JPH0625532B2 - 二サイクルエンジンの消音方法とその装置 - Google Patents

二サイクルエンジンの消音方法とその装置

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JPH0625532B2
JPH0625532B2 JP1846087A JP1846087A JPH0625532B2 JP H0625532 B2 JPH0625532 B2 JP H0625532B2 JP 1846087 A JP1846087 A JP 1846087A JP 1846087 A JP1846087 A JP 1846087A JP H0625532 B2 JPH0625532 B2 JP H0625532B2
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muffler
cycle engine
exhaust
combustion chamber
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Maruyama Manufacturing Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、二サイクルエンジンの消音方法とその装置
に係り、詳しくは、排気音を全周波数領域において有効
に低減することができる二サイクルエンジンの消音方法
とその装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図ないし第9図において二サイクルエンジンの従来
の消音方法とその装置について説明する。
第7図は二サイクルエンジンの全体の概略縦断面図であ
る。この図において、シリンダ10は内部に燃焼室12を有
し、点火プラグ13は、シリンダ10の頂部に装着され、燃
焼室12内にその放電間隙を臨ませている。ピストン14
は、燃焼室12の下部を区画するとともに、シリンダ10内
を摺動する。クランクケース16は、シリンダ10の下端部
に接合され、クランク軸18は、軸方向中央部をクランク
ケース16内に配置され、両端部をそれぞれボールベアリ
ング20a,20bを介して回動可能にクランクケース16に軸
支されている。コンロッド22は上下の端部においてそれ
ぞれピンを介してピストン14及びクランク軸18へ回動可
能に連結し、シール24a,24bは、クランク軸18の軸方向
に関してそれぞれボールベアリング20a,20bの外側に嵌
着され、クランクケース16の内部の気密を保持してい
る。燃焼室12の半径方向を区画するシリンダ10の側壁に
は、排気ポート26と、この排気ポート26より下方におい
て一対の掃気口28,28とが形成されている。掃気通路30,
30は、シリンダ10及びクランクケース16に形成され、下
流側の端において掃気口28に連通し、混合ガスを燃焼室
12へ導く。
第8図は従来の消音装置の構成図であり、マフラ32は、
内径を拡張されている膨張室34と、この膨張室34の両端
にそれぞれ設けられて膨張室34へ連通している排気入口
36及び排気出口38とを有し、排気入口36においてパッキ
ン40を間に介在して排気ポート26に接合されている。
燃焼室12における混合気の燃焼により生成された燃焼ガ
スは、ピストン14の下降に伴って燃焼室12へ開口する排
気ポート26からマフラ32の膨張室34へ導入され、そこで
膨張し、排気出口38から大気空間へ放出される。こうし
て、排気ガスは、大気空間において一気に膨張すること
なく、マフラ32の膨張室34において適当に膨張してか
ら、大気空間において膨張するので、排気音が減衰され
る。
第9図はマフラ32による排気ガスの減衰量の周波数スペ
クトルを示している。排気ガスの減衰量ATは次式によ
り表される。
なお、(1)式において、 m:D2/d2(D,dはそれぞれ第8図の膨張室34及び
排気入口36の内径) c:燃焼ガスの音速 f:排気音の周波数 l:第8図の膨張室34の長さ 第9図は(1)式をグラフに描いたものであり、f1,
f2,f3,・・・は共振周波数、g1,g2,g3・
・・反共振周波数になっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の消音装置では、g1,g2,g3・・・のよう
に、排気音の減衰量が零となる周波数があり、二サイク
ルエンジンの常用回転数域が特定の限定された範囲内で
あれば、排気音の周波数域も限定され、それに応じて消
音装置の各部の寸法を決定して、排気音を有効に減衰し
得るが、二サイクルエンジンの常用回転数域が広い場
合、排気音の周波数域も、広くなって、消音装置の反共
振周波数を含んでしまい、排気音を十分に低減すること
ができないという問題がある。
この発明の目的は、二サイクルエンジンの常用回転数域
が広い場合も、排気音の減衰量が零となるような周波数
の出現を防止して、排気音を有効に減衰することができ
る二サイクルエンジンの消音方法とその装置を提供する
ことである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の二サイクルエンジンの消音方法によれば、二
サイクルエンジンの燃焼室に上下に分離された排気ポー
ト部分のそれぞれに膨張型マフラを連通させ、上下の排
気ポート部分を通過する排気の音速差により音の減衰量
スペクトルに位相差を生じさせ、これらを合成させるこ
とにより、反共振周波数を除去する。
この発明による二サイクルエンジンの消音装置は、二サ
イクルエンジンの燃焼室の壁面に形成され上側排気ポー
ト部分と下側排気ポート部分とに分離されている排気ポ
ートと、それぞれ上側及び下側排気ポート部分へ連通し
ている第一及び第二のマフラ部分とを有してなる。
〔作用〕
混合気が燃焼室において着火され、ピストンが下降す
る。燃焼室の側面の排気ポートはピストンの下降に伴っ
て、最初に上側排気ポート部分、次に下側排気ポート部
分の順番に燃焼室へ開口する。
上側排気ポート部分のみが燃焼室に開口し、下側排気ポ
ート部分が燃焼室になお開口していない期間では、燃焼
室内の燃焼ガスの温度は高い。したがって、高温の燃焼
ガスは、排気ポートの上側排気ポート部分を介して第一
のマフラ部分へ導入され、その第一のマフラ部分により
排気音を減衰される。
下側排気ポート部分も燃焼室へ開口している期間では、
燃焼室内の燃焼ガスの温度は低下する。したがって、低
温の燃焼ガスは、下側排気ポート部分を介して第二のマ
フラ部分へ導入され、その第二のマフラ部分により排気
音を減衰される。
燃焼ガスの温度が低下するのに従って、燃焼ガスの音速
も変化するので、各マフラ部分における反共振周波数は
異なっており、各マフラ部分において減衰される排気音
の減衰量の周波数スペクトルに位相差が生じる。したが
って、膨張型マフラ全体において減衰する排気音の減衰
量の周波数スペクトルにおいては、すなわち各マフラ部
分に関する排気音の減衰量の周波数スペクトルを合成し
たものには、減衰量が零となる周波数は除去される。
〔実施例〕
以下、この発明を図面の実施例について説明する。
第1図は実施例に係る消音装置の構成図である。マフラ
42は、入口側部分44において排気ポート26の外端部に接
合され、パッキン46は、入口側部分44と排気ポート26と
の接合部に介在してその接合部における気密を保持して
いる。隔壁48,49は、排気ポート26及びマフラ42内に、
上下方向に関してそれらの中間位置に配設され、それら
を上下に仕切っている。上下方向における隔壁49による
仕切りの結果、マフラ42内は、互いに不連通な第一の膨
張室50と第二の膨張室52とに分離され、第一の膨張室50
及び第二の膨張室52は、互いに独立の第一及び第二のマ
フラ部分として機能し、入口側部分44とは反対側におい
てそれぞれ排気出口58,60を有している。また、第2図
に第1図の排気ポート26を燃焼室12側から見たものが示
されるように、隔壁48により、排気ポート26は、互いに
不連通な上側排気ポート部分54及び下側排気ポート部分
56に分離される。
第3図(a)及び(b)は第1図の実施例においてそれ
ぞれ上側排気ポート部分54及び下側排気ポート部分56が
燃焼室12内へ開口した時の状態を示している。燃焼室12
内に導入された混合気は、点火プラグ13の火花放電によ
り着火され、膨張し、ピストン14は下降する。ピストン
14の下降に伴って、最初に上側排気ポート部分54が開口
し、次に下側排気ポート部分56が開口する。また、燃焼
室12内の燃焼ガスの温度は、時間経過、すなわちピスト
ン14の下降に連れて低下する。
上側排気ポート部分54のみが燃焼室12へ開口し、下側排
気ポート部分56がなお燃焼室12へ開口していない期間
(第3図(a))では、燃焼室12内の燃焼ガスの温度は
高い。したがって、高温の燃焼ガスは、上側排気ポート
部分54を介して第一のマフラ部分としての第一の膨張室
50へ導入され、第一の膨張室50において膨張し、排気出
口58から大気空間へ放出される。
ピストン14が十分に下降して、上側排気ポート部分54及
び下側排気ポート部分56が共に燃焼室12へ開口している
期間(第3図(b))では、燃焼室12内の燃焼ガスの温
度は低下している。したがって、低温の燃焼ガスが下側
排気ポート部分56を介して第二のマフラ部分としての第
二の膨張室52へ導入され、第二の膨張室52において膨張
し、排気出口60から大気空間へ放出される。
第4図は第一及び第二のマフラ部分としての第一の膨張
室50及び第二の膨張室52による排気音減衰量AT1,A
T2の周波数スペクトル、並びに各周波数スペクトルを
合成したマフラ42全体の周波数スペクトル(減衰量AT
tに対応)を示している。燃焼ガスの温度の変化に伴っ
て、音速も変化し、高温の燃焼ガスの音速は低温の燃焼
ガスの音速よりも高い。したがって、前述の(1)式か
ら理解されるように、第一の膨張室50及び第二の膨張室
52における反共振周波数は互いにずれ、マフラ42全体の
周波数スペクトルについては減衰量が零となる周波数は
除去される。
次式は、上述の(1)式に具体的な数値を代入して第8
図のマフラ32による排気音減衰量ATpと第1図のマフ
ラ42による排気音減衰量AT1,AT2とを対比して示
している。なお、第8図においては、d=2cm,D=1
0cm,l=50cm、燃焼ガス温度=500℃(音速57
1m/s)とし、、第1図においては、d1=d2,D1
=D2で、d1=1cm,D1=5cm,l=50cm、第一
の膨張室50へ導入される燃焼ガスの温度=600℃(音
速631m/s)、第二の膨張室52へ導入される燃焼ガス
の温度=400℃(音速511m/s)とした。
第8図の従来のマフラ32では、 第1図のこの発明に係るマフラ42では、 第5図(a)及び(b)はマフラ42の変形例をそれぞれ
示している。第5図(a)のマフラ42では、排気出口58
は排気出口60の途中へ接続され、第一の膨張室50及び第
二の膨張室52の排気ガスは共通の合流排気出口62から大
気空間へ放出される。第5図(b)のマフラ42では、排
気出口58は、隔壁49に設けられて、第一の膨張室50と第
二の膨張室52とを互いに連通させ、第一の膨張室50内の
排気ガスは第二の膨張室52を経て排気出口60から大気空
間へ放出される。第5図のマフラ42のように、第一の膨
張室50及び第二の膨張室52内の排気ガスを合流させる形
式では、各マフラ部分による排気音の減衰の合成効果が
増大する。
第6図は第1図の隔壁48の変形例を燃焼室12側から見て
示している。隔壁48bは、その中央部において下方へ突
出するように屈曲している。この突出量の変更により第
一の膨張室50へ導入する燃焼ガスの温度を変更すること
ができるとともに、ピストン14の周面に装着されている
ピストンリングは、排気ポート26において排気ポート26
の周縁だけでなく隔壁48bの端縁に接触しつつ移動する
ので、そのピストンリングが排気ポート26内にはみ出し
て損傷するのを有効に防止することができる。
〔発明の効果〕
このように、この発明によれば、燃焼室の側面に開口す
る排気ポートを上下にそれぞれ上側排気ポート部分と下
側排気ポート部分とに分離することにより、燃焼室内の
燃焼ガスを、それぞれ異なる温度、すなわちそれぞれ異
なる音速において、上側及び下側排気ポート部分を介し
て第一及び第二のマフラ部分へ導入する。したがって、
各マフラ部分において減衰される排気音の減衰量の周波
数スペクトルに位相差が生じ、各マフラ部分における反
共振周波数は互いにずれるので、膨張型マフラ全体とし
ての排気音の減衰量の周波数スペクトル、すなわち、各
マフラ部分の減衰量の周波数スペクトルを合成したもの
には、減衰量が零となるような周波数の出現は防止され
る。この結果、全周波数範囲において、排気音を減衰さ
せることができ、常用回転数域が広い二サイクルエンジ
ンにおいても排気音を有効に減衰させることができる。
さらに、排気ポートが上側排気ポート部分と下側排気ポ
ート部分とに分離された結果、各排気ポート部分におけ
る断面積が減少し、これにより、その排気ポート部分に
おける排気ガスの流速が増大するので、排気ポートへの
カーボン等の堆積を抑制することができる。
また、排気ポートを隔壁等により分離した場合には、そ
の隔壁の燃焼室側の側縁を、ピストンの周面に嵌着され
るピストンリングに当てて、排気ポート側へのピストン
リングのはみ出しを抑え、さらに、ピストンリングは、
排気ポートの周縁だけでなく同時に隔壁の燃焼室側の側
縁にも当たるので、ピストンリングの切損防止及び打音
低減にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図はこの発明の実施例に関し、第1図
は消音装置の全体の構成図、第2図に第1図の排気ポー
トを燃焼室側から見た図、第3図(a)及び(b)は第
1図の実施例においてそれぞれ上側排気ポート部分及び
下側排気ポート部分が燃焼室内へ開口した時の状態を示
す図、第4図は第一及び第二のマフラ部分による排気音
減衰量の周波数スペクトル、並びに各周波数スペクトル
を合成したマフラ全体の周波数スペクトルを示す図、第
5図(a)及び(b)はマフラの変形例をそれぞれ示す
図、第6図は第1図の隔壁の変形例を燃焼室側から見て
示す図、第7図は二サイクルエンジンの全体の概略縦断
面図、第8図及び第9図は従来の消音装置に関し、第8
図は消音装置の構成図、第9図は第8図の消音装置によ
る排気ガスの減衰量の周波数スペクトルを示す図であ
る。 12……燃焼室、26……排気ポート、42……マフ
ラ、48,48b,49……隔壁、50……第一の膨張
室(第一のマフラ部分)、52……第二の膨張室(第二
のマフラ部分)、54……上側排気ポート部分、56…
…下側排気ポート部分。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二サイクルエンジンの燃焼室に上下に分離
    された排気ポート部分のそれぞれに膨張型マフラを連通
    させ、上下の排気ポート部分を通過する排気の音速差に
    より音の減衰量スペクトルに位相差を生じさせ、これら
    を合成させることにより、反共振周波数を除去する二サ
    イクルエンジンの消音方法。
  2. 【請求項2】二サイクルエンジンの燃焼室の壁面に形成
    され上側排気ポート部分と下側排気ポート部分とに分離
    されている排気ポートと、それぞれ前記上側及び下側排
    気ポート部分へ連通している第一及び第二のマフラ部分
    とを有してなる二サイクルエンジンの消音装置。
  3. 【請求項3】前記第一及び第二のマフラ部分は、共通の
    膨張型マフラ内に配設され、隔壁により互いに仕切られ
    ている特許請求の範囲第2項記載の二サイクルエンジン
    の消音装置。
  4. 【請求項4】前記第一及び第二のマフラ部分の排気出口
    はそれぞれ別個に大気空間へ連通している特許請求の範
    囲第3項記載の二サイクルエンジンの消音装置。
  5. 【請求項5】前記第一及び第二のマフラ部分の排気出口
    は合流してから一諸に大気空間へ連通している特許請求
    の範囲第3項記載の二サイクルエンジンの消音装置。
  6. 【請求項6】前記第一のマフラ部分はその排気出口を介
    して前記第二のマフラ部分へ連通している特許請求の範
    囲第3項記載の二サイクルエンジンの消音装置。
  7. 【請求項7】前記排気ポートを前記上側排気ポート部分
    と前記下側排気ポート部分とに分離する分離部材は前記
    上側及び下側排気ポート部分との一方へ突出するように
    屈曲している特許請求の範囲第2項ないし第6項のいず
    れかに記載の二サイクルエンジンの消音装置。
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