(57)【要約】【課題】制御バルブを使用することなく安価な装置構成で且つ幅広い周波数範囲において吐出音の低減効果を得ることのできる内燃機関用マフラのチューブ構造を提供する。【解決手段】内燃機関用マフラのチューブ構造において、チューブ２を、内管３及びこの内管３を内部に配置させる外管４とにより二重管構造とし、前記内管３に、当該内管全面積に対してその開口率が１％〜７％となるように小孔５を複数個設けた。この構成により、高価な制御バルブを使用することなく、特に低周波での音響特性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用マフラのチューブ構造において、
チューブ（２）を、内管（３）及びこの内管（３）を内部に配置させる外管（４）とにより二重管構造とし、
前記内管（３）に、当該内管全面積に対してその開口率が１％〜７％となるように小孔（５）を複数個設けた
ことを特徴とする内燃機関用マフラのチューブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に備えられた内燃機関の排気系から発する騒音の低減を図るための内燃機関用マフラのチューブ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車に搭載される内燃機関用マフラの中に、マフラシェル（外筒）内部を複数の室に仕切ると共に、出口パイプを２本設けて、エンジン回転数（排気ガス量）に応じて中の制御バルブを開閉させ、出口パイプ１本から主に排気ガスを排出する１本出しの場合と、出口パイプ２本から排気ガスを共に排出する２本出しの場合とを切り換えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１５３０１９号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術におけるように、制御バルブを使用して排気ガス流量を低回転から高回転の範囲で必要に応じ切り替えるようにした場合、制御バルブを作動させる駆動系と制御系にコストがかかり、コストアップが避けられない。
【０００４】
そこで本発明は、上記事情を考慮し、制御バルブを使用することなく安価な装置構成で且つ幅広い周波数範囲において吐出音の低減効果を得ることのできる内燃機関用マフラのチューブ構造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】
【０００５】
本発明は、内燃機関用マフラのチューブ構造において、チューブを、内管及びこの内管を内部に配置させる外管とにより二重管構造とし、前記内管に、当該内管全面積に対してその開口率が１％〜７％となるように小孔を複数個設けたことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、内燃機関用マフラのテールチューブに本発明を適用してもよいし、センターチューブに本発明を適用してもよい。
【０００７】
テールチューブに本発明を適用した場合には、チューブを、内管とこの内管を内部に設ける外管とで構成した二重管構造とし、その内管に、該内管全面積に対してその開口率が１％〜７％となるように小孔を設ける。また、内管のチューブ長さは、１００ｍｍ以上とすることが好ましい。また、外管の長さは、内管の長さよりも長くするようにする。さらに、二重管は、排気ガスの流れ方向上流側を閉管とし、下流側を開管とすることが望ましい。
【０００８】
小孔の開口径としては、φ５（直径５ｍｍ）以下とすることが好ましい。また、小孔は、内管の一部に集中して形成するのではなく、全体に亘って形成することが望ましい。例えば、φ５以下の小孔を、内管長さ方向に一列または複数列分割して配置する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関用マフラのチューブ構造によれば、内管全面積に対してその開口率を１％〜７％となるように小孔を内管に形成したので、音響特性を利用した小孔配分により低周波（１５０Ｈｚ以下）の減衰が可能となり、圧力損失および気流音を大幅に低減させることができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関用マフラのチューブ構造によれば、高価な制御バルブを使用せずに音響特性を改善できるため、コストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態では、高価な制御バルブを使用せず、音波が小孔を通過するときの周波数に対する通過効率が変化する特性を活かすことで、特に低周波数域（１５０Ｈｚ以下）での音響特性を改善する。具体的には、低周波数は、波長が長いので、小孔が少なく開口された部分はその小孔を音波が通過し難くなり、小孔数が増えてくると次第に通過し易くなる現象を利用したものである。
【００１３】
図１は本発明をテールチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。この例では、マフラシェル１内の排ガスを外部へ排出するテールチューブ２を、内管３と、この内管３をその内部に設ける外管４とで構成した二重管構造としている。また、このテールチューブ２では、内管３のチューブ長さＬ１を１００ｍｍ以上とすると共に、外管４のチューブ長さＬ２を内管３のチューブ長さＬ２よりも長くする。また、二重管は、排気ガスの流れ方向上流側を閉管とし、下流側を開管としている。そして、内管３には、該内管全面積に対してその開口率を１％〜７％となるように小孔５を形成している。
【００１４】
図１（Ａ）では、マフラシェル１に対して内管３の接続部３ａを他の部位に対して拡径しており、さらに外管４の端部４ａをマフラシェル１に接続させた構造としている。図１（Ｂ）では、外管４の端部４ａを他の部位に対して縮径しており、その端部４ａを内管３に接続させた構造としている。
【００１５】
二重管構造としたテールチューブ２の内管３に複数個の小孔５を形成すると、低周波域（１５０Ｈｚ以下）では、小孔５が開口されていても小孔開口率が１％〜７％では境界条件として小孔５が認識され難く、内管３を音波がそのまま小孔５を通ることなく通過するので音響的に消音効果が大となる。マフラーの消音特性としては、テールチューブは絞る程（チューブ径が小さい程）、消音効果が増加し圧力損失および気流音が増大するから、低周波域では直径の小さい内管３のみを音波が通過することで消音特性が良くなる。開口率１％〜７％では、周波数が高まるにつれて音波は完全に内管３を通過した特性から徐々に小孔５を介して外管４を通過した特性に移行して行くが、本実施形態によれば、低周波から中周波における消音効果は増すことになる。
【００１６】
図２は本発明をロングテールのテールチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。なお、図２（Ａ）は図１（Ａ）のテールチューブ２を長くした例、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）のテールチューブ２を長くした例である。
【００１７】
ロングテールの場合、テールチューブ絞り効果は、チューブ長さが長くなれば長くなるほど消音効果は増すが、レイアウトなどの設計要件により部分的に絞っても効果は有る。絞りの割合は、消音特性、圧力損失、気流音特性により総合的に決定すれば良いが、絞り部長さ（特に、内管３のチューブ長さＬ１）は１００ｍｍ以上にした方が有効である。テールチューブ長さが稼げない場合は、図３に示すように、マフラシェル１内にテールチューブ２の一部を挿入するようにする。なお、外管４よりも内管３のチューブ長さを長くしてしまうと、内管端部からの吹き出し音が大きくなる。
【００１８】
図４及び図５は本発明をセンターチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す図である。図４では、プリマフラ６とリアマフラ７間に設けられたセンターチューブ８を、内管９とこの内管９を内部に設ける外管１０とで構成した二重管構造とし、その内管９に、該内管全面積に対してその開口率が１〜７％となるように小孔を複数個形成している。図４ではセンターチューブ８の両端をプリマフラ６とリアマフラ７の端面にそれぞれ接続させているが、図５ではセンターチューブ８の端部をリアマフラ７の内部に挿入させている。
【００１９】
このように、本発明をテールチューブ２及びセンターチューブ８に適用すれば、音響特性を利用した小孔配分により低周波数域での減衰が可能となり、しかも排気ガスは小孔を通り、二重管との隙間も流れるため気流音および圧力損失も低減できる。
【００２０】
例えば、内管３に小孔５を形成しなかった場合は、気流音および圧力損失は大幅に増加するが、内管３に開口率数％の小孔５を開けることにより、気流音および圧力損失も低減可能となる。
【００２１】
また、本実施形態によれば、高価な制御バルブなどを使用することなく低周波の減衰が可能となることからマフラ自体を低コスト化することができる。また、本実施形態によれば、制御バルブを用いた場合には排気ガスがバルブを通過する際にバルブ本体部において気流音が発生するが、本発明構造では気流音および異音の発生はない。
【００２２】
図６は内管の直径をφ３８．１、外管の直径をφ５４．０としたときの各周波数域帯での小孔開口率と吐出音との関係を示す特性図、図７は内管の直径をφ４５．０、外管の直径をφ５４．０としたときの各周波数域帯での小孔開口率と吐出音との関係を示す特性図である。
【００２３】
内管の直径をφ３８．１、外管の直径をφ５４．０にて実験した場合、内管に開口する小孔の開口率は、１５０Ｈｚ以下の低周波を減衰するのに１％から効果が出て７％までは効果が良く、７％を超えるとそれ以降は効果が無くなる。また、気流音および圧力損失に関しては、３％〜５％でサチュレートする。内管の直径がφ４５．０、外管の直径がφ５４．０の場合もほぼ同様の結果となる。
【００２４】
このように、設計上効果を有する範囲は１％〜７％であることから、車両用排気系用としては、内管小孔開口率である１％〜７％は適用できると考えられる。また、小孔は、その直径をφ５以下にした方が音響境界として１５０Ｈｚ以下においてパスし易いので、φ５以下を使用する方が好ましいが、φ１は小さすぎてカーボン他により目詰まりが生じる可能性があるので使用は避けた方が良いと思われる。また、内管の小孔開口位置であるが、一箇所に集中して開口させないでチューブ長さ方向に分割して開口させてことが望ましく、音響境界になり難い特性があると共に、気流騒音および圧力損失においても有利である。また、小孔５は、開口率に応じて変化はするが、長さ方向の開口は１列でも複数列でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明をテールチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。
【図２】本発明をロングテールのテールチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。
【図３】マフラシェル内にテールチューブの一部を挿入させてチューブ長さを確保した例の内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。
【図４】本発明をセンターチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す図である。
【図５】本発明をセンターチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造の他の例を示す図である。
【図６】内管の直径をφ３８．１、外管の直径をφ５４．０としたときの各周波数域帯での小孔開口率と吐出音との関係を示す特性図である。
【図７】内管の直径をφ４５．０、外管の直径をφ５４．０としたときの各周波数域帯での小孔開口率と吐出音との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…マフラシェル
２…テールチューブ
３、９…内管
４、１０…外管
５…小孔
６…プリマフラ
７…リアマフラ
８…センターチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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