專利名稱：車輛的消音裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛的消音裝置，該車輛的消音裝置包括寬度比高度大的扁平剖面形狀的消音器；向該消音器的內(nèi)部導(dǎo)入排氣的入口管；從該消音器的內(nèi)部導(dǎo)出排氣的出口管；對該消音器的內(nèi)部進(jìn)行劃分而形成膨脹室的間隔板；以及貫穿該間隔板的連通孔。
背景技術(shù)：
作為車輛的消音裝置，存在設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的中途位置上的消音器。設(shè)置在車輛的底板下的消音器一般從搭載性的方面出發(fā)形成為寬度比高度大的橢圓或長圓等的扁平剖面形狀。
在此，考慮如圖11的(a)所示的寬度為W的扁平剖面形狀的消音器。在這樣的消音器中，在消音器的寬度方向上，產(chǎn)生將消音器的寬度方向的兩端設(shè)為封口端的氣柱共鳴， 使消音器的消音性能下降。在消音器的寬度方向上引起氣柱共鳴的駐波的波長λ為“2W/ η (η是I以上的整數(shù))”。另外，如果將聲速設(shè)為“C(N20 X U :消音器內(nèi)的氣體溫度)”， 則這樣的氣柱共鳴的頻率f為“CXm/2W(m是I以上的整數(shù))”。這樣的氣柱共鳴中，最顯著地表現(xiàn)的是圖11的(b)所示的將波長λ設(shè)為消音器寬度的2倍的駐波(λ = 2W)、以及圖 11的(c)所示的將波長λ設(shè)為等于消音器寬度的駐波(λ =W)這兩個(gè)駐波。
以往，作為應(yīng)對像上述的消 音器寬度方向的氣柱共鳴那樣的高頻的排氣音的對策，例如如專利文獻(xiàn)I那樣，將具有高頻共鳴構(gòu)造或填充有吸音材料的副消音器設(shè)置在排氣系統(tǒng)的中途位置上。
在先技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2009-062922號公報(bào)。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)副消音器，則確實(shí)能夠抑制由消音器寬度方向的氣柱共鳴引起的排氣音的增大。然而，如果設(shè)置副消音器，則相應(yīng)的成本和質(zhì)量的增大將不能避免。因此， 要求實(shí)現(xiàn)能夠以更低的成本有效地抑制由消音器寬度方向的氣柱共鳴引起的排氣音的增大的車輛消音裝置。
本發(fā)明是鑒于上述的情況而做出的，其所解決的問題是提供能夠有效地抑制由消音器寬度方向的氣柱共鳴引起的排氣音的增大的車輛的消音裝置。
用于解決問題的手段
(發(fā)明的解決原理)
在此，首先，說明關(guān)于上述技術(shù)問題的本發(fā)明的解決原理。在此，考慮下述的情況 在如圖1所示的呈寬度為W的扁平剖面形狀的消音器50的內(nèi)部形成的膨脹室51中，在從該消音器的寬度方向的一端(在圖1中，圖中右側(cè)的端)分離了寬度W的四分之一的長度 (W/4)的位置和與從該端分離了寬度W的二分之一的長度(W/2)的位置之間，分別形成了與膨脹室51的外部連通的開口 52、53。此外，開口 52被配置為開口 52在圖中左側(cè)的端與從消音器50的寬度方向的一端分離了 W/2的位置相接，開口 53被配置為開口 53的在圖中右側(cè)的端與從消音器50的寬度方向的一端分離了 W/4的位置相接。
在這樣的消音器50中,在該消音器的寬度方向上,發(fā)生基于將波長λ設(shè)為消音器 50的寬度W的2倍的駐波(λ = 2W)和將波長λ設(shè)為等于消音器50的寬度W的駐波(λ =W)這兩個(gè)駐波的氣柱共鳴。即，在這樣的消音器50中，發(fā)生基于將波長λ設(shè)為消音器 50的寬度W的2倍的消音器內(nèi)一節(jié)共鳴模式和將波長λ設(shè)為等于消音器50的寬度W的消音器內(nèi)兩節(jié)共鳴模式這兩個(gè)模式的共鳴。
在此，如果以開口 52為中心進(jìn)行考慮，則如圖1的(a)所示，比該開口 52靠右側(cè)的空間構(gòu)成經(jīng)由開口 53向外部敞開的空間。與此相對，圖中陰影線所示的比開口 52靠圖中左側(cè)的空間構(gòu)成不向外部敞開的封閉的空間。這樣的封閉空間作為長度為W/2的音響管發(fā)揮功能。并且，這樣的音響管針對波長λ = 2W的氣柱共鳴通過共振產(chǎn)生反相位的駐波從而發(fā)揮吸音效果(1/2位置敞開端的共鳴模式)。
另一方面，如果以開口 53為中心進(jìn)行考慮，則如圖1的(b)所示，比該開口 53靠左側(cè)的空間構(gòu)成經(jīng)由開口 52向外部敞開的空間。相對于此，圖中陰影線所示的比開口 53 靠 右側(cè)的空間構(gòu)成不向外部敞開的封閉的空間。這樣的封閉空間作為長度為W/4的音響管發(fā)揮功能。并且，這樣的音響管針對波長λ =W的氣柱共鳴通過共振產(chǎn)生反相位的駐波從而發(fā)揮吸音效果(1/4位置敞開端的共鳴模式)。
如此，在上述位置處形成有開口 52、53的消音器50的膨脹室51中，對該消音器的寬度方向的氣柱共鳴中的最顯著表現(xiàn)出來的波長λ = 2W的氣柱共鳴和波長X=W的氣柱共鳴發(fā)揮吸音效果。因此，通過在從消音器50的寬度方向的一端分離了該消音器的寬度 W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間形成有與外部連通的開口 52、53的消音器50，即使不設(shè)置副消音器，也能夠有效地抑制由消音器寬度方向的氣柱共鳴引起的排氣音的增大。
(用于解決問題的于段)
為了解決上述問題，本發(fā)明的車輛的消音裝置包括寬度比高度大的扁平剖面形狀的消音器；向所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)入排氣的入口管；從所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)出排氣的出口管；對所述消音器的內(nèi)部進(jìn)行劃分而形成多個(gè)膨脹室的間隔板；以及貫穿所述間隔板的連通孔，在該車輛的消音裝置中，將形成在所述消音器的內(nèi)部的所述入口管的開口、所述出口管的開口以及所述連通孔的全部以全體容納在從所述消音器的寬度方向的一端分離了所述寬度的四分之一的長度的位置和從同一端分離了所述寬度的二分之一的長度的位置之間的方式配置。
如上所述，消音器在從消音器的寬度方向的一端分離了該消音器的寬度W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間形成有使膨脹室向外部敞開的開口或連通孔，該消音器對消音器的寬度方向的氣柱共鳴中的最顯著表現(xiàn)出來的波長λ =2W的氣柱共鳴和波長λ =W的氣柱共鳴發(fā)揮吸音效果。因此，根據(jù)上述構(gòu)成，即使不設(shè)置副消音器，也能夠有效地抑制由消音器寬度方向的氣柱共鳴引起的排氣音的增大。
另外，在這樣的本發(fā)明的車輛的消音裝置中，由于將入口管和出口管的開口以及貫穿間隔板的連通孔的直徑擴(kuò)大也能夠?qū)崿F(xiàn)消音效果，因此能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制由氣柱共鳴引起的排氣音的增大、并且減小由開口和連通孔的直徑擴(kuò)大引起的背壓。
此外，如果想要更可靠地獲得排氣音的抑制效果，優(yōu)選地，被配置為入口管的開口、出口管的開口以及連通孔中的至少一者與從消音器的寬度方向的一端分離了所述寬度的四分之一的長度的位置相接，入口管的開口、出口管的開口以及連通孔中的剩余的至少一者與從上述一端分離了所述寬度的二分之一的長度的位置相接。
另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一車輛的消音裝置包括寬度比高度大的扁平剖面形狀的消音器；向所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)入排氣的入口管；從所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)出排氣的出口管；對所述消音器的內(nèi)部進(jìn)行劃分而形成多個(gè)膨脹室的間隔板；以及貫穿所述間隔板的連通孔，在該車輛的消音裝置中，所有的所述膨脹室被形成為其僅在從所述消音器的寬度方向的一端分離了所述寬度的四分之一的長度的位置和從同一端分離了所述寬度的二分之一的長度的位置之間的區(qū)域中向外部敞開。
在這種情況下，同樣地，在從消音器的寬度方向的一端分離了該消音器的寬度W 的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間，形成有使膨脹室向外部敞開的開口 /連通孔。因此，這樣的消音器對消音器的寬度方向的氣柱共鳴中的最顯著表現(xiàn)出來的波長λ =2W的氣柱共鳴和波長λ =W的氣柱共鳴發(fā)揮吸音效果。 因此，根據(jù) 上述構(gòu)成，即使不設(shè)置副消音器，也能夠有效地抑制由消音器寬度方向的氣柱共鳴引起的排氣音的增大。


圖1的(a)是示出在構(gòu)成用于說明本發(fā)明的解決原理的模型的消音器中通過該消音器內(nèi)一節(jié)共鳴模式和1/2位置敞開端的共鳴模式分別產(chǎn)生的駐波的波形的圖，圖1的 (b)是示出在構(gòu)成用于說明本發(fā)明的解決原理的模型的消音器中通過該消音器內(nèi)兩節(jié)共鳴模式和1/4位置敞開端的共鳴模式分別產(chǎn)生的駐波的波形的圖。
圖2的(a)是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的正面構(gòu)造的主視圖，圖2的(b)是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的平面剖面構(gòu)造的剖面圖。
圖3的(a)至(C)是示出本實(shí)施方式的消音器的各膨脹室中的開口和連通孔的配置的圖。
圖4是將本實(shí)施方式涉及的消音器的各波長中的消音量與開口和連通孔的位置未被設(shè)為最佳時(shí)相比較進(jìn)行示出的曲線圖。
圖5的(a)是示出在本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的平面剖面構(gòu)造的剖面圖，圖5的(b)是示出在本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的正面剖面構(gòu)造的剖面圖。
圖6的(a)至(C)是示出本實(shí)施方式的消音器的各膨脹室中的開口和連通孔的配置的圖。
圖7的(a)是示出在本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的平面剖面構(gòu)造的剖面圖，圖7的(b)是示出在本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的正面剖面構(gòu)造的剖面圖。
圖8的(a)至(C)是示出本實(shí)施方式的消音器的各膨脹室中的開口和連通孔的配 置的圖。
圖9的(a)是示出在本發(fā)明的第四實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝置中該消音器的 平面剖面構(gòu)造的剖面圖，圖9的(b)是示出在本發(fā)明的第四實(shí)施方式涉及的車輛的消音裝 置中該消音器的正面剖面構(gòu)造的剖面圖。
圖10的(a)和(b)是示出本實(shí)施方式的消音器的各膨脹室中的開口和連通孔的 配置的圖。
圖11的(a)是示出在形成為扁平剖面形狀的消音器中正面剖面構(gòu)造的剖面圖，圖 11的(b)和(C)是分別示出在形成為扁平剖面形狀的消音器中由在該消音器的內(nèi)部的氣柱 共鳴而產(chǎn)生的駐波的波形的曲線圖。
具體實(shí)施方式
(第一實(shí)施方式)
以下，參照圖2至圖4對將本發(fā)明的車輛的消音裝置具體化后的第一實(shí)施方式進(jìn) 行詳細(xì)說明。
如圖2的(a)所示，消音器I被形成為寬度W比高度H大的扁平剖面形狀(橢圓 形狀)。并且，如圖2的(b)所示，消音器I的內(nèi)部在其前后方向上被第一間隔板2和第二 間隔板3分隔為三個(gè)膨脹室，即第一膨脹室4、第二膨脹室5以及第三膨脹室6。此外，各膨 脹室4 6被形成為消音器I的前后方向上的長度為大于等于消音器I的寬度W的四分之O
向這樣的消音器I的內(nèi)部導(dǎo)入排氣的、圓管形狀的入口管7在消音器I的寬度方 向(圖中左右方向)上被配置成入口管7的圖中右側(cè)的端與從消音器I的圖中右側(cè)的端 分離了寬度W的四分之一的長度(W/4)的位置相接。并且，該入口管的前端貫穿第一間隔 板2而向第二膨脹室5開口。
另一方面，從消音器I的內(nèi)部導(dǎo)出排氣的圓管形狀的出口管8在消音器I的寬度 方向上被配置成出口管8的圖中右側(cè)的端與從消音器I的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的 四分之一的長度(W/4)的位置相接。并且，該出口管的前端貫穿第二間隔板3和第一間隔 板2而向第一膨脹室4開口。
另外，圓管形狀的第一連通管9、第二連通管10以及第三連通管11分別以貫穿第 一間隔板2和第二間隔板3的方式配置在第一間隔板2和第二間隔板3中。第一連通管9 和第二連通管10在消音器I的寬度方向上被配置成第一連通管9和第二連通管10的圖 中左側(cè)的端在從消音器I的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的二分之一的長度(W/2)的位置上 相接。另外，第三連通管11在消音器I的寬度方向上被配置成第三連通管11的圖中右側(cè) 的端與從消音器I的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的四分之一的長度(W/4)的位置相接。并 且，第一膨脹室4和第二膨脹室5通過第一連通管9連通，第二膨脹室5和第三膨脹室6通 過第二連通管10和第三連通管11連通。即，在該消音器I中，通過第一連通管9、第二連通 管10以及第三連通管11形成貫穿第一間隔板2和第二間隔板3的連通孔。
如圖3的(a)所示，在上述的消音器I的第一膨脹室4中，出口管8的開口 8a和 第一連通管9的開口 9a以其全體容納在從該消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間的方式配置。并且，出口管8的開口 8a的圖中右側(cè)的端以與從消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的四分之一的長度的位置相接的方式配置，第一連通管9的開口 9a 的圖中左側(cè)的端以與從消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的二分之一的位置相接的方式配置。
另一方面，如圖3的(b)所示，在消音器I的第二膨脹室5中，入口管7的開口 7a、 第一連通管9的開口 ％、第二連通管10的開口 IOa以及第三連通管11的開口 Ila以其全體容納在從該消音器I在寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了長度W/4的位置和與該端分離了長度W/2的位置之間的方式配置。并且，入口管7的開口 7a和第三連通管11的開口 Ila 的圖中右側(cè)的端以與從消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的四分之一的長度的位置相接的方式配置。另外，第一連通管9的開口 9a和第二連通管10的開口 IOa 的圖中左側(cè)的端以與從消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的二分之一的長度的位置相接的方式配置。
此外，如圖3的(C)所示，在消音器I的第三膨脹室6中，第二連通管10的開口 IOb和第三連通管11的開口 Ilb以其全體容納在從該消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間的方式配置。并且，第三連通管11的開口 Iib的圖中右側(cè)的端以與從消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的四分之一的長度的位置相接的方式配置，第二連通管10的開口 IOb的圖中左側(cè)的端以與從消音器I的寬度方向上的圖中右側(cè)的端分離了寬度W的二分之一的長度的位置相接的方式配置。
如上所述，在該消音器I中，將入口管7、出口管8以及第一至第三連通管9 11 的各開口的全部以全體容納在從消音器I的寬度方向的一端分離了寬度W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間的方式配置。另外，在所有的第一膨脹室4、第二膨脹室5以及第三膨脹室6中，將與外部連通的開口以及連通孔的全部以全體容納在從消音器I的寬度方向的一端分離了寬度W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間的方式配置。
如上所述，在開口和連通孔以全體容納在從消音器I的寬度方向的一端分離了寬度W的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度W的二分之一的長度的位置之間的方式被配置的膨脹室中，形成有長度為W/2的音響管和長度為W/4的音響管。因此，在該消音器中，在所有的膨脹室4至6中，起到對波長λ = 2W的氣柱共鳴和波長A=W的氣柱共鳴的消音效果。
此外，下式(I)是表示具有兩處敞開端的膨脹室的消音特性的公式。下式(I)的左邊表示消音器I的消音特性，下式(I)的右邊第一項(xiàng)表示作為膨脹室的封閉空間的消音性能。另外，右邊第二項(xiàng)和右邊第三項(xiàng)表示由從開口至閉口端的封閉空間形成的音響管的消音特性。
[式I]
201og I Z3Yf I = 201ogm23+201og | sinkff | _201og | Coskffa | _201og | kffb | …(I)
S2:消音器的截面積、S3:開口的截面積、m23 :擴(kuò)張比( = S2/S3)、m:l以上的整數(shù)、 C 20X JT、T :氣體溫度、W :消音器的寬度、\、Wb :從消音器的寬度方向端至開口的長度、k :波長常數(shù)(=2 JI f/c)
圖4示出了由上式(I)導(dǎo)出的、消音器I中的頻率和消音量之間的關(guān)系。在上式(I)的Wa、Wb未被適當(dāng)?shù)卣{(diào)諧的情況下，如圖4中單點(diǎn)劃線所示，在頻率A、B下消音量大幅減小。該頻率A、B是振幅為消音器I的寬度W的2倍的氣柱共鳴以及振幅等于消音器I的寬度W的氣柱共鳴的頻率。
另一方面，在將上式(I)的Wa設(shè)為消音器I的寬度W的二分之一、將Wb設(shè)為消音器I的寬度W的四分之一的情況下，如圖4中實(shí)線所示，將不存在消音量大幅下降的區(qū)域。 這是因?yàn)闅庵缠Q的頻率與發(fā)揮由封閉空間形成的音響管的消音效果的頻率一致。此外， 將消音器I的內(nèi)部設(shè)為兩端封口的空間時(shí)的共鳴頻率變得如下式(2)所示，將消音器I的內(nèi)部設(shè)為僅一側(cè)封口的空間時(shí)的共鳴頻率變得如下式(3)和下式(4)所示。由這些公式可知，如果“Wa = W/2”、“Wa = W/4”，則兩端封口端的共鳴頻率和單端封口端的共鳴頻率一致， 由此由氣柱共鳴產(chǎn)生的駐波減小。
[式2]
權(quán)利要求
1.一種車輛的消音裝置，包括寬度比高度大的扁平剖面形狀的消音器；向所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)入排氣的入口管；從所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)出排氣的出口管；對所述消音器的內(nèi)部進(jìn)行劃分而形成多個(gè)膨脹室的間隔板；以及貫穿所述間隔板的連通孔， 所述車輛的消音裝置的特征在于， 將形成在所述消音器的內(nèi)部的所述入口管的開口、所述出口管的開口以及所述連通孔的全部以全體容納在從所述消音器的寬度方向的一端分離了所述寬度的四分之一的長度的位置和從同一端分離了所述寬度的二分之一的長度的位置之間的方式配置。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛的消音裝置，其特征在于， 被配置為所述入口管的開口、所述出口管的開口以及所述連通孔中的至少一者與從所述消音器的寬度方向的一端分離了所述寬度的四分之一的長度的位置相接，所述入口管的開口、所述出口管的開口以及所述連通孔中的剩余的至少一者與從所述一端分離了所述寬度的二分之一的長度的位置相接。
3.—種車輛的消音裝置，包括寬度比高度大的扁平剖面形狀的消音器；向所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)入排氣的入口管；從所述消音器的內(nèi)部導(dǎo)出排氣的出口管；對所述消音器的內(nèi)部進(jìn)行劃分而形成多個(gè)膨脹室的間隔板；以及貫穿所述間隔板的連通孔， 所述車輛的消音裝置的特征在于， 所有的所述膨脹室被形成為其僅在從所述消音器的寬度方向的一端分離了所述寬度的四分之一的長度的位置和從同一端分離了所述寬度的二分之一的長度的位置之間的區(qū)域中向外部敞開。
全文摘要
寬度(W)比高度(H)大的扁平剖面形狀的消音器(1)在其內(nèi)部具有多個(gè)膨脹室(4～6)，并且具有將這些膨脹室(4～6)向外部敞開的入口管(7)、出口管(8)、第一至第三連通管(9～11)。形成在消音器(1)的內(nèi)部的入口管(7)的開口、出口管(8)的開口以及第一至第三連通管(9～11)的開口的全部以全體容納在從消音器(1)的寬度方向的一端分離了所述寬度(W)的四分之一的長度的位置和從該端分離了寬度(W)的二分之一的長度的位置之間的方式配置。
文檔編號F01N1/02GK103026015SQ20118002074
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者若月一稔 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社