(57)【要約】【課題】装置構成を簡素化して低コスト化が図れると共に脈動吸収による消音効果を向上させることのできる排気装置を提供する。【解決手段】エンジンで発生した排気に起因する排気脈動を減衰する騒音低減デバイス２を排気通路に設けた排気装置において、騒音低減デバイス２は、排気通路を流れる排気ガスの圧力を受けてスライドする振動板６と、前記排気ガスの圧力が低いときに前記振動板６をスライドさせて元の位置へと戻す弾性部材７とを備え、エンジン１の回転数が３０００回転以下のときに１００Ｈｚ以下の走り出し騒音を下げるのに、前記振動板６の受圧面積を１００〜３００ｍｍ2、前記弾性部材７のバネ定数を４０００Ｎ／ｍ以下、前記騒音低減デバイス２の共振周波数を４０Ｈｚ以下とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）で発生した排気に起因する排気脈動を減衰する騒音低減デバイス（２）を排気通路（５）に設けた排気装置において、
前記騒音低減デバイス（２）は、前記排気通路（５）を流れる排気ガスの圧力を受けてスライドする振動板（６）と、前記排気ガスの圧力が低いときに前記振動板（６）をスライドさせて元の位置へと戻す弾性部材（７）とを備え、
前記エンジン（１）の回転数が３０００回転以下のときに１００Ｈｚ以下の走り出し騒音を下げるのに、前記振動板（６）の受圧面積を１００〜３００ｍｍ2、前記弾性部材（７）のバネ定数を４０００Ｎ／ｍ以下、前記騒音低減デバイス（２）の共振周波数を４０Ｈｚ以下とした
ことを特徴とする排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンにて発生した排気に起因する排気脈動を減衰させるための排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の排気系にはマフラが装着されているが、マフラだけでは排気騒音を十分に低減できないため、エンジンから排出される排気脈動も低減する必要がある。その手段としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、ベローズを脈動吸収体として使用し、そのベローズの外側にケーシングを設け且つベローズとケーシングとの間に不燃性オイルを充填させることによって、エンジンから排気される排気脈動のエネルギーをこのベローズで吸収して排気脈動レベルを低減させ、不燃性オイルでケーシングからの放射音の発生を抑制している。
【０００４】
特許文献２に記載の技術は、マフラシェルの側壁に形成した開口に振動吸収板と、この振動吸収板の振動に対する抵抗特性を制御する制御駆動部を設け、該制御駆動部で前記振動吸収板の振動に対する抵抗特性を制御することによって、排気脈動を前記振動吸収板で共振させて消音させる。
【特許文献１】特開２００１−９８９２２号公報
【特許文献２】特開２０００−１１０５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、不燃性オイルを使用したり制御駆動部による抵抗特性のコントロールが必要であるため、装置コストが掛かり、車載を目的とした場合には低コスト化の必要がある。また、これらの技術では、排気脈動を消音するために最適な寸法設計とはなっていない。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、装置構成を簡素化して低コスト化が図れると共に脈動吸収による消音効果を向上させることのできる排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
騒音低減デバイスは、例えば排気管またはマフラ内部に周囲の圧力で稼働する稼働体（デバイス）を設けたもので、このデバイスによりデバイス部圧力が高い時にはデバイス内に高い圧力を取り込み、圧力が低い時には取り込んだ圧力が配管内へ戻される原理であり、その作用により脈動圧力を低減させる。脈動圧力が高い程、騒音の入力値は大きくなり消音し難くなるが、脈動圧力が低減されると、騒音入力値も下がるため簡素な排気系構造での消音が可能となる。本発明では、不燃性オイルを使用することなく、また電子制御による制御システムを使用せずに、より優れた消音特性を得るために次のように構成している。
【０００８】
本発明は、エンジンで発生した排気に起因する排気脈動を減衰する騒音低減デバイスを排気通路に設けた排気装置において、前記騒音低減デバイスは、前記排気通路を流れる排気ガスの圧力を受けてスライドする振動板と、前記排気ガスの圧力が低いときに前記振動板をスライドさせて元の位置へと戻す弾性部材とを備え、前記エンジンの回転数が３０００回転以下のときに１００Ｈｚ以下の走り出し騒音を下げるのに、前記振動板の受圧面積を１００〜３００ｍｍ、前記弾性部材のバネ定数を４０００Ｎ／ｍ以下、前記騒音低減デバイスの共振周波数を４０Ｈｚ以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、脈動吸収の設計仕様値である受圧面積、バネ定数、共振周波数を最適な数値とすることで、小型且つ脈動吸収による消音効果を大きくすることができ、十分な消音効果を得ることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、不燃性オイルや制御駆動部による電子制御を必要としないため、装置構成を簡素化でき低コストな排気装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本実施の形態による排気装置の全体構成図、図２は図１の排気装置に設けた騒音低減デバイスの拡大断面図、図３は本実施の形態の騒音低減デバイスを使用したときの吐出音低減効果を示す特性図、図４は本実施の形態の騒音低減デバイスに連通管を設け、その連通管径と脈動減衰レベルとの関係を示す特性図である。
【００１３】
本実施の形態の排気装置においては、図１に示すように、エンジン１で発生した排気に起因する排気脈動を減衰する騒音低減デバイス２を、プリマフラー３とリアマフラー４間の排気通路５に設けている。
【００１４】
騒音低減デバイス２は、図２に示すように、排気通路５を流れる排気ガスの圧力を受けて当該排気ガスの流れる方向と略垂直な方向にスライドする振動板６と、この振動板６が受ける排ガスの圧力が低いときに前記振動板６をスライドさせて元の位置へと戻す弾性部材７と、振動板６及び弾性部材７で吸収した音の放射を抑制する隔壁を構成する放射音防止用のケーシング８とを備えている。
【００１５】
振動板６は、例えば排気通路５を流れる排気ガスを受ける受圧面積を１００〜３００ｍｍ2となるように設計されている。かかる振動板６は、円形状であっても矩形状であってもその形状は特に制限されることはなく、受圧面積が１００〜３００ｍｍ2であればよい。また、この振動板６は、排気通路５を流れる排気ガスの圧力を受けて当該排気ガスの流れる方向Ｘと略垂直な方向Ｙにスライドするために、スライドガイド９を受圧面６ａとは反対側の裏面６ｂに有している。
【００１６】
弾性部材７は、例えばコイルバネなどからなり、バネ定数を４０００Ｎ／ｍ以下とされている。かかる弾性部材７は、一端部をスライドガイド９の裏面９ａに当接させ、他端部をケーシング８の天板内面８ａに当接させる。そして、この弾性部材７は、ケーシング８の天板内面８ａから内方へと垂下するガイド部材１０の内部に前記スライドガイド９と共に収容される。
【００１７】
ケーシング８は、排気通路５と連通する開口１１を下面に有し、その内部に振動板６をスライド自在に保持するようになっている。かかるケーシング８は、振動板６が円形状である場合には有底の円筒体として形成され、振動板６が矩形状である場合は有底の長方体などとして形成される。このケーシング８の内部には、その内壁面８ｂをガイドとしながら前記振動板６がスライド自在とされる。
【００１８】
この騒音低減デバイス２では、排気通路５を流れる排気ガスの圧力によって前記弾性部材７の弾性力に抗して前記振動板６が押されてケーシング８内をスライドすることで排気に起因する排気脈動を減衰させるが、その脈動を吸収するだけの容積が、前記振動板６の背後空気層１２に必要となる。この背後空気層１２の容積を大きくすると、重量増、コスト増に繋がるため、本実施の形態では、振動板６の前後に連通管１３を設けることによりこの問題を解決する。
【００１９】
連通管１３は、ケーシング８の外側に設けられ、一端部１３ａを振動板６のストローク下端位置での受圧面６ａの前方に接続し、他端部１３ｂを振動板６のストローク上端位置での裏面６ｂ側に設けられた背後空気層１２に接続させている。かかる連通管１３は、バイパス流量に合わせてその内径をφ６ｍｍ以上とする。連通管１３の内径は、図４に示すように、大きい方が脈動減衰効果は増すが、重量、コスト、性能、レイアウト性を考えるとφ６〜φ１０ｍｍが好ましい。なお、図４は、エンジン１の回転数が２０００ｒｐｍ以下のときの排気脈動の１次ピークレベルのときのデータである。
【００２０】
振動板６の前部から後部への圧力を吸収するのに、背後空気層１２の容積が小さいと圧力変換され難く吸収効率が悪化してしまうが、前記連通管１３を設けることにより、背後空気層１２の圧力が大きいときに連通管１３によって圧力の低い方に圧力を逃がすことで吸収効率をアップさせることができる。
【００２１】
このように構成された騒音低減デバイス２においては、エンジン１の回転数が３０００ｒｐｍ以下のときに１００Ｈｚ以下の走り出し騒音を下げるのに、振動板６の受圧面積を１００〜３００ｍｍ2、弾性部材７のバネ定数を４０００Ｎ／ｍ以下としたことに加え、当該騒音低減デバイス２の共振周波数を４０Ｈｚ以下とし、排気脈動を消音するために最適な寸法設計としている。これらの寸法設計が最も効果的であり、これらの範囲を外れた設計では、デバイスの大きさがレイアウト性を考慮したときに大きすぎて最適的では無くなり、また消音特性においても最適値を外れてしまう。
【００２２】
騒音低減デバイス２を前記した最適な寸法設計とすれば、図３に示すように、３０００ｒｍｐ以下のときに騒音低減デバイス無しに比べて騒音低減デバイス有りと、連通管１３を備えた騒音低減デバイス２の両方とも吐出音を大幅に低減させることができる。
【００２３】
したがって、本実施の形態によれば、脈動吸収の設計仕様値である受圧面積、バネ定数、共振周波数の最適化により、小型化を図ることができると共に脈動吸収による消音効果を大きくすることができ、十分な消音効果を得ることができる。
【００２４】
また、本実施の形態によれば、不燃性オイルや制御駆動部による電子制御を必要としないため、装置構成を簡素化でき、低コストな排気装置を提供することができる。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、連通管を用いたことで背後空気層を大きくする必要が無くなることから小型且つ低コストの騒音低減デバイスを実現することが可能となる。
【００２６】
「その他の実施の形態」
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００２７】
例えば、上記構成の騒音低減デバイス２においては、連通管１３に振動板６の前部から背後空気層１２へ排気ガスが流れないように逆止弁を設けるようにしてもよい。
【００２８】
また、連通管１３は、上述の実施の形態では、ケーシング８の側面に設けたが、振動板６の板厚を貫通するように円筒形状のパイプ部材を固定させ、そのパイプ部材を連通管１３として機能させてもよい。
【００２９】
また、図５に示すように、振動板６をスムーズにスライドさせることを目的として、振動板６のスライドガイド９の周面にベアリング１４を設ける。スライドガイド９の周面にベアリング１４を設ければ、振動板６をスムーズにスライドさせることができると共に異音の発生も抑制できる。
【００３０】
また、図１に示す実施の形態では、プリマフラー３とリアマフラー４間の排気通路５に騒音低減デバイス２を設けたが、図６に示すように、リアマフラ４のシェル周壁１５に取り付けても同様の効果が得られる。具体的には、入口パイプ１６と中間パイプ１７と出口パイプ１８を備えるリアマフラ４のうち内部空間をバッフル１９で仕切られる第１室２０側のシェル周壁１５に、前記騒音低減デバイス２を設けるようにする。
【００３１】
また、図７に示すように、リアマフラ４のフロント側におけるエンドプレート２１に騒音低減デバイス２を取り付けても同様の効果を得ることができる。具体的には、入口パイプ１６と２本の中間パイプ１７Ａ、１７Ｂと出口パイプ１８を備えるリアマフラ４のうち内部空間を２枚のバッフル１９Ａ、１９Ｂで仕切る第１室２０側のエンドプレート２１に、前記騒音低減デバイス２を設けるようにする。
【００３２】
また、図８に示すように、リアマフラ４の内部であってリア側におけるバッフル１９Ｂ自体に騒音低減デバイス２を取り付けても同様の効果を得ることができる。具体的には、リアマフラ４の内部に設けた２枚の孔開きバッフル１９Ａ、１９Ｂのうちリア側におけるバッフル１９Ｂにガイド部材１０を固定すると共に、振動板６のスライドをガイドする振動板スライドガイド部材２２とを固定し、そのガイド部材１０内に弾性部材７とスライドガイド９とを収納させ、さらにバッフル１９Ｂにパイプ形状の連通管１３を固定させるようにする。
【００３３】
また、図９に示すように、リアマフラ４の内部であってフロント側におけるバッフル１９Ａ自体に騒音低減デバイス２を取り付けても同様の効果を得ることができる。具体的には、リアマフラ４の内部に設けた２枚の孔開きバッフル１９Ａ、１９Ｂのうちフロント側におけるバッフル１９Ａにガイド部材１０を固定すると共に、振動板６のスライドをガイドする振動板スライドガイド部材２２とを固定し、そのガイド部材１０内に弾性部材７とスライドガイド９とを収納させ、さらにバッフル１９Ａにパイプ形状の連通管１３を固定させるようにする。
【００３４】
図８及び図９では、リアマフラ４の内部に騒音低減デバイス２を設けたので、振動板６からの放射音はマフラ自体によって吸収できるから図１で示すケーシング８におけるように閉じた空間を構成する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態による排気装置の全体構成図である。
【図２】図１の排気装置に設けた騒音低減デバイスの拡大断面図である。
【図３】本実施の形態の騒音低減デバイスを使用したときの吐出音低減効果を示す特性図である。
【図４】本実施の形態の騒音低減デバイスに連通管を設け、その連通管径と脈動減衰レベルとの関係を示す特性図である。
【図５】振動板をスムーズにスライドさせるためにベアリングを設けた例を示す騒音低減デバイスの拡大断面図である。
【図６】本実施の形態の騒音低減デバイスをリアマフラのシェル周壁に取り付けた例を示す断面図である。
【図７】本実施の形態の騒音低減デバイスをエンドプレートに取り付けた例を示す断面図である。
【図８】本実施の形態の騒音低減デバイスをリア側のバッフルに取り付けた例を示す断面図である。
【図９】本実施の形態の騒音低減デバイスをフロント側のバッフルに取り付けた例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…エンジン
２…騒音低減デバイス
３…プリマフラー
４…リアマフラー
５…排気通路
６…振動板
７…弾性部材
８…ケーシング
１２…背後空気層
１３…連通管
１５…シェル周壁
１６…入口パイプ
１７（１７Ａ，１７Ｂ）…中間パイプ
１８…出口パイプ
１９（１９Ａ，１９Ｂ）…バッフル
２１…エンドプレート
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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