用于通用发动机的消声器单元转让专利
申请号 : CN200680022435.X
文献号 : CN101203663B
文献日 : 2010-05-19
发明人 : 佐藤义一 , 坂本一弘 , 直江学 , 本田宗平
申请人 : 本田技研工业株式会社
摘要 :
本发明涉及一种用于通用发动机的消声器单元。该消声器单元包括消声器(40)，该消声器具有在其中限定的迷宫式消音腔室(101，102，103)以及布置在所述消声器内的进气管(85)。该进气管具有通过排气管(43)与所述发动机的排气口相连的开口端(106)、与该开口端相对的闭合端(107)、以及设置在所述开口端附近并将所述进气管的内部空间和第一消音腔室(101)连接的穿孔(108)。所述进气管的所述闭合端暴露于外部空气，因而排气在撞击在所述进气管的闭合端上时被冷却。
权利要求 :
1.一种用于通用发动机的消声器单元，该通用发动机包括具有排气口的发动机体，该消声器单元包括：排气管，该排气管具有适于与所述发动机体的所述排气口相连的第一端和与该第一端相对的第二端；以及消声器，该消声器具有在其中限定的迷宫式消音腔室以及布置在该消声器内的进气管，该进气管具有与所述排气管的所述第二端相连的开口端以及与该开口端相对的闭合端，所述进气管的所述闭合端暴露于外部空气，所述进气管中还形成有一组穿孔以使所述进气管的内部空间与所述迷宫式消音腔室的第一消音腔室流体连通，所述穿孔定位成距所述进气管的所述开口端比距所述闭合端更近。
2.根据权利要求1所述的消声器单元，其中，所述进气管的所述闭合端从所述消声器的外表面向外伸出。
3.根据权利要求1所述的消声器单元，其中，所述排气管具有弯曲部，该弯曲部构造成引导排气沿着所述进气管的一侧前进直到排气撞击在所述进气管的所述闭合端上。
4.根据权利要求3所述的消声器单元，其中，所述进气管的所述一侧没有穿孔。
5.根据权利要求1所述的消声器单元，其中，所述消声器还包括布置在其中的出气管，该出气管用于将排气从所述迷宫式消音腔室的最后的消音腔室向所述消声器的外部排放，并且其中所述进气管和所述出气管彼此垂直地布置。
6.根据权利要求1所述的消声器单元，其中，所述消声器具有适于附接到所述发动机体的单个的第一附接部，其中所述排气管的所述第一端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置以用于附接到所述发动机体的所述排气口的第二附接部和第三附接部，并且其中，所述第一附接部、第二附接部和第三附接部位于一个三角形的相应角部处，所述消声器的重心位于该三角形内。
7.根据权利要求6所述的消声器单元，其中，所述排气管的所述第二端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置的一对附接部，并且其中，所述第二端的所述附接部布置在所述三角形外，并从所述第一端的所述第二附接部和第三附接部沿着远离所述消声器的所述第一附接部的方向偏移。
8.根据权利要求6所述的消声器单元，其中，所述三角形是等腰三角形，并且所述消声器的所述第一附接部位于该等腰三角形的顶角处。
9.根据权利要求6所述的消声器单元，其中，所述消声器一体形成有支撑托架，并且该支撑托架形成所述第一附接部。
10.根据权利要求1所述的消声器单元，其中，所述消声器具有倾斜底壁部，该倾斜底壁部向上倾斜从而在该倾斜底壁部与所述发动机体的包括所述排气口的部分之间限定三角形空间，并且其中所述排气管布置在该三角形空间内。
11.根据权利要求10所述的消声器单元，其中，所述倾斜底壁部局部限定了所述第一消音腔室。
12.根据权利要求10所述的消声器单元，其中，所述消声器中布置有分隔壁，以将所述消声器的内部空间分成所述第一消音腔室和第二消音腔室，该分隔壁大致平行于所述消声器的所述倾斜底壁部延伸。
13.根据权利要求10所述的消声器单元，其中，所述发动机体具有多个第一双头螺栓，所述第一双头螺栓关于所述排气口的中央轴线彼此对称地布置在该排气口的周围，并从所述发动机体向上伸出以相对于所述排气口连接所述排气管的所述第一端，其中所述消声器具有多个第二双头螺栓，所述第二双头螺栓关于所述进气管的中央轴线彼此对称地布置在所述进气管的所述开口端的周围，并从所述消声器的所述倾斜底壁部垂直地伸出以相对于所述消声器连接所述排气管的所述第二端，并且其中每个所述第一双头螺栓和对应一个所述第二双头螺栓彼此没有垂直对齐，而是彼此成角度地延伸。
14.根据权利要求13所述的消声器单元，其中，所述三角形空间具有大端和与该大端相对的小端，并且其中每个所述第二双头螺栓均从所述第一双头螺栓中的对应一个沿朝向所述三角形空间的所述大端的方向偏移。
15.一种用于通用发动机的消声器单元，该通用发动机包括具有排气口的发动机体，该消声器单元包括：排气管，该排气管具有适于与所述发动机体的所述排气口相连的第一端和与该第一端相对的第二端；以及消声器，该消声器与所述排气管的所述第二端相连并且具有适于连接到所述发动机体的单个的第一附接部，其中所述排气管的所述第一端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置以用于附接到所述发动机体的包括所述排气口的部分的第二附接部和第三附接部，并且其中，所述第一附接部、第二附接部和第三附接部位于一个三角形的相应角部处，所述消声器的重心位于该三角形内。
16.根据权利要求15所述的消声器单元，其中，所述排气管的所述第二端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置的一对附接部，并且其中，所述第二端的所述附接部布置在所述三角形外，并从所述第一端的所述第二附接部和第三附接部沿着远离所述消声器的所述第一附接部的方向偏移。
17.根据权利要求15所述的消声器单元，其中，所述三角形是等腰三角形，并且所述消声器的所述第一附接部位于该等腰三角形的顶角处。
18.根据权利要求15所述的消声器单元，其中，所述消声器一体形成有支撑托架，并且该支撑托架形成所述第一附接部。
19.根据权利要求15所述的消声器单元，其中，所述消声器具有倾斜底壁部，该倾斜底壁部向上倾斜从而在该倾斜底壁部与所述发动机体的包括所述排气口的所述部分之间限定三角形空间，并且其中所述排气管布置在该三角形空间内。
20.根据权利要求19所述的消声器单元，其中，所述消声器中限定有迷宫式消音腔室，并且所述倾斜底壁部局部限定了所述迷宫式消音腔室的第一消音腔室。
21.根据权利要求19所述的消声器单元，其中，所述消声器中布置有分隔壁，以将所述消声器的内部空间分成两个消音腔室，该分隔壁大致平行于所述消声器的所述倾斜底壁部延伸。
22.根据权利要求19所述的消声器单元，其中，所述发动机体具有多个第一双头螺栓，所述第一双头螺栓关于所述排气口的中央轴线彼此对称地布置在该排气口的周围，并从所述发动机体向上伸出以相对于所述排气口连接所述排气管的所述第一端，其中所述消声器具有多个第二双头螺栓，所述第二双头螺栓彼此对称地布置，并从所述消声器的所述倾斜底壁部垂直地伸出以相对于所述消声器连接所述排气管的所述第二端，并且其中每个所述第一双头螺栓和对应一个所述第二双头螺栓彼此没有垂直对齐而是彼此成角度地延伸。
23.根据权利要求22所述的消声器单元，其中，所述三角形空间具有大端和与该大端相对的小端，并且其中每个所述第二双头螺栓均从所述第一双头螺栓中的对应一个沿朝向所述三角形空间的所述大端的方向偏移。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于通用发动机的消声器单元，更具体地涉及这样一种消声器单元，该消声器单元包括通过排气管与发动机的排气口相连的消声器。
背景技术
公知用于通用发动机中的消声器单元，例如如日本实用新型公报(JP-UM-A)No.2-99214、日本专利公报(JP-A)No.2003-097289和日本实用新型公报(JP-UM-A)No.59-194521中所公开的消声器单元。
本发明的图17示出了在JP-UM-A 2-99214中公开的消声器单元。如该图所示，所公开的消声器单元包括消声器300，该消声器具有一对壳体部件301和302，这两个壳体部件通过布置在它们之间的分隔壁303而连接在一起。在消声器300中在分隔壁303的相对两侧上限定有两个消音腔室304、305。壳体部件304具有进气口308，第一腔室304通过该进气口308与通用发动机306的排气口307连通。分隔壁303具有：面对着进气口308的圆顶状凹部311；以及多个尖顶孔(lancet hole)312，第一消音腔室304和第二消音腔室305通过这些尖顶孔彼此连通。第二消音腔室305通过尾管109通向外部空气。
通过这样布置的消声器单元，当排气被以经由尖顶孔312而穿过第一腔室304和第二腔室305的路线传送时，气体的速度和压力下降从而降低了声级。然而在这种情况下，由于圆顶状凹部311形成为布置在消音器300内的分隔壁303的整体部分，因此对于消声器300而言根本不指望通过在排气穿过消声器300的同时对排气进行有效冷却而显著降低排气声音。
本发明的图18示出了在JP-UM-A 59-194521中公开的消声器单元。如该图所示，该消声器单元包括消声器333和排气管334，该排气管的一端与消声器333相连而另一端与通用发动机311的排气口332相连。排气管334的中部通过一对螺钉335而固定到发动机311的包括排气口332的部分上。
通过该布置，由于消声器333以悬臂方式被排气管334支撑，因此消声器333可能引起过度振动，从而产生令人不适的振动噪音。可以试图增加排气管334以及排气管与发动机体之间的接合部的刚性，但是试图加强会增加包括该消声器单元的通用发动机311的整体重量和尺寸。
本发明的图19示出了在JP-A 2003-097289中公开的消声器单元。如该图所示，消声器单元包括消声器343和排气管344，该排气管的一端与消声器343相连而另一端与通用发动机341的排气口342相连。消声器343也以悬臂方式被排气管344支撑，因此可能在固定到发动机体的排气管344的近端周围进行振动运动。另外，消声器343布置在发动机341的气缸体347上方，并通过在垂直面内延伸的螺钉(未示出)而固定于排气管344的远端。通过该布置，在消声器343与气缸体347之间仅设有对于通过未示出的螺钉来附接消声器343和排气管344可用的小空间。由此，利用该小空间的消声器安装操作的效率非常低。
鉴于传统装置的上述困难，期望提供一种用于通用发动机的消声器单元，该消声器单元能够在排气被以穿过消声器的路线传送的同时对其进行有效冷却，从而显著降低排气声音，该消声器单元不会引起会导致产生令人不适的振动噪音的不当振动，并且可以以提高的效率附接于发动机体。
本发明的图17示出了在JP-UM-A 2-99214中公开的消声器单元。如该图所示，所公开的消声器单元包括消声器300，该消声器具有一对壳体部件301和302，这两个壳体部件通过布置在它们之间的分隔壁303而连接在一起。在消声器300中在分隔壁303的相对两侧上限定有两个消音腔室304、305。壳体部件304具有进气口308，第一腔室304通过该进气口308与通用发动机306的排气口307连通。分隔壁303具有：面对着进气口308的圆顶状凹部311；以及多个尖顶孔(lancet hole)312，第一消音腔室304和第二消音腔室305通过这些尖顶孔彼此连通。第二消音腔室305通过尾管109通向外部空气。
通过这样布置的消声器单元，当排气被以经由尖顶孔312而穿过第一腔室304和第二腔室305的路线传送时，气体的速度和压力下降从而降低了声级。然而在这种情况下，由于圆顶状凹部311形成为布置在消音器300内的分隔壁303的整体部分，因此对于消声器300而言根本不指望通过在排气穿过消声器300的同时对排气进行有效冷却而显著降低排气声音。
本发明的图18示出了在JP-UM-A 59-194521中公开的消声器单元。如该图所示，该消声器单元包括消声器333和排气管334，该排气管的一端与消声器333相连而另一端与通用发动机311的排气口332相连。排气管334的中部通过一对螺钉335而固定到发动机311的包括排气口332的部分上。
通过该布置，由于消声器333以悬臂方式被排气管334支撑，因此消声器333可能引起过度振动，从而产生令人不适的振动噪音。可以试图增加排气管334以及排气管与发动机体之间的接合部的刚性，但是试图加强会增加包括该消声器单元的通用发动机311的整体重量和尺寸。
本发明的图19示出了在JP-A 2003-097289中公开的消声器单元。如该图所示，消声器单元包括消声器343和排气管344，该排气管的一端与消声器343相连而另一端与通用发动机341的排气口342相连。消声器343也以悬臂方式被排气管344支撑，因此可能在固定到发动机体的排气管344的近端周围进行振动运动。另外，消声器343布置在发动机341的气缸体347上方，并通过在垂直面内延伸的螺钉(未示出)而固定于排气管344的远端。通过该布置，在消声器343与气缸体347之间仅设有对于通过未示出的螺钉来附接消声器343和排气管344可用的小空间。由此，利用该小空间的消声器安装操作的效率非常低。
鉴于传统装置的上述困难，期望提供一种用于通用发动机的消声器单元，该消声器单元能够在排气被以穿过消声器的路线传送的同时对其进行有效冷却，从而显著降低排气声音，该消声器单元不会引起会导致产生令人不适的振动噪音的不当振动，并且可以以提高的效率附接于发动机体。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于通用发动机的消声器单元，该通用发动机包括具有排气口的发动机体，该消声器单元包括：排气管，该排气管具有适于与所述发动机体的所述排气口相连的第一端和与该第一端相对的第二端；以及消声器，该消声器在其中限定有迷宫式消音腔室并在所述消声器内布置有进气管，该进气管具有与所述排气管的所述第二端相连的开口端以及与该开口端相对的闭合端，所述进气管的所述闭合端暴露于外部空气，所述进气管中还形成有一组穿孔以使所述进气管的内部空间与所述迷宫式消音腔室的第一消音腔室流体连通，所述穿孔定位成距所述进气管的所述开口端比距所述闭合端更近。
通过该布置，由于所述进气管的闭合端暴露于温度比排气的温度低得多的外部空气，因此排气在撞击在进气管的闭合端上时被冷却。通过这样冷却排气，显著地减少了排气的热能。这样特别有效地降低了排气声级。
优选的是，所述进气管的所述闭合端从所述消声器的外表面向外伸出。所述进气管的这样伸出的闭合端具有相对较大的表面积，因而能够改善对排气的冷却。
所述排气管可以具有弯曲部，该弯曲部构造成引导排气沿着所述进气管的一侧前进直到排气撞击在所述进气管的所述闭合端上。通过这样引导排气，排气在进气管的闭合端处可容易地进行U形转弯。由此，在进气管的闭合端处已经被冷却的排气与刚引入进气管中并朝向进气管的闭合端前进的排气直接接触。在经冷却排气与未经冷却排气之间发生的这种直接接触进一步减少了排气的热能，从而进一步降低了排气声音。
优选的是，引导排气前进所沿的所述进气管的所述一侧没有穿孔。该布置确保了在排气朝向进气管的闭合端前进时，大部分的排气能够绕过穿孔。
所述消声器还可以包括布置在其中的出气管，该出气管用于将排气从所述迷宫式消音腔室的最后的消音腔室向所述消声器的外部排放。所述进气管和所述出气管彼此垂直地布置。通过这样以彼此垂直的取向布置进气管和出气管，可以在不增加所述消声器的重量、尺寸或成本的情况下为排气提供长流动路径。
在本发明的一个优选方式中，所述消声器具有适于附接于所述发动机体的单个的第一附接部，所述排气管的所述第一端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置以用于附接到所述发动机体的所述排气口的第二附接部和第三附接部。在平面图中，所述第一附接部、第二附接部和第三附接部位于一个三角形的相应角部处，所述消声器的重心位于该三角形内。通过这样布置所述第一附接部、第二附接部和第三附接部以及所述消声器的重心，通过三点安装系统将包括所述消声器和所述排气管的所述消声器单元安装在所述发动机体上，并且可以由所述第一附接部、第二附接部和第三附接部几乎均匀地承受所述消声器的重量。这样安装的消声器在位置方面高度稳定，并且不会进行可能致使产生令人不适的振动噪音的振动运动。
优选的是，所述排气管的所述第二端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置的一对附接部，并且在平面图中，所述第二端的所述附接部布置在所述三角形外，并从所述第一端的所述第二附接部和第三附接部沿着远离所述消声器的所述第一附接部的方向偏移。通过这样使位于所述排气管的第二端的附接部相对于位于所述排气管的第一端的第二附接部和第三附接部偏移，排气管的刚度增加，因而能够保持消声器基本上不会振动。
由将所述第一附接部、第二附接部和第三附接部互连的三条直线绘制或形成的所述三角形可以是等腰三角形，并且所述消声器的所述第一附接部位于该等腰三角形的顶角处。该布置特别有利，因为由所述第一附接部、第二附接部和第三附接部几乎均匀地支撑或承受所述消声器的重量。
优选的是，所述消声器一体形成有支撑托架，并且该支撑托架形成所述第一附接部。
所述消声器可以具有倾斜底壁部，该倾斜底壁部向上倾斜从而在该倾斜底壁部与所述发动机体的包括所述排气口的部分之间限定大致三角形构造的空间，所述排气管布置在该三角形空间内。借助所述三角形空间的特定形状，该三角形空间S的大端比小端提供了较大开口，因而比小端接收更大量的空气。由此，外部空气趋于生成从大端流入三角形空间并从小端离开该三角形空间的空气流。排气管在外部空气经过三角形空间时被其冷却。由于在排气管处排气的温度最高，因此通过外部空气流对排气管进行冷却可非常有效地减少排气的热能，从而导致降低排气声音。
优选的是，所述倾斜底壁部局部限定了所述消声器的所述第一消音腔室。通过该布置，由于所述倾斜底壁部也被外部空气流冷却，因此在排气经过由这样被冷却的倾斜底壁部局部限定的第一消音腔室时可以实现进一步减少热能。
所述消声器中可以布置有分隔壁，以将所述消声器的内部空间分成所述第一消音腔室和第二消音腔室，该分隔壁大致平行于所述消声器的所述倾斜底壁部延伸。通过这样平行于所述消声器的所述倾斜底壁部布置所述分隔壁，可以容易地在分隔壁的相对两侧上设置相同尺寸或容积的两个消音腔室。该布置可特别有效地提高了消声器的消音效率。
在本发明的一个优选方式中，所述发动机体具有多个第一双头螺栓，所述第一双头螺栓关于所述排气口的中央轴线相对彼此对称地布置在该排气口的周围，并从所述发动机体向上伸出以相对于所述排气口连接所述排气管的所述第一端，并且所述消声器具有多个第二双头螺栓，所述第二双头螺栓关于所述进气管的中央轴线相对彼此对称地布置在所述进气管的所述开口端的周围，并从所述消声器的所述倾斜底壁部垂直地伸出以相对于所述消声器连接所述排气管的所述第二端。每个所述第一双头螺栓和对应一个所述第二双头螺栓彼此没有垂直对齐而是彼此成角度地延伸。
通过这样成角度地布置第一和第二双头螺栓，用于将螺母紧固到对应一个第一双头螺栓上的工具可顺利地放置或设置在操作位置，而不会与已经紧固在第二双头螺栓上的螺母干涉。
优选的是，每个所述第二双头螺栓均沿朝向所述三角形空间的大端的方向从所述第一双头螺栓中的对应一个偏移。该布置使得操作人员能够临时将螺母紧固到配合的双头螺栓上，而不会与相邻部件干涉。由此，可以以提高的效率将所述消声器安装在所述发动机体上。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于通用发动机的消声器单元，该通用发动机包括具有排气口的发动机体，该消声器单元包括：排气管，该排气管具有适于与所述发动机体的所述排气口相连的第一端和与该第一端相对的第二端；以及消声器，该消声器与所述排气管的所述第二端相连并且具有适于连接到所述发动机体的单个的第一附接部，其中所述排气管的所述第一端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置以用于附接到所述发动机体的包括所述排气口的部分的第二附接部和第三附接部，其中在平面图中，所述第一附接部、第二附接部和第三附接部位于一个三角形的相应角部处，并且所述消声器的重心位于该三角形内。
通过这样布置所述第一附接部、第二附接部和第三附接部以及所述消声器的重心，通过三点安装系统将包括所述消声器和所述排气管的所述消声器单元安装在所述发动机体上，并且可以由所述第一附接部、第二附接部和第三附接部几乎均匀地支撑或承受所述消声器的重量。这样安装的消声器在位置方面高度稳定，并且不会进行可能致使产生令人不适的振动噪音的振动运动。显然，可以按照与前面关于根据本发明第一方面的消声器单元所描述并进行修改的方式相同的方式来修改根据本发明第二方面构造的消声器单元。
通过该布置，由于所述进气管的闭合端暴露于温度比排气的温度低得多的外部空气，因此排气在撞击在进气管的闭合端上时被冷却。通过这样冷却排气，显著地减少了排气的热能。这样特别有效地降低了排气声级。
优选的是，所述进气管的所述闭合端从所述消声器的外表面向外伸出。所述进气管的这样伸出的闭合端具有相对较大的表面积，因而能够改善对排气的冷却。
所述排气管可以具有弯曲部，该弯曲部构造成引导排气沿着所述进气管的一侧前进直到排气撞击在所述进气管的所述闭合端上。通过这样引导排气，排气在进气管的闭合端处可容易地进行U形转弯。由此，在进气管的闭合端处已经被冷却的排气与刚引入进气管中并朝向进气管的闭合端前进的排气直接接触。在经冷却排气与未经冷却排气之间发生的这种直接接触进一步减少了排气的热能，从而进一步降低了排气声音。
优选的是，引导排气前进所沿的所述进气管的所述一侧没有穿孔。该布置确保了在排气朝向进气管的闭合端前进时，大部分的排气能够绕过穿孔。
所述消声器还可以包括布置在其中的出气管，该出气管用于将排气从所述迷宫式消音腔室的最后的消音腔室向所述消声器的外部排放。所述进气管和所述出气管彼此垂直地布置。通过这样以彼此垂直的取向布置进气管和出气管，可以在不增加所述消声器的重量、尺寸或成本的情况下为排气提供长流动路径。
在本发明的一个优选方式中，所述消声器具有适于附接于所述发动机体的单个的第一附接部，所述排气管的所述第一端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置以用于附接到所述发动机体的所述排气口的第二附接部和第三附接部。在平面图中，所述第一附接部、第二附接部和第三附接部位于一个三角形的相应角部处，所述消声器的重心位于该三角形内。通过这样布置所述第一附接部、第二附接部和第三附接部以及所述消声器的重心，通过三点安装系统将包括所述消声器和所述排气管的所述消声器单元安装在所述发动机体上，并且可以由所述第一附接部、第二附接部和第三附接部几乎均匀地承受所述消声器的重量。这样安装的消声器在位置方面高度稳定，并且不会进行可能致使产生令人不适的振动噪音的振动运动。
优选的是，所述排气管的所述第二端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置的一对附接部，并且在平面图中，所述第二端的所述附接部布置在所述三角形外，并从所述第一端的所述第二附接部和第三附接部沿着远离所述消声器的所述第一附接部的方向偏移。通过这样使位于所述排气管的第二端的附接部相对于位于所述排气管的第一端的第二附接部和第三附接部偏移，排气管的刚度增加，因而能够保持消声器基本上不会振动。
由将所述第一附接部、第二附接部和第三附接部互连的三条直线绘制或形成的所述三角形可以是等腰三角形，并且所述消声器的所述第一附接部位于该等腰三角形的顶角处。该布置特别有利，因为由所述第一附接部、第二附接部和第三附接部几乎均匀地支撑或承受所述消声器的重量。
优选的是，所述消声器一体形成有支撑托架，并且该支撑托架形成所述第一附接部。
所述消声器可以具有倾斜底壁部，该倾斜底壁部向上倾斜从而在该倾斜底壁部与所述发动机体的包括所述排气口的部分之间限定大致三角形构造的空间，所述排气管布置在该三角形空间内。借助所述三角形空间的特定形状，该三角形空间S的大端比小端提供了较大开口，因而比小端接收更大量的空气。由此，外部空气趋于生成从大端流入三角形空间并从小端离开该三角形空间的空气流。排气管在外部空气经过三角形空间时被其冷却。由于在排气管处排气的温度最高，因此通过外部空气流对排气管进行冷却可非常有效地减少排气的热能，从而导致降低排气声音。
优选的是，所述倾斜底壁部局部限定了所述消声器的所述第一消音腔室。通过该布置，由于所述倾斜底壁部也被外部空气流冷却，因此在排气经过由这样被冷却的倾斜底壁部局部限定的第一消音腔室时可以实现进一步减少热能。
所述消声器中可以布置有分隔壁，以将所述消声器的内部空间分成所述第一消音腔室和第二消音腔室，该分隔壁大致平行于所述消声器的所述倾斜底壁部延伸。通过这样平行于所述消声器的所述倾斜底壁部布置所述分隔壁，可以容易地在分隔壁的相对两侧上设置相同尺寸或容积的两个消音腔室。该布置可特别有效地提高了消声器的消音效率。
在本发明的一个优选方式中，所述发动机体具有多个第一双头螺栓，所述第一双头螺栓关于所述排气口的中央轴线相对彼此对称地布置在该排气口的周围，并从所述发动机体向上伸出以相对于所述排气口连接所述排气管的所述第一端，并且所述消声器具有多个第二双头螺栓，所述第二双头螺栓关于所述进气管的中央轴线相对彼此对称地布置在所述进气管的所述开口端的周围，并从所述消声器的所述倾斜底壁部垂直地伸出以相对于所述消声器连接所述排气管的所述第二端。每个所述第一双头螺栓和对应一个所述第二双头螺栓彼此没有垂直对齐而是彼此成角度地延伸。
通过这样成角度地布置第一和第二双头螺栓，用于将螺母紧固到对应一个第一双头螺栓上的工具可顺利地放置或设置在操作位置，而不会与已经紧固在第二双头螺栓上的螺母干涉。
优选的是，每个所述第二双头螺栓均沿朝向所述三角形空间的大端的方向从所述第一双头螺栓中的对应一个偏移。该布置使得操作人员能够临时将螺母紧固到配合的双头螺栓上，而不会与相邻部件干涉。由此，可以以提高的效率将所述消声器安装在所述发动机体上。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于通用发动机的消声器单元，该通用发动机包括具有排气口的发动机体，该消声器单元包括：排气管，该排气管具有适于与所述发动机体的所述排气口相连的第一端和与该第一端相对的第二端；以及消声器，该消声器与所述排气管的所述第二端相连并且具有适于连接到所述发动机体的单个的第一附接部，其中所述排气管的所述第一端具有相对于所述排气管的中央轴线对称地布置以用于附接到所述发动机体的包括所述排气口的部分的第二附接部和第三附接部，其中在平面图中，所述第一附接部、第二附接部和第三附接部位于一个三角形的相应角部处，并且所述消声器的重心位于该三角形内。
通过这样布置所述第一附接部、第二附接部和第三附接部以及所述消声器的重心，通过三点安装系统将包括所述消声器和所述排气管的所述消声器单元安装在所述发动机体上，并且可以由所述第一附接部、第二附接部和第三附接部几乎均匀地支撑或承受所述消声器的重量。这样安装的消声器在位置方面高度稳定，并且不会进行可能致使产生令人不适的振动噪音的振动运动。显然，可以按照与前面关于根据本发明第一方面的消声器单元所描述并进行修改的方式相同的方式来修改根据本发明第二方面构造的消声器单元。
附图说明
图1是配备有根据本发明的消声器单元的通用发动机的前视图；
图2是图1的右侧视图；
图3是图1的后视图；
图4是通用发动机的一部分的侧视图，显示出消声器单元附接于发动机体；
图5是发动机体的连接到消声器的排气口的平面图；
图6是沿着图5的线6-6剖取的剖视图；
图7是消声器单元的消声器的侧垂直剖视图；
图8是消声器的前垂直剖视图；
图9是消声器的下分隔壁部件的仰视图；
图10是消声器的上分隔壁部件的俯视平面图；
图11是消声器的立体图，显示出排气被以穿过消声器的路线传送的方式；
图12是消声器的平面图，显示出消声器经由三点安装系统安装到发动机体上的方式；
图13A是表示传统消声器单元的消声器安装结构的侧视图；
图13B是类似于图12的平面图，表示根据本发明的消声器安装结构；
图14是表示根据本发明修改例的消声器安装结构的平面图；
图15A和图15B是显示出其中包括消声器和排气管的消声器单元安装到发动机体的方式的视图；
图16是图15B的放大图，表示通过消声器单元获得的冷却效果；以及
图17、图18和图19是表示通用发动机中采用的传统消声器单元的典型示例的视图。
图2是图1的右侧视图；
图3是图1的后视图；
图4是通用发动机的一部分的侧视图，显示出消声器单元附接于发动机体；
图5是发动机体的连接到消声器的排气口的平面图；
图6是沿着图5的线6-6剖取的剖视图；
图7是消声器单元的消声器的侧垂直剖视图；
图8是消声器的前垂直剖视图；
图9是消声器的下分隔壁部件的仰视图；
图10是消声器的上分隔壁部件的俯视平面图；
图11是消声器的立体图，显示出排气被以穿过消声器的路线传送的方式；
图12是消声器的平面图，显示出消声器经由三点安装系统安装到发动机体上的方式；
图13A是表示传统消声器单元的消声器安装结构的侧视图；
图13B是类似于图12的平面图，表示根据本发明的消声器安装结构；
图14是表示根据本发明修改例的消声器安装结构的平面图；
图15A和图15B是显示出其中包括消声器和排气管的消声器单元安装到发动机体的方式的视图；
图16是图15B的放大图，表示通过消声器单元获得的冷却效果；以及
图17、图18和图19是表示通用发动机中采用的传统消声器单元的典型示例的视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的一个优选实施方式。
图1至图3表示配备有根据本发明实施方式的消声器单元的通用发动机10。发动机10大体上包括发动机体27、以及与发动机体27相关联以使发动机10操作的辅助装置。
如图1所示，发动机体27是所谓的“空冷倾斜单缸顶置凸轮轴(OHC)”型，并且包括用于在其中保持润滑油12的曲轴箱13、水平并可旋转地安装在曲轴箱13上的曲轴(输出轴)14、与曲轴箱13形成为单件并相对于垂直方向倾斜的单气缸体15、可滑动地接收在形成于气缸体15内的气缸16中的往复活塞17、形成活塞17与曲轴14之间的连杆的连接杆18、安装成关闭气缸体15的开口端19的气缸盖21、用于打开和关闭气缸盖21的进气口22的进气门24以及用于打开和关闭气缸盖21的排气口23的排气门25。
曲轴箱13、气缸体15和气缸盖21一起构成了发动机体27的外壳28。气缸体21、气缸盖21和活塞17在它们之间共同限定了燃烧室29。气缸盖21具有气门室32，在该气门室中布置有气门驱动机构以响应于曲轴14的旋转彼此在时间上相关地驱动进气门24和排气门25。曲轴14在其一端处具有动力输出部31。
在图1中，附图标记33表示油位表；附图标记41表示消声器盖；附图标记45表示尾管，该尾管与消声器盖41相连并形成发动机10的排气系统的排放端；并且附图标记26表示供在其上放置发动机10的地面。
辅助装置包括用于使气态燃料与空气混合以形成供应到发动机体27的进气口24(见图1)的可燃混合物的汽化器36、用于过滤掉吸入汽化器36的空气中的灰尘和污物的空气滤清器35(见图2)、储存燃料的燃料箱37、用于减少或消除发动机10的排气噪音的消声器40(见图1)、用于起动发动机10的反冲起动器39(见图2)、用于检测保存在曲轴箱13内的润滑油12的油位的油告警系统50(见图2)以及点火装置60(见图2)。从加油口42(见图12)向曲轴箱13供应润滑油12。通常通过加油口盖关闭加油口42。
如图3所示，冷却风扇47固定地安装在曲轴14的相对端上。尽管未示出，但还与曲轴14的相对端成被驱动关系地连接有机动发电机。该发电机布置在冷却风扇47的内侧。冷却风扇47被附接于发动机体27(见图1和图2)的风扇罩48覆盖。反冲起动器39(见图2和图3)被反冲起动器罩49覆盖，并且具有适于在待起动发动机10时由操作人员致动或拉动的起动手柄44。消声器40通过排气管43与发动机体27的进气口22(见图1)相连，并且消声器罩41覆盖消声器40和排气管43。消声器40和与其相连的排气管43形成根据本发明的消声器单元。
通用发动机10还具有由主板52和盖板53共同形成的操作板51，如图3所示。主板52布置在反冲起动器罩49的右上侧上，并包括设置在其上的开关旋钮54和调整旋钮55。可手动操作开关旋钮54以使发动机10处于ON(开)状态，并且可手动操作调整旋钮55以调整与汽化器36(见图2)相关联的调速马达(未示出)。盖板53与主板52抵接，并且在燃料箱37与反冲起动器罩49之间垂直延伸。
如图4所示，消声器40通过排气管43与发动机体27的排气口23相连。消声器40还通过L形支撑杆(第一附接部)81与发动机体27相连，该L形支撑杆81从消声器40的底壁延伸并通过螺钉118与设置在发动机体27的气缸盖21上的消声器保持部或凸耳82相连。
为了连接到排气口23，排气管43的第一端43a设置有具有一对径向相对的附接部(第二和第三附接部)83、83(见图6和图12)的凸缘，这对附接部相对于排气管43的中央轴线彼此对称地布置。附接部83通过一对螺纹紧固件固定到气缸盖21，这对螺纹紧固件均由从气缸盖21伸出的双头螺栓87和与双头螺栓87螺接的螺母89构成。在气缸盖21与排气管43的第一端43a处的凸缘之间布置有垫圈88，以密封排气口23(见图5)。同样，为了连接到消声器40，排气管43的第二端43b设置有具有一对径向相对的附接部84、84(见图12)的凸缘，这对附接部相对于排气管43的中央轴线彼此对称地布置。附接部84通过一对螺纹紧固件固定到消声器40的底壁，这对螺纹紧固件均由从消声器40的底壁伸出的双头螺栓91和与双头螺栓91螺接的螺母92构成。
通过这样布置单个支撑托架81和两个附接部83、83，消声器40在三点处安装到发动机体27上。显然，这样的三点安装系统非常稳定，并且可以有效地防止产生振动噪音。根据本发明，附接部81、83、83的相应位置确定为：在附接部81、83、83与消声器40的重心之间建立特定位置关系。另外，为了稍后将描述的目的，排气管43具有弯曲部86。而且，消声器40的底壁包括远离发动机体27向上倾斜的倾斜部111(见图7)，以便于通过排气管43容易地将消声器40附接于发动机体27以及从发动机体27拆卸。
如图7所示，消声器40包括壳体93，该壳体93由通过咬接(clench)接合在一起的上壳体部件93a和下壳体部件93b构成，在上壳体部件93a和下壳体部件93b之间布置有分隔壁95。这样形成的壳体93具有两个布置在分隔壁95的相对两侧上的消音腔室101和102。分隔壁93具有包括相互叠置的上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b的两层或双层结构。消声器40还具有：进气管85，该进气管大致垂直地布置在壳体93内并且贯穿分隔壁95(即，上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b)；以及出气管97，该出气管水平地布置并保持在上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b的相应半圆形凹部131、124之间，并且在出气管97与上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b的半圆形凹部131、124之间布置有管状吸音材料98。上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b构造成在它们之间限定有第三消音腔室103。壳体93的底壁105(其由下壳体部件93b的下部形成)通过加强板99加强。吸音材料98优选地包括玻璃棉。
由此，第一消音腔室101限定在下壳体部件93b与下分隔壁部件95b之间，第二消音腔室102限定在上壳体部件93a与上分隔壁部件95a之间，并且第三消音腔室13限定在上分隔壁部件95a与下分隔壁部件95b之间。管状吸音材料98接收在环形空间104中，该环形空间104限定在出气管97与上分隔壁部件95a的半圆形凹部131和下分隔壁部件95b的半圆形凹部124之间。第一、第二和第三消音腔室102-103彼此连通(这在后面将进行描述)，形成迷宫式消音腔室。
进气管85具有与排气管43的第二端43b相连的开口端106(图7中的下端)、和贯穿壳体93的顶壁而暴露于外部空气的闭合端107(图7中的上端)。在所示实施方式中，进气管85的闭合端107从壳体93的顶壁向外伸出，并通常保持成与外部空气直接接触。进气管85中在距开口端106比距闭合端107更近的部分处形成有一组孔或穿孔108，从而排气可通过穿孔108从进气管85流入第一消音腔室101。在所示实施方式中，进气管85的穿孔部位于开口端106附近。如图7所示，穿孔108集中在进气管85的一侧(图7中的左侧)，并且进气管85的另一侧85a(图7中的右侧)没有穿孔。排气管43的弯曲部86构造成引导排气沿着进气管85的未穿孔侧85a前进，直到它们撞击在进气管85的闭合端107上为止。
进气管85的开口端106通过咬接而固定到壳体93的进气孔112的卷曲周缘。进气孔112和进气管85的开口端106在壳体93的底壁105的倾斜部111处开口。双头螺栓91(在图7中示出了一个)从倾斜底壁部111相对于该倾斜底壁部111成直角地向外伸出。L形支撑托架81具有供螺钉118通过的水平通孔117(见图4)。进气管85的闭合端107从形成在壳体93的顶壁中的开口115向外伸出，并通过焊接而固定到壳体93的顶壁。上壳体部件93a和下壳体部件93b具有咬接在一起的配合凸缘以形成壳体93的接合部114，并使分隔壁95保持在上壳体部件93a和下壳体部件93b的配合凸缘之间。接合部114平行于壳体93的倾斜底壁部111延伸。在壳体93的顶壁上设置有夹紧部件116，以将消声器盖41(见图4)保持在消声器40的壳体93上。
如图8所示，出气管97具有通过抵靠在第三消音腔室103的侧壁上而闭合的一端(该图中的左端)以及通向外部空气并形成消声器40的排放开口的相对端135(图8中的右端)。出气管97中具有：形成在距闭合一端比距开口端(排放开口)135更近的部分处的第一组孔或穿孔133，用于将排气从第三消音腔室103引入出气管97；和形成在距出气管97的开口端(排放开口)135比距开口端更近的部分处的第二组孔或穿孔134，以允许排气扩散到吸音材料98中从而吸收排气的声能。进气管85的开口端106也通过焊接而接合到壳体93的倾斜底壁部111。上分隔壁部件95a具有一组孔或穿孔132，用于将排气从第二消音腔室102引入第三消音腔室103。
图9表示下分隔壁部件95b的仰视图。如该图所示，下分隔壁部件95b由金属板压制成形，并包括：一组孔或穿孔121，用于将排气从第一消音腔室101(见图7)引入第二消音腔室102(见图7)；圆孔122，进气管85贯穿通过该圆孔；第一隆起部，其在下分隔壁部件95b的相对侧(上侧)上形成凹部123；以及第二隆起部，其在下分隔壁部件95b的相对侧(上侧)上形成前述半圆形凹部124。凹部123限定了第三消音腔室103(见图8)的下部。半圆形凹部124限定了环形空间104(见图7)的下部，被吸音材料98(见图7和图8)环绕的出气管97接收在该半圆形凹部124中。穿孔121形成在半圆形凹部124的相对两侧上。
图10表示上分隔壁部件95a的俯视平面图。如该图所示，上分隔壁部件95a由金属板压制成形，并且该上分隔壁部件95a中包括：第一细长矩形开口126，其形成在与位于下分隔壁部件85b的半圆形凹部124的一侧(图9中的上侧)上的第一组穿孔121的位置相对应的位置处；第二矩形开口127，其形成在与位于半圆形凹部124的另一侧(图9中的下侧)上的第二组穿孔121的位置相对应的位置处；圆孔128，进气管85贯穿通过该圆孔；第一隆起部，其在上分隔壁部件95a的相对侧(下侧)上形成凹部129；以及第二隆起部，其在上分隔壁部件95a的相对侧(下侧)上形成前述半圆形凹部131。凹部129限定了第三消音腔室103(见图8)的上部，并且其中形成有穿孔132。半圆形凹部131限定了环形空间104(见图7)的上部，被吸音材料98(见图7和图8)环绕的出气管97接收在该环形空间中。通过这样形成矩形开口126、127，穿孔121没有被上分隔壁部件95a闭合，而是使第一消音腔室101和第二消音腔室102彼此流体连通。
上述结构的消声器单元以如下方式进行操作。从发动机体27(见图4)排放的排气通过排气管43引入布置在消声器40内的进气管85(见图7)。在这种情况下，由于排气具有一定的流速，因此大部分的排气从进气管85的开口端106朝向闭合端107前进，并同时绕过穿孔108。另外，借助于排气管43的弯曲部86(见图7)，排气被引导而沿着进气管85的未穿孔侧85a(见图7)流动，直到它们如图11中示出的箭头“a1”所示撞击在进气管85的闭合端107上。
在撞击在进气管85的闭合端107上时，排气的速度和压力下降，从而声级降低。另外，由于进气管85的闭合端107总是暴露于外部空气因而其具有比排气低得多的温度，因此排气在撞击在进气管85的闭合端107上时被冷却。通过这样冷却排气，显著地减少了排气的热能。这在降低通用发动机的排气声级方面尤其有效。另外，由于进气管85的从消声器壳体93的顶壁伸出的闭合端107具有相对较大的表面积，因此可以以提高的效率实现对排气的冷却。
在进气管85的闭合端107处，排气如图11中示出的箭头“a2”所示进行U形转弯，并随后如图11中示出的箭头“a3”所示从进气管85中的穿孔108流入第一消音腔室101。通过这样进行U形转弯，已经被进气管85的闭合端107冷却的排气流与朝向进气管85的闭合端107引导的未冷却排气流直接接触。这两个排气流的直接接触另外减少了排气的热能，从而进一步降低了排气声音。
在第一消音腔室101内，排气如箭头“a4”和“a5”所示以分支的方式流动，然后穿过形成在分隔壁95(见图7)中的穿孔121。这样将排气引入第二消音腔室102中，如图11示出的箭头“a6”和“a7”所示。此时，排气的速度和压力进一步下降，从而声级相应地降低。
之后，第二消音腔室102中的排气从穿孔132流入第三消音腔室103，如图11示出的箭头“a8”和“a9”所示。随后，第三消音腔室103中的排气从穿孔133(见图8)引入出气管97中，如图11示出的箭头“a10”所示。然后排气沿着出气管97朝向其排放开口135前进，如图11示出的箭头“a11”所示。在穿孔134(见图8)处，排气能够如图11示出的箭头“a12”所示扩散到吸音材料98(见图8)中，从而进一步降低了排气的声级。温度和声级已经充分降低的排气从出气管97的排放开口135(见图8)排放，如图11示出的箭头“a13”所示。出气管97的排放开口135与固定到消声器盖41的尾管45(见图1)相连。
应理解，当排气被以经由所述组穿孔108、121、132、133和134而穿过迷宫式腔室(包括进气管85、第一腔室101、第二腔室102、第三腔室103、出气管97和吸音材料98)的路线传送时，排气的速度和压力下降从而降低了声级。另外，进气管85的闭合端107。在这种情况下，由于进气管85的闭合端107暴露于外部空气因而其具有比引入进气管85中的排气低得多的温度，因此排气在撞击在进气管85的被冷却的闭合端107上时其热能减少。该冷却可有效地降低通用发动机10的排气声音。此外，由于消声器40的进气管85和出气管97彼此垂直地布置，因此可以在不增加消声器40的整体尺寸的情况下提供较长的排气通道。
如前面参照图4和图12所述，通过三点安装系统将消声器40安装在发动机体27上，该三点安装系统由以下构件共同形成：第一附接部(支撑托架)81，其设置用于附接到发动机体27的气缸盖21上的保持凸耳82；用于与发动机体27的进气口23附接的第二附接部83和第三附接部83，它们相对于排气管43的中央轴线彼此成对称关系地设置在排气管43的一端处。如图12的平面图所示，消声器单元(由消声器40和排气管43形成)的第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83位于由图12中所示的点划线表示的三角形T1的相应角部处，并且消声器40的重心G1位于该三角形T内部。通过这样相对于由三点安装系统的相应附接部81、83、83形成的三角形T1来布置消声器40的重心G1，可以在不需要加强这些附接部(这会增加通用发动机的重量、尺寸和成本)的情况下保持消声器40的位置稳定并且不易于振动。
如图12的平面图所示，相对于排气管43的中央轴线彼此成对称关系地设置在排气管43的另一端处的用于附接到消声器40的附接部84、84布置在由在排气管43一端处的第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83形成的三角形T1的外侧。通过这样相对于第二附接部83和第三附接部83在偏移位置布置附接部84、84，排气管43能够向消声器40提供增强的振动抑制效果。确切的说，第一附接部81在位置上与在通过螺钉118连接在一起的支撑托架81和保持凸耳82之间的接合部相对应，并且第二附接部83和第三附接部83在位置上与双头螺栓87、87的轴线相对应。
图13A为了对比目的，表示与从发动机的气缸盖231以悬臂方式延伸的排气管232的远端相连的传统消声器230。这样支撑在悬臂式排气管232上的消声器230可能会在排气管232的近端周围如箭头“b1”和“b2”所示进行振动，从而会产生振动噪音。图13A中的附图标记G2表示消声器230的重心。
图13B是一平面图，表示根据本发明在消声器40的重心G1与由消声器单元(包括消声器40和排气管43)的第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83共同形成的三角形T1之间建立的位置关系。前面已参照图4和图12对该位置关系进行了论述，这里无需进一步描述。
图14表示包括消声器40和排气管43的消声器单元的附接部81、83、83的修改布置。该修改布置与图12所示的布置大致相同，其中通过将第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83互连而形成的三角形T2是等腰三角形T2，并且第一附接部81位于等腰三角形T2的顶角处。在该修改布置中，消声器40的重心G1也位于等腰三角形T2的内部。图14所示的布置相比于图12所示的布置的优点在于，消声器40的重量几乎均匀地施加在三个附接部81、83、83上。
图15A和图15B示出了其中消声器40通过排气管43安装在发动机体27上的方式。
如图15A所示，在排气管43的一端(下端)处的一对径向相对的附接部83(仅示出其中一个)通过一对螺纹紧固件(仅示出其中一个)而附接于发动机体27的气缸盖21以与排气口23流体连通，这对螺纹紧固件均由从气缸盖21沿垂直向上方向伸出的双头螺栓87和与双头螺栓87螺接的螺母89构成。然后通过另一对螺纹紧固件(仅示出其中一个)将消声器40附接于在排气管43的另一端(上端)处的一对径向相对的附接部84(仅示出其中一个)，这对螺纹紧固件由从消声器40的倾斜底壁部111垂直伸出的双头螺栓91和与双头螺栓91螺接的螺母92构成。还通过螺钉118将消声器40附接于气缸盖21，以将消声器40的支撑托架81牢固地固定到气缸盖21上的保持凸耳82。如图15B所示，这样通过排气管43将消声器40安装在发动机体27的气缸盖21上。
在这种情况下，由于消声器40具有远离气缸盖21向上倾斜的倾斜底壁部111，因此在倾斜底面11与气缸盖21之间设置有相对较大的楔形或三角形空间S(见图15B)，在待将螺母89、92紧固到配合双头螺栓87、91上时，该空间可用于容纳工具。另外，借助于倾斜底壁部111，从倾斜底壁部111伸出的各双头螺栓91和从气缸盖21伸出的对应一个双头螺栓87彼此没有垂直对齐，而是彼此成角度地延伸。第一双头螺栓87和第二双头螺栓91的这种成角度布置确保了用于紧固螺母92的工具可放置或设置在操作位置，而不会与已经紧固在双头螺栓87上的螺母89干涉。如图15B所示，排气管43的附接部84从排气管43的附接部83、83朝向三角形空间S的大端(图15B中的右端)偏移。该布置允许操作人员没有干涉地暂时紧固螺母89、92。由此，可以以提高的效率将消声器40安装在发动机体27上。
图16是说明可通过设置在倾斜底壁部111与发动机体27的气缸盖21之间的楔形或三角形空间S获得的冷却效果的图。由于三角形空间S的大端(图16中的右端)比小端(图16中的左端)提供了更大的开口，因而其比小端接收更大量的空气，因此外部空气趋于生成从大端流入三角形空间S并从小端离开该空间S的空气流，如图16示出的箭头“c1”所示。外部空气在穿过三角形空间S时不仅对布置在三角形空间S内的排气管43进行冷却，而且对气缸盖21和消声器40的底壁105进行冷却。通过这样冷却排气管43，排气在穿过排气管43时的热能显著减少。另外，通过外部空气流对底壁105的冷却，在排气穿过由这样被冷却的底壁105局部限定的第一消音腔室101(见图7)时有效地进一步减少了排气的热能。
在所示实施方式中，消声器40和排气管43分开形成为结构独立的部件。根据本发明，可以将消声器40和排气管43彼此形成为单件。
工业实用性
通过到此为止所述的布置，本发明可有利地用作用于通用发动机的排气系统，该排气系统包括消声器，该消声器通过与该消声器一体形成或分开形成的排气管而连接到发动机的出气口。
图1至图3表示配备有根据本发明实施方式的消声器单元的通用发动机10。发动机10大体上包括发动机体27、以及与发动机体27相关联以使发动机10操作的辅助装置。
如图1所示，发动机体27是所谓的“空冷倾斜单缸顶置凸轮轴(OHC)”型，并且包括用于在其中保持润滑油12的曲轴箱13、水平并可旋转地安装在曲轴箱13上的曲轴(输出轴)14、与曲轴箱13形成为单件并相对于垂直方向倾斜的单气缸体15、可滑动地接收在形成于气缸体15内的气缸16中的往复活塞17、形成活塞17与曲轴14之间的连杆的连接杆18、安装成关闭气缸体15的开口端19的气缸盖21、用于打开和关闭气缸盖21的进气口22的进气门24以及用于打开和关闭气缸盖21的排气口23的排气门25。
曲轴箱13、气缸体15和气缸盖21一起构成了发动机体27的外壳28。气缸体21、气缸盖21和活塞17在它们之间共同限定了燃烧室29。气缸盖21具有气门室32，在该气门室中布置有气门驱动机构以响应于曲轴14的旋转彼此在时间上相关地驱动进气门24和排气门25。曲轴14在其一端处具有动力输出部31。
在图1中，附图标记33表示油位表；附图标记41表示消声器盖；附图标记45表示尾管，该尾管与消声器盖41相连并形成发动机10的排气系统的排放端；并且附图标记26表示供在其上放置发动机10的地面。
辅助装置包括用于使气态燃料与空气混合以形成供应到发动机体27的进气口24(见图1)的可燃混合物的汽化器36、用于过滤掉吸入汽化器36的空气中的灰尘和污物的空气滤清器35(见图2)、储存燃料的燃料箱37、用于减少或消除发动机10的排气噪音的消声器40(见图1)、用于起动发动机10的反冲起动器39(见图2)、用于检测保存在曲轴箱13内的润滑油12的油位的油告警系统50(见图2)以及点火装置60(见图2)。从加油口42(见图12)向曲轴箱13供应润滑油12。通常通过加油口盖关闭加油口42。
如图3所示，冷却风扇47固定地安装在曲轴14的相对端上。尽管未示出，但还与曲轴14的相对端成被驱动关系地连接有机动发电机。该发电机布置在冷却风扇47的内侧。冷却风扇47被附接于发动机体27(见图1和图2)的风扇罩48覆盖。反冲起动器39(见图2和图3)被反冲起动器罩49覆盖，并且具有适于在待起动发动机10时由操作人员致动或拉动的起动手柄44。消声器40通过排气管43与发动机体27的进气口22(见图1)相连，并且消声器罩41覆盖消声器40和排气管43。消声器40和与其相连的排气管43形成根据本发明的消声器单元。
通用发动机10还具有由主板52和盖板53共同形成的操作板51，如图3所示。主板52布置在反冲起动器罩49的右上侧上，并包括设置在其上的开关旋钮54和调整旋钮55。可手动操作开关旋钮54以使发动机10处于ON(开)状态，并且可手动操作调整旋钮55以调整与汽化器36(见图2)相关联的调速马达(未示出)。盖板53与主板52抵接，并且在燃料箱37与反冲起动器罩49之间垂直延伸。
如图4所示，消声器40通过排气管43与发动机体27的排气口23相连。消声器40还通过L形支撑杆(第一附接部)81与发动机体27相连，该L形支撑杆81从消声器40的底壁延伸并通过螺钉118与设置在发动机体27的气缸盖21上的消声器保持部或凸耳82相连。
为了连接到排气口23，排气管43的第一端43a设置有具有一对径向相对的附接部(第二和第三附接部)83、83(见图6和图12)的凸缘，这对附接部相对于排气管43的中央轴线彼此对称地布置。附接部83通过一对螺纹紧固件固定到气缸盖21，这对螺纹紧固件均由从气缸盖21伸出的双头螺栓87和与双头螺栓87螺接的螺母89构成。在气缸盖21与排气管43的第一端43a处的凸缘之间布置有垫圈88，以密封排气口23(见图5)。同样，为了连接到消声器40，排气管43的第二端43b设置有具有一对径向相对的附接部84、84(见图12)的凸缘，这对附接部相对于排气管43的中央轴线彼此对称地布置。附接部84通过一对螺纹紧固件固定到消声器40的底壁，这对螺纹紧固件均由从消声器40的底壁伸出的双头螺栓91和与双头螺栓91螺接的螺母92构成。
通过这样布置单个支撑托架81和两个附接部83、83，消声器40在三点处安装到发动机体27上。显然，这样的三点安装系统非常稳定，并且可以有效地防止产生振动噪音。根据本发明，附接部81、83、83的相应位置确定为：在附接部81、83、83与消声器40的重心之间建立特定位置关系。另外，为了稍后将描述的目的，排气管43具有弯曲部86。而且，消声器40的底壁包括远离发动机体27向上倾斜的倾斜部111(见图7)，以便于通过排气管43容易地将消声器40附接于发动机体27以及从发动机体27拆卸。
如图7所示，消声器40包括壳体93，该壳体93由通过咬接(clench)接合在一起的上壳体部件93a和下壳体部件93b构成，在上壳体部件93a和下壳体部件93b之间布置有分隔壁95。这样形成的壳体93具有两个布置在分隔壁95的相对两侧上的消音腔室101和102。分隔壁93具有包括相互叠置的上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b的两层或双层结构。消声器40还具有：进气管85，该进气管大致垂直地布置在壳体93内并且贯穿分隔壁95(即，上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b)；以及出气管97，该出气管水平地布置并保持在上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b的相应半圆形凹部131、124之间，并且在出气管97与上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b的半圆形凹部131、124之间布置有管状吸音材料98。上分隔壁部件95a和下分隔壁部件95b构造成在它们之间限定有第三消音腔室103。壳体93的底壁105(其由下壳体部件93b的下部形成)通过加强板99加强。吸音材料98优选地包括玻璃棉。
由此，第一消音腔室101限定在下壳体部件93b与下分隔壁部件95b之间，第二消音腔室102限定在上壳体部件93a与上分隔壁部件95a之间，并且第三消音腔室13限定在上分隔壁部件95a与下分隔壁部件95b之间。管状吸音材料98接收在环形空间104中，该环形空间104限定在出气管97与上分隔壁部件95a的半圆形凹部131和下分隔壁部件95b的半圆形凹部124之间。第一、第二和第三消音腔室102-103彼此连通(这在后面将进行描述)，形成迷宫式消音腔室。
进气管85具有与排气管43的第二端43b相连的开口端106(图7中的下端)、和贯穿壳体93的顶壁而暴露于外部空气的闭合端107(图7中的上端)。在所示实施方式中，进气管85的闭合端107从壳体93的顶壁向外伸出，并通常保持成与外部空气直接接触。进气管85中在距开口端106比距闭合端107更近的部分处形成有一组孔或穿孔108，从而排气可通过穿孔108从进气管85流入第一消音腔室101。在所示实施方式中，进气管85的穿孔部位于开口端106附近。如图7所示，穿孔108集中在进气管85的一侧(图7中的左侧)，并且进气管85的另一侧85a(图7中的右侧)没有穿孔。排气管43的弯曲部86构造成引导排气沿着进气管85的未穿孔侧85a前进，直到它们撞击在进气管85的闭合端107上为止。
进气管85的开口端106通过咬接而固定到壳体93的进气孔112的卷曲周缘。进气孔112和进气管85的开口端106在壳体93的底壁105的倾斜部111处开口。双头螺栓91(在图7中示出了一个)从倾斜底壁部111相对于该倾斜底壁部111成直角地向外伸出。L形支撑托架81具有供螺钉118通过的水平通孔117(见图4)。进气管85的闭合端107从形成在壳体93的顶壁中的开口115向外伸出，并通过焊接而固定到壳体93的顶壁。上壳体部件93a和下壳体部件93b具有咬接在一起的配合凸缘以形成壳体93的接合部114，并使分隔壁95保持在上壳体部件93a和下壳体部件93b的配合凸缘之间。接合部114平行于壳体93的倾斜底壁部111延伸。在壳体93的顶壁上设置有夹紧部件116，以将消声器盖41(见图4)保持在消声器40的壳体93上。
如图8所示，出气管97具有通过抵靠在第三消音腔室103的侧壁上而闭合的一端(该图中的左端)以及通向外部空气并形成消声器40的排放开口的相对端135(图8中的右端)。出气管97中具有：形成在距闭合一端比距开口端(排放开口)135更近的部分处的第一组孔或穿孔133，用于将排气从第三消音腔室103引入出气管97；和形成在距出气管97的开口端(排放开口)135比距开口端更近的部分处的第二组孔或穿孔134，以允许排气扩散到吸音材料98中从而吸收排气的声能。进气管85的开口端106也通过焊接而接合到壳体93的倾斜底壁部111。上分隔壁部件95a具有一组孔或穿孔132，用于将排气从第二消音腔室102引入第三消音腔室103。
图9表示下分隔壁部件95b的仰视图。如该图所示，下分隔壁部件95b由金属板压制成形，并包括：一组孔或穿孔121，用于将排气从第一消音腔室101(见图7)引入第二消音腔室102(见图7)；圆孔122，进气管85贯穿通过该圆孔；第一隆起部，其在下分隔壁部件95b的相对侧(上侧)上形成凹部123；以及第二隆起部，其在下分隔壁部件95b的相对侧(上侧)上形成前述半圆形凹部124。凹部123限定了第三消音腔室103(见图8)的下部。半圆形凹部124限定了环形空间104(见图7)的下部，被吸音材料98(见图7和图8)环绕的出气管97接收在该半圆形凹部124中。穿孔121形成在半圆形凹部124的相对两侧上。
图10表示上分隔壁部件95a的俯视平面图。如该图所示，上分隔壁部件95a由金属板压制成形，并且该上分隔壁部件95a中包括：第一细长矩形开口126，其形成在与位于下分隔壁部件85b的半圆形凹部124的一侧(图9中的上侧)上的第一组穿孔121的位置相对应的位置处；第二矩形开口127，其形成在与位于半圆形凹部124的另一侧(图9中的下侧)上的第二组穿孔121的位置相对应的位置处；圆孔128，进气管85贯穿通过该圆孔；第一隆起部，其在上分隔壁部件95a的相对侧(下侧)上形成凹部129；以及第二隆起部，其在上分隔壁部件95a的相对侧(下侧)上形成前述半圆形凹部131。凹部129限定了第三消音腔室103(见图8)的上部，并且其中形成有穿孔132。半圆形凹部131限定了环形空间104(见图7)的上部，被吸音材料98(见图7和图8)环绕的出气管97接收在该环形空间中。通过这样形成矩形开口126、127，穿孔121没有被上分隔壁部件95a闭合，而是使第一消音腔室101和第二消音腔室102彼此流体连通。
上述结构的消声器单元以如下方式进行操作。从发动机体27(见图4)排放的排气通过排气管43引入布置在消声器40内的进气管85(见图7)。在这种情况下，由于排气具有一定的流速，因此大部分的排气从进气管85的开口端106朝向闭合端107前进，并同时绕过穿孔108。另外，借助于排气管43的弯曲部86(见图7)，排气被引导而沿着进气管85的未穿孔侧85a(见图7)流动，直到它们如图11中示出的箭头“a1”所示撞击在进气管85的闭合端107上。
在撞击在进气管85的闭合端107上时，排气的速度和压力下降，从而声级降低。另外，由于进气管85的闭合端107总是暴露于外部空气因而其具有比排气低得多的温度，因此排气在撞击在进气管85的闭合端107上时被冷却。通过这样冷却排气，显著地减少了排气的热能。这在降低通用发动机的排气声级方面尤其有效。另外，由于进气管85的从消声器壳体93的顶壁伸出的闭合端107具有相对较大的表面积，因此可以以提高的效率实现对排气的冷却。
在进气管85的闭合端107处，排气如图11中示出的箭头“a2”所示进行U形转弯，并随后如图11中示出的箭头“a3”所示从进气管85中的穿孔108流入第一消音腔室101。通过这样进行U形转弯，已经被进气管85的闭合端107冷却的排气流与朝向进气管85的闭合端107引导的未冷却排气流直接接触。这两个排气流的直接接触另外减少了排气的热能，从而进一步降低了排气声音。
在第一消音腔室101内，排气如箭头“a4”和“a5”所示以分支的方式流动，然后穿过形成在分隔壁95(见图7)中的穿孔121。这样将排气引入第二消音腔室102中，如图11示出的箭头“a6”和“a7”所示。此时，排气的速度和压力进一步下降，从而声级相应地降低。
之后，第二消音腔室102中的排气从穿孔132流入第三消音腔室103，如图11示出的箭头“a8”和“a9”所示。随后，第三消音腔室103中的排气从穿孔133(见图8)引入出气管97中，如图11示出的箭头“a10”所示。然后排气沿着出气管97朝向其排放开口135前进，如图11示出的箭头“a11”所示。在穿孔134(见图8)处，排气能够如图11示出的箭头“a12”所示扩散到吸音材料98(见图8)中，从而进一步降低了排气的声级。温度和声级已经充分降低的排气从出气管97的排放开口135(见图8)排放，如图11示出的箭头“a13”所示。出气管97的排放开口135与固定到消声器盖41的尾管45(见图1)相连。
应理解，当排气被以经由所述组穿孔108、121、132、133和134而穿过迷宫式腔室(包括进气管85、第一腔室101、第二腔室102、第三腔室103、出气管97和吸音材料98)的路线传送时，排气的速度和压力下降从而降低了声级。另外，进气管85的闭合端107。在这种情况下，由于进气管85的闭合端107暴露于外部空气因而其具有比引入进气管85中的排气低得多的温度，因此排气在撞击在进气管85的被冷却的闭合端107上时其热能减少。该冷却可有效地降低通用发动机10的排气声音。此外，由于消声器40的进气管85和出气管97彼此垂直地布置，因此可以在不增加消声器40的整体尺寸的情况下提供较长的排气通道。
如前面参照图4和图12所述，通过三点安装系统将消声器40安装在发动机体27上，该三点安装系统由以下构件共同形成：第一附接部(支撑托架)81，其设置用于附接到发动机体27的气缸盖21上的保持凸耳82；用于与发动机体27的进气口23附接的第二附接部83和第三附接部83，它们相对于排气管43的中央轴线彼此成对称关系地设置在排气管43的一端处。如图12的平面图所示，消声器单元(由消声器40和排气管43形成)的第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83位于由图12中所示的点划线表示的三角形T1的相应角部处，并且消声器40的重心G1位于该三角形T内部。通过这样相对于由三点安装系统的相应附接部81、83、83形成的三角形T1来布置消声器40的重心G1，可以在不需要加强这些附接部(这会增加通用发动机的重量、尺寸和成本)的情况下保持消声器40的位置稳定并且不易于振动。
如图12的平面图所示，相对于排气管43的中央轴线彼此成对称关系地设置在排气管43的另一端处的用于附接到消声器40的附接部84、84布置在由在排气管43一端处的第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83形成的三角形T1的外侧。通过这样相对于第二附接部83和第三附接部83在偏移位置布置附接部84、84，排气管43能够向消声器40提供增强的振动抑制效果。确切的说，第一附接部81在位置上与在通过螺钉118连接在一起的支撑托架81和保持凸耳82之间的接合部相对应，并且第二附接部83和第三附接部83在位置上与双头螺栓87、87的轴线相对应。
图13A为了对比目的，表示与从发动机的气缸盖231以悬臂方式延伸的排气管232的远端相连的传统消声器230。这样支撑在悬臂式排气管232上的消声器230可能会在排气管232的近端周围如箭头“b1”和“b2”所示进行振动，从而会产生振动噪音。图13A中的附图标记G2表示消声器230的重心。
图13B是一平面图，表示根据本发明在消声器40的重心G1与由消声器单元(包括消声器40和排气管43)的第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83共同形成的三角形T1之间建立的位置关系。前面已参照图4和图12对该位置关系进行了论述，这里无需进一步描述。
图14表示包括消声器40和排气管43的消声器单元的附接部81、83、83的修改布置。该修改布置与图12所示的布置大致相同，其中通过将第一附接部81、第二附接部83和第三附接部83互连而形成的三角形T2是等腰三角形T2，并且第一附接部81位于等腰三角形T2的顶角处。在该修改布置中，消声器40的重心G1也位于等腰三角形T2的内部。图14所示的布置相比于图12所示的布置的优点在于，消声器40的重量几乎均匀地施加在三个附接部81、83、83上。
图15A和图15B示出了其中消声器40通过排气管43安装在发动机体27上的方式。
如图15A所示，在排气管43的一端(下端)处的一对径向相对的附接部83(仅示出其中一个)通过一对螺纹紧固件(仅示出其中一个)而附接于发动机体27的气缸盖21以与排气口23流体连通，这对螺纹紧固件均由从气缸盖21沿垂直向上方向伸出的双头螺栓87和与双头螺栓87螺接的螺母89构成。然后通过另一对螺纹紧固件(仅示出其中一个)将消声器40附接于在排气管43的另一端(上端)处的一对径向相对的附接部84(仅示出其中一个)，这对螺纹紧固件由从消声器40的倾斜底壁部111垂直伸出的双头螺栓91和与双头螺栓91螺接的螺母92构成。还通过螺钉118将消声器40附接于气缸盖21，以将消声器40的支撑托架81牢固地固定到气缸盖21上的保持凸耳82。如图15B所示，这样通过排气管43将消声器40安装在发动机体27的气缸盖21上。
在这种情况下，由于消声器40具有远离气缸盖21向上倾斜的倾斜底壁部111，因此在倾斜底面11与气缸盖21之间设置有相对较大的楔形或三角形空间S(见图15B)，在待将螺母89、92紧固到配合双头螺栓87、91上时，该空间可用于容纳工具。另外，借助于倾斜底壁部111，从倾斜底壁部111伸出的各双头螺栓91和从气缸盖21伸出的对应一个双头螺栓87彼此没有垂直对齐，而是彼此成角度地延伸。第一双头螺栓87和第二双头螺栓91的这种成角度布置确保了用于紧固螺母92的工具可放置或设置在操作位置，而不会与已经紧固在双头螺栓87上的螺母89干涉。如图15B所示，排气管43的附接部84从排气管43的附接部83、83朝向三角形空间S的大端(图15B中的右端)偏移。该布置允许操作人员没有干涉地暂时紧固螺母89、92。由此，可以以提高的效率将消声器40安装在发动机体27上。
图16是说明可通过设置在倾斜底壁部111与发动机体27的气缸盖21之间的楔形或三角形空间S获得的冷却效果的图。由于三角形空间S的大端(图16中的右端)比小端(图16中的左端)提供了更大的开口，因而其比小端接收更大量的空气，因此外部空气趋于生成从大端流入三角形空间S并从小端离开该空间S的空气流，如图16示出的箭头“c1”所示。外部空气在穿过三角形空间S时不仅对布置在三角形空间S内的排气管43进行冷却，而且对气缸盖21和消声器40的底壁105进行冷却。通过这样冷却排气管43，排气在穿过排气管43时的热能显著减少。另外，通过外部空气流对底壁105的冷却，在排气穿过由这样被冷却的底壁105局部限定的第一消音腔室101(见图7)时有效地进一步减少了排气的热能。
在所示实施方式中，消声器40和排气管43分开形成为结构独立的部件。根据本发明，可以将消声器40和排气管43彼此形成为单件。
工业实用性
通过到此为止所述的布置，本发明可有利地用作用于通用发动机的排气系统，该排气系统包括消声器，该消声器通过与该消声器一体形成或分开形成的排气管而连接到发动机的出气口。