている。【０００４】
メインマフラ７は、内部に排気ガスを拡張して消音するための拡張室と、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音を消音するための共鳴室とが設けられている。具体的には、共鳴室は、共鳴室の容積を大きくしたり、共鳴室内に突出するセンターパイプ６の突出長さを長くすることにより、共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることができるとともに、共鳴室の容積を小さくしたり、共鳴室内に突出するセンターパイプ６の突出部分の長さを短くすることにより、共鳴周波数を高周波数側にチューニングすることができるようになっている。【０００５】
サブマフラ９は、エンジン１の運転時の排気脈動によってテールパイプ８内でテールパイプ８の管長に対応した気柱共鳴が発生したときに、この気柱共鳴の音圧レベルを低減するようになっている。【０００６】
一般に、排気ガスの排気方向上流側および下流側にそれぞれ上流開口端および下流開口端を有するパイプは、エンジンの運転時の排気脈動による入射波がパイプの上流開口端および下流開口端で反射することにより、パイプの管長を半波長とした周波数の気柱共鳴を基本成分として、その半波長の自然数倍の波長の気柱共鳴が発生する。【０００７】
例えば、サブマフラ９が設けられていないテールパイプ８がメインマフラ７から後方に延在している場合を例にすると、図３３に示すように、基本振動（一次成分）の気柱共鳴の波長λ１は、テールパイプ８の管長Ｌの略２倍となり、二次成分の気柱共鳴の波長λ２は、管長Ｌの略１倍となる。このように、テールパイプ８内には上流開口端８ａおよび下流開口端８ｂが定在波の音圧分布の節となるような定在波ができる。【０００８】
また、テールパイプ８の気柱共鳴周波数ｆｍは、下記の式（１）で表される。【０００９】
ｆｍ＝（ｃ／２Ｌ）・ｍ............（１）
但し、ｃ：音速、Ｌ：テールパイプの管長、ｍ：次数
上記の式（１）から明らかなように、テールパイプ８の管長Ｌが長い程、気柱共鳴周波数ｆｍがエンジン１の回転数が低い低周波数領域に移行してしまうことが知られている。
また、図３４に示すように、エンジン１の排気脈動の周波数は、エンジン１の回転数が増大するのに伴って増大するようになっており、エンジン１の回転数に対応した気柱共鳴による排気音の一次成分ｆ１と二次成分ｆ２とで排気音の音圧レベル（ｄＢ）が高くなることが知られている。【００１０】
したがって、管長が長いテールパイプ８（例えば、テールパイプ８の管長が１．５ｍ以上）を用いる場合には、エンジン回転数が低い常用回転域（２０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ）で気柱共鳴が発生してしまうことがあり、排気騒音が悪化してしまい、運転者に不快感を与えてしまうことになる。【００１１】
特に、図３２に示すように、気柱共鳴の一次成分ｆ１の音圧のピーク（音圧分布の腹の幅）は、二次成分ｆ２の音圧のピークよりも大きいため、常用回転域でこもり音と呼ばれる不快な騒音が発生してしまい、排気騒音の悪化の原因となる。【００１２】
このため、テールパイプ８の管長が長い場合には、図３２に示す音圧レベルが高い定在波の腹の部分で、かつ、気柱共鳴による排気音の一次成分ｆ１、二次成分ｆ２のそれぞれの腹に対して最適な位置に、メインマフラ７より容量の小さなサブマフラ９を設けることにより、エンジン１の常用回転域において排気騒音を低減して、運転者に不快感を与えてしまうのを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−４６１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このような従来のエンジン１の排気装置にあっては、気柱共鳴の音圧レベルを低減するために、テールパイプ８のサブマフラ９を設ける必要があるため、サブマフラ９を設ける分だけ排気装置４の重量が増大してしまうとともに、排気装置４の製造コストが増大してしまう。【００１５】
また、サブマフラ９を廃止して、テールパイプ８の気柱共鳴をメインマフラ７の共鳴室によって低減した場合に、共鳴室の容積を大きくする必要があるため、メインマフラ７が大型化してしまい、メインマフラ７の大型化に伴って排気装置４の重量が増大してしまうとともに、排気装置４の製造コストが増大してしまう。【００１６】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができる排気管部品および内燃機関の排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る排気管部品は、上記目的を達成するため、（１）一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管に取付けられ、前記排気管の一部を構成する排気管部品であって、前記排気管内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにして前記排気管の軸線方向に連接される中空部材と、前記中空部材の内部に設けられ、前記排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管とを備え、前記短管は、軸線方向一端に閉口端を有するとともに軸線方向他端に開口端を有し、前記閉口端が前記排気管内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置するものから構成されている。【００１８】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の発生時に、音圧分布の節の位置において、排気管内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーを短管内に蓄積して排気管内のポテンシャルエネルギーを短管内と短管を除いた排気管内に分散することができる。
すなわち、気柱共鳴が発生する系が有する力学的エネルギーは、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの和で表され、力学的エネルギーは、保存される。【００１９】
音圧分布の節の位置は、音圧が最小となる反面、粒子速度が最大となるので、排気管内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーは、音圧が低い位置に設けられた短管内に蓄積され、このポテンシャルエネルギーは、外部に放出されない。【００２０】
このため、排気管内のポテンシャルエネルギーを、短管内のポテンシャルエネルギーと、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーとに分散して、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーのみを外部に放出することができる。このため、音圧のピークを下げて音圧レベルを低減することができ、排気騒音を低減することができる。【００２１】
一方、中空部材の内部に、排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管が設けられるので、中空部材の内部の排気通路を絞るようにした場合に、気柱共鳴の定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において、粒子速度を上昇させることができる。【００２２】
排気管内の気柱共鳴が持つポテンシャルエネルギーは、排気管内のポテンシャルエネルギーと短管内のポテンシャルエネルギーに分散されているが、ポテンシャルエネルギーは、全体として変化がないのに対して、運動エネルギーを飛躍的に増大させることができるため、力学的エネルギーを増加させることができる。このため、排気管を擬似的に長くすることができ、気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。【００２３】
また、排気管が擬似的に長くなると、短管の内部に蓄積していたポテンシャルエネルギーを除いた排気管内のポテンシャルエネルギーは、排気管の伸び代分だけ排気管全体に分散されるため、力学的エネルギーの観点からは、排気管の内径が細くなったものと等価となり、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。【００２４】
この結果、排気騒音を大幅に低減することができ、排気管部品を排気管と消音器とを備えた排気装置に設けた場合に、従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができる。【００２５】
上記（１）に記載の排気管部品において、（２）前記排気管の排気通路の単位長さ当たりの体積に対して前記中空部材の排気通路の単位長さ当たりの体積が小さくなるように、前記短管と前記中空部材の間の排気通路が絞られるものから構成されている。【００２６】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において、粒子速度を上昇させることができ、排気管全体のポテンシャルエネルギーに対して運動エネルギーを飛躍的に増大させることができる。このため、力学的エネルギーを増加させて、排気管を擬似的に長くすることができ、気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。【００２７】
また、排気管が擬似的に長くなると、短管の内部に蓄積していたポテンシャルエネルギーを除いた排気管内のポテンシャルエネルギーは、排気管の伸び代分だけ排気管全体に分散されるため、力学的エネルギーの観点からは、排気管の内径が細くなったものと等価となり、気柱共鳴の音圧のピークを低減することができる。【００２８】
上記（１）または（２）に記載の排気管部品において、（３）前記中空部材は、前記排気管の内径と略同一の内径を有するものから構成されている。
この排気管部品を備えた排気管は、排気管の内径と略同一の内径を有する中空部材が排気管に取付けられるので、すなわち、直管に、短管を有する排気管部品が取付けられるので、排気管の排気通路の単位長さ当たりの体積に対して中空部材の排気通路の単位長さ当たりの体積を小さくして短管と中空部材の間の排気通路を絞ることができ、粒子速度が最大となる音圧分布の節で粒子速度を上昇させることができる。【００２９】
上記（１）ないし（３）に記載の排気管部品において、（４）前記中空部材は、前記中空部材の軸線方向一端が、前記排気管の前記上流開口端および前記下流開口端の少なくとも一方を構成するように、前記排気管の前記一端部および前記他端部の少なくとも一方に設けられるものから構成されている。【００３０】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節となる排気管の上流開口端または下流開口端を構成するように排気管の一端部または他端部を排気管部品から構成すれば、気柱共鳴の音圧のピークが最も大きい一次成分の音圧のピークを確実に低減することができるとともに、一次成分の気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。この結果、排気騒音をより一層低減することができる。【００３１】
これに加えて、気柱共鳴の一次成分を基本とした二次成分以上の音圧のピークも低減することができるため、内燃機関の常用回転域において排気騒音をより一層低減することができる。【００３２】
上記（１）ないし（４）に記載の排気管部品において、（５）前記短管が設けられていない場合の前記排気管の排気通路全体の体積に対して、前記短管が設けられた前記中空部材および前記排気管の排気通路全体の体積減少量が２．５％以上となるように前記短管の大きさが設定されるものから構成されている。【００３３】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、排気管の排気通路全体の体積減少量が２．５％以上となるように短管の大きさが設定された排気管を用いてスピーカ加振試験を行った結果、気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、音圧のピークを低減できることが確認された。【００３４】
上記（１）ないし（５）に記載の排気管部品において、（６）前記短管は、前記気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ（但し、ｍは、次数）以下の長さに設定されるものから構成されている。【００３５】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、短管を気柱共鳴の定在波の粒子速度が大きい位置に短管を位置させることができ、ポテンシャルエネルギーの減少量に対して排気管内の排気ガスの運動エネルギーをより効果的に大きくすることができる。【００３６】
上記（１）ないし（６）に記載の排気管部品において、（７）前記短管が、前記中空部材の軸線方向一端から前記排気管の中心軸に向かって折り曲げられた閉口端と、前記閉口端から前記中空部材の軸線方向他端に向かって折り曲げられて前記中空部材と平行に延在する環状部材とを備えたものから構成されている。【００３７】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、中空部材の軸線方向一端部を折り曲げることで短管を容易に成形することができ、中空部材の製造コストを低減することができ、結果的に排気管の製造コストを低減することができる。【００３８】
上記（１）ないし（７）に記載の排気管部品において、（８）前記中空部材が前記排気管の一端部に設けられ、前記短管の軸線方向一端側の断面積が軸線方向他端側の断面積よりも小さく形成されるものから構成されている。【００３９】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、中空部材の内部の排気方向上流側の排気通路を下流側の排気通路よりも大きくすることができるため、短管が排気ガスの抵抗になるのを防止して、排気管内を流れる排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができる。また、排気ガスを短管の上流側の外周部から下流側の外周部に向かって整流することができ、排気ガスの乱流が発生するのを防止して気流音が発生するのを防止することができる。【００４０】
上記（１）ないし（８）に記載の排気管部品において、（９）前記中空部材が前記排気管の他端部に設けられ、前記短管の軸線方向一端側の断面積が軸線方向他端側の断面積よりも大きく形成されるものから構成されている。【００４１】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置する短管の軸線方向一端側の断面積を大きくすることができるため、気柱共鳴の定在波の粒子速度をより一層大きくして、排気ガスの運動エネルギーをより効果的に大きくすることができる。【００４２】
上記（１）ないし（９）に記載の排気管部品において、（１０）前記閉口端を構成する前記短管の底板を開閉弁から構成し、前記開閉弁は、前記短管内を流れる排気流の流量が所定流量以上のときに、前記排気流を受けて開放されるものから構成されている。【００４３】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、排気ガスの流量が少ない内燃機関の低回転時に開閉弁を閉塞させて短管の底板を構成することができ、短管内にポテンシャルエネルギーを蓄積することができる。【００４４】
また、排気ガスの流量が多いときには、開閉弁を開放させて短管を通して排気ガスを排出することができるため、内燃機関の高回転時に排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。【００４５】
上記（１）ないし（１０）に記載の排気管部品において、（１１）前記中空部材の内径が前記排気管の内径よりも拡径されたものから構成されている。【００４６】
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、排気管の排気通路の断面積と中空部材の排気通路の断面積が同じになるように拡径部が拡径された場合には、排気管内のポテンシャルエネルギーを、短管内のポテンシャルエネルギーと、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーとに分散して短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーのみを外部に放出することができ、音圧のピークを下げて排気騒音を低減することができる。【００４７】
また、排気管の単位長さ当たりの体積に対して中空部材の単位長さ当たりの体積が小さくなるように、中空部材が拡径される場合には、中空部材の内部の排気通路を絞ることができるため、排気管内のポテンシャルエネルギーを分散して音圧のピークを下げる効果に加えて、気柱共鳴の定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において粒子速度を上昇させることができ、排気管を擬似的に長くして、気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、音圧のピークをより一層低減できる。【００４８】
本発明に係る内燃機関の排気装置は、（１２）一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置において、前記排気管が、上記（１）ないし（１１）の排気管部品を有するものから構成されている。【００４９】
この構成により、排気装置は、排気管内のポテンシャルエネルギーを、短管内のポテンシャルエネルギーと、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーとに分散して、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーのみを外部に放出することができ、音圧のピークを下げて音圧レベルを低減することができる。この結果、排気騒音を低減することができる。【００５０】
また、排気管を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーを排気管の伸び代分だけ排気管全体に分散させて排気管の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。【００５１】
この結果、排気騒音を大幅に低減することができ、排気管部品を排気管と消音器とを備えた排気装置に設けた場合に、従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができる。【００５２】
上記（１２）に記載の内燃機関の排気装置において、（１３）前記排気管および前記中空部材が一体成形されるものから構成されている。
この構成により、排気装置は、排気管と排気管部品を別々に製造して排気管に排気管部品を取付ける必要がないため、排気管の製造を容易に行うことができるとともに、排気管の製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができる排気管部品および内燃機関の排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、内燃機関の排気装置の構成図である。
【図２】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプが連結されたマフラの断面図である。
【図３】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸線方向の正面図である。
【図４】図３のテールパイプのＡ−Ａ方向矢視断面図である。
【図５】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプのパイプ本体と排気管部品との分解図である。
【図６】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の粒子速度分布の定在波を説明する図である。
【図７】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の音圧分布の定在波を説明する図である。
【図８】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する音圧レベルとエンジン回転数との関係を示す図である。
【図９】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する気柱共鳴のポテンシャルエネルギーを示す図である。
【図１０】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流部内に発生する気柱共鳴の粒子速度の変化を示す図である。
【図１１】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する気柱共鳴のポテンシャルエネルギーが分散された状態を示す図である。
【図１２】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、排気管内のポテンシャルエネルギーの減少と排気管の管長が擬似的に長くなる原理を説明するためのテールパイプの力学的エネルギーの状態を示す図である。
【図１３】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、管長が擬似的に長くなる原理を説明するための短管が設けられていないテールパイプの模式図である。
【図１４】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、管長が擬似的に長くなる原理を説明するための短管が設けられたテールパイプの模式図である。
【図１５】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する一次成分の音圧レベルと周波数との関係を示す図である。
【図１６】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、周波数別感度と周波数とを関連付けた聴感補正曲線を示す図である。
【図１７】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、上流部および下流部に短管を有するテールパイプを示す図である。
【図１８】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸線方向の正面図である。
【図１９】図１８のテールパイプのＢ−Ｂ方向矢視断面図である。
【図２０】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、上流部と下流部とに短管が設けられたテールパイプの断面図である。
【図２１】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸線方向の正面図である。
【図２２】図２１のテールパイプのＣ−Ｃ方向矢視断面図である。
【図２３】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸線方向の正面図である。
【図２４】図２３のテールパイプのＤ−Ｄ方向矢視断面図である。
【図２５】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸線方向の正面図である。
【図２６】図２５のテールパイプのＥ−Ｅ方向矢視断面図である。
【図２７】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流部側の斜視図である。
【図２８】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸線方向の正面図である。
【図２９】図２８のテールパイプのＦ−Ｆ方向矢視断面図である。
【図３０】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流部の斜視図である。
【図３１】本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流部側の断面図である。
【図３２】従来の内燃機関の排気装置の構成図である。
【図３３】従来のテールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の音圧分布の定在波を説明する図である。
【図３４】従来のテールパイプの音圧レベルとエンジン回転数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）  
図１〜図１７は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、例えば、直列４気筒の内燃機関としてのエンジン２１には排気マニホールド２２が接続されており、この排気マニホールド２２には排気装置２３が接続されている。
【００５６】
なお、エンジン２１は、直列４気筒に限らず、直列３気筒または直列５気筒以上であってもよく、左右に分割されたそれぞれのバンクに３気筒以上の気筒を有するＶ型エンジンであってもよい。
【００５７】
排気マニホールド２２は、エンジン２１の第１気筒から第４気筒にそれぞれ連通する排気ポートにそれぞれ接続される４つの排気枝管２２ａ（図示１つ）と、排気枝管２２ａの下流側を集合させる排気集合管２２ｂとから構成されており、エンジン２１の各気筒から排気される排気ガスが排気枝管２２ａを介して排気集合管２２ｂに導入されるようになっている。
【００５８】
排気装置２３は、触媒コンバータ２４、円筒状のフロントパイプ２５、円筒状のセンターパイプ２６、消音器としてのマフラ２７および円筒状のテールパイプ２８を備えており、この排気装置２３は、車体の床下に弾性的に垂下されるようにしてエンジン２１の排気ガスの排気方向下流側に設置されている。
なお、上流とは排気ガスの排気方向の上流を示し、下流とは排気ガスの排気方向の下流を示すものである。
【００５９】
触媒コンバータ２４の上流端は、排気集合管２２ｂの下流端に接続されており、触媒コンバータ２４の下流端は、フロントパイプ２５に接続されている。この触媒コンバータ２４は、ハニカム基材または粒状の活性アルミナ製担体に白金、パラジウム等の触媒を付着させたものが本体ケースに収納されたものから構成され、ＮＯｘの還元やＣＯ、ＨＣの酸化を行うようになっている。
【００６０】
また、フロントパイプ２５の下流端にはセンターパイプ２６の上流端が接続されており、センターパイプ２６の下流側は、排気音の消音を行うマフラ２７に接続されている。
【００６１】
図２において、マフラ２７は、中空筒状に形成されたアウタシェル３１と、アウタシェル３１の両端を閉塞するエンドプレート３２、３３とを備えている。
アウタシェル３１内には仕切板３４が設けられており、この仕切板３４によってアウタシェル３１内は、排気ガスを拡張して消音するための拡張室３５およびヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音を消音するための共鳴室３６に区画されている。
【００６２】
また、エンドプレート３２と仕切板３４にはそれぞれ挿通孔３２ａ、３４ａが形成されており、この挿通孔３２ａ、３４ａにはセンターパイプ２６の下流側（以下、センターパイプ２６の下流側をインレットパイプ部２６Ａという）が挿通されている。
【００６３】
このインレットパイプ部２６Ａは、拡張室３５および共鳴室３６に収納されるようにしてエンドプレート３２および仕切板３４に支持されており、下流開口端２６ｂが共鳴室３６に開口している。
【００６４】
また、インレットパイプ部２６Ａにはインレットパイプ部２６Ａの軸線方向（排気ガスの排気方向）および周方向に複数の小孔２６ａが形成されており、インレットパイプ部２６Ａの内部と拡張室３５とは、小孔２６ａを介して連通している。
【００６５】
したがって、センターパイプ２６のインレットパイプ部２６Ａを通してマフラ２７に導入される排気ガスは、小孔２６ａを介して拡張室３５に導入されるとともに、インレットパイプ部２６Ａの下流開口端２６ｂから共鳴室３６に導入される。
【００６６】
そして、共鳴室３６に導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。具体的には、共鳴室３６は、共鳴室３６の容積を大きくしたり、共鳴室３６内に突出するセンターパイプ２６の突出長さを長くすることにより、共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることができ、共鳴室３６の容積を小さくしたり、共鳴室３６内に突出するセンターパイプ２６の突出部分の長さを短くすることにより、共鳴周波数を高周波数側にチューニングすることができるようになっている。
【００６７】
また、仕切板３４とエンドプレート３３にはそれぞれ挿通孔３４ｂ、３３ａが形成されており、この挿通孔３４ｂ、３３ａにはテールパイプ２８の上流部（一端部）２８Ａが挿通されている。
【００６８】
テールパイプ２８の上流部２８Ａの上流端には上流開口端２８ａが設けられており、テールパイプ２８の上流部２８Ａは、上流開口端２８ａが拡張室３５に開口するようにして挿通孔３４ｂ、３３ａに挿通されることにより、マフラ２７に接続されている。
【００６９】
また、テールパイプ２８の下流部（他端部）２８Ｂの下流端には下流開口端２８ｂが形成されており、この下流開口端２８ｂは、大気に連通している。このため、マフラ２７の拡張室３５からテールパイプ２８の上流開口端２８ａに導入された排気ガスは、テールパイプ２８を通して下流開口端２８ｂから大気に排出される。
【００７０】
すなわち、本実施の形態のテールパイプ２８は、上流部２８Ａにエンジン２１から排出された排気ガスの排気方向上流側のマフラ２７に接続される上流開口端２８ａを有するとともに、下流部２８Ｂに排気ガスを大気に排出するための下流開口端２８ｂを有している。
【００７１】
ここで、テールパイプ２８の上流部２８Ａおよび下流部２８Ｂは、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂを含んで所定の長さを有するテールパイプ２８の上流側と下流側の部分を示す。
【００７２】
また、図３〜図５に示すように、テールパイプ２８は、パイプ本体４０と排気管部品４１とを備えており、このパイプ本体４０と排気管部品４１とが一体化されたものから構成されている。すなわち、排気管部品４１は、テールパイプ２８の一部であるテールパイプ２８の下流部２８Ｂを構成している。
排気管部品４１は、中空部材４２と、短管４３と、中空部材４２と短管４３の間に介装されたブラケット４４ａ、４４ｂとから構成されている。
【００７３】
中空部材４２の上流開口端（中空部材の軸線方向他端）４２ａは、パイプ本体４０の外径よりも大径の内径を有する拡径部を構成しており、この上流開口端４２ａがパイプ本体４０の下流端４０ａの外周部に溶接等によって固定されることで中空部材４２がパイプ本体４０に固定される。
【００７４】
すなわち、本実施の形態の中空部材４２は、パイプ本体４０の軸線方向に連接されている。なお、中空部材４２をパイプ本体４０に取付ける方法としては、溶接以外にボルト等を用いてもよい。また、中空部材４２は、パイプ本体４０の内径と同一の内径を有しており、テールパイプ２８は、軸線方向に亘って同一の内径を有している。
【００７５】
また、短管４３の外周部は、板状のブラケット４４ａ、４４ｂの内周部に溶接等によって固定されており、このブラケット４４ａ、４４ｂの外周部は、中空部材４２の内周部に溶接等によって固定されている。このため、短管４３は、ブラケット４４ａ、４４ｂを介して中空部材４２に取付けられている。
【００７６】
また、短管４３は、軸線方向他端を構成する上流端に開口端４３ａを有するとともに、軸線方向一端を構成する下流端に閉口端である底板４３ｂを有しており、有底筒状に形成されている。
【００７７】
また、短管４３の断面積は、軸線方向に亘って均一になっており、短管４３の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸と同一の中心軸となるようにテールパイプ２８の中心軸線上に設置されている。
【００７８】
本実施の形態の排気管部品４１は、パイプ本体４０に取付けられてパイプ本体４０と共にテールパイプ２８を構成するため、中空部材４２の下流開口端（軸線方向他端）４２ｂがテールパイプ２８の下流開口端２８ｂを構成するようになっている。
【００７９】
また、短管４３の底板４３ｂは、中空部材４２の下流開口端（中空部材４２の軸線方向一端）であるテールパイプ２８の下流開口端２８ｂと同一面上に位置しており、短管４３の開口端４３ａは、底板４３ｂからパイプ本体４０側に向かって所定の長さで延在している。
【００８０】
本実施の形態では、短管４３の底板４３ｂが、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂと同一面上に位置しているため、短管４３の底板４３ｂがテールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管４３の底板４３ｂは、気柱共鳴の音圧分布の定在波の節から、上流側または下流側に若干量だけずれていてもよい。
【００８１】
ここで、テールパイプ２８内に発生する気柱共鳴の定在波は、テールパイプ２８の管長Ｌと定在波の波長λとが特定の関係にあるとき、振幅が著しく大きくなり、気柱共鳴が生じる。この気柱共鳴は、テールパイプ２８の管長Ｌを半波長とした周波数を基本として、その半波長の自然数倍の波長の気柱共鳴が発生して音圧が増大する。
【００８２】
具体的には、図６にテールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の定在波の粒子速度分布を示すように、基本振動（一次成分）の気柱共鳴の波長λ１は、テールパイプ２８の管長Ｌの略２倍となり、二次成分の気柱共鳴の波長λ２は、管長Ｌの略１倍となる。
【００８３】
図６から明らかなように、それぞれの定在波は、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが粒子速度の腹となり、この粒子速度は、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂで最大となる。
【００８４】
また、一次成分および二次成分の気柱共鳴の定在波の音圧分布は、図７に示すように、粒子速度分布の腹と節とがそれぞれ逆となってテールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが音圧分布の節となり、音圧は、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂで最小となる。
【００８５】
また、短管４３は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ（但し、ｍは、次数）以下の長さに設定されている。本実施の形態では、短管４３がテールパイプ２８の下流部２８Ｂに設けられており、図６に示すように、λ１＝２Ｌであるため、短管４３の長さは、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管４３は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、同一の内径を有する直管のテールパイプ２８の下流部２８Ｂに軸線方向に沿ってテールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さで延在する短管４３が設けられるため、テールパイプ２８の排気通路４５の単位長さ当たりの体積に対して下流部２８Ｂの排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように、短管４３と下流部２８Ｂの間の排気通路４５の体積が小さくなっている。
【００８７】
このため、図６、図７に示すように、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節において気柱共鳴の粒子速度が最大となることを利用して、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの単位長さ当たり体積を小さくすることにより、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの気柱共鳴の粒子速度を上昇させることができる。
【００８８】
また、短管４３は、短管４３が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路４５の体積に対して、短管４３をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路４５の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
なお、本実施の形態では、テールパイプ２８の下流部２８Ｂにブラケット４４ａ、４４ｂを設けているが、ブラケット４４ａ、４４ｂは板状であるため、ブラケット４４ａ、４４ｂの断面積は、短管４３の断面積よりも小さい。このため、排気通路４５の体積の減少量は、短管４３の断面積に大きく依存される。
【００８９】
なお、この短管４３の大きさとは、短管４３を中実軸と見なした場合の短管４３の体積を表し、短管４３が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路４５の体積に対して、短管４３の体積は、２．５％以上となる。
【００９０】
ここで、排気通路４５は、テールパイプ２８、すなわち、パイプ本体４０と中空部材４２とによって囲まれる空間の全てであり、排気通路４５の中で短管４３の外周部と中空部材４２とによって囲まれる空間が排気通路４５ａを構成している。
【００９１】
次に、作用を説明する。
エンジン２１の運転時にエンジン２１の各気筒から排気される排気ガスは、排気マニホールド２２から触媒コンバータ２４に導入され、触媒コンバータ２４によってＮＯｘの還元やＣＯ、ＨＣの酸化が行われる。
【００９２】
触媒コンバータ２４から排気される排気ガスは、フロントパイプ２５およびセンターパイプ２６を通してマフラ２７に導入される。マフラ２７に導入される排気ガスは、インレットパイプ部２６Ａの小孔２６ａを介して拡張室３５に導入されるとともに、インレットパイプ部２６Ａの下流開口端２６ｂから共鳴室３６に導入され、共鳴室３６に導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。
【００９３】
拡張室３５に導入された排気ガスは、テールパイプ２８の上流開口端２８ａを通してテールパイプ２８内に導入された後、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂを通して大気に排出される。
【００９４】
また、エンジン２１の運転時にテールパイプ２８に導入される排気ガスの排気音は、エンジン２１の回転数に応じて変化する排気脈動の入射波であり、この入射波は、エンジン２１の回転数が増大するにつれて周波数が大きくなるものである。
【００９５】
エンジン２１の運転時の排気脈動による入射波がテールパイプ２８に導入されると、この入射波がテールパイプ２８の下流開口端２８ｂで、所謂、開口端反射する。この反射波は、入射波と同じ位相で入射波と逆向きとなる。また、この反射波は、再び上流開口端２８ａでこの反射波と同位相で逆向きに開口端反射を行う。この反射波が今度は入射波となり、上流開口端２８ａで反射波となる。
【００９６】
開口端反射が起こる理由としては、テールパイプ２８内を流れる排気ガスの圧力は高く、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂの外側は圧力が低いため、入射波が勢いよく大気に飛び出すことで下流開口端２８ｂ内の排気ガスの圧力が低くなり、この低圧部がテールパイプ２８を上流開口端２８ａに向かって進行し始めるからである。
【００９７】
したがって、反射波は、入射波と同位相で逆向きとなるのである。また、上流開口端２８ａ側で反射波が発生する理由も下流開口端２８ｂで反射波が発生する理由と同様である。
【００９８】
そして、下流開口端２８ｂに向かう入射波と下流開口端２８ｂと逆向きの反射とが干渉することで、図６に示すように、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂにおいて粒子速度が最大となるような定在波ができる。
【００９９】
また、この定在波は、テールパイプ２８の管長Ｌと定在波の波長λとが特定の関係にあるとき、振幅が著しく大きくなり、気柱共鳴が生じる。この気柱共鳴は、テールパイプ２８の管長Ｌを半波長とした周波数を基本として、その半波長の自然数倍の波長の気柱共鳴が発生して音圧が増大する。
【０１００】
ここで、音速をｃ、テールパイプ２８の長さをＬ、次数をｍとしたときのテールパイプ２８の気柱共鳴周波数ｆｍは、
ｆｍ＝（ｃ／２Ｌ）・ｍ............（２）
で表される。
【０１０１】
また、図８に示すように、エンジン２１の排気脈動の周波数は、エンジン２１の回転数が増大するのに伴って増大するようになっており、エンジン２１の回転数に対応した気柱共鳴による排気音の一次成分ｆ１と二次成分ｆ２とで排気音の音圧レベル（ｄＢ）が高くなる。
【０１０２】
したがって、管長が長いテールパイプ２８（例えば、テールパイプ２８の管長が１．５ｍ以上）を用いる場合には、エンジン２１の回転数が低い常用回転域（２０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ）で気柱共鳴が発生してしまうことがある。
【０１０３】
特に、気柱共鳴の一次成分ｆ１の音圧のピーク（音圧分布の腹の幅）は、二次成分ｆ２の音圧のピークよりも大きいため、常用回転域でこもり音と呼ばれる不快な騒音が発生してしまい、排気騒音の悪化の原因となり、運転者に不快感を与えてしまうことになる。
【０１０４】
そこで、本実施の形態は、エンジン２１の常用回転域において気柱共鳴周波数の一次成分ｆ１および二次成分ｆ２の気柱共鳴の音圧のレベルを低減し、排気騒音を低減して運転者に不快感を与えるのを防止するようにした。
【０１０５】
まず、気柱共鳴の音圧レベルを低減することができる理由を説明する。
短管４３が設けられていないテールパイプ２８内に気柱共鳴が発生しているときの気柱共鳴の定在波の一次成分ｆ１の音圧分布を図９に示すと、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが気柱共鳴の定在波の音圧分布の節となるため、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂにおいて、気柱共鳴の定在波の音圧が最小となる。また、中央部が気柱共鳴の定在波の音圧分布の腹となるため、中央部において、気柱共鳴の定在波の音圧がピークＰ１となる。
【０１０６】
また、テールパイプ２８内に気柱共鳴が発生しているときの気柱共鳴の一次成分ｆ１の定在波の粒子速度分布を図１０に示すと、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが気柱共鳴の定在波の流速度分布の腹となるため、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂで定在波の粒子速度が最大となる。また、中央部が気柱共鳴の定在波の粒子速度分布の節となるため、中央部では粒子が移動しない。
【０１０７】
本実施の形態では、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの内部に、開口端４３ａと閉口端である底板４３ｂを有する有底筒状の短管４３を設け、この底板４３ｂを、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置させたので、気柱共鳴の発生時に、定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において、テールパイプ２８内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーを短管４３に内に蓄積することができる。
【０１０８】
すなわち、気柱共鳴が発生する系が有する力学的エネルギーは、運動エネルギーとポテンシャルエネルギー（排気ガスの質量）の和で表され、力学的エネルギーは、保存されることが知られている。
【０１０９】
このポテンシャルエネルギーについて考察する。
音圧分布の節の位置は、音圧が最小となる反面、粒子速度が最大となるので、テールパイプ２８内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーは、図１１に示すように、音圧が低い位置に設けられた短管４３内に蓄積され、底板４３ｂ側の音圧が開口端４３ａ側の音圧に比べて高いモードとなるポテンシャルエネルギーＡ１となり、このポテンシャルエネルギーＡ１は、外部に放出されない。
【０１１０】
この短管４３内に蓄積されるポテンシャルエネルギーＡ１は、テールパイプ内の排気ガスが持つポテンシャルエネルギーによって行われるため、系としては、ポテンシャルエネルギーの変化が生じないが、力学的エネルギーの保存則により、図９に示すテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡは、短管４３内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管４３を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散されて、短管４３を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみが外部に放出されることになる。
【０１１１】
すなわち、図１２に示すように、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡから短管４３内のポテンシャルエネルギーＡ１（ハッチングで示す）を差し引いた残りのポテンシャルエネルギーＡ２（ハッチングで示す）がテールパイプ２８から外部に放出される。
【０１１２】
気柱共鳴による音圧レベルは、ポテンシャルエネルギーによって決まるため、ポテンシャルエネルギーを少なくすることにより、すなわち、テールパイプ２８のポテンシャルエネルギーをポテンシャルエネルギーＡ２のみとすることにより、音圧のピークをピークＰ１からピークＰ２（図１１参照）に下げて音圧レベルを低減することができる。この結果、ポテンシャルエネルギーの減少分だけ、排気騒音を低減することができる。
【０１１３】
次に、排気ガスの運動エネルギーにおいて考えると、本実施の形態では、テールパイプ２８の下流部２８Ｂに、テールパイプ２８の軸線方向に沿って延在する短管４３を設け、テールパイプ２８の排気通路４５の単位長さ当たりの体積に対して下流部２８Ｂの内部の排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積を小さくしているため、図１０に示すように、テールパイプ２８内の粒子速度Ｂは、下流部２８Ｂ内において実線で示す粒子速度Ｂ１から破線で示すＢ２まで上昇する。
【０１１４】
この粒子速度を運動エネルギーで考えると、運動エネルギーは、速度の二乗に比例することから、テールパイプ２８の排気通路４５内の運動エネルギーは、増えた粒子速度の二乗分だけ増加する。図１２に運動エネルギーの増加レベルを示すと、運動エネルギーは、Ｂ１で示す位置からＢ３で示す位置まで飛躍的に増加する。
【０１１５】
テールパイプ２８内の気柱共鳴が持つポテンシャルエネルギーＡは、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２と短管４３内のポテンシャルエネルギーＡ１に分散されているが、ポテンシャルエネルギーＡは、全体として変化がないのに対して、運動エネルギーを飛躍的に増大させることができるため、ポテンシャルエネルギーと運動エネルギーの和である力学的エネルギーを増加させることができる。
【０１１６】
したがって、テールパイプ２８内の気柱共鳴が持つ力学的エネルギーが保存されるようにテールパイプ２８が擬似的に長くなり、気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。
【０１１７】
具体的にテールパイプ２８が擬似的に長くなる理由を説明する。
図１３に示すように、断面積Ｓ０、管長Ｌのテールパイプ２８の下流部２８Ｂに短管４３を設けていない場合に、このテールパイプ２８内に気柱共鳴が発生した場合には、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの定在波の粒子速度は、ξとなる。
【０１１８】
次に、図１４に示すように、断面積Ｓ０、長さＬのテールパイプ２８の上流開口端２８ａを原点とし、テールパイプ２８の軸線方向にＸ軸をとり、テールパイプ２８の下流部２８Ｂに断面積ΔＳの短管４３を取付けて下流部２８Ｂの断面積を小さくし、下流部２８Ｂの断面積をＳ＝Ｓ０−ΔＳのように表した場合を考える。但し、断面積の変化ΔＳは微小とする。このとき、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの定在波の粒子速度は、ξ＋Δξとなる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、下記の数式を説明するための便宜上、下流部２８Ｂの断面積をＳ＝Ｓ０＋ΔＳとした場合（すなわち、拡径した場合）について説明を行う。
このテールパイプ２８の下流部２８ＢをＳ＝Ｓ０＋ΔＳとする修正によってテールパイプ２８内の気柱共鳴周波数が変化し、この気柱共鳴周波数の変化をテールパイプ２８の長さの変化ΔＬとして求めると、下記の式（３）で表すことができる。
【０１２０】
【数１】
2011036700.tif 000003
【０１２１】
ここで、ｍは、気柱共鳴周波数の一次成分、二次成分、三次成分......を表す。
テールパイプ２８内に気柱共鳴が発生しているときには、気柱の各部分は圧縮および膨張を繰り返してそれぞれ異なる運動状態にあるが、気柱全体としては、力学的エネルギーが一定に保たれている。したがって、上記の式（３）が導かれる。
【０１２２】
次に、上記の式（３）の導出方法を説明する。
まず、運動エネルギーＴを求める。単位時間当たりにテールパイプ２８内のある断面を通過する空気の体積をＸとすると、粒子速度は、ξ＝Ｘ／Ｓである。空気の密度をρ０で表すと、テールパイプ２８内の空気全体の運動エネルギーは、下記の式（４）で表される。
【０１２３】
【数２】
2011036700.tif 000004
また、テールパイプ２８の全体の空気のポテンシャルエネルギーＰは、下記の式（５）で表される。
【０１２４】
【数３】
2011036700.tif 000005
但し、ｃ（音速）とｓ（空気の凝縮率）は、それぞれ下記の式（６）、（７）で表される。下記の式（６）において、ｋは、体積弾性率である。
【０１２５】
【数４】
2011036700.tif 000006
【数５】
2011036700.tif 000007
【０１２６】
ところで、テールパイプ２８内に気柱共鳴が発生しているときには、テールパイプ２８内の空気全体の力学的エネルギーは、一定に保たれていると考えられる。すなわち、Ｔ＋Ｖ＝ｃｏｎｓｔ、あるいは下記の式（８）となる。
【０１２７】
【数６】
2011036700.tif 000008
今、Ｘが正弦的に変動していて下記の式（９）で表せるものとして、上記の式（４）、（５）に代入して計算し、それぞれを上記の式（８）に代入してωについて解くと、下記の式（１０）のように表される。
【０１２８】
【数７】
2011036700.tif 000009
【数８】
2011036700.tif 000010
ここで、断面積Ｓ＝Ｓ０＋ΔＳにおいて、ΔＳの変化量は微小なので二次の項を無視して近似式を求めると、下記の式（１１）を得ることができる。
【０１２９】
【数９】
2011036700.tif 000011
これにより、気柱共鳴周波数ｆは、ｓ＝ω／２πを用いて下記の式（１２）となる。
【０１３０】
【数１０】
2011036700.tif 000012
上記の式（１２）とテールパイプ２８の気柱共鳴周波数を求める上記の式（２）を比較すると、テールパイプ２８の長さが等価的に上記の式（３）だけ短くなったことになる。
【０１３１】
本実施の形態では、短管４３が収納されるテールパイプ２８の下流部２８Ｂの排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積が、下流部２８Ｂを除いたテールパイプ２８の排気通路４５の単位当たりの体積に対して小さくなっている。
【０１３２】
すなわち、テールパイプ２８の下流部２８Ｂに短管４３が設けられてテールパイプ２８の下流部２８Ｂの排気通路４５ａの断面積が、排気通路４５の断面積よりも小さくなっているため、ΔＳが−（マイナス）となる。
【０１３３】
したがって、テールパイプ２８の長さがΔＬだけ長くなったものと等価となり、テールパイプ２８が長くなった分だけ、気柱共鳴周波数の波長を長くすることができ、テールパイプ２８の気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。
【０１３４】
そして、テールパイプ２８が擬似的に長くなると、短管４３の内部に蓄積していたポテンシャルエネルギーＡ１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２は、テールパイプ２８が長くなった分だけ（伸び代ΔＬ分だけ）、テールパイプ２８全体に分散されるため、力学的エネルギーの観点からは、テールパイプ２８の内径が細くなったものと等価となる。
【０１３５】
したがって、テールパイプ２８が有する気柱共鳴のポテンシャルエネルギーは、テールパイプ２８の内径が擬似的に細くなった分だけ、最終的に、図１２のＡ３のハッチングで示す大きさとなる。すなわち、気柱共鳴の音圧のピークを図１２のピークＡからピークＡ３までさらに低減することができ、音圧レベルをさらに低減することができる。
【０１３６】
図１５は、短管４３が取付けられたときの排気通路４５の体積の減少量が１２．５％のテールパイプを用いてスピーカ加振試験を行ったときの排気脈動の周波数と排気音の音圧レベル（ｄＢ）との測定結果を示す図である。
【０１３７】
図１５においては、実線は、短管４３が設けられていないテールパイプ２８の排気脈動を示し、破線は、短管４３が設けられた本実施の形態のテールパイプ２８の排気脈動を示すものである。
【０１３８】
本実施の形態では、図１５に示すように、テールパイプ２８内に発生する気柱共鳴の一次成分ｆ１の周波数を下げることができるとともに、一次成分ｆ１の音圧レベルを確実に低減できることが確認された。
【０１３９】
また、スピーカ加振試験を行った結果、音圧のピークの低減と気柱共鳴周波数を下げることが可能なテールパイプ２８の排気通路４５の体積の減少量の最低値は、２．５％であり、体積の減少量が２．５％未満の場合には音圧を低減する効果を期待できないことが確認された。
【０１４０】
このように本実施の形態では、テールパイプ２８の一部を構成するようにテールパイプ２８に排気管部品４１を設け、排気管部品４１が、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにしてテールパイプ２８の軸線方向に連接される中空部材４２と、中空部材４２の内部にテールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長延在し、上流端に開口端４３ａを有するとともに、下流端に気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置する閉口端としての底板４３ｂを有する短管４３とから構成したので、気柱共鳴の発生時に、定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において、テールパイプ２８内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーＡを、短管４３内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管４３を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散して、短管４３を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出することができ、音圧のピークを低減することができる。このため、排気騒音を低減することができる。
【０１４１】
また、本実施の形態では、テールパイプ２８の排気通路４５の単位長さ当たりの体積に対して下流部２８Ｂの排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように、短管４３と下流部２８Ｂの間の排気通路４５を絞るようにしたので、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、短管４３に蓄積されたポテンシャルエネルギーＡ１を除いたポテンシャルエネルギーＡ２をテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができる。このため、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
【０１４２】
したがって、テールパイプ２８内に発生する気柱共鳴周波数を、管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるため、気柱共鳴周波数を、低周波になる程に聞こえ難いＡ特性（人の耳に近い特性）を利用して実質的に下げることができる（図１６参照）。
【０１４３】
また、気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるため、気柱共鳴の発生時に、音源となるエンジン２１の回転数をエンジン２１の回転振動が小さい低回転域に下げることができる。これに加えて、気柱共鳴発生時の音圧レベルを大幅に低減することができるので、結果的に、排気騒音を大幅に低減することができる。
【０１４４】
特に、本実施の形態では、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節となるテールパイプ２８の下流開口端２８ｂを排気管部品４１から構成したので、気柱共鳴の音圧のピークが最も大きい一次成分ｆ１の音圧のピークを確実に低減することができるとともに、一次成分ｆ１の気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプ２８と同等の気柱共鳴周波数に下げることができるため、排気騒音をより一層低減することができる。
【０１４５】
これに加えて、気柱共鳴の一次成分ｆ１を基本とした二次成分ｆ２の音圧のピークも低減することができるため、エンジン２１の常用回転域において排気騒音をより一層低減することができる。すなわち、図８に示すように、気柱共鳴の一次成分ｆ１と一次成分の倍音である気柱共鳴の二次成分ｆ２の音圧のピークを点線で示す位置から実線で示す位置に低減することができるため、排気騒音を大幅に低減することができる。
【０１４６】
したがって、従来用いられていたマフラを廃止することができるとともに、大容量の共鳴室３６を不要にしてマフラ２７を小型化することができる。このため、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０１４７】
また、本実施の形態では、短管４３を、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さに設定し、短管４３の底板４３ｂを、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置させたので、短管４３を気柱共鳴の定在波の粒子速度が大きい位置に位置させることができ、ポテンシャルエネルギーの減少量に対してテールパイプ２８内の排気ガスの運動エネルギーをより効果的に大きくすることができる。
【０１４８】
これに対して、短管４３を気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍを越える長さに設定すると、ポテンシャルエネルギーが大きく粒子速度の小さい位置に短管４３の一部が位置してしまうことになるので、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーの減少量に対してテールパイプ２８内の運動エネルギーの増加量を大きくすることができないため、結果的に、テールパイプ２８内の力学的エネルギーが減少してしまう。
【０１４９】
このため、テールパイプ２８が擬似的に短くなって、気柱共鳴周波数を上げてしまうことになるので、好ましくない。したがって、短管４３の長さは、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さに設定するのが好ましい。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、テールパイプ２８をパイプ本体４０と排気管部品４１とから構成しているが、テールパイプを、パイプ本体４０と排気管部品４１が一体成形された１本のテールパイプから構成してもよい。このようにすれば、パイプ本体４０と排気管部品４１を別々に製造してパイプ本体４０に排気管部品４１を取付ける必要がないため、テールパイプの製造を容易に行うことができるとともに、テールパイプの製造コストを低減することができる。
【０１５１】
また、本実施の形態では、排気管部品４１をテールパイプ２８の下流部２８Ｂから構成しているが、これに限らず、図１７に示すように、一体成形されたテールパイプ２８の上流部２８Ａと下流部２８Ｂの内部、すなわち、気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に短管４３、４６に収納してもよい。
【０１５２】
この場合には、短管４６の底板４６ｂを、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置させ、短管４６の開口端４６ａを底板４６ｂから下流開口端２８ｂに向かって所定延在させることにより、テールパイプ２８の上流部２８Ａの排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積を、テールパイプ２８の排気通路４５の単位体積当たりの体積通路よりも小さくすることができる。
【０１５３】
このように、テールパイプ２８の上流部２８Ａおよび下流部２８Ｂの両方の単位長さ当たりの体積を小さくするようにすれば、テールパイプ２８内に発生する気柱共鳴が持つポテンシャルエネルギーをより一層低減することができるとともに、テールパイプ２８の上流部２８Ａおよび下流部２８Ｂの両方で気柱共鳴の定在波の粒子速度を上昇させて力学的エネルギーをより一層増加させることができる。
【０１５４】
また、テールパイプ２８の上流部２８Ａの内部のみに短管４６を設け、テールパイプ２８の上流部２８Ａの排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積を、テールパイプ２８の排気通路４５の単位体積当たりの体積通路よりも小さくしてもよい。このようにしてもテールパイプ２８の下流部２８Ｂに短管４３を設けたものと同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
また、本実施の形態では、テールパイプ２８の上流部２８Ａをパイプ本体４０と別体の排気管部品４１から構成し、この排気管部品４１の中空部材４２の上流開口端がテールパイプ２８の上流開口端２８ａを構成するようにしてもよい。
【０１５６】
（第２の実施の形態）
図１８、図１９は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１５７】
図１８、図１９において、短管６１は、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの下流開口端２８ｂからテールパイプ２８の中心軸Ｃに向かって折り曲げられた閉口端である底板６１ａと、底板６１ａからテールパイプ２８の上流開口端２８ａに向かって折り曲げられてテールパイプ２８と平行に延在し、上流端においてテールパイプ２８の下流部２８Ｂと共に開口端６１ｃを構成する環状部材６１ｂとを備えている。したがって、短管６１は、下流部２８Ｂと一体の有底筒状に形成されている。
【０１５８】
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｂが中空部材を構成している。中空部材および短管６１は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
【０１５９】
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｂをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｂと短管６１とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
【０１６０】
すなわち、下流部２８Ｂを排気管部品から構成する場合には、下流部２８Ｂをテールパイプ２８から取り外した状態において、下流部２８Ｂの軸線方向一端からテールパイプ２８の中心軸Ｃに向かって折り曲げられた閉口端である底板６１ａと、底板６１ａから下流部２８Ｂの軸線方向他端に向かって折り曲げられて下流部２８Ｂと平行に延在する環状部材６１ｂを備えたものとなる。
【０１６１】
一方、短管６１の軸線方向一端である底板６１ａは、下流開口端２８ｂと同一面上に位置しており、短管６１の環状部材６１ｂは、底板６１ａから上流開口端２８ａに向かって延在している。本実施の形態の短管６１は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
【０１６２】
なお、短管６１は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
【０１６３】
また、本実施の形態では、短管６１の底板６１ａが下流開口端２８ｂと同一面上に位置しているため、短管６１の底板６１ａは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管６１の底板６１ａは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
【０１６４】
また、テールパイプ２８の排気通路６２の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路６２ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路６２ａの体積が小さくなっている。
【０１６５】
具体的には、短管６１は、短管６１が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路６２の体積に対して、短管６１をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路６２の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
【０１６６】
また、排気通路６２は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路６２の中で環状部材６１ｂの内周部によって囲まれる空間が排気通路６２ａを構成している。
【０１６７】
このような構成の短管６１を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管６１内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管６１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管６１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができる。
【０１６８】
また、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーをテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
【０１６９】
この結果、第１の実施の形態と同様に排気騒音を低減することができ、従来用いられていたマフラを廃止するとともにマフラ２７を小型化して、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０１７０】
また、本実施の形態では、短管６１をテールパイプ２８の下流開口端２８ｂから折り曲げられた底板６１ａと環状部材６１ｂとから構成したので、短管６１をテールパイプ２８の内周部に取付けるためのブラケットを不要にすることができ、テールパイプ２８の製造コストを低減することができるとともに、テールパイプ２８の軽量化を図ることができる。
【０１７１】
なお、本実施の形態では、短管６１をテールパイプ２８の下流部２８Ｂに設けているが、これに限らず、短管６１のテールパイプ２８の上流部２８Ａに設けてもよく、図２０に示すように、上流部２８Ａと下流部２８Ｂの両方に設けてもよい。
【０１７２】
特に、テールパイプ２８の上流部２８Ａと下流部２８Ｂの両方に短管６１を設ければ、テールパイプ２８内に発生する気柱共鳴のポテンシャルエネルギーをより一層低減することができるとともに、テールパイプ２８の上流部２８Ａおよび下流部２８Ｂの両方で気柱共鳴の定在波の粒子速度を上昇させて力学的エネルギーをより一層増加させることができる。
【０１７３】
（第３の実施の形態）
図２１、図２２は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１７４】
図２１、図２２において、テールパイプ２８の上流部２８Ａの内部には短管６５が設けられており、この短管６５は、ブラケット６６ａ、６６ｂを介してテールパイプ２８の上流部２８Ａに取付けられている。このため、短管６５の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸と同一の中心軸となるようにテールパイプ２８の中心軸線上に設置されている。
【０１７５】
また、短管６５は、軸線方向他端を構成する下流端に開口端６５ａを有するとともに、軸線方向一端を構成する上流端に閉口端である底板６５ｂを有し、テールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長の長さで延在する有底筒状に形成されている。
【０１７６】
また、短管６５の底板６５ｂは、球面または放物面に形成されており、短管６５は、底板６５ｂ側の断面積が、開口端６５ａ側の断面積よりも小さく形成されている。
【０１７７】
本実施の形態のテールパイプ２８は、上流部２８Ａが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
【０１７８】
なお、テールパイプ２８の上流部２８Ａをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる上流部２８Ａと短管６５とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
【０１７９】
また、本実施の形態では、短管６５の底板６５ｂが上流開口端２８ａと同一面上に位置しているため、短管６５の底板６５ｂは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管６５の底板６５ｂは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
【０１８０】
また、本実施の形態の短管６５は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管６５は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
【０１８１】
また、本実施の形態では、テールパイプ２８の排気通路６７の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路６７ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路６７ａの体積が小さくなっている。
【０１８２】
具体的には、短管６５は、短管６５が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路６７の体積に対して、短管６５をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路６７の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
【０１８３】
また、排気通路６７は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路６７の中で短管６５の外周部と下流部２８Ｂの内周部とによって囲まれる空間が排気通路６７ａを構成している。
【０１８４】
このような構成の短管６５を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管６５内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管６５を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管６５を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができる。
【０１８５】
また、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーをテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
【０１８６】
この結果、第１の実施の形態と同様に排気騒音を低減することができ、従来用いられていたマフラを廃止するとともにマフラ２７を小型化して、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０１８７】
また、本実施の形態では、短管６５の底板６５ｂを球面または放物面に形成しているため、図２２に矢印で示すように、短管６５の底板６５ｂに衝突した排気ガスを球面または放物面に沿って排気通路６７ａに案内することができ、短管６５が排気ガスの抵抗になるのを防止して、テールパイプ２８内を流れる排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができる。また、排気ガスを短管６５の上流側の外周部から下流側の外周部に向かって整流することができ、排気ガスの乱流が発生するのを防止して気流音が発生するのを防止することができる。
【０１８８】
（第４の実施の形態）
図２３、図２４は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１８９】
図２３、図２４において、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの内部には短管７１が設けられており、この短管７１は、ブラケット７２ａ、７２ｂを介してテールパイプ２８の下流部２８Ｂに取付けられている。このため、短管７１の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸と同一の中心軸となるようにテールパイプ２８の中心軸線上に設置されている。
【０１９０】
また、短管７１は、軸線方向他端を構成する上流端に開口端７１ａを有するとともに、軸線方向一端を構成する下流端に閉口端である底板７１ｂを有し、テールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長の長さで延在する有底筒状に形成されている。
【０１９１】
また、短管７１は、底板７１ｂ側の断面積が開口端７１ａ側の断面積よりも大きく形成されている。本実施の形態の短管７１は、底板７１ｂから開口端７１ａに向かって断面積が漸次大きく形成されている。
【０１９２】
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｂが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
【０１９３】
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｂをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｂと短管７１とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
【０１９４】
また、本実施の形態では、短管７１の底板７１ｂが下流開口端２８ｂと同一面上に位置しているため、短管７１の底板７１ｂは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管７１の底板７１ｂは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
【０１９５】
また、本実施の形態の短管７１は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管７１は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
【０１９６】
本実施の形態では、短管７１が設けられるテールパイプ２８の下流部２８Ｂの排気通路７３ａの単位長さ当たりの体積は、下流部２８Ｂを除いたテールパイプ２８の排気通路７３の単位当たりの体積に対して小さくなっている。
【０１９７】
具体的には、短管７１は、短管７１が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路７３の体積に対して、短管７１をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路７３の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
【０１９８】
また、排気通路７３は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路７３の中で短管７１の外周部と下流部２８Ｂの内周部とによって囲まれる空間が排気通路７３ａを構成している。
【０１９９】
このような構成の短管７１を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管７１内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管７１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管７１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができる。
【０２００】
また、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーをテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
【０２０１】
この結果、第１の実施の形態と同様に排気騒音を低減することができ、従来用いられていたマフラを廃止するとともにマフラ２７を小型化して、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０２０２】
また、本実施の形態では、底板７１ｂから開口端７１ａに向かって短管７１の断面積を漸次大きくしているので、テールパイプ２８の下流部２８Ｂにおいて、排気通路７３ａの上流側の断面積を排気通路７３ａの下流側に断面積よりも大きくすることができる。このため、短管６５が排気ガスの抵抗になるのを防止して、テールパイプ２８内を流れる排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができる。
【０２０３】
（第５の実施の形態）
図２５、図２６は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０２０４】
図２５、図２６において、テールパイプ２８の下流部２８Ｃは、拡径されており、下流部２８Ｃの内部には短管７５が設けられている。この短管７５は、ブラケット７６ａ、７６ｂを介してテールパイプ２８の下流部２８Ｃに取付けられている。このため、短管７５の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸と同一の中心軸となるようにテールパイプ２８の中心軸線上に設置されている。
【０２０５】
また、短管７５は、軸線方向他端を構成する上流端に開口端７５ａを有するとともに、軸線方向一端を構成する下流端に閉口端である底板７５ｂを有し、テールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長の長さで延在する有底筒状に形成されている。
【０２０６】
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｃが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
【０２０７】
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｃをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｃと短管７５とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
【０２０８】
また、本実施の形態では、短管７５の底板７５ｂが下流開口端２８ｃと同一面上に位置しているため、短管７５の底板７５ｂは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管７５の底板７５ｂは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
【０２０９】
また、本実施の形態の短管７５は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管７５は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
【０２１０】
また、本実施の形態では、短管７５が設けられるテールパイプ２８の下流部２８Ｃの排気通路７７ａの断面積が、下流部２８Ｃを除いたテールパイプ２８の排気通路７７の断面積と同じ大きさになるように下流部２８Ｃが拡径されている。なお、下流部２８Ｃの一部は、テーパ形状を有しているため、テーパによって囲まれる排気通路の断面積は除く。
【０２１１】
なお、排気通路７７は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路７７の中で短管７５の外周部と他端部２８Ｃの内周部とによって囲まれる空間が排気通路７７ａを構成している。
【０２１２】
このような構成の短管７５を有するテールパイプ２８にあっては、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管７５内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管７５を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管７５を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができ、音圧レベルを低減することができる。
【０２１３】
このようにしても、排気騒音を低減することができ、従来用いられていたマフラを廃止するとともにマフラ２７を小型化して、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０２１４】
なお、本実施の形態では、短管７５が設けられるテールパイプ２８の下流部２８Ｃの排気通路７７ａの断面積が、下流部２８Ｃを除いたテールパイプ２８の排気通路７７の断面積と同じ大きさになるように下流部２８Ｃが拡径されているが、短管７５が設けられるテールパイプ２８の下流部２８Ｃの排気通路７７ａの単位長さ当たりの体積が、下流部２８Ｃを除いたテールパイプ２８の排気通路７７の単位当たりの体積に対して小さくなるように下流部２８Ｃが拡径されていてもよい。
【０２１５】
この場合には、短管７５の大きさを、短管７５が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路７７の体積に対して、短管７５をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路７７の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定すればよい。
【０２１６】
このようにすれば、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーをテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができ、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０２１７】
なお、本実施形態では、テールパイプ２８の下流部２８Ｃを拡径しているが、上流部２８Ａを拡径してもよく、上流部２８Ａと下流部２８Ｃの両方を拡径してもよい。
【０２１８】
（第６の実施の形態）
図２７〜図２９は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０２１９】
図２７〜図２９において、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの内部には短管８１が設けられており、この短管８１の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸に対して上方にずれている。
短管８１の一側面は、テールパイプ２８の内周面に沿った円部８１ａが形成されており、円部８１ａがテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周部に溶接等によって固定されている。
【０２２０】
また、短管８１は、軸線方向他端を構成する上流端に開口端８１ｂを有するとともに、軸線方向一端に閉口端および底板を構成する開閉弁８２を有し、テールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長の長さで延在する有底筒状に形成されている。
【０２２１】
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｂが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
【０２２２】
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｂをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｂと短管８１とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
【０２２３】
また、短管８１の開閉弁８２は、下流開口端２８ｂと同一面上に位置しており、開閉弁８２がテールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置している。
【０２２４】
また、本実施の形態の短管８１は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
【０２２５】
また、テールパイプ２８の排気通路８３の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路８３ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路８３ａの体積が小さくなっている。
【０２２６】
具体的には、短管８１は、短管８１が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路８３の体積に対して、短管８１をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路８３の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
【０２２７】
なお、排気通路８３は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路８３の中で短管８１の外周部と下流部２８Ｂの内周部とによって囲まれる空間が排気通路８３ａを構成している。
【０２２８】
一方、短管８１の下流端には短管８１の幅方向両端部から上方に突出する突出部８１ｃ、８１ｄが形成されており、この突出部８１ｃ、８１ｄは、一定間隔離隔している。この突出部８１ｃ、８１ｄには軸部材８４が固定されており、この軸部材８４は、開閉弁８２の上部に形成された挿通孔８２ａに挿通されている。
【０２２９】
開閉弁８２は、軸部材８４に対して揺動自在に取付けられている。この開閉弁８２は、短管８１内を流れる排気ガスの流量が所定流量以上（例えば、エンジン２１が高回転のときの流量）のときに、この排気流を受けて短管８１を図２９に仮想線で示すように開放し、排気ガスの流量が所定流量未満のときに、短管８１を図２９に実線で示すように閉塞して短管８１の閉口端である底板を構成するようになっている。
【０２３０】
このような構成の短管８１を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管８１内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管８１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管８１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができる。
【０２３１】
また、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーをテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
【０２３２】
この結果、第１の実施の形態と同様に排気騒音を低減することができ、従来用いられていたマフラを廃止するとともにマフラ２７を小型化して、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０２３３】
また、本実施の形態では、短管８１の閉口端を構成する底板を開閉弁８２から構成し、短管８１内を流れる排気流の流量が所定流量以上のときに、この排気流を受けて開閉弁８２を開放するようにしたので、排気ガスの流量が少ないエンジン２１の低回転時に開閉弁８２を閉塞させて短管８１の底板を構成することができ、短管８１内にポテンシャルエネルギーを蓄積することができる。
【０２３４】
また、排気ガスの流量が多いときには、開閉弁８２を開放させて短管８１を通して排気ガスを排出することができるため、エンジン２１の高回転時に排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。
【０２３５】
（第７の実施の形態）
図３０、図３１は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０２３６】
図３０、図３１において、テールパイプ２８の下流部２８Ｂには仕切板９１が設けられており、この仕切板９１の中心軸は、テールパイプ２８の中心軸上に設けられ、下流部２８Ｂの排気通路を上下に区画している。本実施の形態では、この仕切板９１と仕切板９１の下方に位置するテールパイプ２８の下流部２８Ｂの下半分（以下、半円部９２という）によって短管９３が構成されている。
【０２３７】
この短管９３は、軸線方向他端に開口端９３ａを有するとともに軸線方向一端に閉口端および底板を構成する開閉弁９４を有しており、短管９３の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸に対して下方にずれている。
また、短管９３の開閉弁９４は、下流開口端２８ｂと同一面上に位置しており、開閉弁９４がテールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置している。
【０２３８】
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｂが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
【０２３９】
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｂをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｂと仕切板９１とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
【０２４０】
また、本実施の形態の短管９３は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
【０２４１】
また、テールパイプ２８の排気通路９５の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路９５ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路９５ａの体積が小さくなっている。
【０２４２】
具体的には、短管９３は、短管９３が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路９５の体積に対して、短管９３をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路９５の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
【０２４３】
なお、排気通路９５は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路９５の中で仕切板９１と半円部９２の内周部とによって囲まれる空間が排気通路９５ａを構成している。
【０２４４】
一方、仕切板９１の下流端には仕切板９１の幅方向両端部から上方に突出する突出部９１ａ、９１ｂが形成されており、この突出部９１ａ、９１ｂは、一定間隔離隔している。この突出部９１ａ、９１ｂには軸部材９６が固定されており、この軸部材９６は、開閉弁９４の上部に形成された挿通孔９４ａに挿通されている。
【０２４５】
したがって、開閉弁９４は、軸部材９６に対して揺動自在に取付けられている。この開閉弁９４は、短管９３内を流れる排気ガスの流量が所定流量以上（例えば、エンジン２１が高回転のときの流量）のときに、この排気流を受けて短管９３を図３１に仮想線で示すように開放し、排気ガスの流量が所定流量未満のときに、短管９３を図３１に実線で示すように閉塞して短管９３の閉口端である底板を構成するようになっている。
【０２４６】
このような構成の短管９３を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管９３内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管９３を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管９３を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができる。
【０２４７】
また、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテンシャルエネルギーをテールパイプ２８の伸び代分だけテールパイプ２８全体に分散させてテールパイプ２８の内径を擬似的に細くすることができ、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
【０２４８】
この結果、第１の実施の形態と同様に排気騒音を低減することができ、従来用いられていたマフラを廃止するとともにマフラ２７を小型化して、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
【０２４９】
また、本実施の形態では、短管９３の閉口端を構成する底板を開閉弁９４から構成し、短管９３内を流れる排気流の流量が所定流量以上のときに、この排気流を受けて開閉弁９４を開放するようにしたので、排気ガスの流量が少ないエンジン２１の低回転時に開閉弁９４を閉塞させて短管９３の底板を構成することができ、短管９３内にポテンシャルエネルギーを蓄積することができる。
【０２５０】
また、排気ガスの流量が多いときには、開閉弁９４を開放させて短管９３を通して排気ガスを排出することができるため、エンジン２１の高回転時に排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。
【０２５１】
これに加えて、本実施の形態では、テールパイプ２８に単体の短管を取付けるのに代えて、短管９３の一部を、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの一部である半円部９２から構成したので、テールパイプ２８の軽量化を図ることができる。
【０２５２】
なお、上記各実施の形態では、短管４３、４６、６１、６５、７１、７５、８１、９３をテールパイプ２８の少なくとも上流部２８Ａと下流部２８Ｂの何れか一方に設けるようにしているが、気柱共鳴の二次成分ｆ２の音圧分布の節に短管を追加してもよい。
【０２５３】
この場合、追加された短管の長さは、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λｍ以下の長さに設定する。すなわち、二次成分ｆ２の波長λ２は、λ２＝Ｌであるため、短管の長さをテールパイプ２８の管長Ｌの１／８以下の長さに設定し、短管の上流端または下流端が音圧分布の節に位置するようにすればよい。
【０２５４】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０２５５】
以上のように、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置は、従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができるという効果を有し、排気ガスの排気方向の最下流に設けられた排気管の気柱共鳴による排気騒音を低減するようにした排気管部品および内燃機関の排気装置等として有用である。
【符号の説明】
【０２５６】
２１  エンジン（内燃機関）
２３  排気装置
２７  マフラ（消音器）
２８  テールパイプ（排気管）
２８Ａ  上流部（一端部）
２８Ｂ、２８Ｃ  下流部（他端部）
２８ａ  上流開口端
２８ｂ、２８ｃ  下流開口端
４１  排気管部品
４２ｂ  下流開口端（軸線方向一端）
４３、４６  短管
４３ａ  開口端
４３ｂ  底板（閉口端）
４５、４５ａ  排気通路
４５ａ  排気通路
６１  短管
６１ａ  底板（閉口端）
６１ｂ  環状部材
６２、６２ａ  排気通路
６５  短管
６５ａ  開口端
６５ｂ  底板（閉口端）
６７、６７ａ  排気通路
７１  短管
７１ａ  開口端
７１ｂ  底板（閉口端）
７３、７３ａ  排気通路
７５  短管
７５ａ  開口端
７５ｂ  底板（閉口端）
７７、７７ａ  排気通路
８１  短管
８２  開閉弁（底板、閉口端）
８３、８３ａ  排気通路
９１  仕切板
９３  短管
９３ａ  開口端
９４  開閉弁（底板、閉口端）
９５、９５ａ  排気通路
【図１】
2011036700.tif 000013
【図２】
2011036700.tif 000014
【図３】
2011036700.tif 000015
【図４】
2011036700.tif 000016
【図５】
2011036700.tif 000017
【図６】
2011036700.tif 000018
【図７】
2011036700.tif 000019
【図８】
2011036700.tif 000020
【図９】
2011036700.tif 000021
【図１０】
2011036700.tif 000022
【図１１】
2011036700.tif 000023
【図１２】
2011036700.tif 000024
【図１３】
2011036700.tif 000025
【図１４】
2011036700.tif 000026
【図１５】
2011036700.tif 000027
【図１６】
2011036700.tif 000028
【図１７】
2011036700.tif 000029
【図１８】
2011036700.tif 000030
【図１９】
2011036700.tif 000031
【図２０】
2011036700.tif 000032
【図２１】
2011036700.tif 000033
【図２２】
2011036700.tif 000034
【図２３】
2011036700.tif 000035
【図２４】
2011036700.tif 000036
【図２５】
2011036700.tif 000037
【図２６】
2011036700.tif 000038
【図２７】
2011036700.tif 000039
【図２８】
2011036700.tif 000040
【図２９】
2011036700.tif 000041
【図３０】
2011036700.tif 000042
【図３１】
2011036700.tif 000043
【図３２】
2011036700.tif 000044
【図３３】
2011036700.tif 000045
【図３４】
2011036700.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月2日(2011.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管に取付けられ、前記排気管の一部を構成する排気管部品であって、
前記排気管内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにして前記排気管の軸線方向に連接される中空部材と、前記中空部材の内部に設けられ、前記排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管とを備え、
前記短管は、軸線方向一端に閉口端を有するとともに軸線方向他端に開口端を有し、前記閉口端が前記排気管内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置し、
前記短管は、前記気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さに設定されることを特徴とする排気管部品。
【請求項２】
一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管に取付けられ、前記排気管の一部を構成する排気管部品であって、
前記排気管内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにして前記排気管の軸線方向に連接される中空部材と、前記中空部材の内部に設けられ、前記排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管とを備え、
前記短管は、軸線方向一端に閉口端を有するとともに軸線方向他端に開口端を有し、前記閉口端が前記排気管内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置し、
前記短管は、前記排気管の長さの１／４以下の長さに設定されることを特徴とする排気管部品。
【請求項３】
前記排気管の排気通路の単位長さ当たりの体積に対して前記中空部材の排気通路の単位長さ当たりの体積が小さくなるように、前記短管と前記中空部材の間の排気通路が絞られることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気管部品。
【請求項４】
前記中空部材は、前記排気管の内径と略同一の内径を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項５】
前記中空部材は、前記中空部材の軸線方向一端が、前記排気管の前記上流開口端および前記下流開口端の少なくとも一方を構成するように、前記排気管の前記一端部および前記他端部の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項６】
前記短管が設けられていない場合の前記排気管の排気通路全体の体積に対して、前記短管が設けられた前記中空部材および前記排気管の排気通路全体の体積減少量が２．５％以上となるように前記短管の大きさが設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項７】
前記短管が、前記中空部材の軸線方向一端から前記排気管の中心軸に向かって折り曲げられた閉口端と、前記閉口端から前記中空部材の軸線方向他端に向かって折り曲げられて前記中空部材と平行に延在する環状部材とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項８】
前記中空部材が前記排気管の一端部に設けられ、前記短管の軸線方向一端側の断面積が軸線方向他端側の断面積よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項９】
前記中空部材が前記排気管の他端部に設けられ、前記短管の軸線方向一端側の断面積が軸線方向他端側の断面積よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項１０】
前記閉口端を構成する前記短管の底板を開閉弁から構成し、前記開閉弁は、前記短管内を流れる排気流の流量が所定流量以上のときに、前記排気流を受けて開放されることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項１１】
前記中空部材の内径が前記排気管の内径よりも拡径されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１の請求項に記載の排気管部品。
【請求項１２】
一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置において、
前記排気管が、請求項１ないし請求項１１のいずれか１の請求項に記載の排気管部品を有することを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項１３】
前記排気管および前記中空部材が一体成形されることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の排気装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１７］
本発明に係る排気管部品は、上記目的を達成するため、（１）一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管に取付けられ、前記排気管の一部を構成する排気管部品であって、前記排気管内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにして前記排気管の軸線方向に連接される中空部材と、前記中空部材の内部に設けられ、前記排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管とを備え、前記短管は、軸線方向一端に閉口端を有するとともに軸線方向他端に開口端を有し、前記閉口端が前記排気管内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置し、前記短管は、前記気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さに設定されるものから構成されている。
［００１８］
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の発生時に、音圧分布の節の位置において、排気管内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーを短管内に蓄積して排気管内のポテンシャルエネルギーを短管内と短管を除いた排気管内に分散することができる。
すなわち、気柱共鳴が発生する系が有する力学的エネルギーは、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの和で表され、力学的エネルギーは、保存される。
［００１９］
音圧分布の節の位置は、音圧が最小となる反面、粒子速度が最大となるので、排気管内の気柱共鳴が有するポテンシャルエネルギーは、音圧が低い位置に設けられた短管内に蓄積され、このポテンシャルエネルギーは、外部に放出されない。
［００２０］
このため、排気管内のポテンシャルエネルギーを、短管内のポテンシャルエネルギーと、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーとに分散して、短管を除いた排気管内のポテンシャルエネルギーのみを外部に放出することができる。このため、音圧のピークを下げて音圧レベルを低減することができ、排気騒音を低減することができる。
［００２１］
一方、中空部材の内部に、排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管が設けられるので、中空部材の内部の排気通路を絞るようにした場合に、気
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
柱共鳴の定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において、粒子速度を上昇させることができる。
［００２２］
排気管内の気柱共鳴が持つポテンシャルエネルギーは、排気管内のポテンシャルエネルギーと短管内のポテンシャルエネルギーに分散されているが、ポテンシャルエネルギーは、全体として変化がないのに対して、運動エネルギーを飛躍的に増大させることができるため、力学的エネルギーを増加させることができる。このため、排気管を擬似的に長くすることができ、気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。
［００２３］
また、排気管が擬似的に長くなると、短管の内部に蓄積していたポテンシャルエネルギーを除いた排気管内のポテンシャルエネルギーは、排気管の伸び代分だけ排気管全体に分散されるため、力学的エネルギーの観点からは、排気管の内径が細くなったものと等価となり、気柱共鳴の音圧のピークをさらに低減して気柱共鳴の音圧レベルをさらに低減することができる。
［００２４］
この結果、排気騒音を大幅に低減することができ、排気管部品を排気管と消音器とを備えた排気装置に設けた場合に、従来用いられていたマフラを廃止するとともに排気管の一端部に設けられた消音器を小型化して排気騒音を低減することができ、排気装置の重量を低減することができるとともに、排気装置の製造コストを低減することができる。
特に、短管を、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さに設定したので、短管を気柱共鳴の定在波の粒子速度が大きい位置に短管を位置させることができ、ポテンシャルエネルギーの減少量に対して排気管内の排気ガスの運動エネルギーをより効果的に大きくすることができる。
［００２５］
また、本発明に係る排気管部品は、上記目的を達成するため、（２）一端部に内燃機関から排出された排気ガスの排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有するとともに、他端部に排気ガスを大気に排出するための下流開口端を有する排気管に取付けられ、前記排気管の一部を構成する排気管部品であって、前記排気管内に生じる気柱共鳴の音圧分布の節を含んだ領域に位置するようにして前記排気管の軸線方向に連接される中空部材と、前記中空部材の内部に設けられ、前記排気管の軸線方向に沿って所定長延在する短管とを備え、前記短管は、軸線方向一端に閉口端を有するとともに軸線方向他端に開口端を有し、前記閉口端が前記排気管内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節と略同位置に位置し、前記短管は、前記排気管の長さの１／４以下の長さに設定されるものから構成されている。このようにしても上述した排気管部品と同一の作用効果を得ることができる。
本発明では、特に、排気管の長さの１／４以下の長さに設定したので、短管を気柱共鳴の定在波の粒子速度が大きい位置に短管を位置させることができ、ポテンシャルエネルギーの減少量に対して排気管内の排気ガスの運動エネルギーをより効果的に大きくすることができる。
上記（１）または（２）に記載の排気管部品において、（３）前記排気管の排気通路の単位長さ当たりの体積に対して前記中空部材の排気通路の単位長さ当たりの体積が小さくなるように、前記短管と前記中空部材の間の排気通路が絞られるものから構成されている。
［００２６］
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の定在波の粒子速度が最大となる音圧分布の節の位置において、粒子速度を上昇させることができ、排気管全体のポテンシャルエネルギーに対して運動エネルギーを飛躍的に増大させることができる。このため、力学的エネルギーを増加させて、排気管を擬似的に長くすることができ、気柱共鳴周波数を管長が長い排気
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。
［００２７］
また、排気管が擬似的に長くなると、短管の内部に蓄積していたポテンシャルエネルギーを除いた排気管内のポテンシャルエネルギーは、排気管の伸び代分だけ排気管全体に分散されるため、力学的エネルギーの観点からは、排気管の内径が細くなったものと等価となり、気柱共鳴の音圧のピークを低減することができる。
［００２８］
上記（１）ないし（３）に記載の排気管部品において、（４）前記中空部材は、前記排気管の内径と略同一の内径を有するものから構成されている。
この排気管部品を備えた排気管は、排気管の内径と略同一の内径を有する中空部材が排気管に取付けられるので、すなわち、直管に、短管を有する排気管部品が取付けられるので、排気管の排気通路の単位長さ当たりの体積に対して中空部材の排気通路の単位長さ当たりの体積を小さくして短管と中空部材の間の排気通路を絞ることができ、粒子速度が最大となる音圧分布の節で粒子速度を上昇させることができる。
［００２９］
上記（１）ないし（４）に記載の排気管部品において、（５）前記中空部材は、前記中空部材の軸線方向一端が、前記排気管の前記上流開口端および前記下流開口端の少なくとも一方を構成するように、前記排気管の前記一端部および前記他端部の少なくとも一方に設けられるものから構成されている。
［００３０］
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節となる排気管の上流開口端または下流開口端を構成するように排気管の一端部または他端部を排気管部品から構成すれば、気柱共鳴の音圧のピークが最も大きい一次成分の音圧のピークを確実に低減することができるとともに、一次成分の気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができる。この結果、排気騒音をより一層低減することができる。
［００３１］
これに加えて、気柱共鳴の一次成分を基本とした二次成分以上の音圧のピークも低減することができるため、内燃機関の常用回転域において排気騒音
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
をより一層低減することができる。
［００３２］
上記（１）ないし（５）に記載の排気管部品において、（６）前記短管が設けられていない場合の前記排気管の排気通路全体の体積に対して、前記短管が設けられた前記中空部材および前記排気管の排気通路全体の体積減少量が２．５％以上となるように前記短管の大きさが設定されるものから構成されている。
［００３３］
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、排気管の排気通路全体の体積減少量が２．５％以上となるように短管の大きさが設定された排気管を用いてスピーカ加振試験を行った結果、気柱共鳴周波数を管長が長い排気管と同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、音圧のピークを低減できることが確認された。
［００３４］
［００３５］
［００３６］
上記（１）ないし（６）に記載の排気管部品において、（７）前記短管が、前記中空部材の軸線方向一端から前記排気管の中心軸に向かって折り曲げられた閉口端と、前記閉口端から前記中空部材の軸線方向他端に向かって折り曲げられて前記中空部材と平行に延在する環状部材とを備えたものから構成されている。
［００３７］
この構成により、排気管部品を備えた排気管は、中空部材の軸線方向一端部を折り曲げることで短管を容易に成形することができ、中空部材の製造コストを低減することができ、結果的に排気管の製造コストを低減することができる。
［００３８］
上記（１）ないし（７）に記載の排気管部品において、（８）前記中空部
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
テールパイプ２８の管長Ｌの略２倍となり、二次成分の気柱共鳴の波長λ２は、管長Ｌの略１倍となる。
［００８３］
図６から明らかなように、それぞれの定在波は、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが粒子速度の腹となり、この粒子速度は、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂで最大となる。
［００８４］
また、一次成分および二次成分の気柱共鳴の定在波の音圧分布は、図７に示すように、粒子速度分布の腹と節とがそれぞれ逆となってテールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが音圧分布の節となり、音圧は、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂで最小となる。
［００８５］
また、短管４３は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さに設定されている。本実施の形態では、短管４３がテールパイプ２８の下流部２８Ｂに設けられており、図６に示すように、λ１＝２Ｌであるため、短管４３の長さは、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管４３は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
［００８６］
また、本実施の形態では、同一の内径を有する直管のテールパイプ２８の下流部２８Ｂに軸線方向に沿ってテールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さで延在する短管４３が設けられるため、テールパイプ２８の排気通路４５の単位長さ当たりの体積に対して下流部２８Ｂの排気通路４５ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように、短管４３と下流部２８Ｂの間の排気通路４５の体積が小さくなっている。
［００８７］
このため、図６、図７に示すように、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節において気柱共鳴の粒子速度が最大となることを利用して、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの単位長さ当たり体積を小さくすることにより、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの気柱共鳴の粒子速度を上昇させることができる。
［００８８］
また、短管４３は、短管４３が取付けられていない状態のテールパイプ２
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
気柱共鳴の一次成分ｆ１と一次成分の倍音である気柱共鳴の二次成分ｆ２の音圧のピークを点線で示す位置から実線で示す位置に低減することができるため、排気騒音を大幅に低減することができる。
［０１４６］
したがって、従来用いられていたマフラを廃止することができるとともに、大容量の共鳴室３６を不要にしてマフラ２７を小型化することができる。このため、排気装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
［０１４７］
また、本実施の形態では、短管４３を、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの長さに設定し、短管４３の底板４３ｂを、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置させたので、短管４３を気柱共鳴の定在波の粒子速度が大きい位置に位置させることができ、ポテンシャルエネルギーの減少量に対してテールパイプ２８内の排気ガスの運動エネルギーをより効果的に大きくすることができる。
［０１４８］
これに対して、短管４３を気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λを越える長さに設定すると、ポテンシャルエネルギーが大きく粒子速度の小さい位置に短管４３の一部が位置してしまうことになるので、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーの減少量に対してテールパイプ２８内の運動エネルギーの増加量を大きくすることができないため、結果的に、テールパイプ２８内の力学的エネルギーが減少してしまう。
［０１４９］
このため、テールパイプ２８が擬似的に短くなって、気柱共鳴周波数を上げてしまうことになるので、好ましくない。したがって、短管４３の長さは、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さに設定するのが好ましい。
［０１５０］
なお、本実施の形態では、テールパイプ２８をパイプ本体４０と排気管部品４１とから構成しているが、テールパイプを、パイプ本体４０と排気管部品４１が一体成形された１本のテールパイプから構成してもよい。このようにすれば、パイプ本体４０と排気管部品４１を別々に製造してパイプ本体４
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
［０１５６］
（第２の実施の形態）
図１８、図１９は、本発明に係る排気管部品および内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
［０１５７］
図１８、図１９において、短管６１は、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの下流開口端２８ｂからテールパイプ２８の中心軸Ｃに向かって折り曲げられた閉口端である底板６１ａと、底板６１ａからテールパイプ２８の上流開口端２８ａに向かって折り曲げられてテールパイプ２８と平行に延在し、上流端においてテールパイプ２８の下流部２８Ｂと共に開口端６１ｃを構成する環状部材６１ｂとを備えている。したがって、短管６１は、下流部２８Ｂと一体の有底筒状に形成されている。
［０１５８］
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｂが中空部材を構成している。中空部材および短管６１は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
［０１５９］
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｂをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｂと短管６１とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
［０１６０］
すなわち、下流部２８Ｂを排気管部品から構成する場合には、下流部２８Ｂをテールパイプ２８から取り外した状態において、下流部２８Ｂの軸線方向一端からテールパイプ２８の中心軸Ｃに向かって折り曲げられた閉口端である底板６１ａと、底板６１ａから下流部２８Ｂの軸線方向他端に向かって折り曲げられて下流部２８Ｂと平行に延在する環状部材６１ｂを備えたものとなる。
［０１６１］
一方、短管６１の軸線方向一端である底板６１ａは、下流開口端２８ｂと同一面上に位置しており、短管６１の環状部材６１ｂは、底板６１ａから上流開口端２８ａに向かって延在している。本実施の形態の短管６１は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
［０１６２］
なお、短管６１は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
［０１６３］
また、本実施の形態では、短管６１の底板６１ａが下流開口端２８ｂと同一面上に位置しているため、短管６１の底板６１ａは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管６１の底板６１ａは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
［０１６４］
また、テールパイプ２８の排気通路６２の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路６２ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路６２ａの体積が小さくなっている。
［０１６５］
具体的には、短管６１は、短管６１が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路６２の体積に対して、短管６１をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路６２の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
［０１６６］
また、排気通路６２は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路６２の中で環状部材６１ｂの内周部によって囲まれる空間が排気通路６２ａを構成している。
［０１６７］
このような構成の短管６１を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管６１内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管６１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管６１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることができる。
［０１６８］
また、テールパイプ２８を擬似的に長くして気柱共鳴周波数を管長が長いテールパイプと同等の気柱共鳴周波数に下げることができるとともに、ポテ
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
してテールパイプ２８の上流部２８Ａに取付けられている。このため、短管６５の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸と同一の中心軸となるようにテールパイプ２８の中心軸線上に設置されている。
［０１７５］
また、短管６５は、軸線方向他端を構成する下流端に開口端６５ａを有するとともに、軸線方向一端を構成する上流端に閉口端である底板６５ｂを有し、テールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長の長さで延在する有底筒状に形成されている。
［０１７６］
また、短管６５の底板６５ｂは、球面または放物面に形成されており、短管６５は、底板６５ｂ側の断面積が、開口端６５ａ側の断面積よりも小さく形成されている。
［０１７７］
本実施の形態のテールパイプ２８は、上流部２８Ａが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
［０１７８］
なお、テールパイプ２８の上流部２８Ａをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる上流部２８Ａと短管６５とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
［０１７９］
また、本実施の形態では、短管６５の底板６５ｂが上流開口端２８ａと同一面上に位置しているため、短管６５の底板６５ｂは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管６５の底板６５ｂは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
［０１８０］
また、本実施の形態の短管６５は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管６５は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
するようにしてもよい。
［０１９４］
また、本実施の形態では、短管７１の底板７１ｂが下流開口端２８ｂと同一面上に位置しているため、短管７１の底板７１ｂは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管７１の底板７１ｂは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
［０１９５］
また、本実施の形態の短管７１は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管７１は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
［０１９６］
本実施の形態では、短管７１が設けられるテールパイプ２８の下流部２８Ｂの排気通路７３ａの単位長さ当たりの体積は、下流部２８Ｂを除いたテールパイプ２８の排気通路７３の単位当たりの体積に対して小さくなっている。
［０１９７］
具体的には、短管７１は、短管７１が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路７３の体積に対して、短管７１をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路７３の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
［０１９８］
また、排気通路７３は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路７３の中で短管７１の外周部と下流部２８Ｂの内周部とによって囲まれる空間が排気通路７３ａを構成している。
［０１９９］
このような構成の短管７１を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管７１内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管７１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管７１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２のみを外部に放出して、音圧のピークを下げることが
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
るとともに、軸線方向一端を構成する下流端に閉口端である底板７５ｂを有し、テールパイプ２８の軸線方向に沿って所定長の長さで延在する有底筒状に形成されている。
［０２０６］
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｃが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
［０２０７］
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｃをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｃと短管７５とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
［０２０８］
また、本実施の形態では、短管７５の底板７５ｂが下流開口端２８ｃと同一面上に位置しているため、短管７５の底板７５ｂは、テールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の音圧分布の定在波の節に位置している。なお、短管７５の底板７５ｂは、音圧分布の節の位置に対して上流側または下流側に若干ずれていてもよい。
［０２０９］
また、本実施の形態の短管７５は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
なお、短管７５は、気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４以下の長さに設定してもよい。
［０２１０］
また、本実施の形態では、短管７５が設けられるテールパイプ２８の下流部２８Ｃの排気通路７７ａの断面積が、下流部２８Ｃを除いたテールパイプ２８の排気通路７７の断面積と同じ大きさになるように下流部２８Ｃが拡径されている。なお、下流部２８Ｃの一部は、テーパ形状を有しているため、テーパによって囲まれる排気通路の断面積は除く。
［０２１１］
なお、排気通路７７は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路７７の中で短管７５の外周部と他端部２８Ｃの内周部とによ
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
［０２２４］
また、本実施の形態の短管８１は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
［０２２５］
また、テールパイプ２８の排気通路８３の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路８３ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路８３ａの体積が小さくなっている。
［０２２６］
具体的には、短管８１は、短管８１が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路８３の体積に対して、短管８１をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路８３の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
［０２２７］
なお、排気通路８３は、テールパイプ２８によって囲まれる空間の全てであり、排気通路８３の中で短管８１の外周部と下流部２８Ｂの内周部とによって囲まれる空間が排気通路８３ａを構成している。
［０２２８］
一方、短管８１の下流端には短管８１の幅方向両端部から上方に突出する突出部８１ｃ、８１ｄが形成されており、この突出部８１ｃ、８１ｄは、一定間隔離隔している。この突出部８１ｃ、８１ｄには軸部材８４が固定されており、この軸部材８４は、開閉弁８２の上部に形成された挿通孔８２ａに挿通されている。
［０２２９］
開閉弁８２は、軸部材８４に対して揺動自在に取付けられている。この開閉弁８２は、短管８１内を流れる排気ガスの流量が所定流量以上（例えば、エンジン２１が高回転のときの流量）のときに、この排気流を受けて短管８１を図２９に仮想線で示すように開放し、排気ガスの流量が所定流量未満のときに、短管８１を図２９に実線で示すように閉塞して短管８１の閉口端である底板を構成するようになっている。
［０２３０］
このような構成の短管８１を有するテールパイプ２８にあっても、テールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡを、短管８１内のポテンシャルエネルギーＡ１と、短管８１を除いたテールパイプ２８内のポテンシャルエネルギーＡ２とに分散させて、短管８１を除いたテールパイプ２８内のポテン
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
軸上に設けられ、下流部２８Ｂの排気通路を上下に区画している。本実施の形態では、この仕切板９１と仕切板９１の下方に位置するテールパイプ２８の下流部２８Ｂの下半分（以下、半円部９２という）によって短管９３が構成されている。
［０２３７］
この短管９３は、軸線方向他端に開口端９３ａを有するとともに軸線方向一端に閉口端および底板を構成する開閉弁９４を有しており、短管９３の軸線方向中心軸は、テールパイプ２８の軸線方向中心軸に対して下方にずれている。
また、短管９３の開閉弁９４は、下流開口端２８ｂと同一面上に位置しており、開閉弁９４がテールパイプ２８内で発生する気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置している。
［０２３８］
本実施の形態のテールパイプ２８は、下流部２８Ｂが中空部材を構成している。この中空部材は、テールパイプ２８と一体成形されたものであり、テールパイプ２８は、１本のパイプから構成されている。
［０２３９］
なお、テールパイプ２８の下流部２８Ｂをテールパイプ２８と別体の中空部材から構成することにより、中空部材からなる下流部２８Ｂと仕切板９１とによって排気管部品を構成し、この排気管部品をテールパイプ２８に後付けするようにしてもよい。
［０２４０］
また、本実施の形態の短管９３は、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λの長さ、すなわち、テールパイプ２８の管長Ｌの１／４の長さに設定されている。
［０２４１］
また、テールパイプ２８の排気通路９５の単位長さ当たりの体積に対して、下流部２８Ｂの排気通路９５ａの単位長さ当たりの体積が小さくなるように排気通路９５ａの体積が小さくなっている。
［０２４２］
具体的には、短管９３は、短管９３が取付けられていない状態のテールパイプ２８の排気通路９５の体積に対して、短管９３をテールパイプ２８に取付けたときのテールパイプ２８の排気通路９５の体積の減少量が２．５％以上となるような大きさに設定されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
装置２３の重量を低減することができるとともに、排気装置２３の製造コストを低減することができる。
［０２４９］
また、本実施の形態では、短管９３の閉口端を構成する底板を開閉弁９４から構成し、短管９３内を流れる排気流の流量が所定流量以上のときに、この排気流を受けて開閉弁９４を開放するようにしたので、排気ガスの流量が少ないエンジン２１の低回転時に開閉弁９４を閉塞させて短管９３の底板を構成することができ、短管９３内にポテンシャルエネルギーを蓄積することができる。
［０２５０］
また、排気ガスの流量が多いときには、開閉弁９４を開放させて短管９３を通して排気ガスを排出することができるため、エンジン２１の高回転時に排気ガスの背圧が上昇するのを防止することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。
［０２５１］
これに加えて、本実施の形態では、テールパイプ２８に単体の短管を取付けるのに代えて、短管９３の一部を、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの一部である半円部９２から構成したので、テールパイプ２８の軽量化を図ることができる。
［０２５２］
なお、上記各実施の形態では、短管４３、４６、６１、６５、７１、７５、８１、９３をテールパイプ２８の少なくとも上流部２８Ａと下流部２８Ｂの何れか一方に設けるようにしているが、気柱共鳴の二次成分ｆ２の音圧分布の節に短管を追加してもよい。
［０２５３］
この場合、追加された短管の長さは、テールパイプ２８内に生じる気柱共鳴の定在波の波長λに対して１／８・λ以下の長さに設定する。すなわち、二次成分ｆ２の波長λ２は、λ２＝Ｌであるため、短管の長さをテールパイプ２８の管長Ｌの１／８以下の長さに設定し、短管の上流端または下流端が音圧分布の節に位置するようにすればよい。
［０２５４］
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
【国際調査報告】
2011036700.tif 000047
2011036700.tif 000048