CN102686840A - 内燃机的排气装置 - Google Patents

内燃机的排气装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102686840A
CN102686840A CN2009801631906A CN200980163190A CN102686840A CN 102686840 A CN102686840 A CN 102686840A CN 2009801631906 A CN2009801631906 A CN 2009801631906A CN 200980163190 A CN200980163190 A CN 200980163190A CN 102686840 A CN102686840 A CN 102686840A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
downstream
open end
upstream
tail pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801631906A
Other languages
English (en)
Inventor
高垣仲矢
若月一稔
幸光秀之
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN102686840A publication Critical patent/CN102686840A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F01N1/08Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/084Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling the gases flowing through the silencer two or more times longitudinally in opposite directions, e.g. using parallel or concentric tubes
    • 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
    • F01N1/02Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance
    • 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
    • F01N1/02Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance
    • F01N1/023Helmholtz resonators
    • 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
    • F01N1/06Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
    • 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
    • F01N1/08Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/089Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling using two or more expansion chambers in series
    • 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
    • F01N2210/00Combination of methods of silencing
    • F01N2210/04Throttling-expansion and resonance
    • 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
    • F01N2470/00Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/02Tubes being perforated
    • 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
    • F01N2470/00Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/24Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled
    • 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
    • F01N2490/00Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/02Two or more expansion chambers in series connected by means of tubes

Landscapes

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

Abstract

本发明提供一种内燃机的排气装置,其能够废除以往所使用的副***而降低排气噪音,进而能够降低排气装置的重量,并且能够降低排气装置的制造成本。通过在尾管(40)的内部设置具有上游开口端(41a)以及下游开口端(41b)的内管(41),并使内管(41)的上游开口端(41a)从尾管(40)的内部向外侧突出而与共鸣室(38)连通,从而使该上游开口端(41a)通过划分出共鸣室(38)的***(27)的外壳(31)、端板(32)以及隔板(34)而被闭塞。

Description

内燃机的排气装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气装置,尤其涉及一种降低由于被设置在排气流的排气方向上的最下游的排气管的气柱共鸣而产生的排气噪音的内燃机的排气装置。
背景技术
作为被用于汽车等车辆中的内燃机的排气装置,已知如图18所示的这种排气装置(例如,参照专利文献1)。在图18中,从作为内燃机的发动机1被排出至排气歧管2的废气在通过催化转化器3而被净化后,被导入至排气装置4中。
排气装置4由与催化转化器3连接的前管5、与前管5连接的中管6、与中管6连接的作为消音器的主***7、与主***7连接的尾管8、以及被安装在尾管8上的副***9构成。
如图19所示,主***7具备:扩张室7a,废气从中管6的小孔6a被扩张并导入该扩张室7a;共鸣室7b,其中插穿有中管6的下游开口端6b,从中管6的下游开口端6b被导入至共鸣室7b的废气通过亥姆霍兹共鸣而被消去特定频率的排气音。
此处,当将从小孔6a向共鸣室7b突出的中管6的长度设为L1、将中管6的横截面面积设为S、将共鸣室7b的容积设为V、将空气中的音速设为c时,则空气中的共鸣频率fn根据亥姆霍兹共鸣而通过下述式(1)来求出。
[数学式1]
f n = c 2 π S V · L 1 . . . ( 1 )
从上述式(1)中明确可知,通过增大共鸣室7b的容积V、或加长中管6的突出部分的长度L1,从而能够将共鸣频率向低频率侧进行调频,而通过减小共鸣室7b的容积V、或缩短中管6的突出部分的长度L1,从而能够将共鸣频率向高频率侧进行调频。
副***9抑制如下情况,即,通过由发动机1的运转时的排气脉动而在尾管8内产生与尾管8的管长相对应的气柱共鸣,从而使音压增大的情况。
一般情况下,在废气的排气方向上游侧和下游侧上分别具有上游开口端和下游开口端的管,通过由于发动机的运转时的排气脉动而产生的入射波在管的上游开口端和下游开口端进行反射,从而将以管的管长为半波长的频率的气柱共鸣作为基本成分,而产生该半波长的自然数倍的波长的气柱共鸣。
例如,当在图18中,以未设置副***9的尾管8从主***7起向后方延伸的情况为例时,如图20所示,基本振动(一次成分)的气柱共鸣的波长λ1为尾管8的管长L的大致二倍,二次成分的气柱共鸣的波长λ2为管长L的大致一倍。此外,三次成分的气柱共鸣的波长λ3成为管长L的2/3倍。如此,能够在尾管8内产生上游开口端8a以及下游开口端8b成为声压的节点的驻波。
此外,尾管8的气柱共鸣频率fc通过下述式(2)来表示。
fc=(c/2L)·n……(2)
其中,c为音速,L为尾管的管长,n为次数。
从上述式(2)中明确可知,尾管8的管长L越长,则气柱共鸣频率fc越向低频率侧变动,从而在发动机1的低回转时排气音将增大从而噪音状况将恶化,进而会带给驾驶者不适感。
尤其是,如图21所示,当气柱共鸣的一次成分f1以及二次成分在常用回转区域内产生时,将产生被称为空腔共鸣音的噪音,从而成为排气噪音恶化的原因。
因此,当尾管8的管长较长时,通过在声压级较高的驻波的波腹部分、并且相对于由气柱共鸣而产生的排气音的一次成分f1、二次成分f2各自的波腹部分而言的最佳位置上,设置与主***7相比容量较小的副***9,从而在发动机1的常用回转区域中降低排气噪音,进而防止带给驾驶者不适感的情况。
另一方面,虽然为了降低排气装置4的制造成本以及重量,可以考虑废除副***9,但当废除副***9时,尾管8的管长将变长,从而尾管8的气柱共鸣频率将向低频率侧变动。
此时,可以考虑如下情况,即,通过使连接在尾管8的上游开口端8a上的主***7的共鸣室7b的共鸣频率与尾管8的气柱共鸣频率一致,从而在主***7的共鸣室7b内对尾管8的气柱共鸣进行消音。
即,可以考虑如下情况,即,根据式(1),以增大共鸣室7b的容积V、或加长中管6的突出部分的长度L1,从而将共鸣室7b的共鸣频率向低频率侧进行调频的方式,在共鸣室7b中预先对在尾管8内产生的气柱共鸣进行消音。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-46121号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,当利用共鸣室7b的亥姆霍兹共鸣而对排气音进行消音时,由于共鸣室7b与尾管8的上游开口端8a隔离,因此即使通过共鸣室7b预先对气柱共鸣进行消音,也会使由于在尾管8内产生的驻波的反复反射而产生的声音从尾管8的下游开口端8b传出。因此,共鸣室7b的亥姆霍兹共鸣实际上很难有效地作用于尾管8内所产生的气柱共鸣上,从而无法充分地抑制气柱共鸣。
此外,由于在车辆减速时,加速踏板被释放而节气门关闭,因此从发动机1排气至排气装置4的流量仅成为被急剧降低了的排气流,从而被导入至共鸣室7b的空气压力将减小。
因此,无法得到在共鸣室7b中实施亥姆霍兹共鸣时所需的充足的空气量,从而难以抑制尾管8的气柱共鸣。由于在车辆减速时发动机1的转数急剧降低,因此例如在2000rpm左右(由气柱共鸣产生的排气音的一次成分f1)的低转数下车厢内将会产生空腔共鸣音,从而会带给驾驶者不适感。
因此,为了有效地抑制气柱共鸣,需要在尾管8上设置副***9,其结果为,排气装置4的重量将以与设置副***9相对应的量而增大,并且排气装置4的制造成本也将增大。
本发明是为了解决上述这种现有问题而完成的发明,其目的在于,提供一种内燃机的排气装置,其能够废除以往所使用的副***并降低排气噪音,从而能够降低排气装置的重量,并且能够降低排气装置的制造成本。
用于解决课题的方法
为了达成上述目的,本发明所涉及的排气管部件由如下结构构成,该结构(1)为一种内燃机的排气装置,其具备:消音器,所述消音器具有对特定的频率的排气音进行消音的共鸣室;排气管,所述排气管在排气流的排气方向的上游部具有与所述消音器相连接的上游开口端,并且在下游部具有用于将从所述消音器排出的排气流向大气排出的下游开口端,其中,在所述排气管的内部设置中空部件,所述中空部件由如下部件构成,该部件下游端构成开口端,且上游端通过从所述排气管的内部向外侧突出以与所述共鸣室连通,从而通过划分出所述共鸣室的所述消音器的壁部而被闭塞。
对于该排气管而言,由于在排气管的内部设置有中空部件,且中空部件的下游端构成开口端,并且中空部件的上游端通过从排气管的内部向外侧突出以与共鸣室连通,从而通过划分出共鸣室的消音器的壁部而被闭塞,因此,使中空部件以及共鸣室内产生排气管内的排气流的压力能、即空气的压力能的压力分布,从而能够将压力能蓄积在中空部件以及共鸣室内,进而能够在气柱共鸣时将该压力能保持在中空部件以及共鸣室内而不释放到外部。
在该中空部件以及共鸣室内蓄积空气的压力能是通过排气管内的空气所具有的压力能而实施的,排气管总体的压力能不发生变化。因此,排气管内的压力能能够分散为中空部件以及共鸣室内的压力能、和除中空部件以及共鸣室之外的排气管的压力能,从而能够仅将除中空部件以及共鸣室之外的排气管内的压力释放至外部。
此外,由于中空部件以及共鸣室对压力能进行蓄积的容量较大,因此能够大幅降低从排气管释放出的压力能。
因此,能够降低气柱共鸣时的声压的峰值从而降低声压级,进而能够降低排气噪音。
此外,在气柱共鸣时,在排气管内通过由排气脉动而产生的声波反复进行开口端反射从而产生驻波,且当排气管的管长和驻波的波长处于特定的关系时,振幅明显增大,从而产生气柱共鸣。
 在本发明中,由于在排气管的内部设置中空部件,所述中空部件的下游开口端在排气管的下游侧开口,且具有通过共鸣室而被闭塞的上游端,因此能够在声波的传输方向上使中空部件和共鸣室对置,并且能够使中空部件的下游开口端位于气柱共鸣的产生部位。
因此,能够使中空部件以及共鸣室成为以气柱共鸣为声源的亥姆霍兹共鸣室,如果使共鸣室的共鸣频率与排气管的气柱共鸣频率一致,则能够抑制气柱共鸣。
此外,由于能够使中空部件的下游部位于气柱共鸣的产生区域,因此即使在于减速时被导入至消音器的排气流量急剧减少的情况下,也能够充分地抑制气柱共鸣。
由于能够以这种方式降低声压本身,因此能够跨及气柱共鸣时以及气柱共鸣时以外的运转区域而降低声压,并且能够在于气柱共鸣时降低声压的基础上,利用亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。因此,能够大幅降低排气噪音。
其结果为,由于能够废除以往所使用的副***,并且能够使被设置在排气管的上游部的消音器小型化,因此能够降低排气装置的重量,并且能够降低排气装置的制造成本。
本发明由如下结构构成,即,在上述(1)记载的排气管部件中,(2)所述排气管的轴线方向长度和所述中空部件的轴向方向长度被设定为,使在所述排气管内产生的气柱共鸣频率与所述共鸣室的所述特定的频率一致。
对于该排气装置而言,由于将排气管的轴线方向长度和中空部件的轴线方向长度设定为,使在排气管内产生的气柱共鸣频率与共鸣室的特定的频率一致,因此能够通过亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。
此外,由于通过加长中空部件从而能够将共鸣室的共鸣频率向低频率侧进行调频,因此能够在内燃机的常用回转区域内降低气柱共鸣频率的一次成分以及二次成分的气柱共鸣的声压级,从而能够降低排气噪音进而防止带给驾驶者不适感的情况。
本发明由如下结构构成,即,在上述(1)或(2)中记载的排气管部件中,(3)所述中空部件的下游端位于,所述排气管的与轴线方向长度的中央部相比更靠上游侧的位置处。
对于该排气装置而言,由于中空部件的下游端位于,排气管的与轴线方向长度的中央部相比更靠上游侧的位置处,因此通过使其位于气柱共鸣的声压较高的位置、例如气柱共鸣的驻波的波腹或者靠近波腹的位置,从而能够通过亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。
本发明由如下结构构成,即,在上述(1)至(3)中记载的排气管部件中,(4)所述排气管由上游部***穿在所述消音器中的单个尾管构成,且所述中空部件的上游部被所述共鸣室的壁部的内周部支承,并且所述中空部件的下游部的圆周方向上的一部分被所述排气管的内周部支承。
对于该排气装置而言,由于排气管由上游部***穿在消音器中的单个尾管构成,且中空部件的上游部被共鸣室的壁部的内周部支承,并且中空部件的下游部的圆周方向上的一部分被排气管的内周部支承,因此能够以双支承的方式而将中空部件的上游部和下游部分别支承在共鸣室的壁部和尾管上,从而能够将中空部件牢固地安装在尾管上。
本发明由如下结构构成,即,在上述(1)至(3)中记载的排气管部件中,(5)所述排气管由被设置在所述消音器的内部的外管、和与所述外管连接且从所述外管向所述消音器的下游侧延伸的尾管构成,所述中空部件由设置在所述外管的内部的排出管构成,所述排出管的下游部与所述尾管的上游部相连接,并且在所述排出管的下游部上形成有连通所述排出管的内部与所述外管的内部的孔。
对于该排气装置而言,通过由消音器中原有的排出管构成中空部件,在该排出管的外周部上安装外管,并在排出管的下游部上形成连通排出管的内部与外管的内部的孔,从而能够从被形成在外管的内周部和排出管的外周部之间的通道,经由排出管的孔而向尾管排出废气。
此外,由于通过利用消音器中原有的排出管,能够降低声压本身,因此能够跨及气柱共鸣时以及气柱共鸣时以外的运转区域而降低声压,并且能够在于气柱共鸣时降低声压的基础上,利用亥姆霍兹共鸣而进一步抑制气柱共鸣。因此,能够抑制消音器的制造成本增大的情况,从而能够抑制排气装置的制造成本增大的情况。
本发明由如下结构构成,即,在上述(5)中记载的排气管部件中,(6)所述外管以及所述排出管在所述消音器内被弯曲。
对于该排气装置而言,由于使外管以及排出管在消音器内弯曲,因此能够在消音器内加长外管以及排出管,从而能够缩短消音器的轴线方向长度,以将共鸣室的共鸣频率向低频率侧进行调频。
发明效果
根据本发明,能够提供一种内燃机的排气装置,该内燃机的排气装置能够废除以往所使用的副***并降低排气噪音,从而能够降低排气装置的重量,并且能够降低排气装置的制造成本。
附图说明
图1为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为内燃机的排气装置的结构图。
图2为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为消音器的立体剖视图。
图3为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为以横切进气管和尾管的面而切断的消音器的剖视图。
图4为沿图3的A—A方向向视观察时的剖视图。
图5为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为用于对由在尾管内产生的开口端反射而产生的气柱共鸣的声压分布的驻波进行说明的图。
图6为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为用于对由在尾管内产生的开口端反射而产生的气柱共鸣的声压分布的驻波的一次成分以及二次成分进行说明的图。
图7为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为表示在尾管内产生的声压级与发动机转数之间的关系的图。
图8为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为表示在未设置内管的尾管内产生的气柱共鸣的声压分布的图。
图9为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为表示在尾管内产生的气柱共鸣的压力能被分散后的状态的图。
图10为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为用于对在尾管内产生的气柱共鸣的压力能的分散和声压的降低进行说明的图。
图11为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为表示通过本实施方式的尾管和未设置内管的现有的尾管来实施扬声器激振实验时的声压级与频率之间的关系的图。
图12为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为设置有其他形状的内管的消音器以及尾管的剖视图。
图13为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图,且为用于对在设置有其他形状的内管的尾管内产生的气柱共鸣的声压分布的驻波的一次成分以及二次成分的声压的波腹与内管之间的位置关系进行说明的图。
图14为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第二实施方式的图,且为消音器以及尾管的剖视图。
图15为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第三实施方式的图,且为消音器以及尾管的剖视图。
图16为沿图15的B-B方向向视观察时的剖视图。
图17为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第四实施方式的图,且为消音器以及尾管的剖视图。
图18为现有的内燃机的排气***的结构图。
图19为现有的消音器的剖视图。
图20为用于对由在现有的尾管内产生的开口端反射而产生的气柱共鸣的声压分布的驻波进行说明的图。
图21为表示现有的尾管的声压级与发动机转数之间的关系的图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明所涉及的内燃机的排气装置的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1至图13为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第一实施方式的图。
首先,对结构进行说明。
在图1中,例如,在作为直列四气缸的内燃机的发动机21上连接有排气歧管22,在该排气歧管22上连接有排气装置23。
另外,发动机21并不限定于直列四气缸,而既可以为直列三气缸或直列五气缸以上,也可以为在被左右分割而成的各个气缸组内具有三气缸以上的气缸的V型发动机。
排气歧管22由四个排气支管22a、22b、22c、22d、和使排气支管22a、22b、22c、22d的下游侧集合的排气集合管22e构成,所述四个排气支管分别被连接在与发动机21的第一气缸至第四气缸分别连通的排气口上,作为从发动机21的各个气缸排出的排气流的废气经由排气支管22a、22b、22c、22d而被导入至排气集合管22e。
排气装置23具备:催化转化器24、圆筒状的前管25、圆筒状的中管26、作为消音器的***27、以及作为排气管的单个的尾管40,该排气装置23以弹性地下垂在车身的地板下方的方式被设置在发动机21的废气的排气方向下游侧。
另外,上游表示废气的排气方向上的上游,下游表示废气的排气方向上的下游。
催化转化器24的上游端与排气集合管22e的下游端连接,催化转化器24的下游端与前管25连接。该催化转化器24由将在蜂窝型基材或者颗粒状的活性氧化铝制载体上附着了铂、钯等催化剂而形成的部件收纳在主体外壳内的部件构成,并实施NOx的还原以及CO、HC的氧化。
此外,在前管25的下游端上连接有中管26的上游端,中管26的下游侧与实施排气音的消音的***27连接。
在图2、图3中,***27具备:外壳31,其被形成为中空筒状;端板32、33,其将外壳31的两端闭塞。
在外壳31内设置有隔板34、35,通过该隔板34、35而使外壳31内被划分为扩张室36、37和共鸣室38,所述扩张室36、37用于对废气进行扩张而进行消音,所述共鸣室38通过亥姆霍兹共鸣而对特定的频率的排气音进行消音。
此外,在端板32、隔板34以及隔板35上分别形成有插穿孔32a、34a、35a,在该插穿孔32a、34a、35a中插穿有与中管26的下游侧连接的进气管39。
该进气管39被收纳在扩张室36、37以及共鸣室38内,且被端板32以及隔板34、35支承。
此外,在进气管39上于进气管39的轴线方向(排气流的排气方向)以及圆周方向上形成有多个连通孔39b、39c,进气管39的内部和扩张室36、37经由连通孔39b、39c而连通。此外,在隔板35上形成有连通孔35b,该连通孔35b将扩张室36和扩张室37连通。
因此,从中管26穿过进气管39而被导入至***27的废气,经由连通孔39b、39c而被导入至扩张室36、37。
此外,在隔板34、35以及端板33上分别形成有插穿孔34b、35c、33a,在插穿孔35c、33a上插穿有尾管40的上游部40A。
在尾管40的上游部40A的上游端上设置有上游开口端40a,尾管40的上游部40A通过上游开口端40a在扩张室36内开口,并***穿在插穿孔35c、33a中,从而与***27连接,并被隔板35以及端板33支承。
此外,在尾管40的下游部40B的下游端上形成有下游开口端40b,该下游开口端40b与大气连通。因此,从***27的扩张室36、37被导入至尾管40的上游开口端40a的废气,穿过尾管40而从下游开口端40b被排出至大气中。
即,本实施方式的尾管40在上游部40A上具有与从发动机21排出的废气的排气方向上游侧的***27连接的上游开口端40a,并且在下游部40B上具有用于向大气排出废气的下游开口端40b。
此处,尾管40的上游部40A以及下游部40B表示,包括上游开口端40a以及下游开口端40b在内而具有预定的长度的尾管40的上游侧和下游侧的部分。
此外,在被收纳于扩张室36、37内的尾管40的上游部40A中,设置有作为中空部件的内管41,该内管41在下游端上具有在尾管40的内部开口的开口端(以下,将下游端称为下游开口端41b),并且在上游端具有开口端(以下,将上游端称为上游开口端41a)。
此外,内管41的上游开口端41a从尾管40的内部向外部突出而与共鸣室38连通,通过上游部41A贯穿隔板34的插穿孔34b,从而使上游部41A被隔板34支承。因此,内管41的上游开口端41a通过构成划分出共鸣室38的消音器的壁部的外壳31、端板32以及隔板34而被闭塞。
此外,内管41的下游部41B的外周部通过尾管40而被支承。即,如图4所示,在尾管40的上部以及下部上形成有向内管41侧突出的突出部42a、42b,通过该突出部42a、42b,从而内管41被尾管40的内周部支承。因此,内管41的上游部41A以及下游部41B以双支承的方式而被隔板34以及尾管40支承。
此外,由于突出部42a、42b仅被形成在尾管40的上下位置处,因此抑制了从尾管40的内周部与内管41的外周部之间的通道43中流过的排气流的背压上升的情况。
另一方面,对于共鸣室38而言,如果将内管41的长度设为L2、将内管41的截面面积设为S、将共鸣室38的容积设为V、将空气中的音速设为c,则空气中的共鸣频率fn可以根据亥姆霍兹共鸣而通过下述式(3)来求出。
[数学式2]
f n = c 2 π S V · L 2 . . . ( 3 )
因此,被导入至共鸣室38的废气通过亥姆霍兹共鸣而被消去特定的频率的排气音。具体而言,共鸣室38通过增大共鸣室38的容积、或者加长与共鸣室38连接的内管41的长度L2,从而能够将共鸣室38的共鸣频率向低频率侧进行调频,且通过减小共鸣室38的容积、或者缩短内管41的长度L2,从而能够将共鸣室38的共鸣频率向高频率侧进行调频。
在本实施方式中,通过加长内管41,从而将共鸣室38的共鸣频率向低频率侧进行调频。此外,通过加长内管41,能够减小共鸣室38的容积而将共鸣室38的共鸣频率向低频率侧进行调频,进而能够减小共鸣室38的容量,以实现***27的小型化。
此外,在本实施方式中,尾管40的轴线方向长度和内管41的轴向方向长度被设定为,使共鸣室38的共鸣频率与在尾管40内产生的气柱共鸣频率一致。
即,当在发动机21的气柱共鸣频率较低的稳态回转区域内产生气柱共鸣时,由于尾管40变长,因此为了使尾管40中产生的气柱共鸣产生共鸣作用,需要降低共鸣室38的共鸣频率。
从式(3)可知,虽然亥姆霍兹共鸣与内管41的长度和共鸣室38的容积有关,但在本实施方式中,为了减小共鸣室38的容积,对内管41的长度进行适当设定,从而使共鸣室38的共鸣频率与尾管40的气柱共鸣频率一致。
此处,对气柱共鸣进行说明。
对于在尾管40内产生的气柱共鸣的驻波而言,当尾管40的管长L3(参照图3)与驻波的波长λ处于特定的关系时,振幅将显著增大,从而产生气柱共鸣。该气柱共鸣将以尾管40的管长L3为半波长的频率作为基本,产生该半波长的自然数倍的波长的气柱共鸣,从而声压增大。
具体而言,如图5中所图示的、在尾管40内产生的气柱共鸣的驻波的声压分布,基本振动(一次成分)的气柱共鸣的波长λ1为尾管40的管长L3的大致两倍,二次成分的气柱共鸣的波长λ2为管长L3的大致一倍。
从图5可知,对于各自的驻波而言,尾管40的上游开口端40a以及下游开口端40b成为声压分布的节点,一次成分的气柱共鸣的声压在尾管40的轴线方向中心部(1/2L3)成为最大,二次成分的气柱共鸣的声压在从尾管40的轴线方向中心部偏离了1/4L3的位置处成为最大。
在本实施方式中,如图6所示,使内管41的下游开口端41b位于尾管40的与轴线方向长度的中央部相比更靠上游侧的位置处,从而位于气柱共鸣的声压较高的位置处。具体而言,使内管41的下游开口端41b位于靠近一次成分f1的二次成分f2的声压的腹部的位置处。
接下来,对作用进行说明。
在发动机21的运转时从发动机21的各个气缸排出的废气从排气歧管22被导入至催化转化器24,通过催化转化器24来实施NOx的还原以及CO、HC的氧化。
从催化转化器24排出的废气穿过前管25以及中管26而被导入至***27。被导入至***27的废气在经由进气管39的连通孔39b、39c而被导入至扩张室36、37之后,穿过尾管40的上游开口端40a而被导入至通道43。被导入至该通道43的废气从通道43向尾管40的下游侧流通,并从尾管40的下游开口端40b而被排出至大气中。
此外,在发动机21的运转时被导入至尾管40的废气的排气音为,根据发动机21的转数而发生变化的排气脉动的入射波,该入射波随着发动机21的转数的增大而频率增大。
当由发动机21的运转时的排气脉动而产生的入射波被导入至尾管40中时,该入射波在尾管40的下游开口端40b处进行所谓的开口端反射。该反射波与入射波同相且与入射波反向。此外,该反射波再次在上游开口端40a处以与该反射波同相且反向的方式进行开口端反射。该反射波此次成为入射波,并在下游开口端40a处成为反射波。
引起开口端反射的原因在于,由于流过尾管40内的废气的压力较高,而尾管40的下游开口端40b的外侧的压力较低,因此入射波强势地向大气飞出从而使下游开口端40b内的废气的压力降低,且该低压部朝向上游开口端40a而开始在尾管40内前进。
因此,反射波为,与入射波同相且反向的波。此外,在上游开口端40a侧产生反射波的原因也与在下游开口端40b处产生反射波的原因相同。
而且,通过朝向下游开口端40b的入射波和与下游开口端40b反向的反射发生干涉,从而如图5所示,能够在尾管40的上游开口端40a以及下游开口端40b处产生声压最小的驻波。
此外,对于该驻波而言,当尾管40的管长L3与驻波的波长λ处于特定的关系时,振幅将显著增大,从而产生气柱共鸣。该气柱共鸣将以尾管40的管长L3为半波长的频率作为基本,而产生该半波长的自然数倍的波长的气柱共鸣,从而声压增大。
此处,将音速设为c、将尾管40的长度设为L3、将次数设为m时的尾管40的气柱共鸣频率fm通过如下式而表示,即,
fm=(c/2L3)·m……(4)。
此外,如图7所示,发动机21的排气脉动的频率随着发动机21的转数增大而增大,且在由与发动机21的转数相对应的气柱共鸣所产生的排气音的一次成分f1以及二次成分f2处排气音的声压级(dB)增高。
因此,当使用管长较长的尾管40(例如,尾管40的长度在1.5m以上)时,在发动机21的转数较低的常用回转区域(2000rpm至5000rpm)内将产生气柱共鸣。因此,在常用回转区域内将产生被称为空腔共鸣音的使人不适的噪音,从而成为排气噪音的恶化的原因,进而带给驾驶者不适感。
因此,本实施方式在发动机21的常用回转区域中降低气柱共鸣频率的一次成分f1以及二次成分f2的气柱共鸣的声压级,从而降低排气噪音进而防止带给驾驶者不适感的情况。
当在未设置内管41的尾管40内产生了气柱共鸣时的气柱共鸣的驻波的一次成分f1的声压分布如图8所示时,由于尾管40的上游开口端40a以及下游开口端40b成为气柱共鸣的驻波的声压分布的节点,因此在上游开口端40a以及下游开口端40b处,气柱共鸣的驻波的声压成为最小。此外,由于中央部为气柱共鸣的驻波的声压分布的波腹,因此在中央部,气柱共鸣的驻波的声压成为峰值P1。
在本实施方式中,由于通过在尾管40的内部设置具有上游开口端41a以及下游开口端41b的内管41,并使内管41的上游开口端41a从尾管40的内部向外部突出而与共鸣室38连通,从而该上游开口端41a通过划分出共鸣室38的***27的外壳31、端板32以及隔板34而被闭塞,因此能够使内管41以及共鸣室38内产生尾管40内的废气的压力能、即空气的压力能的压力分布A1(参照图9)。
因此,能够将该压力能蓄积在内管41以及共鸣室38内,从而能够在气柱共鸣时将该压力能保持在内管41以及共鸣室38内而不释放至外部。
因此,如图9所示,尾管40内的压力能能够分散为,与内管41以及共鸣室38内的压力分布相对应的压力能A1、和与除尾管41以及共鸣室38之外的尾管40的压力分布相对应的压力能A2,从而能够仅将除内管41以及共鸣室38内之外的尾管40的压力能释放到外部。
即,如图10所示,从尾管40内的压力能A中减去内管41以及共鸣室38内的压力能A1(以剖面线表示)后剩余的压力能A2(以剖面线表示)从尾管40被释放到外部。
由于由气柱共鸣导致的声压级由压力能决定,因此通过减少压力能、即通过将尾管40的压力能仅设为压力能A2,从而能够将声压的峰值从峰值P1降低至峰值P2(参照图8、图9)而降低声压级。
此外,由于内管41以及共鸣室38内对压力能进行蓄积的容量较大,因此能够大幅降低从尾管40释放的压力能。因此,能够降低气柱共鸣时的声压的峰值从而降低声压级,进而能够降低排气噪音。
另一方面,在气柱共鸣时,通过在尾管40内如上述那样由排气脉动产生的声波(入射波和反射波)反复进行开口端反射,从而产生驻波,当尾管40的管长L3与驻波的波长λ处于特定的关系时,振幅将显著增大,从而产生气柱共鸣。
在本实施方式中,由于在尾管40的内部设置内管41,所述内管41的下游开口端41b在尾管40的下游侧开口,且上游开口端41a通过共鸣室38而被闭塞,因此能够在声波的传输方向上使内管41以及共鸣室38对置,并且能够使内管41的下游开口端41b位于气柱共鸣的产生部位。
因此,能够使内管41以及共鸣室38成为以气柱共鸣为声源的亥姆霍兹共鸣室。因此,通过使共鸣室38的共鸣频率与尾管40的气柱共鸣频率一致,从而能够抑制气柱共鸣。
图11为表示使用尾管40来实施扬声器激振实验时的排气脉动的频率和排气音的声压级(dB)的测量结果的图,其中,所述尾管40具有上游开口端41a通过共鸣室38而被闭塞的内管41。
在图11中,实线表示使用了具有内管41的本实施方式的尾管40的测量结果,虚线表示使用了不具有内管41的现有的尾管的测量结果。
在本实施方式中,由于能够降低声压本身,因此如图11所示,能够跨及气柱共鸣时以及气柱共鸣时以外的运转区域(频率与发动机21的转数相对应)而降低声压,并且能够在于气柱共鸣时降低声压的基础上,利用依存于内管41的长度L2的亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣(一次成分f1、二次成分f2、以及三次成分f3)。因此,能够大幅降低排气噪音。
尤其是,如图6所示,通过使内管41的下游开口端41b位于尾管40的与轴线方向长度的中央部相比更靠上游侧的位置处,从而能够位于气柱共鸣的驻波的声压分布较高的位置,在图6中为,一次成分的声压分布的波腹a1的上游侧的、二次成分f2的声压分布的波腹a2处,进而能够通过亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。
此外,在本实施方式中,由于能够使内管41的下游开口端41b位于气柱共鸣的产生区域内,因此即使在于减速时被导入至***27的排气流量急剧减少的情况下,也能够充分地抑制气柱共鸣。
其结果为,由于能够废除以往所使用的副***,并且能够使***27小型化,因此能够降低***27的重量,并且能够降低***27的制造成本。
另外,在本实施方式中,虽然使内管41位于***27内,但也可以采用如下方式,即,如图12、图13所示,使作为内管41的下游端的下游开口端41c从***27内向尾管40的下游开口端40b侧延伸,并使下游开口端41c位于气柱共鸣的一次成分f1的声压分布的波腹a1和二次成分f2的声压分布的波腹a2的中间。
如果采用这种方式,则能够通过亥姆霍兹共鸣而更进一步降低气柱共鸣的一次成分f1和二次成分f2,从而能够更进一步抑制在发动机21的常用回转区域内产生空腔共鸣音的情况。
如此,如果将内管41设置在尾管40内,以使内管41的下游开口端41c位于气柱共鸣的一次成分f1的声压分布的波腹a1和二次成分f2的声压分布的波腹a2的中间时,则只需在位于***27的外侧的尾管40的内周部上设置突出部42c、42d,并通过该突出部42c、42d而使内管41被尾管40支承即可。
此外,为了使共鸣室38的共鸣频率与尾管40的气柱共鸣频率一致,只需对内管41的长度和共鸣室38的容积V进行适当设定即可。
此外,在本实施方式中,由于将内管41的上游部41A的外周部支承在共鸣室38的隔板34的内周部上,并且将下游部41B的圆周方向上的一部分、即下游部41B的上部以及下部经由突出部42a、42b而支承在尾管40的内周部上,因此能够以双支承的方式将内管41的上游部41A和下游部41B分别支承在共鸣室38的隔板34和尾管40上,从而能够将内管41稳固地安装在尾管40上。
此外,在本实施方式中,由于将单个尾管40安装在***27上,因此能够将尾管40的上游部作为排出管而使用,从而能够减少排气装置23的部件数量进而更进一步降低排气装置23的制造成本。
(第二实施方式)
图14为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第二实施方式的图,对与第一实施方式相同的结构标记相同的符号并省略其说明。
在图14中,在***27内设置有外管51,该外管51***穿在隔板35以及端板33的插穿孔35c、33a中,从而在扩张室36、37内被隔板35以及端板33支承。
此外,在外管51内设置有排出管52,该排出管52***穿在隔板34以及端板33的插穿孔34a、33a中,从而上游部52A以及下游部52B通过隔板34以及端板33而以双支承的方式被支承。
此外,在作为中空部件的排出管52的下游端52B上,通过焊接等而连接有尾管53的上游部53A,通过使排出管52的下游开口端52b位于与尾管53的上游开口端53a相比更靠下游侧的位置处,从而排出管52的下游开口端52b与尾管53的上游部53A连通。
此外,在排出管52的下游部52上形成有孔52c,该52c将通过外管51的内周部和排出管52的外周部而被划分出的通道54、与排出管52的内部连通。
此外,排出管52的上游部52A的上游开口端52a从外管51的内部向外侧突出从而与共鸣室38连通,排出管52的上游开口端52a通过构成划分出共鸣室38的消音器的壁部的外壳31、端板32以及隔板34而被闭塞。
接下来,对作用进行说明。
被导入至***27的废气在经由进气管39的连通孔39b、39c而被导入至扩张室36、37后,从外管51的上游开口端51a而被导入至通过外管51的内周部和排出管52的外周部而被划分出的通道54中。
该废气在穿过排出管52的孔52c而被导入至排出管52后,穿过尾管53而从尾管53的下游部53B的下游开口端53b而被排出至大气中。
在本实施方式中,外管51和尾管53构成排出废气的排气管,外管51的上游部51A构成排气管的上游部,并且外管51的上游开口端51a构成排气管的上游开口端。此外,尾管53的下游部53B构成排气管的下游部,并且尾管53的下游开口端53b构成排气管的下游开口端。
而且,在外管51和尾管53内,将以外管51和尾管53的长度L3为半波长的频率作为基本,而产生有该半波长的自然数倍的波长的气柱共鸣。
在本实施方式中,由于通过在外管51的内部设置具有上游开口端52a以及下游开口端52b的排出管52,并使排出管52的上游开口端52a从外管51的内部向外侧突出而与共鸣室38连通,从而使该上游开口端52a通过划分出共鸣室38的***27的外壳31、端板32以及隔板34而被闭塞,因此能够使排出管52以及共鸣室38内产生外管51以及尾管53内的空气的压力能的压力分布,从而能够与第一实施方式同样地降低声压本身。
此外,由于在外管51的内部设置了排出管52,并且所述排出管52的下游开口端52b向尾管53的下游侧开口,且上游开口端52a通过共鸣室38而被闭塞,因此能够在声波的传输方向上使排出管52和共鸣室38对置,并且能够使排出管52的下游开口端52b位于气柱共鸣的产生部位,因此能够使排出管52以及共鸣室38成为以气柱共鸣为声源的亥姆霍兹共鸣室。因此,能够通过使共鸣室38的共鸣频率与外管51以及尾管53的气柱共鸣频率一致,从而抑制气柱共鸣。
另外,在本实施方式中,由于在排出管52的下游部52B上具有孔52c,因此从该孔52c至上游开口端52之间的排出管52的部位和共鸣室38构成了亥姆霍兹共鸣室。因此,能够通过使孔52c靠近排出管52的下游开口端52b侧,从而将共鸣室38的共鸣频率向低频率侧进行调频。
如此,在本实施方式中,由于能够降低声压本身,因此能够与第一实施方式同样地,跨及气柱共鸣时以及气柱共鸣时之外的运转区域而降低声压,并且能够在于气柱共鸣时降低声压的基础上,利用依存于从上游开口端52a至孔52c的排出管52的长度L2和共鸣室38的容积的亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。因此,能够大幅降低排气噪音。
此外,由于能够使排出管52的下游开口端52b位于气柱共鸣的产生区域,因此即使在于减速时被导入至***27的排气流量急剧减少的情况下,也能够充分地抑制气柱共鸣。
其结果为,由于能够废除以往所使用的副***,并且能够使***27小型化,因此能够降低***27的重量,并且能够降低***27的制造成本。
此外,在本实施方式中,由于通过将***27中已有的排出管52作为中空部件而使用,从而能够更进一步抑制气柱共鸣,因此能够抑制***27的制造成本增大的情况。
(第三实施方式)
图15、图16为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第三实施方式的图,对与第一实施方式相同的结构标记相同的符号并省略其说明。
在图16中,在***27内设置有排出管61,该排出管61***穿在隔板34、35以及端板33的插穿孔34b、35c、33a中,从而在扩张室36、37中,通过隔板34、35以及端板33而被支承。
此外,在排出管61的下游部61B上通过焊接等而连接有尾管62的上游部62A。此外,在排出管61的上游部61A上形成有作为上游开口端的孔61a,被导入至***27的废气穿过孔61a而被导入至排出管61中。
此外,如图15、图16所示,在排出管61的内部设置有平板状的隔板63,该隔板63将排出管61内划分为排气通道65和共鸣通道66,所述排气通道65将废气从排出管61穿过尾管62的上游开口端62a而导入至尾管62内,所述共鸣通道66与共鸣室38连通。
即,排气通道65由通过隔板63的上表面和排出管61的半环形形状的上部半环部68的内周面而划分出的半圆状的通道构成,共鸣通道66由通过隔板63的下表面和排出管61的半环形状的下部半环部69的内周面而划分出的半圆状的通道构成。
此外,在排出管61的上游端上设置有封闭板64,排出管61的上游端通过封闭板64而被封闭。因此,排出管61的排气通道65与共鸣室38不连通。
此外,通过使排出管61的下部半环部69的上游端69a与隔板63的上游端63a一起向共鸣室38内延伸而与共鸣室38连通,从而使构成共鸣通道66的隔板63以及下部半环部69通过划分出共鸣室38的外壳31、端板32以及隔板34而被闭塞。
因此,在本实施方式中,通过隔板63和下部半环部69而构成中空部件,通过隔板63的上游端63a、和下部半环部69的上游端69a而构成作为上游端的上游开口端70,通过隔板63的下游端63b、和隔板63的下游端63b的正下方的下部半环部69的部位而构成作为下游端的下游开口端71。
接下来,对作用进行说明。
被导入至***27的废气在经由进气管39的连通孔39b、39c而被导入至扩张室36、37后,从排出管61的孔61a被导入至排气通道65。
该废气从排气通道65穿过尾管62的上游开口端62a而被导入至尾管62内,并从尾管62的下游开口端62b而被排出至大气中。
在本实施方式中,排出管61和尾管62构成排出废气的排气管,排出管61的上游部61A构成排气管的上游部,并且排出管61的孔61a构成排气管的上游开口端。
此外,尾管62的下游部62B构成排气管的下游部,并且尾管62的下游开口端62b构成排气管的下游开口端。
而且,在排出管61和尾管62内,将以从孔61a至尾管62的下游开口端62b的长度L3为半波长的频率作为基本,而产生有该半波长的自然数倍的波长的气柱共鸣。
在本实施方式中,由于通过在排出管61的内部设置与排出管61的下部半环部69一起构成上游开口端70以及下游开口端71的隔板63,并使隔板63的上游端63a和下部半环部69的上游端69a与共鸣室38连通,从而使该隔板63的上游端63a和下部半环部69的上游端69a通过划分出共鸣室38的外壳31、端板32以及隔板34而被闭塞,因此能够使共鸣通道66以及共鸣室38内产生排出管61以及尾管62内的空气的压力能的压力分布,从而能够与第一实施方式同样地降低声压本身。
此外,由于在排出管61的内部设置隔板63,并且所述隔板63的下游开口端71向尾管62的下游侧开口,且上游开口端70通过共鸣室38而被闭塞,因此能够在声波的传输方向上使共鸣通道66和共鸣室38对置,并且能够使下游开口端71位于气柱共鸣的产生部位上。
因此,能够使共鸣通道66以及共鸣室38成为以气柱共鸣为声源的亥姆霍兹共鸣室。因此,能够通过使共鸣室38的共鸣频率与排气通道65以及尾管62、即排气管的气柱共鸣频率一致,从而抑制气柱共鸣。
如此,在本实施方式中,由于能够降低声压本身,因此与第一实施方式同样地,能够跨及在气柱共鸣时以及气柱共鸣时以外的运转区域而降低声压,并且能够在于气柱共鸣时降低声压的基础上,利用依存于下部半环部69和隔板63的长度L2和共鸣室38的容积的亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。因此,能够大幅降低排气噪音。
此外,由于能够使由隔板63的下游端63b和排出管61的下部半环部69构成的下游开口端71位于气柱共鸣的产生区域中,因此即使在于减速时被导入至***27的排气流量急剧减少的情况下,也能够充分地抑制气柱共鸣。
其结果为,由于能够废除以往所使用的副***,并且能够使***27小型化,因此能够降低***27的重量,并且能够降低***27的制造成本。
此外,在本实施方式中,由于通过将隔板63安装在***27内已有的排出管61中,从而能够将排出管61作为中空部件而使用以进一步抑制气柱共鸣,因此能够抑制***27的制造成本增大的情况。
(第四实施方式)
图17为表示本发明所涉及的内燃机的排气装置的第四实施方式的图,对与第一实施方式相同的结构标记相同的符号并省略其说明。
在图17中,作为消音器的***81具备:外壳82,其被形成为中空筒状;端板83、84,其将外壳82的两端闭塞。
在外壳82内设置有隔板85,通过该隔板85,使外壳82内被划分为扩张室86和共鸣室87,其中,所述扩张室86用于对废气进行扩张而进行消音,所述共鸣室87用于通过亥姆霍兹共鸣而对特定的频率的排气音进行消音。
此外,在端板83以及隔板85上分别形成有插穿孔83a、85a,在该插穿孔83a、85a中插穿有与中管26的下游侧连接的进气管88。
该进气管88以被收纳于扩张室86中的方式,被端板83以及隔板85支承,且进气管88的下游端被封闭从而与共鸣室38成为非连通状态。
此外,在进气管88上于进气管88的轴线方向(排气流的排气方向)以及圆周方向上形成有多个小孔88a,进气管88的内部与扩张室86经由小孔88a而连通。因此,从中管26穿过进气管88而被导入至***81中的废气,经由小孔88a而被导入至扩张室86中。
此外,在端板83、84以及隔板85上分别形成有插穿孔83b、83c、84a、85b、85c,在插穿孔85b、83b、83c、85c、84a中插穿有作为具有弯曲形状的中空部件的排出管89,且该排出管89被端板83以及隔板85支承。
此外,在插穿孔83b、83c、85c、84a中插穿有具有弯曲形状的外管90,该外管90在内部收纳有排出管89,且被端板83、84以及隔板85支承。
在排出管89的下游部89B上通过焊接等而连接有尾管91的上游部91A,并通过使排出管89的下游开口端89b位于尾管91的与上游开口端91a相比更靠下游侧的位置处,从而使排出管89的下游开口端89b与尾管91的上游部91A连通。
此外,在排出管89的下游部89B上形成有孔89c,且该孔89c将通道92与排出管89的内部连通,其中,所述通道92通过外管90的内周部和排出管89的外周部而被划分出。
此外,作为排出管89的上游端的上游开口端89a从外管90的内部向外侧突出而与共鸣室87连通,且排出管89的上游开口端89a通过构成划分出共鸣室87的消音器的壁部的外壳82、端板84以及隔板85而被闭塞。
接下来,对作用进行说明。
被导入至***81的废气在经由进气管88的连通孔88a而被导入至扩张室86后,从外管90的上游开口端90a被导入至通过外管90的内周部和排出管89的外周部而被划分出的通道92中。
该废气在穿过排出管89的孔89c而被导入至排出管89中之后,穿过尾管91而从尾管91的下游开口端91b被排出至大气中。
在本实施方式中,外管90和尾管91构成排出废气的排气管,且外管90的上游部90A构成排气管的上游部,并且外管90的上游开口端90a构成排气管的上游开口端。
此外,尾管91的下游部91B构成排气管的下游部,且尾管91的下游开口端91b构成排气管的下游开口端。
而且,在外管90和尾管91内,将以外管90和尾管91的长度L3为半波长的频率作为基本,而产生有该半波长的自然数倍的波长的气柱共鸣。
在本实施方式中,由于通过在外管90的内部设置具有上游开口端89a以及作为下游端的下游开口端89b的排出管89,并使排出管89的上游开口端89a从外管90的内部向外侧突出而与共鸣室87连通,从而使上游开口端89a通过划分出共鸣室87的外壳82、端板83以及隔板85而被闭塞,因此能够使排出管89以及共鸣室87内产生外管90以及尾管91内的空气的压力能的压力分布,从而能够与第一实施方式同样地降低声压本身。
此外,由于在外管90的内部设置排出管89,并且所述排出管89的下游开口端89b向尾管91的下游侧开口,且上游开口端89a通过共鸣室87而被闭塞,因此能够在声波的传输方向上使排出管89和共鸣室87对置,并且能够使排出管89的下游开口端89b位于气柱共鸣的产生部位上,因此能够使排出管89以及共鸣室87成为以气柱共鸣为声源的亥姆霍兹共鸣室。
因此,通过使共鸣室87的共鸣频率与外管90以及尾管91的气柱共鸣频率一致,从而能够抑制气柱共鸣。
另外,在本实施方式中,由于排出管89在下游部89B上具有孔89c,因此从该孔89c至上游端89a之间的排出管89的部位和共鸣室87将构成亥姆霍兹共鸣室。因此,通过使孔89c靠近排出管89的下游开口端89b侧,从而能够将共鸣室87的共鸣频率向低频率侧进行调频。
如此,在本实施方式中,由于能够降低声压本身,因此能够与第一实施方式同样地,跨及气柱共鸣时以及气柱共鸣时之外的运转区域而降低声压,并且能够在于气柱共鸣时降低声压的基础上,利用依存于从上游端89a至孔89c的排出管89的长度L2和共鸣室87的容积的亥姆霍兹共鸣而更进一步抑制气柱共鸣。因此,能够大幅降低排气噪音。
此外,由于能够使排出管89的下游开口端89b位于气柱共鸣的产生区域中,因此即使在于减速时被导入至***81的排气流量急剧减少的情况下,也能够充分地抑制气柱共鸣。
其结果为,由于能够废除以往所使用的副***,并且能够使***81小型化,因此能够降低***81的重量,并且能够降低***81的制造成本。
此外,在本实施方式中,由于使排出管89以及外管90弯曲,因此能够在***81内加长排出管89的长度,从而能够缩短***81的轴线方向长度而将共鸣室87的共鸣频率向低频率侧进行调频。
此外,此次公开的实施方式在所有的方面均为例示,而并不限定于该实施方式。本发明的范围并不表示为上述实施方式中的说明,而是通过权利要求来进行表示,并且意在包括与权利要求等价的含义以及范围内的全部的变更。
如上所述,本发明所涉及的内燃机的排气装置具有如下效果,即,能够废除以往所使用的副***而降低排气噪音,从而能够降低排气装置的重量,并且能够降低排气装置的制造成本,且作为降低了由被设置在排气流的排气方向上的最下游的排气管的气柱共鸣所产生的排气噪音的、内燃机的排气装置是有效的。
符号说明
21  发动机(内燃机)
23  排气装置
27、81  ***(消音器)
31、82  外壳(消音器的壁部)
32、84  端板(消音器的壁部)
34、85  隔板(消音器的壁部)
38、87  共鸣室
40  尾管(排气管)
40A  上游部
40B  下游部
40a  上游开口端
40b  下游开口端
41  内管(中空部件)
41A  上游部
41B  下游部
41a  上游开口端(上游端)
41b、41c  下游开口端(下游端)
41c  下游开口端(下游端)
51  外管(排气管)
51a  上游开口端(排气管的上游开口端)
52  排出管(中空部件)
52A  上游部(排气管的上游部)
52a  上游开口端(排气管的上游开口端)
52a  上游开口端(上游端)
52b  下游开口端(下游端)
53  尾管(排气管)
53B  下游部(排气管的下游部)
53b  下游开口端(排气管的下游开口端)
61  排出管(排气管)
61A  上游部(排气管的上游部)
61a  孔(排气管的上游开口端)
62  尾管(排气管)
62B  下游部(排气管的下游部)
62b  下游开口端(排气管的下游开口端)
63  隔板(中空部件)
69  下部半环部(中空部件)
70  上游开口端(上游端)
71  下游开口端(下游端)
89  排出管(中空部件)
89a  上游开口端(上游端)
89b  下游开口端(下游端)
90  外管(排气管)
90A  上游部(排气管的上游部)
90a  上游开口端(排气管的上游开口端)
91  尾管(排气管)
91B  下游部(排气管的下游部)
91b  下游开口端(排气管的下游开口端)

Claims (6)

1.一种内燃机的排气装置,其具备:消音器,所述消音器具有对特定的频率的排气音进行消音的共鸣室;排气管,所述排气管在排气流的排气方向的上游部具有与所述消音器相连接的上游开口端,并且在下游部具有用于将从所述消音器排出的排气流向大气排出的下游开口端,所述内燃机的排气装置的特征在于,
在所述排气管的内部设置中空部件,所述中空部件被构成为,下游端构成开口端,且上游端通过从所述排气管的内部向外侧突出以与所述共鸣室连通,从而通过划分出所述共鸣室的所述消音器的壁部而被闭塞。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气装置,其特征在于,
所述排气管的轴线方向长度和所述中空部件的轴向方向长度被设定为,使在所述排气管内产生的气柱共鸣频率与所述共鸣室的所述特定的频率一致。
3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的排气装置,其特征在于,
所述中空部件的下游端位于,所述排气管的与轴线方向长度的中央部相比更靠上游侧的位置处。
4.如权利要求1至权利要求3中任意一项所述的内燃机的排气装置,其特征在于,
所述排气管由上游部***穿在所述消音器中的单个尾管构成,且所述中空部件的上游部被所述共鸣室的壁部的内周部支承,并且所述中空部件的下游部的圆周方向上的一部分被所述排气管的内周部支承。
5.如权利要求1至权利要求3中任意一项所述的内燃机的排气装置,其特征在于,
所述排气管由被设置在所述消音器的内部的外管、和与所述外管连接且从所述外管向所述消音器的下游侧延伸的尾管构成,所述中空部件由设置在所述外管的内部的排出管构成,
所述排出管的下游部与所述尾管的上游部相连接,并且在所述排出管的下游部上形成有连通所述排出管的内部与所述外管的内部的孔。
6.如权利要求5所述的内燃机的排气装置,其特征在于,
所述外管以及所述排出管在所述消音器内被弯曲。
CN2009801631906A 2009-12-28 2009-12-28 内燃机的排气装置 Pending CN102686840A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/007324 WO2011080793A1 (ja) 2009-12-28 2009-12-28 内燃機関の排気装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102686840A true CN102686840A (zh) 2012-09-19

Family

ID=44226229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801631906A Pending CN102686840A (zh) 2009-12-28 2009-12-28 内燃机的排气装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8607923B2 (zh)
EP (1) EP2520775B1 (zh)
JP (1) JP5472321B2 (zh)
CN (1) CN102686840A (zh)
WO (1) WO2011080793A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104903556A (zh) * 2013-01-11 2015-09-09 双叶产业株式会社 消音器
CN106481422A (zh) * 2016-11-15 2017-03-08 安徽江淮汽车集团股份有限公司 排气***总成
CN107035462A (zh) * 2015-11-30 2017-08-11 埃贝斯佩歇废气技术合资公司 消音器
CN109209567A (zh) * 2018-11-06 2019-01-15 广州汽车集团股份有限公司 排气******及汽车
CN111485974A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 双叶产业株式会社 消音器
CN112567115A (zh) * 2018-08-10 2021-03-26 印度商宜诺摩托克普有限公司 排气***
CN113175375A (zh) * 2020-01-24 2021-07-27 双叶产业株式会社 消音装置

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011137349A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Fisker Automotive, Inc. Front end exhaust system
JP5771113B2 (ja) * 2011-10-06 2015-08-26 川崎重工業株式会社 排気消音装置
KR101315266B1 (ko) * 2012-02-24 2013-10-08 세종공업 주식회사 소음기용 테일파이프구조
JP6228185B2 (ja) * 2013-03-11 2017-11-08 フタバ産業株式会社 排気管
DE102014103054A1 (de) 2014-03-07 2015-09-10 Tenneco Gmbh Abgasschalldämpfer
US9890952B2 (en) * 2014-04-25 2018-02-13 Noritz Corporation Exhaust structure for combustion apparatus and construction method thereof
DE102014107907A1 (de) * 2014-06-04 2015-12-17 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Schalldämpfer
CN104033226A (zh) * 2014-07-01 2014-09-10 居国文 一种消音器
CN104088686A (zh) * 2014-07-01 2014-10-08 居国文 一种微型消音器
ES2881616T3 (es) * 2014-12-22 2021-11-30 Donaldson Filtration Deutschland Gmbh Dispositivo para atenuar un sonido de un gas de escape, sistema que comprende dicho dispositivo, secador de sorción con dicho dispositivo, así como un procedimiento para atenuar un sonido de un gas de escape
JP5945018B1 (ja) * 2015-01-30 2016-07-05 本田技研工業株式会社 排気マフラー
JP6059749B2 (ja) * 2015-02-23 2017-01-11 本田技研工業株式会社 排気マフラー
WO2017126083A1 (ja) 2016-01-21 2017-07-27 フタバ産業株式会社 消音器
AU2017208347B2 (en) * 2016-07-28 2024-02-01 Tarkan Fahri A muffler assembly
IT201600110831A1 (it) * 2016-11-04 2018-05-04 Piaggio & C Spa Terminale di scarico per motoveicoli
DE102017109191A1 (de) * 2017-04-28 2018-10-31 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Komponente einer Abgasanlage und Verfahren zur Herstellung einer solchen Komponente
CN107218105A (zh) * 2017-07-28 2017-09-29 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种***管路结构及***
US10900396B2 (en) * 2018-01-15 2021-01-26 Ford Global Technologies, Llc Exhaust orifice tube for vehicle mufflers
DE102019101418A1 (de) * 2018-01-26 2019-08-01 Futaba Industrial Co., Ltd. Schalldämpfer
JP6557372B1 (ja) * 2018-02-15 2019-08-07 本田技研工業株式会社 消音器ユニット
RU2697205C1 (ru) * 2018-10-15 2019-08-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания
RU2697207C1 (ru) * 2018-10-18 2019-08-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания
US11421569B2 (en) 2019-10-18 2022-08-23 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Muffler
RU195483U1 (ru) * 2019-11-25 2020-01-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Феникс" Глушитель
JP2022095467A (ja) * 2020-12-16 2022-06-28 フタバ産業株式会社 排気管
JP7488790B2 (ja) 2021-05-18 2024-05-22 中央精機株式会社 車両用ホイール

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54143941U (zh) * 1978-03-30 1979-10-05
JPS5517956U (zh) * 1978-07-24 1980-02-05
JPS5932111U (ja) * 1982-08-25 1984-02-28 日産自動車株式会社 自動車用マフラ
JPS61142114U (zh) * 1985-02-25 1986-09-02
JPH0218260Y2 (zh) * 1984-02-08 1990-05-22
JPH0367012A (ja) * 1989-08-04 1991-03-22 Suzuki Motor Corp エンジンの排気消音装置
JP2005256736A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Calsonic Kansei Corp 自動車用レゾネータ構造
JP2006046121A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Toyota Motor Corp 排気構造

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1044068B (it) * 1974-11-12 1980-03-20 Renault Silenziatore per motore a combustions
US4102430A (en) * 1977-08-11 1978-07-25 Tenneco, Inc. Peripheral return flow muffler
US4501341A (en) * 1981-03-12 1985-02-26 Jones Adrian D Low frequency muffler
JPS58193007U (ja) * 1982-06-21 1983-12-22 日産自動車株式会社 消音器
JPS60175718A (ja) * 1984-02-22 1985-09-09 Nippon Soken Inc 内燃機関用消音器
JPS61142114A (ja) 1985-05-09 1986-06-30 株式会社 フジパツクシステム 包装機における品物搬出装置
JPH09304084A (ja) 1996-05-09 1997-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 移動体の位置登録装置
JP3424471B2 (ja) * 1996-05-16 2003-07-07 日産自動車株式会社 自動車用排気消音装置
KR100306339B1 (ko) * 1999-02-05 2001-09-13 이옥노 내연기관용 소음기
JP4392592B2 (ja) * 2003-12-12 2010-01-06 トヨタ自動車株式会社 排気消音装置
JP4577282B2 (ja) * 2006-08-11 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 エンジンの排気装置、その製造方法、マフラ及び車両
JP2009236040A (ja) 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 排気消音装置
JP5205321B2 (ja) 2009-03-26 2013-06-05 本田技研工業株式会社 車両用空調装置
CN102482964B (zh) * 2009-08-28 2014-01-29 丰田自动车株式会社 内燃机的排气装置
WO2011024231A1 (ja) * 2009-08-28 2011-03-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気装置
WO2011036700A1 (ja) * 2009-09-24 2011-03-31 トヨタ自動車株式会社 排気管部品および内燃機関の排気装置
JP5298202B2 (ja) * 2009-11-09 2013-09-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54143941U (zh) * 1978-03-30 1979-10-05
JPS5517956U (zh) * 1978-07-24 1980-02-05
JPS5932111U (ja) * 1982-08-25 1984-02-28 日産自動車株式会社 自動車用マフラ
JPH0218260Y2 (zh) * 1984-02-08 1990-05-22
JPS61142114U (zh) * 1985-02-25 1986-09-02
JPH0367012A (ja) * 1989-08-04 1991-03-22 Suzuki Motor Corp エンジンの排気消音装置
JP2005256736A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Calsonic Kansei Corp 自動車用レゾネータ構造
JP2006046121A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Toyota Motor Corp 排気構造

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104903556A (zh) * 2013-01-11 2015-09-09 双叶产业株式会社 消音器
CN107035462A (zh) * 2015-11-30 2017-08-11 埃贝斯佩歇废气技术合资公司 消音器
CN107035462B (zh) * 2015-11-30 2020-01-31 埃贝斯佩歇废气技术合资公司 消音器
CN106481422A (zh) * 2016-11-15 2017-03-08 安徽江淮汽车集团股份有限公司 排气***总成
CN112567115A (zh) * 2018-08-10 2021-03-26 印度商宜诺摩托克普有限公司 排气***
CN112567115B (zh) * 2018-08-10 2023-03-14 印度商宜诺摩托克普有限公司 排气***
CN109209567A (zh) * 2018-11-06 2019-01-15 广州汽车集团股份有限公司 排气******及汽车
CN111485974A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 双叶产业株式会社 消音器
CN113175375A (zh) * 2020-01-24 2021-07-27 双叶产业株式会社 消音装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8607923B2 (en) 2013-12-17
EP2520775A4 (en) 2014-11-12
EP2520775B1 (en) 2016-04-06
JPWO2011080793A1 (ja) 2013-05-09
US20120273302A1 (en) 2012-11-01
EP2520775A1 (en) 2012-11-07
JP5472321B2 (ja) 2014-04-16
WO2011080793A1 (ja) 2011-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102686840A (zh) 内燃机的排气装置
US9341102B2 (en) Conformal transverse muffler
RU2679062C2 (ru) Глушитель впускной системы (варианты)
CN102482965B (zh) 内燃机的排气装置
EP0564692A2 (en) Stamp formed muffler with inline expansion chamber and arcuately formed effective flow tubes
CN102482964B (zh) 内燃机的排气装置
WO2004029561A3 (en) Exhaust sound and emission control systems
US7942235B2 (en) Exhaust system for an internal combustion engine
CN102575539B (zh) 排气管部件及内燃机的排气装置
JPH0745806B2 (ja) 消音器
JP3335097B2 (ja) 消音装置
US7044266B2 (en) Exhaust muffler for internal combustion engines
JP2006283625A (ja) 高周波音低減消音器
US9422843B2 (en) Resonance generating muffler
JP2663115B2 (ja) 自動車用消音器
CN212130579U (zh) 一种网孔结构式消音器
CN218760078U (zh) 一种汽车排气管***
JPH0732894Y2 (ja) 車両用マフラー
CN207093181U (zh) 汽车***以及相应的汽车发动机
JP2003262113A (ja) エンジン用マフラおよび自動二輪車
JP2004137951A (ja) 共鳴型消音器
JPS6140902Y2 (zh)
JP2001263039A (ja) リアー置きメインマフラーの内部構造
JP2005155502A (ja) レゾネータ
JP2007040145A (ja) 車両用マフラ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120919