JP2006250022A - 内燃機関の排気音低減装置およびそれを用いた排気音の調律方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高い消音効果を有し、簡略な構造の内燃機関の排気音低減装置を提供する。
【解決手段】 排気管2が接続されたメインマフラー4は、内部に単一の拡張室を有する。拡張室は、内燃機関から排気管2を介して送られた排気ガスを膨張させるように構成されている。拡張室に少なくとも2つのロングテールパイプ12の一端をそれぞれ連通させる。ロングテールパイプ12の他端は大気に開放する。ロングテールパイプ12は、40cm以上の長さを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】 排気管2が接続されたメインマフラー4は、内部に単一の拡張室を有する。拡張室は、内燃機関から排気管2を介して送られた排気ガスを膨張させるように構成されている。拡張室に少なくとも2つのロングテールパイプ12の一端をそれぞれ連通させる。ロングテールパイプ12の他端は大気に開放する。ロングテールパイプ12は、40cm以上の長さを有する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、内燃機関の排気音を低減する内燃機関の排気音低減装置、及び、この排気音低減装置を用いた排気音の調律方法に関する。
例えば、実開平2−63016号公報には、排気音を和音化する排気消音装置が開示されている。この装置によれば、複数のテールパイプと、該テールパイプが連通する膨張室とによって決まる共鳴周波数をf,2f,4f,…のような関係にすることにより、上記機能が達成される。
しかしながら、上記従来の装置では、所定の共振周波数の関係を得るために、膨張室の容量をある程度大きくする必要があった。
また、膨張室による消音効果を一定以上確保するためには、膨張室を複数設けたり、膨張室内に吸音材を設けたりする必要がある。
このような膨張室の大型化や複雑化は、装置の製造コストの増大につながってしまう。
また、膨張室による消音効果を一定以上確保するためには、膨張室を複数設けたり、膨張室内に吸音材を設けたりする必要がある。
このような膨張室の大型化や複雑化は、装置の製造コストの増大につながってしまう。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高い消音効果を有し、簡略な構造の内燃機関の排気音低減装置を提供することを目的とする。また、この発明は、排気音を低減しつつ、車輌運転者にとって快適な排気音を創造可能な内燃機関の排気音低減装置及び排気音の調律方法を提供することも目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気音を低減する排気音低減装置であって、
排気ガスを膨張させる拡張室と、
40cm以上の長さを有し、一端が前記拡張室と連通され、且つ、他端が大気に開放された少なくとも2つの排気流路とを備え、
前記少なくとも2つの排気流路は異なる共振周波数を有し、該排気流路は、所定の音の共振周波数を1とした場合に、1/1, 16/15, 17/16, 18/17, 25/24, 9/8, 10/9, 6/5, 5/4, 4/3, 17/12, 24/17,25/18, 36/25, 45/32, 64/45, 3/2, 8/5, 5/3, 27/16, 9/5, 16/9, 30/17, 15/8, 2/1のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有することを特徴とする。
排気ガスを膨張させる拡張室と、
40cm以上の長さを有し、一端が前記拡張室と連通され、且つ、他端が大気に開放された少なくとも2つの排気流路とを備え、
前記少なくとも2つの排気流路は異なる共振周波数を有し、該排気流路は、所定の音の共振周波数を1とした場合に、1/1, 16/15, 17/16, 18/17, 25/24, 9/8, 10/9, 6/5, 5/4, 4/3, 17/12, 24/17,25/18, 36/25, 45/32, 64/45, 3/2, 8/5, 5/3, 27/16, 9/5, 16/9, 30/17, 15/8, 2/1のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有することを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記排気流路の一端に設けられ、該排気流路内に排気ガスの渦を発生させる渦発生部材をさらに備えたことを特徴とする。
前記排気流路の一端に設けられ、該排気流路内に排気ガスの渦を発生させる渦発生部材をさらに備えたことを特徴とする。
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記少なくとも2つの排気流路は、40cm以上の長さを有するロングテールパイプの内部が内壁により仕切られてなるものであることを特徴とする。
前記少なくとも2つの排気流路は、40cm以上の長さを有するロングテールパイプの内部が内壁により仕切られてなるものであることを特徴とする。
また、第4の発明は、第1から第3の何れかの発明の内燃機関の排気音低減装置を用いた排気音の調律方法であって、
少なくとも1つの排気流路に穴を開けることにより排気音を所望の協和音に調律することを特徴とする。
少なくとも1つの排気流路に穴を開けることにより排気音を所望の協和音に調律することを特徴とする。
第1の発明によれば、長さが40cm以上の排気流路をメインマフラーと連通させることにより、高い消音効果を有する排気音低減装置が得られる。さらに、この排気流路を少なくとも2つ設けることにより、排気流路の共鳴を分散させることができ、その結果として共鳴による排気音の増大を抑制することができる。このため、拡張室の小型化及び簡略化が可能となり、排気音低減装置の構造の簡略化が可能となる。よって、排気音低減装置の製造コストを低減することができる。
また、共振周波数が異なる少なくとも2つの排気流路を設けることにより、排気流路を排気ガスが通る際に、各排気流路から異なる周波数の音が発生する。この異なる周波数の音が相互に干渉することによって、所望の協和音が発生する。従って、車輌運転者にとって快適な排気音を発生させることができる。
また、共振周波数が異なる少なくとも2つの排気流路を設けることにより、排気流路を排気ガスが通る際に、各排気流路から異なる周波数の音が発生する。この異なる周波数の音が相互に干渉することによって、所望の協和音が発生する。従って、車輌運転者にとって快適な排気音を発生させることができる。
第2の発明によれば、排気流路内に排気ガスの渦を発生させることにより、排気流路から発生する音の音圧レベルを高くすることができる。よって、高い音圧レベルの協和音を発生させることができる。
第3の発明によれば、複数の排気流路を簡易に形成することができるため、排気音低減装置の製造コストを更に低減することができる。
第4の発明によれば、排気流路に穴を開けることにより、車輌運転者にとって快適な排気音に調律することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による内燃機関の排気音低減装置を説明するための概略断面図である。
図1に示すように、排気音低減装置は、排気管2を備えている。排気管2の一端は、図示しない内燃機関と連通している。詳細には、排気管2の一端は、サブマフラー及び触媒を介してエギゾーストマニホールドと連通している。エギゾーストマニホールドは、複数の気筒の排気ポートと連通している。また、排気管2の他端は、メインマフラー4と接続されている。
図1は、本発明の実施の形態1による内燃機関の排気音低減装置を説明するための概略断面図である。
図1に示すように、排気音低減装置は、排気管2を備えている。排気管2の一端は、図示しない内燃機関と連通している。詳細には、排気管2の一端は、サブマフラー及び触媒を介してエギゾーストマニホールドと連通している。エギゾーストマニホールドは、複数の気筒の排気ポートと連通している。また、排気管2の他端は、メインマフラー4と接続されている。
メインマフラー4は、拡張室(「膨張室」ともいう。)を有している。この拡張室は、排気ガスを体積膨張させ、圧力損失を生じさせるためのものである。拡張室には、3本のテールパイプ12の一端がそれぞれ連通されている。テールパイプ12の他端は、大気に開放されている。テールパイプ12は、40cm以上の長さを有する、いわゆるロングテールパイプである。このロングテールパイプ12は、パイプ自体で排気音の音圧レベルを、例えば、20dB以上低減するように構成されている。
また、図1に示す排気音低減装置において、ロングテールパイプ12の開口面積は、排気管2の開口面積よりも小さい。さらに、3本のロングテールパイプ12の開口面積の総和は、排気管2の開口面積と同等以上である。
次に、上述した内燃機関の排気音低減装置の動作について説明する。
内燃機関の各気筒において燃料ガスが燃焼すると排気ガスが発生する。排気ガスは、各気筒の排気ポートからエギゾーストマニホールドに送られる。続いて、排気ガスは、触媒において浄化された後、サブマフラーに送られる。その後、排気ガスは、排気管2を介してメインマフラー4の拡張室に送られる。該拡張室において、排気ガスは体積膨張し、圧力損失が生じる。この排気ガスの圧力損失によって、排気音の音圧レベルが低減される。
その後、排気ガスは3本のロングテールパイプ12に送られ、各ロングテールパイプ12から車輌の外に排出される。この3本のロングテールパイプ12内を排気ガスが流れることにより、排気音の音圧レベルが更に低減される。
内燃機関の各気筒において燃料ガスが燃焼すると排気ガスが発生する。排気ガスは、各気筒の排気ポートからエギゾーストマニホールドに送られる。続いて、排気ガスは、触媒において浄化された後、サブマフラーに送られる。その後、排気ガスは、排気管2を介してメインマフラー4の拡張室に送られる。該拡張室において、排気ガスは体積膨張し、圧力損失が生じる。この排気ガスの圧力損失によって、排気音の音圧レベルが低減される。
その後、排気ガスは3本のロングテールパイプ12に送られ、各ロングテールパイプ12から車輌の外に排出される。この3本のロングテールパイプ12内を排気ガスが流れることにより、排気音の音圧レベルが更に低減される。
ここで、仮にロングテールパイプ12が1本しか設けられていない場合には、1本のロングテールパイプが共鳴することにより、所定周波数での排気音が増大する可能性がある。特に、減速時には、ロングテールパイプ内を流れる排気ガスの量が少ないため、上述したロングテールパイプの共鳴に起因する排気音の増大が起こりやすい。
これに対して、本実施の形態1では、3本のロングテールパイプ12がメインマフラー4に連通されている。このため、ロングテールパイプの共鳴の影響を分散させることができる。よって、ロングテールパイプの共鳴に起因する排気音の増加を抑制することができる。
これに対して、本実施の形態1では、3本のロングテールパイプ12がメインマフラー4に連通されている。このため、ロングテールパイプの共鳴の影響を分散させることができる。よって、ロングテールパイプの共鳴に起因する排気音の増加を抑制することができる。
以上説明したように、本実施の形態1では、40cm以上のパイプ長を有するロングテールパイプ12をメインマフラー4の拡張室に連通させることにより、排気音の音圧レベルを低減することができる。このロングテールパイプ12を3本設けることにより、ロングテールパイプを1本設ける場合よりも、各ロングテールパイプの開口面積を小さくすることができる。本発明者は、ロングテールパイプの開口面積が小さいほど、排気音低減効果が増大すると共に、ロングテールパイプの共鳴が小さくなることを見出した。よって、ロングテールパイプの共鳴に起因する排気音の増加を抑制することができる。従って、本実施の形態1によれば、ロングテールパイプによる高い排気音低減効果が得られると共に、ロングテールパイプの共鳴に起因する排気音の増加を抑えることができる。
さらに、本実施の形態1によれば、ロングテールパイプ12による高い消音効果が得られるため、メインマフラー4の小型化や、メインマフラー4の構造の簡略化が可能となる。構造の簡略化について具体的に言えば、メインマフラー4は単一の拡張室を有していれば十分であり、拡張室内にグラスウールやパンチングメタル等の吸音部材を設ける必要がない。
また、3本のロングテールパイプをサブマフラーに接続することにより、メインマフラーを不要とすることができる。
また、触媒に拡張室を付加し、該付加した拡張室に3本のロングテールパイプを接続することにより、サブマフラーとメインマフラーの双方を不要とすることができる。
このように、排気音低減装置の構造を簡略することが可能となるため、排気音低減装置の製造コストを下げることができる(後述する実施の形態2,3についても同様)。
また、3本のロングテールパイプをサブマフラーに接続することにより、メインマフラーを不要とすることができる。
また、触媒に拡張室を付加し、該付加した拡張室に3本のロングテールパイプを接続することにより、サブマフラーとメインマフラーの双方を不要とすることができる。
このように、排気音低減装置の構造を簡略することが可能となるため、排気音低減装置の製造コストを下げることができる(後述する実施の形態2,3についても同様)。
また、本実施の形態1によれば、3本のロングテールパイプ12の開口面積の総和を排気管2の開口面積と同等以上にすることにより、背圧を低減することができる(後述する変形例及び実施の形態2,3についても同様)。
ところで、本実施の形態1では、ロングテールパイプ12を3本備えた排気音低減装置について説明したが、該ロングテールパイプ12を少なくとも2本備えていれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
次に、実施の形態1の変形例について説明する。
(第1変形例)
図2は、本発明の実施の形態1の第1変形例を示す図である。詳細には、図2(a)は、本第1変形例による排気音低減装置を示す外観図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A’断面図である。
上記実施の形態1では、3本の独立したロングテールパイプ12がメインマフラー4と連通されている。これに対して、本第1変形例では、図2に示すように、3つの排気流路(以下「流路」と略する。)18aを有する1本のロングテールパイプ18がメインマフラー4と連通されている。詳細には、ロングテールパイプ18の内部が、内壁19によって3つの流路18aに仕切られている。この3つの流路18aは、それぞれ40cm以上の長さを有する。また、3つの流路18aがメインマフラー4の拡張室と連通されている。
また、図2に示す排気音低減装置において、流路18aの開口面積は、排気管2の開口面積よりも小さい。さらに、3つの流路18aの開口面積の総和は、排気管2の開口面積と同等以上である。
本第1変形例の3つの流路18aは、上記実施の形態1の3本のロングテールパイプ12と同様の機能を果たす。よって、本第1変形例によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。さらに、本第1変形例によれば、ロングテールパイプ18とメインマフラー4との接続を一箇所で行えばよいので、実施の形態1と比較して排気音低減装置の製造をより簡略化することができる。
なお、本第1変形例では、内壁19によって3つの流路18aに仕切られたロングテールパイプ18について説明したが、少なくとも2つの流路に仕切られたロングテールパイプを用いることにより、上記第1変形例と同様の効果が得られる(後述する第2変形例についても同様)。
(第1変形例)
図2は、本発明の実施の形態1の第1変形例を示す図である。詳細には、図2(a)は、本第1変形例による排気音低減装置を示す外観図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A’断面図である。
上記実施の形態1では、3本の独立したロングテールパイプ12がメインマフラー4と連通されている。これに対して、本第1変形例では、図2に示すように、3つの排気流路(以下「流路」と略する。)18aを有する1本のロングテールパイプ18がメインマフラー4と連通されている。詳細には、ロングテールパイプ18の内部が、内壁19によって3つの流路18aに仕切られている。この3つの流路18aは、それぞれ40cm以上の長さを有する。また、3つの流路18aがメインマフラー4の拡張室と連通されている。
また、図2に示す排気音低減装置において、流路18aの開口面積は、排気管2の開口面積よりも小さい。さらに、3つの流路18aの開口面積の総和は、排気管2の開口面積と同等以上である。
本第1変形例の3つの流路18aは、上記実施の形態1の3本のロングテールパイプ12と同様の機能を果たす。よって、本第1変形例によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。さらに、本第1変形例によれば、ロングテールパイプ18とメインマフラー4との接続を一箇所で行えばよいので、実施の形態1と比較して排気音低減装置の製造をより簡略化することができる。
なお、本第1変形例では、内壁19によって3つの流路18aに仕切られたロングテールパイプ18について説明したが、少なくとも2つの流路に仕切られたロングテールパイプを用いることにより、上記第1変形例と同様の効果が得られる(後述する第2変形例についても同様)。
(第2変形例)
図3は、本発明の実施の形態1の第2変形例を示す図である。詳細には、図3(a)は、本第2変形例による排気音低減装置を示す外観図であり、図3(b)は、図3(a)のB−B’断面図である。
上記第1変形例では、長方形状の開口断面を有するロングテールパイプ18の内部が3つの流路に仕切られている。これに対して、本第2変形例では、図3に示すように、円状の開口断面を有するロングテールパイプ20の内部が、内壁21によって3つの流路20aに仕切られている。
ここで、図3に示す排気音低減装置においても、流路20aの開口面積は、排気管2の開口面積よりも小さい。さらに、3つの流路20aの開口面積の総和は、排気管2の開口面積と同等以上である。
本第2変形例の3つの流路20aは、上記第1変形例の3つの流路18aと同様の機能を果たす。よって、本第2変形例によれば、上記第1変形例と同様の効果が得られる。
図3は、本発明の実施の形態1の第2変形例を示す図である。詳細には、図3(a)は、本第2変形例による排気音低減装置を示す外観図であり、図3(b)は、図3(a)のB−B’断面図である。
上記第1変形例では、長方形状の開口断面を有するロングテールパイプ18の内部が3つの流路に仕切られている。これに対して、本第2変形例では、図3に示すように、円状の開口断面を有するロングテールパイプ20の内部が、内壁21によって3つの流路20aに仕切られている。
ここで、図3に示す排気音低減装置においても、流路20aの開口面積は、排気管2の開口面積よりも小さい。さらに、3つの流路20aの開口面積の総和は、排気管2の開口面積と同等以上である。
本第2変形例の3つの流路20aは、上記第1変形例の3つの流路18aと同様の機能を果たす。よって、本第2変形例によれば、上記第1変形例と同様の効果が得られる。
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2による内燃機関の排気音低減装置を説明するための概略断面図である。
上記実施の形態1では、同じパイプ長を有するロングテールパイプ12が、メインマフラー4の拡張室と連通されている。これに対して、本実施の形態2では、図4に示すように、40cm以上で異なるパイプ長を有する3本のロングテールパイプ12,14,16が拡張室と連通されている。換言すれば、異なる共振周波数を有する3本のロングテールパイプ12,14,16が拡張室と連通されている。ここで、3本のロングテールパイプ12,14,16は、純正率音階の関係を満たす周波数比を有する。すなわち、ロングテールパイプ12,14,16は、主音(仮にドとする。)の共振周波数を1とした場合に、1/1(主音がドであればド。), 16/15(主音がドであればド♯。以下同様に示すこととする。), 17/16(ド♯), 18/17(ド♯), 25/24(ド♯), 9/8(レ), 10/9(レ), 6/5(レ♯), 5/4(ミ), 4/3(ファ), 17/12(ファ♯), 24/17(ファ♯), 25/18(ファ♯), 36/25(ファ♯), 45/32(ファ♯), 64/45(ファ♯), 3/2(ソ), 8/5(ソ♯), 5/3(ラ), 27/16(ラ), 9/5(ラ♯), 16/9(ラ♯), 30/17(ラ♯), 15/8(シ), 2/1(1オクターブ上のド)のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有する。
よって、これらのロングテールパイプ12,14,16内を排気ガスが流れると、該ロングテールパイプ12,14,16が有する共振周波数の音がそれぞれ発生する。周波数が異なるこれらの音が相互に干渉することにより、協和音が発生する。
図4は、本発明の実施の形態2による内燃機関の排気音低減装置を説明するための概略断面図である。
上記実施の形態1では、同じパイプ長を有するロングテールパイプ12が、メインマフラー4の拡張室と連通されている。これに対して、本実施の形態2では、図4に示すように、40cm以上で異なるパイプ長を有する3本のロングテールパイプ12,14,16が拡張室と連通されている。換言すれば、異なる共振周波数を有する3本のロングテールパイプ12,14,16が拡張室と連通されている。ここで、3本のロングテールパイプ12,14,16は、純正率音階の関係を満たす周波数比を有する。すなわち、ロングテールパイプ12,14,16は、主音(仮にドとする。)の共振周波数を1とした場合に、1/1(主音がドであればド。), 16/15(主音がドであればド♯。以下同様に示すこととする。), 17/16(ド♯), 18/17(ド♯), 25/24(ド♯), 9/8(レ), 10/9(レ), 6/5(レ♯), 5/4(ミ), 4/3(ファ), 17/12(ファ♯), 24/17(ファ♯), 25/18(ファ♯), 36/25(ファ♯), 45/32(ファ♯), 64/45(ファ♯), 3/2(ソ), 8/5(ソ♯), 5/3(ラ), 27/16(ラ), 9/5(ラ♯), 16/9(ラ♯), 30/17(ラ♯), 15/8(シ), 2/1(1オクターブ上のド)のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有する。
よって、これらのロングテールパイプ12,14,16内を排気ガスが流れると、該ロングテールパイプ12,14,16が有する共振周波数の音がそれぞれ発生する。周波数が異なるこれらの音が相互に干渉することにより、協和音が発生する。
これらのロングテールパイプ12,14,16が有する共振周波数の比率としては、4:5:6又は3:4:5が特に好適である。すなわち、4:5:6の比率である「ド・ミ・ソ」、「ファ・ラ・ド」、「ソ・シ・レ」、及び、3:4:5の比率である「ド・ファ・ラ」の協和音を発生させることが特に好適である。
その他の装置構成は、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
その他の装置構成は、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
次に、上述した内燃機関の排気音低減装置の動作について説明する。
内燃機関において燃料ガスの燃焼により排気ガスが発生する。排気ガスは、内燃機関の各気筒の排気ポートからエギゾーストマニホールドに送られる。続いて、排気ガスは、触媒において浄化された後、サブマフラーに送られる。その後、排気ガスは、排気管2を介してメインマフラー4の拡張室に送られる。該拡張室において、排気ガスは体積膨張し、圧力損失が生じる。この排気ガスの圧力損失によって、排気音の音圧レベルが低減される。
その後、排気ガスは3本のロングテールパイプ12,14,16に送られ、各ロングテールパイプ12,14,16から車輌の外に排出される。この3本のロングテールパイプ12,14,16内を排気ガスが流れることにより、排気音の音圧レベルが更に低減される。さらに、この3本のロングテールパイプ12,14,16内を排気ガスが流れる際に、上述したように、異なる周波数の音が発生する。周波数が互いに異なるこれらの音が干渉することにより、協和音が発生する。この協和音は、機関回転数の変化に伴って連続して発生する音であり、車輌の運転者にとって快適な音である。従って、車輌の運転者にとって快適な排気音が得られる。
内燃機関において燃料ガスの燃焼により排気ガスが発生する。排気ガスは、内燃機関の各気筒の排気ポートからエギゾーストマニホールドに送られる。続いて、排気ガスは、触媒において浄化された後、サブマフラーに送られる。その後、排気ガスは、排気管2を介してメインマフラー4の拡張室に送られる。該拡張室において、排気ガスは体積膨張し、圧力損失が生じる。この排気ガスの圧力損失によって、排気音の音圧レベルが低減される。
その後、排気ガスは3本のロングテールパイプ12,14,16に送られ、各ロングテールパイプ12,14,16から車輌の外に排出される。この3本のロングテールパイプ12,14,16内を排気ガスが流れることにより、排気音の音圧レベルが更に低減される。さらに、この3本のロングテールパイプ12,14,16内を排気ガスが流れる際に、上述したように、異なる周波数の音が発生する。周波数が互いに異なるこれらの音が干渉することにより、協和音が発生する。この協和音は、機関回転数の変化に伴って連続して発生する音であり、車輌の運転者にとって快適な音である。従って、車輌の運転者にとって快適な排気音が得られる。
以上説明したように、本実施の形態2では、40cm以上で異なるパイプ長を有するロングテールパイプ12,14,16を拡張室と連通させることにより、上記実施の形態1で得られる効果に加えて、車輌運転者にとって快適な排気音を発生させることができるという効果が得られる。
ところで、本実施の形態2においては、パイプ長を異ならしめることにより異なる共振周波数を有するロングテールパイプ12,14,16を構成したが、ロングテールパイプの共振周波数を異ならしめる手法はこれに限定されるものではない。例えば、ロングテールパイプの開口面積を異ならしめることにより、ロングテールパイプの共振周波数を異ならしめるようにしてもよい。
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3による内燃機関の排気音低減装置を説明するための図である。詳細には、図5(a)は、本実施の形態3による排気音低減装置を示す概略図であり、図5(b)は、図5(a)のC−C’断面図である。
上記実施の形態2では、異なるパイプ長を有するロングテールパイプ12,14,16が、メインマフラー4の拡張室と連通されている。本実施の形態3では、図5に示すように、ロングテールパイプ12,14,16の各端部に渦発生部材22が更に設けられている。具体的には、ロングテールパイプ12,14,16の開口の中央部を横断するように三角柱状の渦発生部材22が設けられている。渦発生部材22は、パイプ12,14,16と同じ材料により形成することができる。
図5(b)に示すように、拡張室から送られた排気ガスが渦発生部材22に当たると、ロングテールパイプ16内にカルマン渦23が発生する。このカルマン渦23によりロングテールパイプ16が共鳴する。このため、実施の形態2よりも高い音圧レベルで所定周波数の音が発生する。このようにロングテールパイプの共鳴を利用することを考慮すれば、拡張室側のロングテールパイプの端部近傍に渦発生部材22を設けることが好適である。
図5は、本発明の実施の形態3による内燃機関の排気音低減装置を説明するための図である。詳細には、図5(a)は、本実施の形態3による排気音低減装置を示す概略図であり、図5(b)は、図5(a)のC−C’断面図である。
上記実施の形態2では、異なるパイプ長を有するロングテールパイプ12,14,16が、メインマフラー4の拡張室と連通されている。本実施の形態3では、図5に示すように、ロングテールパイプ12,14,16の各端部に渦発生部材22が更に設けられている。具体的には、ロングテールパイプ12,14,16の開口の中央部を横断するように三角柱状の渦発生部材22が設けられている。渦発生部材22は、パイプ12,14,16と同じ材料により形成することができる。
図5(b)に示すように、拡張室から送られた排気ガスが渦発生部材22に当たると、ロングテールパイプ16内にカルマン渦23が発生する。このカルマン渦23によりロングテールパイプ16が共鳴する。このため、実施の形態2よりも高い音圧レベルで所定周波数の音が発生する。このようにロングテールパイプの共鳴を利用することを考慮すれば、拡張室側のロングテールパイプの端部近傍に渦発生部材22を設けることが好適である。
以上説明したように、本実施の形態3では、ロングテールパイプ12,14,16の端部に渦発生部材22をそれぞれ設けることにより、上記実施の形態2よりも高い音圧レベルの協和音を発生させることができる。
なお、本実施の形態3では、三角柱状の渦発生部材22を設けているが、カルマン渦23を発生させるものであれば、渦発生部材22の形状は任意であってよい。例えば、円柱状や四角柱状の渦発生部材を用いることによっても、上記実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態3では、3本のロングテールパイプ12,14,16の端部にそれぞれ渦発生部材22を設けているが、特定のロングテールパイプの端部のみに渦発生部材22を設けるようにしてもよい。この場合、特定の音の音圧レベルのみを高くすることができるため、多様な協和音を発生させることができる。
実施の形態4.
図6は、図4に示した内燃機関の排気音低減装置を用いた排気音の調律方法を説明するための外観図である。
上記実施の形態2で説明したように、通常は、各ロングテールパイプが有する共振周波数の音がそれぞれ発生する。しかし、あるロングテールパイプについては、製造時等に周波数が所望の値からずれてしまう場合が考えられる。この場合、排気音を所望の協和音にするため、該当するロングテールパイプの共振周波数を調整することが望ましい。
図6は、図4に示した内燃機関の排気音低減装置を用いた排気音の調律方法を説明するための外観図である。
上記実施の形態2で説明したように、通常は、各ロングテールパイプが有する共振周波数の音がそれぞれ発生する。しかし、あるロングテールパイプについては、製造時等に周波数が所望の値からずれてしまう場合が考えられる。この場合、排気音を所望の協和音にするため、該当するロングテールパイプの共振周波数を調整することが望ましい。
図6は、2本のロングテールパイプ14,16の共振周波数を調整する場合を示している。図6に示すように、ロングテールパイプ14,16に開孔24を形成することにより、ロングテールパイプ14,16の共振周波数を調整することができる。これにより、ロングテールパイプ14,16から発せられる音色を調律することができ、ひいては排気音を車輌運転者にとって快適な協和音に調律することができる。
なお、本実施の形態4では、図4に示した排気音低減装置を用いて排気音を調律する方法について説明したが、もちろん図5に示した排気音低減装置を用いて排気音を調律することもできる。この場合も、上記実施の形態4と同様の効果が得られる。
次に、本実施の形態4の応用例について説明する。
図7及び図8は、本実施の形態4の応用例を説明するための外観図である。
上記実施の形態1の第1変形例及び第2変形例で説明したように、1つのロングテールパイプの内部を複数の流路に分割することにより、複数のロングテールパイプを設けた場合と同様の効果を得ることができる。しかし、複数の流路は同一の長さ有するため、同一の共振周波数を有している。よって、この複数の流路内を排気ガスが流れても、実施の形態2,3で説明したような協和音は発生しない。
図7及び図8は、本実施の形態4の応用例を説明するための外観図である。
上記実施の形態1の第1変形例及び第2変形例で説明したように、1つのロングテールパイプの内部を複数の流路に分割することにより、複数のロングテールパイプを設けた場合と同様の効果を得ることができる。しかし、複数の流路は同一の長さ有するため、同一の共振周波数を有している。よって、この複数の流路内を排気ガスが流れても、実施の形態2,3で説明したような協和音は発生しない。
本応用例では、上記実施の形態4で説明した手法を用いることによって、協和音を発生させることが可能となる。すなわち、本応用例による排気音低減装置では、図7に示すように、流路18b,18c,18dに開孔24が形成されている。開孔24の形成位置は、流路18b,18c,18dでそれぞれ異なっている。これにより、4つの流路18a,18b,18c,18dが有する共振周波数を異ならしめることができる。
同様に、図8に示すように、流路20b,20cに開孔24が形成されている。開孔24の形成位置は、流路20b,20cで異なっている。これにより、3つの流路20a,20b,20cが有する共振周波数を異ならしめることができる。
このように、本応用例によれば、流路に開孔24を形成することにより、複数の流路が有する共振周波数を異ならしめることができる。よって、流路を排気ガスが流れる際に、周波数が異なる音を発生させることができ、協和音を発生させることができる。
同様に、図8に示すように、流路20b,20cに開孔24が形成されている。開孔24の形成位置は、流路20b,20cで異なっている。これにより、3つの流路20a,20b,20cが有する共振周波数を異ならしめることができる。
このように、本応用例によれば、流路に開孔24を形成することにより、複数の流路が有する共振周波数を異ならしめることができる。よって、流路を排気ガスが流れる際に、周波数が異なる音を発生させることができ、協和音を発生させることができる。
2 排気管
4 メインマフラー
12,14,16,18,20 ロングテールパイプ
18a,18b,18c,18d 排気流路
19,21 内壁
20a,20b,20c 排気流路
22 渦発生部材
24 開孔
4 メインマフラー
12,14,16,18,20 ロングテールパイプ
18a,18b,18c,18d 排気流路
19,21 内壁
20a,20b,20c 排気流路
22 渦発生部材
24 開孔
Claims (4)
- 内燃機関の排気音を低減する排気音低減装置であって、
排気ガスを膨張させる拡張室と、
40cm以上の長さを有し、一端が前記拡張室と連通され、且つ、他端が大気に開放された少なくとも2つの排気流路とを備え、
前記少なくとも2つの排気流路は異なる共振周波数を有し、該排気流路は、所定の音の共振周波数を1とした場合に、1/1, 16/15, 17/16, 18/17, 25/24, 9/8, 10/9, 6/5, 5/4, 4/3, 17/12, 24/17,25/18, 36/25, 45/32, 64/45, 3/2, 8/5, 5/3, 27/16, 9/5, 16/9, 30/17, 15/8, 2/1のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有することを特徴とする内燃機関の排気音低減装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の排気音低減装置において、
前記排気流路の一端に設けられ、該排気流路内に排気ガスの渦を発生させる渦発生部材をさらに備えたことを特徴とする内燃機関の排気音低減装置。 - 請求項1又は2に記載の内燃機関の排気音低減装置において、
前記少なくとも2つの排気流路は、40cm以上の長さを有するロングテールパイプの内部が内壁により仕切られてなるものであることを特徴とする内燃機関の排気音低減装置。 - 請求項1から3の何れかに記載の内燃機関の排気音低減装置を用いた排気音の調律方法であって、
少なくとも1つの排気流路に穴を開けることにより排気音を所望の協和音に調律することを特徴とする排気音の調律方法。
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---|---|---|---|
JP2005067231A JP2006250022A (ja) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | 内燃機関の排気音低減装置およびそれを用いた排気音の調律方法 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014045404A1 (ja) | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Kitamura Yoshiharu | 気流を許容する防音板及び防音デバイス |
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US9638087B2 (en) | 2015-05-29 | 2017-05-02 | Hyundai Motor Company | Tailpipe for muffler of vehicle having multiple inner pipes |
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-
2005
- 2005-03-10 JP JP2005067231A patent/JP2006250022A/ja not_active Withdrawn
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