[發明專利]排氣管部件及內燃機的排氣裝置

有效

• 申請號: 200980161594.1
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN102575539A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 若月一稔;高垣仲矢;幸光秀之
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F01N1/06
• 分類號: F01N1/06;F01N1/00;F01N1/02
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;孫麗梅

技術領域

本發明涉及一種排氣管部件及內燃機的排氣裝置，尤其是，涉及一種降低了由于被設置在廢氣的排氣方向上的最下游的排氣管的氣柱共鳴而導致的排氣噪聲的排氣管部件及內燃機的排氣裝置。

背景技術

作為被用于汽車等的車輛中的內燃機的排氣裝置，已知如圖32所示的這種排氣裝置(例如，參照專利文獻1)。在圖32中，從作為內燃機的發動機1向排氣歧管2被排氣的廢氣在通過催化轉化器3而被凈化后，被導入至排氣裝置4中。

排氣裝置4由與催化轉化器3相連結的排氣前管5、與排氣前管5相連結的排氣中管6、與排氣中管6相連結的作為消音器的主消聲器7、與主消聲器7相連結的排氣尾管8以及安裝于排氣尾管8上的副消聲器9構成。

主消聲器7在內部設置有擴張室和共鳴室，所述擴張室用于擴張廢氣從而進行消音，所述共鳴室用于通過亥姆霍茲共鳴來對特定的頻率的排氣聲進行消音。具體而言，對于共鳴室而言，能夠通過增大共鳴室的容積、或者增大突出于共鳴室內的排氣中管6的突出長度，從而將共鳴頻率向低頻率側調諧，且能夠通過縮小共鳴室的容積、或者縮短突出于共鳴室內的排氣中管6的突出部分的長度，從而將共鳴頻率向高頻率側調諧。

副消聲器9被設定為，在由于發動機1運行時的排氣脈動而在排氣尾管8內產生了與排氣尾管8的管長相對應的氣柱共鳴時，降低該氣柱共鳴的聲壓級。

一般情況下，對于在廢氣的排氣方向上游側以及下游側分別具有上游開口端以及下游開口端的管道而言，由于因發動機運行時的排氣脈動而產生的入射波在管道的上游開口端以及下游開口端處進行反射，從而以將管道的管長作為半波長的頻率的氣柱共鳴為基本成分，而產生該半波長的自然數倍的波長的氣柱共鳴。

例如，如果以未設置副消聲器9的排氣尾管8從主消聲器7起向后方延伸的情況為例，則如圖33所示，基本振動(一次成分)的氣柱共鳴的波長λ1為排氣尾管8的管長L的大致2倍，而二次成分的氣柱共鳴的波長λ2為管長L的大致1倍。以此方式，能夠在排氣尾管8內產生如下這種駐波，即，上游開口端8a以及下游開口端8b成為駐波的聲壓分布的節的駐波。

此外，排氣尾管8的氣柱共鳴頻率fm通過下述的式(1)來表示。

fm＝(c/2L)·m............(1)

其中，c為音速、L為排氣尾管的管長、m為次數。

根據上述的式(1)可明確看出，排氣尾管8的管長L越長，氣柱共鳴頻率fm越向發動機1的轉數較低的低頻率區域轉移。

此外，可知如下內容，即，如圖34所示，發動機1的排氣脈動的頻率隨著發動機1的轉數的增大而增大，并且，在由于與發動機1的轉數相對應的氣柱共鳴而產生的排氣聲的一次成分f1和二次成分f2處，排氣聲的聲壓級(dB)增高。

因此，在使用管長較長的排氣尾管8(例如，排氣尾管8的管長在1.5m以上)時，有時會在發動機轉數較低的常用旋轉區域(2000rpm～5000rpm)內產生氣柱共鳴，從而使排氣噪聲惡化，進而給駕駛員帶來不適感。

特別是，如圖32所示，由于氣柱共鳴的一次成分f1的聲壓的峰值(聲壓分布的波腹的寬度)大于二次成分f2的聲壓的峰值，因此在常用旋轉域內會產生被稱為隆隆聲的使人不快的噪聲，從而成為排氣噪聲的惡化的原因。

因此，當尾排氣管8的管長較長時，通過在圖32所示的聲壓級較高的駐波的波腹的部分，且相對于由于氣柱共鳴而產生的排氣聲的一次成分f1、二次成分f2各自波腹而言最佳的位置處，設置與主消聲器7相比容量較小的副消聲器9，從而在發動機1的常用旋轉區域內降低了排氣噪聲，進而防止了給駕駛員帶來不適感的情況。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-46121號公報

發明內容

本發明所要解決的課題

然而，在這種現有的發動機1的排氣裝置中，由于為了降低氣柱共鳴的聲壓級而需要設置排氣尾管8的副消音器9，因此排氣裝置4的重量增大與設置副消聲器9相對應的量，且增大了排氣裝置4的制造成本。

此外，由于在廢棄副消聲器9，而通過主消聲器7的共鳴室來降低排氣尾管8的氣柱共鳴時，需要增大共鳴室的容積，因此主消聲器7將大型化，而隨著主消聲器7的大型化，排氣裝置4的重量將增大，且增大了排氣裝置4的制造成本。