(57)【要約】【課題】レゾネータ型の排気消音デバイスにおいて、デバイス容積を増大することなく、消音効果を低減することもなく、幅広い消音効果が得られるようにすること。【解決手段】  第１の連通孔１３によって排気通路３に連通したレゾネータ室５Ａを画定するレゾネータケース５と、排気通路３を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁２３とを有し、レゾネータ室５Ａの有効長さが切換弁２３の切換動作によって変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通孔（１３）によって排気通路（３）に連通したレゾネータ室（５Ａ）を画定するレゾネータケース（５）と；
前記排気通路（３）を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁（２１）とを有し、
前記レゾネータ室（５Ａ）の有効長さが前記切換弁（２１）の切換動作によって変化することを特徴とする排気消音デバイス。
【請求項２】
排気管（１）の外側に設けられ、前記排気管（１）に明けられた第１の連通孔（１３）によって前記排気管（１）による排気通路（３）に連通したレゾネータ室（５Ａ）を画定するレゾネータケース（５）と；
前記排気通路（３）を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁（２１）とを有し、
前記レゾネータ室（５Ａ）は内部隔壁（７）により第１のレゾネータ室（９）と第２のレゾネータ室（１１）との区切られ、前記第１のレゾネータ室（９）が前記第１の連通孔（１３）によって前記排気通路（３）に連通し、前記第１のレゾネータ室（９）と前記第２のレゾネータ室（１１）とは前記内部隔壁（７）に明けられた第２の連通孔（１５）によって互いに連通し、前記第２の連通孔（１５）が前記切換弁（２１）によって開閉されることを特徴とする排気消音デバイス。
【請求項３】
前記第１のレゾネータ室（９）と前記第２のレゾネータ室（１１）の空洞長さが互いに異なっており、前記第２のレゾネータ室（１１）は前記排気管（１）に明けられた第３の連通孔（１７）によって前記排気通路（３）に連通しており、前記切換弁（２１）は前記第２の連通孔（１５）と前記第３の連通孔（１７）とを相反する開閉関係で開閉することを特徴とする請求項２に記載の排気消音デバイス。
【請求項４】
前記排気通路（３）を流れる排気ガスの圧力を受けて前記第２の連通孔（１５）を閉じる方向に前記切換弁（２１）を駆動する受圧板（２３）と、前記第２の連通孔（１５）を開く方向に前記切換弁（２１）を付勢するばね手段（２９）とを有し、
前記切換弁（２１）は、前記受圧板（２３）に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段（２９）によるばね力に打ち勝つまでは前記第２の連通孔（１５）を開き、前記受圧板（２３）に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段（２９）によるばね力に打ち勝つと、前記第２の連通孔（１５）を閉じることを特徴とする請求項２または３に記載の排気消音デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気消音デバイスに関し、特に、自動車用エンジンの排気系に用いられるレゾネータ型（ブランチ型）の排気消音デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの排気系に用いられる排気消音デバイスとして、レゾネータ型のものが知られている。レゾネータ型の排気消音デバイスは、レゾネータ室の空洞長さ（管長）によって決まる共鳴周波数の消音を行うものである。
【０００３】
このことに対し、自動車用エンジンの排気系の放射音の周波数はエンジン回転数によって変化するから、エンジン排気系において異なる周波数の放射音を全て低減するために、空洞長さが互いに異なる複数個の共鳴デバイスを設けたものや（例えば、特許文献１、２）、一つの共鳴デバイス内に空洞長さ違いのもう一つの共鳴デバイスを設けたものがある（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−１５６５３５号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６４６５号公報
【特許文献３】特開２００５−２３９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空洞長さ違いの共鳴デバイスを複数個設けることにより、異なる周波数の放射音を低減できるが、その分、デバイス容積が大きくなり、重量も嵩み、エンジン排気系に装着する車載デバイスとして構成するのに限界がある。
【０００５】
一つの共鳴デバイス内に空洞長さ違いのもう一つの共鳴デバイスを設けたものは、嵩ばることはないが、空洞内に他の共鳴デバイスを入れられた共鳴デバイスの空洞容積が小さくなり、放射音の低減効果が低減する。
【０００６】
本発明は、上述の如き課題を解消するためになされたもので、デバイス容積を増大することなく、消音効果を低減することもなく、幅広い消音効果を期待できるレゾネータ型の排気消音デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による排気消音デバイスは、連通孔によって排気通路に連通したレゾネータ室を画定するレゾネータケースと、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力によって切換動作する切換弁とを有し、前記レゾネータ室の有効長さが前記切換弁の切換動作によって変化する。
【０００８】
本発明による排気消音デバイスは、排気管の外側に設けられ、前記排気管に明けられた第１の連通孔によって前記排気管による排気通路に連通したレゾネータ室を画定するレゾネータケースと、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力によって動作する切換弁とを有し、前記レゾネータ室は内部隔壁により第１のレゾネータ室と第２のレゾネータ室との区切られ、前記第１のレゾネータ室が前記第１の連通孔によって前記排気通路に連通し、前記第１のレゾネータ室と前記第２のレゾネータ室とは前記内部隔壁に明けられた第２の連通孔によって互いに連通し、前記第２の連通孔が前記切換弁によって開閉される。
【０００９】
本発明による排気消音デバイスは、より好ましくは、前記第１のレゾネータ室と前記第２のレゾネータ室の空洞長さが互いに異なっており、前記第２のレゾネータ室は前記排気管に明けられた第３の連通孔によって前記排気通路に連通しており、前記切換弁は前記第２の連通孔と前記第３の連通孔とを相反する開閉関係で開閉する。
【００１０】
本発明による排気消音デバイスは、より好ましくは、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力を受けて前記第２の連通孔を閉じる方向に前記切換弁を駆動する受圧板と、前記第２の連通孔を開く方向に前記切換弁を付勢するばね手段とを有し、前記切換弁は、前記受圧板に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段によるばね力に打ち勝つまでは前記第２の連通孔を開き、前記受圧板に作用する排気ガス圧力による駆動力が前記ばね手段によるばね力に打ち勝つと、前記第２の連通孔を閉じる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による排気消音デバイスによれば、レゾネータ室の有効長さが切換弁の切換動作によって変化するから、複数個の個別の共鳴デバイスを要することなく、異なる周波数の放射音を、効果的に消音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による排気消音デバイスの一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態の排気消音デバイスは、排気管１の外側に取り付けられたレゾネータケース５を有する。レゾネータケース５は、排気管１による排気通路３とは排気管１によって隔てられたレゾネータ室（空洞）５Ａを排気管１の長手方向（排気通路３の排気ガス流れ方向）に沿って細がない空洞として画定している。ここで、排気ガスは、図１、図２で見て、排気通路３の右側の端部３Ａから左側の端部３Ｂへ流れるものとする。
【００１４】
レゾネータケース５内には内部隔壁７が固定装着されている。内部隔壁７は、レゾネータ室５を、排気通路３の排気ガス流れの上流側と下流側とに、二つのレゾネータ室、つまり、第１のレゾネータ室９と、第２のレゾネータ室１１とに区切っている。
【００１５】
第１のレゾネータ室９は、一端側において、排気管１に明けられた第１の連通孔１３によって排気通路３に連通している。第１のレゾネータ室９と第２のレゾネータ室１１は、内部隔壁７に明けられた第２の連通孔１５によって互いに連通している。第２のレゾネータ室１１は、一端側において、排気管１に明けられた第３の連通孔１７によって排気通路３に連通している。
【００１６】
第１の連通孔１３、第２の連通孔１５、第３の連通孔１７の開口面積は、音波が出入りできよう、排気通路３の横断面積の１５〜２０％以上であればよい。
【００１７】
本実施形態の一つの特徴として、第１のレゾネータ室９の空洞長さ（第１の連通孔１３の開口位置から内部隔壁７までの長さ）と、第２のレゾネータ室１１の空洞長さ（第３の連通孔１７の開口位置からレゾネータケース５の端壁５Ｂまでの長さ）が、互いに異なっている。
【００１８】
レゾネータ室５Ａ内には枢軸１９によって切換弁２１が回動可能に設けられている。切換弁２１は、板状の弁体により構成されており、第２の連通孔１５を開いて第３の連通孔１７を閉じる第１の切換位置（図１参照）と、第２の連通孔１５を閉じて第３の連通孔１７を開く第２の切換位置（図２参照）との間を回動可能であり、捩りばね２９によって第１の切換位置へ向けて付勢され、第２の連通孔１５と第３の連通孔１７とを相反する開閉関係で開閉する。
【００１９】
このように、捩りばね２９は、図４で見て、切換弁２１を反時計廻り方向へ付勢、つまり、第２の連通孔１５を開く方向に切換弁２１を付勢している。
【００２０】
切換弁２１には幅狭のブリッジ部２５によって受圧板２３が一体的に設けられている。ブリッジ部２５は排気管１に形成されたスリット孔２７を貫通して排気通路３内に延びており、ブリッジ部２５の先端側にある受圧板２３は排気通路３内に位置し、排気通路３を流れる排気ガスの圧力を、図４で見て時計廻り方向に受ける。これにより、受圧板２３は排気通路３を流れる排気ガスの圧力を受けて第２の連通孔１５を閉じる方向に切換弁２１を駆動する。
【００２１】
これにより、切換弁２１は、受圧板２３に作用する排気ガス圧力による駆動力が捩りばね２９によるばね力に打ち勝つまでは、第２の連通孔１５を開いて第３の連通孔１７を閉じる第１の切換位置に位置し、受圧板２３に作用する排気ガス圧力による駆動力が捩りばね２９によるばね力に打ち勝つと、第２の連通孔１５を閉じて第３の連通孔１７を開く第２の切換位置にする。
【００２２】
排気通路３を流れる排気ガスの圧力は、エンジン回転数と相関を有し、エンジン回転数が低回転であるほど低い。
【００２３】
これにより、アイドル運転時〜低速運転時には、切換弁２１が第１の切換位置に位置し、第２の連通孔１５が開かれて第３の連通孔１７が閉じられる。この結果、アイドル運転時〜低速運転時には、排気消音デバイスは、図１に示されているように、第１の状態になり、当該排気消音デバイスの有効な空洞長さは、第１のレゾネータ室９の空洞長さと、第２のレゾネータ室１１の空洞長さとを足し合わせたもの（例えば、Ｌ＝１５０ｍｍ）になり、アイドル運転時〜低中速運転時に問題になる周波音の消音が効果的に行われる。
【００２４】
これに対し、中〜高速運転時には、切換弁２１が第２の切換位置に位置し、第２の連通孔１５が閉じられて第３の連通孔１７が開かれる。この結果、中〜高速運転時には、排気消音デバイスは、図２に示されているように、第２の状態になり、当該排気消音デバイスの有効な空洞長さは、第１のレゾネータ室９の空洞長さ（例えば、Ｌ＝１００ｍｍ）と、第２のレゾネータ室１１の空洞長さ（例えば、Ｌ＝５０ｍｍ）の二つが個別に存在し、中〜高速運転時に問題になる周波音の消音が効果的に行われる。
【００２５】
エンジン回転数が低い時の次数成分は、例えば、毎分６００回転から３０００回転の場合、１次にて２０Ｈｚ〜１００Ｈｚ、２次にて４０Ｈｚ〜２００Ｈｚ、３次にて６０Ｈｚ〜３００Ｈｚの音波が、振動放射音または透過音として、マフラのシェルやエンドプレート等の騒音を発生し易い部位から発生する。
【００２６】
この場合、大元の脈動を減衰すれば、放射音および透過音として発生し難くなり、排気消音デバイスによって消音させる場合、低周波音を消音のために、デバイス長さ（空洞長さ）が長いほうが効果は大きい。
【００２７】
図５は排気消音デバイスの挿入損失特性線図を示している。図５において、符号Ａは排気消音デバイスが第１の状態（空洞長さが長い状態）の挿入損失特性を、符号Ｂは排気消音デバイスが第２の状態（空洞長さが短い状態）の挿入損失特性を、符号Ｃは排気消音デバイス無し場合の挿入損失特性を各々示している。
【００２８】
デバイス無しの場合には、まったく消音されないが、第１の状態では、低周波数域（例えば、７００Ｈｚ以下）において消音量が多くなり、第２の状態では、例えば、７００Ｈｚ以上の周波数域において消音量が多くなる。排気消音デバイスの状態切換がないと、第１の状態あるいは第２の状態のどちらか一方の挿入損失特性（消音特性）だけになるが、切換弁２１によって状態切換が行われることにより、この両者のよい特性が得られ、放射音低減効果が得られる周波数幅が広くなる。
【００２９】
エンジン低回転時においては、脈動基本周波数も低いので、放射音対策としても低周波消音の必要があるので、エンジン低回転時には、切換弁２１が第１の切換位置にあって排気消音デバイスが第１の状態（Ｌ＝１５０ｍｍ）になり、低周波数域の消音が可能となる。
【００３０】
これに対し、エンジン高回転時には、排気流量が増え、切換弁２１が排気ガス圧力によって第２の切換位置に切り換わり、排気消音デバイスが第２の状態（Ｌ＝１００ｍｍとＬ＝５０ｍｍ）になり、１００ｍｍと５０ｍｍの双方の空洞長さによる消音がなされ、幅広い周波数域においての消音が可能となる。
【００３１】
放射音としては、脈動基本次数である２０Ｈｚ〜８００Ｈｚ（４気筒エンジンの場合）の音が透過してマフラのシェル、エンドプレート等から発生し、シェル、エンドプレートの固有値である６００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ（一例）の音が放射音として発生するが、本実施形態の排気消音デバイスを用いることにより、低周波数域から高周波数域における発生放射音のレベルを低減することができる。低周波数域をどの周波数から減衰させるかは、デバイス長さ（空洞長さ）により調整すればよい。
【００３２】
なお、切換弁２１が第２の連通孔１５、第３の連通孔１７を閉じる時に、切換弁２１が内部隔壁７、排気管１に当接したことによる異音の発生を防止するために、第２の連通孔１５、第３の連通孔１７の周りに、ステンレスワイヤを編んだステンレスマット部材３１、３３が設けられていてもよい。また、排気消音デバイスの入口に、直径が１ｍｍ〜５ｍｍ程度の小孔を設けると、減衰効果はさらに増すようになる。
【００３３】
なお、第２の状態において、異なる二つの空洞長さのレゾネータ室が必要でなく、一つでよい場合には、第３の連通孔１７が省略されればよい。
【００３４】
本実施形態の排気消音デバイスの効果を要約すると、以下の通りである。
【００３５】
（１）デバイス容量を増加しないで、低周波数域から高周波数域に亘り放射音の発生レベルを低減することが可能で、幅広い消音効果を期待できる。
【００３６】
（２）切換弁が排気ガス圧感応型なので、切換弁の切換駆動にモータ等のアクチュエータを使用せず、低コスト化になる。
【００３７】
（３）デバイス構成がシンプルで、大幅な重量増にはならない。
【００３８】
（４）従来の放射音対策であるマフラ剛性変化およびマス追加等の必要がなく、排気消音デバイスの追加だけなで、マフラ本体の標準化もやり易い。
【００３９】
（５）本排気消音デバイスにより低周波数域から高周波数域に亘り、吐出音レベルも低減することが可能となる。
【００４０】
（６）排気システムの薄肉化により放射音が発生し易いシステムに装着すると、システム効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態による排気消音デバイスの第１の状態を示す断面図。
【図２】実施形態による排気消音デバイスの第２の状態を示す断面図。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図。
【図４】実施形態による排気消音デバイスの要部の拡大詳細断面図。
【図５】周波数に対する挿入損失特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１  排気管
３  排気通路
５  レゾネータケース
７  内部隔壁
９  第１のレゾネータ室
１１  第２のレゾネータ室
１３  第１の連通孔
１５  第２の連通孔
１７  第３の連通孔
１９  枢軸
２１  切換弁
２３  受圧板
２５  ブリッジ部
２７  スリット孔
２９  捩りばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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