專利名稱：排氣消音裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于抑制氣柱共鳴，降低排氣聲音的排氣消音裝置的發(fā)明。
背景技術(shù)：
以往，在內(nèi)燃機(jī)中的這種排氣消音裝置，將多個(gè)的消聲器分散設(shè)置在與排氣總管(排氣集管)相連的排氣管上，抑制在排氣管上發(fā)生的氣柱共鳴。例如，將從排氣總管的集合部到排氣管的終端出口的長(zhǎng)度作為基準(zhǔn)長(zhǎng)度(X)，分別在距離該終端出口3X/5的位置上設(shè)置第1消聲器，在2X/5的位置上設(shè)置第2消聲器的結(jié)構(gòu)是已知的(特開昭59-226222號(hào)公報(bào))。
像這樣的以往的排氣消音裝置，因?yàn)閷⒍鄠€(gè)的消聲器設(shè)置在適當(dāng)?shù)牡胤?，所以能夠適當(dāng)?shù)叵簦钦w的重量就增加了與安裝的多個(gè)的消聲器相應(yīng)的程度，就容易提高成本。不過，若單純地考慮這種問題，而設(shè)成例如省略了在特開昭59-226222號(hào)公報(bào)中記載的排氣消音裝置中的第2消聲器的構(gòu)造，則從第1消音器到終端出口的管長(zhǎng)變長(zhǎng)，特別是當(dāng)其長(zhǎng)度達(dá)到例如1.5m或其以上時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)的常用旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)就會(huì)引起氣柱共鳴，因此致使排氣氣體的音壓水平增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種不論與消聲器相連的排氣管的出口管(排出管)的長(zhǎng)度如何，都能夠以單純的構(gòu)造恰當(dāng)?shù)匾种茪庵缠Q，同時(shí)能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)輕量化以及低成本的排氣消音裝置。
為了解決上述的課題，本發(fā)明的排氣消音裝置，具備具有排氣方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的擴(kuò)張室的消聲器；和與擴(kuò)張室相連通、且管長(zhǎng)為約2nL(n是自然數(shù))的出口管。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，雖然以與出口管的管長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的特定的頻率在出口管內(nèi)發(fā)生氣柱共鳴，但因?yàn)樵O(shè)成為上述的長(zhǎng)度比率，所以借助擴(kuò)張室內(nèi)的干涉效果，氣柱共鳴被有效地抑制。
具體的說，在出口管內(nèi)發(fā)生的氣柱共鳴的基本波長(zhǎng)λ1，是出口管管長(zhǎng)的約2倍，而為了通過擴(kuò)張室內(nèi)的入射波以及反射波的干涉效果來有效地抑制該氣柱共鳴，只要將擴(kuò)張室的長(zhǎng)度L設(shè)為基本波長(zhǎng)λ1的1/4即可。也就是，只要是擴(kuò)張室長(zhǎng)度∶出口管的管長(zhǎng)1∶2的關(guān)系即可。同樣地，2倍振動(dòng)的氣柱共鳴的波長(zhǎng)λ2是管長(zhǎng)的約1倍，但是若為了得到干涉效果而將擴(kuò)張室的長(zhǎng)度L設(shè)為λ2的1/4，則就成為擴(kuò)張室的長(zhǎng)度∶出口管的管長(zhǎng)1∶4的關(guān)系。若3倍振動(dòng)、4倍振動(dòng)也同樣設(shè)置，則它們各自為1∶6、1∶8的關(guān)系。
因此在本發(fā)明中，因?yàn)樵O(shè)定為擴(kuò)張室的長(zhǎng)度∶出口管的管長(zhǎng)1∶2n，所以即使出口管的管長(zhǎng)變長(zhǎng)，也能夠較好地抑制n倍振動(dòng)的氣柱共鳴。再有，約2nL的“約”，是包含了開口端修正的概念。即出口管的管長(zhǎng)，是以將作為開口端修正的δL加在2nL上來定義的。
優(yōu)選為，消聲器進(jìn)一步具有與擴(kuò)張室相鄰接的共鳴室。這種情況下，排氣消音裝置最好是進(jìn)一步具備與共鳴室以及擴(kuò)張室相連通的入口管(吸入管)。
本發(fā)明的另一排氣消音裝置，其包括具有排氣方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的擴(kuò)張室的消聲器，和具有第1開口端面、第2開口端面以及在第1開口端面?zhèn)鹊闹鼙谏闲纬傻倪B通孔的出口管；且其中第1開口端面與擴(kuò)張室相連通，連通孔連通到消聲器內(nèi)，出口管，從連通孔到第2開口端面的長(zhǎng)度約2nL(n是自然數(shù))。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便與出口管的全長(zhǎng)之中、從在周壁上形成的連通孔到另一方的開口端面的長(zhǎng)度(以下稱實(shí)質(zhì)氣柱長(zhǎng))相對(duì)應(yīng)地，在出口管內(nèi)發(fā)生氣柱共鳴，因?yàn)樵O(shè)定為擴(kuò)張室的長(zhǎng)度∶實(shí)質(zhì)氣柱長(zhǎng)度1∶2n，所以與上述同樣地，能夠通過在擴(kuò)張室內(nèi)的干涉效果，有效地抑制n倍振動(dòng)的氣柱共鳴。
另外，在周壁上形成的連通孔，可以以起到所謂的旁通孔功能的那樣，與消聲器內(nèi)的前述擴(kuò)張室相連通，或者也可以與另外設(shè)置在消聲器內(nèi)的共鳴室相連通，實(shí)現(xiàn)與氣柱共鳴的抑制對(duì)象的頻率不同的頻率的排氣聲的降低。另外，在沿出口管的長(zhǎng)度方向形成了多個(gè)該連通孔的情況下，最靠近另一方的開口端面的連通孔，成為實(shí)質(zhì)氣柱長(zhǎng)度的基準(zhǔn)。
在這些情況下，自然數(shù)n優(yōu)選為1或2。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，一般能夠較好地抑制難以消音的波長(zhǎng)的長(zhǎng)氣柱共鳴。
根據(jù)本發(fā)明的排氣消音裝置，無論出口管的長(zhǎng)度如何，都能以簡(jiǎn)單的構(gòu)造較理想地抑制氣柱共鳴，提高消音性。因此，能夠形成不必在出口管上另外設(shè)置子消聲器的構(gòu)造，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)輕量化以及低成本。


圖1A是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的排氣消音裝置的概略圖。
圖1B是表示圖1A中的擴(kuò)張室和出口管的關(guān)系式的圖。
圖2A是對(duì)在出口管內(nèi)發(fā)生的氣柱共鳴的基本振動(dòng)進(jìn)行說明的說明圖。
圖2B是對(duì)在出口管內(nèi)發(fā)生的氣柱共鳴的2倍振動(dòng)進(jìn)行說明的說明圖。
圖2C是對(duì)在出口管內(nèi)發(fā)生的氣柱共鳴的3倍振動(dòng)進(jìn)行說明的說明圖。
圖2D是對(duì)在出口管內(nèi)發(fā)生的氣柱共鳴的4倍振動(dòng)進(jìn)行說明的說明圖。
圖3是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的排氣消音裝置的概略圖。
圖4是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施例3中的排氣消音裝置的概略圖。
圖5是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施例4中的排氣消音裝置的概略圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳的實(shí)施形態(tài)的排氣消音裝置進(jìn)行說明。該排氣消音裝置，通過將消聲器的擴(kuò)張室的長(zhǎng)度和出口管的管長(zhǎng)設(shè)成規(guī)定的比率，從而有效地抑制氣柱共鳴，降低排氣聲音，在以下的說明中，對(duì)將該排氣消音裝置適用于汽車內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的例子進(jìn)行說明。
實(shí)施例1如圖1所示，排氣消音裝置1具備消除從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣氣體的排氣聲音的消聲器2，從內(nèi)燃機(jī)將排氣氣體導(dǎo)入到消聲器2中的入口管(吸入管)3，以及從消聲器2將排氣氣體導(dǎo)出外部的排氣管的出口管(排出管)4。
在消聲器2的內(nèi)部，構(gòu)成有排氣方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的單一的擴(kuò)張室11，擴(kuò)張室11，與入口管3相比，排氣氣體的流路截面積被形成得較大，使從入口管3流入的排氣氣體的壓力下降。這種情況下的擴(kuò)張室11的長(zhǎng)度L1，相當(dāng)于消聲器2的在排氣方向上的相對(duì)面的內(nèi)壁12、13之間的距離。
入口管3，一方的開口端部與內(nèi)燃機(jī)一側(cè)的圖未示的排氣總管相連，另一方的開口端部21，通過消聲器2的內(nèi)壁12一側(cè)而與擴(kuò)張室11相連通。出口管4的管長(zhǎng)被設(shè)定為L(zhǎng)2。出口管4，一端的開口端部31通過消聲器2的內(nèi)壁13一側(cè)而與擴(kuò)張室11相連通，同時(shí)，另一端的開口端部32與外部連通而向大氣中開放。
由于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排氣脈動(dòng)，在出口管4內(nèi)會(huì)發(fā)生與出口管4的管長(zhǎng)L2相對(duì)應(yīng)的氣柱共鳴。即如圖2所示，會(huì)將以管長(zhǎng)L2為半波長(zhǎng)的頻率的氣柱共鳴作為基本，產(chǎn)生出其半波長(zhǎng)的自然數(shù)倍數(shù)的波長(zhǎng)的氣柱共鳴。
具體的說，基本振動(dòng)(1倍振動(dòng))的氣柱共鳴的波長(zhǎng)λ1，若考慮出口管4的開口端修正，是其管長(zhǎng)L2的約2倍(參照?qǐng)D2A)。為了通過在擴(kuò)張室11內(nèi)的入射波以及反射波的干涉效果而有效地抑制該氣柱共鳴，只要將擴(kuò)張室11的長(zhǎng)度L1設(shè)為波長(zhǎng)λ1的1/4即可。即，通過設(shè)成L1∶L21∶2的關(guān)系，可降低由基本振動(dòng)的氣柱共鳴引起的排氣聲音。
另外，如圖2B所示，2倍振動(dòng)的氣柱共鳴的波長(zhǎng)λ2是管長(zhǎng)L2的約1倍?？傻玫酵瑯拥母缮嫘Ч?，擴(kuò)張室11的長(zhǎng)度L1是λ2的1/4。即，如果設(shè)成L1∶L21∶4的關(guān)系，則由2倍振動(dòng)的氣柱共鳴引起的排氣聲就會(huì)被降低。同樣地，如圖2C及圖2D所示，在3倍振動(dòng)中，只要L1是λ3的1/4即可，另外在4倍振動(dòng)中，只要L1是λ4的1/4即可，所以，如果分別設(shè)定成L1∶L21∶6的關(guān)系，L1∶L21∶8的關(guān)系，則由對(duì)應(yīng)各倍振動(dòng)的氣柱共鳴引起的排氣聲音就會(huì)被降低。
因此在本實(shí)施例中，如圖1B所示，設(shè)定為L(zhǎng)22nL1(n是自然數(shù))。據(jù)此，能夠較理想地抑制n倍振動(dòng)的氣柱共鳴，整體地消除排氣聲音，這種情況下，若特別地將“n”設(shè)定為1或2，則因?yàn)榕c一般地難以消音的長(zhǎng)波長(zhǎng)(低頻率)的氣柱共鳴相對(duì)應(yīng)，所以在消音上較有作用。即，在將出口管4的管長(zhǎng)L2加長(zhǎng)到例如1.5m或其以上的情況，在內(nèi)燃機(jī)的常用旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，可發(fā)生低頻率的氣柱共鳴，但能夠?qū)⑵溆行У匾种啤?br> 這樣，根據(jù)本實(shí)施例的排氣消音裝置1，由于相對(duì)于出口管4將擴(kuò)張室11設(shè)為有效長(zhǎng)度，所以即使在出口管4上不再進(jìn)一步設(shè)置別的消聲器(子消聲器)，就能夠充分提高消音性。因此，在排氣消音裝置1的構(gòu)造上省略子消聲器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化以及低成本。如果從汽車角度來看該效果，由于能夠減小排氣消音裝置1的占有空間，所以能夠提高汽車的便利性。
另外，在上述實(shí)施例中，雖然將在消聲器2內(nèi)設(shè)計(jì)的擴(kuò)張室11設(shè)為一個(gè)，但作為所謂的多段膨脹型，也可在消聲器2內(nèi)由多個(gè)的隔壁進(jìn)行區(qū)隔，沿排氣方向設(shè)置多個(gè)的擴(kuò)張室。這種情況下，只要將設(shè)置在隔壁上的、使夾著其而鄰接的擴(kuò)張室互相連通的開口的開口率設(shè)定得較大，兩個(gè)相鄰的擴(kuò)張室就能夠看作一個(gè)擴(kuò)張室。因此，只要相對(duì)于多個(gè)的擴(kuò)張室的排氣方向的總計(jì)長(zhǎng)度L1，將出口管4的管長(zhǎng)L2設(shè)為約偶數(shù)倍(L22nL1)，就能夠起到與上述同樣的效果。
下面，對(duì)本發(fā)明的排氣消音裝置1的其他的多個(gè)的實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，在以下的各實(shí)施例中，以與實(shí)施例1的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明，對(duì)于同一部材以及作為對(duì)象的長(zhǎng)度標(biāo)以同一標(biāo)號(hào)。
實(shí)施例2如圖3所示，第2實(shí)施例的排氣消音裝置1的消聲器2的內(nèi)部，通過隔板(分隔物)41而被區(qū)隔成被配置在入口管3一側(cè)的共鳴室42、和被配置在出口管4一側(cè)的擴(kuò)張室11。擴(kuò)張室11的排氣方向的長(zhǎng)度L1相當(dāng)于從隔板41到消聲器2的出口管4側(cè)的內(nèi)壁13的距離。共鳴室42，是與特定頻率的振動(dòng)產(chǎn)生共鳴而降低起因于該振動(dòng)的排氣聲的水平的裝置。共鳴室42的排氣方向的長(zhǎng)度L3被設(shè)定為從消聲器2的排氣方向的全長(zhǎng)L0減去擴(kuò)張室11的長(zhǎng)度L1后的長(zhǎng)度。并且，入口管3，經(jīng)過共鳴室42而使消聲器2側(cè)的開口端部21與擴(kuò)張室11連通，同時(shí)在該開口端部21的周壁上形成的多個(gè)的穿孔44正對(duì)共鳴室42，并與其相連通。
來自內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體，被導(dǎo)入擴(kuò)張室11，并在此膨脹，而后從出口管4排出到大氣中。因此，即便在本實(shí)施例中，也和第1實(shí)施例一樣，通過設(shè)定為L(zhǎng)22nL1，能夠較好地抑制由出口管4產(chǎn)生的n倍振動(dòng)的氣柱共鳴。此外，因?yàn)樵谙暺?內(nèi)另外設(shè)置有共鳴室42，所以，能夠在消聲器2內(nèi)降低高頻聲音等規(guī)定頻率的排氣聲。
實(shí)施例3如圖4所示，第3實(shí)施例的排氣消聲裝置，與消聲器2內(nèi)的擴(kuò)張室11相連通的入口管3和出口管4沒有被配置在同軸上。此外，與實(shí)施例1等相比，所述的兩個(gè)管3、4被深深地插入到消聲器2內(nèi)，互相交迭。出口管4全長(zhǎng)被設(shè)定為L(zhǎng)4，一方的開口端面33側(cè)的開口端部31與擴(kuò)張室11連通，另外，出口管4具有在該開口端部31的靠近內(nèi)壁側(cè)的位置的周壁上形成的多個(gè)的旁通孔51(連通孔)。多個(gè)的旁通孔51與擴(kuò)張室11連通。
在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于從出口管4的與外部連通的另一方的開口端部32側(cè)的開口端面34到距其最近的旁通孔51的管長(zhǎng)，而在出口管4內(nèi)發(fā)生氣柱共鳴，所以該長(zhǎng)度(實(shí)質(zhì)氣柱長(zhǎng)度)被設(shè)定成上述的L2(2nL1)。通過入口管3而在擴(kuò)張室11中膨脹的排氣氣體，從出口管4的一方的開口端面33向其中流入，同時(shí)一部分從多個(gè)的旁通孔51流入出口管4內(nèi)。即流入到出口管4內(nèi)的排氣氣體，在該旁通孔51的位置合流，而后被排入大氣中。
根據(jù)本實(shí)施例，出口管的實(shí)質(zhì)氣柱長(zhǎng)度和擴(kuò)張室11的長(zhǎng)度，與實(shí)施例1同樣地，被設(shè)定為L(zhǎng)22nL1，所以，能夠通過在擴(kuò)張室11內(nèi)的干涉效果有效地抑制n倍振動(dòng)的氣柱共鳴。另外，與實(shí)施例1相比較，通過采用上述那樣的相對(duì)于擴(kuò)張室11的入口管3以及出口管4的插入方式、和多個(gè)的旁通孔51，能夠在廣泛的頻率范圍內(nèi)消除排氣聲。
實(shí)施例4如圖5所示，第4實(shí)施例的排氣消音裝置1的消聲器2的內(nèi)部，通過隔板41而被區(qū)隔成被配置在入口管3側(cè)的擴(kuò)張室11、和被配置在出口管4側(cè)的共鳴室42。擴(kuò)張室11的排氣方向的長(zhǎng)度L1，相當(dāng)于從消聲器2的入口管3一側(cè)的內(nèi)壁12到隔板41的距離。共鳴室42的排氣方向的長(zhǎng)度L3，相當(dāng)于從消聲器2的排氣方向的全長(zhǎng)L0中減去擴(kuò)張室11的長(zhǎng)度L1的長(zhǎng)度。
出口管4，消聲器2一側(cè)的開口端面33與擴(kuò)張室11連通，同時(shí)在具有開口端面33的開口端部31的周壁上形成的多個(gè)的穿孔44(連通孔)正對(duì)共鳴室42，并與其相連通。并且與實(shí)施例3同樣地，對(duì)應(yīng)于從出口管4的與外部連通的另一方的開口端面34到距其最近的穿孔44的長(zhǎng)度，而在出口管4內(nèi)發(fā)生氣柱共鳴，所以該長(zhǎng)度(實(shí)質(zhì)氣柱長(zhǎng)度)被設(shè)定為與2nL1約相同長(zhǎng)度的L2。
在擴(kuò)張室11中膨脹的排氣氣體，從出口管4的一方的開口端面33相其中流入，而后被排入大氣中，同時(shí)流入到出口管4內(nèi)的一部分，通過多個(gè)的穿孔44而流入共鳴室42內(nèi)，在這里引起排氣聲音的共鳴作用。
因此，即便在本實(shí)施例中，與第3實(shí)施例一樣，通過設(shè)定為L(zhǎng)22nL1，能夠較理想地抑制n倍振動(dòng)的氣柱共鳴，此外，與第2實(shí)施例一樣，因?yàn)樵谙暺?內(nèi)另外設(shè)置有共鳴室42，所以，能夠在消聲器2內(nèi)降低高頻聲音等規(guī)定頻率的排氣聲。
權(quán)利要求
1.一種排氣消音裝置，其包括具有排氣方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的擴(kuò)張室的消聲器；和與前述擴(kuò)張室相連通、管長(zhǎng)為約2nL的出口管，所述的n為自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣消音裝置，其中前述消聲器進(jìn)一步具有與前述擴(kuò)張室相鄰接的共鳴室。
3.如權(quán)利要求2所述的排氣消音裝置，其中進(jìn)一步具備與前述共鳴室及前述擴(kuò)張室相連通的入口管。
4.如權(quán)利要求1所述的排氣消音裝置，其中前述n為1。
5.如權(quán)利要求1所述的排氣消音裝置，其中前述n為2。
6.一種排氣消音裝置，其包括具有排氣方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的擴(kuò)張室；和具有第1開口端面、第2開口端面以及在該第1開口端面?zhèn)鹊闹鼙谏闲纬傻倪B通孔的出口管；前述第1開口端面與前述擴(kuò)張室相連通，前述連通孔與前述消聲器內(nèi)相連通，前述出口管，從前述連通孔到前述第2開口端面的長(zhǎng)度為約2nL，所述的n為自然數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的排氣消音裝置，其中前述消聲器進(jìn)一步具有與前述擴(kuò)張室相鄰接的共鳴室。
8.如權(quán)利要求7所述的排氣消音裝置，其中前述連通孔與前述共鳴室相連通。
9.如權(quán)利要求6所述的排氣消音裝置，其中前述連通孔與前述擴(kuò)張室相連通。
10.如權(quán)利要求6所述的排氣消音裝置，其中前述n為1。
11.如權(quán)利要求6所述的排氣消音裝置，其中前述n為2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無論與消聲器相連的排氣管的出口管的長(zhǎng)度如何，都能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)造較理想地抑制氣柱共鳴，并且能夠較理想地實(shí)現(xiàn)輕量化及低成本的排氣消音裝置。本發(fā)明的排氣消音裝置1具備具有排氣方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的擴(kuò)張室11的消聲器2；以及與擴(kuò)張室11連通、管長(zhǎng)為約2nL(n是自然數(shù))的出口管4。
文檔編號(hào)F01N1/08GK1626780SQ20041008667
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者山口淳一, 近藤禎 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社