JP2500293Y2 - エンジン用排気消音器 - Google Patents

エンジン用排気消音器

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JP2500293Y2
JP2500293Y2 JP2128691U JP2128691U JP2500293Y2 JP 2500293 Y2 JP2500293 Y2 JP 2500293Y2 JP 2128691 U JP2128691 U JP 2128691U JP 2128691 U JP2128691 U JP 2128691U JP 2500293 Y2 JP2500293 Y2 JP 2500293Y2
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JP
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pipe
exhaust
muffler
expansion chamber
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和之 小林
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は汎用ガソリン機関等に
用いられるエンジン用排気消音器の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】第1従来例を図5によって説明する。図
5は第1従来例の断面図である。図において1はマフラ
本体、22はフランジでエンジンの排気口の取付面に適
合する。4は仕切り板で2枚あり多数の小孔があけられ
て居り前記マフラ本体1内を3つ室に仕切っている。1
1,12,13はそれぞれ第1,第2,第3拡張室で前
記マフラ本体の仕切られた室である。2は入口管で前記
拡張管11の外壁を貫いて固定され、外の端に前記フラ
ンジ22が取付けられ、拡張室11内にある管壁に多数
の小孔があけられ先は塞さがれている。21は小孔で前
記入口管2の管壁にあけられている。41は小孔で前記
仕切り板4にあけられている。3は尾管で前記拡張室1
3の外壁を貫いて固定され一端は前記仕切り板4で塞が
れ前記拡張室13内の管壁に多数の小孔を有する管であ
る。
【0003】次に前記第1従来例の作用について説明す
る。フランジ22はエンジンの排気口に取付けられる。
エンジンの排気は入口管2を通り、小孔21を通って、
第1拡張室11に入り次に小孔41をとおって第2拡張
室12へ入り、次に***41を通って第3拡張室13へ
入り、小孔31から尾管3に入り尾管3の端から外気へ
流れる。この間に排気音は減衰する。
【0004】次に第2従来例を図6によって説明する。
図6は第2従来例の断面図である。図において、前記図
5と相当する部分には同じ符号を付け説明を略す。仕切
り板4には小孔はない。42は挿入管で前記仕切り板4
を貫いて固定された開管である。3は尾管で拡張室13
の外壁に固定された開管である。前記第2従来例の作用
は第1の例と同様である。第3従来例として実願平1−
130956号及び実願平1−097443号に尾管3
内に多孔室金属やメッシュを採用したものが記されてい
る。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】エンジンの排気音は、
排気の間欠的な吐出に伴う騒音であるがこれは排気系に
おける時系列的な圧力変動による音即ち脈動音と排ガス
が高速で噴出する際の流動音とから構成されている。図
7は排気音の周波数分析の例であるが、脈動音はエンジ
ンの排気吐出頻度を基本周波数とした1kHz 以下の周波
数成分から成り、流動音は噴気流の量と流速に関連した
2kHz 以上の成分から成っている。
【0006】排気消音器の役目はエンジンとしての性能
を損なうことなく、これら双方を低く抑えることである
が、ここで問題となるのは汎用エンジンとしての制約条
件の中でこの脈動音と流動音を同時に低く抑えることの
困難性にある。即ち消音器の大きさは搭載上、或はデザ
イン上の理由からエンジン排気量のせいぜい10倍以下
の体積であり多くの場合4倍程度しか許容されない。ま
た過度の絞りは背圧の上昇を招き出力が低下し、一般的
には通路を絞ることはその部分の流速を増大させ流動音
の増大を伴う。このため同流速でも流動音発生の少い多
孔形式がしばしば用いられ図5に示した従来の技術の例
はその一つの例である。
【0007】しかし多孔形式では音響的な減音能力が低
く図7に示された脈動音の中160〜300Hz成分の
低減量が少い。この160〜300Hzの成分は通常の
排気音でA特性のレベルに対し最も貢献度が高い。図6
に示された挿入管式では比較的約160〜300Hzの
減音は得やすいが前記の流動音が高く全体としての排気
音のレベルも高い。また実願平1−130956号又は
実願平1−97443号に示された装置は、尾管部で発
生する流動音の抑制効果があるだけであり上流で発生し
た流動音の低減効果は期待できない。
【0008】この考案の目的は前記不具合を解消し、エ
ンジン性能への悪影響が少く且流動音の発生を抑制しな
がら脈動音成分の低減効果を最大限に発揮させるエンジ
ン用排気消音器を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】エンジンの排気量Vh cc
の3〜10倍の容積VM ccを有する消音器において、V
M /Vh が大きい程排気音は小さくなるが生産費や搭載
上のスペースの問題からVM /Vh は小さい程望ましい
ことはあきらかである。VM /Vh は通常は3〜5、特
別な場合でも10程度であり、この範囲ではエンジンの
性能や排気音はマフラの構造に大きく依存する。消音器
本体を2室以上の拡張室に仕切り、各拡張室を前記仕切
り板を貫く挿入管で連通し、最後の拡張室を外壁を貫い
て固定された尾管で外気に連通する。マフラの絞り即ち
挿入管や尾管の直径dmmは出力性能に直接影響し径を小
さくすると排気系の背圧が増大し出力低下が大きくな
る。最高回転速さが4000r.p.m.程度の4サイクル汎
用エンジンによるテストの結果により
【数3】によりdmmの下限を規定する。
【0010】消音器の音響的な特性は、前記の消音器容
積、絞り径の他に消音室の段数即ち拡張室の数各挿入管
の長さにより支配される。図8に消音特性計算結果の1
例を示す。図8において、横軸は音の周波数Hz、縦軸
は音の減衰量(ATT),dBである。160〜300
Hzの周波数域で減音特性を得るにはまづこの域に消音
特性の負のピークが入らない様にチューニングすること
で、次に160〜300Hz域の消音特性を高くする手
段をとることであり、このため最も影響の大きい尾管断
面積St cm2 、尾管長さlt cm、マフラ容積VM ccの間
でSc /(ltV M )を小さくすることが必要である。
図9はSt /(lt V M )に対して200Hz、250
Hz成分の音の減衰を調べて記したものである。
【0011】前記図9によりSt /(lt V M )が2×
10-4 cm -2以下においてATT値が正になり減衰効果
がある。よってSt /(lt V M )<2×10-4 cm -2
とする。流動音を抑制するための手段としては挿入管や
尾管の入口側の端部をフレア構造(管の内が厚いときは
内側面取りでも有効)とし空洞部から管内に流入すると
きの渦の発生を抑え、出口部は挿入管の場合は、先端を
塞ぎ外周部に小孔を配した構造により、又尾管の場合は
メッシュ構造により噴流吐出に伴う噴流音の発生を抑制
する。小孔の総面積は前記の挿入管の断面積の1.2倍
とする。又メッシュの細かさは#20(1インチ当り2
0)以上とする。
【0012】
【作用】エンジンの排気は入口管に入り小孔から第1の
拡張室に入り次に順次挿入管に入り小孔から次の拡張室
に入っていき最後の拡張室から尾管へその端面から入り
メッシュを通って外気へ流れる。挿入管及び尾管の直径
dmmを前記のとおりの寸法に設定するので、排気系の背
圧は過大にならなくて出力性能への悪影響はほとんど防
止できる。消音器容積VM cc、尾管断面積St cm2 その
長さlt cmの主要寸法については160〜300Hzの
周波数域の音響的な消音特性が高いので、もともとこの
附近に高レベルを持つ脈動音を効果的に低減できる。通
常の運転条件下の排気で、St /(lt ・V M )=2×
10-4 cm -2と設定したときの消音特性が負になる周波
数は約140Hzである。尾管出口をメッシュ構造にし
たことにより流動音が低下する。挿入管の下流端を塞
ぎ、下流端附近の管壁に設けられた総面積が流入部断面
積の1.2倍ある多数の***の排気流速が低下し減音特
性が向上する。
【0013】
【実施例】以下図1〜4を参照し、本考案の一実施例に
ついて説明する。図1は第1実施例の断面図である。図
において1はマフラ本体で容積VM ccである。22はフ
ランジでエンジン排気口の取付部に適合する。2は入口
管で端に前記フランジ22が取付けられ、前記マフラ本
体1の壁を貫いて固定され、前記マフラ本体1内の先端
は塞さがれ、管壁に多数の小孔があけられている。21
は小孔で前記入口管2の管壁にあけられ多数ある。4は
仕切り板で前記マフラ本体1内を仕切っている。11は
第1拡張室で前記仕切り板4で仕切られた前記マフラ本
体1のうち前記入口管2がある室である。12は第2拡
張室で前記第1拡張室11の隣の室である。42は挿入
管で直径dmmの管で前記仕切り板4を貫いて固定され前
記第1拡張室側の端はフレア形状であり第2拡張室側の
端は塞さがれ管壁に総面積が他端断面積の1.2倍以上
の多数の小孔があけられている。43は小孔で前記挿入
管42の管壁に多数あけられている。45は挿入管蓋で
前記挿入管42の前記第2拡張室側の端を塞いでいる。
3は尾管で前記第2拡張室12の外壁を貫いて固定さ
れ、直径dmm、断面積St cm2 、長さlt cm、第2拡張
室側の端はフレア形状、他の端はメッシユが取付けられ
ている。エンジン排気容積Vh ccに対し挿入管42、尾
管3、直径は同じ
【数4】になっておりさらにSt /(lt ・V M )<2
×10-4 cm -2になっている。31はメッシュで#20
以上で前記尾管3の外側の端に取付けられている。
【0014】次に第1実施例の作用を説明する。マフラ
本体1はフランジ22でエンジンの排気口に接続され
る。エンジン排気は入口管2に入り小孔21を通って第
1拡張室11に入り、挿入管42に入り、小孔43を通
って第2拡張室12に入り、尾管3に入ってメッシュ3
1を通って外気へ流れる。挿入管42の直径dmm及び尾
管3の直径dmmをエンジンの排気容積Vh ccに対し
【数5】となっているので排気系の背圧は過大にならず
出力性能への悪影響は殆ど防止できる。小孔43の総面
積は前記のとおりになっているので流速が低下し減衰特
性が向上する。St /(lt ・V M )<2×10-4 cm
-2としているので、特に160〜300Hzの周波数域
で脈動音を効果的に低減できる。挿入管42、尾管3の
入口のフレア構造は管に流入するときの渦の発生を抑え
消音効果を向上させることができる。小孔21,43、
メッシュ31は何れも噴流吐出に伴う噴気音の発生を抑
制する。
【0015】次に第2実施例を図によって説明する。図
2は第2の実施例の部分断面図である。第1の実施例と
異るところを説明し対応する部分は同じ符号を付け説明
を略す。図において46はメッシュで前記小孔43の外
側に巻かれている。挿入管42の第1拡張室側は内側が
面取りされている。前記第2実施例の作用を説明する。
メッシュ46は噴気音の発生を抑制する。挿入管42の
内側面取りは排気が流入するときの渦の発生を防ぎ消音
効果を向上する。
【0016】次に第3の実施例を図3によって説明す
る。図3は第3の実施例の断面図である。前記第1の実
施例と異るところを説明し対応する部分には同じ符号を
つけて説明を略す。図において5は共鳴形消音室で、消
音器のエンジンに最も近い位置に設けられていて前記入
口管2が貫いて居り入口管に複数の小孔があけられてい
る。挿入管42が2本ある。第3実施例では共鳴形消音
室の作用が独立に加わり其他は第1実施例と同じであ
る。
【0017】第4実施例を図4によって説明する。図4
は第4の実施例の断面図である。第1実施例と異るとこ
ろを説明し、対応する部分には同じ符号を付け説明を省
く。図において6は吸音形消音室で第1拡張室11の外
壁の内側に吸音材の層を設けている。第2拡張室の外壁
の内側にも吸音材の層が設けられている。次に第4実施
例の作用を説明する。第1の実施例と同じ作用にこれと
独立に吸音材の作用が加わる。
【0018】
【考案の効果】この考案のエンジン用排気消音器は排気
量Vh ccのエンジンに取付けられる容積VM ccの消音器
において、各部の寸法を前記のとおりに構成しているの
で背圧を過度に高くすることを防ぎ、脈動音を低く抑え
ることができ、同時に流動音の発生を抑制できる。挿入
管及び尾管の入口部における渦の発生を防止して消音効
果を向上させ又挿入管及び尾管の出口の流動音が低下す
る。よってこの考案はエンジン性能への悪影響が少く且
流動音の発生を抑制しながら脈動音成分の低減効果を最
大限に発揮させるエンジン用排気消音器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の係る第1実施例の断面図
【図2】この考案の係る第2実施例の部分断面図
【図3】この考案の係る第3実施例の断面図
【図4】この考案の係る第4実施例の断面図
【図5】第1従来例の断面図
【図6】第2従来例の断面図
【図7】エンジン排気音を周波数分析により要因別に分
離した線図
【図8】尾管長さによる音響理論的減音量特性線図
【図9】この考案に係る排気消音器の特性線図
【符号の説明】
1 マフラ本体 2 入口管 3 尾管 4 仕切り板 11 第1拡張室 12 第2拡張室 21 小孔 31 メッシュ 42 挿入管 43 小孔 45 挿入管蓋

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気量Vh ccの3〜10倍の
    容積VM ccを持つ消音器において、消音器(1)の内部
    を少なくとも2つの部屋に仕切る仕切板(4)と;該仕
    切板に固定され、入口側をフレア構造とするか又は内側
    端面を面取りし、出口側を塞ぎその周壁に管断面積の
    1.2倍以上の総面積を有する多数の小孔(43)を設
    けた管径 【数1】 の挿入管と;最後の室(12)の壁に固定され入口側を
    フレア構造とするか又は内側端面を面取りすると共に、
    出口側をメッシュ構造とし、管径 【数2】 断面積St cc、長さlt cmの間に(S t / lt V h )<
    2×10-4 cm -2の関係を有する尾管とを有してなるエ
    ンジン用排気消音器。
JP2128691U 1991-03-11 1991-03-11 エンジン用排気消音器 Expired - Lifetime JP2500293Y2 (ja)

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