JPH0791224A - 消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、共鳴型の消音器に関し、広範囲の
周波数領域に亘る排気騒音の低減を可能にするととも
に、その減衰量を大きくすることを目的とする。 【構成】 共鳴室６に、それぞれのコンダクティビィテ
ィが相違する複数の共鳴管８，９，１０を、その一端が
共鳴室６に開口するように配置し、複数の共鳴管８，
９，１０の開口した他端に、接続端部近傍に拡張室５と
連通する小孔１２を複数個形成してなる排気導入管７を
直結ないし近接対向し、複数の共鳴管８，９，１０に、
それぞれバルブ１３，１４，１５を設け、これらのバル
ブ１３，１４，１５に、エンジン回転数に応じて該バル
ブ１３，１４，１５の開閉を制御して共鳴管８，９，１
０のいずれか１つが開状態になるように選択する制御手
段１７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の排気系に装着さ
れた共鳴型の消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の排気系には消音器が組み込まれ、
エンジンの排気騒音のうちの特定の周波数成分を減衰さ
せ、消音を図っている。エンジン回転数が低い場合には
低周波数領域の騒音レベルが大きく、この排気騒音を低
減するため、共鳴室を有する消音器が用いられている。
例えば、図８に示す消音器が知られている。

【０００３】図において、符号１０１は、端板１０２，
１０３により密閉される消音器本体を示している。この
消音器本体１０１内は、仕切板１０４により２分割さ
れ、拡張室１０５，共鳴室１０６が形成されている。

【０００４】端板１０２を貫通して排気ガスを導入する
排気導入管１０７が、該端板１０２に固定して取り付け
られている。端板１０３，仕切板１０４を貫通して排気
導出管１０７Ｂが、端板１０３，仕切板１０４に固定し
て取り付けられている。

【０００５】共鳴室１０６には、共鳴管１０８が排気導
入管１０７からオフセットして配置され、仕切板１０４
を貫通して取り付けられている。共鳴管１０８は、その
一端１０８Ａは共鳴室１０６に開口している。共鳴管１
０８の他端１０８Ｂは、拡張室１０５内に開口してい
る。

【０００６】しかして、排気導入管１０７内の排気騒音
は、排気導入管１０７の開口端から拡張室１０５内に伝
搬し、拡張室１０５内で拡張作用が営まれ、拡張作用に
より消音される。

【０００７】また、共鳴管１０８の長さ，断面積及び共
鳴室１０６の容積によって、共鳴周波数が決まり、その
共鳴周波数にチューニングした排気騒音の周波数が低減
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
消音器にあっては、共鳴作用により消音する場合、ヘル
ムホルツの式により消音可能な周波数成分はチューニン
グされた特定の共鳴周波数に限定される。上述の消音器
では、排気騒音のうち特定の周波数領域の低減は可能で
はあるが、広い範囲の周波数領域に亘って排気騒音を低
減することは困難となっている。

【０００９】そこで、広い範囲の周波数領域に亘って排
気騒音を低減するため、特公昭５５−４７２１３号公報
に示すようにダブルレゾネータが知られているが、かか
るダブルレゾネータでは、広範囲の周波数領域に亘る排
気騒音の低減が可能であるものの、共鳴作用が弱く、エ
ンジン回転数に対するその減衰量が平坦に近い曲線とな
り、共鳴周波数の減衰量が少なかった。

【００１０】本発明は、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、広範囲の周波数領域に亘
る排気騒音の低減を可能にするとともに、その減衰量を
大きくすることができる消音器を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
消音器本体内に拡張室と共鳴室を形成し、この共鳴室
に、それぞれのコンダクティビィティが相違する複数の
共鳴管を、それらの一端が共鳴室内にそれぞれ開口する
ように配置し、排気ガスを導入する排気導入管を、複数
の共鳴管の開口した他端に対向すると共に拡張室へ排気
ガスが流出可能なように拡張室に設け、複数の共鳴管
に、それぞれバルブを設け、これらのバルブに、エンジ
ン回転数に応じて該バルブの開閉を制御して共鳴管のい
ずれか１つが開状態になるように選択する制御手段を設
けたことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、消音器本体内に拡
張室と共鳴室を形成し、この共鳴室に、それぞれのコン
ダクティビィティが相違する複数の共鳴管を、その一端
が共鳴室に開口するように配置し、複数の共鳴管の開口
した他端に、排気ガスを導入するとともに接続端部近傍
に拡張室と連通する小孔を複数個形成してなる排気導入
管を直結し、複数の共鳴管に、それぞれバルブを設け、
これらのバルブに、エンジン回転数に応じて該バルブの
開閉を制御して共鳴管のいずれか１つが開状態になるよ
うに選択する制御手段を設けたことを特徴とする。

【００１３】ここで、本実施例における共鳴管のコンダ
クティビィティとは、共鳴周波数を決定するヘルムホル
ツの式において、共鳴周波数を決定する要因となってい
る共鳴管の開口断面積，長さ，共鳴室の容積等の共鳴周
波数を左右する因子の総合作用をいう。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明においては、エンジン回転
数に応じて制御手段の命令によりバルブが操作され、複
数の共鳴管のうちのいずれか１つが選択され、その選択
した共鳴管に対応する特定の共鳴周波数が選択され、共
鳴作用により消音される。そして、共鳴管の選択を順次
行なうことにより、排気騒音が広範囲の周波数領域に亘
って共鳴作用により消音がなされる。

【００１５】請求項２記載の発明においては、排気導入
管内の排気騒音は、排気導入管の接続端部近傍の複数の
小孔から拡張室内に伝搬し、拡張室内で拡張作用が営ま
れ、拡張作用により消音される。

【００１６】一方、複数の共鳴管と排気導入管は直結し
ているので、排気導入管内の排気騒音の一部は、複数の
共鳴管を介して共鳴室内に直接取り込まれ、動圧が高く
なる。従って、これに伴って排気騒音の共鳴室への伝搬
が効率よく行なわれ、共鳴作用を強く作用させることが
でき、特定の周波数の減衰量が大きくなる。

【００１７】また、エンジン回転数に応じて制御手段の
命令によりバルブが操作され、複数の共鳴管のうちのい
ずれか１つが開口するように選択され、その選択した共
鳴管に対応する特定の共鳴周波数が選択され、共鳴作用
により消音される。そして、共鳴管の選択を順次行なう
ことにより、排気騒音が広範囲の周波数領域に亘って共
鳴作用により消音がなされる。

【００１８】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図３は本発明の実施例に係わる消音
器を示す。

【００１９】図において、符号１は、端板２，３により
密閉される消音器本体を示している。この消音器本体１
内は、仕切板４により２分割され、拡張室５，共鳴室６
が形成されている。

【００２０】端板２を貫通して排気ガスを導入する排気
導入管７が、該端板２に固定して取り付けられている。
端板３，仕切板４を貫通して排気導出管７Ｂが、端板
３，仕切板４に固定して取り付けられている。

【００２１】共鳴室６には、３本の共鳴管８，９，１０
が配置され、これらの共鳴管８，９，１０は、それぞれ
長さ及び開口面積が異なることによりコンダクティビィ
ティを相違させており、それらの一端８Ａ，９Ａ，１０
Ａは共鳴室６に開口している。

【００２２】共鳴管８，９，１０の開口した他端８Ｂ，
９Ｂ，１０Ｂに、上記の排気導入管７の接続端部近傍で
のラッパ状拡管部１１の端面が直結して接続されてい
る。排気導入管７のラッパ状拡管部１１には、その全周
に亘って拡張室５と連通する小孔１２が複数個形成され
ている。

【００２３】各共鳴管８，９，１０に、それぞれバタフ
ライ型のバルブ１３，１４，１５が設けられている。こ
のバルブ１３，１４，１５には、それぞれアクチュエー
タ１６，１６，１６が別々に装着され、アクチュエータ
１６，１６，１６には制御手段１７が接続されている。
制御手段１７は、エンジン回転数に応じてバルブ１３，
１４，１５の開閉を制御するもので、各アクチュエータ
１６，１６，１６を独立に作動させることにより、共鳴
管８，９，１０のいずれか１つが開状態になるようにな
っている。共鳴管８，９，１０は、図１，図２に示すよ
うに、それらの長さ及び開口面積がそれぞれ異なり、こ
の異なるコンダクティビィティがそれぞれ相違してい
る。

【００２４】そして、この相違に伴い、これら共鳴管
８，９，１０のコンダクティビィティに対応して、それ
ぞれ異なる共鳴周波数が決定される。なお、上述のよう
に、各共鳴管におけるコンダクティビィティはそれぞれ
異なる必要があるので、共鳴管８，９，１０のすべての
開口面積を同一にさせる場合は、長さを相違させること
が必要で、また、共鳴管８，９，１０のすべての長さを
同一にさせる場合は同時に開口面積を相違させることが
必要である。即ち、共鳴周波数を決定するために、長
さ，開口面積の２つの要素があり、それぞれの要素を種
々変更することにより、それぞれのコンダクティビィテ
ィが決定されて、それぞれ異なる共鳴周波数が決定でき
るので、設計の自由度を大きくできる。

【００２５】また、本実施例によれば、排気導入管７内
の排気騒音は、排気導入管７の接続端部近傍の複数の小
孔１２から拡張室５内に伝搬し、拡張室５内で拡張作用
が営まれ、拡張作用により消音される。

【００２６】具体的に説明すると、エンジン回転数に応
じて制御手段１７の命令によりアクチュエータ１６，１
６，１６が作動される。各アクチュエータ１６，１６，
１６によりそれぞれバルブ１３，１４，１５が操作さ
れ、複数の共鳴管８，９，１０のうちのいずれか１つが
開口するように選択される。その選択した共鳴管８，
９，１０に対応する特定の共鳴周波数が選択され、即
ち、図３において、回転数区間Ａでは点線で示すように
ピーク値Ａ１のある減衰曲線が得られ、回転数区間Ｂで
は１点鎖線で示すようにピーク値Ｂ１のある減衰曲線が
得られ、回転数区間Ｃでは２点鎖線で示すようにピーク
値Ｃ１のある減衰曲線が得られる。回転数区間Ａ，Ｂ，
Ｃでそれぞれ選択された各共鳴管８，９，１０に対応す
る共鳴作用が生じ、それらがバルブ８，９の選択により
連続して出現するので、広範囲の周波数領域に亘って共
鳴作用により消音される。

【００２７】即ち、各共鳴管８，９，１０のいずれかを
選択することにより、その共鳴管が有するコンダクティ
ビィティに対応して、共鳴周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃが特
定される。

【００２８】一方、エンジン回転数の上昇に伴ない、前
述の回転数区間Ａ，Ｂ，Ｃに応じて周波数ｆａ，ｆｂ，
ｆｃの騒音が発生する。従って、回転数区間Ａ，Ｂ，Ｃ
に応じて発生する周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃの騒音は、選
択された共鳴管の共鳴周波数と一致して、共鳴室６に
て、共鳴作用により減衰される。

【００２９】この結果、エンジン回転数の変化に応じ
て、特定のエンジン回転数だけでなく、エンジンの広範
囲の回転領域に亘って連続的に排気騒音を共鳴作用によ
り効率良く低減させることができる。

【００３０】さらに、複数の共鳴管８，９，１０と排気
導入管７は、直結しているので、排気導入管７内の排気
騒音の一部は、排気ガスの動圧の作用により、共鳴室６
内に効率良く取り込まれる。

【００３１】この結果、前述した周波数ｆａ，ｆｂ，ｆ
ｃでの共鳴作用は、一層それぞれ強く共鳴し、共鳴周波
数ｆａ，ｆｂ，ｆｃはそれぞれ効率良く減衰する。要す
るに、本実施例の消音器は、図３に示すように、広範囲
のエンジン回転数に亘って、騒音周波数を共鳴作用によ
り低減することが可能であり、しかも、共鳴室に騒音を
効率良く取り込むことができることと相俟って、周波数
ｆａ，ｆｂ，ｆｃの減衰ピーク値が大きい消音を可能に
している。

【００３２】なお、本実施例においては、バルブ１３，
１４，１５には、それ別々にアクチュエータ１６，１
６，１６が設けられ、各アクチュエータ１６，１６，１
６を独立に作動させることにより、各共鳴管８，９，１
０を開閉しているが、かかる開閉手段に限定されること
なく、例えば、図４，図５に示す構成も可能である。即
ち、長さが同一で断面積が異なる共鳴管２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃが共鳴室２２内に配置され、それらの開口端
２１Ｄ，２１Ｄ，２１Ｄと隙間をもって回転板２３が対
向配置され、回転板２３は、円板の一部に扇状切欠部２
３Ａを形成して構成されている。

【００３３】回転板２３には、軸部材２４が設けられ、
この軸部材２４は消音器本体２５に軸着されて、回転板
２３は消音器本体２５の外に設けた電動モータ２６によ
り所定の角度回転するようになっている。これにより、
共鳴管２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうちのいずれか１つが
選択されるようになっている。例えば、図５において
は、回転板２３の扇状切欠部２３Ａにある１つの共鳴管
２１Ａは、開口しており、その開口した共鳴管２１Ａに
応じた共鳴作用が生じ、回転板２３により閉じられた他
の共鳴管２１Ｂ，２１Ｃに応じた共鳴作用は生じない。
回転板２３を回転することにより、任意の共鳴管２１
Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが選択される。扇状切欠部２３Ａの
切欠角度は、共鳴管の数や開口断面積に応じて決定され
る。なお、上述の開閉手段は、共鳴管から共鳴室２２に
多少排気ガスが漏れても問題の生じない箇所に対して使
用される。即ち、共鳴管２１に対して回転板２３は密着
する必要がなく、隙間があっても共鳴作用に影響を及ぼ
す度合を無視できる。

【００３４】上記の如き開閉手段によれば、回転板２３
と軸部材２４，電動モータ２６のみで、任意の共鳴管２
１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのオン・オフを同時に選択できる
ので、アクチュエータが１個で済み、構造を簡単にする
ことができる。

【００３５】また、本実施例においては、共鳴管の数は
３個になっているが、共鳴管の数を２個，或は４個以上
に選定することもできる。さらに、本実施例において
は、複数の共鳴管８，９，１０に、多孔のある排気導入
管７が直結しているが、かかる構成に限定されず、図
６，図７に示すような構成とすることもできる。図６に
おいて、消音器本体３１内に拡張室３２と共鳴室３３が
仕切板３４を介して形成されている。

【００３６】仕切板３４には、共鳴管３５，３６，３７
が設けられ、共鳴室３３内に配置され、それぞれのコン
ダクティビィティが相違しており、それらの一端が共鳴
室３３内にそれぞれ開口している。

【００３７】消音器本体３１の端板３１Ａには、排気導
入管３８Ａが固定され、排気導入管３８Ａは、共鳴管３
５，３６，３７の開口した他端に対向して拡張室３２内
に配置されている。

【００３８】排気導入管３８Ａは、共鳴管３５，３６，
３７との対向端部が全ての共鳴管３５，３６，３７を覆
うようにラッパ状に拡管しているともに、共鳴管３５，
３６，３７と１０〜１５０ｍｍの間隙Ｃを隔てて対向配
置されている。

【００３９】そして、共鳴管３５，３６，３７に、それ
ぞれバルブ３９，４０，４１が設けられている。これら
のバルブ３９，４０，４１には、それぞれアクチュエー
タ４２，４２，４２が装着され、アクチュエータ４２，
４２，４２には制御手段４３が接続されている。制御手
段４３は、エンジン回転数に応じてバルブ３９，４０，
４１の開閉を制御して共鳴管３５，３６，３７のいずれ
か１つが開状態になるようになっている。

【００４０】かかる構成の消音器においも、本実施例と
同様に作用する。なお、前記排気導入管３８Ａは、ラッ
パ状に拡管して端部に複数の小孔を設けたものでも良い
し、また、図７に示すように直管からなる排気導入管３
８Ｂとしても良い。

【００４１】そして、これらの排気導入管３８Ａ，３８
Ｂの該端部形状及び管径の相違に応じて共鳴管３５，３
６，３７との間隙Ｃが適当に決定される。これらの図
６，図７に示す変形例の場合には、やや共鳴減衰量の低
下見られるが、反面、排気ガスの背圧が低下するので、
目的に応じて間隙Ｃの寸法を種々に設定して使い分ける
ことができ、設計の自由度を確保できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、エンジン回転数に応じて制御手段により、
複数の共鳴管のうちのいずれか１つを選択できるので、
その選択した共鳴管に対応する特定の共鳴周波数を選択
でき、広範囲の周波数領域に亘って共鳴作用による消音
効果を得ることができる。

【００４３】また、複数の共鳴管と排気導入管を近接対
向させることにより、排気導入管内の排気騒音の一部
を、排気ガスの動圧により効率良く共鳴室内に取り込む
ことができるので、各共鳴管に対応してそれぞれ特定さ
れた共鳴周波数がそれぞれ特定された共鳴室内でそれぞ
れ強く共鳴し、その結果、共鳴周波数をそれぞれ効率良
く減衰させることができる。

【００４４】また、エンジン回転数に応じて、共鳴作用
を強く作用させることができるので、排気導入管と共鳴
管とが近接対向していることも相俟って、各共鳴管に対
応して特定の周波数での減衰ピーク値が大きい消音を可
能にしている。

【００４５】要するに、広範囲の周波数領域に亘って、
しかも、減衰量を多くした状態で共鳴作用により消音す
ることができる効果を奏する。請求項２記載の発明によ
れば、複数の共鳴管と排気導入管は直結しているので、
排気導入管内の排気騒音の一部は、排気ガスの動圧によ
り、一層効率良く共鳴室内に取り込まれるので、各共鳴
管に対応してそれぞれ特定された共鳴周波数がそれぞれ
特定された共鳴室内でさらにそれぞれ強く共鳴し、その
結果、共鳴周波数をそれぞれ一層効率良く減衰させるこ
とができる。

【００４６】そして、エンジン回転数に応じて制御手段
により、複数の共鳴管のうちのいずれか１つを選択でき
るので、その選択した共鳴管のいずれかに対応する特定
の共鳴周波数のいずれかを選択でき、共鳴作用により消
音される。そして、共鳴管の選択を順次行なうことによ
り、排気騒音が広範囲の周波数領域に亘って共鳴作用に
よる消音効果を得ることができる。

【００４７】また、エンジン回転数に応じて、共鳴作用
を強く作用させることができるので、排気導入管と共鳴
管とが直結されていることも相俟って、各共鳴管に対応
して特定の周波数での減衰ピーク値が大きい消音を可能
にしている。

【００４８】要するに、広範囲の周波数領域に亘って、
しかも、減衰量を多くした状態で共鳴作用により消音す
ることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる消音器の縦断面図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ線で切断した矢視図である。

【図３】本実施例の効果の説明図である。

【図４】複数の共鳴管に対するバルブの他の装着手段を
示す消音器の縦断面図である。

【図５】図４のＹ−Ｙ線で切断した矢視図である。

【図６】本発明の実施例に係わる消音器の変形例を示す
縦断面図である。

【図７】バルブの切り換え制御に係わる消音器の縦断面
図である。

【図８】従来の消音器の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 消音器本体 ５ 拡張室 ６ 共鳴室 ７ 排気導入管 ８ 共鳴管 ９ 共鳴管 １０ 共鳴管 １２ 小孔 １３ バルブ １４ バルブ １５ バルブ １７ 制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消音器本体（３１）内に拡張室（３２）
   と共鳴室（３３）を形成し、 この共鳴室（３３）に、それぞれのコンダクティビィテ
   ィが相違する複数の共鳴管（３５，３６，３７）を、そ
   れらの一端が共鳴室（３３）内にそれぞれ開口するよう
   に配置し、 排気ガスを導入する排気導入管（３８Ａ，３８Ｂ）を、
   複数の共鳴管（３５，３６，３７）の開口した他端に対
   向すると共に拡張室（３２）へ排気ガスが流出可能なよ
   うに拡張室（３２）に設け、 複数の共鳴管（３５，３６，３７）に、それぞれバルブ
   （３９，４０，４１）を設け、 これらのバルブ（３９，４０，４１）に、エンジン回転
   数に応じて該バルブ（３９，４０，４１）の開閉を制御
   して共鳴管（３５，３６，３７）のいずれか１つが開状
   態になるように選択する制御手段（４３）を設けたこと
   を特徴とする消音器。
2. 【請求項２】 消音器本体（１）内に拡張室（５）と共
   鳴室（６）を形成し、 この共鳴室（６）に、それぞれのコンダクティビィティ
   が相違する複数の共鳴管（８，９，１０）を、その一端
   が共鳴室（６）に開口するように配置し、 複数の共鳴管（８，９，１０）の開口した他端に、排気
   ガスを導入するとともに接続端部近傍に拡張室（５）と
   連通する小孔（１２）を複数個形成してなる排気導入管
   （７）を直結し、 複数の共鳴管（８，９，１０）に、それぞれバルブ（１
   ３，１４，１５）を設け、 これらのバルブ（１３，１４，１５）に、エンジン回転
   数に応じて該バルブ（１３，１４，１５）の開閉を制御
   して共鳴管（８，９，１０）のいずれか１つが開状態に
   なるように選択する制御手段（１７）を設けたことを特
   徴とする消音器。