JP2019143478A

JP2019143478A - 消音装置

Info

Publication number: JP2019143478A
Application number: JP2018025427A
Authority: JP
Inventors: フンクォングェン; Hung Cuong Nguyen
Original assignee: Roki Co Ltd
Current assignee: Roki Co Ltd
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US20190249580A1

Abstract

【課題】複数の周波数を含む騒音を十分に低減させることができると共に、省スペース化を図ることができ、消音したい周波数の調整を容易に行うことができると共に、吸気通路の通気抵抗の悪化を抑えることができる消音装置を提供することを目的とする。【手段】所定容積のレゾネータ本体と、該レゾネータ本体と内燃機関の吸気通路とを連通する連通管とを有する消音装置であって、前記レゾネータ本体は、前記連通管から分岐する２以上の分岐共鳴室を備え、前記連通管は、前記吸気通路に接続される接続口と、前記２以上の分岐共鳴室のそれぞれに分岐する分岐管を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、消音装置に係り、特に、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気騒音を低減する消音装置に関するものである。

内燃機関の駆動によって吸気バルブが開閉することで脈動音が発生し、該脈動音が吸気騒音となることが知られており、この吸気騒音を低減するためにレゾネータを吸気通路と連続的に形成した消音装置が知られている。

消音装置としてのレゾネータは、所定容積のレゾネータ本体と吸気通路から分岐し、吸気通路とレゾネータ本体とを連通せしめる連通管を有しており、ヘルムホルツの共鳴理論等に基づいて計算される周波数の騒音を低減するようにレゾネータ本体の容積を定めている。

また、内燃機関に連通する吸気通路から発せられる騒音は、吸気バルブが開いた際に空気を吸引することによる空気の間欠流を原因とする吸気音であることが知られている。この吸気音は種々の周波数を含んでおり、耳障りな騒音となり得る特定の周波数を減衰させるために、上述したレゾネータの容積やレゾネータと吸気通路を連通する連通管の長さを適宜調整しながら、これらのレゾネータを吸気通路から分岐するように配置することが行われており、このような消音装置は種々の形態が知られている。

また、内燃機関から生じる騒音は、複数の周波数を含んでおり、これらの複数の周波数を消音させるためには、消音したい周波数に応じたレゾネータをそれぞれ形成する必要がある。しかし、複数のレゾネータを形成した場合、図６に示すように、吸気通路１１０から第１〜第３のレゾネータ１２１〜１２３をそれぞれ分岐させる必要があり、これらを内燃機関の近傍に複数のレゾネータを配置する必要があるために、その組付性やスペース効率を考慮して種々の構造が知られている。

特許文献１に記載の消音装置は、騒音源と接続される空気ダクトに取付けるチューブレゾネータにおいて、チューブレゾネータの本管の途中から分岐する先端閉鎖の分岐管を設けた分岐型チューブレゾネータを構成している。

特許文献２に記載された消音装置は、空洞部を形成した箱内に導管を配設し、且つ、前記空洞部に面する導管の一部を所定量分だけ開口させた二つの半割り状の吸気箱を備え、両吸気箱の半割り面同士を重ね合わせて貼着形成されたレゾネータを構成している。

特開平９−１２６０７４号公報特開平１０−１８７１６２号公報

しかしながら、上述した従来の消音装置の構成によると、図６に記載した従来例に記載された消音デバイスのように吸気通路１１０に複数の連通管１３１〜１３３を設けると、連通管１３１〜１３３のそれぞれの連通口で乱流が生じ、吸気通路１１０内の通気抵抗が悪化することが知られている。また、特許文献１や特許文献２に記載された構成では、チューブレゾネータの長さや開口の位置を調整することができるにとどまり、消音したい周波数に調整する際の調整範囲が狭いという問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の周波数を含む騒音を十分に低減させることができると共に、省スペース化を図ることができ、消音したい周波数の調整を容易に行うことができると共に、吸気通路の通気抵抗の悪化を抑えることができる消音装置を提供することを目的とする。

本発明に係る消音装置は、所定容積のレゾネータ本体と、該レゾネータ本体と内燃機関の吸気通路とを連通する連通管とを有する消音装置であって、前記レゾネータ本体は、前記連通管と連通する２以上の分岐共鳴室を備え、前記連通管は、前記吸気通路に接続される接続口と、前記２以上の分岐共鳴室のそれぞれに分岐する分岐管を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る消音装置において、前記連通管と分岐管の少なくとも何れか一方は、接続される分岐共鳴室の容積に応じて内径及び長さが調整されると好適である。

また、本発明に係る消音装置において、前記分岐共鳴室及び分岐管は、前記接続口と底面から立設して前記２以上の分岐共鳴室及び前記分岐管の側壁を構成する壁部を有する第１の分割体と、前記壁部の端部を閉塞して前記２以上の分岐共鳴室及び前記分岐管を画成する第２の分割体と、を備えると好適である。

また、本発明に係る消音装置において、前記第２の分割体は、前記底面と対向する天面と、天面から前記壁部に対応して垂下する第２の壁部を備え、前記壁部及び前記第２の壁部の端部が互いに固着されると好適である。

上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明に係る消音装置にあっては、レゾネータ本体は、連通管から分岐する２以上の分岐共鳴室を備え、連通管は、吸気通路に接続される接続口と、２以上の分岐共鳴室のそれぞれに分岐する分岐管を備えるので、複数の分岐共鳴室の容積や分岐管の長さに応じて減衰される効果周波数を設定することができるので、複数の周波数を減衰して十分に騒音を低減させることができると共に、省スペース化を図り、同時に、吸気通路から分岐する連通管が一つであるため、吸気通路内の乱流を抑えて吸気通路の通気抵抗の悪化を抑えることができる。

本実施形態に係る消音装置の概要を説明するための図。本実施形態に係る消音装置の構成を説明するための図。本実施形態に係る消音装置の斜視図。本実施形態に係る消音装置の分解図。本実施形態に係る消音装置の消音効果を説明するためのグラフ。従来の消音装置の構成を説明するための図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る消音装置の概要を説明するための図であり、図２は、本実施形態に係る消音装置の構成を説明するための図であり、図３は、本実施形態に係る消音装置の斜視図であり、図４は、本実施形態に係る消音装置の分解図であり、図５は、本実施形態に係る消音装置の消音効果を説明するためのグラフであり、図６は、従来の消音装置の構成を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態に係る消音装置１は、外気を図示しないエアクリーナによって塵埃等をろ過した後に内燃機関にろ過された外気を導入するための吸気通路１１に取り付けられている。吸気通路１１は、内壁が平滑に形成された筒状部材であり、その断面形状は円形、楕円形、多角形など、種々の形態が知られている。

また、本実施形態に係る消音装置１は、それぞれ所定の容積を有する第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２及び第３の分岐共鳴室２３とからなるレゾネータ本体２０と、吸気通路１１と第１の分岐共鳴室２１を連通する連通管１２を備えている。また、連通管１２は、第１の分岐共鳴室２１に連通する連通管延長部３１、第２の分岐共鳴室２２に連通する第１の分岐管３２が形成され、連通管延長部３１には、第３の分岐共鳴室２３に連通する第２の分岐管３３が分岐して形成されている。第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２及び第３の分岐共鳴室２３は、直方体や円筒形状等種々の形状に形成することができ、その容積は、減衰しようとする周波数に応じてヘルムホルツの共鳴理論に基づいて決定される。

第１の分岐共鳴室２１と連通管１２及び連通管延長部３１による効果周波数Ｆ１は、第１の分岐共鳴室２１の容積Ｖ（Ｌ）及び連通管１２及び連通管延長部３１の長さＬ１（ｍｍ）並びに連通管１２及び連通管延長部３１の断面積Ｓ（ｍｍ²）によって下記の計算式によって求めることができる。

ここで、ｃは常温での音速（３４３ｍ／ｓ）とする。

なお、連通管１２及び連通管延長部３１の断面積Ｓは、図１に示すように連通管１２の断面積と連通管延長部３１の断面積が異なる場合には、以下のように連通管１２の長さと連通管延長部３１の長さに応じて断面積を積分することで求めることができる。

また、連通管１２から分岐する第１の分岐管３２と第２の分岐共鳴室２２及び連通管延長部３１から分岐する第２の分岐管３３と第３の分岐共鳴室２３による効果周波数Ｆ２及びＦ３は、発明者等の検証結果から、以下の数式によって求めることができることがわかった。

ここで、ｃは、常温での音速（３４３ｍ／ｓ）、Ｖ２は、第２の分岐共鳴室２２の容積（Ｌ）、Ｓ２は、第１の分岐管３２の断面積（ｍｍ²）、Ｌ２は、第１の分岐管３２の長さ（ｍｍ）、α２は、第１の分岐管３２の設置位置によって決定される変数である。

ここで、ｃは、常温での音速（３４３ｍ／ｓ）、Ｖ３は、第３の分岐共鳴室２３の容積（Ｌ）、Ｓ３は、第２の分岐管３３の断面積（ｍｍ²）、Ｌ３は、第２の分岐管３３の長さ（ｍｍ）、α３は、第２の分岐管３３の設置位置によって決定される変数である。

第１の分岐共鳴室２１及び連通管延長部３１、第２の分岐共鳴室２２及び第１の分岐管３２並びに第３の分岐共鳴室２３及び第２の分岐管３３はどのように配置しても構わないが、例えば図２に示すように、第１の分岐共鳴室２１を吸気通路１１と略平行に延びる鉛直部２１ａと鉛直部２１ａから吸気通路１１に向かって延びる水平部２１ｂとからなる略Ｌ字形に形成し、吸気通路１１と鉛直部２１ａの間に第２の分岐共鳴室２２及び第３の分岐共鳴室２３を配置し、吸気通路１１に第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２及び第３の分岐共鳴室２３からなるレゾネータ本体２０を接続する接続口１３に連続して連通管１２を形成し、該連通管１２から第１の分岐共鳴室２１と連通する連通管延長部３１および第２の分岐共鳴室２２と連通する第１の分岐管３２を分岐させ、連通管延長部３１から第３の分岐共鳴室２３と連通する第２の分岐管３３を分岐させるように構成すると好適である。

このように構成することで、吸気通路１１とレゾネータ本体２０の間の空間を有効に活用することができ、消音装置１全体の小型化を図ることが可能となる。

また、連通管１２、連通管延長部３１、第１の分岐管３２、第２の分岐管３３及びレゾネータ本体２０は、どのような材質で形成しても構わないが、例えば、合成樹脂で形成されると好適であり、例えばポリプロピレン系樹脂やポリアミド系樹脂等の熱可塑性の合成樹脂が好適に用いられる。

なお、本実施形態に係る消音装置では、第１の分岐共鳴室２１の容積は第２の分岐共鳴室２２の容積よりも大きく形成され、第３の分岐共鳴室２３の容積は、第２の分岐共鳴室２２の容積よりも大きく形成されている。さらに、連通管延長部３１の断面積は、第１の分岐管３２の断面積よりも小さく且つ第２の分岐管３３の断面積よりも大きく形成されている。

なお、本実施形態に係る消音装置１は、接続口１３を取付手段１４を介して吸気通路１１に取付けられる。取付手段１４は種々の取付構造を採用することができるが、例えば締結バンドを用いて取り付けても構わないし、接着や溶着といった一体化手段を採用しても構わない。

また、図４に示すように、本実施形態に係る消音装置１は、第１の分割体４１及び第２の分割体４２を組み合わせることで、第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２、第３の分岐共鳴室２３、連通管１２、連通管延長部３１、第１の分岐管３２及び第２の分岐管３３を構成している。

第１の分割体４１は、接続口１３を備えるとともに、底面４３から立設する複数の壁部４４を有しており、これらの壁部４４が互いに交差することで、第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２、第３の分岐共鳴室２３、連通管１２、連通管延長部３１、第１の分岐管３２及び第２の分岐管３３の側壁を構成している。また、第１の分割体４１の上面は開放端となっており、有底箱状に構成されている。

また、第２の分割体４２は、第１の分割体４１の底面４３と対向する天面４５と、該天面４５から垂下すると共に、第１の分割体４１に形成された壁部４４に対応して形成された第２の壁部４６を備えている。第２の分割体４２も第１の分割体４１と同様に有底箱状に構成されており、第１の分割体４１及び第２の分割体４２の開放端を互いに閉塞するように組み合わせて固着することで、第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２、第３の分岐共鳴室２３からなるレゾネータ本体２０及び連通管１２、連通管延長部３１、第１の分岐管３２及び第２の分岐管３３を構成している。

第１の分割体４１及び第２の分割体４２の固着方法は、種々の手段を採用することが可能であるが、例えば、振動溶着や熱溶着などによって互いに溶着しても構わないし、クリップやビスなどを用いて容易に脱着することができないように固着しても構わない。

このように、消音装置を第１の分割体４１及び第２の分割体４２を組合せて構成すれば、第１から第３の分岐共鳴室２１、２２、２３をそれぞれ組み付けるためのクランプ部材などを削減することができるので、部品点数の削減及び組立工数の削減を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。また、第１から第３の分岐共鳴室２１、２２、２３及び連通管延長部３１、第１の分岐管３２並びに第２の分岐管３３を第１の分割体４１及び第２の分割体４２に形成された壁部４４及び第２の壁部４６で形成しているので、該壁部４４及び第２の壁部４６によって第１の分割体４１及び第２の分割体４２の面剛性が向上する。

このように形成した本実施形態に係る消音装置１の消音効果について実験を行った結果が図５に示すグラフである。図５に示すグラフにおける実施例は、上述した消音装置１を用いて消音効果を各周波数ごとに確認したものであり、比較例は、図６に示すように吸気通路に３つのレゾネータをそれぞれ取り付けて消音装置を構成した場合の消音効果を確認したグラフである。なお、図５は、実施例及び比較例の減衰量を比較したものであり、縦軸の減衰量が高い程効果があるものとして判定される。

図５からも明らかなように、第１の分岐共鳴室２１と連通管１２及び連通管延長部３１による効果周波数であるＦ１については、実施例及び比較例２において同様の消音効果が確認できた。これに対し、実施例では、Ｆ１による消音効果と共に、第２の分岐共鳴室２２と第１の分岐管３２による効果周波数Ｆ２での消音効果及び、第３の分岐共鳴室２３と第２の分岐管３３による効果周波数Ｆ３での消音効果をそれぞれ確認することができ、比較例に比べて当該効果周波数において有意であることが確認できた。

また、本実施形態に係る消音装置１は、第１の分岐共鳴室２１と吸気通路１１の間の空間に第２の分岐共鳴室２２及び第３の分岐共鳴室２３を形成することで、複数の消音効果を得ることができるので、消音装置１の大型化を来すことなく複数の効果周波数の消音効果を得ることができる。

なお、本実施形態に係る消音装置１は、吸気通路１１から分岐する連通管１２が単一であるため、消音装置１の設置に伴って吸気通路１１の内壁に形成される孔の数を低減することができ、該孔の数の増加に伴う通気抵抗の悪化を抑えることができる。

さらに、本実施形態に係る消音装置１は、上述した数式１から４によって効果周波数を設定することが可能であるので、減衰しようとする効果周波数に応じて第１の分岐共鳴室２１、第２の分岐共鳴室２２及び第３の分岐共鳴室２３の容積及び連通管延長部３１、第１の分岐管３２及び第２の分岐管３３の長さや断面積を適宜設定することで、容易に効果周波数の調整を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る消音装置１は、第１の分岐共鳴室と連通管及び連通管延長部、第２の分岐共鳴室と第１の分岐管及び第３の分岐共鳴室と第２の分岐管によるそれぞれの効果周波数を有効に低減することで、第１の分岐共鳴室による消音効果に影響を与えずに複数の周波数を減衰して十分に騒音を低減させることができるので、省スペース化を図ることができ、吸気通路から分岐する連通管の数を抑えることで吸気通路の通気抵抗の悪化を抑えることができる。

なお、本実施形態に係る消音装置は、連通管から分岐する分岐共鳴室を３つ形成した場合について説明を行ったが、分岐する分岐共鳴室の数はこれに限られず、２つまたは４つ以上形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１消音装置，１１吸気通路，１２連通管, １３接続口，１４取付手段，２０レゾネータ本体, ２１第１の分岐共鳴室，２２第２の分岐共鳴室，２３第３の分岐共鳴室，３１連通管延長部，３２第１の分岐管，３３第２の分岐管，４１第１の分割体，４２第２の分割体，４３底面，４４壁部，４５天面，４６第２の壁部。

Claims

所定容積のレゾネータ本体と、該レゾネータ本体と内燃機関の吸気通路とを連通する連通管とを有する消音装置であって、
前記レゾネータ本体は、前記連通管と連通する２以上の分岐共鳴室を備え、
前記連通管は、前記吸気通路に接続される接続口と、前記２以上の分岐共鳴室のそれぞれに分岐する分岐管を備えることを特徴とする消音装置。
請求項１に記載の消音装置において、
前記連通管と分岐管の少なくとも何れか一方は、接続される分岐共鳴室の容積に応じて内径及び長さが調整されることを特徴とする消音装置。
請求項１または２に記載の消音装置において、
前記分岐共鳴室及び分岐管は、
前記接続口と、底面から立設して前記２以上の分岐共鳴室及び前記分岐管の側壁を構成する壁部を有する第１の分割体と、
前記壁部の端部を閉塞して前記２以上の分岐共鳴室及び前記分岐管を画成する第２の分割体と、
を備えることを特徴とする消音装置。
請求項３に記載の消音装置において、
前記第２の分割体は、前記底面と対向する天面と、天面から前記壁部に対応して垂下する第２の壁部を備え、前記壁部及び前記第２の壁部の端部が互いに固着されることを特徴とする消音装置。