JPS63109217A - エンジンの排気サイレンサ構造 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの吸収型排気サイレンサの構造に関
するものであって、とくに排気ガス中にカーボンを多く
含むディーゼルエンジンに適するものである。

［従来技術］ エンジンの排気音を消すための排気サイレンサには、従
来より排気ガスを膨張させて圧力低下と音波干渉の作用
によって消音を行なう、いわゆる膨張型排気サイレンサ
が用いられていることはよく知られているが、石綿等の
吸音材を利用して消音を行なうようにした、いわゆる吸
収型排気サイレンサも用いられ、このような吸収型排気
サイレンサとしては、排気管の途中に多孔部を形成して
、この外周部に吸音材を配置した構造のものが提案され
ている（例えば、特開昭５６−３４９１８号公報参照）
。

ところが、上記吸収型排気サイレンサを、排気ガス中に
多くのカーボンを含むようなエンジン、とくにディーゼ
ルエンジンに対して用いると、第３図に示すように排気
ガス中のカーボンＣ′が吸音材３３°に堆積し、多孔部
２６′の穴２５°を閉塞したり、あるいは、吸音材３３
゛層内の空間部を閉塞したりして、吸音効果が急速に低
下するといった問題があり、かかるエンジンに対しては
、一般に膨張型排気サイレンサのみ設けるか、あるいは
、膨張型排気サイレンザと吸収型排気サイレンサを併用
する方式が採用されている。

ところで一方、近年、排気ガスの圧力に基づいて発生す
る圧力波を利用して吸気の過給を行なうようにした、い
わゆるコンプレックス方式による圧力波過給機が提案さ
れ、とくにディーゼルエンジンに適するものと評価され
ている。このような圧力波過給機付エンジンにおいては
、排気ガスの掃気を促進するため、排圧を極めて低くす
る必要がある。このため、圧力波過給機付エンジンに対
しては、膨張型排気サイレンサは採用できないので、吸
収型排気サイレンサに頼らざるを得ないが、排気中にカ
ーボンを多く含む場合、とくに圧力波過給機付ディーゼ
ルエンジンの場合は、前記のごとく、カーボンが吸音材
に堆積するので、吸音性能が急速に低下し、吸音材の寿
命が極めて短くなるといった問題があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
排気中にカーボンを多く含むエンジン、とくにディーゼ
ルエンジンに対して、高い吸音性能と長い寿命を有する
吸収型排気サイレンサを提供とすることを目的とする。

［発明の構成］ 本発明は、上記の目的を達するため、排気管の途中に多
孔部を形成するとともに、該多孔部の外周部に吸音材を
配置したエンジンの排気サイレンサにおいて、 上記多孔部の外周部にグラスウールを配設するとともに
、該グラスウールの外周に多孔壁を介して石綿からなる
吸音材を配設したことを特徴とするエンジンの排気サイ
レンサ構造を提供する。

［発明の効果］ 本発明によれば、排気ガス本流と接触する多孔部周囲に
耐熱性の低いグラスウールを吸音材として配設しており
、このグラスウールは排気ガス本流との接触部近傍で、
排気ガスの高温あるいは燃料中の硫黄分から生じた酸に
よって劣化を起こし、排気ガス本流中に徐々に飛散する
ので、グラスウールの排気ガス本流との接触部近傍に付
着したカーボンは、飛散するグラスウールに付着して排
気ガス本流に運び去られ、排気サイレンサ内のグラスウ
ールにはカーボンが堆積しない。また、グラスウールの
外周には多孔壁を介して、耐熱性が高くかつ吸音性能の
高い石綿を配設しているので、グラスウールがすべて飛
散するまでの長い期間高い吸音性能を維持でき、吸音性
能と寿命の両立を図ることができる。なお、すべてのグ
ラスウールが飛散した後も、石綿によって最小限の吸音
効果が保持できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第４図に、本発明にかかる吸収型排気サイレンサを備え
た、圧力波過給機付ディーゼルエンジンのシステム構成
を示す。

第４図に示すように、エンジン１には、燃焼室２．２，
２．２に吸気を供給するための吸気通路３が設けられる
一方、上記燃焼室２，２，２．２の燃焼ガスを排気する
ための排気通路４が設けられ、上記吸気通路３及び上記
排気通路４の両者にまたがって、圧力波過給機５が設け
られている。

上記圧力波過給機５のケーシング６内には、放対状に配
設された多数のスリット状通路（図示していない）を有
するロータ７が回転軸８に固定して設けられ、このロー
タ７がタイミングベルト９を介してエンジンｌのクラン
ク軸１１によって回転駆動されることにより、上記スリ
ット状通路の両端がそれぞれ所定のタイミングで、吸気
通路３の上流側と排気通路４の下流側とに開口され、又
は吸気通路３の下流側と排気通路４の上流側とに開口さ
れるようになっている。そして、このような動作に伴っ
て、排気ガス圧力に基づく圧縮波及び膨張波を上記スリ
ット状通路内に生じさせ、これによって、吸気の過給と
排気ガスの掃気が行なわれるようになっている。

上記吸気通路３には、圧力波過給機５上流においてエア
クリーナ１２が介設される一方、圧力波過給機５下流に
おいて、上流から順に、低回転・低負荷時には閉じられ
るようになっているバタフライ形式のシャッタバルブ１
３と、過給時に断熱圧縮され温度が上昇した吸気を冷却
するインタクーラ１４とが介設されている。また、吸気
通路３のエアクリーナ１２下流でかつ圧力波過給機５上
流となる位置から、圧力波過給機５をバイパスして、吸
気通路３のシャッタバルブ１３のやや下流となる位置に
連通ずるバイパス吸気通路１５が設けられ、該バイパス
吸気通路１５？こは吸気通路３との合流部において、シ
ャツタバルブ１３閉弁時には、吸気負圧の作用によって
開弁されるワンウェイ方式の制御弁１６が介設され、低
回転、低負荷時には、吸気が過給されずバイパス吸気通
路１５を介して燃焼室２，２，２．２に供給されるよう
になっている。

一方、上記排気通路４には、圧力波過給機１５のやや上
流に位置する分岐部１７から、圧力波過給機５をバイパ
スして、圧力波過給機５のやや下流に位置する集合部１
８に連通ずるバイパス排気通路１９が設けられるととも
に、上記集合部１８にはバイパス排気通路１９を開閉す
るウェストゲートバルブ２１が設けられ、該ウェストゲ
ートバルブ２１は排圧が過上昇したときには開かれ、排
気の一部をバイパス排気通路１９を介して排出して、過
給圧が設定値を越えないように調節するようになってい
る。

さらに、上記排気通路４の上記集合部１８下流には、吸
収型排気サイレンサ２２が設けられるとともに、上記排
気サイレンサ２２の下流側には、これと隣接してテール
バイブ２３が設けられている。

第１図に示すように、上記排気サイレンサ２２は、排気
通路４とほぼ同径でこれと連続して設けられた、多数の
穴２５を有する円筒状の多孔管２６と、該多孔管２６の
外側にこれと同軸で多孔管２６より大径かつやや長めの
同筒状Ｊこ形成されるとともに排気通路４の外周に固着
されたサイレンサケース２７と、上記多孔管２６と上記
サイレンサケース２７とによって画成される空間部を、
内側空間部２８と外側空間部２９とに分割する、多数の
穴３１を有する同筒状の隔壁管３２とで構成されている
。そして、サイレンサケース２７と隔壁管３２とで画成
される上記外側空間部２９には、吸音性が高くかつ耐熱
性の高い石綿３３が、その繊維の方向を排気サイレンサ
２２の軸方向と平行になるようにそろえられて充填され
ている。一方、多孔管２６とサイレンサケース２７と隔
壁管３２とで画成される上記内側空間部２８には、耐熱
性の弱いグラスウールに所定の割合で石綿を混合した混
合吸音材３４が、その繊維の方向がランダムになるよう
にして充填されている。

以下、排気サイレンサ２２の作用について説明する。

圧力波過給機付ディーゼルエンジンの排気に伴って発生
する騒音には、低周波音と高周波音とがあるが、この中
で、低周波音は圧力波過給機５内で排気ガスが膨張する
際はとんど消去される。したがって、サイレンサ２２で
は、圧力波過給機５によって消去されなかった高周波音
あるいは圧力波過給機５内で２次的に発生する高周波を
消去するようになっている。

第２図に示すように、排気ガスが入口側から排気サイレ
ンサ２２に導入され多孔管２６内を通過する際、排気ガ
ス中の気体分子の振動に起因する音波は、多孔管２６に
穿設された多数の穴２５を介してサイレンサ２２の軸方
向とは垂直方向に排気サイレンチ２２内の内側空間部２
８に侵入し、さらに隔壁管３２に穿設された多数の穴３
１を介して外側空間部２９に侵入する。このとき、音波
の実体である気体分子の振動が、内側空間部２８に充填
された混合吸音材３４及び外側空間部２９に充填された
石綿３３の繊維に伝えられ、これによって、混合吸音材
３４及び石綿３３の繊維は振動し、その際まさつによっ
て振動エネルギが熱エネルギに変換される。このように
して、排気ガス中の音波の振動エネルギは、大部分混合
吸音材３４及び石綿３３の繊維に吸収され、騒音が消去
されるようになっている。

ところで一方、排気ガス中にはカーボン粒子Ｃが含まれ
ており、このカーボン粒子Ｃは大部分は排気ガスととも
に大気中に排出されるが、この−部は多孔管２６の穴２
５を介して混合吸音材３４の繊維の隙間に侵入し、そこ
に堆積される。

ところが、サイレンサ２２の内側空間部２８に充填され
た混合吸音材３４中のグラスウールの繊維は、耐熱性が
弱いため熱的劣化をおこし、また燃料中に含まれる硫黄
が燃焼した結果生成される酸が排気ガス中に含まれるた
め、これによって化学的劣化をおこし、よって排気ガス
本流と接触する部分のグラスウールは、徐々に排気ガス
中の熱と酸によって劣化させられ、もろくなってグラス
ウール本体から剥離され排気ガス本流中に除々に飛散す
る（Ｗ）。このとき、これらのグラスウールの繊維の隙
間に堆積していたカーボンもグラスウールとともに飛散
し、したがって、内側空間部２８内の混合吸音材３４に
はカーボンが堆積しないようになっている。このような
場合、従来例では、第３図に示すように、多孔管２６°
の穴２５゛近傍の吸音材（石綿）３３°には多量のカー
ボンＣ゛が付着堆積し、ついには穴２５°を閉塞し、排
気ガス本流中の音波は吸音材（石綿）３３°に伝わらな
くなり、サイレンサ２２°の吸音性能が著しく低下して
いた。

上記混合吸音材３４は、グラスウールを主体として耐熱
性、耐酸性の高い石綿が混合されているが、これは上記
混合吸音材３４の劣化速度を遅延させるためであって、
石綿含有率は、排気ガス中のカーボンＣ含有率に応じて
、カーボンＣが混合吸音材３４中に蓄積されずかつグラ
スウールの滅失が最小限となるように適切に設定されて
いる。

なお、混合吸音材３４をグラスウールのみで形成しても
よいことはもちろんである。

このようにして、混合吸音材３４（グラスウール）を剥
離させつつ、排気ザイレンサ２２の使用を継続してゆく
と、最終的には、混合吸音材３４はすべて滅失し、排気
サイレンサ２２の外側空間部２９に充填された石綿３３
のみで吸音されるようになるが、この場合でも、最小限
の吸音効果が得られるようになっている。

なお、外側空間部２９内の石綿３３はその繊維の方向を
サイレンサ２２の軸方向と平行になるようにそろえて充
填されており、飛散防止が図られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す吸収型排気サイレンサ
の縦断面図である。 第２図は、吸音材へのカーボンの付着又は吸音材からの
カーボンの飛散の状態を示す、サイレンサの縦断面図（
下半部のみ）である。 第３図は、吸音材へのカーボンの付着の状態を示す、従
来の吸収型排気サイレンサの縦断面図（下半部のみ）で
ある。 第４図は、本発明にかかる排気サイレンサを備えた、圧
力波過給機付ディーゼルエンジンのシステム構成図であ
る。 １・・・エンジン、３・・・吸気通路、４・・・排気通
路、５・・・圧力波過給機、　２２・・・排気サイレン
サ、２３・・・テールパイプ、　　２６・・・多孔管、
２７・・・サイレンサケース、　３２・・・隔壁管、３
３・・・石綿（吸音材）、　３４・・・混合吸音材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気管の途中に多孔部を形成するとともに、該多
   孔部の外周部に吸音材を配置したエンジンの排気サイレ
   ンサにおいて、 上記多孔部の外周部にグラスウールを配設するとともに
   、該グラスウールの外周に多孔壁を介して石綿からなる
   吸音材を配設したことを特徴とするエンジンの排気サイ
   レンサ構造。