JP2005133615A - 内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 共鳴室スペースによる制約を受けることなしに特定周波数の排気騒音を低減することができ、かつ、低減する特定周波数の設定が容易に行えると共に、耐久性および組み付け性を高めることができる内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造の提供。
【解決手段】 共鳴管が共鳴室５Ｒ内において排気管６の外周を覆う外筒８で構成され、外筒８はその一方の開口縁部の口径を絞り込むことにより排気管６の外周に装着され、もう一方の開口縁部が共鳴室５Ｒを画成すると共に排気管６が貫通するインナープレート４に対し固定され、外筒８で囲まれた排気管６の周壁と外筒８の周壁にそれぞれ連通孔６１、８１が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンからの排気騒音のうち、特に、車室内で発生する２次騒音（こもり音）の原因となる比較的低周波の特定周波数を共鳴作用により消音する内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造に関する。

従来のこの種の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造としては、例えば、図４に示すように、横向き筒形のアウタシェル１０１の前後両端部にアウタプレート（隔壁）１０２、１０３を取り付けて両端開口部を閉塞することにより消音器室が形成され、さらに、この消音機室内をインナープレート１０４（隔壁）により前後方向に仕切ることにより、レゾネータを構成する共鳴室１０５と吸音型消音器を構成する吸音室１０６とが区画形成され、前記両アウタプレート１０２、１０３およびインナープレート１０４を貫通する状態で排気管１０７が設けられると共に、前記共鳴室１０５内を貫通する排気管１０７に形成された穴に共鳴管１０８の一方端部を連結固定することにより、共鳴管１０８を共鳴室１０５内に向け突出させてヘルムホルツ型のレゾネータを構成させたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−８８５７０号公報 （明細書（２）頁、図１）

しかしながら、上記従来例の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造にあっては、以下に列挙するような問題点があった。
ヘルムホルツ型のレゾネータが共鳴する共鳴周波数ｆは、一般に下記のヘツムホルツ式で示される。
ｆ＝Ｃ×２π×√Ｓ／Ｌ×Ｖ
なお、Ｃは音速、Ｓは共鳴管の断面積、Ｌは共鳴管の長さ、Ｖは共鳴室の容積である。

そこで、内燃機関の回転数が２０００ｒｐｍ以下の一次こもり音を有効に低減させるためには、共鳴室の容積Ｖを大きなものにするか、共鳴管の長さＬを長くする必要があるが、従来例の共鳴管１０８は排気管１０７の周壁から共鳴室１０５内の一方向に向けて突出させ、この突出させる共鳴管１０８の長さにより共鳴周波数の設定が行われるものであったため、共鳴室１０５内スペースによる制約を受ける。

また、従来例の共鳴管１０８では、限られた特定周波数の排気騒音しか低減することができない。
また、従来例の共鳴管１０８は、排気管１０７に対する取り付けが片持ち状であり、取付部である共鳴管１０８の根本部分に振動による応力が集中するため、耐久性の面においても問題がある。

本発明の解決しようとする課題は、共鳴室スペースによる制約を受けることなしに特定周波数の排気騒音を低減することができ、かつ、低減する特定周波数の設定が容易に行えると共に、耐久性を高めることができる内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造を提供することにあり、さらに、低減できる特定周波数の範囲を広げることを追加の課題とする。

上記課題を解決するため請求項１記載の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造は、共鳴室内を貫通する排気管から前記共鳴室内に向けて共鳴管を突出させた内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造において、前記共鳴管が前記共鳴室内において前記排気管の外周を覆う外筒で構成され、該外筒はその一方の開口縁部の口径を絞り込むことにより前記排気管の外周に装着され、もう一方の開口縁部が前記共鳴室を画成すると共に前記排気管が貫通する隔壁に対し固定され、前記外筒で囲まれた排気管の周壁と前記外筒の周壁にそれぞれ連通孔が形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項１記載の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造では、上述のように、共鳴管が共鳴室内において前記排気管の外周を覆う外筒で構成され、この外筒で囲まれた排気管の周壁と外筒の周壁にそれぞれ連通孔が形成された構成としたため、共鳴管が共鳴室内に大きく突出することがなく、これにより、共鳴室スペースによる制約を受けることなしに特定周波数の排気騒音を低減することができるようになるという効果が得られる。

また、連結孔の大きさや位置を変えることにより、低減する特定周波数の設定が容易に行えるようになる。

また、外筒はその一方の開口縁部の口径を絞り込むことにより排気管の外周に装着され、もう一方の開口縁部が隔壁に対し固定された構造であるため、振動に対してその固定状態を確実に維持することができ、これにより、耐久性を高めることができるようになる。さらに、外筒のもう一方の開口縁部が隔壁に対し固定されることにより外筒が補強リブの役目をなし、これにより、隔壁の剛性が高められる結果、共鳴室の剛性を高めることができるようになる。

以下にこの発明の実施例１を図面に基づいて説明する。

この実施例１の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造は、請求項１、２、４に記載の発明に対応する。
まず、この実施例１の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造を図面に基づいて説明する。

図１はこの実施例１の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造を示す断面図、図２は図１のII−II線における断面図であり、両図に示すように、この実施例１では、横向き筒形のアウタシェル１の前後両端部にアウタプレート２、３を取り付けて両端開口部を閉塞することにより、消音器室が形成されている。

前記消音器室内は、インナープレート（隔壁）４により、前方（図１において左側）の共鳴室５Ｒと、後方（図１において右側）の吸音室５Ｆに区画されると共に、前記両アウタプレート２、３およびインナープレート４の軸心部を貫通する状態でエンジンからの排気が流通する排気管６が設けられている。

そして、前記吸音室５Ｆ内における排気管６の周壁には、吸音室５Ｆ内と連通する多数の小孔６ａが形成され、吸音室５Ｆ内にはロックウールやグラスウール等の吸音材７が充填されている。

また、前記共鳴室５Ｒ内における排気管６の外周を囲む状態で共鳴管を構成する外筒８が設けられている。
即ちこの外筒８は、その一方の開口縁部の口径を絞り込むことにより排気管６の外周に摺動可能な状態に装着され、もう一方の開口縁部が吸音室５Ｆと共鳴室５Ｒとの間を画成すると共に排気管６が貫通するインナープレート４に対し溶接等により固定されている。

そして、前記外筒８で囲まれた排気管６の後方（図１において右側）端部周壁の１個所に排気管６内と外筒８内との間を連通する連通孔６１が形成されると共に、外筒８の前方（図１において左側）端部周壁の３個所に外筒８内と共鳴室５Ｒ内との間を連通する連通孔８１、８１、８１が形成されている（図２参照）。

なお、前記外筒８の組み付けは、まず、排気管６の外周に外筒８を装着する、その際、外筒８における絞り込まれた側の開口縁部を排気管６に対し摺動可能な状態に装着する。次に、インナープレート４の軸心部に排気管６を貫通させ、この状態で外筒８におけるもう一方の開口縁部をインナープレート４の側面に溶接等により固定することにより行われる。

次に、この実施例１の作用・効果を説明する。
この実施例１の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造では、上述のように構成されるため、排気管６と外筒８との間に形成される環状空間の断面積および連通孔６１、８１の開口面積で共鳴管の開口面積が決定され、連通孔６１から各連通孔８１、８１、８１までの距離で共鳴管の長さが決定される。

そして、共鳴室５Ｒの容積の他、前記共鳴管の開口面積および連通孔６１、８１の開口面積と、共鳴管の長さを任意に設定することにより、消音できる特定周波数領域を任意に決定することができる。
即ち、連通孔６１、８１の大きさおよび位置を変えるだけで、低減する特定周波数の設定が容易に行えるようになるという効果が得られる。

また、共鳴管が共鳴室５Ｒ内において排気管６の外周を覆う外筒８で構成されるため、共鳴管を構成する外筒８が共鳴室５Ｒ内に大きく突出することがなく、これにより、共鳴室５Ｒ内スペースによる制約を受けることなしに特定周波数の排気騒音を低減することができるようになるという効果が得られる。

また、外筒８はその一方の開口縁部の口径を絞り込むことにより排気管６の外周に装着され、もう一方の開口縁部がインナープレート４に対し固定された構造であるため、振動に対してその固定状態を確実に維持することができ、これにより、耐久性を高めることができるようになる。

さらに、外筒８のもう一方の開口縁部がインナープレート４に対し固定されることにより、外筒８が補強リブの役目をなし、これにより、インナープレート４の剛性を高め、その結果消音器室の剛性を高めることができるようになる。

また、外筒８側に連通孔８１を３個所形成したことにより、消音域の幅が広がり、特に高周波側においても大きな消音量が得られるようになる。（請求項２に対応）。

また、前記外筒８は、その絞り込まれた側の開口縁部を排気管６に対し摺動可能に装着した構造としたことにより、排気管６と外筒８との熱膨張差を摺動部分で吸収することができ、これにより、熱応力による部材の変形を防止することができるようになる。（請求項４に対応）。

また、図４に示す従来例では、排気管１０７の周壁に設けた穴に共鳴管１０８を取りつける場合、該穴に対する共鳴管１０８の周方向角度を決めて位置を一致させた状態で治具等で固定した後、溶接する必要があるのに対し、この実施例では、排気管６の周壁に形成された連通孔６１と共鳴管を構成する外筒８との周方向位置関係は自由度があるため、治具等を用いることなしに容易に組み付けを行うことができ、これにより、組み付け性を高めることができるようになる。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

この実施例２の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造は、請求項１〜４に記載の発明に対応する。
この実施例２の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造は、図３の断面図に示すように、前記外筒８側に形成される３つの連通孔８１、８１、８１がそれぞれ外筒８の軸方向に位置をずらせた状態で形成されている点が、前記実施例１とは相違したものである。

即ち、この実施例２では、連通孔６１から各連通孔８１、８１、８１までの距離がそれぞれ異なるため、長さの異なる３種類の共鳴管が存在することになり、これにより、消音できる特定周波数領域を広げることができるようになる。（請求項３に対応）。

従って、この実施例２の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造では、前記実施例と同様の効果が得られる他に、１本の外筒８のみで消音できる特定周波数領域を広げることができるようになるという追加の効果が得られる。

以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

例えば、実施例では、外筒８側に３つの連通孔８１、８１、８１を形成したが、１つのみでもよく、その形成個数は任意である。
また、実施例では、吸音室５Ｆを並設したが、吸音室５Ｆのみを単独で設けるようにしてもよい。

また、実施例では、外筒８の一方の開口縁部をインナープレート４側に固定したが、アウタープレート３側に固定することができ、また、吸音室５Ｆと共鳴室Ｒ５が前後入れ替わる場合、または、共鳴室５Ｒのみが設けられる場合にはアウタープレート２側に固定するようにしてもよい。

実施例１の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造を示す断面図である。 図１のII−II線における断面図である。 実施例２の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造を示す断面図である。 従来例の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造を示す断面図である。

符号の説明

１ アウターシェル
２ アウタープレート
３ アウタープレート
４ インナープレート（隔壁）
５Ｆ 吸音室
５Ｒ 共鳴室
６ 排気管
６ａ 小孔
６１ 連通孔
７ 吸音材
８ 外筒（共鳴管）
８１ 連通孔

Claims (4)

1. 共鳴室内を貫通する排気管から前記共鳴室内に向けて共鳴管を突出させた内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造において、
   前記共鳴管が前記共鳴室内において前記排気管の外周を覆う外筒で構成され、 該外筒はその一方の開口縁部の口径を絞り込むことにより前記排気管の外周に装着され、もう一方の開口縁部が前記共鳴室を画成すると共に前記排気管が貫通する隔壁に対し固定され、 前記外筒で囲まれた排気管の周壁と前記外筒の周壁にそれぞれ連通孔が形成されていることを特徴とする内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造。
2. 請求項１に記載の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造において、前記連通孔が前記排気管の周壁に１個所と、前記外筒の複数個所に形成されていることを特徴とする内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造。
3. 請求項２に記載の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造において、前記外筒側に形成される複数の連通孔がそれぞれ前記外筒の軸方向に位置をずらせた状態で形成されていることを特徴とする内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造において、前記外筒はその一方の絞り込まれた開口縁部側が前記排気管の外周に摺動可能に装着されていることを特徴とする内燃機関用排気系におけるレゾネータ構造。

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