JPH04109410U - エンジン用排気消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この考案の目的はエンジン用排気消音器にお
いて、エンジンへ性能の悪影響が少く且つ流動音の発生
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ことである。 【構成】 排気量Ｖ_h ccのエンジンに取付けられる容積
Ｖ_M ccの排気消音器において、消音器内を２室以上の拡
張室に仕切り、各拡張室を入口側をフレア構造又は内側
面取り形状にし、出口側を塞いで管壁に総面積が管入口
断面積の１．２倍以上になる多数の小孔を有する直径ｄ
mmで 【数１】 の挿入管で連通し、又最後の拡張室を入口側をフレア又
は内側面取り形状にし出口側端をメッシュ構造にした直
径ｄmm断面積Ｓ_t cm² 、長さｌ_t cmで（Ｓ_t ／ｌ_t ・Ｖ
_M ）＜２×１０^-4 cm ^-2の尾管で外気へ連通したことを
特徴としている。

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。１１，１２，１３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１３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、次に小穴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Ｖ_h ccの３〜１０倍の容積Ｖ_M ccを有する消音器において、 Ｖ_M ／Ｖ_h 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Ｖ_M ／Ｖ_h は小さい程望ましいことはあきらかである。Ｖ_M ／Ｖ_h 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），ｄ Ｂである。１６０〜３００Ｈｚ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１６０〜３０ ０Ｈｚ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Ｓ_t cm² 、尾管長さｌ_t cm、マフラ容積Ｖ_M ccの間でＳ_c ／（ｌ_t V _M ）を小さくすることが必要である。図９はＳ_t ／（ｌ_t V _M ）に対して２０ ０Ｈｚ、２５０Ｈｚ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Ｓ_t ／（ｌ_t 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Ｓ_t ／（ｌ_t 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２０）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Ｖ_M cc、尾管断面積Ｓ_t cm² その長さｌ_t 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、Ｓ_t ／（ｌ_t ・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 数の小穴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Ｖ_M 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Ｓ_t cm² 、長さｌ_t 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 Ｖ_h 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Ｓ_t ／（ｌ_t ・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３１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Ｖ_h 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。 Ｓ_t ／（ｌ_t ・V _M ）＜２×１０^-4 cm ^-2としているので、特に１６０〜３０ ０Ｈｚ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Ｖ_h ccのエンジンに取付けられる容 積Ｖ_M 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)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気量Ｖ_h ccの３〜１０倍の
   容積Ｖ_M 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Ｓ_t cc、長さｌ_t cmの間に（S _t ／ l_t 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。