JP2014134180A - Silencer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気騒音を抑制するための消音器に関する。 The present invention relates to a silencer for suppressing exhaust noise.
自動車用の排気システムは、排気流路に設けられた消音器により排気騒音を抑制する。例えば、実長の長い管状部で発生する低周波の気柱共鳴音は排気こもり音を悪化させる要因となるため、メインマフラと直列にサブマフラを設けることで気柱共鳴音を低減するといった対策が講じられている。また、特許文献1には、メインマフラとサブマフラとの間に、サイドブランチ型共鳴系の消音器を設けた構成について記載されている。 The exhaust system for automobiles suppresses exhaust noise by a silencer provided in the exhaust passage. For example, low-frequency air column resonance generated in a long tubular section may cause deterioration of exhaust noise, so measures such as reducing the air column resonance by providing a sub-muffler in series with the main muffler. Has been taken. Patent Document 1 describes a configuration in which a side branch type resonance silencer is provided between a main muffler and a sub muffler.
ところで、共鳴系の消音器としては、前述したサイドブランチ型共鳴系の消音器の他に、ヘルムホルツ型共鳴系の消音器が知られている。しかしながら、ヘルムホルツ型の消音器は、細長い連通路を介して容積の大きい共鳴室へ至る構造によって実現されるため、構造が複雑になってしまうという問題があった。 Incidentally, as a resonance silencer, a Helmholtz resonance silencer is known in addition to the side branch resonance silencer described above. However, since the Helmholtz type silencer is realized by a structure that reaches a resonance chamber having a large volume via an elongated communication path, there is a problem that the structure becomes complicated.
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、ヘルムホルツ型共鳴系を簡素な構造で実現する消音器を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a silencer that realizes a Helmholtz resonance system with a simple structure.
本発明の消音器は、内燃機関の排気流路を形成する第1の管状部材と、前記第1の管状部材に接続され、前記第1の管状部材とともに前記排気流路を形成する第2の管状部材と、を備え、前記第1の管状部材の端部が前記第2の管状部材の端部から内側に挿入された二重管部が形成され、前記第2の管状部材の先端部は、前記第1の管状部材の外周面に接合され、前記第2の管状部材における前記二重管部を形成する部分は、前記第1の管状部材の先端寄りの第1の部分と、前記第2の管状部材の先端寄りの部分であって前記第1の部分と比較して径が拡大された第2の部分と、を備え、前記第1の管状部材と前記第2の部分との間には、共鳴室が形成され、前記第1の管状部材と前記第1の部分との間には、前記排気流路と前記共鳴室とを連通する連通路が形成され、前記共鳴室及び前記連通路によりヘルムホルツ型共鳴系が構成されている。 The silencer of the present invention includes a first tubular member that forms an exhaust passage of an internal combustion engine, and a second tubular member that is connected to the first tubular member and forms the exhaust passage together with the first tubular member. A tubular member, and a double tube portion is formed in which an end portion of the first tubular member is inserted inwardly from an end portion of the second tubular member, and a distal end portion of the second tubular member is The portion that is joined to the outer peripheral surface of the first tubular member and that forms the double tube portion of the second tubular member includes a first portion near the tip of the first tubular member, and the first tubular member. A second portion having a diameter larger than that of the first portion, the portion being close to the tip of the two tubular members, and between the first tubular member and the second portion Includes a resonance chamber, and the exhaust passage and the resonance chamber are provided between the first tubular member and the first portion. The communication passage is formed to be passing, Helmholtz resonance system is constituted by the resonance chamber and the communicating path.
このような構成によれば、第1の管状部材と第2の管状部材との接続部において、排気騒音を抑制することができる。また、排気流路を形成する2つの管状部材により二重管部が形成され、その二重管部を利用してヘルムホルツ型共鳴系の共鳴室及び連通路が形成されるため、ヘルムホルツ型共鳴系を簡素な構造で実現することができる。 According to such a configuration, exhaust noise can be suppressed at the connection portion between the first tubular member and the second tubular member. In addition, a double tube portion is formed by two tubular members forming the exhaust flow path, and a resonance chamber and a communication path of the Helmholtz resonance system are formed using the double tube portion. Can be realized with a simple structure.
また、上記構成において、前記連通路には、前記第1の管状部材と前記第2の管状部材との接触を防ぐためのスペーサが設けられ、前記スペーサは、前記連通路が塞がれないように、前記第1の管状部材の外周において通気路が確保されるように配置されていてもよい。このような構成によれば、連通路が塞がれにくくなる分、排気騒音を抑制する効果を高くすることができる。 In the above configuration, the communication path is provided with a spacer for preventing contact between the first tubular member and the second tubular member, and the spacer does not block the communication path. In addition, the air passage may be secured on the outer periphery of the first tubular member. According to such a configuration, the effect of suppressing the exhaust noise can be enhanced as much as the communication path is less likely to be blocked.
また、上記構成において、前記第1の管状部材及び前記第2の管状部材は、それぞれが単一の部品で形成されていてもよい。このような構成によれば、ヘルムホルツ型共鳴系を構成するために専用の部品を別途用いる必要がないため、省スペース化や低コスト化などを図ることができる。 In the above configuration, each of the first tubular member and the second tubular member may be formed of a single component. According to such a configuration, it is not necessary to separately use a dedicated component for configuring the Helmholtz resonance system, so that space saving and cost reduction can be achieved.
なお、本発明は、前述した消音器の他、消音器を備える排気システム、排気消音方法など、種々の形態で実現することができる。 In addition to the silencer described above, the present invention can be realized in various forms such as an exhaust system including a silencer and an exhaust silencer method.
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図1に示す排気システム1は、自動車の内燃機関から排出された排ガスの流路となる排気流路を形成する。排気システム1は、実長の長い排気流路を形成する管状の流路部材2を中心に構成され、流路部材2(排気流路)に沿って、複数の構成要素3,4,5が直列に配置されている。具体的には、排気システム1は、排気流路の上流側(図1でいう左側)から順に、触媒コンバータ3と、サブマフラ4と、メインマフラ5と、を備える。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
An exhaust system 1 shown in FIG. 1 forms an exhaust passage that serves as a passage for exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile. The exhaust system 1 is configured around a tubular
流路部材2におけるサブマフラ4とメインマフラ5とを接続する部分は、サブマフラ4の下流の排気流路を形成する第1の管状部材10と、第1の管状部材10における下流側の端部に接続され、メインマフラ5の上流の排気流路を形成する第2の管状部材20と、を備える。
The portion of the
図2、図3(A)及び図3(B)に示すように、第1の管状部材10は、外径R1(例えば60.5mm)の円管部品を加工して形成された部材であり、単一の部品で構成されている。具体的には、第1の管状部材10は、外径R1の円管部品において下流側(図2でいう右側)となる端部、具体的には先端から長さL1の部分が、外径R1よりも小さい外径R2(例えば54.7mm)に縮径された部材である。なお、以下の説明では、第1の管状部材10における先端から長さL1の部分を「縮径部11」といい、残りの部分を「本体部12」という。
As shown in FIGS. 2, 3A and 3B, the first
第2の管状部材20は、第1の管状部材10と同様、外径R1の円管部品を加工して形成された部材であり、第1の管状部材10と同様、単一の部品で構成されている。具体的には、第2の管状部材20は、外径R1の円管部品において上流側(図2でいう左側)となる端部、具体的には先端から長さL2の部分が、外径R1よりも大きい外径に拡径された部材である。具体的には、先端から長さL2の位置から、先端側へ向かって、徐々に外径が大きくなり、先端から長さL3の位置(L3<L2)で最も大きい外径(例えば120mm)となる。そして、先端から長さL4の位置(L4<L3)の位置から、先端側へ向かって、徐々に外径が小さくなる。このような形状は、例えば、先端から長さL2の部分を拡径する加工を行った後、先端から長さL4の部分を縮径する加工を行うことにより、実現される。なお、以下の説明では、第2の管状部材20における先端から長さL2の部分を「拡径部21」といい、残りの部分を「本体部22」という。
Similar to the first
第1の管状部材10における下流側端部、具体的には縮径部11の全体及び本体部12の一部は、第2の管状部材20における上流側端部(拡径部21の先端部23)から、第2の管状部材20の内側に、中心軸が一致する形で挿入されている。これにより、第1の
管状部材10と第2の管状部材20との接続部(後述する接合箇所及びその近傍の部分)には、第1の管状部材10を内管、第2の管状部材20を外管、とする二重管部(第1の管状部材10と第2の管状部材20とがオーバーラップする部分)が形成されている。そして、以下に説明するように、第1の管状部材10と第2の管状部材20との接続部は、ヘルムホルツ型共鳴系の消音器30として機能する。
The downstream end portion of the first
すなわち、第2の管状部材20、具体的には拡径部21の先端部23は、第1の管状部材10、具体的には本体部12の外周面に接合(本実施形態では全周溶接)されている。これにより、二重管部において、第1の管状部材10と第2の管状部材20との間に、排気流路と連通する、行き止まりの空間が形成されている。具体的には、第1の管状部材10の本体部12と第2の管状部材20の拡径部21との間に、容積の大きい共鳴室31が形成されている。換言すれば、共鳴室31として必要な容積が、第2の管状部材20の拡径部21により確保されている。また、第1の管状部材10の縮径部11と第2の管状部材20の本体部22との間に、軸方向と垂直な断面積が共鳴室31と比較して小さい空間であって、排気流路と共鳴室31とを連通する連通路32が形成されている。そして、これら共鳴室31及び連通路32は、ヘルムホルツ型共鳴系を構成する形状に設計されている。
That is, the second
また、連通路32には、金属製の緩衝部材であるワイヤメッシュ40が設けられている。ワイヤメッシュ40は、第1の管状部材10と第2の管状部材20との接触を防ぐためのスペーサとして機能する。また、ワイヤメッシュ40は、第1の管状部材10と第2の管状部材20との熱収縮差の応力を低減する機能も有する。なお、ワイヤメッシュ40の外径は、第1の管状部材10の本体部12の外径R1以下である。
The
ただし、ワイヤメッシュ40により連通路32が塞がれると、共鳴現象を発生させる音圧の加振力が共鳴室31へ伝達されにくくなってしまう。そこで、ワイヤメッシュ40は、第1の管状部材10の外周において通気路が確保されるように配置されている。具体的には、図4に示すように、本実施形態では、第1の管状部材10の外周全周(360度の範囲)における一部に、第1の管状部材10の外周面に沿った円弧状の複数(この例では3つ)のワイヤメッシュ40が配置されている。3つのワイヤメッシュ40は、すべてを合わせても第1の管状部材10の外周全周に満たない長さであり、しかも、3つのワイヤメッシュ40は、第1の管状部材10の軸方向において、ずらして(軸方向において異なる位置に)配置されている(図2参照)。したがって、第1の管状部材10の外周において通気路が良好に確保される。
However, if the
また、消音器30は、共鳴周波数がパイプの気柱共鳴周波数のN次モード(Nは自然数であり、本実施形態では1。)に合致するように設計されており、第1の管状部材10の先端がN次モードの最大音圧の位置となるように配置されている。
The
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
[A1]消音器30は、内燃機関の排気流路を形成する第1の管状部材10と、第1の管状部材10に接続され、第1の管状部材10とともに排気流路を形成する第2の管状部材20と、を備える。第1の管状部材10と第2の管状部材20との接続部には、第1の管状部材10の端部が第2の管状部材20の先端部23から内側に挿入された二重管部が形成されており、第2の管状部材20の先端部23は、第1の管状部材10の外周面に接合されている。第2の管状部材20における二重管部を形成する部分は、第1の管状部材10の先端寄りの本体部22と、第2の管状部材20の先端寄りの部分であって本体部22と比較して径が拡大された拡径部21と、を備えている。第1の管状部材10と拡径部21との間には、共鳴室31が形成され、第1の管状部材10と本体部22との間には、排気流路と共鳴室31とを連通する連通路32が形成されており、共鳴室31及び連通路
32によりヘルムホルツ型共鳴系が構成されている。
According to the embodiment detailed above, the following effects can be obtained.
[A1] The
したがって、本実施形態によれば、第1の管状部材10と第2の管状部材20との接続部において、気柱共鳴音を抑制することができ、その結果、排気騒音を抑制することができる。また、排気流路を形成する第1の管状部材10及び第2の管状部材20により二重管部が形成され、その二重管部を利用してヘルムホルツ型共鳴系の共鳴室31及び連通路32が形成されるため、ヘルムホルツ型共鳴系を簡素な構造で実現することができる。特に、ヘルムホルツ型共鳴系を採用しているため、共鳴室31の容積を大きくすることで、消音効果を高めることができる。なお、第1の管状部材10に貫通孔を形成し、この貫通孔をヘルムホルツ型共鳴系の連通路として機能させることも可能ではあるが、このような構造では連通路の長さが板厚分しか得られず、十分な効果が得られにくい。この点、本実施形態では、連通路の長い構造が実現され、騒音抑制効果を高くすることができる。
Therefore, according to the present embodiment, air column resonance noise can be suppressed at the connection portion between the first
[A2]連通路32には、第1の管状部材10と第2の管状部材20との接触を防ぐためのワイヤメッシュ40が設けられている。ワイヤメッシュ40は、連通路32が塞がれないように、第1の管状部材10の外周において通気路が確保されるように配置されている。したがって、本実施形態によれば、連通路32が塞がれにくくなる分、排気騒音を抑制する効果を高くすることができる。
[A2] The
[A3]第1の管状部材10及び第2の管状部材20は、それぞれが単一の部品で形成されている。したがって、本実施形態によれば、ヘルムホルツ型共鳴系を構成するために専用の部品を別途用いる必要がないため、省スペース化や低コスト化などを図ることができる。すなわち、排気流路を形成する部品に対し、消音器(共鳴室及び連通路)を形成するための専用部品を付加する構成では、構造が複雑となって大型化しやすく、また、部品点数が多く、接合(溶接)箇所も増えるため、コスト高となりやすい。これに対し、本実施形態の消音器30は、排気流路を形成する第1の管状部材10及び第2の管状部材20で構成され、しかも、接合(溶接)箇所が1箇所であるため、省スペース化や低コスト化などを図りやすいという利点がある。加えて、管状部材で構成されるため、曲げ加工が可能であり、排気システム1のレイアウトに適応しやすいという利点もある。
[A3] Each of the first
[A4]消音器30は、共鳴周波数がパイプの気柱共鳴周波数のN次モードに合致するように設計されており、第1の管状部材10の先端がN次モードの最大音圧の位置となるように配置されている。したがって、本実施形態によれば、共鳴周波数に合致させたモードで最大の低減を得ることができ、また、他のモードでも一定の容量により音圧を低減することで、気柱共鳴音を抑制することができる。
[A4] The
[A5]第1の管状部材10に縮径部11が形成され、本体部12の外径R1以下の外径のワイヤメッシュ40が用いられているため、ワイヤメッシュ40を装着した状態の第1の管状部材10を、第2の管状部材20に挿入しやすくすることができる。したがって、本実施形態によれば、第1の管状部材10と第2の管状部材20との組立てを行いやすくすることができる。
[A5] Since the reduced
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
[B1]上記実施形態で示したワイヤメッシュ40は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、ワイヤメッシュ40の個数は1つでもよく、2つ以上でもよい。また、ワイヤメッシュ40を配置する位置も特に限定されない。具体的には、例えば、リングを半分に割った形状の2つのC字状のワイヤメッシュを、第1の管状部材10の軸方向において、ずらして配置してもよい。また、ワイヤメッシュ40以外の部材をスペーサとして用いてもよい。また、第1の管状部材10及び第2の管状部材20のうち少なくとも
一方を加工(例えば凸部を形成)して、スペーサを形成してもよい。また、スペーサを有しない構成としてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment.
[B1] The
[B2]第1の管状部材10は、複数の部品で形成されていてもよい。例えば、外径R2の円管部品と、外径R1の円管部品と、を用いれば、縮径加工する範囲を小さくしたり、縮径加工自体を無くしたりすることができる。同様に、第2の管状部材20も、複数の部品で形成されていてもよい。
[B2] The first
[B3]第1の管状部材10は、縮径部11を有していなくてもよい。例えば、ワイヤメッシュ40を装着した状態の第1の管状部材10を、第2の管状部材20に挿入した後に、第2の管状部材20の先端部23を縮径してもよい。
[B3] The first
[B4]上記実施形態では、第1の管状部材10と第2の管状部材20とが、同じ外径の円管部品を用いて形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、第2の管状部材20として、第1の管状部材10よりも外径の大きい円管部品を用いてもよい。また、第1の管状部材10及び第2の管状部材20は、円管部品以外の部品(例えば、断面が楕円形や多角形の管状部材)を用いて形成されていてもよい。
[B4] In the above embodiment, the first
[B5]上記実施形態で示した共鳴室31は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、側方視で(軸方向に対して垂直な方向から見て)概略台形状に膨らんだ拡径部21により共鳴室31が形成されているが、これに代えて、例えば概略三角形状や概略長方形状に膨らんだ拡径部により共鳴室を形成してもよい。
[B5] The
[B6]上記実施形態では、サブマフラ4とメインマフラ5とを接続する排気流路に消音器30が配置された構成を例示したが、これに限定されるものではない。また、前提となる排気システムの構成も上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、サブマフラを有しない構成としてもよい。また、第1の管状部材(二重管部の内管)と第2の管状部材(二重管部の外管)との上流/下流の位置関係は、上記実施形態と逆であってもよい。つまり、排気流路の上流側に第2の管状部材を配置し、その下流側に第1の管状部材を配置してもよい。
[B6] In the above embodiment, the configuration in which the
[B7]本発明の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。 [B7] Each component of the present invention is conceptual and is not limited to the above embodiment. For example, the functions of one component may be distributed to a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function.
1…排気システム、2…流路部材、3…触媒コンバータ、4…サブマフラ、5…メインマフラ、10…第1の管状部材、11…縮径部、12…本体部、20…第2の管状部材、21…拡径部、22…本体部、23…先端部、30…消音器、31…共鳴室、32…連通路、40…ワイヤメッシュ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust system, 2 ... Flow path member, 3 ... Catalytic converter, 4 ... Sub muffler, 5 ... Main muffler, 10 ... 1st tubular member, 11 ... Reduced diameter part, 12 ... Main-body part, 20 ... 2nd tubular Member, 21 ... enlarged diameter part, 22 ... main body part, 23 ... tip part, 30 ... silencer, 31 ... resonance chamber, 32 ... communication path, 40 ... wire mesh
Claims (3)
前記第1の管状部材に接続され、前記第1の管状部材とともに前記排気流路を形成する第2の管状部材と、
を備え、
前記第1の管状部材の端部が前記第2の管状部材の端部から内側に挿入された二重管部が形成され、
前記第2の管状部材の先端部は、前記第1の管状部材の外周面に接合され、
前記第2の管状部材における前記二重管部を形成する部分は、前記第1の管状部材の先端寄りの第1の部分と、前記第2の管状部材の先端寄りの部分であって前記第1の部分と比較して径が拡大された第2の部分と、を備え、
前記第1の管状部材と前記第2の部分との間には、共鳴室が形成され、
前記第1の管状部材と前記第1の部分との間には、前記排気流路と前記共鳴室とを連通する連通路が形成され、
前記共鳴室及び前記連通路によりヘルムホルツ型共鳴系が構成されている
ことを特徴とする消音器。 A first tubular member forming an exhaust passage of the internal combustion engine;
A second tubular member connected to the first tubular member and forming the exhaust passage together with the first tubular member;
With
A double tube portion is formed in which an end portion of the first tubular member is inserted inward from an end portion of the second tubular member;
The distal end portion of the second tubular member is joined to the outer peripheral surface of the first tubular member,
The portion of the second tubular member forming the double tube portion is a first portion near the tip of the first tubular member and a portion near the tip of the second tubular member, A second portion whose diameter is enlarged compared to the first portion,
A resonance chamber is formed between the first tubular member and the second portion,
Between the first tubular member and the first portion, a communication path that connects the exhaust flow path and the resonance chamber is formed,
A silencer characterized in that a Helmholtz resonance system is constituted by the resonance chamber and the communication path.
前記連通路には、前記第1の管状部材と前記第2の管状部材との接触を防ぐためのスペーサが設けられ、
前記スペーサは、前記連通路が塞がれないように、前記第1の管状部材の外周において通気路が確保されるように配置されている
ことを特徴とする消音器。 The muffler according to claim 1,
The communication path is provided with a spacer for preventing contact between the first tubular member and the second tubular member,
The silencer, wherein the spacer is disposed so that a ventilation path is secured on an outer periphery of the first tubular member so that the communication path is not blocked.
前記第1の管状部材及び前記第2の管状部材は、それぞれが単一の部品で形成されている
ことを特徴とする消音器。 The muffler according to claim 1 or 2,
Each of the first tubular member and the second tubular member is formed of a single component.
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