JP5119230B2 - Exhaust device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、排気ガスの排気方向の最下流に設けられたテールパイプの気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制するようにした内燃機関の排気装置に関する。   The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust system for an internal combustion engine that suppresses an increase in sound pressure level due to air column resonance of a tail pipe provided at the most downstream in the exhaust direction of exhaust gas.

自動車等の車両に用いられる内燃機関の排気装置としては、図17に示すようなものが知られている(例えば、特許文献1参照)。図17に示すように、排気装置4には、内燃機関としてのエンジン1から排気される排気ガスが、排気マニホールド2を通り、触媒コンバータ3によって浄化された後に導入されるようになっている。   As an exhaust device for an internal combustion engine used in a vehicle such as an automobile, one as shown in FIG. 17 is known (for example, see Patent Document 1). As shown in FIG. 17, exhaust gas exhausted from the engine 1 as an internal combustion engine is introduced into the exhaust device 4 after passing through the exhaust manifold 2 and being purified by the catalytic converter 3.

また、排気装置4は、触媒コンバータ3に連結されたフロントパイプ5、フロントパイプ5に連結されたセンターパイプ6、センターパイプ6に連結された消音器としてのメインマフラ7、メインマフラ7に連結されたテールパイプ8およびテールパイプ8に介装されたサブマフラ9から構成されている。   The exhaust device 4 includes a front pipe 5 connected to the catalytic converter 3, a center pipe 6 connected to the front pipe 5, a main muffler 7 as a silencer connected to the center pipe 6, and a tail pipe 8 connected to the main muffler 7. And a sub-muffler 9 interposed in the tail pipe 8.

図18に示すように、メインマフラ7は、センターパイプ6の小孔6aから排気ガスが拡張されて導入される拡張室7aと、センターパイプ6の下流開口端6bが挿通される共鳴室7bと、を備えており、センターパイプ6の下流開口端6bから共鳴室7bに導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。   As shown in FIG. 18, the main muffler 7 includes an expansion chamber 7 a into which exhaust gas is expanded and introduced from a small hole 6 a of the center pipe 6, and a resonance chamber 7 b into which the downstream opening end 6 b of the center pipe 6 is inserted. The exhaust gas introduced into the resonance chamber 7b from the downstream opening end 6b of the center pipe 6 is silenced by the Helmholtz resonance.

ここで、共鳴室7bに突出する部分のセンターパイプ6の突出部分の長さをL1(m)、センターパイプ6の断面積をS(m)、共鳴室7bの容積をV(m)、空気中の音速をc(m/s)とするとき、空気中の共鳴周波数fn(Hz)は、ヘルムホルツ共鳴に関する下記の式(1)により求められる。

Figure 0005119230
Here, the length of the projecting portion of the center pipe 6 that projects into the resonance chamber 7b is L1 (m), the cross-sectional area of the center pipe 6 is S (m 2 ), the volume of the resonance chamber 7b is V (m 3 ), air When the sound speed in the inside is c (m / s), the resonance frequency fn (Hz) in the air is obtained by the following equation (1) regarding Helmholtz resonance.
Figure 0005119230

上記の式(1)から明らかなように、共鳴室7bの容積Vを大きくしたり、センターパイプ6の突出部分の長さL1を長くすることにより、共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることができる。また、共鳴室7bの容積Vを小さくしたり、センターパイプ6の突出部分の長さL1を短くすることにより、共鳴周波数を高周波数側にチューニングすることができる。   As apparent from the above equation (1), the resonance frequency can be tuned to the low frequency side by increasing the volume V of the resonance chamber 7b or increasing the length L1 of the protruding portion of the center pipe 6. . Further, the resonance frequency can be tuned to the high frequency side by reducing the volume V of the resonance chamber 7b or shortening the length L1 of the protruding portion of the center pipe 6.

サブマフラ9は、エンジン1の運転時の排気脈動によってテールパイプ8内でテールパイプ8の管長に対応した気柱共鳴が発生することによって音圧が増大するのを抑制するようになっている。   The sub muffler 9 is configured to suppress an increase in sound pressure due to the occurrence of air column resonance corresponding to the length of the tail pipe 8 in the tail pipe 8 due to exhaust pulsation during operation of the engine 1.

一般に、排気ガスの排気方向上流側および下流側にそれぞれ上流開口端8aおよび下流開口端8bを有するテールパイプ8は、エンジン1の運転時の排気脈動による入射波がテールパイプ8の上流開口端8aおよび下流開口端8bで反射することにより、テールパイプ8の管長Lを半波長とした気柱共鳴を基本として、半波長の自然数倍が管長Lとなる波長の気柱共鳴が発生する。   In general, the tail pipe 8 having the upstream opening end 8a and the downstream opening end 8b on the upstream side and the downstream side, respectively, in the exhaust direction of the exhaust gas has an incident wave caused by exhaust pulsation during operation of the engine 1 to the upstream opening end 8a of the tail pipe 8. By reflecting at the downstream opening end 8b, air column resonance having a wavelength at which a natural number multiple of the half wavelength becomes the tube length L is generated based on air column resonance with the tube length L of the tail pipe 8 being a half wavelength.

例えば、サブマフラ9が設けられていないテールパイプ8がメインマフラから後方に延在している場合を例にすると、図19(a)に示すように、基本振動(一次成分)の気柱共鳴の波長λ1は、テールパイプ8の管長Lの略2倍となり、図19(b)に示すように、二次成分の気柱共鳴の波長λ2は、管長Lの略1倍となる。また、図19(c)に示すように、三次成分の気柱共鳴の波長λ3は、管長Lの2/3倍となる。このように、テールパイプ8内には上流開口端8aおよび下流開口端8bが音圧の節となるような定在波ができる。   For example, in the case where the tail pipe 8 not provided with the sub-muffler 9 extends rearward from the main muffler, as shown in FIG. 19A, as shown in FIG. The wavelength λ1 is approximately twice the tube length L of the tail pipe 8, and the wavelength λ2 of air column resonance of the secondary component is approximately 1 time the tube length L as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 19 (c), the wavelength λ3 of air column resonance of the third order component is 2/3 times the tube length L. In this way, a standing wave is generated in the tail pipe 8 such that the upstream opening end 8a and the downstream opening end 8b are nodes of sound pressure.

また、テールパイプ8の気柱共鳴周波数faは、下記の式(2)で表される。

Figure 0005119230

ただし、cは音速(m/s)、Lはテールパイプの管長(m)、nは次数とする。 Further, the air column resonance frequency fa of the tail pipe 8 is expressed by the following equation (2).
Figure 0005119230

Where c is the speed of sound (m / s), L is the length of the tail pipe (m), and n is the order.

上記の式(2)から明らかなように、音速cは、温度に応じた一定の値となるので、テールパイプ8の管長Lが長い程、気柱共鳴周波数faが低周波数側に移行して、低周波数領域において、排気音の気柱共鳴による騒音の問題が起き易くなってしまうことがわかる。   As is clear from the above equation (2), the sound velocity c is a constant value corresponding to the temperature. Therefore, the longer the tube length L of the tail pipe 8, the more the air column resonance frequency fa shifts to the lower frequency side. It can be seen that the problem of noise due to air column resonance of the exhaust sound is likely to occur in the low frequency region.

また、エンジン1の排気脈動の周波数fe(Hz)は、下記の式(3)に示される。

Figure 0005119230

ただし、Neはエンジン回転数(rpm)、Nはエンジンの気筒数(自然数)とする。 Further, an exhaust pulsation frequency fe (Hz) of the engine 1 is expressed by the following equation (3).
Figure 0005119230

Here, Ne is the engine speed (rpm), and N is the number of engine cylinders (natural number).

したがって、特定のエンジン回転数Neにおいて、排気脈動の周波数feが、気柱共鳴周波数faと一致することとなる。このため、図20に示すように、排気脈動の周波数feが気柱共鳴による排気音の一次成分f1となる特定のエンジン回転数Neにおいて、排気音の音圧レベル(dB)が著しく高くなっている。また、排気脈動の周波数feが気柱共鳴による排気音の二次成分f2となる特定のエンジン回転数Neにおいても、排気音の音圧レベル(dB)が著しく高くなっている。   Therefore, at a specific engine speed Ne, the exhaust pulsation frequency fe coincides with the air column resonance frequency fa. Therefore, as shown in FIG. 20, the sound pressure level (dB) of the exhaust sound becomes remarkably high at a specific engine speed Ne where the frequency fe of the exhaust pulsation becomes the primary component f1 of the exhaust sound due to air column resonance. Yes. In addition, the sound pressure level (dB) of the exhaust sound is remarkably high even at a specific engine speed Ne where the exhaust pulsation frequency fe is the secondary component f2 of the exhaust sound due to air column resonance.

このように、管長が長いテールパイプ8を用いる場合には、エンジン1の常用回転域(例えば、2000rpm〜5000rpm)に対応する周波数領域で気柱共鳴が発生してしまうことがあり、この気柱共鳴の排気音が車室内に伝達され、車室内にこもり音を生じさせてしまい、運転者に不快感を与えてしまうことになる。   As described above, when the tail pipe 8 having a long pipe length is used, air column resonance may occur in a frequency region corresponding to the normal rotation region of the engine 1 (for example, 2000 rpm to 5000 rpm). Resonance exhaust sound is transmitted to the vehicle interior, causing a muffled sound in the vehicle interior, which causes discomfort to the driver.

このため、テールパイプ8の管長が長い場合には、気柱共鳴による排気音の一次成分f1、二次成分f2のそれぞれの音圧が高い腹a(図19参照)に対して最適な位置に、メインマフラ7より容量の小さなサブマフラ9を設け、エンジン1の常用回転域において気柱共鳴の発生を防止するようにしている。   Therefore, when the length of the tail pipe 8 is long, the tail pipe 8 is optimally positioned with respect to the antinode a (see FIG. 19) where the sound pressures of the primary component f1 and the secondary component f2 of the exhaust sound due to air column resonance are high. A sub-muffler 9 having a smaller capacity than the main muffler 7 is provided to prevent air column resonance from occurring in the normal rotation region of the engine 1.

一方、テールパイプ8の上流開口端8aに接続されるメインマフラ7の共鳴室7bの共鳴周波数をテールパイプ8の気柱共鳴周波数に合わせることによって、メインマフラ7の共鳴室7b内においてテールパイプ8の気柱共鳴を消音することが考えられる。   On the other hand, by adjusting the resonance frequency of the resonance chamber 7b of the main muffler 7 connected to the upstream opening end 8a of the tail pipe 8 to the air column resonance frequency of the tail pipe 8, the tail pipe 8 in the resonance chamber 7b of the main muffler 7 is obtained. It is possible to mute the air column resonance.

すなわち、式(1)に基づいて、共鳴室7bの容積Vを大きくしたり、センターパイプ6の突出部分の長さL1を長くして共鳴室7bの共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることで、エンジン1の常用回転域において、テールパイプ8内で発生する気柱共鳴を共鳴室7bで予め消音することが考えられる。   That is, based on the equation (1), by increasing the volume V of the resonance chamber 7b or by increasing the length L1 of the protruding portion of the center pipe 6 to tune the resonance frequency of the resonance chamber 7b to the low frequency side, In the normal rotation range of the engine 1, it is conceivable to silence the air column resonance generated in the tail pipe 8 in advance in the resonance chamber 7b.

ところが、車両の減速時にはアクセルペダルが解放されるため、エンジン1から排気装置4に排気されるガス量が急激に低減された排気流のみとなり、共鳴室7bに導入される空気圧が小さくなる。   However, since the accelerator pedal is released when the vehicle decelerates, only the exhaust flow in which the amount of gas exhausted from the engine 1 to the exhaust device 4 is rapidly reduced becomes only, and the air pressure introduced into the resonance chamber 7b decreases.

このため、共鳴室7bにおいてヘルムホルツ共鳴を行うのに充分な空気量を得ることができず、テールパイプ8の気柱共鳴を抑制することが困難となってしまう。特に、車両の減速時にはエンジン1の回転数が急激に低下するため、エンジン1の常用回転域に気柱共鳴による排気音の一次成分f1が入ってしまい、低回転数で車室内にこもり音を生じさせてしまうことがあり、運転者に不快感を与えてしまうことになる。   For this reason, it is difficult to obtain an air amount sufficient to perform Helmholtz resonance in the resonance chamber 7b, and it becomes difficult to suppress air column resonance of the tail pipe 8. In particular, when the vehicle is decelerated, the rotational speed of the engine 1 sharply decreases, so the primary component f1 of the exhaust sound due to air column resonance enters the normal rotational range of the engine 1, and a loud noise is generated in the vehicle interior at a low rotational speed. This may cause the driver to feel uncomfortable.

このような減速時の騒音を低減するものとして、排気管を開閉するバルブを設けて、このバルブの開閉を制御する制御装置を備えた排気装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In order to reduce such noise during deceleration, there is known an exhaust device that includes a valve that opens and closes an exhaust pipe and includes a control device that controls the opening and closing of the valve (see, for example, Patent Document 2). .

図21および図22に示すように、この排気装置は、気柱共鳴の定在波の音圧の節となるテールパイプ8の下流開口端8bに消音バルブ10が設けられており、この消音バルブ10は、テールパイプ8の下流開口端8bに取り付けられたバルブケース11およびバタフライバルブ型の弁体12からなり、弁体12の中央部にはテールパイプ8の通路断面積を絞るためのオリフィス13が形成されている。   As shown in FIGS. 21 and 22, this exhaust system is provided with a silencer valve 10 at the downstream opening end 8 b of the tail pipe 8 that becomes a node of the sound pressure of the standing wave of air column resonance. 10 includes a valve case 11 and a butterfly valve type valve body 12 attached to the downstream opening end 8 b of the tail pipe 8, and an orifice 13 for restricting the passage cross-sectional area of the tail pipe 8 at the center of the valve body 12. Is formed.

また、弁体12には、駆動軸14が設けられており、この駆動軸14は、テールパイプ8の延在方向の中心軸線と直交する方向に延在して設けられている。この駆動軸14は、ドラム15およびワイヤ16を介して電磁アクチュエータ17に接続されており、電磁アクチュエータ17は、コントロールユニット19によってオン・オフ制御されるようになっている。   Further, the valve body 12 is provided with a drive shaft 14, and this drive shaft 14 is provided so as to extend in a direction perpendicular to the central axis in the extending direction of the tail pipe 8. The drive shaft 14 is connected to an electromagnetic actuator 17 via a drum 15 and a wire 16, and the electromagnetic actuator 17 is controlled to be turned on / off by a control unit 19.

コントロールユニット19は、図示しないスロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ18の検出信号に基づいて電磁アクチュエータ17をオン・オフ制御するための指令信号を電磁アクチュエータ17に出力するようになっている。   The control unit 19 outputs a command signal for on / off control of the electromagnetic actuator 17 to the electromagnetic actuator 17 based on a detection signal of a throttle sensor 18 that detects the opening of a throttle valve (not shown).

具体的には、コントロールユニット19は、通常は、電磁アクチュエータ17にオフ信号を出力して電磁アクチュエータ17によって弁体12を開状態に保つようになっている。また、コントロールユニット19は、車両の減速時にスロットルセンサ18からの検出情報に基づいて電磁アクチュエータ17にオン信号を出力して電磁アクチュエータ17によって弁体12を閉動作させるようになっている。   Specifically, the control unit 19 normally outputs an off signal to the electromagnetic actuator 17 and keeps the valve body 12 in the open state by the electromagnetic actuator 17. The control unit 19 outputs an ON signal to the electromagnetic actuator 17 based on detection information from the throttle sensor 18 when the vehicle is decelerated, and causes the valve body 12 to be closed by the electromagnetic actuator 17.

このため、車両の定常走行時や加速時には、消音バルブ10が排気ガスの排気を妨げることを防止することができる。また、車両の減速時には、排気ガスがオリフィス13のみを通過するため、排気ガスの粒子速度が最大となる気柱共鳴の定在波の音圧の節において粒子の運動に抵抗を与えて、テールパイプ8の気柱共鳴によって音圧が増大してしまうことを抑制することができる。   For this reason, it is possible to prevent the muffler valve 10 from hindering exhaust gas exhaust during steady running or acceleration of the vehicle. Further, when the vehicle decelerates, the exhaust gas passes only through the orifice 13, so that the particle motion is resisted at the node of the sound pressure of the standing wave of the air column resonance where the particle velocity of the exhaust gas is maximum, and the tail An increase in sound pressure due to air column resonance of the pipe 8 can be suppressed.

特開2006−46121号公報JP 2006-46121 A 特開平3−03912号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-03912

しかしながら、このような従来のエンジン1の排気装置にあっては、テールパイプ8の気柱共鳴をメインマフラ7の共鳴室7bによって低減するような構成では、共鳴室7bの容積Vを大きくする必要があるため、メインマフラ7が大型化してしまうという問題があった。また、メインマフラ7の大型化にともなって排気装置の重量が増大してしまうとともに、排気装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。   However, in such an exhaust system of the conventional engine 1, in the configuration in which the air column resonance of the tail pipe 8 is reduced by the resonance chamber 7b of the main muffler 7, it is necessary to increase the volume V of the resonance chamber 7b. Therefore, there is a problem that the main muffler 7 becomes large. In addition, the size of the main muffler 7 increases the weight of the exhaust device and increases the manufacturing cost of the exhaust device.

また、テールパイプ8の下流開口端8bに設けた消音バルブ10の開閉を制御する排気装置においては、車両の減速時にテールパイプ8の気柱共鳴による音圧の増大を抑制することができるが、コントロールユニット19および電磁アクチュエータ17によって消音バルブ10を開閉制御する必要があるため、排気装置の構造や制御が複雑になってしまい、排気装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。   Further, in the exhaust device that controls the opening and closing of the silencer valve 10 provided at the downstream opening end 8b of the tail pipe 8, it is possible to suppress an increase in sound pressure due to air column resonance of the tail pipe 8 when the vehicle is decelerated. Since it is necessary to control the opening and closing of the silencer valve 10 by the control unit 19 and the electromagnetic actuator 17, there is a problem that the structure and control of the exhaust device become complicated and the manufacturing cost of the exhaust device increases.

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要で簡素な構成で、テールパイプの気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができる内燃機関の排気装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and reduces the increase in weight and the manufacturing cost, and does not require complicated control and has a simple configuration, and the air column of the tail pipe. It is an object of the present invention to provide an exhaust device for an internal combustion engine that can suppress an increase in sound pressure level due to resonance.

本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、(1)内燃機関から排出された排気ガスを導入する上流開口端と、前記排気ガスを大気に排出する下流開口端と、を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置であって、前記排気管内の通路の一部を閉口して前記排気管内に発生する気柱共鳴を抑制するとともに、導入された前記排気ガスの排気流によって揺動されることにより前記通路の開口断面積を変更する弁体と、前記弁体が揺動される角度が、前記排気管における気柱共鳴に対応する所定の角度よりも大きくなる場合に前記弁体に負荷を与える負荷部材と、を備えたことを特徴とした構成を有している。   In order to solve the above problems, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention includes (1) an upstream opening end for introducing exhaust gas discharged from the internal combustion engine, a downstream opening end for discharging the exhaust gas to the atmosphere, An exhaust system for an internal combustion engine having an exhaust pipe having a gas passage, wherein a part of a passage in the exhaust pipe is closed to suppress air column resonance generated in the exhaust pipe and exhaust of the introduced exhaust gas A valve body that changes an opening cross-sectional area of the passage by being swung by a flow, and an angle at which the valve body is swung is larger than a predetermined angle corresponding to air column resonance in the exhaust pipe And a load member for applying a load to the valve body.

この構成により、排気管内の通路の一部を閉口する弁体を設けたので、排気管に入射した入射波を弁体によって反射させることで、気柱共鳴の発生原因となる開口端反射波と位相が180度異なる閉口端反射波が発生し、この閉口端反射波と上記開口端反射波とが干渉することにより、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要で簡素な構成で、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができる。
また、排気管内に設けた弁体が排気ガスの排気流によって揺動されることにより通路の開口断面積を変更するので、揺動により気柱共鳴時以外の開口断面積を大きく取ることができ、排気ガスの背圧の増加や気流音の発生を抑制することができる。
With this configuration, since the valve body that closes a part of the passage in the exhaust pipe is provided, by reflecting the incident wave incident on the exhaust pipe by the valve body, the reflected reflection wave at the opening end that causes the occurrence of air column resonance and Closed-end reflected waves that are 180 degrees out of phase are generated, and the closed-end reflected waves interfere with the open-end reflected waves, thereby reducing the increase in weight and manufacturing cost and eliminating the need for complicated control. With a simple configuration, an increase in sound pressure level due to air column resonance can be suppressed.
In addition, since the opening cross-sectional area of the passage is changed by swinging the valve body provided in the exhaust pipe by the exhaust flow of exhaust gas, the cross-sectional area of the opening other than during air column resonance can be increased by swinging. In addition, an increase in exhaust gas back pressure and generation of airflow noise can be suppressed.

さらに、弁体が気柱共鳴に対応する所定の角度よりも大きく揺動される場合には、負荷部材によって弁体の揺動が妨げられるので、減速時と加速時のように内燃機関の回転数が同じでも排気ガスの流量の違いにより弁体の角度が異なってしまう場合でも、負荷部材により弁体が気柱共鳴を抑制する角度内に収められ、車両の走行状態によらずに気柱共鳴の抑制を行うことができる。   Further, when the valve body is swung larger than a predetermined angle corresponding to air column resonance, the load member prevents the valve body from swinging, so that the rotation of the internal combustion engine is performed during deceleration and acceleration. Even if the number is the same, even if the angle of the valve body differs due to the difference in the flow rate of the exhaust gas, the valve body is accommodated within the angle that suppresses the air column resonance by the load member, and the air column is independent of the traveling state of the vehicle. Resonance can be suppressed.

また、本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、上記(1)に記載の内燃機関の排気装置において、(2)前記弁体が揺動される角度が前記排気管における気柱共鳴を抑制する所定の角度よりも小さい場合に、前記弁体の揺動により前記通路の開口面積が、前記気柱共鳴を抑制する所定の角度の場合の前記通路の開口面積よりも、大きくなるように前記弁体を配置したことを特徴とした構成を有している。   In order to solve the above problems, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention is the exhaust system for an internal combustion engine according to (1), wherein (2) the angle at which the valve body is swung is the exhaust pipe. The opening area of the passage is smaller than a predetermined angle for suppressing the air column resonance, and the opening area of the passage is larger than the opening area of the passage for the predetermined angle for suppressing the air column resonance when the valve body swings. The valve body is arranged so as to be large.

この構成により、弁体が気柱共鳴を抑制する所定の角度よりも揺動が小さい場合には、排気ガスが流通する通路が大きく開口するので、背圧の抑制や気流音の発生の抑制を行うことができる。   With this configuration, when the valve body swings less than a predetermined angle at which air column resonance is suppressed, the passage through which the exhaust gas flows is greatly opened, so that back pressure and airflow noise are suppressed. It can be carried out.

さらに、本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、上記(1)または(2)に記載の内燃機関の排気装置において、(3)前記負荷部材は、前記弁体が前記所定の角度回転したときに前記弁体と接触し、前記弁体の回転にともなって可動する錘であることを特徴とした構成を有している。   Furthermore, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention provides an exhaust system for an internal combustion engine according to the above (1) or (2), in order to solve the above-described problem, (3) It has a configuration characterized in that it is a weight that comes into contact with the valve body when it rotates by the predetermined angle and moves as the valve body rotates.

この構成により、弁体が所定の角度回転したときに接触し可動する錘を設けることで、弁体の揺動に負荷を与えることができ、所定の角度を超える弁体の揺動に対して、容易に負荷を与えることができ、製造コストを抑えて気柱共鳴を抑制することができる。   With this configuration, by providing a weight that contacts and moves when the valve body rotates by a predetermined angle, a load can be applied to the swinging of the valve body. Thus, it is possible to easily apply a load, and it is possible to suppress air column resonance by suppressing the manufacturing cost.

さらに、本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、上記(3)に記載の内燃機関の排気装置において、(4)前記弁体とともに回転する回転軸と、前記回転軸が前記所定の角度以上回転したときに前記負荷部材に接触し、前記負荷部材を可動させる回転伝達部と、を備えたことを特徴とした構成を有している。   Furthermore, in order to solve the above problems, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention is the exhaust system for an internal combustion engine according to (3), wherein (4) the rotary shaft that rotates together with the valve body, and the rotary shaft And a rotation transmitting portion that contacts the load member when the lens rotates more than the predetermined angle and moves the load member.

この構成により、回転伝達部が負荷部材と接触する角度を調整することによって、弁体の揺動に負荷を与える角度、すなわち、気柱共鳴を抑制する角度の調整を行うことができ、排気管通路の開口量を弁体の角度によって容易に調節することができる。したがって、排気管通路の開口量によって変化する気柱共鳴の抑制効率を、容易に調整することができる。   With this configuration, by adjusting the angle at which the rotation transmitting portion contacts the load member, it is possible to adjust the angle that applies a load to the oscillation of the valve body, that is, the angle that suppresses the air column resonance. The opening amount of the passage can be easily adjusted by the angle of the valve body. Therefore, the suppression efficiency of the air column resonance that varies depending on the opening amount of the exhaust pipe passage can be easily adjusted.

さらに、本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、上記(1)から(4)のいずれかに記載の内燃機関の排気装置において、(5)前記負荷部材は、前記排気管の外部に設けられていることを特徴とした構成を有している。
この構成により、負荷部材が排気管の外部にあるので、負荷部材によって排気が妨げられることなく、また、負荷部材の取り付けを容易に行うことができる。さらに、負荷部材が排気管の外部にあることにより、負荷部材の大きさに制約がかからず、慣性モーメントを容易に大きくすることができる。すなわち、負荷部材の重心を回転軸から離れた場所とすることにより、重量を重くせずに弁体に対する負荷を大きくすることができる。
Furthermore, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention, in order to solve the above problems, in the exhaust system for an internal combustion engine according to any one of (1) to (4), (5) the load member is It has the structure characterized by being provided outside the exhaust pipe.
With this configuration, since the load member is outside the exhaust pipe, exhaust is not hindered by the load member, and the load member can be easily attached. Furthermore, since the load member is outside the exhaust pipe, the size of the load member is not restricted, and the moment of inertia can be easily increased. That is, by setting the center of gravity of the load member away from the rotation axis, the load on the valve body can be increased without increasing the weight.

さらに、本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、上記(1)から(5)のいずれかに記載の内燃機関の排気装置において、(6)前記内燃機関の減速運転時に前記内燃機関の回転数が前記排気管における気柱共鳴を発生させる回転数となったとき、前記内燃機関から排出される排気ガスの排気流によって揺動される前記弁体の角度が、前記気柱共鳴を抑制する所定の角度となるように前記弁体を設けたことを特徴とした構成を有している。   Furthermore, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention is the exhaust system for an internal combustion engine according to any one of (1) to (5) described above, in order to solve the above problems. Sometimes, when the rotational speed of the internal combustion engine becomes a rotational speed that generates air column resonance in the exhaust pipe, the angle of the valve body swung by the exhaust flow of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine is The valve body is provided so as to have a predetermined angle for suppressing air column resonance.

この構成により、弁体の角度が減速運転時に気柱共鳴を効果的に抑制する所定の角度となるので、気柱共鳴音が特に気になる減速運転時に気柱共鳴を効果的に抑制することができるとともに、減速時よりも排気ガスの流量が増え、弁体の揺動角度が大きくなる加速時や定常走行時では、負荷部材により弁体の揺動角度が抑えられるため、減速時以外でも気柱共鳴を抑制することができる。   With this configuration, since the angle of the valve body is a predetermined angle that effectively suppresses air column resonance during deceleration operation, the air column resonance is effectively suppressed during deceleration operation where air column resonance sound is particularly worrisome. In addition, the flow rate of the exhaust gas increases compared to when decelerating and the rocking angle of the valve body becomes larger.In acceleration and steady running, the load member can suppress the rocking angle of the valve body. Air column resonance can be suppressed.

さらに、本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記課題を解決するため、上記(1)から(6)に記載の内燃機関の排気装置において、(7)前記揺動する弁体の端部が、前記弁体の揺動回転中心からの距離を半径とする円弧状に前記揺動方向に延在していることを特徴とした構成を有している。   Furthermore, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention provides an exhaust system for an internal combustion engine according to any one of (1) to (6) above, in order to solve the above-mentioned problems. However, it has the structure characterized by extending in the said rocking | swiveling direction in the circular arc shape which makes the distance from the rocking | fluctuation rotation center of the said valve body a radius.

この構成により、弁体の端部が円弧状に延在しているので、排気管の通路の開口面積を最小とする弁体の角度が広範囲にわたり、弁体の揺動による回転角度が多少ずれた場合であっても、同一の開口面積とすることができ、負荷部材により弁体に対する負荷を与える角度の調整が容易であるとともに、車両の走行状態により弁体の角度がずれても同様の気柱共鳴の抑制を行うことができ、走行状態の変化に対応した気柱共鳴の抑制を行うことができる。   With this configuration, the end of the valve body extends in an arc shape, so that the valve body angle that minimizes the opening area of the exhaust pipe passage is wide, and the rotation angle due to the swinging of the valve body is slightly shifted. Even in the case, the opening area can be the same, and it is easy to adjust the angle at which the load is applied to the valve body by the load member. The air column resonance can be suppressed, and the air column resonance corresponding to the change in the running state can be suppressed.

本発明によれば、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要で簡素な構成で、さらに、車両の走行状態によらずに気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができる内燃機関の排気装置を提供することができる。   According to the present invention, while suppressing an increase in weight and an increase in manufacturing cost, a complicated configuration is not required and a simple configuration is used, and further, a sound pressure level is increased by air column resonance regardless of the running state of the vehicle. Therefore, it is possible to provide an exhaust device for an internal combustion engine that can prevent the occurrence of the exhaust gas.

本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、内燃機関の排気系の構成図である。1 is a diagram illustrating a first embodiment of an exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention, and is a configuration diagram of an exhaust system of the internal combustion engine. FIG. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、テールパイプが連結されたマフラの一部の内部構造を示すマフラの斜視図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a perspective view of the muffler which shows the partial internal structure of the muffler with which the tail pipe was connected. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、図2のテールパイプとセンターパイプとの中心軸を通る面で切断されたマフラの縦断面図である。FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of an exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention, and is a longitudinal sectional view of a muffler cut along a plane passing through the central axis of the tail pipe and the center pipe of FIG. 2. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流開口端の斜視図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a perspective view of the downstream opening end of a tail pipe. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流開口端の正面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a front view of the downstream opening end of a tail pipe. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、図5のA−A断面を示す断面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is sectional drawing which shows the AA cross section of FIG. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、揺動プレートが揺動した場合の図5のA−A断面を示す断面図である。また、(a)は、揺動プレートが鉛直最下位位置にある場合の断面図であり、(b)は、揺動プレートが下流傾斜位置にある場合の断面図であり、(c)は、揺動プレートが下流開口位置にある場合の断面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is sectional drawing which shows the AA cross section of FIG. 5 when a rocking | swiveling plate rock | fluctuates. Further, (a) is a cross-sectional view when the swing plate is in the lowest vertical position, (b) is a cross-sectional view when the swing plate is in the downstream inclined position, and (c) is It is sectional drawing in case a rocking plate exists in a downstream opening position. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内の排気ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a figure which shows the flow of the exhaust gas in a tail pipe. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、エンジン回転数と揺動プレートの開度との関係を表す揺動プレート開度特性図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a rocking | fluctuation plate opening degree characteristic figure showing the relationship between an engine speed and the opening degree of a rocking | fluctuation plate. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、(a)〜(c)は、テールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の音圧分布の定在波を説明する図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, (a)-(c) is the determination of sound pressure distribution of the air column resonance by the open end reflection which generate | occur | produces in a tail pipe. It is a figure explaining a standing wave. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、テールパイプのエンジン回転数と音圧レベルとの関係を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a figure which shows the relationship between the engine speed of a tail pipe, and a sound pressure level. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、下流開口端で入射波Gが透過波G1および反射波R1、R2に分配される状態を説明する図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a figure explaining the state by which the incident wave G is distributed to the transmitted wave G1 and reflected wave R1, R2 in a downstream opening end. . 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、揺動プレートの端部を円弧状にした場合のテールパイプの下流開口端を示す断面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is sectional drawing which shows the downstream opening end of a tail pipe when the edge part of a rocking | swiveling plate is made into circular arc shape. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、構成の一部が異なるテールパイプが連結されたマフラの一部の内部構造を示すマフラの斜視図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a perspective view of the muffler which shows the partial internal structure of the muffler with which the tail pipe from which a part of structure differs was connected. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第2の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流開口端の斜視図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a perspective view of the downstream opening end of a tail pipe. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第2の実施の形態を示す図であり、テールパイプの下流開口端および可動ウェイトの斜視図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a perspective view of the downstream opening end and movable weight of a tail pipe. 従来の内燃機関の排気系の構成図である。It is a block diagram of the exhaust system of the conventional internal combustion engine. 両端が開口端となる従来のテールパイプが連結されたマフラの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a muffler to which a conventional tail pipe having both ends as open ends is connected. (a)〜(c)は、従来のテールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の音圧分布の定在波を説明する図である。(A)-(c) is a figure explaining the standing wave of the sound pressure distribution of air column resonance by the opening end reflection which generate | occur | produces in the conventional tail pipe. 従来のテールパイプのエンジン回転数と音圧レベルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the engine speed of a conventional tail pipe, and a sound pressure level. 従来の内燃機関の他の構成の排気系の構成図である。It is a block diagram of the exhaust system of the other structure of the conventional internal combustion engine. 従来の消音バルブの斜視図である。It is a perspective view of the conventional silencer valve.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態における内燃機関の排気装置の構成について、図1に示す内燃機関の排気装置の概略ブロック構成図を参照して、説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the exhaust device for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic block diagram of the exhaust device for the internal combustion engine shown in FIG.

図1に示すように、本実施の形態における排気装置20は、直列4気筒の内燃機関としてのエンジン21から排出された排気ガスを排気する装置として、適用されている。エンジン21には、排気マニホールド22が接続されており、排気マニホールド22には、排気装置20が接続されている。   As shown in FIG. 1, the exhaust device 20 in the present embodiment is applied as a device for exhausting exhaust gas discharged from an engine 21 as an in-line four-cylinder internal combustion engine. An exhaust manifold 22 is connected to the engine 21, and an exhaust device 20 is connected to the exhaust manifold 22.

なお、エンジン21は、直列4気筒に限らず、直列3気筒または直列5気筒以上であってもよく、左右に分割されたそれぞれのバンクに3気筒以上の気筒を有するV型エンジンであってもよい。   The engine 21 is not limited to the in-line four cylinders, and may be in-line three cylinders or in-line five cylinders or more, or may be a V-type engine having three or more cylinders in each bank divided into left and right. Good.

排気マニホールド22は、エンジン21の第1気筒から第4気筒にそれぞれ連通する排気ポートにそれぞれ接続される4つの排気枝管22a、22b、22c、22dと、排気枝管22a、22b、22c、22dの下流側を集合させる排気集合管22eとから構成されており、エンジン21の各気筒から排気される排気ガスが排気枝管22a、22b、22c、22dを介して排気集合管22eに導入されるようになっている。   The exhaust manifold 22 includes four exhaust branch pipes 22a, 22b, 22c, and 22d, and exhaust branch pipes 22a, 22b, 22c, and 22d connected to exhaust ports that respectively communicate with the first cylinder to the fourth cylinder of the engine 21. The exhaust gas collecting pipe 22e that collects the downstream side of the exhaust gas is exhausted from each cylinder of the engine 21 and introduced into the exhaust collecting pipe 22e via the exhaust branch pipes 22a, 22b, 22c, and 22d. It is like that.

排気装置20は、触媒コンバータ24と、円筒状のフロントパイプ25と、円筒状のセンターパイプ26と、消音器としてのマフラ27と、円筒状の排気管としてのテールパイプ28と、を備えている。また、排気装置20は、車体の床下に弾性的に垂下されるようにしてエンジン21の排気ガスの排気方向下流側に設置されている。
なお、上流側とは、排気ガスの排気方向上流側を示し、下流側とは、排気ガスの排気方向下流側を示す。
The exhaust device 20 includes a catalytic converter 24, a cylindrical front pipe 25, a cylindrical center pipe 26, a muffler 27 as a silencer, and a tail pipe 28 as a cylindrical exhaust pipe. Further, the exhaust device 20 is installed on the downstream side in the exhaust direction of the exhaust gas of the engine 21 so as to be elastically suspended below the floor of the vehicle body.
The upstream side indicates the upstream side in the exhaust direction of the exhaust gas, and the downstream side indicates the downstream side in the exhaust direction of the exhaust gas.

触媒コンバータ24の上流端は、排気集合管22eの下流端に接続されており、触媒コンバータ24の下流端は、自在継手29を介してフロントパイプ25に接続されている。この触媒コンバータ24は、ハニカム基材または粒状の活性アルミナ製担体に白金、パラジウム等の触媒を付着させたものが本体ケースに収納されたものから構成され、NOxの還元やCO、HCの酸化を行うようになっている。   The upstream end of the catalytic converter 24 is connected to the downstream end of the exhaust collecting pipe 22e, and the downstream end of the catalytic converter 24 is connected to the front pipe 25 via a universal joint 29. This catalytic converter 24 is composed of a honeycomb base or a granular activated alumina support to which a catalyst such as platinum or palladium is attached, which is housed in a main body case, and performs reduction of NOx and oxidation of CO and HC. To do.

自在継手29は、ボールジョイント等の球面継手から構成されており、触媒コンバータ24とフロントパイプ25との相対変位を許容するようになっている。また、フロントパイプ25の下流端には、自在継手30を介してセンターパイプ26の上流端が接続されている。自在継手30は、ボールジョイント等の球面継手から構成されており、フロントパイプ25とセンターパイプ26との相対変位を許容するようになっている。   The universal joint 29 is composed of a spherical joint such as a ball joint, and allows relative displacement between the catalytic converter 24 and the front pipe 25. The upstream end of the center pipe 26 is connected to the downstream end of the front pipe 25 via a universal joint 30. The universal joint 30 is composed of a spherical joint such as a ball joint, and allows relative displacement between the front pipe 25 and the center pipe 26.

センターパイプ26の下流側は、マフラ27に接続されており、このマフラ27は、排気音の消音を行うようになっている。   A downstream side of the center pipe 26 is connected to a muffler 27, and the muffler 27 is configured to mute the exhaust sound.

図2、図3に示すように、マフラ27は、中空筒状に形成されたアウタシェル31と、アウタシェル31の両端を閉塞するエンドプレート32、33と、エンドプレート32とエンドプレート33との間に介装された仕切板34とを備えており、アウタシェル31、エンドプレート32、33および仕切板34を含んで消音器本体が構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the muffler 27 includes an outer shell 31 formed in a hollow cylindrical shape, end plates 32 and 33 that close both ends of the outer shell 31, and an end plate 32 and an end plate 33. A silencer body is configured including the outer shell 31, end plates 32 and 33, and the partition plate 34.

アウタシェル31内に設けられた仕切板34は、アウタシェル31内を、排気ガスを拡張するための拡張室35およびヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音を消音するための共鳴室36に区画している。また、エンドプレート32と仕切板34には、それぞれ挿通孔32a、34aが形成されており、この挿通孔32a、34aには、センターパイプ26の下流側の端部、すなわち、センターパイプ26のうちマフラ27の内部に収納されている部分からなるインレットパイプ部26Aが挿通されている。   A partition plate 34 provided in the outer shell 31 divides the outer shell 31 into an expansion chamber 35 for expanding exhaust gas and a resonance chamber 36 for silencing exhaust sound of a specific frequency by Helmholtz resonance. . Further, the end plate 32 and the partition plate 34 are formed with insertion holes 32a and 34a, respectively. The insertion holes 32a and 34a have downstream ends of the center pipe 26, that is, the muffler 27 of the center pipe 26. 26A of inlet pipes which consist of the part accommodated in the inside are penetrated.

このインレットパイプ部26Aは、拡張室35および共鳴室36に収納されるようにしてエンドプレート32および仕切板34に支持されており、下流開口端26bが共鳴室36に開口している。   The inlet pipe portion 26 </ b> A is supported by the end plate 32 and the partition plate 34 so as to be accommodated in the expansion chamber 35 and the resonance chamber 36, and the downstream opening end 26 b is open to the resonance chamber 36.

また、インレットパイプ部26Aには、インレットパイプ部26Aの延在方向(排気ガスの排気方向)および周方向に複数の小孔26aが形成されており、インレットパイプ部26Aの内部と拡張室35とは、小孔26aを介して連通している。   The inlet pipe portion 26A is formed with a plurality of small holes 26a in the extending direction (exhaust gas exhaust direction) and the circumferential direction of the inlet pipe portion 26A, and the inside of the inlet pipe portion 26A and the expansion chamber 35 Are communicated through a small hole 26a.

したがって、センターパイプ26のインレットパイプ部26Aを通してマフラ27に導入される排気ガスは、小孔26aを介して拡張室35に導入されるとともに、インレットパイプ部26Aの下流開口端26bから共鳴室36に導入される。   Therefore, the exhaust gas introduced into the muffler 27 through the inlet pipe portion 26A of the center pipe 26 is introduced into the expansion chamber 35 through the small hole 26a, and is introduced into the resonance chamber 36 from the downstream opening end 26b of the inlet pipe portion 26A. Is done.

そして、共鳴室36に導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。   The exhaust gas introduced into the resonance chamber 36 is silenced by a specific frequency due to Helmholtz resonance.

すなわち、インレットパイプ部26Aの小孔26aの最下流側から共鳴室36に突出するインレットパイプ部26Aの突出部分までの長さをL1(m)、インレットパイプ部26Aの断面積をS(m)、共鳴室36の容積をV(m)、空気中の音速をc(m/s)とするとき、空気中の共鳴周波数fn(Hz)は、ヘルムホルツ共鳴に関する下記の式(4)により求められる。

Figure 0005119230
That is, the length from the most downstream side of the small hole 26a of the inlet pipe portion 26A to the protruding portion of the inlet pipe portion 26A protruding into the resonance chamber 36 is L1 (m), and the cross-sectional area of the inlet pipe portion 26A is S (m 2 ), Where the volume of the resonance chamber 36 is V (m 3 ) and the sound velocity in the air is c (m / s), the resonance frequency fn (Hz) in the air is expressed by the following equation (4) regarding Helmholtz resonance. Desired.
Figure 0005119230

上記の式(4)から明らかなように、共鳴室36の容積Vを小さくしたり、インレットパイプ部26Aの突出部分の長さL1を短くしたり、インレットパイプ部26Aの断面積Sを大きくすることにより、共鳴周波数を高周波数側にチューニングすることができる。また、共鳴室36の容積Vを大きくしたり、インレットパイプ部26Aの突出部分の長さL1を長くしたり、インレットパイプ部26Aの断面積Sを小さくすることにより、共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることができる。   As apparent from the above equation (4), the volume V of the resonance chamber 36 is reduced, the length L1 of the protruding portion of the inlet pipe portion 26A is shortened, or the cross-sectional area S of the inlet pipe portion 26A is increased. Thus, the resonance frequency can be tuned to the high frequency side. Further, by increasing the volume V of the resonance chamber 36, increasing the length L1 of the protruding portion of the inlet pipe portion 26A, or reducing the cross-sectional area S of the inlet pipe portion 26A, the resonance frequency is lowered to the low frequency side. Can be tuned.

一方、仕切板34とエンドプレート33には、それぞれ挿通孔34b、33aが形成されており、この挿通孔34b、33aには、テールパイプ28の上流側の端部、すなわち、テールパイプ28のうちマフラ27の内部に収納されている部分からなるアウトレットパイプ部28Aが挿通されている。   On the other hand, the partition plate 34 and the end plate 33 are formed with insertion holes 34b and 33a, respectively. The insertion holes 34b and 33a are formed on the upstream end of the tail pipe 28, that is, among the tail pipes 28. An outlet pipe portion 28 </ b> A composed of a portion housed inside the muffler 27 is inserted.

テールパイプ28は、一端部に、上流開口端28aが形成されており、上流開口端28aから距離Lだけ離隔した他端部に、下流開口端28bが形成されている。また、テールパイプ28の上流開口端28aは、拡張室35に開口し、テールパイプ28の下流開口端28bは、大気に連通している。このため、マフラ27の拡張室35からテールパイプ28の上流開口端28aに導入された排気ガスは、テールパイプ28を通して下流開口端28bから大気に排出される。
また、テールパイプ28の外部、テールパイプ28の下流開口端28bの近傍には、錘となる可動ウェイト46が設けられている。
The tail pipe 28 has an upstream opening end 28a formed at one end portion, and a downstream opening end 28b formed at the other end portion separated from the upstream opening end 28a by a distance L. The upstream opening end 28a of the tail pipe 28 opens into the expansion chamber 35, and the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 communicates with the atmosphere. For this reason, the exhaust gas introduced from the expansion chamber 35 of the muffler 27 to the upstream opening end 28a of the tail pipe 28 is discharged to the atmosphere from the downstream opening end 28b through the tail pipe 28.
A movable weight 46 serving as a weight is provided outside the tail pipe 28 and in the vicinity of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28.

図4〜図7に示すように、テールパイプ28の下流開口端28bには、弁体としての揺動プレート41が設けられている。揺動プレート41は、テールパイプ28の延在方向中心軸線に対する直交方向に設けられ、排気流の揺動により所定の角度で排気流を受ける排気受圧面41aと、排気受圧面41aと略直行方向で排気受圧面41aの下流側側面および下面を覆うプレート側面部41bを有している。また、揺動プレート41のプレート側面部41bの上部には、回転軸としての軸部材42が挿通される挿通孔41cが形成されている。   As shown in FIGS. 4 to 7, a swing plate 41 as a valve body is provided at the downstream opening end 28 b of the tail pipe 28. The swing plate 41 is provided in a direction orthogonal to the central axis of the tail pipe 28 in the extending direction, and receives an exhaust pressure receiving surface 41a that receives an exhaust flow at a predetermined angle by swinging the exhaust flow, and a direction substantially perpendicular to the exhaust pressure receiving surface 41a. And the plate side surface portion 41b covering the downstream side surface and the lower surface of the exhaust pressure receiving surface 41a. Further, an insertion hole 41c through which a shaft member 42 as a rotation shaft is inserted is formed in the upper portion of the plate side surface portion 41b of the swing plate 41.

また、揺動プレート41は、排気受圧面41aが排気ガスの排気流を受けていない場合には、排気受圧面41aがテールパイプ28の上流側に傾いた状態となるように設置されている。   Further, the swing plate 41 is installed so that the exhaust pressure receiving surface 41a is inclined to the upstream side of the tail pipe 28 when the exhaust pressure receiving surface 41a does not receive the exhaust gas flow.

軸部材42は、テールパイプ28の延在方向中心軸線に対して直交するとともに、テールパイプ28の延在方向中心軸に対して外周側に離隔してテールパイプ28に取り付けられている。   The shaft member 42 is attached to the tail pipe 28 so as to be orthogonal to the central axis of the tail pipe 28 in the extending direction and to be separated from the outer peripheral side with respect to the central axis of the tail pipe 28 in the extending direction.

また、軸部材42は、揺動プレート41とともに回転するようになっている。さらに、軸部材42は、可動ウェイト46が設けられた側の一端部に、軸部材42と一体回転し、可動ウェイト46と接触したときに可動ウェイト46を可動させる回転伝達部としてのフック42aが設けられている。   Further, the shaft member 42 rotates together with the swing plate 41. Further, the shaft member 42 has a hook 42 a as a rotation transmitting portion that rotates integrally with the shaft member 42 and moves the movable weight 46 when it comes into contact with the movable weight 46 at one end portion on the side where the movable weight 46 is provided. Is provided.

また、テールパイプ28の下流開口端28bの外周上部には、突出片43a、43bが形成されており、突出片43a、43bには、それぞれ軸部材42が挿通される挿通孔43cが形成されている。
また、テールパイプ28の下流開口端28bの上部には、挿通孔28cが形成されており、この挿通孔28cには、軸部材42が挿通されるようになっている。
Further, projecting pieces 43a and 43b are formed on the outer peripheral upper portion of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28, and insertion holes 43c through which the shaft member 42 is inserted are formed in the projecting pieces 43a and 43b, respectively. Yes.
An insertion hole 28c is formed in the upper part of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28, and the shaft member 42 is inserted into the insertion hole 28c.

また、可動ウェイト46の上部には、挿通孔46aが形成されており、この挿通孔46aには、軸部材42が挿通されるようになっている。
また、可動ウェイト46の上部で、テールパイプ28と反対側には、突出片43dが形成されており、突出片43dには、軸部材42が挿通される挿通孔43eが形成されている。
An insertion hole 46a is formed in the upper portion of the movable weight 46, and the shaft member 42 is inserted into the insertion hole 46a.
Further, a protruding piece 43d is formed on the upper side of the movable weight 46 on the side opposite to the tail pipe 28, and an insertion hole 43e through which the shaft member 42 is inserted is formed in the protruding piece 43d.

また、揺動プレート41に対して回転させるトルクが加えられておらず、揺動プレート41が自重のみによって釣り合っている状態において、軸部材42に設けられたフック42aと、可動ウェイト46のウェイト上面46bとは、所定の角度Aとなるように設置されている。すなわち、フック42aは、排気ガスの排気流により、揺動プレート41が角度Aだけ回転すると、可動ウェイト46のウェイト上面46bと接触するようになっている。したがって、可動ウェイト46は、揺動プレート41が揺動される角度が、角度Aよりも大きくなる場合に負荷を与える負荷部材として機能するようになっている。   Further, when no torque is applied to the swing plate 41 and the swing plate 41 is balanced only by its own weight, the hook 42a provided on the shaft member 42 and the weight upper surface of the movable weight 46 are provided. 46b is installed at a predetermined angle A. In other words, the hook 42 a comes into contact with the weight upper surface 46 b of the movable weight 46 when the swing plate 41 is rotated by the angle A by the exhaust gas exhaust flow. Therefore, the movable weight 46 functions as a load member that applies a load when the angle at which the swing plate 41 is swung is larger than the angle A.

また、軸部材42の両端部には、それぞれスナップリング44が取り付けられるようになっており、このスナップリング44によって軸部材42が突出片43a、43dに係止され、軸部材42が挿通孔41c、28c、43c、46a、43eから抜け出ることが防止される。   Further, snap rings 44 are attached to both ends of the shaft member 42. The snap ring 44 locks the shaft member 42 to the protruding pieces 43a and 43d, and the shaft member 42 is inserted into the insertion hole 41c. , 28c, 43c, 46a, 43e are prevented from coming out.

したがって、揺動プレート41は、図6に示すように、テールパイプ28の下流開口端28bの通路断面積を所定の通路断面積とした位置(以下、上流傾斜位置という)から、図7(a)に示すように、テールパイプ28の下流開口端28bの通路断面積を最も小さくする位置(以下、鉛直最下位位置という)を経て、図7(c)に示すように、テールパイプ28の下流開口端28bの通路断面積を大きくする位置(以下、下流開口位置という)との間で軸部材42を回転軸として揺動することにより、テールパイプ28の下流開口端28bの通路断面積を可変するようになっている。なお、図7(b)は、図7(a)に示す鉛直最下位位置と、図7(c)に示す下流開口位置との間の、テールパイプ28の下流開口端28bの通路断面積を所定の通路断面積とする揺動プレート41の位置(以下、下流傾斜位置という)を示す図である。   Accordingly, as shown in FIG. 6, the swing plate 41 is moved from a position where the passage sectional area of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 is a predetermined passage sectional area (hereinafter referred to as an upstream inclined position) to the position shown in FIG. As shown in FIG. 7C, after the position where the passage sectional area of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 is the smallest (hereinafter referred to as the vertical lowest position), as shown in FIG. The passage sectional area of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 can be varied by swinging with the shaft member 42 as a rotation axis between the position where the passage sectional area of the opening end 28b is increased (hereinafter referred to as the downstream opening position). It is supposed to be. 7B shows the passage cross-sectional area of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 between the vertical lowest position shown in FIG. 7A and the downstream opening position shown in FIG. 7C. It is a figure which shows the position (henceforth a downstream inclination position) of the rocking | fluctuation plate 41 used as a predetermined | prescribed channel cross-sectional area.

また、揺動プレート41およびプレート側面部41bと、下流開口端28bと、の間には、一定の開口面積の開口部45が画成されるようになっている。すなわち、この開口部45は、揺動プレート41が揺動される角度に応じて絞られたテールパイプ28の下流開口端28bの通路断面積に相当するものとなる。   In addition, an opening 45 having a certain opening area is defined between the swing plate 41 and the plate side surface 41b and the downstream opening end 28b. That is, the opening 45 corresponds to the passage cross-sectional area of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 that is narrowed according to the angle at which the swing plate 41 is swung.

次に、作用を説明する。
エンジン21の運転時にエンジン21の各気筒から排気される排気ガスは、排気マニホールド22から触媒コンバータ24に導入され、触媒コンバータ24によってNOxの還元やCO、HCの酸化が行われる。
Next, the operation will be described.
Exhaust gas exhausted from each cylinder of the engine 21 during operation of the engine 21 is introduced from the exhaust manifold 22 to the catalytic converter 24, where the catalytic converter 24 reduces NOx and oxidizes CO and HC.

触媒コンバータ24から排気される排気ガスは、フロントパイプ25およびセンターパイプ26を通してマフラ27に導入される。マフラ27に導入される排気ガスは、インレットパイプ部26Aの小孔26aを介して拡張室35に導入されるとともに、インレットパイプ部26Aの下流開口端26bから共鳴室36に導入され、共鳴室36に導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。   Exhaust gas exhausted from the catalytic converter 24 is introduced into the muffler 27 through the front pipe 25 and the center pipe 26. The exhaust gas introduced into the muffler 27 is introduced into the expansion chamber 35 through the small hole 26a of the inlet pipe portion 26A, and is introduced into the resonance chamber 36 from the downstream opening end 26b of the inlet pipe portion 26A. In the exhaust gas introduced into the exhaust gas, the exhaust sound of a specific frequency is silenced by Helmholtz resonance.

拡張室35に導入された排気ガスは、アウトレットパイプ部28Aの上流開口端28aを通してテールパイプ28に導入された後、テールパイプ28の下流開口端28bを通して大気に排出される。   The exhaust gas introduced into the expansion chamber 35 is introduced into the tail pipe 28 through the upstream opening end 28a of the outlet pipe portion 28A, and then discharged to the atmosphere through the downstream opening end 28b of the tail pipe 28.

また、テールパイプ28の下流開口端28bには、排気ガスの排気流によって揺動されることにより下流開口端28bの開口断面積を変更する揺動プレート41が設けられており、この揺動プレート41と下流開口端28bの内周部との間には、一定の開口面積の開口部45が画成される。このため、エンジン21の回転数が排気ガスの排気量が少ないアイドル回転数である領域(以下、アイドル回転域という)では、図8に示すように、揺動プレート41が上流傾斜位置となり、テールパイプ28に導入される排気ガス(矢印で示す)は、揺動プレート41が鉛直最下位位置にある場合よりも、開口部45が大きく開かれた状態で大気に排出される(図6参照)。これにより、アイドル回転域では、排気ガスが流通する通路が大きく開口するので、背圧の抑制や気流音の発生の抑制を行うことができる。   The downstream opening end 28b of the tail pipe 28 is provided with a swinging plate 41 that changes the opening cross-sectional area of the downstream opening end 28b by being swung by the exhaust gas exhaust flow. An opening 45 having a certain opening area is defined between 41 and the inner peripheral portion of the downstream opening end 28b. For this reason, in the region where the engine speed is the idling engine speed where the exhaust amount of exhaust gas is small (hereinafter referred to as the idling engine speed range), as shown in FIG. Exhaust gas (indicated by an arrow) introduced into the pipe 28 is discharged to the atmosphere with the opening 45 being opened wider than when the swing plate 41 is in the lowest vertical position (see FIG. 6). . Thereby, in the idling rotation region, the passage through which the exhaust gas flows is greatly opened, so that it is possible to suppress back pressure and generation of airflow noise.

図9に、エンジン21の回転数と、テールパイプ28の断面積における開口部45の比率、すなわち、揺動プレート41の開度と、の関係を表す揺動プレート41の開度特性を示す。   FIG. 9 shows the opening characteristic of the swing plate 41 representing the relationship between the rotational speed of the engine 21 and the ratio of the opening 45 in the cross-sectional area of the tail pipe 28, that is, the opening of the swing plate 41.

アイドル回転域と同様に、エンジン回転数が低く排気ガスの排気量が少ない領域(以下、低回転域という)では、揺動プレート41が上流傾斜位置、または、上流傾斜位置と鉛直最下位位置との間となり、テールパイプ28に導入される排気ガスは、揺動プレート41が鉛直最下位位置にある場合よりも、開口部45が大きく開かれた状態で大気に排出される(図6参照)。これにより、低回転域においても、排気ガスが流通する通路が大きく開口するので、背圧の抑制や気流音の発生の抑制を行うことができる。   As in the idling engine speed range, in a region where the engine speed is low and the exhaust gas displacement is small (hereinafter referred to as the low engine speed region), the swing plate 41 is in the upstream tilt position, or the upstream tilt position and the vertical lowest position. The exhaust gas introduced into the tail pipe 28 is exhausted to the atmosphere with the opening 45 being opened wider than when the swing plate 41 is in the lowest vertical position (see FIG. 6). . As a result, the passage through which the exhaust gas circulates greatly opens even in the low rotation range, so that back pressure can be suppressed and generation of airflow noise can be suppressed.

また、エンジン回転数が高く排気ガスの排気量が多い領域(以下、高回転域という)では、排気流によって揺動プレート41が大きく揺動され、揺動プレート41が下流開口位置となり、テールパイプ28に導入される排気ガスは、開口部45が下流側で上流傾斜位置における開口面積よりもさらに大きく開かれた状態で大気に排出される(図7(c)参照)。したがって、高回転域では、アイドル回転域よりも、排気ガスが流通する通路が大きく開口し、背圧の抑制や気流音の発生の抑制を行うことができる。   Further, in a region where the engine speed is high and the exhaust amount of exhaust gas is large (hereinafter referred to as a high rotation region), the swing plate 41 is swung greatly by the exhaust flow, and the swing plate 41 becomes the downstream opening position, and the tail pipe. The exhaust gas introduced into 28 is discharged to the atmosphere in a state where the opening 45 is opened further on the downstream side than the opening area at the upstream inclined position (see FIG. 7C). Therefore, in the high rotation range, the passage through which the exhaust gas flows is opened larger than in the idle rotation range, and it is possible to suppress back pressure and generation of airflow noise.

一方、このような高回転域から、スロットルバルブが閉じられ車両が減速される領域(以下、減速回転域という)となると、エンジン21から排出される排気ガス量が減る。これにより、揺動プレート41が下流傾斜位置を経て鉛直最下位位置となり、テールパイプ28に導入される排気ガスは、開口部45が最も絞られた状態で大気に排出される(図7(a)参照)。これにより、減速回転域では、排気ガスが流通する通路が揺動プレート41により閉口された閉口部と、開口された開口部45と、により、それぞれ反射波が発生し、この反射波の干渉によりテールパイプ28で発生する騒音の抑制を行うことができる。上記反射波の発生および干渉については、後述する。   On the other hand, when the throttle valve is closed and the vehicle is decelerated (hereinafter referred to as a deceleration rotation region) from such a high rotation region, the amount of exhaust gas discharged from the engine 21 decreases. As a result, the swinging plate 41 reaches the lowest position in the vertical direction through the downstream inclined position, and the exhaust gas introduced into the tail pipe 28 is discharged to the atmosphere with the opening 45 being most narrowed (FIG. 7A). )reference). As a result, in the decelerating rotation region, reflected waves are generated by the closed portion where the passage through which the exhaust gas flows is closed by the swing plate 41 and the opened opening 45, respectively. Noise generated in the tail pipe 28 can be suppressed. The generation and interference of the reflected wave will be described later.

また、アイドル回転域または低回転域から、スロットルバルブが開かれ車両が加速される領域(以下、加速回転域という)となると、エンジン21から排出される排気ガス量が増える。これにより、揺動プレート41が鉛直最下位位置を経て下流傾斜位置となり、テールパイプ28に導入される排気ガスは、開口部45がある程度絞られた状態で大気に排出される(図7(b)参照)。   Further, when the throttle valve is opened and the vehicle is accelerated from the idle rotation range or the low rotation range (hereinafter referred to as acceleration rotation range), the amount of exhaust gas discharged from the engine 21 increases. As a result, the swinging plate 41 passes through the vertical lowest position and becomes the downstream inclined position, and the exhaust gas introduced into the tail pipe 28 is discharged to the atmosphere with the opening 45 being throttled to some extent (FIG. 7B). )reference).

ここで、揺動プレート41は、鉛直最下位位置まで回転すると、揺動プレート41とともに回転する軸部材42に設けられたフック42aが、可動ウェイト46のウェイト上面46bと接触する。これにより、揺動プレート41は、上流傾斜位置から鉛直最下位位置までの間は、揺動プレート41のみを回転させるトルクにより回転するが、鉛直最下位位置から下流傾斜位置および下流開口位置方向に回転するには、揺動プレート41に加え、可動ウェイト46も回転させるトルクが必要となる。   Here, when the swing plate 41 rotates to the lowest vertical position, the hook 42 a provided on the shaft member 42 that rotates together with the swing plate 41 contacts the weight upper surface 46 b of the movable weight 46. Thus, the swing plate 41 is rotated by the torque that rotates only the swing plate 41 from the upstream tilt position to the vertical lowest position, but from the vertical lowest position to the downstream tilt position and the downstream opening position direction. In order to rotate, torque that rotates the movable weight 46 in addition to the swing plate 41 is required.

したがって、揺動プレート41を上流傾斜位置から鉛直最下位位置までの間で回転させるトルクよりも、揺動プレート41を鉛直最下位位置から下流傾斜位置および下流開口位置方向に回転させるトルクの方が大きくなり、同一のトルクが与えられても、上流傾斜位置から鉛直最下位位置までの間の回転角よりも、鉛直最下位位置から下流傾斜位置および下流開口位置方向に回転する回転角の方が小さくなる。   Accordingly, the torque for rotating the swing plate 41 from the vertical lowest position to the downstream tilt position and the downstream opening position is more than the torque for rotating the swing plate 41 from the upstream tilt position to the vertical lowest position. Even when the same torque is applied, the rotation angle that rotates from the vertical lowest position to the downstream inclination position and the downstream opening position is more than the rotation angle from the upstream inclination position to the vertical lowest position. Get smaller.

このため、加速回転域においては、開口部45が大きく開かれず、減速回転域と同様に、排気ガスが流通する通路が揺動プレート41により閉口された閉口部と、開口された開口部45と、により、それぞれ反射波が発生し、この反射波の干渉によりテールパイプ28で発生する騒音の抑制を行うことができる。   For this reason, in the acceleration rotation region, the opening 45 is not greatly opened. Similarly to the deceleration rotation region, the passage where the exhaust gas flows is closed by the swing plate 41, and the opening 45 is opened. Thus, a reflected wave is generated, and noise generated in the tail pipe 28 due to interference of the reflected wave can be suppressed.

次に、テールパイプ28の下流開口端28bおよび揺動プレート41により発生する反射波および干渉について、説明する。   Next, the reflected wave and interference generated by the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 and the swing plate 41 will be described.

エンジン21の運転によりテールパイプ28に導入される排気ガスは、エンジン21の回転数に応じて変化する排気脈動をともなって入力される。この排気脈動は、テールパイプ28の入射波となり、この入射波は、エンジン21の回転数が増大するにつれて周波数が大きくなるものである。   The exhaust gas introduced into the tail pipe 28 by the operation of the engine 21 is input with an exhaust pulsation that changes according to the rotational speed of the engine 21. This exhaust pulsation becomes an incident wave of the tail pipe 28, and this incident wave has a frequency that increases as the rotational speed of the engine 21 increases.

エンジン21の運転時の排気脈動による入射波がテールパイプ28に導入されると、この入射波がテールパイプ28の下流開口端28bの開口部45で、いわゆる、開口端反射する。この反射波は、入射波と同じ位相で進行方向が入射波と逆向きとなる。また、この反射波は、再び上流開口端28aでこの反射波と同位相で逆向きに開口端反射を行う。この反射波が今度は入射波となり、下流開口端28bの開口部45で反射波となる。   When an incident wave due to exhaust pulsation during operation of the engine 21 is introduced into the tail pipe 28, this incident wave is reflected at the opening 45 of the downstream opening end 28 b of the tail pipe 28, so-called opening end reflection. The reflected wave has the same phase as the incident wave and the traveling direction is opposite to the incident wave. Further, this reflected wave is again reflected at the upstream opening end 28a in the opposite direction with the same phase as this reflected wave. This reflected wave then becomes an incident wave and becomes a reflected wave at the opening 45 at the downstream opening end 28b.

開口端反射が起こる理由としては、テールパイプ28内を流れる排気ガスの圧力は高く、テールパイプ28の下流開口端28bの外側は圧力が低いため、入射波が勢いよく大気に飛び出すことで下流開口端28b内の排気ガスの圧力が低くなり、この低圧部がテールパイプ28を上流開口端28aに向かって進行し始めるからである。   The reason for the reflection at the opening end is that the pressure of the exhaust gas flowing in the tail pipe 28 is high and the pressure outside the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 is low. This is because the pressure of the exhaust gas in the end 28b is lowered, and the low pressure portion starts to advance through the tail pipe 28 toward the upstream opening end 28a.

したがって、反射波は、入射波と同位相で逆向きとなるのである。また、上流開口端28a側で反射波が発生する理由も、下流開口端28bで反射波が発生する理由と同様である。   Therefore, the reflected wave has the same phase as the incident wave and reverse direction. The reason why the reflected wave is generated on the upstream opening end 28a side is the same as the reason why the reflected wave is generated on the downstream opening end 28b.

そして、下流開口端28bの開口部45に向かう入射波と下流開口端28bの開口部45と逆向きの反射波とが干渉することで、テールパイプ28の上流開口端28aおよび下流開口端28bの開口部45が音圧分布の節となるような定在波ができる。   The incident wave toward the opening 45 of the downstream opening end 28b and the reflected wave opposite to the opening 45 of the downstream opening end 28b interfere with each other, so that the upstream opening end 28a and the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 A standing wave is created in which the opening 45 becomes a node of the sound pressure distribution.

また、この定在波は、テールパイプ28の管長Lと定在波の波長λとが特定の関係にあるとき、振幅が著しく大きくなり、気柱共鳴が生じる。この気柱共鳴は、テールパイプ28の管長Lを半波長とした定在波を基本として、半波長の自然数倍が管長Lとなる波長の定在波が発生して音圧が増大し、騒音となってしまう。   Further, when the standing wave 28 has a specific relationship between the length L of the tail pipe 28 and the wavelength λ of the standing wave, the standing wave has an extremely large amplitude and air column resonance occurs. This air column resonance is based on a standing wave with the pipe length L of the tail pipe 28 as a half wavelength, and a standing wave having a wavelength at which the natural number multiple of the half wavelength is the tube length L is generated, increasing the sound pressure. It becomes noise.

具体的には、図10(a)に気柱共鳴の定在波の音圧分布を示すように、基本振動(一次成分)の気柱共鳴の波長λ1は、テールパイプ28の管長Lの2倍となり、図10(b)に示すように、二次成分の気柱共鳴の波長λ2は、管長Lの1倍となる。また、図10(c)に示すように、三次成分の気柱共鳴の波長λ3は、管長Lの2/3倍となり、それぞれの定在波は、テールパイプ28の上流開口端28aおよび下流開口端28bが音圧分布の節となる。また、本実施の形態の揺動プレート41は、テールパイプ28の下流開口端28bに設けられているため、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置している。   Specifically, as shown in FIG. 10A, the sound pressure distribution of the standing wave of the air column resonance, the wavelength λ1 of the air column resonance of the fundamental vibration (primary component) is 2 of the tube length L of the tail pipe 28. As shown in FIG. 10B, the air column resonance wavelength λ2 of the secondary component is one time the tube length L. Further, as shown in FIG. 10C, the wavelength λ3 of the air column resonance of the third order component is 2/3 times the tube length L, and each standing wave has the upstream opening end 28a and the downstream opening of the tail pipe 28. The end 28b is a node of the sound pressure distribution. Further, since the rocking plate 41 of the present embodiment is provided at the downstream opening end 28b of the tail pipe 28, it is located at the node of the sound pressure distribution of the standing wave of air column resonance.

さらに、図11に示すように、排気音の音圧レベル(dB)は、エンジン回転数(rpm)が増大するのにともなって一次成分f1、二次成分f2の共鳴周波数(Hz)に対応するエンジン回転数Neでそれぞれ極大となる。   Further, as shown in FIG. 11, the sound pressure level (dB) of the exhaust sound corresponds to the resonance frequency (Hz) of the primary component f1 and the secondary component f2 as the engine speed (rpm) increases. Each becomes maximum at the engine speed Ne.

ここで、音速をc(m/s)、テールパイプ28の長さをL(m)、次数をnとしたときのテールパイプ28の気柱共鳴周波数fc(Hz)は、下記の式(5)で表される。

Figure 0005119230
Here, the air column resonance frequency fc (Hz) of the tail pipe 28 when the sound velocity is c (m / s), the length of the tail pipe 28 is L (m), and the order is n is the following equation (5). ).
Figure 0005119230

また、エンジン回転数をNe、気筒数をNとしたときのエンジンの排気脈動の周波数feは、下記の式(6)で表される。

Figure 0005119230
Further, the frequency fe of the exhaust pulsation of the engine when the engine speed is Ne and the number of cylinders is N is expressed by the following equation (6).
Figure 0005119230

音速cを400m/sとし、テールパイプ28の管長L=3.0mとした場合には、上記の式(5)に基づいて、テールパイプ28の気柱共鳴による排気音の一次成分f1は、66.7Hz、二次成分f2は、133.3Hzとなる。   When the sound speed c is 400 m / s and the pipe length L of the tail pipe 28 is 3.0 m, the primary component f1 of the exhaust sound due to the air column resonance of the tail pipe 28 is based on the above equation (5). 66.7 Hz and the secondary component f2 are 133.3 Hz.

また、本実施の形態では、エンジン21が4気筒であるため、N=4となり、上記の式(6)に基づいて、エンジン回転数が2000rpmのときに排気脈動の周波数feが、66.7Hzとなり、気柱共鳴の一次成分f1と一致し、排気音が増大する。また、エンジン回転数が4000rpmのときに排気脈動の周波数feが、133.3Hzとなり、気柱共鳴の二次成分f2と一致し、排気音が増大する。   In the present embodiment, since the engine 21 has four cylinders, N = 4, and the exhaust pulsation frequency fe is 66.7 Hz when the engine speed is 2000 rpm based on the above equation (6). And coincides with the primary component f1 of the air column resonance, and the exhaust noise increases. Further, when the engine speed is 4000 rpm, the frequency fe of the exhaust pulsation becomes 133.3 Hz, which coincides with the secondary component f2 of the air column resonance, and the exhaust noise increases.

特に、100Hz以下の低周波を発生させる低速回転域(エンジン回転数3000rpm以下の回転域)では、車室内にこもり音を生じさせてしまい、運転者に不快感を与えてしまうことになる。   In particular, in a low speed rotation range (a rotation range where the engine speed is 3000 rpm or less) that generates a low frequency of 100 Hz or less, a muffled sound is generated in the passenger compartment, which causes discomfort to the driver.

なお、三次成分の気柱共鳴周波数では、エンジン回転数は、6000rpm程度となり、車両が高速走行状態になるため、風切り音等のような高速時に発生する各種の騒音によって気柱共鳴による騒音が運転者に気にならないものとなる。したがって、三次成分およびそれ以上の高次成分については、あまり問題とならない。   At the third-order air column resonance frequency, the engine speed is about 6000 rpm, and the vehicle is in a high speed running state. Therefore, noise caused by air column resonance is driven by various noises generated at high speed such as wind noise. The person who does not care about the person. Therefore, the third order component and higher order components are not a problem.

そこで、本実施の形態の排気装置20は、アウトレットパイプ部28Aの下流開口端28bに、排気流のみを受けてテールパイプ28内の通路断面積を可変するように軸部材42を中心軸として揺動する揺動プレート41を設け、排気流の流量に応じて揺動する揺動プレート41の位置が気柱共鳴の定在波の音圧分布の節の位置となるように設定することにより、アウトレットパイプ部28Aの下流開口端28bに開口端反射と閉口端反射との2つの反射波を発生させて気柱共鳴によって音圧レベル(dB)が増大してしまうことを抑制するようにしている。   Therefore, the exhaust device 20 of the present embodiment swings around the shaft member 42 as the central axis so that the downstream opening end 28b of the outlet pipe portion 28A receives only the exhaust flow and changes the passage cross-sectional area in the tail pipe 28. By providing an oscillating plate 41 that moves, and setting the position of the oscillating plate 41 that oscillates according to the flow rate of the exhaust flow to be the position of the node of the sound pressure distribution of the standing wave of air column resonance, Two reflected waves of an open end reflection and a closed end reflection are generated at the downstream opening end 28b of the outlet pipe portion 28A to suppress an increase in sound pressure level (dB) due to air column resonance. .

以下、気柱共鳴によって音圧レベルの増大を抑制することができる理由について、説明する。   Hereinafter, the reason why an increase in sound pressure level can be suppressed by air column resonance will be described.

開口部45の開口面積をS1、下流開口端28bの開口面積をS2とし、媒質の音響インピーダンスをそれぞれZ1、Z2とすると、音の反射率Rpは、下記の式(7)で表される。

Figure 0005119230
When the opening area of the opening 45 is S1, the opening area of the downstream opening end 28b is S2, and the acoustic impedance of the medium is Z1 and Z2, respectively, the sound reflectance Rp is expressed by the following equation (7).
Figure 0005119230

ここで、音響インピーダンスは、媒質の密度と音速の積であり、この場合には、媒質は、排気ガスであるため、Z1=Z2となり、音の反射率Rpは、下記の式(8)で表される。

Figure 0005119230
Here, the acoustic impedance is the product of the density of the medium and the speed of sound. In this case, since the medium is exhaust gas, Z1 = Z2, and the sound reflectance Rp is expressed by the following equation (8). expressed.
Figure 0005119230

揺動プレート41による閉口端反射波と、開口部45による開口端反射波と、が同一の強さである場合に、干渉により双方の反射波が最も抑制される。この揺動プレート41による閉口端反射波と開口部45による開口端反射波とを同一の強さにするには、反射率Rpを0.5にすればよいため、上記の式(8)からS1=(1/3)・S2となる。したがって、揺動プレート41が揺動されることにより、下流開口端28bを閉塞した状態の開口部45の開口面積が、下流開口端28bの開口面積の1/3となったときに、音圧レベルが最も抑制されることとなる。   When the closed end reflected wave by the swing plate 41 and the open end reflected wave by the opening 45 have the same intensity, both reflected waves are most suppressed by interference. In order to make the closed end reflected wave by the swing plate 41 and the open end reflected wave by the opening 45 have the same strength, the reflectance Rp may be set to 0.5. S1 = (1/3) · S2. Therefore, when the swing plate 41 is swung, the opening area of the opening 45 in the state where the downstream opening end 28b is closed becomes 1/3 of the opening area of the downstream opening end 28b. The level will be most suppressed.

以下、エンジン21の運転時の排気脈動による入射波Gがテールパイプ28内に入射し、この入射波Gの波長がテールパイプ28の管長Lを半波長とする入射波Gである場合について説明する。   Hereinafter, a case where an incident wave G due to exhaust pulsation during operation of the engine 21 is incident on the tail pipe 28 and the wavelength of the incident wave G is an incident wave G having the tube length L of the tail pipe 28 as a half wavelength will be described. .

図12に示すように、入射波Gは、テールパイプ28の下流開口端28bにおいて、開口部45により透過波G1が大気に透過されるとともに、下流開口端28bから上流開口端28aに向かって反射波R1(開口端反射波)が反射される。また、入射波Gは、揺動プレート41により下流開口端28bから上流開口端28aに向かって反射波(閉口端反射波)R2が反射される。   As shown in FIG. 12, the incident wave G is transmitted to the atmosphere through the opening 45 at the downstream opening end 28b of the tail pipe 28, and reflected from the downstream opening end 28b toward the upstream opening end 28a. The wave R1 (open end reflection wave) is reflected. Further, the reflected wave (closed end reflected wave) R2 of the incident wave G is reflected by the swing plate 41 from the downstream opening end 28b toward the upstream opening end 28a.

この反射波R1は、入射波Gに対して同位相の開口端反射波であり、反射波R2は、入射波Gに対して180度位相が異なる閉口端反射波である。
なお、図12において、反射波R1は、入射波Gに対して同位相であるため、入射波Gと反射波R1は重なっているが、説明の便宜上、反射波R1を入射波Gに対して下方にずらしている。
The reflected wave R1 is an open end reflected wave having the same phase as the incident wave G, and the reflected wave R2 is a closed end reflected wave having a phase difference of 180 degrees with respect to the incident wave G.
In FIG. 12, since the reflected wave R1 has the same phase as the incident wave G, the incident wave G and the reflected wave R1 overlap each other. However, for convenience of explanation, the reflected wave R1 is compared with the incident wave G. It is shifted downward.

このように、反射波R1は、入射波Gと同位相であるため、入射波Gの周波数がテールパイプ28の気柱共鳴周波数となると、入射波Gと反射波R1との干渉により互いに強め合い、排気音の音圧レベルが増大される。   Thus, since the reflected wave R1 has the same phase as the incident wave G, when the frequency of the incident wave G becomes the air column resonance frequency of the tail pipe 28, the reflected wave R1 reinforces each other due to interference between the incident wave G and the reflected wave R1. The sound pressure level of the exhaust sound is increased.

これに対して、反射波R2は、反射波R1および入射波Gに対して位相が180度異なるため、互いに打ち消し合い、排気音の音圧レベルが低減される。
例えば、図11に示すように、排気脈動による入射波Gの周波数が、テールパイプ28の気柱共鳴周波数の一次成分f1となると、開口端反射波である反射波R1による干渉だけでは、破線で示すように、音圧レベルが増大して(極大となる)しまうが、閉口端反射波である反射波R2による干渉があることにより、実線で示すように、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制して、排気音の音圧レベルを大幅に低減することができる。
On the other hand, since the reflected wave R2 is 180 degrees out of phase with the reflected wave R1 and the incident wave G, they cancel each other and the sound pressure level of the exhaust sound is reduced.
For example, as shown in FIG. 11, when the frequency of the incident wave G due to the exhaust pulsation becomes the primary component f1 of the air column resonance frequency of the tail pipe 28, only the interference due to the reflected wave R1 that is the open end reflected wave is a broken line. As shown, the sound pressure level increases (becomes a maximum), but due to interference by the reflected wave R2 that is the closed-end reflected wave, the sound pressure level increases due to air column resonance, as shown by the solid line. And the sound pressure level of the exhaust sound can be greatly reduced.

また、同様に、排気脈動による入射波Gの周波数が、テールパイプ28の気柱共鳴周波数の二次成分f2となった場合にも、開口端反射波である反射波R1の干渉による音圧レベルの増大を、閉口端反射波である反射波R2の干渉によって抑制して、排気音の音圧レベルを大幅に低減することができる。   Similarly, when the frequency of the incident wave G due to the exhaust pulsation becomes the secondary component f2 of the air column resonance frequency of the tail pipe 28, the sound pressure level due to the interference of the reflected wave R1 that is the open end reflected wave Is suppressed by the interference of the reflected wave R2, which is a closed-end reflected wave, and the sound pressure level of the exhaust sound can be greatly reduced.

ここで、上記説明において、下流開口端28bを揺動プレート41の揺動により閉塞し、開口部45が下流開口端28bの開口面積の1/3となったとき、気柱共鳴による音圧レベルが最も抑制されるとしたが、開口部45の開口面積が下流開口端28bの開口面積の1/3でなくても、閉口端反射波の干渉による気柱共鳴の音圧レベルの抑制効果は、発生する。ただし、所定の割合、例えば、開口面積が70%以上となってしまうと、音圧レベルの抑制効果が著しく低下してしまう。   Here, in the above description, when the downstream opening end 28b is closed by the swinging of the swinging plate 41, and the opening 45 becomes 1/3 of the opening area of the downstream opening end 28b, the sound pressure level due to air column resonance. However, even if the opening area of the opening 45 is not 1/3 of the opening area of the downstream opening end 28b, the effect of suppressing the sound pressure level of the air column resonance due to interference of the closed end reflected wave is ,appear. However, if the predetermined ratio, for example, the opening area is 70% or more, the effect of suppressing the sound pressure level is significantly reduced.

そこで、本実施の形態では、減速時にエンジン回転数が気柱共鳴回転数となったときに、揺動プレート41が下流開口端28bの開口面積を最も小さくする位置、すなわち、鉛直最下位位置となるように設定する。この揺動プレート41が鉛直最下位位置となったときに、例えば、気柱共鳴により発生する音圧レベルの抑制を最も効率よく行うことができるように、すなわち、揺動プレート41により下流開口端28bが閉口され、開口部45の開口面積が下流開口端28bの開口面積の1/3となるようにする。   Therefore, in the present embodiment, when the engine speed becomes the air column resonance speed during deceleration, the position where the swing plate 41 minimizes the opening area of the downstream opening end 28b, that is, the vertical lowest position, Set as follows. When the rocking plate 41 reaches the lowest vertical position, for example, the sound pressure level generated by air column resonance can be most effectively suppressed. 28b is closed so that the opening area of the opening 45 is 3 of the opening area of the downstream opening end 28b.

ここで、揺動プレート41は、加速時や定常走行時には、減速時の排気ガスに比べ多くの排気ガスが流入するため、下流側に大きく開くが、可動ウェイト46によって鉛直最下位位置よりも下流側への回転に負荷が加えられているので、下流側への回転が抑制され、揺動プレート41の位置が、下流開口位置まで開かずに下流傾斜位置となる。   Here, the rocking plate 41 opens largely downstream because the exhaust gas flows more in comparison with the exhaust gas during deceleration during acceleration or steady running, but is moved downstream from the vertical lowest position by the movable weight 46. Since the load is applied to the rotation to the side, the rotation to the downstream side is suppressed, and the position of the swing plate 41 becomes the downstream inclined position without opening to the downstream opening position.

したがって、上記のように揺動プレート41の角度が、減速時に気柱共鳴を最も効果的に抑制する角度とすることにより、気柱共鳴音が特に気になる減速運転時に気柱共鳴により発生する音圧レベルを効果的に抑制することができるとともに、減速時よりも排気ガスの流量が増え、揺動プレート41の揺動角度が大きくなる加速時や定常走行時では、可動ウェイト46により揺動プレート41の揺動角度が抑えられるため、減速時以外でも気柱共鳴により発生する音圧レベルの抑制を行うことができる。   Therefore, as described above, the angle of the oscillating plate 41 is set to an angle that most effectively suppresses the air column resonance at the time of deceleration. The sound pressure level can be effectively suppressed, and the flow rate of the exhaust gas is increased compared with that during deceleration, and the rocking plate 41 is swung by the movable weight 46 at the time of acceleration or steady running when the rocking angle is increased. Since the swing angle of the plate 41 can be suppressed, the sound pressure level generated by air column resonance can be suppressed even during deceleration.

また、揺動プレート41が鉛直最下位位置となったときの開口部45の開口面積を、下流開口端28bの1/3よりも小さく設定することにより、加速時の開口部45の開口面積も小さく抑えることができ、加速時における音圧レベルの抑制効果を高めることができる。   Further, by setting the opening area of the opening 45 when the swinging plate 41 is at the lowest position in the vertical direction to be smaller than 1/3 of the downstream opening end 28b, the opening area of the opening 45 during acceleration is also increased. It can be suppressed to a small value, and the effect of suppressing the sound pressure level during acceleration can be enhanced.

このように本実施の形態では、テールパイプ28の下流開口端28bの一部を閉口し、排気流によって揺動されることにより通路の開口断面積を変更する揺動プレート41を設けることにより、気柱共鳴の発生原因となる開口端反射波と位相が180度異なる閉口端反射波を発生させ、この閉口端反射波と上記開口端反射波とを干渉させることができ、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができる。   Thus, in this embodiment, by providing a swing plate 41 that closes a part of the downstream opening end 28b of the tail pipe 28 and changes the opening cross-sectional area of the passage by being swung by the exhaust flow, A closed end reflected wave that is 180 degrees out of phase with the open end reflected wave that causes the air column resonance can be generated, and the closed end reflected wave and the open end reflected wave can interfere with each other. An increase in pressure level can be suppressed.

この結果、従来のようにコントロールユニットおよび電磁アクチュエータによって揺動プレート41を制御したり、マフラ27(従来のメインマフラに相当)を大型化したり、テールパイプ28にサブマフラを介装することを不要にできるため、排気装置20の重量の増大を防止すること、排気装置20の製造コストの増大を防止すること、および、複雑な制御の追加を防止した簡素な構成で、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができる。   As a result, it is not necessary to control the swing plate 41 by the control unit and the electromagnetic actuator, to enlarge the muffler 27 (corresponding to the conventional main muffler), or to install the sub muffler in the tail pipe 28 as in the past. Therefore, it is possible to prevent an increase in the weight of the exhaust device 20, prevent an increase in the manufacturing cost of the exhaust device 20, and a sound pressure level due to air column resonance with a simple configuration that prevents the addition of complicated control. Can be suppressed.

また、揺動プレート41は、排気ガスの排気流によって揺動されることにより、通路の開口断面積を変更し、アイドル回転数域や高回転数域では開口部45を大きく開口するので、排気ガスの背圧の増加や気流音の発生を抑制することができる。   Further, the rocking plate 41 is swung by the exhaust flow of the exhaust gas, thereby changing the opening cross-sectional area of the passage and greatly opening the opening 45 in the idle rotation speed range and the high rotation speed range. Increase in gas back pressure and generation of airflow noise can be suppressed.

さらに、揺動プレート41が鉛直最下位位置よりも下流側に揺動される場合に揺動プレート41の揺動に負荷を与える可動ウェイト46を設けることにより、揺動プレート41が鉛直最下位位置よりも下流側に揺動される場合には、可動ウェイト46によって揺動が妨げられるので、減速時と加速時のようにエンジン21の回転数が同じでも排気ガスの流量の違いにより揺動プレート41の角度が異なってしまう場合でも、可動ウェイト46により揺動プレート41が気柱共鳴を抑制する角度内に収められ、車両の走行状態によらずに気柱共鳴の抑制を行うことができる。   Further, by providing a movable weight 46 that applies a load to the swing of the swing plate 41 when the swing plate 41 is swung to the downstream side of the vertical lowest position, the swing plate 41 is moved to the vertical lowest position. When the rocker is swung further downstream, the rocking is hindered by the movable weight 46. Therefore, even if the engine 21 has the same rotational speed as during deceleration and acceleration, the rocking plate varies depending on the flow rate of the exhaust gas. Even when the angle of 41 differs, the movable weight 46 allows the swing plate 41 to be contained within an angle that suppresses air column resonance, and the air column resonance can be suppressed regardless of the traveling state of the vehicle.

さらに、本実施の形態の揺動プレート41は、軸部材42と一体的に回転するフック42aが可動ウェイト46のウェイト上面46bと接触することにより、回転に負荷が与えられるようになっている。したがって、フック42aとウェイト上面46bとの設定角度を調整することによって、揺動プレート41の揺動に負荷を与える角度、すなわち、気柱共鳴を抑制する角度の調整を行うことができ、テールパイプ28における開口部45の開口面積を変更する揺動プレート41の角度を容易に調節することができ、気柱共鳴の抑制効率を容易に調整することができる。   Further, the swing plate 41 of the present embodiment is configured so that a load is applied to the rotation when the hook 42 a that rotates integrally with the shaft member 42 contacts the weight upper surface 46 b of the movable weight 46. Therefore, by adjusting the set angle between the hook 42a and the weight upper surface 46b, the angle that applies a load to the swing of the swing plate 41, that is, the angle that suppresses the air column resonance can be adjusted. 28, the angle of the swinging plate 41 that changes the opening area of the opening 45 can be easily adjusted, and the suppression efficiency of air column resonance can be easily adjusted.

また、本実施の形態の可動ウェイト46は、テールパイプ28の外部に設けたので、可動ウェイト46によってテールパイプ28内の排気が妨げられることなく、また、可動ウェイト46の取り付けも容易である。   Further, since the movable weight 46 of the present embodiment is provided outside the tail pipe 28, the movable weight 46 does not hinder the exhaust in the tail pipe 28, and the movable weight 46 can be easily attached.

さらに、図13に示すように、揺動プレート41の代わりに揺動プレート53を設け、揺動プレート53のプレート底部53bを、揺動プレート53の揺動回転中心からの距離を半径とする円弧状に揺動方向に延在させる形状とすることができる。   Further, as shown in FIG. 13, a swing plate 53 is provided in place of the swing plate 41, and the plate bottom 53 b of the swing plate 53 is a circle whose radius is the distance from the swing rotation center of the swing plate 53. It can be made into the shape extended in the rocking | fluctuation direction in an arc shape.

この構成により、揺動プレート53のプレート底部53bが円弧状に延在しているので、テールパイプ28の通路断面積の開口面積を最小とする揺動プレート53の角度が広範囲にわたり、揺動プレート53の揺動による回転角度が多少ずれた場合であっても、同一の開口面積とすることができ、可動ウェイト46により揺動プレート53に対する負荷を与える角度の調整を容易にすることができるとともに、車両の走行状態により揺動プレート53の角度がずれても同様の気柱共鳴の抑制を行うことができ、走行状態の変化に対応した気柱共鳴の抑制を行うことができる。   With this configuration, the plate bottom 53b of the swing plate 53 extends in an arc shape, so that the angle of the swing plate 53 that minimizes the opening area of the passage cross-sectional area of the tail pipe 28 extends over a wide range. Even when the rotation angle due to the swing of 53 is slightly deviated, the opening area can be the same, and the angle at which the load is applied to the swing plate 53 by the movable weight 46 can be easily adjusted. Even if the angle of the swing plate 53 is deviated depending on the running state of the vehicle, the same air column resonance can be suppressed, and the air column resonance corresponding to the change in the running state can be suppressed.

なお、本実施の形態においては、減速時にエンジン回転数が気柱共鳴回転数となったときに、揺動プレート41が鉛直最下位位置となるようにしたが、これに限らず、エンジン回転数が気柱共鳴回転数よりも小さい回転数において、揺動プレート41が鉛直最下位位置となるように設定してもよい。この場合、減速時と加速時との揺動プレート41の開きの差が小さくなるので、減速時と加速時との双方で、気柱共鳴による音圧レベルの抑制効率を向上させることができる。   In the present embodiment, the swing plate 41 is in the lowest vertical position when the engine speed reaches the air column resonance speed during deceleration. However, the present invention is not limited to this, and the engine speed is not limited to this. However, the rocking plate 41 may be set at the vertical lowest position at a rotational speed smaller than the air column resonance rotational speed. In this case, since the difference in opening of the swing plate 41 between the time of deceleration and the time of acceleration is reduced, the efficiency of suppressing the sound pressure level due to air column resonance can be improved both during the deceleration and during the acceleration.

また、本実施の形態では、揺動プレート41をテールパイプ28の下流開口端28bのみに設けているが、図14に示すように、弁体としての揺動プレート52をテールパイプ28の上流開口端28aのみに設けてもよい。また、テールパイプ28の下流開口端28bの揺動プレート41に加えて、テールパイプ28の上流開口端28aに揺動プレート52を設けてもよい。   Further, in the present embodiment, the swing plate 41 is provided only at the downstream opening end 28b of the tail pipe 28. However, as shown in FIG. It may be provided only at the end 28a. Further, in addition to the swing plate 41 at the downstream opening end 28 b of the tail pipe 28, a swing plate 52 may be provided at the upstream opening end 28 a of the tail pipe 28.

このように揺動プレート52をテールパイプ28の上流開口端28aのみに設けた場合および揺動プレート41、52をテールパイプ28の上流開口端28aと下流開口端28bの両方に設けた場合であっても、テールパイプ28の上流開口端28aから反射される反射波を、揺動プレート52の開口部45による反射波R1と揺動プレート52による反射波R2との2つの反射波に分配することができ、気柱共鳴によって音圧が増大してしまうことを抑制することができる。   In this way, the swing plate 52 is provided only at the upstream opening end 28a of the tail pipe 28 and the swing plates 41 and 52 are provided at both the upstream opening end 28a and the downstream opening end 28b of the tail pipe 28. Even so, the reflected wave reflected from the upstream opening end 28a of the tail pipe 28 is divided into two reflected waves, a reflected wave R1 by the opening 45 of the swing plate 52 and a reflected wave R2 by the swing plate 52. And increase in sound pressure due to air column resonance can be suppressed.

また、本実施の形態では、揺動プレート41をテールパイプ28の下流開口端28bに設けているが、揺動プレート41は、鉛直最下位位置にあるときに気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置すればよく、例えば、図10の音圧分布の真ん中の節に位置するように、すなわち、テールパイプ28の中央部に揺動プレート41を設けてもよい。   In this embodiment, the swing plate 41 is provided at the downstream opening end 28b of the tail pipe 28. However, when the swing plate 41 is at the lowest vertical position, the sound of standing wave of air column resonance is obtained. The swing plate 41 may be provided so as to be located at the node of the pressure distribution, for example, so as to be positioned at the middle node of the sound pressure distribution of FIG.

さらに、本実施の形態においては、可動ウェイト46によって、揺動プレート41が鉛直最下位位置から下流方向へ揺動しにくくなるように、負荷を与えているが、これに限らず、弾性体、例えば、ばね等によって揺動プレート41に負荷を与えるようにしてもよい。この場合も上述した内燃機関の排気装置と同様の効果が得られる。   Furthermore, in the present embodiment, a load is applied by the movable weight 46 so that the swing plate 41 is less likely to swing in the downstream direction from the lowest vertical position. For example, a load may be applied to the swing plate 41 by a spring or the like. In this case, the same effect as the exhaust device for the internal combustion engine described above can be obtained.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態における内燃機関の排気装置の構成について、図15および図16を参照して、説明する。なお、本実施の形態において、第1の実施の形態の内燃機関の排気装置と同様の構成には、同一の符号を付して、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the exhaust device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. In the present embodiment, the same components as those in the exhaust device for the internal combustion engine of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図15に示すように、本実施の形態の内燃機関の排気装置は、揺動プレート41と一体回転する軸部材42に、かぎ状のフック42bが設けられている。また、テールパイプ28には、フック42bの近傍に、可動ウェイト47が設けられている。   As shown in FIG. 15, in the exhaust device for an internal combustion engine of the present embodiment, a hook member 42 b is provided on a shaft member 42 that rotates integrally with the swing plate 41. The tail pipe 28 is provided with a movable weight 47 in the vicinity of the hook 42b.

可動ウェイト47は、テールパイプ28に固定された回転軸47aを有し、この回転軸47aを中心軸として、回転可能となっている。また、可動ウェイト47の回転軸47aは、軸部材42と軸線を異にし、軸部材42と平行に設けられている。   The movable weight 47 has a rotating shaft 47a fixed to the tail pipe 28, and is rotatable about the rotating shaft 47a as a central axis. Further, the rotation shaft 47 a of the movable weight 47 is provided in parallel with the shaft member 42 with the axis line different from that of the shaft member 42.

さらに、フック42bは、軸部材42と一体回転することにより、所定の角度Aだけ回転すると、可動ウェイト47に当接するようになっている。したがって、可動ウェイト47は、軸部材42が所定の角度Aまでの回転には関与しないが、軸部材42が所定の角度Aよりも大きく回転しようとすると、フック42bを介して、その自重によって軸部材42の回転を妨げようとするようになっている。すなわち、揺動プレート41は、鉛直最下位位置までは可動ウェイト47に関係なく回転するが、鉛直最下位位置よりも下流側に回転しようとすると、可動ウェイト47によって回転が妨げられる。   Further, the hook 42 b rotates integrally with the shaft member 42 so as to come into contact with the movable weight 47 when rotated by a predetermined angle A. Therefore, the movable weight 47 does not participate in the rotation of the shaft member 42 up to the predetermined angle A. However, when the shaft member 42 tries to rotate more than the predetermined angle A, the movable weight 47 is pivoted by its own weight via the hook 42b. The rotation of the member 42 is prevented. That is, the swinging plate 41 rotates up to the vertical lowest position regardless of the movable weight 47, but if it tries to rotate further downstream than the vertical lowest position, the movable weight 47 prevents the rotation.

このように本実施の形態によれば、揺動プレート41を支える軸部材42と、可動ウェイト47を支える回転軸47aと、が別々に設けられ、アイドル回転域等では、軸部材42に可動ウェイト47の負荷がかからないので、揺動プレート41および軸部材42を支えるベアリングにかかる負荷を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the shaft member 42 that supports the swing plate 41 and the rotary shaft 47a that supports the movable weight 47 are provided separately. Since the load 47 is not applied, the load applied to the bearings supporting the swing plate 41 and the shaft member 42 can be reduced.

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要で簡素な構成で、さらに、車両の走行状態によらずに気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができるという効果を有し、排気ガスの排気方向の最下流に設けられたテールパイプの気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制するようにした内燃機関の排気装置等として有用である。   As described above, the exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention has a simple configuration that does not require complicated control while reducing an increase in weight and an increase in manufacturing cost, and further, regardless of the traveling state of the vehicle. The increase in the sound pressure level due to the air column resonance of the tail pipe provided at the most downstream in the exhaust gas exhaust direction has the effect of suppressing the increase in the sound pressure level due to the air column resonance. This is useful as an exhaust device for an internal combustion engine that suppresses the above.

20 排気装置
21 エンジン(内燃機関)
22 排気マニホールド
22a、22b、22c、22d 排気枝管
22e 排気集合管
24 触媒コンバータ
25 フロントパイプ
26 センターパイプ
26A インレットパイプ部
26a 小孔
26b、28b 下流開口端
27 マフラ
28 テールパイプ(排気管)
28A アウトレットパイプ部
28a 上流開口端
28c、32a、33a、34a、34b、41c、43c、43e、46a 挿通孔
29、30 自在継手
31 アウタシェル
32、33 エンドプレート
34 仕切板
35 拡張室
36 共鳴室
41、52、53 揺動プレート(弁体)
41a 排気受圧面
41b プレート側面部
42 軸部材
42a、42b フック(回転伝達部)
43a、43b、43d 突出片
44 スナップリング
45 開口部
46、47 可動ウェイト(負荷部材、錘)
46b ウェイト上面
47a 回転軸
53b プレート底部(弁体の端部)
20 exhaust system 21 engine (internal combustion engine)
22 Exhaust Manifold 22a, 22b, 22c, 22d Exhaust Branch Pipe 22e Exhaust Collecting Pipe 24 Catalytic Converter 25 Front Pipe 26 Center Pipe 26A Inlet Pipe Portion 26a Small Hole 26b, 28b Downstream Open End 27 Muffler 28 Tail Pipe (Exhaust Pipe)
28A Outlet pipe portion 28a Upstream opening end 28c, 32a, 33a, 34a, 34b, 41c, 43c, 43e, 46a Insertion hole 29, 30 Universal joint 31 Outer shell 32, 33 End plate 34 Partition plate 35 Expansion chamber 36 Resonance chamber 41, 52, 53 Oscillating plate (valve element)
41a Exhaust pressure receiving surface 41b Plate side surface 42 Shaft member 42a, 42b Hook (rotation transmitting portion)
43a, 43b, 43d Projection piece 44 Snap ring 45 Opening 46, 47 Movable weight (load member, weight)
46b Weight upper surface 47a Rotating shaft 53b Plate bottom (end of valve body)

Claims (5)

内燃機関から排出された排気ガスを導入する上流開口端と、前記排気ガスを大気に排出する下流開口端と、を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置であって、
前記排気管内の通路の一部を閉口して前記排気管内に発生する気柱共鳴を抑制するとともに、導入された前記排気ガスの排気流によって揺動されることにより前記通路の開口断面積を変更する弁体と、
前記弁体が前記気柱共鳴を抑制する所定の角度よりも前記排気管の下流側に揺動する場合に前記弁体に負荷を与える負荷部材とを備え、
前記弁体は、前記内燃機関の減速運転時に前記内燃機関の回転数が前記気柱共鳴を発生させる回転数となった場合に、前記内燃機関から排出される排気ガスの排気流によって揺動される角度が、前記所定の角度に配置され、
前記弁体は、前記所定の角度に揺動した状態よりも前記排気管の上流側に位置している場合に、前記通路の開口断面積を、前記弁体が所定の角度に揺動した状態における前記通路の開口断面積よりも大きくなるように配置されることを特徴とする内燃機関の排気装置。
An exhaust system for an internal combustion engine comprising an exhaust pipe having an upstream opening end for introducing exhaust gas discharged from the internal combustion engine and a downstream opening end for discharging the exhaust gas to the atmosphere,
A portion of the passage in the exhaust pipe is closed to suppress air column resonance generated in the exhaust pipe, and the opening cross-sectional area of the passage is changed by being swung by the exhaust flow of the introduced exhaust gas. A valve body to
And a load member which gives a load to the valve body when the valve body to swing in the downstream side of the exhaust pipe than the predetermined angle to suppress the columnar resonance,
The valve body is swung by an exhaust flow of exhaust gas exhausted from the internal combustion engine when the rotational speed of the internal combustion engine becomes a rotational speed that generates the air column resonance during deceleration operation of the internal combustion engine. Are arranged at the predetermined angle,
When the valve body is positioned on the upstream side of the exhaust pipe with respect to the state where the valve body is swung at the predetermined angle, the valve body is swung at a predetermined angle with respect to the opening cross-sectional area of the passage. An exhaust system for an internal combustion engine, wherein the exhaust system is disposed so as to be larger than an opening cross-sectional area of the passage .
前記負荷部材は、前記弁体が前記所定の角度回転したときに前記弁体と接触し、前記弁体の回転にともなって可動する錘であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the load member is a weight that comes into contact with the valve body when the valve body rotates by the predetermined angle and moves as the valve body rotates. Exhaust system. 前記弁体とともに回転する回転軸と、
前記回転軸が前記所定の角度以上回転したときに前記負荷部材に接触し、前記負荷部材を可動させる回転伝達部と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気装置。
A rotating shaft that rotates together with the valve body;
A rotation transmission unit that contacts the load member when the rotation shaft rotates more than the predetermined angle, and moves the load member;
An exhaust system of an internal combustion engine according to claim 2, further comprising a.
前記負荷部材は、前記排気管の外部に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1の請求項に記載の内燃機関の排気装置。 The exhaust device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the load member is provided outside the exhaust pipe . 前記弁体は、前記排気管の内面との間で前記隙間を形成する底部を有し、
前記底部は、前記弁体が前記所定の角度に揺動した状態において、前記弁体の揺動回転中心からの距離を半径とする円弧状に前記排気流の上流から下流方向に湾曲していることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1の請求項に記載の内燃機関の排気装置。
The valve body has a bottom portion that forms the gap with the inner surface of the exhaust pipe,
The bottom portion is curved from the upstream side to the downstream side of the exhaust flow in an arc shape having a radius from the swing rotation center of the valve body in a state where the valve body swings at the predetermined angle. The exhaust device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the exhaust device is an internal combustion engine.
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