JP2007192060A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大容積の共鳴箱を用いずに体格増大を抑制しつつ、エンジンから発せられる広い周波数領域に亘る騒音を十分消音可能な消音装置を提供する。
【解決手段】吸気管２の入口内に、入口側に向かって凸形状に形成された反射体３を設けるとともに、反射体３近傍における吸気管２の直径を拡大した。これにより、エンジンの吸気弁の開閉により生じた吸気流れの脈動音波と、その反射体３による反射音波とが干渉して音波のエネルギが減衰する。したがって、エンジンの吸気管から発せられる広い周波数領域に亘る騒音を、消音装置１の体格を増大させずに低減することができる。また、反射体３が吸気流れに対して抵抗となりエンジンの吸入効率を低下させることを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば、内燃機関の吸気通路に設置されて吸気通路から放射される騒音を低減する消音装置に関するものである。

従来の消音装置として、たとえば、エンジンの吸気通路の途中に、所定容積の箱体と所定長さの連通管からなる共鳴型の消音器を連結して、エンジンの吸気弁の開閉により生じた吸気流れの脈動音の放射レベルを低減させるようにした、いわゆる共鳴型の消音装置がある（特許文献１参照）。

上述の従来の消音装置においては、消音装置の共鳴周波数が、消音したい騒音の周波数と一致するように、箱体の容積、連通管の長さおよび断面積を適宜設定している。
特開平１０−１９６４７５号公報

ところで、上述した従来の共鳴型消音装置によると、共鳴周波数の音波だけではなく、その共鳴周波数前後の周波数の音波も同時に減衰させることができるのであるが、共鳴箱の容積が比較的大きくならざるを得ない傾向がある。特に低周波数領域に共鳴周波数がある場合にはその傾向が著しく、狭いエンジンルーム内に、消音装置を組み込むことは容易でない。

また、エンジンの吸気管から発せられる騒音の周波数は、エンジンの回転数とともに変化し、広い周波数領域に亘るために、ある周波数の音のみを減衰するだけでは、エンジンから発せられる広い周波数領域に亘る騒音を十分消音できず、消音効果上満足できない場合がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、大容積の共鳴箱を用いずに体格増大を抑制しつつ、エンジンから発せられる広い周波数領域に亘る騒音を十分消音可能な消音装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の消音装置は、吸気通路と、吸気通路の入口近傍の吸気通路内に配置された反射部材とを備えた消音装置であって、反射部材が設置された部分における吸気通路の断面形状は反射部材よりも下流側部分における断面形状よりも拡大されたことを特徴としている。

エンジンの吸気管から発せられる騒音、すなわちエンジンの吸気弁の開閉により生じた吸気流れの脈動音は、吸気管の下流側であるエンジン側から吸気管の上流側である入り口側へと伝播する。すなわち、吸気流れの脈動音は、吸気管内を空気の流れの方向とは反対方向に伝播する。

上述の構成によれば、吸気管内を伝播して来た音波は反射部材で反射し再び吸気管内をエンジン側へ伝播する。このとき、この反射波とエンジン側から伝播してきた音波とが干渉して音波のエネルギが減衰するので、エンジンの吸気管から発せられる騒音レベルを低減することができる。これにより、従来の消音装置における大容積の共鳴箱を用いることなしに、つまり消音装置の体格を増大させずにエンジンから発せられる広い周波数領域に亘る騒音を低減することができる。

また、吸気管において、反射部材が設置された部分における吸気通路の断面形状を反射部材よりも下流側部分における断面形状より拡大したことにより、反射部材が設置された部分における実質的吸気通路面積の減少度合いを小さくできるので、反射部材が吸気の通路抵抗となることを防止できる。

本発明の請求項２に記載の消音装置は、前記反射部材は前記吸気通路の入口に向かって凸形状に形成されたことを特徴としている。

上述の構成によれば、吸気管の入口から流入する空気流れを滑らかに反射部材外周へ導くことができるので、反射部材が吸気通路の抵抗となることを防止することができる。

本発明の請求項３に記載の消音装置は、吸気通路の反射部材の上流側に吸気通路の入口に向かって凸状の整流部材を配置したことを特徴としている。

上述の構成によれば、反射部材自体が平板状のものであっても、その上流側に配置された整流部材により、吸気管の入口から流入する空気流れを滑らかに反射部材外周へ導くことができるので、反射部材が吸気通路の抵抗となることを防止することができる。

本発明の請求項４に記載の消音装置は、反射部材は柔軟な材質から形成されたことを特徴としている。

これにより、吸気管内をエンジン側から伝播して来た脈動音が反射部材に入射すると、反射部材はダンパー作用を発揮して脈動音のエネルギを減衰させるので、エンジンの吸気管から発せられる騒音レベルを低減することができる。

また、消音装置の組付け工程において反射部材を吸気管内に組み付ける際、たとえば、吸気管に反射部材の外径寸法よりも小さい部分があっても、反射部材を変形させて通過させることができるので、消音装置の組付け作業性を向上することができる。

本発明の請求項５に記載の消音装置は、吸気通路と、吸気通路の入口近傍の吸気通路内に吸気通路を略塞ぐように配置された反射部材とを備えた消音装置であって、反射部材は中空円錐状に形成され且つ吸気が通過可能な開口部を備えたことを特徴としている。

上述の構成によれば、反射部材の開口部を介して空気を吸気管内へ導入可能であると同時に、反射部材の開口部以外の表面において吸気管内を伝播して来た音波を反射しこの反射波とから伝播してきた音波とを干渉させて音波のエネルギが減衰させて、エンジンの吸気管から発せられる騒音レベルを低減することができる。

また、反射部材を中空円錐状に形成したことで、空気流れを滑らかに開口部を通過させて、反射部材が吸気通路の抵抗となることを防止することができる。

この場合、本発明の請求項６に記載の消音装置のように、反射部材を吸気通路の下流側に向かって凸形状に形成すれば、反射部材表面で反射した反射波同士が互いに干渉しあうことを防止できるので、反射部材による吸気騒音低減機能を有効に果たすことができる。

以下、本発明による消音装置を自動車に搭載されるエンジンの吸気管に装着された消音装置に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による消音装置１の断面図である。

図２は、消音装置１の装着状態を示す模式図である。

図３は、図１中のＩＩＩ矢視図である。

消音装置１は、図２に示すように、エンジン１００の吸気通路１０１の先端部分、つまり入口付近に装着されている。吸気通路１０１には、図２に示すように、エンジン１００側から、スロットルバルブ１０２、エアクリーナ１０３、消音装置１が取り付けられている。

以下に、本発明の第１実施形態による消音装置１の構成について説明する。

吸気通路１０１は、消音装置１部分においては吸気管２により構成されている。

吸気管２は、樹脂材料から断面形状円形のパイプ状に形成されている。エンジン１００の吸入空気は、吸気管２内を、図１において右側から左側へ流れる。吸気管２は、その長手方向（図１の左右方向）において３つの部分から構成されている。すなわち、図1に示すように、エンジン１００側から、吸気通路１０１とほぼ同一直径の通常部２ａ、この通常部２ａに隣接し且つエンジン１００側（図１において左側）から吸気管２入口側（図１において右側）に向かうに連れて直径が徐々に拡大される拡大部２ｂ、および拡大部２ｂの端部と同一直径でそのまま延長した大径部２ｃの３部分である。大径部２ｃの端部、すなわち吸気管２の入口には、図１に示すように、後述する反射体３を保持固定するための支持腕部２ｄが設けられている。支持腕部２ｄは吸気管２と一体的に形成され、図３に示すように、吸気管２の大径部２ｃの先端部、すなわち吸気管２の入口に、大径部２ｃの直径上に配置されている
吸気管２の大径部２ｃ内には、図１に示すように、反射部材である反射体３が配置されている。反射体３は、柔軟な材質、たとえば樹脂材料等から形成され、その形状は、図１に示すように、中空半球状に成形されている。反射体３は、大径部２ｃ内において、その球面を吸気管２の入口側として配置されている。言い換えると、吸気管２の入口側に向かって凸形状となるようにして配置されている。反射体３外表面の中央部には、図１に示すように、係止突起３ａが設けられている。係止突起３ａを吸気管２の支持腕部２ｄに設けられた貫通孔２ｅに嵌合させることにより、反射体３が吸気管２に固定されている。

反射体３の直径Ｄ１は、吸気管２の通常部２ａの内径Ｄ２とほぼ等しく設定されている。吸気管２の大径部２ｃの内径Ｄ３は、大径部２ｃにおける吸気通路部分の断面積、つまり大径部２ｃと反射体３との間に形成される円環状部分の断面積が、吸気管２の通常部２ａの断面積とほぼ等しくなるように設定されている。これにより、消音装置１における空気通路の断面積は、吸気管２の入口から大径部２ｃを経て通常部２ａに到るまで、ほぼ一様となっている。

ところで、エンジン１００の運転中においてエンジン１００の吸入空気は、吸気管２の大径部２ｃでは反射体３の外周に沿って流れる。したがって、反射体３は、この空気流による流体力を受ける。本発明の第１実施形態による消音装置１の反射体３は、柔軟な材質、たとえば樹脂材料等から形成されているが、その硬さは、上述した流体力を受けても反射体３がほとんど変形しないような剛性を備えるように設定されている。

次に、本発明の第１実施形態による消音装置１の特徴である反射体３の作用効果、すなわち、吸気管２から外部へ放射されるエンジン１００の吸気弁の開閉により生じた吸気流れの脈動音の低減効果について説明する。

エンジン１００の運転中においては、吸気弁の開閉により生じた脈動音が吸気通路１０１内を伝播してくる。この音波は、消音装置１の反射体３に入射し、そこで反射して吸気通路１０１をエンジン１００に向かって進行する。吸気通路１０１内においては、エンジン１００からの脈動音波と反射音波とが干渉して、つまり脈動音波の疎の部分と反射音波の密の部分とが、脈動音波の蜜の部分と反射音波の疎の部分とが重なって、脈動音波のエネルギが減少する。これにより、エンジン１００の運転中にエンジン１００の吸気弁の開閉により生じた吸気流れの脈動音による騒音レベルを低減することができる。

なお、エンジン１００の回転数変化に対応して脈動音の周波数が変動しても、脈動音の周波数と反射体３による反射波の周波数は常に等しいため、反射体３による騒音低減効果は常に維持される。したがって、エンジン１００の吸気通路１０１から発せられる広い周波数領域に亘る騒音を消音することができる。

また、反射体３が設置された大径部２ｃの直径を、通常部２ａの直径、すなわち吸気通路１０１の直径よりも拡大して、消音装置１における空気通路の断面積をほぼ一様としている。これにより、反射体３が吸入空気流に対して抵抗となりエンジンの吸入効率を低下させることを防止できる。

ここで、大径部２ｃの内径Ｄ３は、消音装置１における空気通路の断面積がほぼ一様であり且つ反射体３の直径Ｄ１を通常部２ａの内径Ｄ２と等しくした場合、Ｄ２の約１．４倍となる。したがって、本発明の第１実施形態による消音装置１によれば、従来の消音装置における大容積の共鳴箱を用いずに、吸気管２の直径を部分的にわずかに拡大するだけで、言い換えると、消音装置１の体格増大を抑制しつつ、エンジン１００から発せられる広い周波数領域に亘る騒音を消音することができる。

また、反射体３は、その球面を吸気管２の入口側に向けて配置されている。言い換えると、吸気管２の入口側に向かって凸形状となるようにして配置されている。これにより、吸気管２に流入する空気流れを滑らかに導くことができるので、消音装置１が、エンジン１００の吸気流れを阻害することを防止できる。

図４に、本発明の第１実施形態による消音装置１の変形例の部分断面図を示す。

この変形例においては、上述した本発明の第１実施形態による消音装置１反射体３の形状を変更している。すなわち、反射部材を略平板状の反射板４として構成するとともに、反射板４の上流側（図４において右側）に、吸気管２の入口に向かって凸形状の整流部材５を配置している。反射板４および整流部材５は、たとえば樹脂材料から形成されている。整流部材５には、吸気管２の支持腕部２ｄの貫通孔２ｅに嵌合係止するための係止突起５ａが設けられている。反射板４は整流部材５に固定され、整流部材５が、吸気管２の支持腕部２ｄに固定され、それにより、反射板４が吸気管２に固定されている。

この変形例においても、吸気通路１０１内を伝播してくる吸気弁の開閉により生じた脈動音を反射板４で反射して、エンジン１００から発せられる広い周波数領域に亘る騒音を消音することができる。

また、反射板４に整流部材５を装着することにより、吸気管２に流入する空気流れを滑らかに導いて、消音装置１がエンジン１００の吸気流れを阻害することを防止することができる。

（第２実施形態）
図５に、本発明の第２実施形態による消音装置１の部分断面図を示す。

図６に、図５中のＶ矢視図を示す。

本発明の第２実施形態による消音装置１においては、本発明の第１実施形態による消音装置1に対して、吸気管形状および反射部材形状を変更している。

すなわち、吸気管６は、直径が吸気通路１０１とほぼ等しく且つ、図５に示すように、その全長に亘り一様である円筒状に形成されるとともに、反射体７は、図５に示すように、中空円錐状に形成されている。

反射体７は、たとえば樹脂材料等から中空円錐状に形成され、吸気管６内に、吸気管６の下流側（図５中において右側）に向かって凸形状であるように、言い換えると円錐の頂点を吸気管６の下流側として配置されている。
反射体７には、図５に示すように、吸気が通過可能なように開口部７ａが複数個設けられている。複数個の開口部７ａは、図６に示すように、同心円弧状に形成されている。複数個の開口部７ａの面積の総和、すなわち反射体７を構成する円錐の面沿いの面積の総和は、吸気管６の断面積とほぼ等しく設定されている。

本発明の第２実施形態による消音装置１においては、エンジン１００の吸気通路１０１内を伝播してくる吸気弁の開閉により生じた脈動音（図５中における破線矢印）は、反射体７で反射し、図５中に実線矢印で示すように進行して脈動音と交叉する。したがって、本発明の第２実施形態による消音装置１においても、本発明の第１実施形態による消音装置１と同様の効果が得られる。すなわち、エンジン１００の吸気通路１０１から発せられる広い周波数領域に亘る騒音を消音することができる。

また、エンジン１００の吸入空気は、反射体７の開口部７ａを、図５中における白抜き矢印で示すように通過するが、第２実施形態による消音装置１では、開口部７ａの面積の総和を、吸気管６の断面積とほぼ等しく設定している。これにより、消音装置１における空気通路の断面積をほぼ一様として、反射体７が吸入空気流に対して抵抗となりエンジンの吸入効率を低下させることを防止することができる。

また、本発明の第２実施形態による消音装置１においては、吸気管６は、直径が吸気通路１０１とほぼ等しく且つその全長に亘り一様である。したがって、従来の消音装置における大容積の共鳴箱を用いずに体格増大を抑制しつつ、エンジンから発せられる広い周波数領域に亘る騒音を十分消音可能な消音装置を提供することができる。

なお、以上説明した、本発明の第１実施形態による消音装置１では、反射体３を柔軟性を有する樹脂材質から形成しているが、柔軟性を有する樹脂材質に限る必要は無く、硬質の樹脂材質、あるいは金属（たとえば、アルミニウム、鋼板等）から形成してもよい。

また、以上説明した、本発明の第２実施形態による消音装置１では、反射体７を樹脂材質から形成しているが、樹脂材質に限る必要は無く、他の材質、たとえば金属（たとえば、アルミニウム、鋼板等）から形成してもよい。

本発明の第１実施形態による消音装置１の断面図である。 消音装置１の装着状態を示す模式図である。 図１中のＩＩＩ矢視図である。 本発明の第１実施形態による消音装置１の変形例の断面図である。 本発明の第２実施形態による消音装置１の断面図である。 図５中のＶ矢視図である。

符号の説明

１ 消音装置
２ 吸気管（吸気通路）
２ａ 通常部
２ｂ 拡大部
２ｃ 大径部
２ｄ 支持腕部
２ｅ 貫通孔
３ 反射体（反射部材）
３ａ 係止突起
４ 反射板（反射部材）
５ 整流部材
６ 吸気管（吸気通路）
７ 反射体（反射部材）
７ａ 開口部
１００ エンジン
１０１ 吸気通路
１０２ スロットルバルブ
１０３ エアクリーナ
Ｄ１ 直径
Ｄ２ 内径
Ｄ３ 内径

Claims (6)

1. 吸気通路と、
   前記吸気通路の入口近傍の前記吸気通路内に配置された反射部材とを備えた消音装置であって、
   前記反射部材が設置された部分における前記吸気通路の断面形状は前記反射部材よりも下流側部分における断面形状よりも拡大されたことを特徴とする消音装置。
2. 前記反射部材は前記吸気通路の入口に向かって凸形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
3. 前記吸気通路の前記反射部材の上流側に前記吸気通路の入口に向かって凸状の整流部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
4. 前記反射部材は柔軟な材質から形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の消音装置。
5. 吸気通路と、
   前記吸気通路の入口近傍の前記吸気通路内に前記吸気通路を略塞ぐように配置された反射部材とを備えた消音装置であって、
   前記反射部材は中空円錐状に形成され且つ吸気が通過可能な開口部を備えたことを特徴とする消音装置。
6. 前記反射部材は前記吸気通路の下流側に向かって凸形状に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の消音装置。

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