JPH0433371Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の低周波数領域の成分レベ
ルから高周波数領域の成分レベルまでの騒音を低
減することができる可変型消音装置に関する。

〔従来の技術〕 従来、可変型消音器としては、例えば、第７図
に示すようなものが、特開昭59−215913号公報に
開示されている。

特開昭59−215913号公報に開示された消音器
は、共鳴周波数を可変にできる共鳴型消音器であ
る。この消音器は、排気ガス通路１０１に連なる
複数の首管１０２と、共鳴室１０３と、首管１０
２を連通あるいは遮断する開閉板１０４と、電気
信号に基づき開閉板１０４にて首管１０２の開閉
を行うアクチユエータ１０５と、このアクチユエ
ータ１０５に出力する電気信号を制御するコント
ロールコンピユータ１０６とを備え、機関の運転
に応じ開閉板１０４の開閉を行つて首管１０２の
断面積を変え、共鳴周波数を可変とすることがで
きる。

ここで首管とは、排気系においては、通常共鳴
室と排気管とを連通する管であり、排気ガスの流
通はないが、音波は伝播する管を称する。そし
て、この首管の長さ、径が共鳴周波数を決定する
フアクターとなつている。

そして、共鳴周波数ｆは、以下のヘルムホルツ
の式で与えられる。

ここで、Ｃは音速、ｄは首管径、Ｑは共鳴室容
積、Ｌは首管長さである。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記の構造の消音器にあつては、ヘルムホルツ
の式から明らかなように、首管固定式消音器に比
べると、首管の断面積を変えることにより、共鳴
周波数領域を動かせるので、騒音の低減に一層有
効である。ところが、首管の断面積を変えること
には己ずと限界があり、固定式の首管よりわずか
に効果があるだけで、広範囲の周波数領域にわた
つて騒音レベルを低減することは困難であつた。

これに対し、例えば、実開昭58−172050号公報
および実開昭58−180369号公報には、首管の長さ
を可変にする消音器が開示されている。

前者は、内燃機関の吸気通路途中に、連通管
（首管）を介して共鳴箱を取りつけてなる吸気レ
ゾネータにおいて、前記連通管に、該連通管内壁
を摺動自在なスライド管を挿嵌し、該スライド管
をエンジン回転数に応じて変位させることによ
り、実質的な連通管（首管）長を変化させるもの
である。

また、後者は、一つの共鳴室にコンダクテイビ
テイを異にする複数の首管が設けられた共鳴型消
音器を吸気管に取り付け、上記複数の首管に対し
これらの首管を開閉する開閉弁を設けると共に、
これらの開閉弁のうち一つのみを開、他のものを
閉とする状態を遂次とらす制御を行う制御装置を
設け、制御装置が選択して開の状態とした首管
が、共鳴室と共働して形成する共鳴器の作動をこ
もり音が発生する複数の車速に対応させ、こもり
音の発生を防止したものである。

ところが、前者は、スライド管によつて首管の
長さを長くして、共鳴周波数を低くシフトして
も、スライド管がレゾネータ内に嵌入し、共鳴室
の容積を減少させることになるため、前式より明
らかなように共鳴周波数が高くシフトしてしま
い、首管を長くした効果を相殺する方向に作用
し、十分な消音効果が発揮されない。

また、後者は、コンダクテイビテイを異にする
複数の首管を、それぞれ共鳴室に設けるため、著
しい長さの相違を作り出せない。

しかも、これらは、上記特開昭59−215913号公
報に開示された消音器と同様に、いずれも共鳴室
としてしか作用しない。

そして、共鳴作用により消音できる周波数成分
は、低〜中周波数成分なので、高周波数成分の騒
音を有効に消音することはできない。

そこで、エンジンが低〜中速回転のとき発生す
る低〜中周波数成分の騒音を有効に消音すると共
に、エンジンが高速回転のとき発生する高周波数
成分の騒音もまた有効に消音する可変型消音装置
の開発が要望されていた。

本考案は、上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的は、低周波数領域の成分レ
ベルから高周波数領域の成分レベルまでの騒音を
低減することができる可変型消音装置を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、排気管
と並列に連設した消音室と、この消音室と排気管
とを連通する連通管とを備えた内燃機関の消音装
置において、前記連通管は、消音室に一か所で連
通すると共に、途中で長さの異なる複数の管状部
材に分岐し、これら各管状部材は、排気管にそれ
ぞれ連通し、さらに、各管状部材の途中または連
通管の分岐部に、消音室と排気管との連通・遮断
を制御する切換弁を設け、エンジンの運転状態に
応じて切換弁を作動し、少なくとも１つの管状部
材は、消音室と排気管とを連通状態にしている構
成を備えている。

〔作用〕

上記構成に係る本考案によれば、長さの異なる
複数の管状部材のうちの一つを選択した連通管を
介して消音室と排気管とを連通する場合には、消
音室は共鳴室として作用し、連通管は音波のみを
伝播する首管として作用する。そして、音波（騒
音）は、共鳴室に伝播し、共鳴作用により、選択
した管状部材により定まる連通管の長さに応じ
て、低〜中周波数領域のある一定の成分レベルの
騒音が低減される。

また、二つ以上の管状部材を介して消音室と排
気管とを連通する場合には、消音室は、拡張室と
して作用し、連通管は、排気および音波を導通す
る導通管として作用する。そして、消音室と連通
管とは、拡張・収縮等の作用により高周波数領域
の成分レベルの騒音を有効に低減する一方、エン
ジンの燃焼サイクルにより発生した脈動状の排気
を整流する。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例により、本考案をさら
に詳細に説明する。

本考案の第１実施例に係る可変型消音装置を、
第１図ないし第５図に基づいて説明する。

第１図に示すように、本実施例の可変型消音装
置１は、排気管２と、消音室３と、これら排気管
２と消音室３とを連通する連通管４とを備えてい
る。

前記消音室３は、前記連通管４を介して排気管
２と並列に連設している。

前記連通管４は、消音室３に一か所で連通して
いると共に、その途中は、第１管状部材６と第２
管状部材７とに分岐しており、これら第１管状部
材６，第２管状部材７は、それぞれ排気管２に連
通している。

前記第１管状部材６は、比較的短く、第２管状
部材７は、比較的長く形成されており、これら分
岐部５には、切換弁８が回動自在に軸支されてい
る。

この切換弁８は、第２図に示すように、エンジ
ン回転数に応じて駆動するモータ９により、作動
するようになつている。

そして、前記エンジン回転数は、エンジンに設
けられたエンジン回転数検出器１１により検出さ
れ、次いで、制御装置１０に入力される。

この制御装置１０は、入力されたエンジン回転
数に応じて切換弁８が定められた停止位置に回動
するように、モータ９を制御している。

次に、本実施例の可変型消音装置１の作用を説
明する。

エンジンが低速回転のときには、エンジン回転
数検出器１１から信号が制御装置１０に入力し、
この入力信号に基づいて制御装置１０の命令を受
けたモータ９により、切換弁８は反時計方向に回
動し、第３図に示すように、第１管状部材６は遮
断され、第２管状部材７は連通する。

したがつて、消音室３は、共鳴室として作用
し、連通管４は首管として作用する。

このとき、第２管状部材７は、排気管２と平行
に構成されているので、連通管（首管）４は従来
例に比べ十分に長くなり、ヘルムホルツの式より
消音室（共鳴室）３の共鳴周波数が低くなる。

このため、この場合の該消音装置は、エンジン
低速回転のときに主として発生し、車体と共振し
て車室内にこもり音を発生させる低周波数領域の
成分レベルの騒音を有効に低減する。

なお、この低周波数領域の成分レベルの騒音
は、拡張型消音器では十分に低減することはでき
ない。

エンジンが中速回転のときには、前述と同様な
命令系統により、切換弁８は反時計方向に回動
し、第４図に示すように、第２管状部材７は遮断
され、第１管状部材６は連通する。

したがつて、消音室３は、共鳴室として作用
し、連通管４は首管として作用する。

このとき、第１管状部材６は、第２管状部材７
に比べ十分短いので、連通管（首管）４は、上述
の場合に比べ短くなり、ヘルムホルツの式より消
音室（共鳴室）３の共鳴周波数が、第２管状部材
７を連通させた場合よりも高くなる。

このため、この場合の該消音装置は、エンジン
中速回転のときに、エンジン回転の増加にともな
つて高周波側にシフトした中周波数領域の成分レ
ベルの発生騒音を有効に低減する。

エンジンが高速回転のときには、前述と同様な
命令系統により、切換弁８は第４図の位置から反
時計方向に回動し、斜めの位置に停止する。

この、エンジンが高速回転のときには、発生騒
音は、ほとんど中〜高周波数領域の成分レベルで
あり、共鳴室を用いて共鳴作用による低減を必要
とする低周波領域の成分レベルの発生騒音はほと
んどない。そこで、この場合は、共鳴室は不要で
あり、消音室３は、拡張室として機能させた方が
有効となる。

したがつて、第５図に示すように切換弁８を位
置し、排気管２と消音室３とを第１管状部材６お
よび第２管状部材７を介して連通させて、消音室
３を拡張室として機能させる。

すなわち、エンジンからの音波（騒音）は、第
２管状部材７から消音室３に伝播し、拡張作用を
受け、その後、第１管状部材６に伝播して再び排
気管２に戻る。一方、この場合、排気ガスは、そ
の一部が第２管状部材７、消音室３の入口部、第
１管状部材６の経路を流通する。

このため、この場合の該消音装置は、エンジン
高速回転のときに、エンジン回転の増加にともな
つてさらに高周波側にシフトした中周波数領域の
成分レベルの発生騒音と、エンジン高速回転のと
きに、高速で排出される排気によつて、排気系内
で二次的に発生する高周波数領域の成分レベルの
気流騒音とを、拡張室が通常有している拡張、収
縮等の作用により、有効に低減する。

また、このように消音室３が拡張室として機能
する場合は、排気ガスの一部は、上述のように流
通するので、エンジンの点火サイクルに応じて脈
動状に発生する排気ガスは、音波と同様に拡張、
収縮作用により可及的に整流され、その後の上記
気流騒音の発生の防止に役立つ。

上述のように、該消音装置は、エンジン低回転
数のときは、長い首管を有する共鳴型消音器とし
て機能し、エンジン中回転数のときは、短い首管
を有する共鳴型消音器として機能し、さらに、エ
ンジン高回転数のときは、拡張型消音器として機
能するので、エンジン回転数の変化に応じて、
刻々と変化する発生騒音の周波数領域に応じた適
切かつ有効な消音が可能である。

次に、本考案の第２実施例を、第６図に示す。

この第２実施例は、第６図に示すように、連通
管４Ａを、分岐部５Ａから第１管状部材６Ａと、
第２管状部材７Ａと、第３管状部材１２Ａとを分
岐させ、それらの途中に各々第１切換弁８Ｂ、第
２切換弁８Ａ、第３切換弁８Ｃを設けている。

この第２実施例においても、連通管４Ａを、一
つの管状部材を介して消音室３に連通した場合
は、共鳴型消音器として機能し、二つ以上の管状
部材を介して消音室３に連通した場合は、拡張型
消音器として機能する。

すなわち、この第２実施例の場合、 第２切換弁８Ａを開放すると共に他は遮断
し、第２管状部材７Ａのみを連通した場合は、
もつとも低周波数領域の成分レベルの騒音を有
効に低減し、 第３切換弁８Ｃを開放すると共に他は遮断
し、第３管状部材１２Ａのみを連通した場合
は、の場合よりやや高周波数側にシフトした
領域の成分レベルの騒音を有効に低減し、 第１切換弁８Ｂを開放すると共に他は遮断
し、第１管状部材６Ａのみを連通した場合は、
の場合よりやや高周波数側にシフトした領域
の成分レベルの騒音を有効に低減する。

いずれか二つ以上の切換弁を開放すると共に
他は遮断し、例えば、第２切換弁８Ａおよび第
１切換弁８Ｂを開放すると共に第３切換弁８Ｃ
を遮断すると、該消音装置は、拡張型消音器と
して機能し、高周波数領域の成分レベルの騒音
を有効に低減する。

この拡張型消音器として機能させる場合は、遮
断する切換弁の装置によつても、また、すべての
切換弁を解放した場合でも、同様に消音室３が拡
張室として機能する。

この第２実施例は、分岐した管状部材を一本増
やしたもので、低〜中周波数領域の成分レベルの
騒音をより細かく低減するように制御するもので
あり、基本的には第１実施例と同様に作用する。

上述の第１，第２実施例とも、第２図に示すよ
うに、可変型消音装置１を、消音器２０と触媒コ
ンバータ２１との間の消音器２０近傍に配置して
いるが、排気系の各位置の騒音レベルに応じて、
排気系の任意の位置にい配置することができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案の可変型消音装置
は、エンジン回転数の変化に応じて、刻々と変化
する発生騒音の周波数領域に応じて適切な消音機
構でもつて、低周波数領域の成分レベルから高周
波数領域の成分レベルの騒音を適切かつ有効に低
減することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る可変型消音
装置の主要部の構成図である。第２図は同可変型
消音装置の制御系統および配置の説明図である。
第３図は同可変型消音装置の第２管状部材と、消
音室とが連通した場合の使用状態説明図である。
第４図は同可変型消音装置の第１管状部材と、消
音室とが連通した場合の使用状態説明図である。
第５図は同可変型消音装置の第１管状部材と、第
２管状部材と、消音室とが連通した場合の使用状
態説明図である。第６図は本考案の第２実施例に
係る可変型消音装置の主要部の構成図である。第
７図は従来の可変型消音装置の構成図である。 主要な部分の符号の説明、１……本考案の実施
例に係る可変型消音装置、２……排気管、３……
消音室、４……連通管、５……分岐部、６……第
１管状部材、７……第２管状部材、８……切換
弁、９……モータ、１０……制御装置、１１……
エンジン回転数検出器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 排気管と並列に連設した消音室と、この消音
   室と排気管とを連通する連通管とを備えた内燃
   機関の消音装置において、 前記連通管は、消音室に一か所で連通すると
   共に、途中で長さの異なる複数の管状部材に分
   岐し、 これら各管状部材は、排気管にそれぞれ連通
   し、 さらに、各管状部材の途中または連通管の分
   岐部に、消音室と排気管との連通・遮断を制御
   する切換弁を設け、 エンジンの運転状態に応じて切換弁を作動し
   て、少なくとも１つの管状部材は、消音室と排
   気管とを連通状態にしていることを特徴とする
   可変型消音装置。 (2) 前記連通管は、途中で長さの異なる２つの管
   状部材に分岐し、前記切換弁は、前記分岐部
   に、回動自在に軸支されていることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の可変型
   消音装置。