JP2007138914A

JP2007138914A - 排気構造

Info

Publication number: JP2007138914A
Application number: JP2005365481A
Authority: JP
Inventors: Misao Araki; 美佐夫荒木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】内燃機関の排気調整機能と消音機能を効率化させ小型化と設置汎用性を高める。
【解決手段】可動弁の設置で排気の制御をさせ、回転や伸縮、或いは回転と同時に伸縮させることにより、排気圧力量に応じて可変反応させる。これにより排気管の有効口径面積が適宜変化して排出の流速が効率的に調整されると同時に消音効果を得る。構造として１つの排気経路しか持たないもので装置のコンパクト化を実現可能として高い汎用性を持たせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気通路において、既設または新設を問わず排気通路に取付けることが可能な構造を持ち、排気の圧力及び排気音を抑制する消音効果を持たせる排気構造に関するものである。

従来の内燃機関の構造として、消音器としては吸収型として吸音材により音波を摩擦減衰させる方法、抵抗型として排気通路を絞り、圧力の変動を抑えて減衰させる方法、膨張型として膨張室の隔壁板からの反射音波の干渉で減衰させる方法、共鳴型として音波の共鳴によって減衰させる方法があり、これらの方法の組合せにより消音効果を得ているものがあった。排気管の構造としては複数の部室を設けた構造、軸流ファンを用いて排気ガスの低温化や清浄化を図る方法などが提案されている。
特開平１０−２８０９３９特開２００４−２０４８０２

しかしながら、従来の構造では内燃機関全体としての排気抵抗が大きくなり、結果として内燃機関の出力低下や燃料消費量の増加を招いてしまうものであり、上記に係る方法では物理的に大きな構造となってしまっていた。本発明はこれらの課題を解決することを目的としている。

本発明に係る内燃機関の排気構造は、上記目的を達成するため、排気管内に排気量に応じた必要最低限の排気ガス放出の為の有効な口径面積を確保した構造であり１つの排気経路しか持たないものである。

この構造により汎用性が高まり、新規の排気管だけでなく、ユニット化することにより既存の排気管にも容易に設置することが可能となる。さらに排気管部に複数ユニットを設置することも可能となる。

また、当発明の排気構造は燃焼室から排出される排気ガスの運動エネルギーにより弁がエネルギー量に応じて可変する構造としている。

この弁はフィンやスクリュー状、円錐型などの形状が考えられ、その弁が回転する場合も考えられる。また、形状は一例でその限りではない。

請求項１にかかる口径面積調整機構とは、排気管の内燃機関側に対して、排気管内の口径よりも小経に隔壁加工を施した構造であり、排気管口径内の中心より伸縮する軸に取付けられた弁により排気量の調整を行う。

小経に設けられた隔壁に対して弁が働くことにより、排気管内の口径が閉鎖される事態を回避でき、排気管が密封されることはない。

排気管口径内の中心より伸縮する軸に取付けられた弁に、請求項４にかかる円錐形状をなした弁を用いることにより、内燃機関側から流入してきた排気ガスの気流に対して効率的な抵抗力を持たせることができる。

排気ガスの気体の流れは内燃機関の燃焼室より排出され排気管を経由して本発明排気構造の排気管側入口（１）に至る。その運動エネルギーの一部が、本発明排気構造最前に設けられた弁（ここでは円錐型バルブ又はタービンとする）の回転或いは可変の運動エネルギーに置き換わる。

この回転或いは可変運動により円錐型バルブ又はタービンが排気量に応じた排出抵抗をもたらし、排気管内の有効最大口径に対して適切な必要口径を導き出し、効率的な排気ガスの放散と排気音の消音効果をもたらすことができるので、燃料効率の引き上げと共に内燃機関の出力向上に効果をあらわす。また、フィンに排ガスが当たり回転運動を起こし、この現象によって排気の音波を拡散し消音効果が得られる。

本発明についてその一実施例を以下に図を参照しながら説明する。図１は、本発明消音器の断面図である。内燃機関の燃焼室で燃焼され、本発明の排気構造排気管側入口（１）に至った高温で脈流成分を多く含んだ排気ガスは、排気通路（２）内に導かれ、その中に設けられたバルブ又はタービン（３）の羽根に当たり、その気体の流れとしての運動エネルギーによりバルブ又はタービン（３）を回転させる。

また、排気ガスの気体の流れとしての運動エネルギーによりタービンバルブが回転すると同時に軸（４）が伸縮運動を行う。支持受（１１）の位置変更でスプリング（８）の軸（４）は伸縮強度を任意に設定することによりこの作用を調整することが可能となる。

排気ガスの中に含まれる爆音としての音波成分は、タービンバルブの羽根の共振による吸収や、羽根表面からの反射波との干渉および合成により整流すなわち消音作用を受けることとなる。

すなわち、本発明排気構造のタービンバルブにおいては従来の消音器の抵抗型、吸収型および共鳴型としての機能をなす。

また、本発明排気構造部分に従来から利用されている抵抗型、膨張型、吸収型、共鳴型の消音器と組み合わせることにより、本発明消音器の消音効果を一層高めることも出来る。

本発明排気構造のタービンバルブを通過する排気ガスは、十分に整流され消音作用を受けながら、タービンバルブの回転による強制排気作用により、排気通過口（７）を経て大気中に半強制的に排出される。

この作用は、タービンバルブにおいて、燃焼室から排出された排気ガスの運動エネルギー自体が最終的に排気通過口（７）から排出される為の運動エネルギーに置き換わったことを意味する。

またタービンバルブの羽根の枚数や間隔を変えることにより、排気ガスが通過する際の音波周波数の特性を変えることができるので、これを調整することにより、特定の音波周波数のより効果的な消音が可能となる。

本実施例では、燃焼室から排出される排気ガスの運動エネルギーによりタービンバルブの回転運動を発生させているが、回転運動の動力を伝達し他の機能に利用する方法も可能である。

本発明の排気構造概略を示した図である。本発明の排気構造を既存の排気構造に組入れた一事例を示した図。本発明の排気構造を既存の排気構造に組入れる際の一事例を示した図。図２における要部拡大図。本発明に係る排気構造を事前に消音器内に組入れた一事例を示した図。

符号の説明

１排気管入口
２排気通路
３バルブ又はタービン
４軸
５バルブ支持受板
６隔壁
７排気通過口
８バルブスプリング
９バルブストッパー
１０排気口
１１支持受（ベアリング内臓バルブシャフトやスライドバルブなど）
１２排気流
１３本発明排気構造をユニット化したもの
１４排気管
１５消音器本体
１６多気孔管
１７グラスウール

Claims

内燃機関の排気管において取付けられた弁により、１本の排気経路でありながら完全密封することなく排気管内における大気放出流路の口径面積調整機構を備えた構造を持ち、既存の排気管或いは新規の排気管等を問わず設置が可能な、内燃機関の排気構造。
内燃機関の排気管において取付けられた弁が回転することによる請求項１にかかる内燃機関の排気構造。
内燃機関の排気管において、排気圧力量に応じてスライド又は伸縮する軸に取付けられている弁による請求項１または請求項２にかかる内燃機関の排気構造。
内燃機関の排気管において取付けられた弁が円錐形状等をなしている請求項１、請求項２、請求項３にかかる内燃機関の排気構造。