JP2004251197A

JP2004251197A - 消音器

Info

Publication number: JP2004251197A
Application number: JP2003042392A
Authority: JP
Inventors: Yohei Toyoshima; 洋平豊島
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: EP1450014A1; US20040182643A1; US7503427B2; DE602004001142T2; DE602004001142D1; EP1450014B1; JP4166593B2

Abstract

【課題】気流音・吐出音レベルを十分に低減でき、車両騒音の低減、車室内騒音の低減を図ることができ、又、圧力損失が小さく、出力向上を図ることができる消音器を提供する。
【解決手段】消音器本体２内に上流側パイプ７を開口すると共に下流側パイプ８を開口し、消音器本体２内に配置された下流側パイプ８の側壁に開口部１０を設けた消音器１Ａにおいて、開口部１０は、下流側パイプ８の軸方向に配置された多数の小孔１０ａにて構成された。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの排出経路に配置され、排気騒音を低減する消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の消音器としては、図８に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照。）。この消音器５０では、上流側パイプ５４から流入した排気は、小孔５４ａを通して第１室５１に流入されると共に、上流側パイプ５４の出口端より第２室５２に流入する。第１室５１に流入した排気は、下流側パイプ５５の入口端より下流側パイプ５５に流入し、第２室５２に流入した排気は下流側パイプ５５の小孔５５ａから下流側パイプ５５に流入し大気に放出される。上記のような排気の流れにより、エンジンから上流側パイプ５４を通って消音器内に伝播された騒音は、排気が小孔５４ａから第１室５１に流入し拡張し、下流側パイプ５５に流入するときに収縮する。また、上流側パイプ５４から第２室５２に流入するときに拡張し、小孔５５ａを通して下流側パイプ５５に流入することによって消音されることになる。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６０−１２０２１４号公報、第６頁、図２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した消音器５０では、下流側パイプ５５の周方向に多数の小孔５５ａが設けられているため、車両騒音の低減、車室内騒音の低減や出力向上を以下の理由により十分に達成できない。
【０００５】
すなわち、多数の小孔５５ａが下流側パイプ５５の周方向に配置されているため、多数の小孔５５ａより下流側パイプ５５内の全周方向に対して広範囲に亘って分流が流入し、流れの乱れが広範囲に亘って発生する。そのため、気流音の発生が有効に抑えられずに気流音・吐出音レベルの低減効果が小さく、車両騒音の低減車室内騒音の低減を十分に達成することができない。
【０００６】
また、図８に示した消音器５０では、多数の小孔５５ａが下流側パイプ５５の周方向に配置されているため、多数の小孔５５ａより下流側パイプ５５内に流入する流れが弱い。そのため、下流側パイプ５５内の中央部分を流れる主流にあまり大きな影響を与えることができずに圧力損失が大きく（圧力損失レベルが悪く）、出力向上を図ることができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、気流音・吐出音レベルを十分に低減でき、車両騒音の低減、車室内騒音の低減を図ることができ、しかも、圧力損失が小さく、出力向上を図ることができる消音器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、消音器であって、インレットパイプとアウトレットパイプを設けた消音器本体内に少なくとも一端が前記消音器本体内に開口すると共に、側壁に排気を流入する開口部を設けたパイプを配置した消音器であって、開口部は、パイプの軸方向に沿って細長い領域に形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の消音器であって、開口部は、パイプの軸方向に配置された多数の小孔であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の消音器であって、開口部は、パイプの軸方向に沿って配置された細長いスリットであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された消音器であって、開口部が形成された領域が亘るパイプの部分は、開口部の開口率がほぼ３０パーセントであることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、開口部がパイプの軸方向に開口されているため、開口部よりパイプ内の全周方向に対して狭い範囲でしか分流が流入せず、気流音の発生が有効に抑えられる。したがって、気流音・吐出音レベルを十分に低減でき、車両騒音の低減、車室内騒音の低減を図ることができる。また、開口部が下流側パイプの軸方向に沿って細長い領域に開口されているため、開口部よりパイプ内に流入する流れが強くなる。このため、パイプ内の中央部分を流れる主流に大きな影響を与えることができ、圧力損失が小さく、出力向上を図ることができる。さらに、従来に較べて開口面積が小さくなり、開口部の加工工数が削減できるため、コストを低減することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、パイプの強度低下を抑制できる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、開口部の加工がさらに容易になる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜請求項３に記載された発明の効果に加え、車両や車室内の騒音低減を十分に図ることができる。また、出力向上も十分に図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る消音器の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１〜図４は、本発明に係る消音器の第１の実施の形態を示している。なお、図１は消音器の構成図、図２は下流側パイプに設けられた小孔の配置パターンを示す拡大図、図３は小孔を周方向に配置した場合（従来例）と小孔を軸方向に配置した場合（第１の実施の形態）における気流音レベルの特性を示すグラフ、図４は小孔を周方向に配置した場合（従来例）と小孔を軸方向に配置した場合（第１の実施の形態）における吐出音レベルの特性を示すグラフである。
【００１８】
図１に示すように、消音器１Ａは、容器状の消音器本体２内に膨張室３が形成され、この膨張室３は２枚のバッフルプレート４、５によって第１〜第３膨張室３ａ、３ｂ、３ｃに仕切られている。
【００１９】
第１膨張室３ａには、上流側パイプ７の端部の開口部７ａが開口されており、この開口部７ａより膨張室３に排気ガスが流入される。第３膨張室３ｃには下流側パイプ８の端部の開口部８ａが開口されており、この開口部８ａより膨張室３の排気ガスが流出される。また、下流側パイプ８は、Ｕ字形状を有し、第２膨張室３ｂ及び第１膨張室３ａを通って外部に導き出されている。
【００２０】
そして、下流側パイプ８の第２膨張室３ｂに配置されている側壁には、軸方向に沿って細長い領域に形成された開口部１０が設けられている。この開口部１０は、図２に示すように、下流側パイプ８の軸方向のＬ寸法の範囲に亘って配置された多数の小孔１０ａにて構成されている。
【００２１】
上記構成において、排気ガスが上流側パイプ７から膨張室３内に流入すると、ここで体積膨張することや衝撃波の減衰干渉等により気流音や吐出音が減衰され、この減衰された排気ガスが下流側パイプ８より流出される。この排気ガスの流通過程にあって、下流側パイプ８には、端部の開口部８ａより大量の排気ガスが流入し、図１に示すように、この排気ガスが主流ａを形成する一方、多数の小孔１０ａより下流側パイプ８内に排気ガスが流入し、この排気ガスが分流ｂを形成する。そして、このような主流ａと分流ｂとが干渉することによって、気流音・吐出音レベルの低減効果や圧力損失レベルの低減効果がある。
【００２２】
ここで、多数の小孔１０ａが下流側パイプ８の軸方向に沿って開口されているため、多数の小孔１０ａより下流側パイプ８内の全周方向に対して狭範囲でしか分流ｂが流入せず、気流音の発生が有効に抑えられたためであると考えられる。以上より、気流音・吐出音レベルが十分に低減され、その結果、車両騒音の低減、車室内騒音の低減を図ることができる。
【００２３】
一方、多数の小孔１０ａが下流側パイプ８の軸方向に沿って開口されているため、小孔１０ａより下流側パイプ８内に流入する分流ｂの流れは周方向に沿って小孔が開口されたものに比較して強いため、下流側パイプ８内の中央部分を流れる主流ａに大きな影響を与えることができ、圧力損失が小さく、出力向上を図ることができる。
【００２４】
さらに、従来に較べて開口面積が小さくなり、多数の小孔１０ａの加工工数が削減できるため、コストを低減することができる。また、開口部１０を多数の小孔１０ａにて構成したので、下流側パイプ８の強度低下を防止できるという利点がある。
【００２５】
ところで、下流側パイプ８の周方向に小孔を形成した場合（従来例）と、下流側パイプ８の軸方向に小孔１０ａを形成した場合（第１の実施の形態）の気流音レベルと吐出音レベルを実験で測定した。この実験では、小孔１０ａの開口率を開口部１０が形成された下流側パイプ８の部分における３０パーセントとし、送風流量を４ｍ^３／ｍｉｎとして実験した。その結果、図３および図４に示すように、第１の実施の形態の方が気流音・吐出音レベルが低減されるという上述の理論を裏付ける特性を示す結果得られた。
【００２６】
また、図３および図４より、特に４０００Ｈｚ以上の高周波成分の減衰が大きいため（ほぼ５〜１０ｄＢ程度）、加速通過騒音評価に有利であり、車室内騒音の低減にも有利であるといえる。加えて、小孔１０ａの開口率が３０パーセントとすることにより気流音・吐出音レベルが十分に低減されるという結果が得られた。
【００２７】
また、第１の実施の形態にあっては、下流側パイプ８の軸方向に多数の小孔１０ａを設けることにより音響的境界条件も変化し、吐出音の次数成分が低減することもあるため、音響的境界を持たせる場合には、図２に示すように、下流側パイプ８の軸方向に対して間隔を合わせて小孔１０ａを配置し、且つなるべく離れない近接した位置に配置する方が好ましい。
【００２８】
なお、第１の実施の形態では、多数の小孔１０ａは、下流側パイプ８の周方向に２列で、且つ、軸方向に等間隔で１４個配置されているが、下流側パイプ８の軸方向に沿って細長い領域に形成されれば、下流側パイプ８のの周方向に１列でも、３列でも良く、又、個数も問わない。さらに、第１の実施の形態では、小孔１０ａの形状は、丸形状であるが、四角形状でも、三角形状等であってもよい。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図５および図６は本発明に係る消音器の第２の実施の形態を示している。なお、図５は消音器の構成図、図６は下流側パイプに設けられたスリットの配置パターンを示す拡大図である。
【００３０】
図５および図６に示すように、第２の実施の形態の消音器１Ｂでは、開口部１０が下流側パイプ８の軸方向に沿って配置された細長いスリット１０ｂにて構成されている。この実施の形態における他の構成は、上記第１の実施の形態の光栄と同様であるため、説明を省略する。
【００３１】
この第２の実施の形態の消音器１Ｂにおいても、第１の実施の形態と同様の作用・効果が得られる。
【００３２】
また、第２の実施の形態にあっては、下流側パイプ８の軸方向にスリット１０ｂを設けることにより音響的境界条件も変化し、吐出音の次数成分が低減することもあるので、音響的境界条件に合わせてスリット１０ｂの位置を選定する方が好ましい。
【００３３】
なお、この第２の実施の形態では、スリット１０ｂの形状は、ストレート形状であるが、スリットであれば楕円形状でも、波形形状でもよい。また、下流側パイプ８の軸方向に沿って細長い領域に形成されれば、スリット１０ｂも１本ではなく２本でも３本でもよい。
【００３４】
また、上記した第１の実施の形態と第２の実施の形態の各変形例としては、図１および図５において仮想線で示すように、上流側パイプをインレットパイプ１１として構成したものが考えられる。インレットパイプ１１は、消音器本体２内に突出され、その端部の開口部１１ａが第２膨張室３ｂに開口されている。
【００３５】
この変形例の消音器においても、第１および第２の実施の形態と同様の作用・効果が得られる。
【００３６】
下流側パイプ８の周方向に小孔を形成した場合（従来例）と、インレットパイプ１１を使用し、且つ下流側パイプ８の軸方向に小孔１０ａを形成した場合（第１の実施の形態の変形例）の気流音レベルと吐出音レベルを実験で測定した。この実験では、小孔１０ａの開口率を３０パーセントとし、送風流量を４ｍ^３／ｍｉｎとして実験した。その結果、図７に示すように、インレットパイプ１１のタイプであっても、従来例に較べて気流音・吐出音レベルが低減されるという特性線図が得られた。
【００３７】
以上、第１および第２の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る消音器の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る消音器の第１実施の形態を示し、下流側パイプに設けられた小孔の配置パターンを示す拡大図である。
【図３】本発明に係る消音器の第１の実施の形態を示し、小孔を周方向に配置した場合（従来例）と小孔を軸方向に配置した場合（第１実施形態）とにおける気流音レベルの特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示し、小孔を周方向に配置した場合（従来例）と小孔を軸方向に配置した場合（第１実施形態）とにおける吐出音レベルの特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る消音器の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明に係る消音器の第２の実施の形態を示し、下流側パイプに設けられたスリットの配置パターンを示す拡大図である。
【図７】小孔を周方向に配置した場合（従来例）と、インレットパイプのタイプで、且つ小孔を軸方向に配置した場合（第１および第２の実施の形態の変形例）とにおける吐出音レベルの特性を示すグラフである。
【図８】従来例を示し、消音器の構成図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ消音器
２消音器本体
７上流側パイプ
８下流側パイプ
１０開口部
１０ａ小孔
１０ｂスリット
１１インレットパイプ

Claims

インレットパイプ（７）とアウトレットパイプ（８）を設けた消音器本体（２）内に少なくとも一端が前記消音器本体（２）内に開口すると共に、側壁に排気を流入する開口部（１０）を設けたパイプ（８）を配置した消音器（１Ａ、１Ｂ）であって、
前記開口部（１０）は、前記パイプ（８）の軸方向に沿って細長い領域に形成したことを特徴とする消音器（１Ａ、１Ｂ）。
請求項１記載の消音器（１Ａ）であって、
前記開口部（１０）は、前記パイプ（８）の軸方向に配置された多数の小孔（１０ａ）であることを特徴とする消音器（１Ａ）。
請求項１記載の消音器（１Ｂ）であって、
前記開口部（１０）は、前記パイプ（８）の軸方向に沿って配置された細長いスリット（１０ｂ）であることを特徴とする消音器（１Ｂ）。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された消音器（１Ａ）、（１Ｂ）であって、
前記開口部（１０）が形成された領域が亘る前記パイプ（８）の部分は、前記開口部（１０）の開口率がほぼ３０パーセントであることを特徴とする消音器（１Ａ）、（１Ｂ）。