JP2001248508A

JP2001248508A - 消音器

Info

Publication number: JP2001248508A
Application number: JP2000055902A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Mizutani; 智水谷
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】吸気ダクト内を通過する空気の流量を減少さ
せずに、狭いエンジンルーム内においても配置すること
ができる消音器の提供。【解決手段】絞りダクト１０の外側に外ダクト２０を
設け、絞りダクト１０と外ダクト２０との間のスペース
３０と絞りダクト１０内とを連通する開口３０ａを、絞
りダクト１０の下流端または絞りダクト１０の途中に設
け、絞りダクト１０と外ダクト２０との間のスペース３
０をサイドブランチまたは共鳴ボリュームとした消音器

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の吸気ダクト
に設けられる消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンを燃焼させるのに必要な空気を
できるだけスムーズにエンジン内に取り込むための経路
を総称して吸気ダクトと呼んでいる。吸気ダクト１に
は、吸気バルブの開閉と空気圧により発生する脈動音
（吸気音）を小さくするための手段としてレゾネータと
呼ばれる消音器２を取り付けることが多く、そのレゾネ
ータの種類の１つとして、図１１に示すように、サイド
ブランチ２ａがある。サイドブランチ２ａは、共鳴型消
音器の１つで、吸気ダクト１の管路の途中に閉管を連通
させて取り付けたものである。サイドブランチ２ａの他
にも、図１２に示すように、共鳴箱２ｂを設けるタイプ
（共鳴ボリューム）を設けるタイプがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
消音器にはつぎの問題がある。サイドブランチ２ａおよ
び共鳴ボリューム２ｂのいずれも、吸気ダクト１の管路
以外の場所に消音のためのスペースが必要となる。その
ため、狭いエンジンルーム内においては、消音器２のス
ペースを取ることが困難な場合がある。消音器２のスペ
ースを確保するために、吸気ダクト１の径を細くする手
段が考えられるが、吸気ダクト１の通路抵抗を増し、吸
気ダクト１内を通過する空気の流量が減少してしまう。
本発明の目的は、吸気ダクト内を通過する空気の流量を
減少させずに、狭いエンジンルーム内においても配置す
ることができる消音器を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。（１）絞りダクトの外側に外ダクトを設け、前記絞り
ダクトと前記外ダクトとの間のスペースと前記絞りダク
ト内とを連通する開口を、前記絞りダクトの下流端また
は前記絞りダクトの途中に設け、前記絞りダクトと前記
外ダクトとの間のスペースをサイドブランチまたは共鳴
ボリュームとした消音器。（２）前記絞りダクトの下流端と前記外ダクトとの間
に隙間を設け、該隙間を前記開口とした（１）記載の消
音器。（３）前記隙間が周方向に全周にわたって設けられて
おり、前記隙間は周方向に連続している（２）記載の消
音器。（４）前記絞りダクトと外ダクトとの間のスペースは
軸方向に延びる２以上の仕切り壁によって２以上のスペ
ースに分けられており、該分けられたスペース毎に前記
絞りダクトの下流端の位置が異なっている（２）記載の
消音器。（５）前記絞りダクトの途中には１以上の孔が設けら
れており、該孔を前記開口とした（１）記載の消音器。

【０００５】上記（１）〜（５）の消音器では、絞りダ
クトの外側に外ダクトを設け、絞りダクトと外ダクトと
の間のスペースをサイドブランチまたは共鳴ボリューム
としたので、外ダクトを絞りダクトの吸い込み端とほぼ
同じ断面積のダクトとするとともに外ダクト軸芯を絞り
ダクト軸芯と一致させて外ダクトを配置することによ
り、絞りダクトの絞り部の外側で外ダクトの内側のスペ
ース（従来、利用されていなかったスペース）を消音器
用のサイドブランチまたは共鳴ボリュームのスペースと
して有効に利用することができる。その結果、外ダクト
から、外ダクトに直交して突出する消音器を設ける必要
はなくなる。そのため、狭いエンジンルーム内において
も消音器を配置することができる。また、絞りダクトの
形状によっては、圧力損失を、絞っていない場合（直管
の場合）のダクトの圧力損失と、ほぼ同等にすることが
できるので、吸気ダクト内を通過する空気の流量をほと
んど減少させることはない。上記（４）の消音器では、
絞りダクトと外ダクトとの間のスペースは仕切り壁によ
って２以上のスペースに分けられており、分けられたス
ペース毎に絞りダクトの下流端の位置が異なっているの
で、分けられたスペース毎にスペースの軸方向長さを変
えることができる。そのため、異なる周波数での消音効
果を得ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例の消
音器とその近傍を軸対称回転体で模擬した消音器とその
近傍を示し、図２〜図４は、本発明の第２実施例の消音
器を軸対称回転体で模擬した消音器とその近傍を示して
おり、図５、図６は、本発明の第３実施例の消音器を軸
対称回転体で模擬した消音器とその近傍を示しており、
図９は、本発明の第４実施例の消音器を軸対称回転体で
模擬した消音器とその近傍を示している。また、図７
は、本発明の第１〜第３実施例の基本形状となってお
り、図８は、本発明の第１、第２実施例の消音効果を示
すグラフである。本発明の第１〜第４実施例にわたって
共通する部分または類似する部分には、本発明の第１〜
第４実施例にわたって同じ符号を付してある。まず、本
発明の第１〜第４実施例にわたって共通する部分または
類似する部分の構成および作用を、図１〜図５、図９、
図１０を参照して、説明する。

【０００７】本発明実施例の消音器は、自動車用内燃機
関の吸気ダクト５０に設けられている。本発明実施例の
消音器は、図１に示すように、絞りダクト１０と、絞り
ダクト１０の外側に設けられる外ダクト２０と、で形成
される。外ダクト２０は、絞りダクト１０の吸い込み端
から少なくとも途中までは、絞りダクト１０の吸い込み
端の通路断面積とほぼ同じ大きさの通路断面積を有す
る。外ダクト２０の軸芯は絞りダクト１０の軸芯と、ダ
クト長手方向に沿ってほぼ一致させてある。絞りダクト
１０と外ダクト２０との間には、スペース３０がある。
絞りダクト１０と外ダクト２０は、たとえば、それぞれ
樹脂のブロー成形等により成形した後、溶着または接着
等により固定される。ただし、成形方法と固定方法は、
他の方法であってもよい。

【０００８】絞りダクト１０は、エア取り入れ口１１
と、通路断面積が最も絞られた最狭部１２と、断面縮小
部１３と、断面緩拡大部１４とを、有する。エア取り入
れ口１１は、外ダクト２０の上流端２１に溶着または接
着により固定されている。最狭部１２は、エア取り入れ
口１１より下流に位置し、エア取り入れ口１１の断面積
Ｓ₀（直径ｄ₀）より小さな断面積Ｓ₁（直径ｄ₁）と
なっている。断面縮小部１３は、エア取り入れ口１１と
最狭部１２との間に位置しており、吸気流れ方向に下流
にいくにつれて断面積が絞られている。

【０００９】断面緩拡大部１４は、最狭部１２から吸気
流れ方向に下流にいくにつれて断面積が緩やかに増大
し、管軸芯（または管軸芯に平行な線）に対して角度α
で拡がる管壁を有している。断面緩拡大部１４の下流側
端部１４ａは、断面積が外ダクト２０の断面積Ｓ₂（直
径ｄ₂）になるまで下流側に延びていなくてもよい。こ
こで、外ダクト２０の断面積Ｓ₂（直径ｄ₂）は、エア
取り入れ口１１の断面積Ｓ₀（直径ｄ₀）と等しくても
よい。下流側端部１４ａが周方向に全周にわたって断面
積Ｓ₂になるまで下流側に延びていない時、断面積Ｓ₂
になるまで延びていない下流側端部１４ａと外ダクト２
０との間には、管軸芯と直交する方向（以下、径方向と
いう）に隙間Ｄがある。下流側端部１４ａが周方向に全
周にわたって断面積Ｓ₂になるまで下流側に延びている
時（下流側端部１４ａが外ダクト２０と溶着または接着
等により固定されている時）、図５に示すように、断面
緩拡大部１４には、１以上の孔１４ｂが設けられてい
る。

【００１０】ここで、図１０に示すように、ｄ₁はｄ₁
＝０．６５ｄ₀とされ、断面縮小部１３の管壁のＲは
０．２〜０．２５ｄ₁とされ、αは約３°とされてい
る。この場合、吸気ダクト３０の圧力損失は直径ｄ₀で
同じ長さの直管の圧力損失とほぼ等しく（すなわち、最
狭部１２があっても、直管にほぼ等しい圧力損失とな
り）、圧力損失が小さく保たれ、かつ最狭部１２がある
ために騒音がエア取り入れ口１１の開口から上流に放射
されにくく、騒音も小さく保たれる。ただし、吸気ダク
ト５０の圧力損失を増大させずに、吸気ダクト５０の上
流端の開口から上流に騒音が放射されにくくする構造で
あれば、ｄ₁，Ｒ，αは上記以外の値となっていてもよ
い。

【００１１】外ダクト２０は、図１に示すように、吸気
ダクト５０の径方向で、絞りダクト１０の外側に位置し
ている。外ダクト２０の上流端２１は、絞りダクト１０
のエア取り入れ口１１と周方向に全周にわたって取り付
けられている。外ダクト２０は、吸気ダクト５０の上流
近傍から下流まで軸方向に一定の径で延びる直管となっ
ていてもよく、また、図９に示すように、吸気ダクト５
０の上流から下流まで軸方向に一定の径で延びる直管
で、上流端２１とその近傍のみに、径方向外側に張り出
す大径部２２を有していてもよい。

【００１２】スペース３０は、図１に示すように、絞り
ダクト１０と外ダクト２０との間に、設けられている。
スペース３０は、筒型の消音器（サイドブランチ）また
は箱型の消音器（共鳴ボリューム）として使用される。
スペース３０は、絞りダクト１０と外ダクト２０との間
で、周方向に全周にわたって、設けられていてもよい。

【００１３】スペース３０は、絞りダクト１０内（絞り
ダクト１０の径方向内側）と連通する開口３０ａを有し
ている。開口３０ａは、隙間Ｄ、または、絞りダクト１
０の孔１４ｂで、形成されている。スペース３０は、開
口３０ａが隙間Ｄで形成されるとき、サイドブランチま
たは共鳴ボリュームとして使用され、開口３０ａが孔１
４ｂで形成されるとき、共鳴ボリュームとして使用され
る。

【００１４】スペース３０は、図２〜図４に示すよう
に、絞りダクト１０と外ダクト２０との間で軸方向に延
びる２以上の仕切り壁４０によって２以上のスペース３
１、３２、・・・に分けられていてもよい（図２は、隙
間Ｄが設けられている場合で、２つの仕切り壁４０によ
って２つのスペース３１、３２に分けられている場合を
示している）。スペース３０が仕切り壁４０によって２
以上のスペース３１、３２、・・・に分けられている場
合で開口３０ａが隙間Ｄで形成される場合、分けられた
スペース毎に、絞りダクト１０の断面緩拡大部１４の下
流側端部１４ａの軸方向位置が異なっていてもよい。

【００１５】つぎに、作用を説明する。スペース３０を
サイドブランチまたは共鳴ボリュームとしたので、外ダ
クト２０から、外ダクト２０の径方向外側に突出する消
音器を設ける必要はなくなる。外ダクトの管路以外の場
所に突出する消音器を設ける場合（図９参照）でも、外
ダクトの管路以外の場所に張り出す量を少なくすること
ができる。そのため、狭いエンジンルーム内においても
消音器を設けることができる。また、絞りダクト１０の
形状によっては、図１０に示すように、圧力損失を、絞
っていない場合の吸気ダクト５０の圧力損失とほぼ同等
にすることができるので、絞りダクト１０の径方向内側
（絞りダクト１０内）を通過する空気の流量をほとんど
減少させることはない。

【００１６】また、仕切り壁４０によってスペース３０
を２以上のスペース３１、３２、・・・に分けることが
できるので、開口３０ａが隙間Ｄで形成される場合であ
ってスペース３０がサイドブランチとして使用される場
合、スペース３０の軸方向長さ（エア取り入れ口１１か
ら下流側端部１４ａまでの軸方向長さ）Ｌをスペース３
１、３２、・・・で変えることができる。そのため、２
以上の異なる周波数において消音効果を得ることができ
る。

【００１７】また、仕切り壁４０によってスペース３０
を２以上のスペース３１、３２、・・・に分けることが
できるので、図９に示すように、開口３０ａが隙間Ｄで
形成される場合であってスペース３０が共鳴ボリューム
として使用される場合、共鳴ボリュームの、共鳴室と吸
気ダクト１０内とを連通する管の長さＬ’をスペース毎
に変えることができる。そのため、２以上の異なる周波
数において消音効果を得ることができる。

【００１８】また、仕切り壁４０によってスペース３０
を２以上のスペース３１、３２、・・・に分けることが
できるので、開口３０ａが孔１４ｂで形成されるとき、
共鳴室として働くスペース３１、３２、・・・の容積を
それぞれ異ならせることができる（スペース３１、３
２、・・・のそれぞれの軸方向の長さＬ₀は等しい）。
そのため、異なる周波数の消音効果を得ることができ
る。

【００１９】本発明実施例では、絞りダクト１０と外ダ
クト２０とを軸対称回転体としたが、実際の絞りダクト
１０と外ダクト２０は必ずしも軸対称回転体ではなく３
次元形状をもっているので、その場合には断面積が等価
な軸対称回転体に置換して上記形状関係を適応するもの
とする。

【００２０】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を
説明する。本発明の第１実施例では、図１に示すよう
に、スペース３０が、仕切り壁４０にて２以上のスペー
スに仕切られておらず、周方向に連続する１つのスペー
スとなっている場合を示している。絞りダクト１０の断
面緩拡大部１４の下流側端部１４ａと外ダクト２０との
間に隙間Ｄが設けられている。下流側端部１４ａの軸方
向位置は周方向に全体にわたって同じ位置である。スペ
ース３０は、サイドブランチとして使用される。本発明
の第１実施例では、スペース３０をサイドブランチとし
て使用しているので、スペース３０の軸方向長さＬ₁を
調節することにより、消音したい周波数に対応できる。

【００２１】ここで、本発明の第１実施例の消音器の消
音効果を示す具体例を、図１、図７、図８を参照して、
説明する。図７は絞りダクト１０と外ダクト２０とを用
いた吸気ダクト５０の基本形状を示している。図７は、
絞りダクト１０に開口３０ａが設けられていない場合を
示しており、スペース３０を消音器として使用していな
い場合を示している。図７は、ｄ₀＝６０ｍｍ、ｄ₁＝
４０ｍｍ、Ｌ₀＝４３０ｍｍの場合を示している。図７
の状態における音響伝達特性は、図８の実線にて示すよ
うに、約３９０Ｈｚと約７９０Ｈｚでピークを有する。
図１では、絞りダクト１０の軸方向長さＬ₁がＬ₁＝１
８０ｍｍとされている場合を示している。図１の状態に
おける音響伝達特性は、図８の点線にて示すようにな
り、図７の状態における約３９０Ｈｚのピークを押さえ
ることができる。そのため、約３９０Ｈｚで消音効果を
得ることができる。

【００２２】本発明の第２実施例では、図２〜図４に示
すように、スペース３０が、仕切り壁４０によって２つ
のスペース３１、３２に分けられている場合を示してい
る。絞りダクト１０の断面緩拡大部１４の下流側端部１
４ａと外ダクト２０との間に隙間Ｄ（スペース３１とス
ペース３２とで隙間Ｄの大きさは異なる）が設けられて
いる。スペース３１の下流側端部１４ａとスペース３２
の下流側端部１４ａの軸方向位置は異なっている。スペ
ース３１、３２のそれぞれが異なるサイドブランチとし
て使用される。本発明の第２実施例では、スペース３０
をサイドブランチとして使用しており、スペース３１の
軸方向長さＬ₂とスペース３２の軸方向長さＬ₃が異な
るので、スペース３１とスペース３２とで異なる２つの
周波数に対応できる。

【００２３】ここで、本発明の第２実施例の消音効果を
示す具体例を、図２、図７、図８を参照して、説明す
る。図７は絞りダクト１０と外ダクト２０とを用いた吸
気ダクト５０の基本形状を示している。図７は、絞りダ
クト１０に開口３０ａが設けられていない場合を示して
おり、スペース３０を消音器として使用していない場合
を示している。図７は、ｄ₀＝６０ｍｍ、ｄ₁＝４０ｍ
ｍ、Ｌ₀＝４３０ｍｍの場合を示している。図７の状態
における音響伝達特性は、図８の実線にて示すように、
約３９０Ｈｚと約７９０Ｈｚでピークを有する。図２で
は、スペース３１の軸方向長さＬ₂がＬ₂＝１８０ｍｍ
とされ、スペース３２の軸方向長さＬ₃がＬ₃＝１００
ｍｍとされている場合を示している。図２の状態におけ
る音響伝達特性は、図８の一点鎖線にて示すようにな
り、図７の状態における約３９０Ｈｚのピークと約７９
０Ｈｚのピークを押さえることができる。そのため、約
３９０Ｈｚと約７９０Ｈｚで消音効果を得ることができ
る。

【００２４】本発明の第３実施例では、図５に示すよう
に、スペース３０が、仕切り壁４０にて２以上のスペー
スに仕切られておらず、周方向に連続する１つのスペー
スとなっている場合を示している。絞りダクト１０の断
面緩拡大部１４には、孔１４ｂが複数設けられている。
図６に示すように、板厚ｔを有する絞りダクト１０に孔
１４ｂを設けることで、孔１４ｂを管長ｔの共鳴管とし
て使用している。スペース３０を共鳴ボリュームとして
使用している。本発明の第３実施例では、孔１４ｂの
数、大きさを変えることにより、共鳴管の管長ｔ、断面
積ｓを変えることができ、消音したい周波数に対応でき
る。

【００２５】本発明の第４実施例では、図９に示すよう
に、スペース３０が、仕切り壁４０によって２以上のス
ペースに分けられておらず、周方向に連続する１つのス
ペースとなっている場合を示している。絞りダクト１０
の断面緩拡大部１４の下流側端部１４ａと外ダクト２０
との間に隙間Ｄが設けられている。下流側端部１４ａの
軸方向位置は周方向にわたって同じ位置である。外ダク
ト２０は、上流端２１とその近傍のみに大径部２２を有
している。

【００２６】本発明の第４実施例では、スペース３０
は、Ｓ２／Ｓ１≧２の場合、共鳴ボリュームとして使用され、（１＜）Ｓ２／Ｓ１＜２の場合、サイドブランチとして使用される。ここで、Ｓ
１は、大径部２２以外であって大径部２２側端の軸方向
位置６０におけるスペース３０の断面積を示している。
Ｓ２は、大径部２２の下流側端の軸方向位置６１におけ
るスペース３０の断面積を示している。

【００２７】

【発明の効果】請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４または請求項５記載の消音器によれば、
絞りダクトの外側に外ダクトを設け、絞りダクトと外ダ
クトとの間のスペースをサイドブランチまたは共鳴ボリ
ュームとしたので、外ダクトを絞りダクトの吸い込み端
と同じ断面積のダクトとするとともに外ダクト軸芯を絞
りダクト軸芯と一致させて外ダクトを配置することによ
り、絞りダクトの絞り部の外側で外ダクトの内側のスペ
ース（従来、利用されていなかったスペース）を消音器
用のサイドブランチまたは共鳴ボリュームのスペースと
して有効に利用することができる。その結果、外ダクト
から、外ダクトに直交して突出する消音器を設ける必要
はなくなる。そのため、狭いエンジンルーム内において
も消音器を配置することができる。また、絞りダクトの
形状によっては、圧力損失を、絞っていない場合（直管
の場合）のダクトの圧力損失と、ほぼ同等にすることが
できるので、吸気ダクト内を通過する空気の流量をほと
んど減少させることはない。請求項４記載の消音器によ
れば、絞りダクトと外ダクトとの間のスペースは仕切り
壁によって２以上のスペースに分けられており、分けら
れたスペース毎に絞りダクトの下流端の位置が異なって
いるので、分けられたスペース毎にスペースの軸方向長
さを変えることができる。そのため、異なる周波数で消
音効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の消音器を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の第２実施例の消音器を示す概略断面図
である。

【図３】図２における、Ａ−Ａ断面図である。

【図４】図２における、Ｂ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明の第３実施例の消音器を示す概略断面図
である。

【図６】図５の、Ｃ部拡大断面図である。

【図７】本発明の第１、第２実施例における、基本形状
を示す概略断面図である。

【図８】音圧レベル対周波数のグラフである。

【図９】本発明の第４実施例の消音器を示す概略断面図
である。

【図１０】図７における、絞りダクトのみの概略断面図
である。

【図１１】従来のサイドブランチとその近傍を示す斜視
図である。

【図１２】従来の共鳴ボリュームとその近傍を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１０絞りダクト１１エア取り入れ口１２最狭部１４断面緩拡大部１４ａ断面緩拡大部の下流側端部１４ｂ孔２０外ダクト２１外ダクトの上流端３０、３１、３２スペース３０ａ開口４０仕切り壁５０吸気ダクトＤ隙間Ｌ、Ｌ₀、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃ スペースの軸方向長さＬ’ 管長

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絞りダクトの外側に外ダクトを設け、前記絞りダクトと前記外ダクトとの間のスペースと前記
絞りダクト内とを連通する開口を、前記絞りダクトの下
流端または前記絞りダクトの途中に設け、前記絞りダク
トと前記外ダクトとの間のスペースをサイドブランチま
たは共鳴ボリュームとした消音器。
【請求項２】前記絞りダクトの下流端と前記外ダクト
との間に隙間を設け、該隙間を前記開口とした請求項１
記載の消音器。
【請求項３】前記隙間が周方向に全周にわたって設け
られており、前記隙間は周方向に連続している請求項２
記載の消音器。
【請求項４】前記絞りダクトと外ダクトとの間のスペ
ースは軸方向に延びる２以上の仕切り壁によって２以上
のスペースに分けられており、該分けられたスペース毎
に前記絞りダクトの下流端の位置が異なっている請求項
２記載の消音器。
【請求項５】前記絞りダクトの途中には１以上の孔が
設けられており、該孔を前記開口とした請求項１記載の
消音器。