JP2000110542A

JP2000110542A - 排気系の消音装置

Info

Publication number: JP2000110542A
Application number: JP10283846A
Authority: JP
Inventors: Yohei Toyoshima; 洋平豊島
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】広い周波数領域にわたって効率的に排気騒音
を低減する。【解決手段】マフラのシェル１０の側壁１２に開口１
３を設け、振動吸収板３４と制御駆動部３６とをフレー
ム３２に支持した振動制御ユニット３０を上記開口にそ
の振動吸収板を排気の流入空間である第１室２に向けて
取り付ける。振動制御ユニットは制御室３８により囲ま
れている。制御駆動部３６は制御装置４０からの信号に
より振動吸収板の振動に対する抵抗特性を制御する。こ
れにより振動吸収板が排気脈動と共振して消音する。抵
抗特性の制御により共振点を変化させ、広い周波数領域
で消音できる。振動吸収板の共振により発生する音は制
御室に囲まれているため、外部へ出力されない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の排気系に用
いられる消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の排気系には排気管途中にマフラが
設けられて排気騒音を低減するようになっているが、さ
らにその騒音低減効果を向上させるため種々の消音装置
に関する提案が行われている。このような従来の消音装
置として、本出願人は先に実開平４−１０５９１７号公
報に開示されたようなものを提案している。

【０００３】この装置では、マフラの側壁に可動部を設
け、車体とその可動部の間に弾性体を配置してマフラを
通過する脈動音波と逆位相の音圧を発生させて、消音を
行うようにしている。すなわち、エンジン振動によって
排気系全体が振動する際の変位に対して、共振による逆
変位を与えて脈動音波による騒音を抑えるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置では所定の脈動騒音は抑制することができるが、その
効果はあらかじめ設定された共振点近傍の周波数領域に
限定される。したがって、車種、エンジン機種、あるい
は排気系の搭載態様が異なると騒音の周波数領域も変化
するから、それぞれに応じて共振点を変える必要があ
る。

【０００５】この対策として、特性の異なる弾性体を選
択すればその共振点を変えることができるが、そのため
には多種類の弾性体を準備しておかなければならない。
しかもその場合主な騒音に対して最適な弾性体を選択し
たとしても、結局それは特定範囲での消音に止まるの
で、例えば常時変化するエンジン回転に伴う広い範囲で
の排気の騒音を低減することは困難であった。

【０００６】したがって、本発明は、多数の部品を準備
する必要なしに広い範囲にわたって効率的に排気騒音を
低減することのできる排気系の消音装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明は、エンジンの排気系に設けられたマフラの外
壁または内部空間を区画する隔壁に開口が設けられ、振
動吸収板と該振動吸収板の振動に対する抵抗特性を制御
する制御駆動部とを備える振動制御ユニットが上記開口
にその振動吸収板を排気の流入空間に向けて取り付けら
れ、振動制御ユニットが制御室により囲まれていること
を特徴とするものとした。

【０００８】振動吸収板が排気脈動と共振して消音す
る。この際、制御駆動部が振動吸収板の振動に対する抵
抗特性を制御することにより共振点を変化させることが
でき、広い周波数領域で消音される。振動吸収板の共振
により発生する音は振動制御ユニットが制御室により囲
まれているため、外部へ出力されない。

【０００９】上記の制御室は、マフラの外壁の外側に設
けられた室とすることができ、あるいは隔壁で区画され
たマフラの内部の室とすることができる。また、２組の
振動制御ユニットを用いて、これらを排気の流入空間を
挟んで振動吸収板を互いに対向させて配置することがで
きる。

【００１０】そして、制御駆動部はコイルと磁性体を備
え、外部の制御部からの制御信号によってその電磁吸引
力を制御して振動吸収板の振動に対する抵抗特性を変化
させるのが好ましい。

【００１１】請求項５記載の発明は、振動制御ユニット
をマフラに設ける代わりに、エンジンの排気系に設けら
れた排気管に分岐管を介してケーシングを接続し、ケー
シング内部を振動制御ユニットにより分岐管に連通する
室と分岐管から遮断された室とに２分して、振動制御ユ
ニットはその振動吸収板を分岐管に連通する室に向けて
配置するものとした。これによっても、請求項１の発明
と同様に、広い周波数領域で排気の騒音が消音されると
ともに、排気管途中に介挿するので、設置スペースを確
保するのが容易である

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を実
施例により説明する。図１は第１の実施例を示すマフラ
の断面図である。マフラ１はシェル１０の内部に隔壁１
８、２０が設けられて中央の第１室２、およびその両側
の第２室３、第３室４に区画されている。排気流入管２
２がシェル１０の一端側の端壁１４から隔壁１８を貫通
して第１室２に開口し、また、第２室３に開口した排気
流出管２５が隔壁２０を貫通してシェル１０の他端の端
壁１６から外部へ延びている。さらに、第２室３と第３
室４を連通する連通管２３が隔壁１８、２０にわたって
設けられ、また、第１室２と第３室４を連通する連通管
２４が隔壁２０に設けられている。

【００１３】排気流入管２２、排気流出管２５および連
通管２３には各管が延びる各室に臨んで多数の小孔２
７、２８、２９が設けられ、通過抵抗によって排気のエ
ネルギーを低減するようになっている。またこの例では
第３室４がヘルムホルツ型共鳴室を形成している。な
お、この共鳴室を含みマフラ１の全体構造は特定の周波
数領域を対象として消音効果が得られるようチューニン
グを行いながら設計される。

【００１４】シェル１０の側壁１２には、開口１３が設
けられ、この開口部に振動制御ユニット３０が設置され
ている。振動制御ユニット３０は、開口１３の縁部に結
合されるフレーム３２を備え、このフレーム３２に耐熱
性金属板、例えばＪＩＳ−ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４
（ステンレス）等の箔材から形成された振動吸収板３４
がその周縁で支持されている。

【００１５】振動吸収板３４は波形コーン形状で、その
中心部がコイルと磁性体からなる制御駆動部３６に接続
されている。この制御駆動部３６もフレーム３２に固定
支持されている。これら、振動吸収板３４、制御駆動部
３６およびフレーム３２からなる振動制御ユニット３０
は全体として音響機器におけるスピーカの形態をなして
いる。

【００１６】なお、振動吸収板の形状は、波形コーン形
状のほか、図２の（ａ）に符号３４Ａで示す平滑コーン
形状、（ｂ）に３４Ｂで示すコンベックス形状、（ｃ）
に３４Ｃで示すホーン形状、（ｄ）に３４Ｄで示す逆ホ
ーン形状、（ｅ）に３４Ｅで示す波形ストレート形状、
（ｆ）に３４Ｆで示す平板状など、適宜の断面形状を選
択可能である。

【００１７】シェル１０の側壁１２外方には、開口１３
まわりに制御室３８が設けられ、振動制御ユニット３０
を囲んでいる。なお、図１においては、振動制御ユニッ
ト３０のフレーム３２が密閉型でシェル１０内部と制御
室３８の空間とを遮断しているが、シェル内部と制御室
空間とが遮断される限りにおいてフレーム３２の振動吸
収板３４より制御室空間側は一部開放されていてもよ
い。

【００１８】振動制御ユニット３０はその制御駆動部３
６が配線４２によってマフラ外部に設置された制御装置
４０に接続され、制御信号を受けるようになっている。
制御駆動部３６は制御信号によってその電磁吸引力を変
化させ、接続された振動吸収板３４の振動に対する抵抗
特性を変化させる。

【００１９】本実施例は以上のように構成され、制御信
号によって振動吸収板３４の振動特性を変化させること
ができるようになっているので、広い周波数範囲にわた
って振動吸収板３４の共振点を変化させることができ
る。これにより、例えば排気脈動による騒音に対しては
共振点が当該脈動の振動数付近となるように振動制御ユ
ニット３０の制御駆動部３６を駆動して振動吸収板３４
の振動に対する抵抗を制御することにより、車種、エン
ジン機種、あるいは排気系の搭載態様が異なっても容易
にその騒音を低減することができる。

【００２０】実験解析によれば、制御室３８の空間が共
鳴室、振動吸収板３４が共鳴室の首（コンダクティビテ
ィ）として作用している。通常のヘルムホルツ型共鳴室
は相当の容積、とくに低周波の減衰のためには大きな容
積を要し、またチューニングによる効果があってもそれ
は特定周波数領域に限定されるが、本実施例によれば小
型に形成されて、しかも制御装置による電気的な制御で
広い周波数領域について排気騒音を消音できるという効
果が得られる。

【００２１】振動制御ユニット３０の作動に際しては振
動吸収板３４が共振により振動するが、振動制御ユニッ
ト３０は制御室３８により囲まれているので、振動吸収
板３４が可聴周波数の音を発生する場合があっても外部
へは放出されない。

【００２２】図３、図４は、振動制御ユニット装着の変
形例を示す。図３のマフラ５０は、シェル６０内部が隔
壁６８により第１室５２と第２室５４に区画され、排気
流入管２２がシェルの端壁６４から第２室５４を貫通し
て第１室５２に開口し、他方の端壁６６から排気流出管
２５が延びている。そして、隔壁６８に排気流入管２２
の開口と並んで開口６９が設けられ、この開口６９に振
動制御ユニット３０が取り付けられている。ここでは、
第２室５４が振動制御ユニット３０を囲む制御室となっ
ている。これによっても、排気流入管２２から第１室５
２へ流入する排気の脈動と振動吸収板３４が共振して消
音がなされる。

【００２３】図４は２つの振動制御ユニット３０Ａ、３
０Ｂを設けたものである。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＡ−Ａ部横断面を示す。シェル８０の
一方の端壁８４の中央に排気流入管２２が取り付けら
れ、他方の端壁８６に排気流出管２５が取り付けられた
マフラ７０において、排気流入管２２の軸線Ｓを挟んで
対称に隔壁８８、９０が設けられ、排気の流れ方向に並
列に中央の第１室７２とその両側の第２室７３、第３室
７４が区画されている。

【００２４】隔壁８８、９０にはそれぞれ対向する開口
８９、９１が形成され、第２、第３室７３、７４に位置
させてこれらの開口部に振動制御ユニット３０Ａ、３０
Ｂが対向して設置される。第２室７３および第３室７４
がそれぞれ振動制御ユニットを囲む制御室となってい
る。振動制御ユニット３０Ａおよび３０Ｂはそれぞれ前
述の振動制御ユニット３０と同構成である。この変形例
では、広い周波数領域での消音機能を有する２つの共鳴
室を備えたと同様の効果を有する。

【００２５】なお、図１の実施例では制御室３８をシェ
ル１０に対する付加的な室としたが、変形例におけるよ
うにシェル内に区画された空間として制御室を構成する
ことができる。同様に、図３、図４に示した変形例にお
ける制御室は逆にシェルの外側に付加した室として構成
してもよい。

【００２６】つぎに、第２の実施例について説明する。
これは、排気系の排気管途中に、振動制御ユニットを備
える振動吸収装置を設けたものである。図５に示すよう
に、プリマフラ１０１から延びる排気管１０２とメイン
マフラ１０３の排気流入管１０４との間に、振動吸収装
置１１０が介挿されている。なお、プリマフラ１０１は
さらに図示しない排気管を介してエンジンの排気マニホ
ルドに接続され、その途中には必要に応じて触媒コンバ
ータやフレキシブルチューブなどが介挿される。

【００２７】振動吸収装置１１０は、排気管１０２と排
気流入管１０４を結ぶ通流管１１２と通流管から分岐し
た分岐管１１４を備え、分岐管１１４の先端はケーシン
グ１１６に開口接続している。ケーシング１１６内には
振動制御ユニット３０がその振動吸収板３４を分岐管１
１４の開口１１８に向けて設置されている。振動制御ユ
ニット３０は前実施例で説明したものと同一である。振
動吸収装置１１０は、ケーシング１１６内を分岐管１１
４に連通する第１室１１９と分岐管１１４から遮断され
た制御室１２０の２室に区画している。

【００２８】振動吸収装置１１０は通流管１１２の両端
に設けられた取付フランジ１２１、１２２によって排気
管１０２およびメインマフラ１０３の排気流入管１０４
に結合される。そして、振動制御ユニット３０は振動吸
収装置の外部に設置された制御装置４０に接続され、制
御信号を受けるようになっている。制御駆動部３６は制
御信号によってその電磁吸引力を変化させ、接続された
振動吸収板３４の振動に対する抵抗特性を変化させる。

【００２９】本実施例は以上のように構成され、前実施
例と同様に、制御信号によって振動吸収板３４の振動特
性を変化させることができるようになっているので、広
い周波数範囲にわたって振動吸収板の共振点を変化さ
せ、消音することができる。そして、振動制御ユニット
３０を含む振動吸収装置１１０を排気管途中に介挿する
ので、すでに相当の容積をもつプリマフラやメインマフ
ラに振動制御ユニットを設けてさらに大きくする場合に
比較して、設置スペースを確保するのが容易であるとい
うメリットがある。さらに、振動制御ユニットが分岐管
により排気の流れから離れた部位に設置されているの
で、その振動吸収板や制御駆動部の電気回路等への熱の
影響が低減される。

【００３０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明はマフラの外壁ま
たは隔壁に開口を設け、振動吸収板とその振動に対する
抵抗特性を制御する制御駆動部とを備える振動制御ユニ
ットをその振動吸収板を排気の流入空間に向けて上記開
口に取り付け、振動制御ユニットを制御室により囲んだ
ものとしたので、抵抗特性を制御して振動吸収板の共振
点を変化させることにより広い周波数領域で排気騒音を
消音できるという効果を有する。しかも、通常のヘルム
ホルツ型共鳴室に対して小型に形成できる。

【００３１】また、振動制御ユニットをマフラに設ける
代わりに、エンジンの排気系に設けられた排気管に分岐
管を介してケーシングを接続し、ケーシング内部を振動
制御ユニットにより分岐管に連通する室と分岐管から遮
断された室とに２分して、振動制御ユニットの振動吸収
板を分岐管に連通する室に向けて配置するものとするこ
とにより、同じ効果が得られるとともに、設置スペース
の確保がより容易となる。また、振動制御ユニットが分
岐管により排気の流れから離れた部位に設置されるか
ら、その振動吸収板や制御駆動部の電気回路等への熱の
影響が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すマフラの断面図で
ある。

【図２】振動吸収板の形状例を示す図である。

【図３】振動制御ユニット装着の変形例を示す図であ
る。

【図４】振動制御ユニット装着の変形例を示す図であ
る。

【図５】第２の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１、５０、７０マフラ２、５２、７２第１室（排気の流入空間）１１９第１室３、５４、７３第２室４、７４第３室１０、６０、８０シェル１２側壁（外壁）１３、６９、８９、９１、１１８開口１４、１６、６４、６６、８４、８６端壁１８、２０、６８、８８、９０隔壁２２排気流入管２３、２４連通管２５排気流出管２７、２８、２９小孔３０、３０Ａ、３０Ｂ振動制御ユニット３２フレーム３４振動吸収板３６制御駆動部３８、１２０制御室４０制御装置４２配線１０１プリマフラ１０２排気管１０３メインマフラ１０４排気流入管１１０振動吸収装置１１２通流管１１４分岐管１１６ケーシング１１９、１２０１２１、１２２取付フランジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気系に設けられたマフラ
（１、５０、７０）の外壁（１２）または内部空間を区
画する隔壁（６８、８８、９０）に開口（１３、６９、
８９、９１）が設けられ、振動吸収板（３４）と該振動
吸収板の振動に対する抵抗特性を制御する制御駆動部
（３６）とを備える振動制御ユニット（３０、３０Ａ、
３０Ｂ）が前記開口にその振動吸収板を排気の流入空間
（２、５２、７２）に向けて取り付けられ、前記振動制
御ユニットが制御室（３８、５４、７３、７４）により
囲まれていることを特徴とする排気系の消音装置。
【請求項２】前記制御室がマフラの外壁（１２）の外
側に設けられた室（３８）であることを特徴とする請求
項１記載の排気系の消音装置。
【請求項３】前記制御室が前記隔壁（６８、８８、９
０）で区画されたマフラの内部の室（５４、７３、７
４）であることを特徴とする請求項１記載の排気系の消
音装置。
【請求項４】前記振動制御ユニットが排気の流入空間
を挟んで前記振動吸収板（３４）を互いに対向させて配
置された２組（３０Ａ、３０Ｂ）で構成されていること
を特徴とする請求項１、２または３記載の排気系の消音
装置。
【請求項５】エンジンの排気系に設けられた排気管
（１０２）に分岐管（１１４）を介してケーシング（１
１６）が接続され、ケーシング内部は、振動吸収板（３
４）と該振動吸収板の振動に対する抵抗特性を制御する
制御駆動部（３６）とを備える振動制御ユニット（３
０）により前記分岐管に連通する室（１１９）と分岐管
から遮断された制御室（１２０）とに２分され、該振動
制御ユニットはその振動吸収板を前記分岐管に連通する
室に向けて配置されていることを特徴とする排気系の消
音装置。
【請求項６】前記制御駆動部（３６）はコイルと磁性
体を備え、外部の制御装置（４０）からの制御信号によ
ってその電磁吸引力を制御して前記振動吸収板（３４）
の振動に対する抵抗特性を変化させるものであることを
特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の排気系
の消音装置。