JPH0791225A

JPH0791225A - 消音器

Info

Publication number: JPH0791225A
Application number: JP23999093A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nogami; 康広野上; Eizo Suyama; 栄蔵須山
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-04

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】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、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
または近接対向し、複数の共鳴管８，９，１０に、１以
上のバルブ１３，１４を設け、バルブ１３，１４に、該
バルブ１３，１４の開閉を制御することにより複数の共
鳴管８，９，１０のうちの少なくとも１つを開状態に
し、エンジン回転数が増加するにつれて開状態の共鳴管
の総合したコンダクティビィティを変化させる制御手段
１６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５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
に固定して取り付けられている。共鳴管１０８の一端１
０８Ａは共鳴室１０６に開口している。共鳴管１０８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】また、排気導入管１０７と共鳴管１０８は
オフセットしているため、共鳴管１０８における排気ガ
スの動圧の作用による効率が低く、共鳴作用が弱いとい
う問題がある。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、
周波数のピーク値が低く、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、それぞれ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、１以上のバルブを設け、バルブに、該バルブの開閉
を制御することにより複数の共鳴管のうちの少なくとも
１つを開状態にし、エンジン回転数が増加するにつれて
開状態の共鳴管の総合したコンダクティビィティを変化
させ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、それぞれ
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排気導入管を
近接対向して設け、複数の共鳴管に、１以上のバルブを
設け、バルブに、該バルブの開閉を制御することにより
複数の共鳴管のうちの少なくとも１つを開状態にし、エ
ンジン回転数が増加するにつれて開状態の共鳴管の総合
したコンダクティビィティを変化させる制御手段を設け
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、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され、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。

【００１５】また、複数の共鳴管は共鳴室により共鳴作
用が生じるが、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
動圧の作用で効率良く複数の共鳴管を介して共鳴室内に
直接取り込まれる。

【００１６】その際、複数の共鳴管は近接集合している
とともに排気導入管に直結していることにより、複数の
共鳴管の間で排気ガス流は殆ど生じないので、ダブルレ
ゾネータとしては作用する割合が少なくなる。

【００１７】しかも、制御手段により、バルブの開閉を
制御して複数の共鳴管のうちの少なくとも１つを開状態
にし、エンジン回転数が増加するにつれて複数の共鳴管
の総合したコンダクティビィティを変化させる。

【００１８】従って、制御手段によりエンジン回転数が
増加するにつれて複数の共鳴管の総合したコンダクティ
ビィティが連続的に変化し、ヘルムホルツの式より共鳴
周波数を高く設定することが可能になる。この設定され
た共鳴周波数に排気騒音の周波数が共鳴する。

【００１９】即ち、ダブルレゾネータは、広い周波数領
域の共鳴作用に加えて排気ガス流により生じる排気騒音
の拡張作用を有している反面、本来の共鳴作用の減衰量
が減少してしまう傾向を示すが、本発明の複数の共鳴管
を有するレゾネータは、広い周波数領域の共鳴作用を有
すると共に、特定の周波数に対する減衰量も充分に確保
しているという本来のレゾネータ効果を確保している。

【００２０】請求項２記載の発明においては、請求項１
記載の発明と同様の作用が生じる。

【００２１】

【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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】共鳴室６には、３本の共鳴管８，９，１０
が配置され、この共鳴管８，９，１０は、それぞれ長
さ，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，１０Ａは
共鳴室６に開口している。

【００２５】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。

【００２６】各共鳴管８，９に、それぞれバタフライ型
のバルブ１３，１４が設けられている。なお、共鳴管１
０にはバルブは装着されておらず、常時開状態となって
いる。

【００２７】これらのバルブ１３，１４には、それぞれ
アクチュエータ１５，１５が装着され、アクチュエータ
１５，１５には制御手段１６が接続されている。制御手
段１６は、エンジン回転数に応じて共鳴管８，９，１０
の少なくとも１個が開状態になるようにバルブ１３，１
４の開閉を制御する。即ち、共鳴管１０は常時開状態に
なっているので、バルブ１３，１４の開閉の組合わせに
より、例えば、次の３つの制御状態がある。

【００２８】（１）バルブ１３，１４が閉状態の場合
で、共鳴管１０のコンダクティビィティ（長さＬ₁₀，開
口断面積Ｓ₁₀）のみにより共鳴作用が生じる。（２）バルブ１３が閉状態で、共鳴管９と共鳴管１０の
総合したコンダクティビィティ（長さＬ₉，Ｌ₁₀，開口
断面積Ｓ₉，Ｓ₁₀）に対する共鳴作用が生じる。

【００２９】（３）バルブ１３，１４の両方が開状態
で、共鳴管８，９，１０の総合したコンダクティビィテ
ィ（長さＬ₈，Ｌ₉，Ｌ₁₀，開口断面積Ｓ₈，Ｓ₉，Ｓ
₁₀）に対する共鳴作用が生じる。

【００３０】上述の共鳴管８，９，１０の３つのケース
（１），（２），（３）における３つの異なる数値のコ
ンダクティビィティに対応して、共鳴周波数ｆａ，ｆ
ｂ，ｆｃが決定される。

【００３１】しかして、本実施例においては、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内に伝搬され、拡張室５内で
拡張作用が営まれ、拡張作用により消音がなされる。

【００３２】そして、エンジン回転数に応じて制御手段
１６の命令によりアクチュエータ１５，１５が作動さ
れ、このアクチュエータ１５，１５によりバルブ１３，
１４が操作される。これにより、上述の３つのケース
（１），（２），（３）が選択され、その選択したコン
ダクティビィティに対応する特定の共鳴周波数ｆａ，ｆ
ｂ，ｆｃが選択される。

【００３３】即ち、図３において、ケース（１）に対応
する回転数区間Ａでは、バルブ１３，１４が閉止し、共
鳴管１０のみが連通し、その長さＬ₁₀と開口断面積Ｓ₁₀
とで決定されるコンダクティビィティに応じて、共鳴周
波数ｆａの共鳴作用が生じる。

【００３４】回転数Ｎ１で回転数区間Ａを終了し、回転
数区間Ｂに移行する。そして、この回転数Ｎ１でバルブ
１３を切り換え、この回転数区間Ｂではケース（２）の
制御が行なわれる。

【００３５】回転数区間Ｂでは、共鳴管９と共鳴管１０
とが連通し、その長さＬ₉，Ｌ₁₀と開口断面積Ｓ₉，Ｓ
₁₀とで決定されるコンダクティビィティに応じて共鳴周
波数ｆｂの共鳴作用が生じる。

【００３６】さらに、回転数がアップして回転数Ｎ２で
回転数区間Ｂを終了し、回転数区間Ｃに移行する。そし
て、この回転数Ｎ２でバルブ１４を切り換え、この回転
数区間Ｃでは、ケース（３）の制御が行なわれる。

【００３７】回転数区間Ｃでは、共鳴管８及び９と共鳴
管１０の全てが連通し、その長さＬ ₈，Ｌ₉，Ｌ₁₀と開
口断面積Ｓ₈，Ｓ₉，Ｓ₁₀とで決定されるコンダクティ
ビィティに応じて共鳴周波数ｆｃの共鳴作用が生じる。

【００３８】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Ｃ
１のある減衰曲線が得られる。各回転数区間Ａ，Ｂ，Ｃ
では、選択された減衰曲線は実線にて示される。即ち、
本実施例の消音器は広範囲の周波数領域に亘って共鳴に
より消音される。

【００３９】要するに、本実施例の消音器は制御手段１
６により、エンジン回転数を増加するにつれて複数の共
鳴管８，９，１０の総合したコンダクティビィティを変
化させるように該バルブ１３，１４の開閉を制御して複
数の共鳴管８，９，１０のうちの少なくとも１つを開状
態にするので、制御手段１６により、エンジン回転数が
増加するにつれて複数の共鳴管８，９，１０の総合した
コンダクティビィティが変化し、ヘルムホルツの式より
決定される共鳴周波数が高くなり（共鳴管の長さ，断面
積は共鳴周波数が高くなるように設定される）、各回転
数区間での共鳴特性が連続的に移行するとともに各回転
数区間に応じて最適共鳴特性が設定される。

【００４０】その際、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で効率良く複数の共
鳴管８，９，１０を介して共鳴室６内に直接取り込まれ
る。複数の共鳴管８，９，１０は近接集合しているとと
もに排気導入管７に直結されていることにより、複数の
共鳴管８，９，１０における圧力差が少なく、排気ガス
流は殆ど生じないので、ダブルレゾネータとしてはほと
んど作用しない。

【００４１】即ち、ダブルレゾネータは広い周波数領域
の共鳴作用に加えて排気ガス流により生じる排気騒音の
拡張作用も有している反面、本来の共鳴作用の減衰量が
減少してしまう傾向を示するに対して、本実施例の３本
の共鳴管を有するレゾネータは、図３に示すように、Ａ
〜Ｃに亘る回転数区間において、共鳴特性が連続的に移
行して各回転数区間に応じた最適共鳴特性か設定され、
各回転数区間において減衰が必要な騒音周波数ｆａ，ｆ
ｂ，ｆｃが適確かつ充分に減衰され、減衰ピーク値Ａ
１，Ｂ１，Ｃ１として表される減衰量を得ることができ
る。

【００４２】以上の如き構成によれば、複数の共鳴管
８，９，１０は集合していると共に排気導入管７に直結
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で効率良く、複数の共鳴管８，９，
１０を介して共鳴室６内に直接取り込まれる。

【００４３】その際、広い周波数領域の共鳴作用に加え
て、排気ガス流により生じる排気騒音の拡張作用も有し
ている反面、本来の共鳴作用の減衰量か減少してしまう
という従来のダブルレゾネータとは異なり、本実施例の
消音器は、複数の共鳴管８，９，１０の総合したコンダ
クティビィティに対応する本来のレゾネータ効果が生じ
るので、所望の周波数の騒音を共鳴させることが可能で
あり、また、その減衰量を大きくとることができる。

【００４４】また、制御手段１６により、バルブ１３，
１４の開閉を制御し、複数の共鳴管８，９，１０のうち
の少なくとも１つを開状態にし、エンジン回転数が増加
するにつれて開状態の共鳴管８，９，１０のコンダクテ
ィビィティが変化するので、選択した共鳴管８，９，１
０に対応する特定の共鳴周波数を連続的に選択でき、広
範囲の周波数領域に亘って共鳴による消音効果を得るこ
とができる。

【００４５】要するに、広範囲の周波数領域に亘ってし
かも、減衰量を多くして消音できる効果を奏する。な
お、本実施例においては、共鳴管の数は３本になってい
るが、かかる数に限定されず、２本或いは４本以上にす
ることもできる。

【００４６】また、本実施例においては、それぞれの共
鳴管の径と長さを変えているが、長さまたは径のみを変
えるものであっても良い。さらに、本実施例は、排気導
入管７を共鳴管８，９，１０に直結するとともに、排気
導入管７の直結端近傍に多数の小孔を設けたものとした
が、かかる実施例に限らず、図４に示すように、排気導
入管３８Ａの管端と共鳴管８，９，１０を１０〜１５０
ｍｍの間隔Ｃを介して近接対向したものでも良い。

【００４７】この際、排気導入管３８Ａの管端は図４に
示すように共鳴管８，９，１０を全て覆う径を有するテ
ーパ状端部としても良いし、また、直管のままとしても
良い。直管のままとして場合には、前記間隔Ｃを、排気
導入管３８Ａの管端をテーパ状端部とした場合よりも広
くとる必要がある。なお、この間隙Ｃは、該端部形状と
ともにエンジンの排気量，排気導入管３８Ａの入口管径
によって適当な寸法に選択される。そして、上記隙間Ｃ
が形成されている場合には、若干の減衰量の低下が見ら
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。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の共鳴管と排気導入管は直結ないしは近接対向してい
るので、排気ガスの動圧が高く、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効率良く
直接取り込まれる。

【００４９】その際、前述した従来のダブルレゾネータ
の作用と異なり、複数の共鳴管の総合したコンダクティ
ビィティに対応する本来のレゾネータ効果が生じるの
で、所望の周波数の騒音を共鳴させることが可能であ
り、また、その減衰量を大きくとることができる。

【００５０】また、制御手段により、バルブの開閉を制
御し、複数の共鳴管のうちの少なくとも１つを開状態に
し、エンジン回転数の増加に応じてバルブを順次開放し
て行き、連通した共鳴管を増加するので、共鳴管のそれ
ぞれ総合したコンダクティビィティ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
による消音効果を得ることができる。

【００５１】要するに、広範囲の周波数領域に亘ってし
かも、減衰量を多くして消音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】本発明の実施例に係わる消音器の変形を示す縦
断面図である。

【図５】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１６制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、それぞれ
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、１以上のバルブ（１
３，１４）を設け、バルブ（１３，１４）に、該バルブ（１３，１４）の開
閉を制御することにより複数の共鳴管（８，９，１０）
のうちの少なくとも１つを開状態にし、エンジン回転数
が増加するにつれて開状態の共鳴管の総合したコンダク
ティビィティを変化させる制御手段（１６）を設けたこ
とを特徴とする消音器。
【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、それぞれ
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
ガスを導入する排気導入管（７）を近接対向して設け、複数の共鳴管（８，９，１０）に、１以上のバルブ（１
３，１４）を設け、バルブ（１３，１４）に、該バルブ（１３，１４）の開
閉を制御することにより複数の共鳴管（８，９，１０）
のうちの少なくとも１つを開状態にし、エンジン回転数
が増加するにつれて開状態の共鳴管の総合したコンダク
ティビィティを変化させる制御手段（１６）を設けたこ
とを特徴とする消音器。