JP2020026748A

JP2020026748A - 消音装置

Info

Publication number: JP2020026748A
Application number: JP2018150538A
Authority: JP
Inventors: フンクォングェン; Hung Cuong Nguyen
Original assignee: Roki Co Ltd
Current assignee: Roki Co Ltd
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-02-20

Abstract

【課題】消音される周波数域を変更することなく、通気抵抗の低減及び、消音装置の小型化を図ることができる消音装置を提供することを目的とする。【課題手段】所定容積のレゾネータ本体と、該レゾネータ本体と内燃機関の吸気通路とを連通する連通管とを有する消音装置であって、前記吸気通路から分岐する消音体を備え、前記連通管又は前記レゾネータ本体のいずれか一方は、前記消音体と連通する連結管によって連通している。【選択図】図１

Description

本発明は、消音装置に係り、特に、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気騒音を低減する消音装置に関するものである。

内燃機関の駆動によって吸気バルブが開閉することで脈動音が発生し、該脈動音が吸気騒音となることが知られており、この吸気騒音を低減するためにレゾネータを吸気通路と連続的に形成した消音装置が知られている。

消音装置としてのレゾネータは、所定容積のレゾネータ本体と吸気通路から分岐し、吸気通路とレゾネータ本体とを連通せしめる連通管を有しており、ヘルムホルツの共鳴理論等に基づいて計算される周波数の騒音を低減するようにレゾネータ本体の容積を定めている。

また、上述したように内燃機関に連通する吸気通路から発せられる騒音は、吸気バルブが開いた際に空気を吸引することによる空気の間欠流を原因とする吸気音であることが知られているが、耳障りな騒音となり得る特定の周波数を減衰させるために、上述したレゾネータの容積やレゾネータと吸気通路を連通する連通管の長さを適宜調整しながら、これらのレゾネータを吸気通路から分岐するように配置することが行われており、このような消音装置は種々の形態が知られている。

また、内燃機関から生じる騒音は、複数の周波数を含んでいるため、これらの複数の周波数を消音させるためには、消音したい周波数に応じたレゾネータをそれぞれ形成する必要がある。しかし、複数のレゾネータを形成した場合、図４に示すように、吸気通路１１０から第１のレゾネータ１２１及び第２のレゾネータ１２２等をそれぞれ分岐させる必要があり、これらを内燃機関の近傍に複数のレゾネータを配置する必要があるために、その組付性やスペース効率を考慮して種々の構造が知られている。

特許文献１に記載の消音装置は、気体が通過可能な吸気通路の外側に配設されかつ所定内容積を区画するレゾネータ本体と、吸気通路及びレゾネータ本体を連通状態で連結する連通管と、レゾネータ本体内に配設されて、レゾネータ本体内部を複数の共鳴室に区画する仕切り部材と、を備えたレゾネータであって、仕切り部材が、仕切り部材により区画された複数の共鳴室を連通する連通孔を有するという構成を備えている。

特開２００５−１５５５０２号公報

しかしながら、上述した従来の消音装置の構成によると、連通管及びレゾネータ本体を区画する仕切り部材を挿入してレゾネータ内部及び連通管を区画しているので、吸気通路に連結される連通管の径を小さくすることはできず、連通管が吸気通路から分岐することによる開口による通気抵抗の抑制を図ることが難しいという問題があった。

また、従来の消音装置は、レゾネータ本体内を区画することで広い周波数域の騒音を低減することは可能であるが、消音される周波数域は、レゾネータ本体の内容積や連通管の径並びに長さによって決まるため、消音装置全体の小型化を図ることは難しいという問題もあった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、消音される周波数域を変更することなく、通気抵抗の低減及び、消音装置の小型化を図ることができる消音装置を提供することを目的とする。

本発明に係る消音装置は、所定容積のレゾネータ本体と、該レゾネータ本体と内燃機関の吸気通路とを連通する連通管とを有する消音装置であって、前記吸気通路から分岐する消音体を備え、前記連通管又は前記レゾネータ本体のいずれか一方は、前記消音体と連通する連結管によって連通していることを特徴とする。

また、本発明に係る消音装置において、前記消音体は、所定容量の第２のレゾネータ本体と、該第２のレゾネータ本体と前記吸気通路とを連通する第２の連通管とを備えると好適である。

また、本発明に係る消音装置において、前記消音体は、前記吸気通路から分岐するサイドブランチ管であると好適である。

上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明に係る消音装置にあっては、連通管又はレゾネータ本体のいずれか一方は、消音体と連通する連結管によって連通しているので、消音する周波数域を変更することなく、消音装置の小型化及び通気抵抗の低減を図ることができる。

本実施形態に係る消音装置の概要を説明するための図。本実施形態に係る消音装置の他の構成を説明するための図。本実施形態に係る消音装置の消音効果を示すグラフ。従来の消音装置の構成を説明するための図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る消音装置の概要を説明するための図であり、図２は、本実施形態に係る消音装置の他の構成を説明するための図であり、図３は、本実施形態に係る消音装置の消音効果を示すグラフであり、図４は、従来の消音装置の構成を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態に係る消音装置１は、外気を図示しないエアクリーナによって塵埃等をろ過した後に内燃機関にろ過された外気を導入するための吸気通路１１に取り付けられている。吸気通路１１は、内壁が平滑に形成された筒状部材であり、その断面形状は円形、楕円形、多角形など、種々の形態が知られている。

また、本実施形態に係る消音装置１は、所定の容積を有するレゾネータ本体１３と、吸気通路１１とレゾネータ本体１３を連通する連通管１２とならなるレゾネータ１０を備えている。また、レゾネータ本体１３は、直方体や円筒形状等種々の形状に、連通管１２の断面形状は円形、楕円形、多角形など種々の形状に形成することができる。

さらに、本実施形態に係る消音装置１は、連通管１２とは別に吸気通路１１から、消音体２０が分岐して形成されている。消音体２０は、所定の容積を有する第２のレゾネータ本体２１と、吸気通路１１と第２のレゾネータ本体２１を連通する第２の連通管２２を備えている。また、第２のレゾネータ本体２１は、上述したレゾネータ本体１３と同様に、直方体や円筒形状等種々の形状に、第２の連通管２２の断面形状は上述した連通管１２と同様に円形、楕円形、多角形など種々の形状に形成することができる。

また、レゾネータ本体１３と第２のレゾネータ本体２１は所定の長さ及び内径を有する連結管３０によって互いに連通している。なお、連結管３０の断面積は、消音装置１の大きさによって其々設定されるが、例えば５ｍｍ以上の径を有するように構成されると好適である。また、連結管３０の位置は、レゾネータ本体１３及び第２のレゾネータ本体２１の底面から所定の距離だけ離間して形成されると好適である。

さらに、レゾネータ本体１３及び第２のレゾネータ本体２１の容積及び連通管１２及び第２の連通管２２の長さ及び断面積は、減衰しようとする周波数に応じてヘルムホルツの共鳴理論に基づいて決定される。

ここで、第１の効果周波数Ｆ１は、レゾネータ本体１３の容積Ｖ１（Ｌ）、第２のレゾネータ本体２１の容積Ｖ２（Ｌ）、連通管１２の長さＬ１（ｍｍ）並びに断面積Ｓ１（ｍｍ²）、第２の連通管２２の長さＬ２（ｍｍ）並びに断面積Ｓ２（ｍｍ²）、連結管３０の断面積Ｓ（ｍｍ²）並びに連結管３０の設定位置及び長さによって定まる変数αによって下記の計算式によって求めることができる。

ここで、ｃは常温での音速（３４３ｍ／ｓ）とする。

また、第２の効果周波数Ｆ２は、発明者等の検証結果から、以下の数式によって求めることができることがわかった。

このように消音体２０とレゾネータ１０とを互いに連通させることで、レゾネータ本体１３及び第２のレゾネータ本体２１の容積や連通管１２及び第２の連通管２２の断面積を小さくすることができるので、効果周波数に影響を与えることなく消音装置１全体の小型化を図ることが可能となる。

また、レゾネータ１０及び消音体２０は、どのような材質で形成しても構わないが、例えば、合成樹脂で形成されると好適であり、例えばポリプロピレン系樹脂やポリアミド系樹脂等の熱可塑性の合成樹脂が好適に用いられる。

なお、本実施形態に係る消音装置１では、レゾネータ本体１３と第２のレゾネータ本体２１とを連結管３０で連通させた場合について説明を行ったが、連結管３０の位置はこれに限らず、例えば、連通管１２と第２の連通管２２を互いに連通するように形成しても構わない。

また、図２に示すように、本実施形態に係る消音装置の他の構成である消音装置１´は、消音体をサイドブランチ管２３として構成しても構わない。サイドブランチ管２３は、吸気通路１１に連通するように取り付けられており、サイドブランチ管２３の干渉により特定の周波数の音を効率よく低減するもので、サイドブランチ管２３の入口で分かれた音波はサイドブランチ管２３の内部を往復することで１／２波長位相が遅れて元の分岐点に戻り、吸気通路１１内の騒音の音波と逆位相で合成し騒音を消去している。

このように形成した本実施形態に係る消音装置１の消音効果について実験を行った結果が図３に示すグラフである。図３に示すグラフにおける実施例は、上述した消音装置１を用いて消音効果を各周波数ごとに確認したものであり、比較例は、図４に示すように吸気通路に２つのレゾネータをそれぞれ独立して取り付けて消音装置を構成した場合の消音効果を確認したグラフである。なお、図３は、実施例及び比較例の減衰量を比較したものであり、縦軸の減衰量が高い程効果があるものとして判定される。

ここで、実施例のレゾネータ本体１３の容積は１．０Ｌ、第２のレゾネータ本体２１の容積は０．６Ｌに形成されており、合計で１．６Ｌの容積を有している。また、連通管１２の径は３０ｍｍ、第２の連通管２２の径は３６ｍｍに形成されており、合計で１７２５ｍｍ²の総断面積を有している。これに対し、比較例の第１のレゾネータ１２１は、容積が１．６Ｌ、連通管の径が４７．２ｍｍ、第２のレゾネータ１２２は、容積が０．２Ｌ、連通管の径が２４ｍｍに形成されているので、合計容積が１．８Ｌ、連通管の総断面積が２２０２ｍｍ²であり、実施例に係る消音装置１は比較例に対して小型化が図られており、連通管の総断面積も小さく形成されている。

図３からも明らかなように、レゾネータ１０による効果周波数であるＦ１並びに消音体２０による効果周波数であるＦ２については、実施例及び比較例において同様の消音効果が確認できた。

以上説明したように、本実施形態に係る消音装置１は、レゾネータ１０と消音体２０とを互いに連結管３０で連結することで、効果周波数に影響を与えることなく、消音装置の小型化を図ることが可能となる。また、連通管の総断面積を低減することができるので、吸気通路１１内の通気抵抗特性を改善することができる。また、連通管１２の断面積及び長さ並びにレゾネータ本体１３の容積を調整することによって第１の効果周波数を独立して制御することができるので消音したい周波数に設定することが可能となる。

なお、本実施形態に係る消音装置は、吸気通路１１から分岐する消音体２０を１つ形成した場合について説明を行ったが、消音体２０の数はこれに限られず、３つ以上形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１，１´ 消音装置，１０レゾネータ，１１吸気通路，１２連通管, １３レゾネータ本体，２０消音体，２１第２のレゾネータ本体，２２第２の連通管，２３サイドブランチ管，３０連結管。

Claims

所定容積のレゾネータ本体と、該レゾネータ本体と内燃機関の吸気通路とを連通する連通管とを有する消音装置であって、
前記吸気通路から分岐する消音体を備え、
前記連通管又は前記レゾネータ本体のいずれか一方は、前記消音体と連通する連結管によって連通していることを特徴とする消音装置。
請求項１に記載の消音装置において、
前記消音体は、所定容量の第２のレゾネータ本体と、該第２のレゾネータ本体と前記吸気通路とを連通する第２の連通管とを備えることを特徴とする消音装置。
請求項１または２に記載の消音装置において、
前記消音体は、前記吸気通路から分岐するサイドブランチ管であることを特徴とする消音装置。