JP2008169781A - Exhaust muffling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気消音デバイスに関し、特に、自動車用エンジンの排気系に用いられるレゾネータ型(ブランチ型)の排気消音デバイスに関するものである。 The present invention relates to an exhaust silencer device, and more particularly, to a resonator type (branch type) exhaust silencer device used in an exhaust system of an automobile engine.
自動車用エンジンの排気系に用いられる排気消音デバイスとして、レゾネータ型のものが知られている。レゾネータ型の排気消音デバイスは、レゾネータ室の空洞長さ(管長)によって決まる共鳴周波数の消音を行うものである。 A resonator type device is known as an exhaust silencer device used in an exhaust system of an automobile engine. The resonator-type exhaust silencer device silences a resonance frequency determined by the cavity length (tube length) of the resonator chamber.
このことに対し、自動車用エンジンの排気系の放射音の周波数はエンジン回転数によって変化するから、エンジン排気系において異なる周波数の放射音を全て低減するために、空洞長さが互いに異なる複数個の共鳴デバイスを設けたものや(例えば、特許文献1、2)、一つの共鳴デバイス内に空洞長さ違いのもう一つの共鳴デバイスを設けたものがある(例えば、特許文献3)。
空洞長さ違いの共鳴デバイスを複数個設けることにより、異なる周波数の放射音を低減できるが、その分、デバイス容積が大きくなり、重量も嵩み、エンジン排気系に装着する車載デバイスとして構成するのに限界がある。 By providing a plurality of resonant devices with different cavity lengths, the radiated sound of different frequencies can be reduced. However, the device volume is increased, the weight is increased, and it is configured as an in-vehicle device that is mounted on the engine exhaust system. There is a limit.
一つの共鳴デバイス内に空洞長さ違いのもう一つの共鳴デバイスを設けたものは、嵩ばることはないが、空洞内に他の共鳴デバイスを入れられた共鳴デバイスの空洞容積が小さくなり、放射音の低減効果が低減する。 A resonator device provided with another resonator device having a different cavity length in one resonator device is not bulky, but the cavity volume of the resonator device in which another resonator device is placed in the cavity is reduced, and radiation is reduced. Sound reduction effect is reduced.
本発明は、上述の如き課題を解消するためになされたもので、デバイス容積を増大することなく、消音効果を低減することもなく、幅広い消音効果を期待できるレゾネータ型の排気消音デバイスを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a resonator type exhaust silencer device that can be expected to have a broad silence effect without increasing the device volume and without reducing the silence effect. The purpose is that.
本発明による排気消音デバイスは、連通孔によって排気通路に連通したレゾネータ室を画定するレゾネータケースと、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁とを有し、前記レゾネータ室の有効長さが前記切換弁の切換動作によって変化する。 An exhaust silencer device according to the present invention includes a resonator case that defines a resonator chamber that communicates with an exhaust passage through a communication hole, and a switching valve that performs switching operation according to the pressure of exhaust gas flowing through the exhaust passage. The length varies depending on the switching operation of the switching valve.
本発明による排気消音デバイスは、排気管の外側に設けられ、前記排気管に明けられた第1の連通孔によって前記排気管による排気通路に連通したレゾネータ室を画定するレゾネータケースと、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力によって動作する切換弁とを有し、前記レゾネータ室は内部隔壁により第1のレゾネータ室と第2のレゾネータ室との区切られ、前記第1のレゾネータ室が前記第1の連通孔によって前記排気通路に連通し、前記第1のレゾネータ室と前記第2のレゾネータ室とは前記内部隔壁に明けられた第2の連通孔によって互いに連通し、前記第2の連通孔が前記切換弁によって開閉される。 An exhaust silencer device according to the present invention includes a resonator case that is provided outside an exhaust pipe and defines a resonator chamber that communicates with an exhaust passage formed by the exhaust pipe by a first communication hole provided in the exhaust pipe, and the exhaust passage. A switching valve that operates according to the pressure of the exhaust gas flowing through the first and second resonator chambers, wherein the resonator chamber is divided into a first resonator chamber and a second resonator chamber by an internal partition, and the first resonator chamber is separated from the first resonator chamber. The communication hole communicates with the exhaust passage, the first resonator chamber and the second resonator chamber communicate with each other by a second communication hole provided in the internal partition, and the second communication hole is formed by the second communication hole. It is opened and closed by a switching valve.
本発明による排気消音デバイスは、より好ましくは、前記第1のレゾネータ室と前記第2のレゾネータ室の空洞長さが互いに異なっており、前記第2のレゾネータ室は前記排気管に明けられた第3の連通孔によって前記排気通路に連通しており、前記切換弁は前記第2の連通孔と前記第3の連通孔とを相反する開閉関係で開閉する。 More preferably, in the exhaust silencer device according to the present invention, the first resonator chamber and the second resonator chamber have different cavity lengths, and the second resonator chamber is open to the exhaust pipe. The communication valve communicates with the exhaust passage through three communication holes, and the switching valve opens and closes the second communication hole and the third communication hole in an opposite opening / closing relationship.
本発明による排気消音デバイスは、より好ましくは、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力を受けて前記第2の連通孔を閉じる方向に前記切換弁を駆動する受圧板と、前記第2の連通孔を開く方向に前記切換弁を付勢するばね手段とを有し、前記切換弁は、前記受圧板に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段によるばね力に打ち勝つまでは前記第2の連通孔を開き、前記受圧板に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段によるばね力に打ち勝つと、前記第2の連通孔を閉じる。 More preferably, the exhaust silencer device according to the present invention receives a pressure of exhaust gas flowing through the exhaust passage and receives the pressure of the switching valve in a direction to close the second communication hole, and the second communication hole. Spring means for urging the switching valve in the direction of opening the switching valve, the switching valve until the driving force by the exhaust gas pressure acting on the pressure receiving plate overcomes the spring force by the spring means. When the communication hole is opened and the driving force by the exhaust gas pressure acting on the pressure receiving plate overcomes the spring force by the spring means, the second communication hole is closed.
本発明による排気消音デバイスによれば、レゾネータ室の有効長さが切換弁の切換動作によって変化するから、複数個の個別の共鳴デバイスを要することなく、異なる周波数の放射音を、効果的に消音することができる。 According to the exhaust silencer according to the present invention, since the effective length of the resonator chamber is changed by the switching operation of the switching valve, it is possible to effectively silence the radiated sound having different frequencies without requiring a plurality of individual resonance devices. can do.
以下、本発明による排気消音デバイスの一つの実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an exhaust silencer device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の排気消音デバイスは、排気管1の外側に取り付けられたレゾネータケース5を有する。レゾネータケース5は、排気管1による排気通路3とは排気管1によって隔てられたレゾネータ室(空洞)5Aを排気管1の長手方向(排気通路3の排気ガス流れ方向)に沿って細がない空洞として画定している。ここで、排気ガスは、図1、図2で見て、排気通路3の右側の端部3Aから左側の端部3Bへ流れるものとする。
The exhaust silencer device of the present embodiment has a
レゾネータケース5内には内部隔壁7が固定装着されている。内部隔壁7は、レゾネータ室5を、排気通路3の排気ガス流れの上流側と下流側とに、二つのレゾネータ室、つまり、第1のレゾネータ室9と、第2のレゾネータ室11とに区切っている。
An
第1のレゾネータ室9は、一端側において、排気管1に明けられた第1の連通孔13によって排気通路3に連通している。第1のレゾネータ室9と第2のレゾネータ室11は、内部隔壁7に明けられた第2の連通孔15によって互いに連通している。第2のレゾネータ室11は、一端側において、排気管1に明けられた第3の連通孔17によって排気通路3に連通している。
The
第1の連通孔13、第2の連通孔15、第3の連通孔17の開口面積は、音波が出入りできよう、排気通路3の横断面積の15〜20%以上であればよい。
The opening area of the
本実施形態の一つの特徴として、第1のレゾネータ室9の空洞長さ(第1の連通孔13の開口位置から内部隔壁7までの長さ)と、第2のレゾネータ室11の空洞長さ(第3の連通孔17の開口位置からレゾネータケース5の端壁5Bまでの長さ)が、互いに異なっている。
As one feature of the present embodiment, the cavity length of the first resonator chamber 9 (the length from the opening position of the
レゾネータ室5A内には枢軸19によって切換弁21が回動可能に設けられている。切換弁21は、板状の弁体により構成されており、第2の連通孔15を開いて第3の連通孔17を閉じる第1の切換位置(図1参照)と、第2の連通孔15を閉じて第3の連通孔17を開く第2の切換位置(図2参照)との間を回動可能であり、捩りばね29によって第1の切換位置へ向けて付勢され、第2の連通孔15と第3の連通孔17とを相反する開閉関係で開閉する。
In the
このように、捩りばね29は、図4で見て、切換弁21を反時計廻り方向へ付勢、つまり、第2の連通孔15を開く方向に切換弁21を付勢している。
As described above, the
切換弁21には幅狭のブリッジ部25によって受圧板23が一体的に設けられている。ブリッジ部25は排気管1に形成されたスリット孔27を貫通して排気通路3内に延びており、ブリッジ部25の先端側にある受圧板23は排気通路3内に位置し、排気通路3を流れる排気ガスの圧力を、図4で見て時計廻り方向に受ける。これにより、受圧板23は排気通路3を流れる排気ガスの圧力を受けて第2の連通孔15を閉じる方向に切換弁21を駆動する。
The
これにより、切換弁21は、受圧板23に作用する排気ガス圧力による駆動力が捩りばね29によるばね力に打ち勝つまでは、第2の連通孔15を開いて第3の連通孔17を閉じる第1の切換位置に位置し、受圧板23に作用する排気ガス圧力による駆動力が捩りばね29によるばね力に打ち勝つと、第2の連通孔15を閉じて第3の連通孔17を開く第2の切換位置にする。
Thereby, the
排気通路3を流れる排気ガスの圧力は、エンジン回転数と相関を有し、エンジン回転数が低回転であるほど低い。
The pressure of the exhaust gas flowing through the
これにより、アイドル運転時〜低速運転時には、切換弁21が第1の切換位置に位置し、第2の連通孔15が開かれて第3の連通孔17が閉じられる。この結果、アイドル運転時〜低速運転時には、排気消音デバイスは、図1に示されているように、第1の状態になり、当該排気消音デバイスの有効な空洞長さは、第1のレゾネータ室9の空洞長さと、第2のレゾネータ室11の空洞長さとを足し合わせたもの(例えば、L=150mm)になり、アイドル運転時〜低中速運転時に問題になる周波音の消音が効果的に行われる。
As a result, during idle operation to low speed operation, the
これに対し、中〜高速運転時には、切換弁21が第2の切換位置に位置し、第2の連通孔15が閉じられて第3の連通孔17が開かれる。この結果、中〜高速運転時には、排気消音デバイスは、図2に示されているように、第2の状態になり、当該排気消音デバイスの有効な空洞長さは、第1のレゾネータ室9の空洞長さ(例えば、L=100mm)と、第2のレゾネータ室11の空洞長さ(例えば、L=50mm)の二つが個別に存在し、中〜高速運転時に問題になる周波音の消音が効果的に行われる。
On the other hand, at the time of medium to high speed operation, the
エンジン回転数が低い時の次数成分は、例えば、毎分600回転から3000回転の場合、1次にて20Hz〜100Hz、2次にて40Hz〜200Hz、3次にて60Hz〜300Hzの音波が、振動放射音または透過音として、マフラのシェルやエンドプレート等の騒音を発生し易い部位から発生する。 The order component when the engine speed is low is, for example, in the case of 600 to 3000 revolutions per minute, sound waves of 20 Hz to 100 Hz in the first order, 40 Hz to 200 Hz in the second order, 60 Hz to 300 Hz in the second order, As vibration radiated sound or transmitted sound, it is generated from a portion where noise such as a muffler shell or an end plate is likely to be generated.
この場合、大元の脈動を減衰すれば、放射音および透過音として発生し難くなり、排気消音デバイスによって消音させる場合、低周波音を消音のために、デバイス長さ(空洞長さ)が長いほうが効果は大きい。 In this case, if the original pulsation is attenuated, it becomes difficult to generate radiated sound and transmitted sound. When the sound is silenced by the exhaust silencer, the device length (cavity length) is long to mute the low frequency sound. The effect is greater.
図5は排気消音デバイスの挿入損失特性線図を示している。図5において、符号Aは排気消音デバイスが第1の状態(空洞長さが長い状態)の挿入損失特性を、符号Bは排気消音デバイスが第2の状態(空洞長さが短い状態)の挿入損失特性を、符号Cは排気消音デバイス無し場合の挿入損失特性を各々示している。 FIG. 5 shows an insertion loss characteristic diagram of the exhaust silencer device. In FIG. 5, symbol A indicates insertion loss characteristics when the exhaust silencer device is in the first state (a state where the cavity length is long), and symbol B indicates insertion when the exhaust silencer device is in the second state (a state where the cavity length is short). The loss characteristic is indicated by symbol C, and the insertion loss characteristic in the absence of the exhaust silencer device is shown.
デバイス無しの場合には、まったく消音されないが、第1の状態では、低周波数域(例えば、700Hz以下)において消音量が多くなり、第2の状態では、例えば、700Hz以上の周波数域において消音量が多くなる。排気消音デバイスの状態切換がないと、第1の状態あるいは第2の状態のどちらか一方の挿入損失特性(消音特性)だけになるが、切換弁21によって状態切換が行われることにより、この両者のよい特性が得られ、放射音低減効果が得られる周波数幅が広くなる。 In the case of no device, the sound is not muted at all. However, in the first state, the sound level is increased in a low frequency range (for example, 700 Hz or lower), and in the second state, the sound level is decreased in a frequency range of 700 Hz or higher. Will increase. If there is no switching of the state of the exhaust silencing device, only the insertion loss characteristic (silencing characteristic) of either the first state or the second state is obtained. Therefore, the frequency range in which the radiation noise reduction effect can be obtained is widened.
エンジン低回転時においては、脈動基本周波数も低いので、放射音対策としても低周波消音の必要があるので、エンジン低回転時には、切換弁21が第1の切換位置にあって排気消音デバイスが第1の状態(L=150mm)になり、低周波数域の消音が可能となる。 Since the pulsation fundamental frequency is low when the engine is running at a low speed, it is necessary to mute the low frequency as a countermeasure against radiation noise. 1 (L = 150 mm), and low-frequency noise reduction is possible.
これに対し、エンジン高回転時には、排気流量が増え、切換弁21が排気ガス圧力によって第2の切換位置に切り換わり、排気消音デバイスが第2の状態(L=100mmとL=50mm)になり、100mmと50mmの双方の空洞長さによる消音がなされ、幅広い周波数域においての消音が可能となる。
On the other hand, at a high engine speed, the exhaust flow rate increases, the switching
放射音としては、脈動基本次数である20Hz〜800Hz(4気筒エンジンの場合)の音が透過してマフラのシェル、エンドプレート等から発生し、シェル、エンドプレートの固有値である600Hz〜2000Hz(一例)の音が放射音として発生するが、本実施形態の排気消音デバイスを用いることにより、低周波数域から高周波数域における発生放射音のレベルを低減することができる。低周波数域をどの周波数から減衰させるかは、デバイス長さ(空洞長さ)により調整すればよい。 As the radiated sound, sound of 20 to 800 Hz (in the case of a four-cylinder engine) that is the basic order of pulsation is transmitted and is generated from the shell, end plate, etc. of the muffler, and 600 Hz to 2000 Hz that is a natural value of the shell and end plate (example) ) Is generated as a radiated sound. By using the exhaust silencer device of this embodiment, the level of the generated radiated sound from the low frequency range to the high frequency range can be reduced. The frequency from which the low frequency region is attenuated may be adjusted by the device length (cavity length).
なお、切換弁21が第2の連通孔15、第3の連通孔17を閉じる時に、切換弁21が内部隔壁7、排気管1に当接したことによる異音の発生を防止するために、第2の連通孔15、第3の連通孔17の周りに、ステンレスワイヤを編んだステンレスマット部材31、33が設けられていてもよい。また、排気消音デバイスの入口に、直径が1mm〜5mm程度の小孔を設けると、減衰効果はさらに増すようになる。
In order to prevent the generation of noise due to the switching
なお、第2の状態において、異なる二つの空洞長さのレゾネータ室が必要でなく、一つでよい場合には、第3の連通孔17が省略されればよい。
In the second state, if the resonator chambers having two different cavity lengths are not necessary and only one is required, the
本実施形態の排気消音デバイスの効果を要約すると、以下の通りである。 The effects of the exhaust silencing device of this embodiment are summarized as follows.
(1)デバイス容量を増加しないで、低周波数域から高周波数域に亘り放射音の発生レベルを低減することが可能で、幅広い消音効果を期待できる。 (1) Without increasing the device capacity, it is possible to reduce the generation level of radiated sound from a low frequency range to a high frequency range, and a wide range of silencing effects can be expected.
(2)切換弁が排気ガス圧感応型なので、切換弁の切換駆動にモータ等のアクチュエータを使用せず、低コスト化になる。 (2) Since the switching valve is an exhaust gas pressure sensitive type, an actuator such as a motor is not used for switching driving of the switching valve, and the cost is reduced.
(3)デバイス構成がシンプルで、大幅な重量増にはならない。 (3) The device configuration is simple and does not significantly increase the weight.
(4)従来の放射音対策であるマフラ剛性変化およびマス追加等の必要がなく、排気消音デバイスの追加だけなで、マフラ本体の標準化もやり易い。 (4) There is no need for muffler rigidity change and mass addition, which are conventional countermeasures against radiated sound, and it is easy to standardize the muffler body simply by adding an exhaust silencer device.
(5)本排気消音デバイスにより低周波数域から高周波数域に亘り、吐出音レベルも低減することが可能となる。 (5) With this exhaust silencer device, the discharge sound level can be reduced from the low frequency range to the high frequency range.
(6)排気システムの薄肉化により放射音が発生し易いシステムに装着すると、システム効果が大きい。 (6) When mounted on a system in which radiated sound is likely to be generated due to thinning of the exhaust system, the system effect is great.
1 排気管
3 排気通路
5 レゾネータケース
7 内部隔壁
9 第1のレゾネータ室
11 第2のレゾネータ室
13 第1の連通孔
15 第2の連通孔
17 第3の連通孔
19 枢軸
21 切換弁
23 受圧板
25 ブリッジ部
27 スリット孔
29 捩りばね
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記排気通路(3)を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁(21)とを有し、
前記レゾネータ室(5A)の有効長さが前記切換弁(21)の切換動作によって変化することを特徴とする排気消音デバイス。 A resonator case (5) defining a resonator chamber (5A) in communication with the exhaust passage (3) by the communication hole (13);
A switching valve (21) that performs switching operation according to the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage (3),
The exhaust silencer device, wherein an effective length of the resonator chamber (5A) is changed by a switching operation of the switching valve (21).
前記排気通路(3)を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁(21)とを有し、
前記レゾネータ室(5A)は内部隔壁(7)により第1のレゾネータ室(9)と第2のレゾネータ室(11)との区切られ、前記第1のレゾネータ室(9)が前記第1の連通孔(13)によって前記排気通路(3)に連通し、前記第1のレゾネータ室(9)と前記第2のレゾネータ室(11)とは前記内部隔壁(7)に明けられた第2の連通孔(15)によって互いに連通し、前記第2の連通孔(15)が前記切換弁(21)によって開閉されることを特徴とする排気消音デバイス。 A resonator chamber (5A) provided outside the exhaust pipe (1) and communicated with the exhaust passage (3) by the exhaust pipe (1) by a first communication hole (13) provided in the exhaust pipe (1). A resonator case (5) demarcating;
A switching valve (21) that performs switching operation according to the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage (3),
The resonator chamber (5A) is divided into a first resonator chamber (9) and a second resonator chamber (11) by an internal partition wall (7), and the first resonator chamber (9) is connected to the first communication chamber. A hole (13) communicates with the exhaust passage (3), and the first resonator chamber (9) and the second resonator chamber (11) are communicated with each other in the second partition wall (7). An exhaust silencer device characterized in that the second communication hole (15) is opened and closed by the switching valve (21), and communicates with each other through a hole (15).
前記切換弁(21)は、前記受圧板(23)に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段(29)によるばね力に打ち勝つまでは前記第2の連通孔(15)を開き、前記受圧板(23)に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段(29)によるばね力に打ち勝つと、前記第2の連通孔(15)を閉じることを特徴とする請求項2または3に記載の排気消音デバイス。 A pressure receiving plate (23) that receives the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage (3) and drives the switching valve (21) in a direction to close the second communication hole (15); and the second communication hole. (15) spring means (29) for urging the switching valve (21) in the direction of opening,
The switching valve (21) opens the second communication hole (15) until the driving force by the exhaust gas pressure acting on the pressure receiving plate (23) overcomes the spring force by the spring means (29), The second communication hole (15) is closed when the driving force by the exhaust gas pressure acting on the pressure receiving plate (23) overcomes the spring force by the spring means (29). The exhaust silencer device described.
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