JP2016108957A - Silencer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は消音器に関するもので、例えば自動車に搭載される内燃機関などの消音器として使用される消音器に関する。 The present invention relates to a silencer, for example, a silencer used as a silencer for an internal combustion engine or the like mounted on an automobile.
内燃機関などを動力源とした車両などには、内燃機関などから発生する騒音を低減する目的で消音器が搭載されている。 A muffler is mounted on a vehicle using an internal combustion engine as a power source for the purpose of reducing noise generated from the internal combustion engine.
このような消音器において、その内部を流れるガスの流速は、5〜120m/sの広範囲にわたるため、異音である笛吹き音が発生することがある。 In such a silencer, since the flow velocity of the gas flowing through the silencer is in a wide range of 5 to 120 m / s, a whistling sound that is an abnormal sound may be generated.
そのため、従来、インナパイプに多数の小孔を形成するとともに、この小孔の外側に周方向が開口するルーバーを設けることで、この開口部から、インナパイプとその外周部に設けたハウジング間に形成した空気層からなる共鳴室へ放射された排気脈動の流出を抑制し、異音である笛吹き音の発生を抑制した消音器が知られている(特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a large number of small holes are formed in the inner pipe, and a louver that opens in the circumferential direction is provided outside the small hole, so that the opening can be connected between the inner pipe and the housing provided on the outer peripheral portion thereof. There is known a silencer that suppresses outflow of exhaust pulsation radiated into a resonance chamber composed of a formed air layer and suppresses the generation of whistling noises that are abnormal sounds (see Patent Document 1).
また、複数の小孔を設けたインナパイプに凹凸を設けることにより、排気ガスの流れを乱し、共鳴作用の打消しにより笛吹き音の発生を抑制した消音器が知られている(特許文献2参照)。 Further, a silencer is known in which an inner pipe provided with a plurality of small holes is provided with irregularities so that the flow of exhaust gas is disturbed and generation of whistling noise is suppressed by canceling resonance action (Patent Literature). 2).
上記特許文献1,2に記載の消音器においては、何れのインナパイプも、ルーバーや凹凸により、その素管径より外側に張り出す形状のため、ハウジング内に仕切り板を設けて共鳴室や拡張室を設ける消音器においては、組付けに際し、仕切り板に形成した取付孔にインナパイプを挿通するには、インナパイプの素管径より取付孔の径を大きくする必要があるため、インナパイプと仕切り板との間に隙間が生じてしまい、インナパイプを仕切り板に圧入して取付けることはできない。また、インナパイプを、仕切り板に溶接により取付けるにも、その溶接が容易に行えず、組み付け性に問題があった。
In the silencers described in
そこで、本発明は、前記のようなルーバーや凹凸を設けることなく、インナパイプを仕切り板に容易に組付けることができるとともに、笛吹き音の発生を抑制した消音器を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has an object to provide a silencer that can easily assemble an inner pipe to a partition plate without providing the louver or unevenness as described above, and suppress the generation of whistling noise. To do.
前記の課題を解決するために、本発明は、外殻を有し、該外殻内に内筒を備え、
該内筒の周壁には、複数の貫通孔を形成し、
前記外殻の内周面と前記貫通孔との最小距離をL1、隣接する貫通孔間の最小距離をL2とした際に、
0<L2/(4×L1)<1/6の関係式が成り立つように形成したことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention has an outer shell, and an inner cylinder is provided in the outer shell.
A plurality of through holes are formed in the peripheral wall of the inner cylinder,
When the minimum distance between the inner peripheral surface of the outer shell and the through hole is L1, and the minimum distance between adjacent through holes is L2,
It is formed so that the relational expression of 0 <L2 / (4 × L1) <1/6 holds.
本発明によれば、外殻の内周面と前記貫通孔との最小距離L1と、隣接する貫通孔間の最小距離L2を、0<L2/(4×L1)<1/6として、笛吹き音の発生を抑制したことにより、内筒の素管径を変更する必要がなく、内筒を仕切り板等に対して容易に組み付けることができ、従来技術よりも組み付け性が向上し製造コストを削減できる。 According to the present invention, the whistle blowing is such that the minimum distance L1 between the inner peripheral surface of the outer shell and the through hole and the minimum distance L2 between adjacent through holes are 0 <L2 / (4 × L1) <1/6. By suppressing the generation of noise, there is no need to change the inner tube diameter of the inner cylinder, and the inner cylinder can be easily assembled to the partition plate, etc. Can be reduced.
本発明の消音器は、車両等の内燃機関、汎用エンジン、据置式燃焼装置等に用いられるあらゆる消音器として用いることができるものである。以下の実施例においては、車両等の内燃機関に用いる消音器に本発明を適用した例に基づいて説明する。 The silencer of the present invention can be used as any silencer used for internal combustion engines such as vehicles, general-purpose engines, stationary combustion apparatuses, and the like. The following embodiments will be described based on an example in which the present invention is applied to a silencer used in an internal combustion engine such as a vehicle.
[実施例1]
図1乃至図4は、本発明の実施例1を示す。
[Example 1]
1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
図1は消音器1の軸芯方向の断面図で、図2は図1のA−A線断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
消音器1は、図2に示すように断面が長円状で筒状に形成された外殻であるアウターシェル2を有し、その軸芯方向X−Xの両端部にはアウタープレート3,4が固設されている。アウタープレート3には、インレットパイプ挿入孔3aが形成され、アウタープレート4には、アウトレットパイプ挿入孔4aが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、アウターシェル2内には、インナープレート5が設けられ、このインナープレート5により第1消音室7と第2消音室8が区画形成されている。第1消音室7と第2消音室8は、インナープレート5に形成した連通孔5aにより連通している。インナープレート5には、インレットパイプ挿入孔5bとアウトレットパイプ挿入孔5cが形成されている。
Further, an
内筒であるインレットパイプ10は、アウタープレート3とインナープレート5のインレットパイプ挿入孔3a,5bに圧入して固設されている。
An
また、内筒であるアウトレットパイプ11は、アウタープレート4とインナープレート5のインレットパイプ挿入孔4a,5cに圧入して固設されている。なお、インレットパイプ10又はアウトレットパイプ11の、アウタープレート3,4とインナープレート5に組付を、圧入ではなく溶接により行ってもよい。
Further, the
インレットパイプ10の周壁には、図3に示すように、同じ内径dを有する複数の貫通孔15が形成されている。貫通孔15の周縁には、前記従来技術のようなルーバー等は形成されていない。また、貫通孔15を、インレットパイプ10の軸方向の略全体に設けてもよいし、軸方向の一部のみに設けてもよい。また、貫通孔15を、インレットパイプ10の軸芯を中心とする周方向全体に設けてもよいし、周方向の一部のみに設けるようにしてもよい。また、隣接する貫通孔15,15間の距離L2はすべて同一に設定することが好ましい。
As shown in FIG. 3, a plurality of through
次に、笛吹き音の発生と、その笛吹き音の低減について説明する。 Next, generation of a whistling sound and reduction of the whistling sound will be described.
図4において、貫通孔15のうち、任意の一つの貫通孔を15Aとし、その貫通孔15Aと隣接する一つの貫通孔を15Bとして説明する。
In FIG. 4, an explanation will be given assuming that any one of the through
インレットパイプ10内を排気ガスが図4の矢印B方向に流通すると、貫通孔15Aの上流側の周縁15aで生じた渦塊が、下流側の周縁15bで衝突して圧力変動が生じる。この圧力変動は、インレットパイプ10の貫通孔15Aと、アウターシェル2間の空気層が共鳴器の役割を果たすと増幅されて笛吹き音が発生する。
When the exhaust gas flows through the
渦塊が、下流側の周縁15bに衝突して生じる圧力変動の周波数f1(Hz)は、
排気ガスの流速をu(m/s)、貫通孔15の内径をd(m)とすると、
f1=0.5×u/d ・・・(1)
となる。
The frequency f 1 (Hz) of the pressure fluctuation generated when the vortex block collides with the
When the flow rate of the exhaust gas is u (m / s) and the inner diameter of the through
f 1 = 0.5 × u / d (1)
It becomes.
また、貫通孔15Aと、アウターシェル2間の空気層が共鳴器の役割を果たす際の周波数f2(Hz)は、
音速をc(m/s)、貫通孔15Aとアウターシェル2の内周面との距離をL1とすると、
f2=c/(4×L1) ・・・(2)
となり、貫通孔15Aで笛吹き音が発生するのは、f1=f2の時である。
Further, the frequency f 2 (Hz) when the air layer between the through
If the speed of sound is c (m / s) and the distance between the through
f 2 = c / (4 × L1) (2)
Thus, the whistling sound is generated in the through
次に、α=音が貫通孔15Aから貫通孔15Bに伝わる伝搬時間/貫通孔15Aで発生する圧力変動の1周期時間とした場合、隣接する貫通孔15Aと15B間の距離をL2とすると、式(1)、f1=f2より、
α=(L2/c)/(2×d/u)
=(L2/c)/(4×L1/c)
=L2/(4×L1) ・・・(3)
となる。
Next, when α = propagation time when sound is transmitted from the through
α = (L2 / c) / (2 × d / u)
= (L2 / c) / (4 × L1 / c)
= L2 / (4 × L1) (3)
It becomes.
また、貫通孔15Aで生じた笛吹き音p1(t)は、
θ=ωt(rad)、ω:角周波数(rad/s)、a:貫通孔15Aで生じる音の振幅とすると、
p1(t)=asinωt=acos(ωt+π/2)
In addition, the whistling sound p 1 (t) generated in the
θ = ωt (rad), ω: angular frequency (rad / s), a: amplitude of sound generated in the through
p 1 (t) = asin ωt = acos (ωt + π / 2)
貫通孔15Aで生じた笛吹き音は、貫通孔15Bに伝播し、貫通孔15Bが共鳴器として働くと、貫通孔15Bからは、貫通孔15Aで生じた笛吹き音とは位相遅れの音が発生する。
The whistling sound generated in the through-
貫通孔15Aから貫通孔15Bへの音の伝搬による位相の遅れt’は、式(2)、(3)、より、
t’=L2/c=α×(4×L1)/c=α/f
貫通孔15Bにおいて、音が入ってから出てくるまでの間による位相の遅れt”は、式(2)より、
t”=2×L1/c=1/(2×f)
The phase delay t ′ due to the propagation of sound from the through
t ′ = L2 / c = α × (4 × L1) / c = α / f
In the through-
t ″ = 2 × L1 / c = 1 / (2 × f)
そのため、貫通孔15Bで生じる音p2(t)は、
p2(t)=asin(ωt−t’−t”)
=asinω(t−α/f−1/(2×f))
=acos(ωt−2πα−π+π/2)
Therefore, the sound p 2 (t) generated in the through
p 2 (t) = asin (ωt−t′−t ″)
= Asin ω (t−α / f−1 / (2 × f))
= Cos (ωt-2πα-π + π / 2)
そして、貫通孔15Aで生じた笛吹き音と、貫通孔15Bで生じた位相遅れの音とが干渉作用を起こして生じる合成音p(t)は、
p(t)=p1(t)+p2(t)
=acos(ωt+π/2)+acos(ωt−2πα−π+π/2)
The synthesized sound p (t) generated by the interference between the whistling sound generated in the through
p (t) = p 1 (t) + p 2 (t)
= Cos (ωt + π / 2) + acos (ωt-2πα-π + π / 2)
合成音の振幅をAとすると、吉川茂、藤田肇著の基礎音響学(講談社 2002年発行)p50−51より
A2=a2+a2+2aacos(−2πα―π)
となる。
Assuming that the amplitude of the synthesized sound is A, basic acoustics by Shigeru Yoshikawa and Satoshi Fujita (Kodansha 2002) p50-51
A 2 = a 2 + a 2 +2 aacos (−2πα−π)
It becomes.
合成音が、貫通孔15Aで生じた笛吹き音より大きくならない、すなわち、合成音の振幅Aが、貫通孔15Aで生じる音の振幅aより小さくなる0<A/a<1は、
0<α=L2/(4×L1)<1/6
のときである。
The synthesized sound does not become larger than the whistling sound generated in the through
0 <α = L2 / (4 × L1) <1/6
At the time.
例えば、α=0.1とした場合には、貫通孔15Aから貫通孔15Bに音が伝わる間に生じる位相差はπ/5であり、貫通孔15Aから出た音と、貫通孔15Bから出た音とが干渉し打消しあい、その合成音は、図5に示すように、貫通孔15Aから出た音より小さくなることが分かる。
For example, when α = 0.1, the phase difference generated while sound is transmitted from the through
このように、α<1/6のときは、貫通孔15Aから出た音と、貫通孔15Bから出た音とが干渉し打消しあうことにより、合成音は、貫通孔15Aで生じた笛吹き音より小さくなる。
Thus, when α <1/6, the sound emitted from the through
一方、α=0.25とした場合には、貫通孔15Aから貫通孔15Bに音が伝わる間に生じる位相差はπ/2であり、貫通孔15Aから出た音と、貫通孔15Bから出た音とが干渉して増幅し、その合成音は、図6に示すように、貫通孔15Aから出た音より大きくなっていることが分かる。
On the other hand, when α = 0.25, the phase difference generated while sound is transmitted from the through
このように、α>1/6のときは、貫通孔15Aから出た音と、貫通孔15Bから出た音が、干渉して増幅し、合成音が、貫通孔15Aで生じた笛吹き音より大きくなる。
Thus, when α> 1/6, the sound emitted from the through
このように貫通孔15とアウターシェル2の距離は、貫通孔15を形成した位置により異なるが、笛吹き音の低減においては、貫通孔15とアウターシェル2との距離が最も小さくなる位置に設けた貫通孔15での影響が大きい。また、最も隣接する貫通孔15A,15B同士での干渉作用が強いため、0<α=L2/(4×L1)<1/6におけるL1は貫通孔15とアウターシェル2との最小距離を用い、L2は隣り合う貫通孔15Aと15B間の最小距離を用いてこの関係式が成り立つように、貫通孔15やインレットパイプ10の位置を設定することにより、笛吹き音の発生を抑制した消音器1とすることができる。
As described above, the distance between the through
また、このように設計した消音器において、α=0.16となるように設計した消音器では笛吹き音が発生せず、α=0.23となるように設計した消音器では笛吹き音が発生し、α<1/6とすることにより笛吹き音が発生することを抑制できることが実験からも認められた。 Further, in the silencer designed in this way, the silencer designed so that α = 0.16 does not generate a whistling sound, and the silencer designed so that α = 0.23 does not produce a whistling sound. It was also confirmed from experiments that the generation of whistling noise can be suppressed by setting α <1/6.
また、貫通孔15とアウターシェル2との最小距離L1と隣接する貫通孔15間の距離L2との関係を所定の関係とすることにより、笛吹き音の発生を抑制できるため、インレットパイプ10の素管径を、従来技術のように変形する必要がない。そのため、インレットパイプ10を、アウタープレート3とインナープレート5のインレットパイプ挿入孔3a,5bに圧入したり、溶接したりして容易に組付けることができ、上記従来技術と比較して組み付け性が向上し、製造コストを削減することができる。
In addition, since the relationship between the minimum distance L1 between the through-
[実施例2]
上記実施例1においては、インレットパイプ10に、0<L2/(4×L1)<1/6の関係が成り立つ貫通孔15を複数形成したが、アウトレットパイプ11に0<L2/(4×L1)<1/6の関係が成り立つ貫通孔15を複数形成するようにしてもよいし、インレットパイプ10及びアウトレットパイプ11に0<L2/(4×L1)<1/6の関係が成り立つ貫通孔15を複数形成するようにしてもよい。
[Example 2]
In the first embodiment, the
その他の構造は、上記実施例1と同様であるため、その説明を省略する。
本実施例2においても、上記実施例1と同様の効果を奏する。
Since other structures are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
Also in the second embodiment, the same effect as the first embodiment is obtained.
[実施例3]
本発明は、上記実施例1に係る図面に示した消音器1の構造に限定されず、外殻を有し、外殻内に複数の貫通孔を形成した内筒を備えたものであれば、任意の構造の消音器に適用することができる。
[Example 3]
The present invention is not limited to the structure of the
外殻であるアウターシェルとしては、金属板を巻回したものや、スピニング加工により形成したもの、プレス成形で形成したものなど任意に成形方法で成形したものを用いることができ、その形状も任意に設定することができる。 As the outer shell, which is an outer shell, a metal plate wound, one formed by spinning, one formed by press molding, or the like can be used. Can be set to
例えば、図7に示すように、筒状に形成した外殻21の両端部をテーパ状に縮径し、外殻21の内部に内筒22を挿通した消音器20に本発明を適用することができる。この内筒22に上記実施例1と同様の貫通孔15を形成する。
For example, as shown in FIG. 7, the present invention is applied to a
本実施例3においても、上記実施例1,2と同様の効果を奏する。 Also in the third embodiment, the same effects as in the first and second embodiments are obtained.
1,20 消音器
2,21 外殻
10,11,22 内筒
15 貫通孔
1,20
Claims (1)
該内筒の周壁には、複数の貫通孔を形成し、
前記外殻の内周面と前記貫通孔との最小距離をL1、隣接する貫通孔間の最小距離をL2とした際に、
0<L2/(4×L1)<1/6の関係式が成り立つように形成したことを特徴とする消音器。 An outer shell, and an inner cylinder in the outer shell;
A plurality of through holes are formed in the peripheral wall of the inner cylinder,
When the minimum distance between the inner peripheral surface of the outer shell and the through hole is L1, and the minimum distance between adjacent through holes is L2,
A muffler characterized in that the relational expression of 0 <L2 / (4 × L1) <1/6 holds.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014244177A JP2016108957A (en) | 2014-12-02 | 2014-12-02 | Silencer |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017005135A1 (en) | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Mazda Motor Corporation | turbocharged engine |
CN115366611A (en) * | 2022-08-24 | 2022-11-22 | 浙江欧特立汽车空调有限公司 | Silencer for automobile air conditioner and production method thereof |
-
2014
- 2014-12-02 JP JP2014244177A patent/JP2016108957A/en active Pending
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