JPS5985414A - 自動車用内燃機関の排気消音装置 - Google Patents

自動車用内燃機関の排気消音装置

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Publication number
JPS5985414A
JPS5985414A JP19406082A JP19406082A JPS5985414A JP S5985414 A JPS5985414 A JP S5985414A JP 19406082 A JP19406082 A JP 19406082A JP 19406082 A JP19406082 A JP 19406082A JP S5985414 A JPS5985414 A JP S5985414A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
pulsation
pressure
exhaust gas
air
Prior art date
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Pending
Application number
JP19406082A
Other languages
English (en)
Inventor
Motohiro Inaba
稲葉 元宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP19406082A priority Critical patent/JPS5985414A/ja
Publication of JPS5985414A publication Critical patent/JPS5985414A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/14Silencing apparatus characterised by method of silencing by adding air to exhaust gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)技術分野 本発明は!3燃機関の排気消音装置に関する。
(2)従来技術 従来の自動車用内燃機関の排気消音装置としては、例え
ば、第1図(共立出版−発行「騒音対策と消音設計」参
照)に示すようなものがある。これについて説明すると
、消音器1内は4つの室2〜5に仕切られている。排気
は排気入口管6から室4に流入し、連通管7によりUタ
ーンして室2に流入するようになっており、この間にお
いて膨張、共鳴が起こり、消音される。即ち、室4にお
いて頚管8と室5とで構成される音響振動系(ヘルムホ
ルツの共鳴器)により主に低周波(例えば200〜30
011z)の消音がなされ、排気入口管6及び連通管7
においてそれらの多数の小孔9と室3とで構成される多
孔共鳴型消音要素により主に中高周波(例えば1〜2 
K Hz)の消音がなされる。勿論、消音される周波数
は音速と各部の仕様によって決定される。
一般に、ヘルムホルツの共鳴器により消音される音の周
波数は頚管8の長さ、あるいは室5の容積の平方根に反
比例する。したがって、極低周波数域の消音を行なうに
は、頚管8の長さ、または室5の容積を著しく増大しな
ければならない。しかしながら、自動車用内燃機関の消
音器1は、車体のフロアパネル下に取付は支持されてい
るため、頚管8の長さ、室5の容積の増加には限度があ
る。このため、クランク軸回転数の低次成分である極低
周波数(20〜20011z)の消音効果は微弱であり
、消音されずに出てくる排気吐出音tなわち排気脈動音
により、車外騒音を悪化させたり、これが車室内のこも
り音の原因になるという問題点があった。
(3)発明の目的 本発明は、内燃機関から吐出される排気ガスに排気ガス
の脈動と同一圧力範囲および同一波長で脈動し、位相が
排気ガスの脈動の位相と%波長異なる脈動空気を合流さ
せることにより、排気脈動音に起因する車外騒音および
車室内のこもり音の減少を図ることを目的としている。
(4)発明の構成 本発明は、一定の圧力範囲で脈動する排気ガスを排出す
る内燃機関に連結された排気手段と、外気を加圧し圧縮
空気を排出するコンプレッサと、コンプレッサから排出
された圧縮空気を排気ガスの最大圧力値と略等しい圧力
に変圧する調圧器と、変圧された圧縮空気を排気ガスと
同一圧力範囲および同一波長で脈動し位相が排気ガスの
脈動の位相と2波長異なる脈動空気に変換し、排気手段
に送気可能な脈圧発生手段とを備えて構成されている。
したがって、コンプレッサで加圧された外気は調圧器お
よび脈圧発生手段を経て排気ガスと同一圧力範囲および
同一波長で脈動し位相が排気ガスの脈動の位相と2波長
異なる脈動空気に変換される。その結果、排気ガスと脈
動空気とが合流すると、排気ガスと脈動空気との混合流
体は定圧になり、排気脈動音が消音される。
(5)実施例 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。
第2〜6図において、11は図示していないマウンティ
ングを介して自動車の車体に支持された4気筒4サイク
ルの内燃機関を表しており、この内燃機関11はシリン
ダブロック12とシリンダブロック12の上端に固定さ
れたシリンダへラド13と、シリンダブロック12およ
びシリンダヘッド13の前端を覆うフロントカバー14
とを有している。シリンダヘッド13の側壁には排気マ
ニホールド15が固定されており、排気マニホールド1
5はシリンダブリック12とシリンダヘッド13とによ
り画成される各気筒に連通している。排気マニホールド
15はマニホールド触媒16に連結しており、各気筒か
ら排出される排気ガスはマニホールド触媒16で浄化さ
れた後排気管17に流入可能である。排気管17は消音
器を介して大気に開放されており、前述の排気マニホー
ルド15、マニホールド触媒16、消音器および排気管
17は全体として排気手段18を構成している。各気筒
内に摺動自在に収納されたピストンはコネクティングロ
ッド等を介してクランク軸に連結されており、クランク
軸はシリンダブロック12の前壁およびフロントカバー
14を貫通している。クランク軸に固定されたクランク
ギアI9は動弁機構の駆動用のカムギア20、アイドラ
ギア21とともにパルセータ22駆動用のギア23にコ
グベルト24を介して連結している。クランク軸にはク
ランクブーIJ25も固定されており、このプーリ25
はウォータポンプ駆動角のプーリ26、オルタネーク駆
動用のブー1J27とともにコンプレッサ28駆動用の
ブーIJ29にベルト30または31を介して連結さ、
れている。32は図外のエアク監すとブラケット33を
介して内燃機関11に支持されたコンプレッサ28の吸
込口とを連通ずる吸込管であり、コンプレッサ28の容
量は通常車室内の空調用に使用されるものと同程度でよ
い。34は調圧器であり、この調圧器34は第7図に詳
示されているように第1、第2通路35.36および第
1、第2通路35.36を連通する孔37の形成された
ケース38と、孔37を開閉する弁′体39と、弁体3
9駆動用の負圧アクチュエータ40とを有している。
この第1通路35の入口は前述のコンプレソザ28の吐
出口に連通している。一方、第2通路3Gは戻り管41
を介して吸込管32に連通しており、負圧アクチュエー
タ40の負圧室42は内燃機関IIのインテークマニホ
ールドに連通している。一般に、内燃機関11が低負荷
で運転されているときは、吸込負圧が高くなり脈動する
排気ガスの最大圧力値は低くなる。一方、内燃機関11
が高負荷で運転されているときは、吸込負圧は低くなる
が脈動する排気ガスの最大圧力値は高くなる。
したがって、負圧アクチュエータ4oは内燃機関11の
吸込負圧値の高低により孔37の開度が増減するよう弁
体39を駆動し、排気ガスの最大圧力値と圧縮空気の最
大圧力値とが略等しくなるよう変圧を行なう。第1通路
35の出口は連結管43を介してパルセータ22に連通
しており、パルセータ22は第8.9図に詳示されてい
るように互いに180 °離隔した入口45および出口
46の形成されたケース47と、ケース47に回転自在
に支持され入口45と出口46とを連通可能な通路48
の形成されたロータ49とを有している。このロータ4
9は前述のギア23と一体形成されており、クランク軸
1回転当り1回転する。すなわち、4気vJ4サイクル
の内燃機関11はクランク軸1回転当り2回気筒から排
気ガスが排出され排気ガスに2回脈動が生しる。したが
って、ロータ49はクランク軸1回転当り1回転し、2
回人口45と出口46とを連通、遮断し圧縮空気に2回
脈動を与える。また、通路48が入口45と出口46と
を連通ずる時期は2つの気筒から排気の排出される時期
の中間に設定されており、したがって、パルセータ22
は排気ガスの脈動とV2波長位相の異なる圧縮空気を排
出する。なお、この実施例では内燃機関11が4気筒4
サイクルであるため、ロータ49をクランク軸1回転当
り1回転さ一ロるが、内燃機関IIの形式によっては適
宜ロータ49の回転数を変更することは言うまでもない
。出口4Gは吐出管50を介して排気管I7に連通して
おり、圧縮空気は排気管17内で排気ガスと合流可能で
ある。なお、調圧器34およびパルセータ22内を排気
ガスが通過するわけではないので耐熱材料を使用する必
要はない。
次に作用を説明する。内燃機関11が始動すると、各気
筒から順次排気ガスが排気マニホールドI5内に排出さ
れ、排気ガスは第10図に示すように最大圧力がPmの
脈動となる。一方、クランク軸の回転に伴いコンプレッ
サ28も第11図に示すように圧縮空気を吐出しており
、該圧縮空気は調圧器34において圧力が値略Pmまで
減圧される(第12図参照)。
次に圧縮空気はパルセータ22で第13図に図示されて
いるように排気ガスとA波長位相の異なる脈動にされた
後、排気ガスと合流するので、合流後は第14図に示さ
れているように圧カ一定Pmのガス流になる。その結果
、クランク軸回転数の低次成分である極低周波数(内燃
機関11がN rpmのとき、−〜−Hzの周波数を基
本波とし、0 20〜200 Hzの音波)の消音がなされ、排気脈動
音による車外騒音および車室内のこもり音の減少を図る
ことができる。圧縮空気と排気ガスとは合流した後、消
音器を通過するが、消音器ではガス流中の中高周波数成
分のみ消音すればよく、ガス流の流量増加による排気管
17径の増加にもかかわらす従来の排気消音器に比べ消
音器の構造、体積とも大幅に減少するため車体のフロア
パネル下の排気手段18の体積が減少する。
なお、本実施例では、マニホールド触媒16の下流で圧
縮空気を排気ガスに合流させているため触媒16の過熱
を防止できる。
次に、内燃機関11の負荷が増減すると、排気ガスの最
大圧力値Pmも上昇または低下する。
しかしながら、負荷の増減に伴い吸込負圧値も低下、ま
たは上昇するため負圧アクチュエータ40が弁体39を
駆動して、孔37の開度を減少または増加させる。その
結果、第1iffl路35から孔36および第2通路3
6を通り戻り管41に流入する圧縮空気の量が減少また
は増加して、パルセータ22に供給される圧縮空気の圧
力は上昇または低下し、最大値Pmと略等しくなる。し
たがって、圧縮空気と排気ガスとの合流後は内燃機関1
1の負荷変動にかかわらず圧カ一定となる。
第15.16図は本実施例と従来例との消音効果を比較
するグラフであり、図中実線は内燃機関11をフルフロ
ンドルで400Orpmにした場合の本実施例の実験結
果を、破線は同一条件下Φ′従来例の実験結果をそれぞ
れ示している。第15図は車外騒音を示しており、排気
脈動による極低周波数域の騒音が確実に消音されている
。一方、第16図は車室内騒音を示しており、実験結果
は排気脈動以外の騒音も加わっているため車外騒音はど
顕著な差が出ていないが、極低周波数域の騒音が車室内
においても減少している。
(6)効果 本発明によれば、内燃機関から排気される排気ガスの脈
動を消去できるため極低周波数域における車外および車
室内騒音を減少できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の消音器を示す正面断面図、第2図は本発
明の一実施例を示す側面図、第3図は一実施喉jの平面
図、第4図は一実施例の前面図、第5図は第4図のフロ
ントカバーを取り外した図、第6図は一実施例の概念図
、第7図は調圧器の正面断面図、第8図はパルセータの
平面断面図、第9図は第8図のIX−IX矢視断面図、
第1O図〜第14図は一実施例の各機器の吐出ガス圧力
または吐出空気圧力とクランク軸回転角との関係を示す
グラフ、第15.16図は一実施例と従来例との消音効
果を示すグラフである。 11−−−・内燃機関、 1B −−−−・排気手段、 22−・・−脈圧発生手段(パルセータ)、28−−−
−−−コンプレッサ、 34−−−一調圧器。 特許出願人      日産自動車株式会社代理人弁理
士 有我軍一部 第4図 第5図 第8図 22 第10図 第11図 第14図 田境歓(Hz)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一定の圧力範囲で脈動する排気ガスを排出する内燃機関
    に連結された排気手段と、外気を加圧し圧縮空気を排出
    するコンプレッサと、コンプレッサから排出された圧縮
    空気を排気ガスの最大圧力値と略等しい圧力に変圧する
    調圧器と、変圧された圧縮空気を排気ガスと同一圧力範
    囲および同一波長で脈動し位相が排気ガスの脈動の位相
    と%波長異なる脈動空気に変換し排気手段に送気可能な
    脈圧発生手段とを備えたことを特徴とする自動車用内燃
    機関の排気消音装置。
JP19406082A 1982-11-05 1982-11-05 自動車用内燃機関の排気消音装置 Pending JPS5985414A (ja)

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JP (1) JPS5985414A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454342A2 (en) * 1990-04-25 1991-10-30 Ford Motor Company Limited An active noise cancellation apparatus
KR20050066349A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 삼성전자주식회사 가스엔진식 히트펌프

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454342A2 (en) * 1990-04-25 1991-10-30 Ford Motor Company Limited An active noise cancellation apparatus
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