JP2005299624A - エンジンのマフラー - Google Patents

Abstract

【課題】 排気量５５０ｃｃの軽自動車では、加速が悪くスピードも出ない、燃費も悪い、坂道になると後ろに多くの車が段々増えてくる。そのうちに左によけたくなる。ところが山道に入るとなかなかそうはいかない。よける場所も、追い越し車線も、さらに脇道も少ない、そこで高出力、高回転、、燃費向上を可能にする。さらに排気ガスもきれいにするエンジンのマフラーを提供すること。
【解決手段】 図２、チャンバーの最後部、排気口１２から圧縮された排気ガスを空間をおいて真っ直ぐセンターパイプ３のやや大きめのパイプに出すことによって加速された排気ガスが、第２室の出口１４の位置では更に加速し、また第１室ｃ７で高圧縮されて穴１３から押し出された排気ガスが、１４の位置でセンターパイプ３に吸い込まれて行くのである。第２室４の室内は相当な温度の上昇が見られ、ということは完全燃焼という効果が得られたことを図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのマフラーに関する。

２サイクルエンジンにおいては、燃焼室内での混合気の燃焼よって発生した排気ガスを新気で追い出す掃気作用がなされ、機構的に吸気管と燃焼室及び排気管が連通状態にある時間が比較的長いため、新気が吹き抜けたり、排気ガスが必要以上に燃焼室に残留して性能に悪影響を及ぼす。新気の吹き抜け防止と掃気効率の向上を図っている。

即ち、２サイクルエンジンにおいては、掃気ポートが閉じた後から排気ポートが閉じるまでの間は新規の吹き抜け充墳効率が低下する時期があり、この期間に排気ポート近傍の排気期間内圧がシリンダ内圧よりも高いことが望ましく、又、掃気ポートが開いている間は排気ポート近傍排気管内圧を負圧として掃気流が流れやすくすることが望ましい。

そこで、２サイクルエンジンの排気管には排気圧力による動脈効果を有効に利用すりためのエキスパンションチャンバが形成されており、このエキスパンションチャンバによる動脈効果によって排気ポートが閉じる直前の排気ポート近傍に正圧の反射波が戻り、掃気ポートが開いている間は排気ポート近傍負圧の反射波が戻るようにしている。

ところで、圧力波は音速で排気管内を伝播し、音速は温度に比例〔正確には絶対温度の平方根に比例〕するため、全回転域において動脈効果を利用するためにはエンジンが高回転になる程排気音を高めて排気圧力波の伝播速度を高める必要がある。

そこで、高回転域にいて排気温度を高める方法として、点火時期を遅角させたり、排気管を断熱材やカバー等で覆って保温する方法が採用された。

２サイクルエンジンはピストンの２ストロークの運動、即ち、クランクシャフトが１回転間に、吸気、圧縮、爆発、掃気の動作を行い、これを繰り返すことによって動力を発生する。２サイクルエンジンにおいては、ピストンの上昇行程は混合気を圧縮する行程で、下降行程は動力を発生する爆発行程であって、圧縮と爆発行程は４サイクルエンジンと同様に行われるが、４サイクルエンジンと違って吸入と排気のための独立した行程がない。

２サイクルエンジンは、４サイクルエンジンの様にバルブを用いないのでシンプルな構造となり軽量で取り扱いが容易といった利点を有する反面、排気の際に混合気の一部が未燃焼のまま排出されるために燃費消費率が大きく、また、動作が不確実で、回転効率が悪いといった欠点があるが、従来はマフラー内に排気される未燃ガスを燃焼室に反復的に戻して完全燃焼を図るという考え方は取られていなかった。
特開平１０−２１２９４３ 特開平９−２７３４３１

ところが、高回転域において点火時期を遅角させて排気温度を高める方法は、混合気の燃焼が悪化し排気管の温度が低い間は排気ガス温度も低下するために燃焼が悪化する分だけ逆効果となる他、点火時期の過度の遅角は排気の異常昇温を招いて種々の不具合引き起こす問題がある。

又、排気管を保温する方法では排気管や排気ガスの温度を確実に高めることが出来る反面、排出管や排気ガスの温度が全回転域で高められるために低回転域のおいて排気脈動のミスマッティングが生じて性能が低下するという問題が発生する。

２サイクルエンジンの軽自動車、排気量５５０ｃｃでは加速が悪く、スピードも出ない、燃費も悪い、それでは高速道路が走れない。高出力、高回転、燃費向上を可能にするエンジンのマフラーを提供すること。

マフラーの中の排気ガスの流れが遅いと吸気の流れも遅くなると燃焼スピードも遅くなる、するとマフラーの中の温度が下がる、下がると不完全燃焼のかすがマフラーの内面に蓄積されて段々と内面積が狭くなる。初期の性能よりもかなり低性能になることが２サイクルエンジンでは少なくは無い、不動になることもある。完全燃焼をさせて常に内面積を保持する必要がある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、マフラーの膨張室チャンバー後部を２室構造にして、すなわちチャンバー後部の出口とセンターパイプの間に空間を作り、それでその回りを円筒で囲み、２室構造にして、ジェット気流を起こさせる構造にした、エンジンのマフラーにおいて、チャンバーの後部に丸い筒を被せフタをして、チャンバー後方部分とセンターパイプの間に空間を作り、外部に排気が漏れ無いようにし、それで膨張して圧縮された排気ガスが一気に解放されると途端にスピードを増し、更に他の排気まで巻きこんでくれるようにする。

請求項２記載の発明は、請求項１の発明において、マフラーの膨張室を２室構造にして保温効果を上げ、完全燃焼出来るようにした、ことを特徴する、チャンバー後方の部分に丸い筒のフタをしてチャンバー内の排気圧力を増し、排気熱が上がる部分を保護してあげる事で二重の保温効果がでるようにする。

請求項３記載の発明は、請求項２の発明において膨張室、チャンバー内部後方部分に多数の穴を開け、高回転の時の膨張室内の余分な圧力が、チャンバー後方の出口から直接出る事が出来なくなった排気ガスを、第２室に一時的逃がし、それを直接チャンバー出口から出られた高圧力の排気ガスの気流に吸い込ませて、更に排気効率が向上するようにしたことを特徴とする。すなわち、チャンバー本体後方にちいさい穴を多数にあけ、急激な高回転になると相当な排気圧がかかる、それをそのままにしておくと悪い抵抗となり、回転が下がる。それらのことを無くすために、圧力が一番高くかかる部分に穴お開け、適当な圧力に調整出来るようにする。

以上の説明で明らかなように、請求項１または２記載の発明によれば部屋を作くって保温室で完全燃焼された排気ガスが一段と加速を増してきれいな排気となって出て行くという効果得られる。

又、請求項３記載の発明によれば、高回転域で伸び悩んでいたが余分な圧力を無数の穴で適度に抜いたために良い伸びが生まれた。ところが高回転が良いと低回転が悪くなるのが普通だが、チャンバーと穴の組み合わせで、低回転では狭くなった絞られた円すい型の壁に適度に抵抗され、高回転では無数の穴効果で余分な排圧は外の部屋に出され、請求項１，２で得られた効果の高圧の排気ガスの音速の気流に吸い込まれて行く効果を得る。

それで、マフラー内の排気スピードが増し、吸入効果が良く成り、エンジン回転数も増し、エンジンの性能向上を図ることが出来ると言う効果が得られる。

マフラー内の温度も２０度近く上がり完全燃焼に近い排気になり、白煙も殆ど出なくなった。山道の上り坂も加速する様に成り、追い越したくても追い越せない、逆の立場になり得る。

本発明の実施の形態について説明する。２サイクルエンジにおいては排気孔が開いた後少し遅れて掃気口が開き、それまで予圧されていた混合気が掃気口を通ってシリンダー上部の燃焼室内に流入し、燃焼室内の燃焼ガスを追い出すよう作用する。これが掃気作用であり、この行程こそが２サイクルエンジンの心臓である。でもその際に燃焼と共に新しい混合気も若干排出されてしまい、これが排気公害の一要因ともなっている。

本発明は、エンジン出力を上げ，尚かつ無公害排気ガスに近ずいた。それがチャンバーの後部とセンターパイプの間に空間を作り、それを室で囲んだ事が成功の最大の形態である。

本発明の実施の形態を、添付図面、図２に基づいて説明すると、チャンバー本体が１で、そのチャンバー最後部１２とセンターパイプ３の間に空間を作り、円筒８で囲って、ふた９をし、第２室４を施したことで排気口１２からセンターパイプ３へ流速の速い排気ガスが出て行くのである。

それから、チャンバー１の最後部、第１室ｃ７を円筒８とフタ９で第２室４を施したことで、保温効果が生まれ完全燃焼効果も生まれた。

又、図２のチャンバー後部第１室ｃ７に多数の穴１３（排気量、エンジン性能で数は変わる）を開けたことで、低回転から高回転までエンジン性能が安定して回る様になった。これは、穴１３を開けたことで低回転では排気ガスがチャンバーの後部第１室ｃ７の壁が段々細く絞まっているので安定し、高回転ではチャンバーの最後部の小さい穴１２では全く排気ガスは抜けきれない。そこで後部の複数個の穴１３から適度に抜け出していくので、高回転も安定するのである。

ここで、チャンバー後部の穴１３から押し出された排気ガスが、直接真っすぐ出た高圧の速い排気ガスに第２室出口１４の場所で引き込まれるので相乗効果が生まれたのある。

市販のエンジンとマフラーでは、走行中、常にマフラー最後部から白煙が出ているのが常だが、このマフラーを装着したら、暖気後、水温（ラジェター）が５０度近くなったら出無くなった。

最高スピードが平均して時速６５から７５キロメーターしか走らなかったのが、時速８０から９５キロメーターで走る様になった。

マフラーの全体の平面を示した説明図である。 チャンバーの左側面の断面を示した説明図である。

符号の説明

１ チャンバー
２ 消音器
３ センターパイプ
４ 第２室
５ 第１室ａ
６ 第１室ｂ
７ 第１室ｃ
８ 円筒
９ フタ
１２ 排気口
１３ 穴
１４ 第２室出口

Claims (3)

1. マフラーの膨張室チャンバー後部を２室構造にして、すなわちチャンバー後部の出口とセンターパイプの間に空間を作り、それでその回りを円筒で囲み、２室構造にして、ジェット気流を起こさせる構造にしたマフラー。
2. マフラーの膨張室チャンバー後部を２室構造にして、防温効果を上げ完全燃焼出来るようにした請求項１記載のマフラー。
3. 膨張室、チャンバー内部の後方部分に多数の穴を開け、高回転の時の膨張室内の余分な圧力が、チャンバー後方の出口から直接出る事が出来なくなった排気ガスを，第２室に一時的に逃がし、それを直接チャンバー出口から出られた高圧力の排気ガスの気流に吸い込ませて、更に排気効率が向上するようにした請求項２記載のマフラー。

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