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JP2010025020A - Muffler - Google Patents

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JP2010025020A
JP2010025020A JP2008188692A JP2008188692A JP2010025020A JP 2010025020 A JP2010025020 A JP 2010025020A JP 2008188692 A JP2008188692 A JP 2008188692A JP 2008188692 A JP2008188692 A JP 2008188692A JP 2010025020 A JP2010025020 A JP 2010025020A
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main pipe
branch
pipe
side branch
length
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Application number
JP2008188692A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Miura
信之 三浦
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Niigata Power Systems Co Ltd
Original Assignee
Niigata Power Systems Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact muffler suitable for reducing a low frequency sound generated by a reciprocating internal combustion engine of high output. <P>SOLUTION: A first side branch 2 of the length λ/4 having the first closing end 3 is coaxially communicated with a first main pipe 1 connected to and communicated with the internal combustion engine, and a branch pipe 4 having the length of (2n+1)λ/4 (here, n is an integer of 1 or more) or a value near to this value, is connected to a second main pipe 5 coaxial with the first main pipe from the communicating part, and a second side branch 6 of the length λ/4 having the second closing end 7 is connected to the upstream side of the second main pipe. An inlet of the branch pipe becomes a node to reduce the sound transmitted to the downstream side, and further reduces the sound by the interference effect of the second side branch in a position merging again with the main pipe. Both an inlet and an outlet of the branch pipe do not become the node by the length setting of the branch pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、定格出力200kW以上の大出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられ、排気に含まれる100Hz以下の低周波を低減させる消音装置に係り、特にサイドブランチを用いた干渉型の消音装置の改良に関するものである。   The present invention relates to a silencer that is provided in a reciprocating internal combustion engine having a large output of a rated output of 200 kW or more and reduces a low frequency of 100 Hz or less contained in exhaust gas, and more particularly, an interference type using a side branch. The present invention relates to improvement of a silencer.

エンジンの排気中に含まれる騒音を低減するために消音装置が用いられている。この消音装置には、減音の目的や達成しようとする減音の程度、減音の対象となる周波数等に応じて、膨張型、吸音型、共鳴型、干渉型などの種類が知られているが、特定の低周波成分の音を低減させたい場合に、比較的簡便でよく用いられるものとして、干渉型の1種であるサイドブランチを用いた消音装置がある。   Silencers are used to reduce noise contained in engine exhaust. There are various types of silencers, such as expansion type, sound absorption type, resonance type, and interference type, depending on the purpose of noise reduction, the level of sound reduction to be achieved, and the frequency to be reduced. However, when it is desired to reduce the sound of a specific low-frequency component, a silencer using a side branch, which is a kind of interference type, is a relatively simple and often used device.

図4は、従来から知られている通常のサイドブランチの構造を示す図であり、音源(図中左方)に接続連通された主管100の中途に、消したい周波数の1/4波長の長さに設計されたサイドブランチ101と呼ばれる先端が閉止された管を設けたものである。主管100から来てサイドブランチ101の入口(分岐点)で分かれてサイドブランチ101に入った音波は、サイドブランチ101のパイプ内で往復することにより、1/2波長ずれて元の分岐点に戻り、主管100内の音源からの音波と逆位相で干渉しあって音が消去される。   FIG. 4 is a diagram showing a structure of a normal side branch that has been conventionally known. In the middle of the main pipe 100 connected to a sound source (left side in the figure), the length of a quarter wavelength of the frequency to be erased is shown. A side branch 101 called the side branch 101 is provided with a closed end. The sound wave coming from the main pipe 100 and splitting at the entrance (branch point) of the side branch 101 and entering the side branch 101 reciprocates in the pipe of the side branch 101 to return to the original branch point with a half-wave shift. The sound is erased by interfering with the sound wave from the sound source in the main pipe 100 in the opposite phase.

このサイドブランチの設計に際しては、次のような課題を考慮しなければならず、設計上などの制約から実機エンジンへの採用が難しいのが実情である。   When designing this side branch, the following issues must be taken into consideration, and it is actually difficult to adopt it in an actual engine due to design constraints.

(1) エンジンの排気ガス温度は負荷率に応じて変化するが、温度が変われば音速も変化し、従って周波数を固定して考えると音速の変化に伴って波長が変化することとなる。エンジンから発生する騒音の周波数は、当該エンジンの回転数とシリンダ数で決まるので、エンジンが発生する騒音中の減音対象である特定周波数について考えると、エンジンの負荷率に応じて当該周波数の音波の波長が変化し、これを減音するために最適なサイドブランチの長さも負荷率に応じて変化することになる。   (1) The exhaust gas temperature of the engine changes according to the load factor, but if the temperature changes, the sound speed also changes. Therefore, if the frequency is fixed, the wavelength will change with the change of the sound speed. Since the frequency of noise generated from the engine is determined by the engine speed and the number of cylinders, considering the specific frequency that is the target of noise reduction in the noise generated by the engine, the sound wave of that frequency depends on the load factor of the engine. Therefore, the optimum length of the side branch for reducing the sound also changes according to the load factor.

(2) 消音装置の管内に存在する音波は定常波となっており、サイドブランチは、主管内の減音の対象である音波の音圧が最大である定常波の腹の位置に取り付けると効果がでるが、音圧が最小である節の位置に取付けても効果は得られない。主管内の減音の対象である音波の腹と節の位置を正確に知るためには、管内音圧分布の計測が必要であるが、この計測は例えば管内にプローブマイクを配置して軸方向の位置を少しずつずらしながら音圧の計測を行なうというやっかいな作業を伴うものであるため、実際上は困難である。   (2) The sound wave existing in the pipe of the silencer is a standing wave, and the side branch is effective when attached to the antinode of the standing wave where the sound pressure of the sound wave that is the target of sound reduction in the main pipe is maximum. However, the effect is not obtained even if it is installed at the position of the node where the sound pressure is minimum. In order to know the position of the antinodes and nodes of the sound wave that is the target of sound reduction in the main pipe, it is necessary to measure the sound pressure distribution in the pipe. In practice, it is difficult to measure the sound pressure while gradually shifting the position of.

(3) 低周波になればなるほど音波の波長が長くなるので、最適なサイドブランチ長さも長くなり、配置スペース上の確保、支持サポートの取り付け方法が難しくなる。   (3) As the frequency becomes lower, the wavelength of the sound wave becomes longer, so the optimum side branch length also becomes longer, making it difficult to secure the arrangement space and attach the support support.

(4) サイドブランチの長さは減音の対象となる周波数の音波の1/4波長という前述した制限の他、サイドブランチを接続する主管の径の2倍以上にした方が好ましいという制限もある。サイドブランチの長さが主管の径の2倍未満になると、主管からの音波がサイドブランチの内部に対して様々な角度で入って反射するので、減音の対象である特定の周波数の音波だけを逆位相の干渉によって消去することができにくくなり、干渉型の消音装置というよりは、むしろ膨張型の消音装置に近くなり、十分な消音の効果が得にくいという問題がある。   (4) In addition to the above-mentioned restriction that the length of the side branch is ¼ wavelength of the sound wave of the frequency to be reduced, there is also a restriction that it is preferable to make the length of the main pipe connecting the side branch more than twice. is there. When the length of the side branch is less than twice the diameter of the main pipe, the sound waves from the main pipe are reflected at various angles with respect to the inside of the side branch, so only the sound waves of the specific frequency that is the target of sound reduction. Cannot be erased by anti-phase interference, and rather than an interference-type silencer, it becomes closer to an expansion-type silencer, and there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient silencing effect.

特に、出力が大きい往復動式の内燃機関では主管の径がかなり大きくなるため、減音の対象とする周波数によっては1/4波長の長さが主管の径の2倍より小さくなってしまうことがある。例えば100Hz以下の低周波を減音の対象とした場合を考えると、温度が300℃、音速が480m/s、周波数が40Hz、波長(λ)が12mである場合、サイドブランチの長さは(1/4)λ=3mということとなるが、このような低周波が問題となる例えば出力が定格出力200kW以上の往復動式の内燃機関では、この1/4波長の長さが前記内燃機関の排気管の径の2倍より小さくなってしまう場合がありうる。   In particular, in a reciprocating internal combustion engine with a large output, the diameter of the main pipe becomes considerably large, so that the length of a quarter wavelength becomes smaller than twice the diameter of the main pipe depending on the frequency to be reduced. There is. For example, when considering a case where a low frequency of 100 Hz or less is targeted for sound reduction, when the temperature is 300 ° C., the sound speed is 480 m / s, the frequency is 40 Hz, and the wavelength (λ) is 12 m, the length of the side branch is ( 1/4) λ = 3 m, but such a low frequency is a problem. For example, in a reciprocating internal combustion engine with an output of 200 kW or more, the length of this 1/4 wavelength is the internal combustion engine. It may be smaller than twice the diameter of the exhaust pipe.

本発明は、以上説明した従来の種々の問題点を解決することを課題としており、負荷率の変動による減音対象音波の波長変動に対応可能であり、主管に対する最適な取り付け位置を発見するために管内の音圧分布を調べる必要もなく、また特に100Hz以下の低周波を発生させる定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に適しており、設置スペース効率の高いコンパクトな消音装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to solve various conventional problems described above, and can cope with the wavelength variation of the sound wave to be reduced due to the variation of the load factor, in order to find the optimum mounting position with respect to the main pipe. It is not necessary to investigate the sound pressure distribution in the pipe, and is particularly suitable for a reciprocating internal combustion engine with a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less, and a compact silencer with high installation space efficiency. The object is to provide a device.

請求項1に記載された消音装置は、
100Hz以下の低周波が発生する定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられて前記内燃機関からの排気に含まれる波長λの前記低周波を低減させる消音装置において、
前記内燃機関に一端部が接続連通されて前記内燃機関から排気が送り込まれる第1主管と、
排気方向の下流にある前記第1主管の他端部に一端部が接続連通されるとともに前記第1主管と同方向に延設されて排気方向の下流にある他端部が第1閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第1サイドブランチと、
接続された前記第1主管の他端部と前記第1サイドブランチの一端部から分岐して排気方向の下流に先端部が延設され、長さが(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値に設定された分岐管と、
前記第1主管と同軸に配置され、前記分岐管の先端部に他端部で接続連通されて排気方向の下流にある一端部から排気を放出する第2主管と、
前記第2主管の他端部及び前記分岐管の先端部に一端部が接続連通されるとともに前記第2主管と同方向に延設されて他端部が第2閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第2サイドブランチと、
を有することを特徴としている。
The silencer according to claim 1 is:
A silencer that is provided in a reciprocating internal combustion engine having a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less and reduces the low frequency of the wavelength λ contained in the exhaust gas from the internal combustion engine.
A first main pipe, one end of which is connected to the internal combustion engine and exhausted from the internal combustion engine;
One end is connected to and communicated with the other end of the first main pipe that is downstream in the exhaust direction, and the other end that extends in the same direction as the first main pipe and is downstream in the exhaust direction is a first closed end. A first side branch whose length is set to λ / 4,
The other end portion of the connected first main pipe and the one end portion of the first side branch branch off from the distal end in the exhaust direction and have a length of (2n + 1) λ / 4 (where n is 1). An integer greater than or equal to) or a branch pipe set to a value close thereto,
A second main pipe disposed coaxially with the first main pipe, connected to and communicated with the tip of the branch pipe at the other end, and discharges exhaust from one end downstream in the exhaust direction;
One end is connected to and communicated with the other end of the second main pipe and the tip of the branch pipe and extends in the same direction as the second main pipe with the other end serving as a second closed end. A second side branch with λ / 4 set to
It is characterized by having.

請求項2に記載された消音装置は、
100Hz以下の低周波が発生する定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられて前記内燃機関からの排気に含まれる波長λの前記低周波を低減させる消音装置において、
前記内燃機関に一端部が接続連通されて前記内燃機関から排気が送り込まれる第1主管と、
排気方向の下流にある前記第1主管の他端部に一端部が接続連通されるとともに前記第1主管と交差する方向に延設されて他端部が第1閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第1サイドブランチと、
前記第1主管の他端部から前記第1サイドブランチと逆方向に分岐して排気方向の下流に先端部が延設され、長さが(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値に設定された分岐管と、
前記第1主管と同軸に配置され、前記分岐管の先端部に他端部で接続連通されて排気方向の下流にある一端部から排気を放出する第2主管と、
前記第2主管の他端部及び前記分岐管の先端部に一端部が接続連通され、前記第2主管と交差する前記分岐管と同方向に延設されて他端部が第2閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第2サイドブランチと、
を有することを特徴としている。
The silencer according to claim 2 is:
A silencer that is provided in a reciprocating internal combustion engine having a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less and reduces the low frequency of the wavelength λ contained in the exhaust gas from the internal combustion engine.
A first main pipe, one end of which is connected to the internal combustion engine and exhausted from the internal combustion engine;
One end is connected to and communicated with the other end of the first main pipe downstream in the exhaust direction, and is extended in a direction intersecting the first main pipe, with the other end being a first closed end, and its length. A first side branch where is set to λ / 4;
The other end of the first main pipe is branched in the opposite direction to the first side branch, and the tip is extended downstream in the exhaust direction. The length is (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more) ) Or a branch pipe set to a value close to this,
A second main pipe disposed coaxially with the first main pipe, connected to and communicated with the tip of the branch pipe at the other end, and discharges exhaust from one end downstream in the exhaust direction;
One end is connected to and communicated with the other end of the second main pipe and the tip of the branch pipe, and is extended in the same direction as the branch pipe intersecting the second main pipe, with the other end being a second closed end. A second side branch whose length is set to λ / 4,
It is characterized by having.

請求項3に記載された消音装置は、請求項1又は2に記載の消音装置において、
前記第1サイドブランチ及び前記第2サイドブランチの長さを調整自在としたことを特徴としている。
The silencer according to claim 3 is the silencer according to claim 1 or 2,
The lengths of the first side branch and the second side branch are adjustable.

請求項1及び2に記載された本発明の消音装置によれば、次のような効果が得られる。エンジンの排気出口から放出される原音に含まれる周波数の中、特に低周波はエンジンの各シリンダの燃焼タイミングに基づいた一定の強弱のリズ厶となって主管内に定常波として分布している。ところが第1主管内の途中を第1閉止端で塞ぎ、そこから1/4波長の位置に分岐管を取り付けると、この部分が第1サイドブランチとなって分岐管の入口部が節(音圧最小)となって、元の原音の主管内の強弱のリズ厶分布を壊す働きをして音を下げることができる。この作用でも残った音波は分岐管に入った後、再度主管に合流する位置で第2サイドブランチにより、更に小さくなる。ここで分岐管の長さを(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値、例えば(2n+0.5)λ/4以上、(2n+1.5)λ/4以下(但しnは1以上の整数)の範囲内の数値に設定することにより、分岐管の入口部と出口部で共に節となることはなくなるので、第1サイドブランチと第2サイドブランチが両方とも全く効果がなくなるようなことはない。   According to the silencer of the present invention described in claims 1 and 2, the following effects can be obtained. Among the frequencies included in the original sound emitted from the exhaust outlet of the engine, particularly low frequencies are distributed as steady waves in the main pipe as constant and weak distortion based on the combustion timing of each cylinder of the engine. However, if the middle of the first main pipe is closed with the first closed end, and a branch pipe is attached at a quarter wavelength from there, this part becomes the first side branch, and the inlet of the branch pipe is a node (sound pressure). It is possible to lower the sound by working to break the distribution of strong and weak Liz 厶 in the main sound of the original sound. The sound wave remaining in this action is further reduced by the second side branch at a position where it joins the main pipe again after entering the branch pipe. Here, the length of the branch pipe is (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more) or a value close thereto, for example, (2n + 0.5) λ / 4 or more, (2n + 1.5) λ / 4 or less ( However, by setting n to a numerical value in the range of 1 or more, there is no node at the inlet and outlet of the branch pipe, so both the first side branch and the second side branch are completely There is no loss of effectiveness.

特に、請求項1に記載の消音装置によれば、サイドブランチと主管が同方向に連続しており、サイドブランチを主管と直角に取付ける構造ではないため、サイド方向の出っ張りを最小に出来る。   In particular, according to the silencer of the first aspect, since the side branch and the main pipe are continuous in the same direction and the side branch is not attached to the main pipe at a right angle, the protrusion in the side direction can be minimized.

特に、請求項2に記載の消音装置によれば、サイドブランチと主管が直交する構造にできるため、排気管に対して同方向に連通する主管の長手方向の長さを最小に出来る。   In particular, according to the silencer of the second aspect, since the side branch and the main pipe can be orthogonal to each other, the length of the main pipe communicating with the exhaust pipe in the same direction can be minimized.

特に、請求項3に記載の消音装置によれば、次のような効果が得られる。すなわち、エンジンの排気ガス温度は負荷率に応じて変化するが、温度が変われば音速も変化する。そして音速が変化すれば、エンジンが発生する騒音中の減音対象である特定周波数についてみると、その波長の長さが変化することとなるので、最適なサイドブランチの長さも負荷率に応じて変化することになる。このようなエンジン負荷率の変動によるサイドブランチの最適長さの変化に対しては、第1サイドブランチ及び第2サイドブランチの長さを調整可能とし、例えばそれぞれ低負荷時に最適な長さと、高負荷時に最適な長さとすることで解決できる。また、実際に運転した結果により最適長さを調整する必要が生じた場合でも、例えば各サイドブランチの閉止端に長さ調整用の管を付ける等の手段により、最適長さの調整を可能とすることができる。   In particular, according to the silencer of the third aspect, the following effects can be obtained. In other words, the exhaust gas temperature of the engine changes according to the load factor, but the sound speed also changes as the temperature changes. And if the speed of sound changes, the length of the wavelength will change when looking at the specific frequency that is the target of noise reduction in the noise generated by the engine, so the optimal side branch length also depends on the load factor. Will change. For the change in the optimum length of the side branch due to such a change in the engine load factor, the lengths of the first side branch and the second side branch can be adjusted. It can be solved by setting the optimum length at the time of loading. In addition, even if it is necessary to adjust the optimum length according to the result of actual operation, the optimum length can be adjusted by means such as attaching a length adjustment pipe to the closed end of each side branch. can do.

本発明の第1実施形態を図1及び図2を参照して説明する。
図1は第1実施形態に係る消音装置の断面図であり、図2は第1実施形態に係る消音装置の変形例の部分図であり、これらを参照して本例の消音装置の構成を説明する。
この消音装置は、100Hz以下の低周波が発生する定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられ、内燃機関からの排気に含まれる低周波(波長λとする)を低減させるものである。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the silencer according to the first embodiment, and FIG. 2 is a partial view of a modification of the silencer according to the first embodiment. With reference to these drawings, the configuration of the silencer of this example is illustrated. explain.
This silencer is provided in a reciprocating internal combustion engine having a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less, and reduces the low frequency (wavelength λ) contained in the exhaust from the internal combustion engine. It is something to be made.

図示しないが、内燃機関の排気管には第1主管1の一端部が接続連通されており、内燃機関から排気が送り込まれるようになっている。   Although not shown, one end of the first main pipe 1 is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine so that exhaust gas is sent from the internal combustion engine.

排気方向の下流である前記第1主管1の他端部には、第1主管1と同径の第1サイドブランチ2の一端が第1主管1に軸心を一致させて接続連通されている。排気方向(図中白抜き矢印で示す)の下流にある第1サイドブランチ2の他端は閉止されており、ここを第1閉止端3と呼ぶ。第1サイドブランチ2の長さはλ/4(1/4波長)に設定されている。   One end of a first side branch 2 having the same diameter as that of the first main pipe 1 is connected to the other end portion of the first main pipe 1 that is downstream in the exhaust direction, with the axis aligned with the first main pipe 1. . The other end of the first side branch 2 downstream of the exhaust direction (indicated by a white arrow in the figure) is closed, and this is called the first closed end 3. The length of the first side branch 2 is set to λ / 4 (¼ wavelength).

接続された第1主管1の他端部と第1サイドブランチ2の一端部からは分岐管4が分岐されている。分岐管4は、第1主管1及び第1サイドブランチ2から直交する方向に分岐した後、排気方向の下流に向けて湾曲し、第1主管1及び第1サイドブランチ2に平行に延設された後、さらに第1主管1の軸線に接近する方向に湾曲しており、その先端部は、前記第1主管1と同軸に下流に配置されている第2主管5の他端部に接続連通されている。分岐管4の長さは、(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値、例えば(2n+0.5)λ/4以上、(2n+1.5)λ/4以下(但しnは1以上の整数)の範囲内の数値(範囲の両端の数値を含む)に設定されている。さらに具体的に言えば、3/4波長(上記式でn=1の場合)を含む2.5/4波長から3.5/4波長の範囲内の値、5/4波長(上記式でn=2の場合)を含む4.5/4波長から5.5/4波長の範囲内の値、7/4波長(上記式でn=3の場合)を含む6.5/4波長から7.5/4波長の範囲内の値に設定されている。なお、図1においては、分岐管4の長さは、約3/4波長又は約5/4波長又は約7/4波長に設定されるものとして図示している。前記第2主管5は、分岐管4の先端部から流入した排気を下流にある一端部から放出する。   A branch pipe 4 is branched from the other end of the connected first main pipe 1 and one end of the first side branch 2. The branch pipe 4 branches in a direction orthogonal to the first main pipe 1 and the first side branch 2, then curves toward the downstream in the exhaust direction, and extends in parallel to the first main pipe 1 and the first side branch 2. After that, it is further curved in a direction approaching the axis of the first main pipe 1, and its tip part is connected to the other end part of the second main pipe 5 that is coaxially arranged downstream of the first main pipe 1. Has been. The length of the branch pipe 4 is (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more) or a value close thereto, for example, (2n + 0.5) λ / 4 or more, (2n + 1.5) λ / 4 or less ( However, n is set to a numerical value within a range (including numerical values at both ends of the range). More specifically, a value within a range of 2.5 / 4 wavelength to 3.5 / 4 wavelength including 3/4 wavelength (when n = 1 in the above formula), 5/4 wavelength (in the above formula) from 4.5 / 4 wavelength to 5.5 / 4 wavelength including n = 2), from 6.5 / 4 wavelength including 7/4 wavelength (when n = 3 in the above formula) It is set to a value within the range of 7.5 / 4 wavelength. In FIG. 1, the length of the branch pipe 4 is illustrated as being set to about 3/4 wavelength, about 5/4 wavelength, or about 7/4 wavelength. The second main pipe 5 discharges the exhaust gas flowing in from the distal end portion of the branch pipe 4 from one end portion on the downstream side.

分岐管4の先端部が接続連通されている第2主管5の他端部には、第2主管5と同径の第2サイドブランチ6の一端が、第2主管5と同軸に接続連通されている。第2サイドブランチ6の他端部は閉止されており、ここを第2閉止端7と呼ぶ。第2サイドブランチ6の長さはλ/4(1/4波長)に設定されている。   One end of a second side branch 6 having the same diameter as that of the second main pipe 5 is coaxially connected to and communicated with the second main pipe 5 at the other end of the second main pipe 5 to which the tip of the branch pipe 4 is connected. ing. The other end of the second side branch 6 is closed, which is referred to as a second closed end 7. The length of the second side branch 6 is set to λ / 4 (1/4 wavelength).

次に以上の構成における作用を説明する。
エンジンの排気出口から放出される原音に含まれる周波数の中、特に低周波はエンジンの各シリンダの燃焼タイミングに基づいた一定の強弱のリズ厶となって主管内に定常波として分布している。
Next, the operation of the above configuration will be described.
Among the frequencies included in the original sound emitted from the exhaust outlet of the engine, particularly low frequencies are distributed as steady waves in the main pipe as constant and weak distortion based on the combustion timing of each cylinder of the engine.

前述した本例の消音装置の構成によれば、第1主管1に連続する管の端部を第1閉止端3として塞ぎ、そこからλ/4の位置に分岐管4を取り付けると、分岐管4の取り付け部よりも先の部分が第1サイドブランチ2となる。第1閉止端3では定常波は音圧最大の腹となり、ここからλ/4の位置にある分岐管4の連通部分では定常波は音圧最小の節となる。従って、第1閉止端3が無い場合に存在したであろう主管内における原音の強弱のリズ厶分布が、上記定常波の分布と異なる場合は、元の音響回路を破壊する働きをして減音の効果を奏することができる。   According to the structure of the silencer of the present example described above, when the end of the pipe continuous with the first main pipe 1 is closed as the first closed end 3 and the branch pipe 4 is attached at a position of λ / 4 therefrom, the branch pipe A portion ahead of the attachment portion 4 is the first side branch 2. At the first closed end 3, the standing wave becomes the antinode with the maximum sound pressure, and the standing wave becomes the node with the minimum sound pressure at the communicating portion of the branch pipe 4 located at λ / 4. Therefore, if the Liz 原 distribution of the intensity of the original sound that would have existed in the absence of the first closed end 3 is different from the distribution of the standing wave, the original sound circuit is destroyed to reduce the sound. The effect of can be produced.

この作用でも残った音波は分岐管4に入った後、再度第2主管5に合流する位置で第2主管5と第2サイドブランチ6の2方向に分かれ、第2サイドブランチ6による干渉作用により更に減音されて排出される。ここで分岐管4の長さは、(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値、例えば(2n+0.5)λ/4以上、(2n+1.5)λ/4以下(但しnは1以上の整数)の範囲内の数値(範囲の両端の数値を含む)に設定されている。さらに具体的に言えば、3/4波長(上記式でn=1の場合)を含む2.5/4波長から3.5/4波長の範囲内の値、5/4波長(上記式でn=2の場合)を含む4.5/4波長から5.5/4波長の範囲内の値、7/4波長(上記式でn=3の場合)を含む6.5/4波長から7.5/4波長の範囲内の値に設定されている。従って、分岐管4の出口部(第2主管5に接続連通する位置)では定常波は概ね音圧最大の腹となり、分岐管4の入口部と出口部が共に節となることはないので、第1サイドブランチ2と第2サイドブランチ6が両方とも全く効果がなくなるようなことは起こりえない。   The sound wave remaining in this operation also enters the branch pipe 4 and then splits into two directions, the second main pipe 5 and the second side branch 6 at a position where it merges with the second main pipe 5 again. The sound is further reduced and discharged. Here, the length of the branch pipe 4 is (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more) or a value close thereto, for example, (2n + 0.5) λ / 4 or more, (2n + 1.5) λ / 4. It is set to a numerical value (including numerical values at both ends of the range) within the following range (where n is an integer of 1 or more). More specifically, a value within a range of 2.5 / 4 wavelength to 3.5 / 4 wavelength including 3/4 wavelength (when n = 1 in the above formula), 5/4 wavelength (in the above formula) from 4.5 / 4 wavelength to 5.5 / 4 wavelength including n = 2), from 6.5 / 4 wavelength including 7/4 wavelength (when n = 3 in the above formula) It is set to a value within the range of 7.5 / 4 wavelength. Accordingly, the standing wave is generally the antinode of the maximum sound pressure at the outlet part of the branch pipe 4 (the position connected to the second main pipe 5), and both the inlet part and the outlet part of the branch pipe 4 do not become nodes. It is impossible for both the first side branch 2 and the second side branch 6 to be completely ineffective.

また、本例の消音装置によれば、第1主管1と、第1サイドブランチ2と、第2サイドブランチ6と第2主管5がすべて同方向に連続して配置されており、サイドブランチを主管と直角に取付ける構造ではないため、サイド方向の出っ張りを最小に出来る。このため、設置スペース上の制約にも容易に対応できる。   Further, according to the silencer of this example, the first main pipe 1, the first side branch 2, the second side branch 6 and the second main pipe 5 are all continuously arranged in the same direction, Since it is not a structure that attaches at right angles to the main pipe, the bulge in the side direction can be minimized. For this reason, it is possible to easily cope with restrictions on installation space.

図2は、第1実施形態における第1サイドブランチ2の変形例を示す図である。図2では、第1サイドブランチ2の他端側(第1閉止端3の側)がフランジ8によって交換自在に連結される管9で構成されており、交換される管9の長さ(例えばL1、L2)を種々に設定することにより、第1サイドブランチ2の長さを調整することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a modification of the first side branch 2 in the first embodiment. In FIG. 2, the other end side (the first closed end 3 side) of the first side branch 2 is composed of a tube 9 that is interchangeably connected by a flange 8, and the length of the tube 9 to be replaced (for example, The length of the first side branch 2 can be adjusted by variously setting L1, L2).

すなわち、前述したように、エンジンの負荷率に応じて排気ガス温度は変化し、排気ガスの温度が変われば音速も変化する。そして音速が変化すれば、エンジンが発生する騒音中の減音対象である特定周波数についてみると、その波長の長さが変化することとなり、最適なサイドブランチの長さも負荷率に応じて変化することになる。   That is, as described above, the exhaust gas temperature changes according to the load factor of the engine, and the sound speed also changes as the exhaust gas temperature changes. If the speed of sound changes, the specific frequency that is the target of noise reduction in the noise generated by the engine will change the wavelength length, and the optimal side branch length will also change according to the load factor. It will be.

このようなエンジン負荷率の変動によるサイドブランチの最適長さの変化に対しては、第1サイドブランチ2及び第2サイドブランチ6の長さを上述した構成で調整して対応することができる。例えば、それぞれ適当な長さの管9を選択して接続することで、低負荷時に最適な長さと、高負荷時に最適な長さとすることができる。また、実際に運転した結果により最適長さを調整する必要が生じた場合も同様である。   Such a change in the optimum length of the side branch due to a change in the engine load factor can be dealt with by adjusting the lengths of the first side branch 2 and the second side branch 6 with the above-described configuration. For example, by selecting and connecting the pipes 9 having appropriate lengths, it is possible to obtain an optimum length when the load is low and an optimum length when the load is high. The same applies when the optimum length needs to be adjusted according to the actual driving result.

本発明の第2実施形態を図3を参照して説明する。
図3は第2実施形態に係る消音装置の断面図である。
この消音装置は、100Hz以下の低周波が発生する定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられ、内燃機関からの排気に含まれる低周波(波長λとする)を低減させるものである。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the silencer according to the second embodiment.
This silencer is provided in a reciprocating internal combustion engine having a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less, and reduces the low frequency (wavelength λ) contained in the exhaust from the internal combustion engine. It is something to be made.

図示しないが、内燃機関の排気管には第1主管11の一端部が接続連通されており、内燃機関から排気が送り込まれるようになっている。   Although not shown, one end of the first main pipe 11 is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine so that exhaust gas is sent from the internal combustion engine.

排気方向(図中白抜き矢印で示す)の下流である前記第1主管11の他端部には、第1主管11と同径の第1サイドブランチ12の一端が第1主管11と直交する方向に接続連通されている。第1サイドブランチ12の他端は閉止されており、ここを第1閉止端13と呼ぶ。第1サイドブランチ12の長さはλ/4(1/4波長)に設定されている。   One end of the first side branch 12 having the same diameter as the first main pipe 11 is orthogonal to the first main pipe 11 at the other end of the first main pipe 11 downstream of the exhaust direction (indicated by the white arrow in the figure). Connected in direction. The other end of the first side branch 12 is closed, and this is referred to as a first closed end 13. The length of the first side branch 12 is set to λ / 4 (1/4 wavelength).

第1主管11の他端部からは、第1サイドブランチ12と反対方向に向けて分岐管14が分岐されている。分岐管14は、第1主管11と直交する方向に沿って、第1サイドブランチ12と反対の向きに分岐した後、排気方向の下流に向けて湾曲し、第1主管11に平行に延設された後、さらに第1主管11の軸線に接近する方向に湾曲しており、その先端部は、前記第1主管11と同軸に下流に配置されている第2主管15の他端部に接続連通されている。分岐管14の長さは、(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値、例えば(2n+0.5)λ/4以上、(2n+1.5)λ/4以下(但しnは1以上の整数)の範囲内の数値(範囲の両端の数値を含む)に設定されている(具体的にn=1、2…等の場合の各値は第1実施形態と同じである。)。なお、図3においては、分岐管14の長さは、約3/4波長又は約5/4波長又は約7/4波長に設定されるものとして図示している。前記第2主管15は、分岐管14の先端部から流入した排気を下流にある一端部から放出する。   A branch pipe 14 is branched from the other end of the first main pipe 11 in a direction opposite to the first side branch 12. The branch pipe 14 branches in a direction opposite to the first side branch 12 along a direction orthogonal to the first main pipe 11, then curves downstream in the exhaust direction, and extends in parallel with the first main pipe 11. After that, it is further curved in a direction approaching the axis of the first main pipe 11, and its distal end is connected to the other end of the second main pipe 15 disposed coaxially with the first main pipe 11. It is communicated. The length of the branch pipe 14 is (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more) or a value close to this, for example, (2n + 0.5) λ / 4 or more, (2n + 1.5) λ / 4 or less ( However, n is set to a numerical value within a range (including numerical values at both ends of the range) (specifically, each value in the case of n = 1, 2,... Is the same as in the first embodiment). .) In FIG. 3, the length of the branch pipe 14 is illustrated as being set to about 3/4 wavelength, about 5/4 wavelength, or about 7/4 wavelength. The second main pipe 15 discharges the exhaust gas flowing in from the distal end portion of the branch pipe 14 from one end portion on the downstream side.

分岐管14の先端部が接続連通されている第2主管15の他端部には、第2主管15と同径の第2サイドブランチ16の一端が、分岐管14と連続する方向、すなわち第2主管15と直交する方向に接続連通されている。第2サイドブランチ16の他端部は閉止されており、ここを第2閉止端17と呼ぶ。第2サイドブランチ16の長さはλ/4(1/4波長)に設定されている。   In the other end of the second main pipe 15 to which the tip of the branch pipe 14 is connected and communicated, one end of the second side branch 16 having the same diameter as the second main pipe 15 is connected to the branch pipe 14, that is, the first The two main pipes 15 are connected and communicated in a direction orthogonal to the main pipe 15. The other end of the second side branch 16 is closed, and this is referred to as a second closed end 17. The length of the second side branch 16 is set to λ / 4 (1/4 wavelength).

本例においても、第1例と同様の作用で効果的な消音を行なうことができる。   Also in this example, effective silencing can be performed by the same operation as in the first example.

特に、本例の消音装置によれば、第1及び第2サイドブランチ12,16と、第1及び第2主管11,15が直交する構造であるため、排気管に対して同方向に連通する主管11,15の長手方向の長さを最小にすることが出来る。このため、設置スペース上の制約にも容易に対応できる。   In particular, according to the silencer of this example, since the first and second side branches 12 and 16 and the first and second main pipes 11 and 15 are orthogonal to each other, they communicate with the exhaust pipe in the same direction. The length of the main pipes 11 and 15 in the longitudinal direction can be minimized. For this reason, it is possible to easily cope with restrictions on installation space.

なお、第1実施形態において図2を参照して説明したサイドブランチの長さ調整手段(フランジ8を有する管9)は、本例においても同様に採用することができる。   Note that the side branch length adjusting means (the tube 9 having the flange 8) described in the first embodiment with reference to FIG. 2 can be similarly employed in this example.

図1は第1実施形態に係る消音装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the silencer according to the first embodiment. 図2は第1実施形態に係る消音装置の変形例の部分図である。FIG. 2 is a partial view of a modification of the silencer according to the first embodiment. 図3は第2実施形態に係る消音装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the silencer according to the second embodiment. 図4はサイドブランチを用いた従来の干渉型の消音装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional interference silencer using a side branch.

符号の説明Explanation of symbols

1,11…第1主管
2,12…第1サイドブランチ
3,13…第1閉止端
4,14…分岐管
5,15…第2主管
6,16…第2サイドブランチ
7,17…第2閉止端
8…フランジ
9…管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 ... 1st main pipe 2,12 ... 1st side branch 3,13 ... 1st closed end 4,14 ... Branch pipe 5,15 ... 2nd main pipe 6,16 ... 2nd side branch 7,17 ... 2nd Closed end 8 ... Flange 9 ... Pipe

Claims (3)

100Hz以下の低周波が発生する定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられて前記内燃機関からの排気に含まれる波長λの前記低周波を低減させる消音装置において、
前記内燃機関に一端部が接続連通されて前記内燃機関から排気が送り込まれる第1主管と、
排気方向の下流にある前記第1主管の他端部に一端部が接続連通されるとともに前記第1主管と同方向に延設されて排気方向の下流にある他端部が第1閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第1サイドブランチと、
接続された前記第1主管の他端部と前記第1サイドブランチの一端部から分岐して排気方向の下流に先端部が延設され、長さが(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値となるように設定された分岐管と、
前記第1主管と同軸に配置され、前記分岐管の先端部に他端部で接続連通されて排気方向の下流にある一端部から排気を放出する第2主管と、
前記第2主管の他端部及び前記分岐管の先端部に一端部が接続連通されるとともに前記第2主管と同方向に延設されて他端部が第2閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第2サイドブランチと、
を有することを特徴とする消音装置。
A silencer that is provided in a reciprocating internal combustion engine having a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less and reduces the low frequency of the wavelength λ contained in the exhaust gas from the internal combustion engine.
A first main pipe, one end of which is connected to the internal combustion engine and exhausted from the internal combustion engine;
One end is connected to and communicated with the other end of the first main pipe that is downstream in the exhaust direction, and the other end that extends in the same direction as the first main pipe and is downstream in the exhaust direction is a first closed end. A first side branch whose length is set to λ / 4,
The other end portion of the connected first main pipe and the one end portion of the first side branch branch off from the distal end in the exhaust direction and have a length of (2n + 1) λ / 4 (where n is 1). An integer greater than or equal to) or a branch pipe set to a value close thereto,
A second main pipe disposed coaxially with the first main pipe, connected to and communicated with the tip of the branch pipe at the other end, and discharges exhaust from one end downstream in the exhaust direction;
One end is connected to and communicated with the other end of the second main pipe and the tip of the branch pipe and extends in the same direction as the second main pipe with the other end serving as a second closed end. A second side branch with λ / 4 set to
A muffler characterized by comprising:
100Hz以下の低周波が発生する定格出力200kW以上の出力を備えた往復動式の内燃機関に設けられて前記内燃機関からの排気に含まれる波長λの前記低周波を低減させる消音装置において、
前記内燃機関に一端部が接続連通されて前記内燃機関から排気が送り込まれる第1主管と、
排気方向の下流にある前記第1主管の他端部に一端部が接続連通されるとともに前記第1主管と交差する方向に延設されて他端部が第1閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第1サイドブランチと、
前記第1主管の他端部から前記第1サイドブランチと逆方向に分岐して排気方向の下流に先端部が延設され、長さが(2n+1)λ/4(但しnは1以上の整数)又はこれに近い値となるように設定された分岐管と、
前記第1主管と同軸に配置され、前記分岐管の先端部に他端部で接続連通されて排気方向の下流にある一端部から排気を放出する第2主管と、
前記第2主管の他端部及び前記分岐管の先端部に一端部が接続連通され、前記第2主管と交差する前記分岐管と同方向に延設されて他端部が第2閉止端とされ、その長さがλ/4に設定された第2サイドブランチと、
を有することを特徴とする消音装置。
A silencer that is provided in a reciprocating internal combustion engine having a rated output of 200 kW or more that generates a low frequency of 100 Hz or less and reduces the low frequency of the wavelength λ contained in the exhaust gas from the internal combustion engine.
A first main pipe, one end of which is connected to the internal combustion engine and exhausted from the internal combustion engine;
One end is connected to and communicated with the other end of the first main pipe downstream in the exhaust direction, and is extended in a direction intersecting the first main pipe, with the other end being a first closed end, and its length. A first side branch where is set to λ / 4;
The other end of the first main pipe is branched in the opposite direction to the first side branch, and the tip is extended downstream in the exhaust direction. The length is (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more) ) Or a branch pipe set to a value close to this,
A second main pipe disposed coaxially with the first main pipe, connected to and communicated with the tip of the branch pipe at the other end, and discharges exhaust from one end downstream in the exhaust direction;
One end is connected to and communicated with the other end of the second main pipe and the tip of the branch pipe, and is extended in the same direction as the branch pipe intersecting the second main pipe, with the other end being a second closed end. A second side branch whose length is set to λ / 4,
A muffler characterized by comprising:
前記第1サイドブランチ及び前記第2サイドブランチの長さを調整自在としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の消音装置。 The silencer according to claim 1 or 2, wherein lengths of the first side branch and the second side branch are adjustable.
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