JPS58217714A - エンジンの消音装置 - Google Patents

エンジンの消音装置

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Publication number
JPS58217714A
JPS58217714A JP10087882A JP10087882A JPS58217714A JP S58217714 A JPS58217714 A JP S58217714A JP 10087882 A JP10087882 A JP 10087882A JP 10087882 A JP10087882 A JP 10087882A JP S58217714 A JPS58217714 A JP S58217714A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
muffler
engine
plate
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10087882A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kato
隆司 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK, Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Priority to JP10087882A priority Critical patent/JPS58217714A/ja
Publication of JPS58217714A publication Critical patent/JPS58217714A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • F01N1/165—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts for adjusting flow area

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの消音装置に関し、特に、エンジン
の低負荷運転域においても高い消音効果を有する消音装
置に関するものである。
エンジンに接続されたマフラを備え、そのエンジンから
放出される排気音を抑制する消音装置においては、エン
ジンの全回転域において高い消音効果を有することが望
まれる。しがしながら、一般に、エンジンの排気音は実
用頻度の高い高負荷高速度運転となる程大きくなるため
、その様な排気音に対して消音効果が高くなるように構
成され、軽負荷運転域においては、必ずしも十分な消音
特性が得られなかった。
本発明者は、エンジンの消音装置の消音効果を高めるた
めに種々検討を重ねるうち、マフラ内の排気圧が低くな
る程、そのマフラの排気管を絞るとエンジンの軽負荷運
転域における排気音の消音効果が著しく改善され、しか
もエンジンの燃料消費率等が殆ど影響されないという事
実を見い出した。本発明は、斯る知見に基づいて為され
たものである。
すなわち、本発明の要旨とするところは、マフラからの
排気を導く排気通路に、その排気通路の断面積を変更す
ることが可能な可変絞り装置を設けるとともに、マフラ
内の排気圧の低下に伴ってその可変絞り装置の開度を小
さくする調節装置を設けたことにある。
このようにすれば、マフラ内の排気圧が低いエンジンの
軽負荷運転域程、マフラの排気管が絞られて、排気音の
消音効率が大幅に高められるとともに、そのような排気
管の絞りによってマフラ内の排気圧が高められても、マ
フラ内の排気圧がもともと低い領域であるので、エンジ
ンの燃料消費率等が殆んど変らないのである。
以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。
第1図に於いて、図示しない産業車両のエンジンに接続
されたマフラ10には、マフラ10からの排気通路であ
る排気管12が設けられており、その排気管12の開口
端部には消音アタッチメント14が接続されている。消
音アタッチメント14は、第2図乃至第4図に示される
ように、排気管12に嵌合して接続される管状のハウジ
ング16と、ハウジング16内に収容されてハウジング
16内を通過する排気を絞るための円形の絞り板18と
、絞り板18を回転可能に支持するピン20と、絞り板
18を絞り方向に付勢するスプリング22とから構成さ
れる。ピン20は、ハウジング16の軸心に対して直角
方向にハウジング16を貫通して設けられるとともに、
ハウジング16の中心線よりも相離れて中心線と交差し
ないように設けられ、絞り板18を偏心した位置で支え
ている。
第5図および第6図に示されるように、絞り板18の一
面には、その中心から稍偏心した位置に断面が略半円状
を成す貫通孔を有するパイプ24が固設されている。ピ
ン20には、その一端にストッパ26が突設され、その
他端から一端に向って側面が切り欠かれ断面が略半円状
に形成されている。したがって、ピン20は絞り板18
とともに回動するようにされている。コイル状を成すス
プリング22は、ピン20の一端に嵌められており、そ
の一方の端部がストッパ26と係合させられ、その他方
の端部がハウジング16に設けられた穴に入れられて係
合させられることによって、ピン20を軸まわりに付勢
するとともに絞り板18を絞り方向に付勢している。第
2図及び第3図は、スプリング22の付勢力によって絞
り板18がノ\ウジング16内の排気通路を閉じた状態
を示している。尚、ピン20の他端部外周面には、一円
周上に溝28が形成され、その溝28にスナップリング
30が嵌め付けられて、ピン20がノ\ウジング16か
ら抜は出ることが防止されている。
以上のように構成された消音アタッチメント14は、図
示しないエンジンの回転に伴ってマフラ10からの排気
が排気管12を通して排気され始めると、絞り板18の
両側に圧力差が生じて絞り板18が開けられるので、消
音アタッチメント14を通して排気が為される。即ち、
絞り板18はピン20によって偏心して回転可能に支持
されているので、マフラ10内の圧力に応じた/%ウジ
ング16内を開く方向の回転モーメントを生じる。
この結果、ハウジング16内の通路を閉じる方向に付勢
するスプリング22の付勢力と、その回転モーメントと
が釣り合った位置で絞り板18が位置決めされるのであ
る。それ故、絞り板18は、 5− それ自体ハウジング16内の排気通路の開度を変更する
可変絞り装置を成すとともに、ピン20によって偏心し
て支持されることにより回転モーメントを生じる絞り板
18と、絞り板18を絞り方向に付勢することによって
絞り板18から生じる回転モーメントに応じた位置で絞
り板18を位置決めするスプリング22とが、マフラ1
0内の排気圧の低下に伴って可変絞り装置の開度を小さ
くする調節装置を成しているのである。
この為、図示しないエンジンの回転に伴って排気量が変
化すると、絞り板18の開度がマフラ10内の排気圧に
応じて変化させられ、第7図に示されるように、マフラ
10内の排気圧がエンジンの回転数に伴って増加させら
れる。即ち、消音アタッチメント14を取り付けない従
来の場合には、エンジンの回転数とマフラ10内の排気
圧との関係は、第7図の二点鎖線に示されるような直線
関係にあつ・たが、本実施例によれば、実線に示される
ように、エンジンの比較的低い回転域に於いて排気圧が
上昇させられる。たとえば、高負荷高速 6− 回転運転に於いては、マフラ10内の排気圧が高いので
排出される排気量が多く、絞り板18が全開状態にさせ
られる。しかし、エンジンが軽負荷となり回転数が20
0 Or、I)、m、程度以下の中速運転になるのに伴
って、高速高負荷運転に比較して排気量が減少するので
、絞り板18は全開状態から閉じられ始める。この為、
第7図のB点からA点に示されるように、エンジンの回
転数の低下に伴ってマフラ10内の排気圧が従来に比較
して上昇させられる。更に、エンジンの回転数が約10
o o r、 p、m、  程度以下の低速運転になる
と、マフラlOから排出される排気量が更に減少する。
これに対して、絞り板18はハウジング16内の通路を
絞るものの、マフラ10内の圧力変化即ち排気流量変化
に対する回転モーメントの変化が大きく生ずる領域であ
るので、排気量の減少に対する絞り込み量の割合が少く
なり、マフラ10内の絞りによる圧力増加分は減少して
エンジンのアイドル状態を表す0点に至る。
この様に、本実施例によれば、従来のマフラ10に消音
アタッチメント14を取り付けることによイウレ って、マフラ10内の排気圧が高くなる程その排気管1
2からの排気通路が絞られて消音効果が大巾に高められ
るのである。すなわち、実用頻度が高く排気音が大きい
高負荷高速運転状態における消音効果が高くなるように
設計され、中低速運転状態等の軽負荷運転域において高
い消音効果が得られにくかった従来のマフラ10に、消
音アタッチメント14を取り付けることによって、その
軽負荷運転域に於いても高い消音効果が得られるのであ
る。しかも、消音アタッチメント14によって排気通路
が絞られるエンジンの軽負荷運転域は、もともとマフラ
10内の排気圧が低い領域であるので、消音効率を上げ
るために若干排気圧が高められても、エンジンの燃料消
費等が殆んど影響されないのである。
以上のような効果は、本発明者の実験によって次のよう
に確められている。即ち、第8図に示されるように、消
音アタッチメント14が取り付けられない前の状態であ
る排気圧(増加分)がOの状態に対して、実験用可変絞
り装置31によって僅かに排気圧が高められると、50
0乃至1000r、pom、  程度付近の軽負荷運転
域において排気音の大きさが約20dB程度抑制され、
極めて高い消音効果が得られることが判る。しかも、消
音アタッチメント14の取り付は前後に於けるエンジン
の燃料消費率は、相互の測定のばらつきに含まれる程度
であって殆んど差がなかった。尚、エンジンの回転数が
750及びI Q OOr、p、m、時に於いて、絞り
によって増加した排気圧が高まるに従って排気音の大き
さが若干増加するが、これは絞り板18による絞りの狭
窄音のためである。このような狭窄音は、消音アタッチ
メント14の下流側に小さなチャンバーを設ければ大巾
に解消され得る。
上記実験は、第9図に示された条件にて測定されたもの
であり、排気音の大きさは、消音アタッチメント14か
ら一定の距離(L=15cm)離れた状態に配置された
騒音計32によって測定されたものである。
9− 加えて、本実施例によれば、マフラ10内の排気圧(圧
力)の低下とともに排気管12が閉じられて、逆流阻止
弁の機能が備えられているので、エンジンがディーゼル
エンジンである場合に、消音アタッチメント14によっ
てエンジンの逆転が防止される利点がある。そして、前
述のように、消音アタッチメント14は簡単に構成され
るとともに従来のマフラの排気管12に嵌め着けること
4 によって簡単に取り着けられるので、きわめて安価且つ
容易に低回転域の排気音が抑制される利点がある。
次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明
に於いて前述の実施例と共通する部分には同一の符号を
付して説明を省略する。
第10図に於いて、マフラ10には排気管12とともに
排気通路を形成する排気管12aが設けられている。従
って、エンジンの中低速運転時には排気管12aを介し
て排気が為され、エンジンが高負荷高回転で回転させら
れると、消音アタッチメント14が開かれて排気管12
からも排気が10− 為される。本実施例によれば、消音アタッチメント14
の絞り作用が0N−OFF作動と同様な簡単な作用で良
いので、その特性のばらつきが許容され消音アタッチメ
ント14の製造コストが安価となる利点がある。
第11図に於いて、マフラ10に設けられた排気管12
は袋状に閉じられるとともに、その外周面には細かい排
気孔34が複数形成され、また排気管12内にはスプリ
ング36によってマフラ10側に付勢された有底円筒状
の移動部材38が嵌め入れられている。従って、マフラ
10内の排気圧が高まると、移動部材38はその排気圧
によってスプリング36の付勢力に抗して排気管12の
先端側に移動させられるので、その移動量に応じた数の
排気孔34が開かれる。このため、マフラ10内の排気
圧に応じて排気管12内を流通する排気が絞られるので
ある。即ち、排気孔34及び移動部材38が可変絞り装
置を形成し、マフラ10内の排気圧を受けて移動する移
動部材38と、その移動部材38が受ける力とその移動
部材38に付与した付勢力とが平衡した位置で移動部材
38を位置決めするスプリング36とが調節装置を形成
している。
第12図に於いて、マフラ10には排気通路を形成する
3本の排気管12b、 1.20.12dが設けられて
おり、そのうち2本の排気管12C及び12dには、電
磁開閉弁400.4’Odが設けられている。一方、マ
フラ10側の圧力を検知する圧力センサ42がマフラ1
0に設けられており、その圧力センサ42からマフラ1
0内の圧力を表す圧力信号が比較器44に供給される。
比較器44はマフラ10内の圧力が予め定められた一定
の第一の圧力を越えると、駆動信号を電磁開閉弁40C
に供給して排気管12Cを開放させ、マフラ10内の圧
力が予め定められた第2の圧力を越えると、駆動信号を
電磁開閉弁40dに供給し排気管12dを開放させる。
即ち、エンジンの軽負荷運転に於いては排気管12bの
みを通して排気され、エンジンの回転が上昇するにつれ
て排気管12C及び12dが開放されることによって、
軽負荷運転域に於けるマフラ10内の排気圧が上昇させ
られるのである。従って、電磁開閉弁40C240dが
可変絞り装置を形成し、圧力センサ42及び比較器44
が調節装置を形成している。本実施例によれば、機械的
な摺動部分が殆んどないので極めて高い信頼性が得られ
る利点がある。
第13図に於いて、マフラ10の排気管12には、ダイ
ヤフラムアクチュエータ46によって駆動されるバタフ
ライ弁48が配設されている。ダイヤフラムアクチュエ
ータ46は、ダイヤフラム50によって分割された大気
と連通ずる大気室52及びマフラ10内と連通ずる圧力
室54と、ダイヤフラム50を付勢するスプリング56
とを備え、マフラ10内の排気圧の下降に伴ってバタフ
ライ弁48を閉じて、排気管12内の排気通路を絞るよ
うに構成されている。従って、バタフライ弁48が可変
絞り装置を形成し、ダイヤフラムアクチュエータ46が
調節装置を形成している。
以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適13− 用される。
たとえば、前述の実施例において、マフラ10内の排気
圧力に基づいて排気管12の絞り開度が変更されてるが
、エンジンの回転数、インテークマニホルドの吸気負圧
、および排気温度等はマフラ10内の排気圧力に密接に
関連するため、それ等の排気圧力を間接的に表わす量に
基づいて、絞り開度が変更されても良いのである。
また、消音アタッチメント14のハウジング16の内周
面に吸音材を貼り付けても良い。この場合には、一層優
れた消音効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を含む消音装置の外観図であ
る。第2図乃至第4図は第1図の実施例を拡大して示し
たものであり、第2図は一部を切欠いた正面図、第3図
は平面図、第4図は一部を切欠いた側面図である。第5
図及び第6図は、夫々第2図乃至第4図の絞り板及びビ
ンを示す斜視図である。第7図は、第1図の実施例にお
ける排気圧とエンジン回転数との関係を示した図表であ
14− る。第8図は排気音の大きさと絞りによる排気圧の増加
量との関係を示した図表であり、第9図は第8図の実験
条件を示す図である。第10図乃至第13図は、夫々本
発明の他の実施例を示す第1図に相当する図である。 10:マフラ    12:排気管 18:絞り板    22ニスプリング34:排気孔 
   36:スプリング38:移動部材 40G、40d :電磁開閉弁 42:圧力センサ  44:比較器 46;ダイヤフラムアクチュエータ 48:バタフライ弁 出願人  株式会社 豊田自動織機製作所”1119 
       第4図 15− 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 エンジンに接続されたマフラを備え、該エンジンから放
    出される排気音を抑制するエンジンの消音装置において
    、 前記マフラからの排気を導く排気通路に、該排気通路の
    断面積を変更することが可能な可変絞り装置を設けると
    ともに、該マフラ内の排気圧の低下に伴って該可変絞り
    装置の開度を小さくする調節装置を設け、前記エンジン
    の軽負荷運転域の排気音が効果的に抑制されるようにし
    たことを特徴とするエンジンの消音装置。
JP10087882A 1982-06-11 1982-06-11 エンジンの消音装置 Pending JPS58217714A (ja)

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