DE1476582C

DE1476582C - Silencers for small two-stroke internal combustion engines

Info

Publication number: DE1476582C
Application number: DE19661476582
Authority: DE
Inventors: Jay Richard Woodland Hills Calif. Bailey (V.St.A.)
Original assignee: McCulloch Corp., Los Angeles, Calif. (V.StA.)
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1966-12-16
Publication date: 1973-07-05

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für kleine Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit einer Expansionskammer, deren Ausgang durch eine einseitig eingespannte Metallzunge federnd abgeschlossen ist.The invention relates to a muffler for small two-stroke internal combustion engines with an expansion chamber, the output of which is resiliently closed by a metal tongue clamped on one side.

Aus der USA.-Patentschrift 2 933148 ist ein Schalldämpfer bekannt, bei dem in einer Expansionskammer eine aus Gummi bestehende Trennwand angeordnet ist; diese weist dabei herausgestanzte Abschnitte auf, die Zungen bilden: Diese Gummizungen, die innerhalb des Schalldämpfers angeordnet sind, sind sehr nachteilig, da sie durch die heißen Abgase beschädigt werden können.From US Pat. No. 2,933,148 a silencer is known in which in an expansion chamber a partition made of rubber is arranged; this has punched out sections on that form the tongues: These rubber tongues that are arranged inside the muffler are very disadvantageous because they can be damaged by the hot exhaust gases.

Die britische Patentschrift 278 857 beschreibt eine Auslaßvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der am Ende des Auslaßrohres ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welches derart aufgebaut und angeordnet ist, daß heiße Abgase austreten können, während der Eintritt von Luft in das Abgasrohr verhindert wird, die bekannte Vorrichtung weist einen V-förmigen Block auf, dessen offene Seiten durch obere und untere Stahlplatten abgedeckt sind. Die . Äustrittsgäse' drucken die Enden dieser Platten etwas auseinander, so daß sie austreten können.' ;...·. ;;. ■British patent specification 278 857 describes an exhaust device for an internal combustion engine, in which a check valve is provided at the end of the outlet pipe, which is constructed and is arranged that hot exhaust gases can escape, while preventing the entry of air into the exhaust pipe is, the known device has a V-shaped block, the open sides of which through upper and lower steel plates are covered. The . Ausustrittsgäse 'print the ends of these plates somewhat apart so that they can go out. ' ; ... ·. ;;. ■

Die bisherigen Versuche bezüglich eines akustischen Filters für das Auspuffgeräusch von Zweitakt-Brennkraftmaschinen waren bei kleinen Maschinen nicht erfolgreich. Bei diesen beispielsweise bei Kettensägen verwendeten kleinen Brennkraftmaschinen muß auch der Schalldämpfer klein sein; dies führt dazu, daß die Filtergrenzfrequenz nicht tief genug— liegt. Der SchaJJpegel einer. Zweitakt-Brennkraftmaschine ist über ein breites Frequenzband hinweg sehr hoch; deshalb, muß auch das-Geräusch im Bereich der tiefen Frequenzen gedämpft werden. Weiterhin sind die Schallwellen, die von Zweitakt-Brennkraftmaschinen abgegeben werden, Züge von diskreten Druckpulsen mit einer Härte von Schockwellen. Deshalb können die Gesetze, die für übliche akustische Erscheinungen verwendet werden, nicht voll angewendet werden.The previous attempts with regard to an acoustic filter for the exhaust noise of two-stroke internal combustion engines have not been successful with small machines. In these, for example, with chainsaws Small internal combustion engines used, the muffler must also be small; this leads to to the fact that the filter cut-off frequency is not low enough. The sheep level of a. Two-stroke internal combustion engine is over a wide frequency band very high; therefore, the noise must also be in the area the low frequencies are attenuated. Furthermore, the sound waves emitted by two-stroke internal combustion engines are delivered, trains of discrete pressure pulses with the severity of shock waves. Therefore, the laws used for common acoustic phenomena cannot be fully applied will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sicher wirkenden Schalldämpfer geringer Abmessungen für kleine Brennkraftmaschinen zu schaffen.The invention is based on the object of providing a sound damper with small dimensions to create for small internal combustion engines.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Ausgang der Expansionskammer ein an ihrem Gehäuse ausgebildeter Ventilsitz für die. Metallzunge und daß für diese ein Anschlag vorgesehen ist, der entsprechend der Biegung eines einseitig eingespannten, gleichförmig belasteten Trägers geformt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Metallzunge derart bemessen, daß ihre Resonanzfrequenz oberhalb der höchsten Auspufffrequenz der Brennkraftmaschine liegt. .-..--..According to the invention this is achieved in that the outlet of the expansion chamber is at its Housing formed valve seat for the. Metal tongue and that a stop is provided for this, the is shaped according to the bending of a cantilevered, uniformly loaded beam. at In a preferred embodiment, the metal tongue is dimensioned such that its resonance frequency is above the highest exhaust frequency of the internal combustion engine. .-..-- ..

Es wurde gefunden, daß durch das Einsetzen einer Metallzunge in den Abgasstrom die Druckpulse mit steilen Vorderflanken geglättet, d. h., daß diese Druckpülse abgestumpft werden und daß die Geräuschenergie über eine größere Zeitdauer; verteilt wird. Die scharfen hohen Geräuschspitzen .werden abgeschwächt und ausgefiltert. Den hohen intermittierenden Pulsen von sehr kurzer Dauer wird durch die Trägheit und die Federkraft der sehr' äünnen Zunge entgegengewirkt, welche freitragend am Schalldämpfer angeordnet ist und an der Austrittsöffnung als Ventil wirkt. Die Zunge führt die Energie in den Abgasstrom ^zurück. Die Metallzunge ist derart dick bemessen, um eine Resonanz auszuschalten, die eine die Zunge zerstörende Belastung erzeugen könnte; ferner ist sie dünn genug, um einen Rückdruck auszuschalten, der zu einem Leistungsverlust der Brennkraftmaschine führen könnte. It was found that by inserting a metal tongue into the exhaust gas flow, the pressure pulses with smooth leading edges, d. that is, that this pressure sleeve will be blunted and that the noise energy over a longer period of time; is distributed. The sharp high noise peaks .will attenuated and filtered out. The high intermittent pulses of very short duration are carried out by the inertia and the resilience of the very thin Counteracted tongue, which is cantilevered on the muffler and acts as a valve on the outlet opening. The tongue carries the energy back into the exhaust stream ^. The metal tongue is dimensioned so thick as to eliminate any resonance that would generate stress that would destroy the tongue could; Furthermore, it is thin enough to eliminate back pressure that could lead to a loss of power in the internal combustion engine.

Es wird ein Schalldämpfer geschaffen, in welchem der Schallpegel etwa 8 db tiefer liegt als bei einem normalen Hohlraumschalldämpfer von gleicher Größe und Form. Ein Abfall, von 6db entspricht einer Verringerung des Schäilpegels um 50 "/0. Für eine SO-cmS-Brennkraftmaschine beträgt das Volumen des Schalldämpfers lediglich etwa 112 cm³. Dies entspricht etwa dem fünften Teil des bisher für erforderlich gehaltenen Volumens. Dadurch, daß der Anschlag entsprechend der Biegung eines einseitig eingespannten, gleichförmig belasteten Trägers geformt ist, wird ein Bruch der Metällzühge sicher verhindert.A silencer is created in which the sound level is about 8 db lower than that of a normal cavity silencer of the same size and shape. A drop of 6db corresponds to a reduction in the Schäil level by 50 "/ 0. For an SO cmS internal combustion engine, the volume of the silencer is only about 112 cm ^3. This corresponds to about the fifth part of the volume previously considered necessary the stop is shaped according to the bend of a one-sided clamped, uniformly loaded girder, breakage of the metal pulls is reliably prevented.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in the following description with reference to the drawing. It shows

■ F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer,■ F i g. 1 is a partially sectioned side view of a two-stroke internal combustion engine with the one according to the invention Silencer,

Fig.2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 darge- ·, stellten Schalldämpfer undFIG. 2 is a plan view of the shown in FIG. · Put silencers and

F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 der Fig.2.F i g. 3 is a sectional view along the line 3-3 of FIG.

In F i g. 1 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine 10 dargestellt, die eine Auspufföffhüng 11 aufweist. An der Brennkraftmaschine ist ein Schalldämpfer 12 befestigt, der die Form eines rechteckigen Prismas aufweist; er hat eine Einlaßöffnung 13, die mit der Auspufföffnung 11 der Brennkraftmaschine fluchtet und den gleichen Qüerscnnitt hat:In Fig. 1 shows a two-stroke internal combustion engine 10 which has an exhaust opening 11. On the internal combustion engine is attached to a muffler 12 which has the shape of a rectangular prism; it has an inlet opening 13 which is aligned with the exhaust opening 11 of the internal combustion engine and has the same cross-section:

Der Schalldämpfer beäteht aus zwei napfförmigen Teilen, und zwar aus einem Boden 17 und einem Deckel 18. Der Deckel weist einen Randabschnitt auf, der über dem Bodenabschnitt greift.The silencer consists of two cup-shaped Parts, namely from a base 17 and a cover 18. The cover has an edge portion on, which engages over the bottom section.

Wie in den Fig.2 und 3 gezeigt, weist der Deckel 18 eine kreisförmige Auslaßöffnung 19 auf, die etwa den gleichen Querschnitt wie die Auspufföffnungen 11 und 13 hat. An der Öffnung ist ein Bund 20 vorgesehen. Außerhalb des Deckels erstreckt sich diagonal über den Deckel eine Metallzunge 23 und ein Anschlag 24. In der Draufsicht haben, wie F i g. 2 zeigt, Zunge und Anschlag gleiche Form und Länge.As shown in Figures 2 and 3, the lid 18 has a circular outlet opening 19 which has approximately the same cross section as the exhaust openings 11 and 13 has. A collar 20 is provided at the opening. Outside the lid extends diagonally A metal tongue 23 and a stop 24 over the cover. In plan view, as shown in FIG. 2 shows tongue and stop of the same shape and length.

Beide Teile sind am Deckel 18 mittels dreier Schrauben 25 befestigt.Both parts are fastened to the cover 18 by means of three screws 25.

Die Metallzunge 23 ist sehr biegsam und hat eine Dicke von etwa 0,35 mm und eine Breite von etwa 2,8 cm. Die federnde Länge von der Halterung durch die beiden dem freien Ende am nächsten liegenden Schrauben ab beträgt etwa 3,4 cm. Die Zunge sollte aus einer hochfesten Legierung hergestellt werden, beispielsweise aus einer Kobalt-Chrom-Nickel-Legierung, die Biegeermüdungsspannungen von etwa 10,5 kg/cm² bei 538° C widerstehen kann.The metal tongue 23 is very flexible and has a thickness of about 0.35 mm and a width of about 2.8 cm. The resilient length from the bracket through the two screws closest to the free end is about 3.4 cm. The tongue should be made of a high strength alloy such as a cobalt-chromium-nickel alloy that can withstand flex fatigue stresses of approximately 10.5 kg / cm ² at 538 ° C.

Die genannten Zugenmaße gelten für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine von 3Vz PS und einem Hubraum von etwa 50 cm³; der Schalldämpfer hat ein Volumen von etwa 112 cm³; die Abmessungen des Gehäuses des Schalldämpfers betragen etwa 5-7-3,2 cm. Der Einlaß 13 des Schalldämpfers hat einen Querschnitt von etwa 3 cm² und der Auslaß einen Querschnitt von etwa 2,8 cm². Die maximale erforderliche Ausbiegung des Zungenanschlags am freien Ende 30 beträgt beim gegebenen Beispiel etwa 0,7 cm.The specified pull dimensions apply to a two-stroke internal combustion engine of 3Vz HP and a displacement of about 50 cm ³ ; the muffler has a volume of about 112 cm ³ ; the dimensions of the housing of the muffler are about 5-7-3.2 cm. The inlet 13 of the muffler has a cross section of about 3 cm ² and the outlet has a cross section of about 2.8 cm ² . The maximum required deflection of the tongue stop at the free end 30 is approximately 0.7 cm in the example given.

Da gefunden wurde, daß die Abgase auf die Zunge etwa wie eine gleichförmig verteilte Last einwirken,Since it has been found that the exhaust gases act on the tongue somewhat like a uniformly distributed load,

ίο ist die Biegekurve der Zunge die eines Freiträgers, der durch eine gleichförmig verteilte Last belastet ist, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Die Ausbiegung der Zunge wird durch den Anschlag 24 begrenzt. Damit kein Bruch auftreten kann, muß der Zungenanschlag der Biegekurve der Zunge angepaßt sein.ίο is the bending curve of the tongue that of a cantilever beam, which is loaded by a uniformly distributed load, as shown in FIG. 3 is shown. The deflection of the The tongue is limited by the stop 24. So that no break can occur, the tongue stop must be adapted to the bending curve of the tongue.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Silencer for small two-stroke internal combustion engines with an expansion chamber, the output of which is resiliently closed by a metal tongue clamped on one side, thereby characterized in that the outlet of the expansion chamber is a valve seat (19, 20) formed on its housing (18) for the metal tongue (23) and that a stop (24) 'is provided for this, which corresponds to the Bend of a cantilevered, uniformly loaded beam is formed.

2. Silencer 'according to' claim!, ^ Thereby marked that the metal tongue. (23) is dimensioned such that its resonance frequency is above the highest Aüspufffrefrequenz the internal combustion engine is-. ... -. ■■■ -. ··