JP2003097246A - 消音器 - Google Patents

消音器

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JP2003097246A
JP2003097246A JP2001288486A JP2001288486A JP2003097246A JP 2003097246 A JP2003097246 A JP 2003097246A JP 2001288486 A JP2001288486 A JP 2001288486A JP 2001288486 A JP2001288486 A JP 2001288486A JP 2003097246 A JP2003097246 A JP 2003097246A
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gas
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Yoshiki Horie
義毅 堀江
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Sango Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス通路と共鳴室と共鳴通路とを備え、排気
騒音を共鳴通路から共鳴室に進入させるものにおいて、
排気騒音を共鳴室に進入し易くし、共鳴作用による高い
消音効果を得る。 【解決手段】 ガス体が流通するガス通路4aと、該ガ
ス通路4aを包囲するようにして設けられた共鳴室10
と、前記ガス通路4aに設けられた連通孔13と、前記
ガス通路4aに沿うようにして設けられ、一端を前記ガ
ス通路4aに設けられた連通孔13を覆うようにしてそ
の連通孔13で前記共鳴室10に連通し、他端を前記ガ
ス通路4aに開口した共鳴通路18を備える。前記連通
孔13の開口面積を共鳴通路18の通路面積より大きく
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は消音器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気系や吸気系に設け
られる消音器として、密閉された共鳴室と排気ガスや吸
入空気などのガス体が流通するガス通路とを共鳴通路を
介して連通するようにして構成された共鳴型消音器があ
る。この共鳴型消音器は共鳴室にガス体が実質的に流通
しないために低抵抗(背圧)でありながら、特定の周波
数の騒音に対して高い消音効果を発揮するものとして知
られている。
【0003】このような共鳴型消音器を内燃機関の排気
系に設け排気騒音の消音に用いた例として、例えば特開
平11−13449号公報に記載されたものがある。
【0004】前記公報に示された消音器は、図10に示
すように、排気ガスが流通するマフラパイプ101と、
該マフラパイプ101を包囲するように設けられたレゾ
ネータ室102と、マフラパイプ101に沿うようにし
て設けられたレゾネータパイプ103により構成されて
いる。そして、排気騒音は、レゾネータパイプ103の
一端部に開孔されたマフラパイプ連通孔104からレゾ
ネータパイプ103を通り、レゾネータパイプ103の
他端部における閉塞端106に当り、開孔されたレゾネ
ータ室連通孔105からレゾネータ室102に進入し共
鳴作用により消音される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記図10に記載の消
音器においては、排気騒音がレゾネータ室102に進入
する際、排気騒音は進行方向を略直角に急激に変更させ
られつつレゾネータ連通孔105を通過するために抵抗
を生じ、排気騒音がレゾネータ室102に十分に進入せ
ず、共鳴による消音作用が十分に発揮されない問題があ
る。
【0006】そこで本発明は、排気騒音が前記のレゾネ
ータ(共鳴室)に進入し易くし、共鳴作用による高い消
音効果を得ることができる消音器を提供することを目的
とすものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の第1の発明は、ガス体が流通する
ガス通路と、該ガス通路を包囲するようにして設けられ
た共鳴室と、前記ガス通路に設けられた連通孔と、前記
ガス通路に沿うようにして設けられ、一端を前記ガス通
路に設けられた連通孔を覆うようにしてその連通孔で前
記共鳴室に連通し、他端を前記ガス通路に開口した共鳴
通路を備えた消音器において、前記連通孔の開口面積を
共鳴通路の通路面積より大きくしたことを特徴とするも
のである。
【0008】請求項2記載の第2の発明は、ガス体が流
通するガス通路と、該ガス通路を包囲するようにして設
けられた共鳴室と、前記ガス通路に設けられた連通孔
と、前記ガス通路に沿うようにして設けられ、一端を前
記ガス通路に設けられた連通孔を覆うようにしてその連
通孔で前記ガス通路に連通し、他端を前記共鳴室に開口
した共鳴通路を備えた消音器において、前記連通孔の開
口面積を共鳴通路の通路面積より大きくしたことを特徴
とするものである。
【0009】請求項3記載の第3の発明は、密閉された
共鳴室とガス体が流通するガス通路とを、一端が共鳴室
に他端がガス通路に開口する共鳴通路を介して連通する
ようにした消音器において、共鳴通路に湾曲部を設ける
とともに、該湾曲部の通路面積を共鳴通路の開口面積よ
りも大きくしたことを特徴とするものである。
【0010】請求項4記載の第4の発明は、前記第1ま
たは3に記載の発明において、前記共鳴通路はガス通路
内の上流側に向って開口していることを特徴とするもの
である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明を内燃機関の排気系の消音
器として適用した図1乃至図9の実施例に基づいて本発
明の実施の形態について説明する。
【0012】図1乃至図3は第1実施例を示す。
【0013】図1は消音器の縦断面図、図2は図1にお
けるA−A線断面図、図3は図1におけるB矢視図であ
る。
【0014】本第1実施例において、金属製の管材の両
端を縮径加工して排気管などを接続するための縮径部2
及び3が形成された外筒1に、ガス通路4aを形成する
内管4が挿通されている。該内管4の一端は外筒1に一
方の縮径部2と密着し、他端は若干縮径されて、外筒1
の他方の縮径部3とワイヤメッシュ5を介して摺動可能
に保持されている。
【0015】中央に前記内管を挿通するためのバーリン
グ孔7を有した円盤状のセパレータ6が、その外周部8
は外筒1に固着され、バーリング孔7は内管4に固着さ
れて、外筒1及び内管4とともに、吸音室9と共鳴室1
0とを形成している。
【0016】前記吸音室9には吸音材であるグラスウー
ル11が充填されるとともに、内管4における吸音室9
に包囲された部分には多数の小孔12が設けられ、内管
4内と吸音室9とが小孔12で連通されている。
【0017】一方、共鳴室10は略密閉された空間に形
成されているが、前記の内管4には連通孔13が設けら
れ、該連通孔13より共鳴室10内に騒音が進入するよ
うになっている。
【0018】前記内管4内には、内管4に沿って長尺に
配置され、一端側において前記連通孔13を覆うように
してカバー14が設けられている。該カバー14は、一
端に、内管4における連通孔13より後流側であって、
かつ、連通孔13の近傍で内管4のガス通路4aに対し
て閉塞した閉塞端15が形成され、他端に内管4の上流
側(図1左側)に向って開口した開口端16が形成され
るとともに、内管4の内周面に当接するフランジ部17
において内管にスポット溶接やレーザ溶接などで固着さ
れて、共鳴通路18を形成している。
【0019】前記連通孔13の開口面積S1は前記共鳴
通路18の通路面積(図2の断面で示す面積)S2より
も大きく設定されている。この開口面積S1は通路面積
S2よりも約30%〜125%大きくすることが望まし
く、約80%大きいことがより望ましい。
【0020】次に作用について説明する。
【0021】上流側排気管(図示せず)内を流通した排
気ガスは、図1の矢印G方向に消音器内の内管4内に導
かれ、更に下流に接続された下流側排気管(図示せず)
に向って内管4内を流通する。ここで、排気ガスは、吸
音室9及び共鳴室10が共に外部と密閉された室である
ために、吸音室9及び共鳴室10には実質的に流通せず
に、そのまま下流側配管に向って内管4内を流通する。
【0022】一方、上流側排気管内を進行した排気騒音
は、矢印G方向に消音器内の内管4内に導かれ、更に下
流に接続された下流側排気管に向って内管4内を進行す
る際に、カバー14の開口端16から共鳴通路18に進
入する。この進入した排気騒音は、更に共鳴通路18内
を進行し、カバー14の閉塞端15において、進行方向
を略直角に変更されて連通孔13を通って共鳴室10に
進入し、共鳴作用により消音される。
【0023】このときの共鳴作用により消音される排気
騒音の周波数(共鳴周波数:f0)は下に示したヘルム
ホルツの式より算出される。
【0024】
【式1】
【0025】前記従来の消音器においては、上記のヘル
ムホルツの式によって算出された共鳴通路103の通路
面積と同等となるように連通孔105の開口面積が設定
されていた。したがって、排気騒音がパイプ103の閉
塞端106において、進行方向を略直角に変更されて連
通孔105を通る際に大きな抵抗を生じるために、排気
騒音が共鳴室102に進入し難く共鳴作用による消音が
十分に行われなかった。
【0026】これに対し、本実施例においては、共鳴通
路18の通路面積よりも連通孔13の開口面積が大きく
なるように設定されている。したがって、排気騒音がカ
バー14の閉塞端15において、進行方向を略直角に変
更されて連通孔13を通る際に抵抗が小さくなるため、
排気騒音が共鳴室10に進入し易く、共鳴作用による消
音が十分に行われる。
【0027】次に、図11において、上述の消音器の消
音性能を連通孔の開口面積を変化させてCAEにより解
析した結果を示す。
【0028】破線Hは、共鳴通路の通路面積と連通孔の
開口面積が同等の従来のものであり、本発明1(細実線
I)は共鳴通路の通路面積より連通孔の開口面積を約3
5%大きくしたものであり、本発明2(太実線J)は本
発明1より更に連通孔の開口面積を大きくして、共鳴通
路の通路面積より連通孔の開口面積を約80%大きくし
たものである。
【0029】この結果から、エンジン回転数が2000
rpm近傍で、本発明の消音器は従来技術に比べて良好
な消音性能を示している。
【0030】本実施例における消音器は共鳴通路18の
開口端16が、騒音通路である内管4の上流側に向って
開口しているため、共鳴通路18ひいては共鳴室10に
排気騒音を取込み易く、共鳴作用による消音が十分に行
われる。
【0031】また、排気騒音の一部は多数の小孔12を
通って吸音室9に進入し、吸音材11によって主に高周
波の消音が行われる。
【0032】なお、上記第1実施例では、連通孔13の
形状を円形にしたが、図4(a)の第2実施例に示した
ような内管4(共鳴通路18)の軸方向に長い長円形の
連通孔13Aや、(b)の第3実施例に示したような内
管4(共鳴通路18)の軸方向と直交する方向に長い長
円形の連通孔13Bとしても良い。更に、図4(c)の
第4実施例に示したように小径の連通孔13Cを複数個
設けるようにしても良く、この場合は、複数の連通孔1
3Cの総合面積を共鳴通路18の通路面積よりも大きく
設定する。
【0033】また、上記第1実施例においては、共鳴通
路18を形成するカバー14をガス通路である内管4内
に設けたが、図5及び図6の第5実施例に示すように、
共鳴室10内に設けるようにしても良い。すなわち、ガ
ス体が流通するガス通路4aを形成する内管4と、該内
管4を包囲するようにして設けられた共鳴室10と、前
記内管4に設けられた連通孔13と、前記内管4に沿う
ようにして内管4の外側に設けられ、一端を前記内管4
に設けられた連通孔13を覆うようにしてその連通孔1
3で前記ガス通路4aに連通し、他端を前記共鳴室10
に開口した共鳴通路18を備え、前記連通孔13の開口
面積S1を共鳴通路18の通路面積S2より大きくした
ものである。
【0034】また、この第5実施例においても、前記第
2乃至第4実施例の連通孔13A,13B,13Cを用
いてもよい。
【0035】前記第2乃至第5実施例におけるその他の
構造は前記第1実施例と同様である。これら第2乃至第
5実施例においても前記第1実施例と同様の作用、効果
を発揮する。
【0036】図7は第6実施例を示す。
【0037】本第6実施例は、排気ガスが流通するガス
通路24aを形成する排気管24に、共鳴通路25aを
形成する共鳴パイプ25が、その一端の開口端26が排
気管24に、その管軸と略直角になるようにして接続さ
れている。
【0038】更に、共鳴パイプ25は、その中間部分に
湾曲部27が設けられ、他端の開口端28がケース29
によって画成された共鳴室30内に開口するように接続
されている。
【0039】前記湾曲部27はその始点からその中央部
に向って緩やかに拡径されるとともに、その中央部から
その終点に向って緩やかに縮径されて、湾曲部27の通
路面積S3が開口端26,28の開口面積S4よりも大
きく設定されている。この通路面積S3は開口面積S4
よりも約30%〜125%大きくすることが望ましく、
約80%大きいことがより望ましい。
【0040】次に本第6実施例の作用について説明す
る。
【0041】排気管24内を伝播した排気騒音は、共鳴
パイプ25の開口端26から進入し、共鳴パイプ25内
を進行し、湾曲部27において進行方向を略直角に変更
された後、開口端28を通って共鳴室30に進入し、共
鳴作用により消音される。このとき、湾曲部27で排気
騒音の進行方向が略直角に変更される際に、湾曲部27
の通路面積S3が開口面積S4より大きく設定されてい
るために抵抗とならず、排気騒音が共鳴室30に進入し
易く、共鳴作用による消音が十分に行われる。
【0042】図8は第7実施例を示し、図9は第8実施
例を示す。この第7及び第8実施例は、前記図7に示す
実施例における共鳴パイプ25の一端、すなわちガス通
路24aに接続する側における開口端26を、ガス通路
24aの上流側に向けて開口したものである。その他の
構造は前記図7に示す第6実施例と同様であるため、前
記と同様の部分には前記と同様の符号を付してその説明
は省略する。
【0043】本第7及び第8実施例においては、前記第
6実施例と同様の効果を発揮する上に、共鳴パイプ25
内に排気騒音を取り込み易く、共鳴作用による消音効果
がより高められる。
【0044】上記各実施例はいずれも消音器を内燃機関
の排気系に適用した例で説明したが、内燃機関の吸気系
やその他のガス体が流通する系に適用可能である。
【0045】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項1及び2
記載の発明によれば、連通孔の開口面積を共鳴通路の通
路面積より大きくしたことにより、共鳴通路内に進入し
た排気騒音が進行方向を変更されて連通孔を通る際の抵
抗が小さくなり、排気騒音が共鳴室に進入し易く、共鳴
作用による高い消音効果を得ることができる。
【0046】また、請求項3記載の発明によれば、共鳴
通路の湾曲部において排気騒音の進行方向が変更される
際に、湾曲部の通路面積が共鳴通路の開口面積よりも大
きく設定されているために抵抗とならず、排気騒音が共
鳴室に進入し易く、共鳴作用による高い消音効果を得る
ことができる。
【0047】また、請求項4記載の発明によれば、共鳴
通路をガス通路内の上流側に向って開口したことによ
り、共鳴通路ひいては共鳴室に排気騒音を取り込みやす
く、共鳴作用による消音効果をより一層高めることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す消音器の縦断面図。
【図2】図1におけるA−A線断面図。
【図3】図1におけるB矢視図。
【図4】(a)は本発明の第2実施例、(b)は第3実
施例、(c)は第4実施例を示すもので、夫々連通孔の
変形例を示す。
【図5】本発明の第5実施例を示す消音器の縦断面図。
【図6】図5におけるC−C線断面図。
【図7】本発明の第6実施例の消音器を示すもので、
(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるD矢視及び
E矢視図、(c)は(a)におけるF−F線断面図。
【図8】本発明の第7実施例を示す縦断面図。
【図9】本発明の第8実施例を示す縦断面図。
【図10】従来の消音器を示す縦断面図。
【図11】本発明の消音器と従来の消音器の消音特性の
比較図。
【符号の説明】
4a,24a ガス通路 10,30 共鳴室 13 連通孔 18,25a 共鳴通路 26,28 開口部 27 湾曲部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス体が流通するガス通路と、該ガス通
    路を包囲するようにして設けられた共鳴室と、前記ガス
    通路に設けられた連通孔と、前記ガス通路に沿うように
    して設けられ、一端を前記ガス通路に設けられた連通孔
    を覆うようにしてその連通孔で前記共鳴室に連通し、他
    端を前記ガス通路に開口した共鳴通路を備えた消音器に
    おいて、前記連通孔の開口面積を共鳴通路の通路面積よ
    り大きくしたことを特徴とする消音器。
  2. 【請求項2】 ガス体が流通するガス通路と、該ガス通
    路を包囲するようにして設けられた共鳴室と、前記ガス
    通路に設けられた連通孔と、前記ガス通路に沿うように
    して設けられ、一端を前記ガス通路に設けられた連通孔
    を覆うようにしてその連通孔で前記ガス通路に連通し、
    他端を前記共鳴室に開口した共鳴通路を備えた消音器に
    おいて、前記連通孔の開口面積を共鳴通路の通路面積よ
    り大きくしたことを特徴とする消音器。
  3. 【請求項3】 密閉された共鳴室とガス体が流通するガ
    ス通路とを、一端が共鳴室に他端がガス通路に開口する
    共鳴通路を介して連通するようにした消音器において、
    共鳴通路に湾曲部を設けるとともに、該湾曲部の通路面
    積を共鳴通路の開口面積よりも大きくしたことを特徴と
    する消音器。
  4. 【請求項4】 前記共鳴通路はガス通路内の上流側に向
    って開口していることを特徴とする請求項1または3に
    記載の消音器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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