JP2007064179A - 排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量化を図りつつ放射音も低減できる排気装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 動力源１に接続されるチューブ２と、このチューブ２に接続され、該動力源１にて発生した排気に起因する騒音を減衰させるマフラ４，５とを備えた排気装置において、リアマフラ５の入口側の内部に挿入された前記チューブ２の先端側に、前記排気の脈動に起因した放射音を減衰させる騒音低減デバイス６を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等のエンジンや圧縮機、または燃料電池自動車の燃料電池スタックなどの動力源にて発生した排気を大気中に排出する排気装置に関し、詳細には、排気装置の軽量化及び放射音発生レベルの低減技術に関する。

このような排気装置において、排気の脈動に起因するマフラの放射音を減衰させる技術としては、例えば特許文献１に記載されるように、プリマフラとリアマフラ間を接続する排気チューブの後方位置（リアマフラ寄りの位置）に排気の脈動に起因する放射音を減衰させる排気チャンバを設け、この排気チャンバによって排気の脈動による高周波数成分の周波数レベルを減衰させる技術が本願出願人より提案されている。
特開２００５−２３９１５号公報

ところで、排気装置には、排気システム全体を考慮した軽量化が進められている。

しかしながら軽量化を進めて行くと、チューブやマフラの肉厚を薄くする必要があり、マフラ表面からの放射音の発生量も多くなるため、薄肉化が進まなくなり、軽量化の限界も生じてくる。

これを防止するために、薄肉チューブにビード等を加工して剛性をアップさせることも考えられるが、ビード加工によりコストがアップし、また曲げ加工上の課題も生じ加工が困難になる。なお、排気の脈動に起因するマフラの放射音を減衰させる技術としては、この他にマフラ内部にグラスウールなどの吸音材を充填する方法もあるが、重量・容積・コストが何れも増大するため適当でない。

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、軽量化を図りつつ放射音も低減できる排気装置を提供することを目的とする。

排気系の放射音発生は、排気管内の脈動圧レベル（脈動圧レベルが大きければ音圧レベルも大きい）に起因しており、放射音発生対策には二つの方法があり、一つ目は放射音が発生しないようにチューブ及びマフラの剛性をアップさせて脈動圧の伝達を低減する方法と、二つ目は脈動圧そのものを低減させる放射音発生に起因する入力を下げる方法である。剛性アップによる方法は、重量及びコストが増加するために軽量化には適さないことから、二つ目の方法を採用し、放射音を減衰させる騒音低減デバイスを使用する。

すなわち、本発明は、動力源に接続されるチューブと、このチューブに接続され、該動力源にて発生した排気に起因する騒音を減衰させるマフラとを備えた排気装置において、前記マフラの入口側の内部に挿入された前記チューブの先端側に、前記排気の脈動に起因した放射音を減衰させる騒音低減デバイスを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、排気の脈動に起因した放射音を減衰させるための騒音低減デバイスを、マフラの入口側の内部に挿入されたチューブの先端側に設けたので、軽量化を図った場合でもチューブ表面から発生する放射音を大幅に減衰させることができる。

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。

「実施の形態１」
図１〜図４は、本発明にかかる排気装置の一実施の形態を示し、図１は本実施の形態による排気装置の全体構成図、図２はリアマフラの要部拡大断面図、図３は騒音低減デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は組立状態の斜視図、図４は図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

図１にはプリマフラがストレート構造である場合の排気装置を示す。かかる排気装置は、動力源１からの排気をチューブ２を介して触媒コンバータ（浄化装置）３、プリマフラ４、リアマフラ５へと順次流通させるように構成されている。この種の排気装置では、自動車等のエンジンや圧縮機または燃料電池自動車の燃料電池システムなどの動力源１にて発生した音源により、フロントチューブ共振並びに全長共振を引き起こす。共振発生時は、管内の脈動圧レベルは大きくなり、その脈動圧が排気系各部を加振して放射音発生に至る。図１のようにプリマフラ４が拡張室を有しないストレート構造であると、フロントチューブ共鳴は動力源出口からリアマフラ挿入管までの長さで共鳴し易い。

本実施の形態では、これを防止するため、リアマフラ５の入口側の内部に挿入されたチューブ２の先端に、前記排気の脈動に起因した放射音を減衰させる騒音低減デバイス６を設ける。騒音低減デバイス６は、図２から図４に示すように、リアマフラ５の入口側の内部に設けられると共にチューブ２の先端に溶接などによって接合一体化されている。したがって、騒音低減デバイス６は、全体として見るとリアマフラ５の内部に挿入されたチューブ２の先端側に設けられていると言える。

かかる騒音低減デバイス６は、プレス成型によって所定形状とされた二つのデバイス部品６Ａ、６Ｂからなり、これらを重ね合わせスポット溶接することで構成される。なお、騒音低減デバイス６は、プレス成型によらずに液圧バジル成形方法によって形成されていてもよい。

二つのデバイス部品６Ａ、６Ｂは、左右対称形状とされており、重ね合わされたときにチューブ２と同一外径となる円筒部７と、この円筒部７の中央であって排気流通方向Ｘと直交するＹ方向に突出するチャンバー部８とを備える。

チャンバー部８は、円筒部７の断面積よりも数倍大きい断面積を有した内部空間を備えており、動力源１からの騒音を通過させることで当該騒音の高周波成分を減衰させ、放射音を低減させる役目をする。また、各デバイス部品６Ａ、６Ｂには、これらを重ね合わせてスポット溶接するための重ね合わせ面９ａ、９ｂが形成されている。

前記チャンバー部８は、スポット溶接にて接合一体化されることからスポットだけでは若干の隙間が開く可能性があるが、デバイスによる消音効果への影響は小さい。また、チャンバー部８は、リアマフラ５の内部に装着されるので隙間からの音漏れも心配ない。

また、本実施の形態では、リアマフラ５の入口側の内部に挿入されたチューブ２の先端側に騒音低減デバイス６を設けたのは、境界条件が変化し吐出音次数音（動力源の爆発音）が変化するのを防止するためである。リアマフラ５の内部ではなくチューブ２の途中に騒音低減デバイス６を設けると、その部分が音波の反射境界となり、騒音低減デバイス６の配置位置によっては吐出音次数が良くなったり悪化したりする。

ところが、騒音低減デバイス６をチューブ２の先端であってリアマフラ５の内部に設けるとデバイス６から反射されるが、デバイス端部までの長さが数センチ、数十センチに反射境界があっても次数成分は波長が長く反射境界の影響を受け難い。

また、この騒音低減デバイス６は、車種に応じてチューブ２の管径が直径３８ｍｍ（φ３８）〜５４ｍｍ（φ５４）と各種存在するが、代表的形状を選定することで、当該騒音低減デバイス６を標準化することができる。

本実施の形態の排気装置によれば、チューブ２を薄肉化してもリアマフラ５内に挿入されたチューブ先端に騒音低減デバイス６を設けて騒音の高周波成分を減衰させることができるので、チューブ表面からの放射音発生を減少させることができる。したがって、信頼性を考慮した極限までの排気システム構成部品の薄肉化が可能となり、大幅な軽量化を実現できる。

また、本実施の形態の排気装置によれば、リアマフラ５内に挿入されたチューブ先端に騒音低減デバイス６を設けたので、チューブ２、触媒コンバータ３及びプリマフラ４等からの放射音発生量が減少することから車両騒音を低減することができる。

また、本実施の形態の排気装置によれば、騒音低減デバイス６をプレス成型品としたので、製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態の排気装置によれば、リアマフラ５の内部に挿入される騒音低減デバイス６をチューブ２と別部品として製造すれば、軽量化排気システムにおける標準化が可能となると共に、吐出音性能、圧力損失、気流音、その他の跳ね返りを小さくすることができる。

なお、前記の実施の形態では、別個に作成した騒音低減デバイス６をチューブ２の先端に溶接などで接合一体化したが、チューブ２の先端側に騒音低減デバイス６を一体的に形成しても同様の作用効果が得られる。このチューブ一体型騒音低減デバイスとした場合、軽量化を目的として薄肉化すると放射音が発生することもあるが、騒音低減デバイス６はリアマフラ５内であるため、放射音が外部に影響を及ぼすことはない。

「実施の形態２」
図５はプリマフラが拡張構造である場合の排気装置を示す。プリマフラ４が拡張構造の場合は、動力源１の出口からデバイス６端部までのフロントチューブ２Ａと、動力源１の出口からリアマフラ５に装着されたデバイス６端部までの両方で共鳴し易い。この場合、脈動圧レベルを低減させるためには、プリマフラ４内部に挿入されるフロントチューブ２Ａの先端側に騒音低減デバイス６を設けると共に、リアマフラ５内部に挿入されるセンターチューブ２Ｂの先端側にも騒音低減デバイス６を設けるようにする。

この排気装置によれば、プリマフラ４内の騒音低減デバイス６とリアマフラ５内の騒音低減デバイス６との作用によって脈動圧低減効果をより一層増大させることができ、放射音発生レベルを低減でき、車両騒音評価を高めることができる。

「その他の実施の形態」
図６は凝縮水による腐食対策がされた騒音低減デバイスをリアマフラ内部に設けた例を示すリアマフラの要部拡大断面図である。騒音低減デバイス６は、凝縮水が溜まらない向き（図２のように上向き）とすることが望ましいが、レイアウト上凝縮水が溜まる向きであっても図６に示すようにチャンバー部８の先端に排水孔１０を形成すれば問題はない。また、排水孔１０もリアマフラ５内にあるので、排水孔１０からの発生気流音も問題にならない。

なお、上述の実施の形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、これら実施の形態に制限されないことは言うまでもない。

本実施の形態による排気装置の全体構成図である。 リアマフラの要部拡大断面図である。 騒音低減デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は組立状態の斜視図である。 図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 プリマフラが拡張構造である場合の排気装置の全体構成図である。 凝縮水による腐食対策がされた騒音低減デバイスをリアマフラ内部に設けた例を示すリアマフラの要部拡大断面図である。

符号の説明

１…動力源
２…チューブ
２Ａ…フロントチューブ
２Ｂ…センターチューブ
３…触媒コンバータ
４…プリマフラ
５…リアマフラ
６…騒音低減デバイス
７…円筒部
８…チャンバー部

Claims (1)

1. 動力源（１）に接続されるチューブ（２）と、このチューブ（２）に接続され、該動力源（１）にて発生した排気に起因する騒音を減衰させるマフラ（４，５）とを備えた排気装置において、
   前記マフラ（４，５）の入口側の内部に挿入された前記チューブ（２）の先端側に、前記排気の脈動に起因した放射音を減衰させる騒音低減デバイス（６）を設けた
   ことを特徴とする排気装置。

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