JP2952790B2 - エンジンの消音器 - Google Patents

エンジンの消音器

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JP2952790B2 JP3079579A JP7957991A JP2952790B2 JP 2952790 B2 JP2952790 B2 JP 2952790B2 JP 3079579 A JP3079579 A JP 3079579A JP 7957991 A JP7957991 A JP 7957991A JP 2952790 B2 JP2952790 B2 JP 2952790B2
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保男 寺田
稔 池田
正博 秋葉
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン用消音器、特
に自動二輪車に搭載用のエンジンの消音器の改良に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来エンジン用消音器は、たとえば実公
昭52−49003号公報に開示される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記従来の消
音器では、消音器本体内を複数の消音室に仕切り、エン
ジンから排出される排ガスを前記複数の消音室に順次に
流入させて段階的に膨脹させ、その音響エネルギを減衰
させるとともにそれを吸音材により吸収して排ガス騒音
を低減するようにしているが、消音器本体自体が鋼板等
の薄い金属板で形成されているため、高共振周波数を得
るに必要な剛性が確保できず、この消音器本体が排ガス
の圧力波をうけて振動、変形してその表面から放出され
る排気放射音が大となり、また各消音室では高温の排ガ
スの急激な膨脹により、消音器本体の端末から放出され
る排気騒音も大きくなり、全体として消音器の低減対策
として十分でないという課題があった。
【0004】本発明は上記実情にかんがみてなされたも
ので、その第1の目的は消音器本体内に流入される排ガ
スの熱を利用して消音器本体の剛性を増加させることに
より、その共振周波数を極力高めてその外表面から放出
される放出騒音を低減することにあり、またその第2の
目的は消音器本体内に流入される排ガスを強制的に冷却
してその熱エネルギを効果的に吸収し、排ガスの膨脹変
化率を低くし排ガス騒音を低減することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本請求項1の発明は、前
記第1の目的達成のため、中空の消音器本体内をセパレ
ータを以て複数の消音室に仕切り、該消音器本体に流入
した排ガスを前記消音室内に順次流入させて排ガス騒音
を低減するようにした消音器において、前記セパレータ
の少なくとも1つを消音器本体の材料よりも熱膨脹率お
よび熱容量の大きい材料により構成し、該セパレータの
外周面を前記消音器本体の内周面に係合したことにあ
る。
【0006】
【実施例】まず図1〜4を参照して本発明消音器を自動
二輪車の排気系に実施した場合の第1実施例について説
明する。
【0007】図1は本発明消音器を備えた自動二輪車の
側面図、図2は本発明消音器の要部縦断側面図、図3
は、図2の3−3線に沿う断面図、図4は、図2の4−
4線に沿う断面図である。
【0008】図1において、自動二輪車に搭載されるユ
ニットスイング式パワーユニットのエンジンEの排気ポ
ートに接続される排気管Pは該エンジンEを迂回して後
方に延びており、その後端に消音器Mが接続される。
【0009】そして排気管Pと消音器Mとの接続部がブ
ラケットBを介してエンジンEに懸吊される。
【0010】次に図2〜4を参照して消音器Mの構造を
説明する。
【0011】消音器Mの主体部分を構成する、鋼板製の
消音器本体1は、中空円筒状の胴部2の前端に前端壁3
を、またその開口後端に後端壁4をそれぞれ接合して構
成される。前記胴部2は、外筒5と多孔板8よりなる内
筒6との間にグラスウールよりなる吸音材7を充填して
層状に構成される。
【0012】消音器本体1の前端壁3は後方に向って拡
開する漏斗状に形成されて、前記排気管Pの後端が貫通
支持され、またその後端壁4は皿状に形成され、その内
面に多孔板8が裏打ちされてそれら間にグラスウールよ
りなる吸音材が充填される。
【0013】前記消音器本体1内は、アルミ合金製前部
セパレータ10および鋼板製後部セパレータ11によ
り、3つの消音室、すなわち前部の第1消音室C1 、後
部の第2消音室C2 およびそれらの間の第3消音室C3
に仕切られている。
【0014】図2,3に示すように前記第1消音室C1
内では、前記内筒6の内側にさらにグラスウール等の吸
音材13を挟んで消音筒12が重合され、この消音筒1
2の前端は胴部2と前端壁3間に挟持される支持板14
に固着され、またその後端は前記前部セパレータ10に
嵌合支持される。
【0015】さらに前記第1消音室C1 内には、排気管
Pの後端に接続される排ガス導入管15が挿入される。
この排ガス導入管15は後方に向けて末広状に拡開さ
れ、その前後中間部には、多数の小孔16…が穿設され
るとともにそれらの小孔16…を覆うようにグラスウー
ルよりなる吸音材17を介して覆管18が巻装されてい
る。また第1消音室C1 内には、第1セパレータ10の
直前に多孔板よりなる吸音板19が配設される。この吸
音板19は前記排ガス導入管15の開口後端に対面する
前壁面191 が円錘凹面に形成され、この吸音板19と
前記前部セパレータ10間にグラスウールよりなる吸音
板20が介装される。そしてこの吸音板19により排ガ
ス導入管15の開口後端より噴出する排ガスの音波エネ
ルギを集中吸収できるようになっている。
【0016】前記前部セパレータ10は鋼板よりも比熱
および熱膨脹率が大きく、かつ比重の小さい軽合金、す
なわちアルミ合金により円筒状のブロック体に形成され
ており、熱エネルギを吸収すべく所望のマスを有する。
そしてその外周面は消音器本体1の内面に密に係合支持
される。またこの前部セパレータ10の前部外周には段
部101 が形成され、この段部101 によって前記消音
筒12の後端が支持される。またその後面には凹部10
2 が形成され、この凹部102 には、多孔板21がねじ
23により固着され、該多孔板21と前部セパレータ1
0で囲まれる空間内には、グラスウールよりなる吸音材
22が充填されている。
【0017】また前記後部セパレータ11は鋼板により
盤状に形成され,その外周面は、消音器本体1の内筒6
に接合されている。
【0018】なお、この後部セパレータ11は、前部セ
パレータ10と同じくアルミ合金により形成してもよ
い。
【0019】前部および後部セパレータ10,11の上
部には、第1インナパイプ24が貫通支持され、この第
1インナパイプ24は、第1消音室C1 と第2消音室C
2 間を連通している。また後部セパレータ11の下部に
は第2インナパイプ25が貫通支持され、この第2イン
ナパイプ25は、第2消音室C2 と第3消音室C3 とを
連通している。
【0020】さらに後部セパレータ11および消音器本
体1の後端壁4の中央部には、テールパイプ26が貫通
支持され、該テールパイプ26の前端は第3消音室C3
に、またその後端は消音器本体1外に開口している。前
記テールパイプへ26の、消音器本体1内に挿入される
部分には多数の小孔27が穿設されてグラスウールより
なる吸音材28を内装した覆管29が被覆される。
【0021】次に図1〜4に示す、第1実施例の作用に
ついて説明する。
【0022】いま自動二輪車を走行すべくエンジンEを
駆動すれば、そこから排出される排ガスは図2矢印に示
すように排気ポートより排気管Pを通って消音器M内に
流入し、こゝで排ガスは、それのもつ音響エネルギを消
耗されて消音されたのち大気に放出される。
【0023】次に消音器M内での消音作用を詳細に説明
すると、高温で、爆発音をともなった排ガスは排気管P
から排ガス導入管15を通って第1消音室C1 内に流入
するが、その際、排ガス騒音は、容積の大きい第1消音
室C1 内への流入による膨脹作用と吸音板19、消音器
本体1内周面、および排気導入管15に設けた吸音材2
0,7,13,17等による吸音作用とにより一次的に
低減され、さらに第1消音室C1 内の排ガスは、第1イ
ンナパイプ24を通って第2消音室C2 へ流入し、該室
2内でも第1消音室C1 と同じくその膨脹作用と吸音材
7,9,28等による吸音作用とにより2次的に低減さ
れる。さらにまた第2消音室C2 内の排ガスは第2イン
ナパイプ25を通って第3消音室C3 へと流入し、こゝ
でも排ガス騒音は、排ガスの膨脹作用と吸音材22によ
る吸音作用とにより三次的に低減された後テールパイプ
26を通って外気に放出される。
【0024】また高温の排ガスが前述のように消音器本
体1内を流れる間に鋼板製の消音器本体1よりも比熱お
よび熱膨脹係数の大なアルミ合金よりなる、前部セパレ
ータ10は排ガス熱をうけて膨脹し、該セパレータ10
の外周面が消音器本体1の内周面に強く係合され、その
結果両者は高い緊迫力を以て一体化されて消音器本体1
の剛性が大幅に高められてその共振周波数が高くなり、
排ガスの圧力波による消音器本体1および第1セパレー
タ10の振動、変形を抑制することができる。また該セ
パレータ10の熱が直接消音器本体1に伝達されるので
該セパレータ10の放熱性が向上し、熱エネルギの低減
効果が高められる。
【0025】したがって消音器Mはテールパイプから放
出される排ガス騒音および消音器本体の表面から放出さ
れる排ガス放射音を何れも効果的に低減して高い消音効
果が得られる。
【0026】次に図5,6を参照して本発明の第2実施
例について説明する。
【0027】図5は本発明の消音器の要部縦断側面図、
図6は、図5の6−6線に沿う断面図である。
【0028】この第2実施例では、前記第1実施例にお
いて前部セパレータ10の構造を若干変更するとともに
その前方に配設される吸音板20を省略したものであっ
て、前記第1実施例と同一部材には同一符号が付され
る。
【0029】アルミ合金よりなる、前部セパレータ10
の前面、すなわち排ガス導入管15の開口端との対向面
には、保護板130が重接合される。この保護板130
は図6に示すように断面コルゲート状に形成されて、排
ガス導入管15の開口端面に対向しており、該管15か
ら放出される排ガス熱を直接受けてアルミ合金製前部セ
パレータ10を排ガス熱から保護し、かつ断面波形に形
成されることにより受熱面積が拡大され熱容量の大な前
記セパレータ10を排ガス熱により迅速に加熱膨脹でき
るようになっている。
【0030】而してこの第2実施例のものも前記第1実
施例のものと同等の作用効果を奏する。
【0031】図7には、本発明消音器の第3実施例が示
される。
【0032】図7は消音器の要部の縦断側面図であり、
前記第1実施例と同一部材には同一符号が付される。
【0033】円筒状消音器本体1の胴部2は外筒5の内
面に吸音板7を介して内筒6を重合して構成されてお
り、その胴部2内は前部、中間部および後部セパレータ
231,232および233によって第1〜第4消音室
1 ,C2 ,C3 およびC4 に区画される。前,後部セ
パレータ231,233は何れもアルミ合金製の盤体に
より構成されており、それらの外周面は鋼板製消音器本
体1の内筒6内面に係合支持される。また前記中間部セ
パレータ232は、前,後両面を凹面に形成した、アル
ミ合金製の中空盤体234内に液状シリコン等の冷媒2
35を封入して構成され、中空盤体234の外周部に穿
設される冷媒235の注入口236が封入プラグ237
によって封緘される。
【0034】第1,第2消音室C1 ,C2 は、前部セパ
レータ231に貫通支持される第1インナパイプ238
により相互に連通され、第2,第3消音室C2 ,C3
中間部セパレータ232および後部セパレータ233に
貫通支持される第2インナパイプ239によって相互に
連通され、第3,第4消音室C3 ,C4 は後部セパレー
タ233に貫通支持される第3インナパイプ240によ
り相互に連通され、さらに第4消音室C4 は後部セパレ
ータ233および消音器本体201の後端壁4に貫通支
持されるテールパイプ26により外気に連通される。
【0035】エンジンEから排気管を通って消音器M内
に流入した排ガスは、排ガス導入管15−第1消音室C
1 −第1インナパイプ238−第2消音室C2 −第2イ
ンナパイプ239−第3消音室C3 −第3インナパイプ
240−第4消音室C4 −テールパイプ26を通って外
気に放出される。そしてその間に高温で爆発騒音をとも
なった排ガスは第1〜第4消音室C1 〜C4 による段階
的に膨脹作用と、吸音材7による吸音作用とにより効果
的に爆発騒音が低減される。
【0036】また高温の排ガスが前述のように消音器本
体1内を流れる間にアルミ合金よりなる前部,中間部お
よび後部セパレータ231,232および233は排ガ
ス熱をうけて膨脹し、それらの外周面が消音器本体1の
内周面に強く係合されてそれらセパレータ231,23
2および233と消音器本体1とは高緊迫力を以て一体
化され、その結果、消音器本体1全体の剛性が著しく高
められ、排ガスの圧力波による消音器Mの振動、変形を
抑制し、その表面から放射される排ガス放射音を低減す
ることができる。
【0037】特に中間部セパレータ232は、アルミ合
金製の中空盤体234内に冷媒235を封入したことに
より、該セパレータ232に隣接する第2および第4消
音室C2 およびC4 内に流入した排ガスの熱エネルギの
一部を吸収して排ガス音を下降させ、それらの消音室C
2 ,C4 に流入する排ガスの急激な圧力変化を緩和して
それらの消音室C2 ,C4 内での消音能率が一層高めら
れる。
【0038】図8〜10には、他の構造の消音器を備え
た自動二輪車が示され図8は動二輪車の側面図、図
9は、図8の9−9線に沿う拡大横断面図、図10は、
図9の10−10線に沿う縦断面図であり、前記第1実
施例と同一部材には同一符号が付してある。
【0039】この自動二輪車では消音器M内に、水、す
なわち冷媒を積極的に流通させ、消音器Mの消音室内を
流れる排ガスを冷却することより、その熱エネルギを効
果的に吸収し、排ガスの急激な膨脹を緩和して排ガスの
爆発騒音の低減効果を高めるようにしたものである。
【0040】鋼板製の消音器本体1は、中空円筒状の胴
部2の前端に前端壁3を、またその開口後端に後端壁4
をそれぞれ溶接して構成される。消音器本体1内はアル
ミ合金製の前部セパレータ341および鋼板製の後部セ
パレータ342により第1,第2および第3消音室
1 ,C2 およびC3 に仕切られている。
【0041】前部セパレータ341は、中空円筒状に形
成され、その前端面は第1消音室C1 に向けて開口34
1 している。そしてその開口3411 に排ガス導入管
15の開口端が臨んでいる。第1消音室C1 において、
前部セパレータ341よりも前方の胴部2には、グラス
ウール等の吸音材343を介して多孔板344が裏打ち
されている。また前記第2,第3消音室C2 ,C3 は胴
部2が外筒5のみの単層に構成される。
【0042】第1消音室C1 内において、前記中空円筒
状の前部セパレータ341内にはアルミ合金製冷却コア
345が設けられ、この冷却コア345内には、自動二
輪車のエンジンE冷却用ラジエタRからの冷却水が循環
するようになっている。
【0043】次に図9,10を参照して前記冷却コア3
45の構造を説明すると、前記セパレータ341の上,
下部には横断面三日月状の上,下部タンク346,34
7が固着され、これらの上,下部タンク346,347
内は互いに並列する複数本の連通管348によって相互
に連通されており、それらの連通管348の外周には、
それらを相互に連結する複数板の冷却フィン349が固
着されている。下部タンク347には流入管350が、
また上部タンク346には流出管351が接続される。
前記冷却コア345は、自動二輪車のエンジンEの冷却
回路Cに接続される。図8に示すようにエンジンEの下
部に設けられる冷却水ポンプP1 の吐出ポートはホース
352を介して流入管350に接続され、またその吸入
ポートはホース353を介してラジエタRの出口355
に接続される。ラジエタRの入口354にホース356
を介してエンジンEの冷却水出口358に接続され、さ
らにその冷却水入口357はホース359を介して前記
冷却コア345の流出管351に接続されている。
【0044】エンジンEの駆動により、冷却水ポンプP
1 が運転されると、図8矢印に示すようにラジエタRに
よって冷却された冷却水は、ホース353を通って該ポ
ンプP1 に吸い込まれ、加圧されたのち、ホース352
を通って冷却コア345内に圧送される。冷却コア34
5内を流通した冷却水はホース359を通ってエンジン
E内に流入し、該エンジンEの図示してい水ジャケット
を通ってエンジンEを冷却したのちホース356を通っ
てラジエタRに送られる。
【0045】ところで前記冷却コア345内に流入した
冷却水は、図10に示すように下部タンク347、複数
本の連通管348、および上部タンク346へと流れ、
その間に排ガス導入管15から第1消音室C1 内に流入
した高温の排ガスを効果的に冷却して排ガスのもつ熱エ
ネルギを吸収し、第1消音室C1 内に流入した排ガスの
急激な膨脹を抑制してその際の排ガス騒音を可及的に低
減する。
【0046】また排ガス熱をうけて膨脹したアルミ合金
製前部セパレータ341は消音器本体1の胴部2に高い
緊迫力をもって係合して消音器本体1の剛性を高め、前
記第1実施例と同じく共振周波数を極力高くとることが
でき、排ガス圧力波による放射騒音を低減することがで
きる。
【0047】第1消音室C1 内の排ガスは、第2,第3
消音室C2 ,C3 へと流れてさらに段階的に消音された
のちテールパイプ26を通って外気に放出されるが、第
2,第3消音室C2 ,C3 内での消音作用は前記第1実
施例のものと同じであるので、その説明を省略する。
【0048】図11,12には、更に他の構造の消音器
を備えた自動二輪車が示され図11は音器の側面
図、図12は、図11の12矢視図である。このもの
も、図8〜10のものと同じく消音器本体1内を冷却水
をもって強制的に冷却するようにしたものであって消音
器Mの内部構造は図8〜10のものと同じであり、それ
と同一部材には同一符号が付される。
【0049】この図11、12の消音器では、消音器本
体1内の冷却コア345に冷却水を供給するための補助
水ポンプP2 が特設される。
【0050】この補助水ポンプP2 はラジエタ冷却用フ
ァン463の駆動用モータ461を利用して駆動され
る。
【0051】エンジンEの一側にはブラケット462を
介してラジエタRおよびこれに並列する前記モータ46
1が支持され、このモータ461にラジエタ冷却ファン
463および前記補助水ポンプP2 が連結され、このモ
ータ461の駆動によれば、前記冷却ファン463およ
び補助水ポンプP2 が共に駆動される。ラジエタRの入
口354はホース464を介してエンジンEの冷却水出
口358に連通され、またラジエタRの出口355は、
ホース465を介してエンジン冷却水ポンプP1 の吸込
口に接続され、さらに該ポンプP1 の吐出口はホース4
66を介してエンジンEの冷却水入口357に接続され
る。
【0052】さらに前記ラジエタRの出口355には、
分流管467が接続され、この分流管467は、前記補
助水ポンプP2 の吸込口に接続され、さらに該ポンプP
2 の吐出口はホース468を介して冷却コア345の流
入管350に接続され、該冷却コア345の流出管35
1はホース469を介してラジエタRの流入管354に
接続される。
【0053】エンジンEの運転によれば、冷却水ポンプ
1 が駆動されるとともにモータ461への通電により
これが駆動される。これにより冷却ファン463および
補助水ポンプP2 が共に駆動される。そしてラジエタR
の出口355からの冷却水の一部は補助水ポンプP2
よりホース468を介して前記冷却コア345へと圧送
され、また冷却コア345からの温められた冷却水はホ
ース469を通ってラジエタRに戻される。
【0054】消音器本体1内では、冷却コア345によ
り、図8〜10のものと同じく消音室が冷却される。
【0055】また通常のようにラジエタRからの冷却水
は冷却水ポンプP1 によりエンジンEの図示しない水ジ
ャケットに流入し、またエンジンEからの加熱水はラジ
エタRに戻される。この自動二輪車において水以外の冷
媒を用いてもよい。
【0056】前記実施例では、本発明消音器を自動二輪
車用エンジンの排気系に実施した場合を説明したが、こ
れを他のエンジンの排気系に実施してもよいことは勿論
である。
【0057】また前記実施例において消音器本体は断面
円形に形成されるが、これをどのような形状に形成して
もよく、たとえば断面楕円形、四角形、あるいはその他
の多角形であってもよい。また消音器本体の胴部は板材
を円形に巻き込んで、その両遊端を一体に接合して形成
するほか、左右の半体を合掌接合してもよい。
【0058】また前記施例では消音器本体内を3室、
あるいは4室に仕切ったものを説明したが、これを2室
あるいは5室以上に仕切ってもよい。また複数のセパレ
ータはアルミ合金製のほか鉄よりも比熱および熱膨脹率
の大きい軽合金製であってもよい。また前記実施例で
は、消音器Mを自動二輪車用ユニットスイング用エンジ
ンに適用したものを説明したが、これを他のエンジンに
も適用できることは勿論である。
【0059】
【発明の効果】請求項1の発明によれば,消音器本体内
を複数の消音室に区画するセパレータの少なくとも一つ
を消音器本体の材料よりも熱膨脹率および比熱の大きい
材料により構成し、該セパレータの外周面を消音器本体
の内周面に係合したので、排ガス熱をうけて膨脹するセ
パレータによって消音器本体の剛性を著しく高めること
ができ、その共振周波数を極力増大させて消音器本体の
振動、変形等によるその表面から放出される排気放射音
を大幅に減音することができる。
【0060】また請求項2の発明によれば、請求項1の
発明の前記効果に加えてセパレータの一つが軽合金材料
で形成されることにより消音器の軽量化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明消音器を備えた自動二輪車の側面図
【図2】本発明消音器の要部縦断側面図
【図3】図2の3−3線に沿う断面図
【図4】図2の4−4線に沿う断面図
【図5】本発明の消音器の要部縦断側面図
【図6】図5の6−6線に沿う断面図
【図7】消音器の要部縦断側面図
【図8】他の構造の消音器を備えた自動二輪車の側面図
【図9】図8の9−9線に沿う拡大横断面図
【図10】図9の10−10線に沿う縦断面図
【図11】更に他の構造の消音器の側面図
【図12】図11の12矢視図
【符号の説明】
1 消音器本体 10 前部セパレータ 11 後部セパレータ 231 前部セパレータ 232 中間部セパレータ 233 後部セパレータ 341 前部セパレータ 3411 開口 342 後部セパレー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井戸田 和久 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 実開 昭62−188513(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 7/16 F01N 1/08 F01N 1/10 F01N 3/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空の消音器本体(1)内をセパレータ
    (10,11;231,232,233;341,34
    2)を以て複数の消音室(C1 ,C2 ,C3;C1 ,C
    2 ,C3 ,C4 )に仕切り、該消音器本体(1)に流入
    した排ガスを前記消音室(C1 ,C2 ,C3 ;C1 ,C
    2 ,C3 ,C4 )内に順次流入させて排ガス騒音を低減
    するようにした消音器において、前記セパレータ(1
    0,11;231,232,233;341,342)
    の少なくとも1つを消音器本体(1)の材料よりも熱膨
    脹率および比熱の大きい材料により構成し、該セパレー
    タ(10,11;231,232,233;341,3
    42)の外周面を前記消音器本体(1)の内周面に係合
    したことを特徴とするエンジンの消音器。
  2. 【請求項2】 前記消音器本体(1)は鋼板製であり、
    また前記複数のセパレータ(10,11;231,23
    2,233;341,342)の少なくとも一つはアル
    ミ合金製である、請求項1記載のエンジンの消音器。
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