JP2007278185A - Tube structure of muffler for internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、自動車等に備えられた内燃機関の排気系から発する騒音の低減を図るための内燃機関用マフラのチューブ構造に関するものである。 The present invention relates to a tube structure of a muffler for an internal combustion engine for reducing noise generated from an exhaust system of the internal combustion engine provided in an automobile or the like.
従来、自動車に搭載される内燃機関用マフラの中に、マフラシェル(外筒)内部を複数の室に仕切ると共に、出口パイプを2本設けて、エンジン回転数(排気ガス量)に応じて中の制御バルブを開閉させ、出口パイプ1本から主に排気ガスを排出する1本出しの場合と、出口パイプ2本から排気ガスを共に排出する2本出しの場合とを切り換えるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の技術におけるように、制御バルブを使用して排気ガス流量を低回転から高回転の範囲で必要に応じ切り替えるようにした場合、制御バルブを作動させる駆動系と制御系にコストがかかり、コストアップが避けられない。 However, as in the technique described in Patent Document 1, when a control valve is used and the exhaust gas flow rate is switched as necessary within a range from low rotation to high rotation, a drive system and a control system for operating the control valve Cost is inevitable and cost increase is inevitable.
そこで本発明は、上記事情を考慮し、制御バルブを使用することなく安価な装置構成で且つ幅広い周波数範囲において吐出音の低減効果を得ることのできる内燃機関用マフラのチューブ構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a muffler tube structure for an internal combustion engine that can obtain an effect of reducing discharge noise in a wide frequency range with an inexpensive device configuration without using a control valve. Objective.
本発明は、内燃機関用マフラのチューブ構造において、チューブを、内管及びこの内管を内部に配置させる外管とにより二重管構造とし、前記内管に、当該内管全面積に対してその開口率が1%〜7%となるように小孔を複数個設けたことを特徴とする。 The present invention relates to a tube structure of an muffler for an internal combustion engine, wherein the tube has a double tube structure including an inner tube and an outer tube in which the inner tube is disposed, and the inner tube has a total area of the inner tube. A plurality of small holes are provided so that the aperture ratio is 1% to 7%.
本発明は、内燃機関用マフラのテールチューブに本発明を適用してもよいし、センターチューブに本発明を適用してもよい。 The present invention may be applied to a tail tube of a muffler for an internal combustion engine, or may be applied to a center tube.
テールチューブに本発明を適用した場合には、チューブを、内管とこの内管を内部に設ける外管とで構成した二重管構造とし、その内管に、該内管全面積に対してその開口率が1%〜7%となるように小孔を設ける。また、内管のチューブ長さは、100mm以上とすることが好ましい。また、外管の長さは、内管の長さよりも長くするようにする。さらに、二重管は、排気ガスの流れ方向上流側を閉管とし、下流側を開管とすることが望ましい。 When the present invention is applied to a tail tube, the tube has a double-pipe structure composed of an inner tube and an outer tube in which the inner tube is provided. Small holes are provided so that the aperture ratio is 1% to 7%. Moreover, it is preferable that the tube length of an inner tube shall be 100 mm or more. Further, the length of the outer tube is made longer than the length of the inner tube. Further, it is desirable that the double pipe be closed on the upstream side in the exhaust gas flow direction and open on the downstream side.
小孔の開口径としては、φ5(直径5mm)以下とすることが好ましい。また、小孔は、内管の一部に集中して形成するのではなく、全体に亘って形成することが望ましい。例えば、φ5以下の小孔を、内管長さ方向に一列または複数列分割して配置する。
The opening diameter of the small holes is preferably φ5 (
本発明の内燃機関用マフラのチューブ構造によれば、内管全面積に対してその開口率を1%〜7%となるように小孔を内管に形成したので、音響特性を利用した小孔配分により低周波(150Hz以下)の減衰が可能となり、圧力損失および気流音を大幅に低減させることができる。 According to the tube structure of the muffler for an internal combustion engine of the present invention, the small hole is formed in the inner pipe so that the opening ratio is 1% to 7% with respect to the total area of the inner pipe. By distributing the holes, attenuation of low frequency (150 Hz or less) is possible, and pressure loss and air flow noise can be greatly reduced.
また、本発明の内燃機関用マフラのチューブ構造によれば、高価な制御バルブを使用せずに音響特性を改善できるため、コストを大幅に低減することができる。 Moreover, according to the tube structure of the muffler for an internal combustion engine of the present invention, the acoustic characteristics can be improved without using an expensive control valve, so that the cost can be greatly reduced.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態では、高価な制御バルブを使用せず、音波が小孔を通過するときの周波数に対する通過効率が変化する特性を活かすことで、特に低周波数域(150Hz以下)での音響特性を改善する。具体的には、低周波数は、波長が長いので、小孔が少なく開口された部分はその小孔を音波が通過し難くなり、小孔数が増えてくると次第に通過し易くなる現象を利用したものである。 In this embodiment, an acoustic control characteristic is improved particularly in a low frequency range (150 Hz or less) by utilizing a characteristic that the passing efficiency with respect to the frequency when the sound wave passes through the small hole without using an expensive control valve. To do. Specifically, because the wavelength of the low frequency is long, the portion where there are few small holes makes it difficult for sound waves to pass through the small holes, and the phenomenon that the number of small holes increases gradually becomes easier. It is a thing.
図1は本発明をテールチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。この例では、マフラシェル1内の排ガスを外部へ排出するテールチューブ2を、内管3と、この内管3をその内部に設ける外管4とで構成した二重管構造としている。また、このテールチューブ2では、内管3のチューブ長さL1を100mm以上とすると共に、外管4のチューブ長さL2を内管3のチューブ長さL2よりも長くする。また、二重管は、排気ガスの流れ方向上流側を閉管とし、下流側を開管としている。そして、内管3には、該内管全面積に対してその開口率を1%〜7%となるように小孔5を形成している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a tube structure of an internal combustion engine muffler in which the present invention is applied to a tail tube. In this example, the
図1(A)では、マフラシェル1に対して内管3の接続部3aを他の部位に対して拡径しており、さらに外管4の端部4aをマフラシェル1に接続させた構造としている。図1(B)では、外管4の端部4aを他の部位に対して縮径しており、その端部4aを内管3に接続させた構造としている。
In FIG. 1A, the connecting
二重管構造としたテールチューブ2の内管3に複数個の小孔5を形成すると、低周波域(150Hz以下)では、小孔5が開口されていても小孔開口率が1%〜7%では境界条件として小孔5が認識され難く、内管3を音波がそのまま小孔5を通ることなく通過するので音響的に消音効果が大となる。マフラーの消音特性としては、テールチューブは絞る程(チューブ径が小さい程)、消音効果が増加し圧力損失および気流音が増大するから、低周波域では直径の小さい内管3のみを音波が通過することで消音特性が良くなる。開口率1%〜7%では、周波数が高まるにつれて音波は完全に内管3を通過した特性から徐々に小孔5を介して外管4を通過した特性に移行して行くが、本実施形態によれば、低周波から中周波における消音効果は増すことになる。
When a plurality of
図2は本発明をロングテールのテールチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す要部断面図である。なお、図2(A)は図1(A)のテールチューブ2を長くした例、図2(B)は図1(B)のテールチューブ2を長くした例である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing the tube structure of an internal combustion engine muffler in which the present invention is applied to a long tail tail tube. 2A is an example in which the
ロングテールの場合、テールチューブ絞り効果は、チューブ長さが長くなれば長くなるほど消音効果は増すが、レイアウトなどの設計要件により部分的に絞っても効果は有る。絞りの割合は、消音特性、圧力損失、気流音特性により総合的に決定すれば良いが、絞り部長さ(特に、内管3のチューブ長さL1)は100mm以上にした方が有効である。テールチューブ長さが稼げない場合は、図3に示すように、マフラシェル1内にテールチューブ2の一部を挿入するようにする。なお、外管4よりも内管3のチューブ長さを長くしてしまうと、内管端部からの吹き出し音が大きくなる。
In the case of a long tail, the tail tube throttling effect increases as the tube length increases, but the sound deadening effect increases. The ratio of the throttle may be determined comprehensively based on the sound deadening characteristics, pressure loss, and airflow sound characteristics, but it is more effective to set the throttle portion length (particularly, the tube length L1 of the inner tube 3) to 100 mm or more. When the tail tube length cannot be obtained, a part of the
図4及び図5は本発明をセンターチューブに適用した内燃機関用マフラのチューブ構造を示す図である。図4では、プリマフラ6とリアマフラ7間に設けられたセンターチューブ8を、内管9とこの内管9を内部に設ける外管10とで構成した二重管構造とし、その内管9に、該内管全面積に対してその開口率が1〜7%となるように小孔を複数個形成している。図4ではセンターチューブ8の両端をプリマフラ6とリアマフラ7の端面にそれぞれ接続させているが、図5ではセンターチューブ8の端部をリアマフラ7の内部に挿入させている。
4 and 5 are views showing a tube structure of a muffler for an internal combustion engine in which the present invention is applied to a center tube. In FIG. 4, the
このように、本発明をテールチューブ2及びセンターチューブ8に適用すれば、音響特性を利用した小孔配分により低周波数域での減衰が可能となり、しかも排気ガスは小孔を通り、二重管との隙間も流れるため気流音および圧力損失も低減できる。
As described above, when the present invention is applied to the
例えば、内管3に小孔5を形成しなかった場合は、気流音および圧力損失は大幅に増加するが、内管3に開口率数%の小孔5を開けることにより、気流音および圧力損失も低減可能となる。
For example, when the
また、本実施形態によれば、高価な制御バルブなどを使用することなく低周波の減衰が可能となることからマフラ自体を低コスト化することができる。また、本実施形態によれば、制御バルブを用いた場合には排気ガスがバルブを通過する際にバルブ本体部において気流音が発生するが、本発明構造では気流音および異音の発生はない。 In addition, according to the present embodiment, low-frequency attenuation can be achieved without using an expensive control valve or the like, so that the muffler itself can be reduced in cost. Further, according to the present embodiment, when the control valve is used, airflow noise is generated in the valve main body when the exhaust gas passes through the valve, but in the structure of the present invention, there is no generation of airflow noise and abnormal noise. .
図6は内管の直径をφ38.1、外管の直径をφ54.0としたときの各周波数域帯での小孔開口率と吐出音との関係を示す特性図、図7は内管の直径をφ45.0、外管の直径をφ54.0としたときの各周波数域帯での小孔開口率と吐出音との関係を示す特性図である。 FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the small hole aperture ratio and the discharge sound in each frequency band when the diameter of the inner tube is φ38.1 and the diameter of the outer tube is φ54.0. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the small hole aperture ratio and the discharge sound in each frequency band when the diameter of the outer tube is φ45.0 and the diameter of the outer tube is φ54.0.
内管の直径をφ38.1、外管の直径をφ54.0にて実験した場合、内管に開口する小孔の開口率は、150Hz以下の低周波を減衰するのに1%から効果が出て7%までは効果が良く、7%を超えるとそれ以降は効果が無くなる。また、気流音および圧力損失に関しては、3%〜5%でサチュレートする。内管の直径がφ45.0、外管の直径がφ54.0の場合もほぼ同様の結果となる。 When experimenting with an inner tube diameter of φ38.1 and an outer tube diameter of φ54.0, the aperture ratio of the small hole opening in the inner tube is effective from 1% to attenuate low frequencies below 150 Hz. The effect is good up to 7%, and after 7%, the effect is lost. Further, the airflow sound and pressure loss are saturated at 3% to 5%. A similar result is obtained when the diameter of the inner tube is φ45.0 and the diameter of the outer tube is φ54.0.
このように、設計上効果を有する範囲は1%〜7%であることから、車両用排気系用としては、内管小孔開口率である1%〜7%は適用できると考えられる。また、小孔は、その直径をφ5以下にした方が音響境界として150Hz以下においてパスし易いので、φ5以下を使用する方が好ましいが、φ1は小さすぎてカーボン他により目詰まりが生じる可能性があるので使用は避けた方が良いと思われる。また、内管の小孔開口位置であるが、一箇所に集中して開口させないでチューブ長さ方向に分割して開口させてことが望ましく、音響境界になり難い特性があると共に、気流騒音および圧力損失においても有利である。また、小孔5は、開口率に応じて変化はするが、長さ方向の開口は1列でも複数列でもよい。
Thus, since the range which has an effect on a design is 1%-7%, it is thought that 1%-7% which is a small hole opening ratio of an inner pipe is applicable for the exhaust system for vehicles. In addition, since it is easier to pass a small hole with a diameter of φ5 or less as an acoustic boundary at 150 Hz or less, it is preferable to use φ5 or less. However, φ1 is too small and clogging may occur due to carbon or the like. It seems to be better to avoid using it. In addition, it is a small hole opening position of the inner tube, but it is desirable to divide and open the tube in the length direction of the tube without concentrating it in one place, and there is a characteristic that it is difficult to become an acoustic boundary. It is also advantageous in terms of pressure loss. Moreover, although the
1…マフラシェル
2…テールチューブ
3、9…内管
4、10…外管
5…小孔
6…プリマフラ
7…リアマフラ
8…センターチューブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
チューブ(2)を、内管(3)及びこの内管(3)を内部に配置させる外管(4)とにより二重管構造とし、
前記内管(3)に、当該内管全面積に対してその開口率が1%〜7%となるように小孔(5)を複数個設けた
ことを特徴とする内燃機関用マフラのチューブ構造。
In the tube structure of the muffler for internal combustion engines,
The tube (2) has a double-pipe structure with an inner tube (3) and an outer tube (4) in which the inner tube (3) is disposed.
A muffler tube for an internal combustion engine, wherein the inner pipe (3) is provided with a plurality of small holes (5) so that the opening ratio is 1% to 7% with respect to the total area of the inner pipe. Construction.
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JP2012189023A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust apparatus for internal combustion engine |
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