JP2009030445A - Exhaust system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine.
内燃機関において、排気管内を流れる排気ガスの排気流速が低下すれば、排気効率が低下し、その結果、トルクが低下することになる。
そこで、二段階の排気の流路断面積を有し、排気ガスの排気流量に応じて制御弁を用いることなく排気の流路断面積が変わり、排気ガスの排気流速の低下を防止している、つまり、排気効率の低下を防止している内燃機関の排気装置がある。
この排気装置は、低中速回転域の排気ガスの排気流量に対する流路断面積を有する低中速用の主排気管と、当該低中速回転域の排気流量を超過した分の排気ガスを排気するための高速用の補助排気管とを備えている。そして、低中速回転域の排気流量では、排気ガスが主排気管のみから排気され、高速回転域の排気流量では、排気ガスが主排気管および補助排気管から排気される。
In an internal combustion engine, if the exhaust gas flow velocity of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe decreases, the exhaust efficiency decreases, and as a result, the torque decreases.
Therefore, it has a two-stage exhaust cross-sectional area and the exhaust cross-sectional area changes without using a control valve in accordance with the exhaust gas exhaust flow rate, thereby preventing the exhaust gas flow velocity from decreasing. That is, there is an exhaust device for an internal combustion engine that prevents a reduction in exhaust efficiency.
This exhaust system includes a main exhaust pipe for low and medium speeds having a cross-sectional area with respect to an exhaust gas flow rate of exhaust gas in a low and medium speed rotation region, and exhaust gas in excess of the exhaust flow rate of the low and medium speed rotation region. And a high-speed auxiliary exhaust pipe for exhausting. The exhaust gas is exhausted only from the main exhaust pipe at the exhaust flow rate in the low and medium speed rotation region, and the exhaust gas is exhausted from the main exhaust pipe and the auxiliary exhaust pipe at the exhaust flow rate in the high speed rotation region.
図8および図9は、この従来の内燃機関の排気装置の要部を示している。
図8および図9に示すように、この従来の排気装置は、エンジンからの排気ガスが導入される排気導入管31と、排気導入管31の下流端部に接続された拡張室32と、拡張室32の下流側壁に接続された主排気管33および補助排気管34とを備え、拡張室32の内部で主排気管33上流端部が排気導入管31の下流端部に隙間C4を有して同軸心状に挿通されている(特許文献1参照)。
8 and 9 show the main part of the exhaust device of this conventional internal combustion engine.
As shown in FIGS. 8 and 9, this conventional exhaust system includes an
上記従来の排気装置は、低中速用の流路断面積と、高速用の流路断面積とを有し、内燃機関の低速回転域と中速回転域の排気流量には同じ大きさの流路断面積で対応しているので、低速回転域の排気流量に対しては流路断面積が大きくなるため、低速回転域の排気流速および排気効率が低下するという問題がある。
また、当該流路断面積の大きさの調整が隙間C4の大きさの調整によってのみ行われるので、低速回転域の排気効率を良くすれば、中高速回転域の排気効率が悪くなるため、内燃機関の低速回転域から高速回転域全体における排気効率の低下を防止するには限界がある。
The conventional exhaust system has a low-medium-speed channel cross-sectional area and a high-speed channel cross-sectional area, and the exhaust flow rates in the low-speed rotation range and the medium-speed rotation range of the internal combustion engine are the same. Since the cross-sectional area of the flow path is used, the cross-sectional area of the flow path is increased with respect to the exhaust flow rate in the low-speed rotation region, which causes a problem that the exhaust flow velocity and the exhaust efficiency in the low-speed rotation region are reduced.
Further, since the adjustment of the size of the flow path cross-sectional area is performed only by adjusting the size of the gap C4, if the exhaust efficiency in the low-speed rotation region is improved, the exhaust efficiency in the medium-high speed rotation region is deteriorated. There is a limit to preventing a reduction in exhaust efficiency from the low speed rotation range of the engine to the entire high speed rotation range.
本発明は、このような実情に鑑み、内燃機関の低速、中速、高速回転域の排気流量に対する三段階の排気の流路断面積を有し、制御弁を用いることなく、排気ガスの排気流量に応じて排気の流路断面積を変えることにより、排気効率の低下を効果的に防止することができる内燃機関の排気装置を提供すること目的とする。 In view of such circumstances, the present invention has a three-stage exhaust passage cross-sectional area with respect to the exhaust flow rate in the low-speed, medium-speed, and high-speed rotation regions of an internal combustion engine, and exhaust gas exhaust without using a control valve. An object of the present invention is to provide an exhaust system for an internal combustion engine that can effectively prevent a reduction in exhaust efficiency by changing the cross-sectional area of the exhaust flow according to the flow rate.
本発明は、エンジンからの排気ガスが導入される排気導入管と、この排気導入管の下流端部に接続された拡張室と、この拡張室の下流側壁に接続された主排気管及び補助排気管とを備え、前記拡張室の内部で前記主排気管の上流端部が前記排気導入管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されている内燃機関の排気装置において、
前記主排気管よりも小径の延長排気管が、当該主排気管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されているとともに、その主排気管の下流端部に、前記延長排気管との隙間を通過する排気ガスを外部に排気する連通口が形成されていることを特徴とする。
The present invention relates to an exhaust introduction pipe into which exhaust gas from an engine is introduced, an expansion chamber connected to a downstream end portion of the exhaust introduction pipe, a main exhaust pipe and an auxiliary exhaust connected to a downstream side wall of the expansion chamber An exhaust system for an internal combustion engine in which an upstream end of the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap at a downstream end of the exhaust introduction pipe inside the expansion chamber,
An extended exhaust pipe having a smaller diameter than the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap at the downstream end of the main exhaust pipe, and the extended exhaust pipe is inserted into the downstream end of the main exhaust pipe. A communication port for exhausting the exhaust gas passing through the gap with the pipe to the outside is formed.
本発明によれば、流路断面積の異なる排気導入管と、主排気管と、延長排気管とが上流から下流にかけて面積の大きい順で同軸心状に配置されているので、排気ガスの排気流量に応じて、排気導入管の排気ガスが延長排気管、主排気管の下流端部の連通口、排気導入管と主排気管との隙間経由の補助排気管の三か所から排気される。
通常、排気管内の流速分布によれば、管内の中心で最大流速となり管壁では0の放物線となる。具体的に説明すると、排気ガスと管壁との間には摩擦が生じているため、排気管の流路断面積に対して排気流量が少ないと、ほとんどの排気ガスが管内中心部を流れ、管内壁側では排気ガスが少量かつ低速で流れている状態になる。この排気管の排気流量が増加すれば、管内中心部の排気流速が速くなり、また、管内壁側では排気ガスが量と速度を増して流れている状態になる。
According to the present invention, the exhaust gas introduction pipe, the main exhaust pipe, and the extended exhaust pipe having different flow path cross-sectional areas are arranged coaxially in order of increasing area from upstream to downstream. Depending on the flow rate, the exhaust gas in the exhaust introduction pipe is exhausted from three places: the extension exhaust pipe, the communication port at the downstream end of the main exhaust pipe, and the auxiliary exhaust pipe through the gap between the exhaust introduction pipe and the main exhaust pipe .
Normally, according to the flow velocity distribution in the exhaust pipe, the maximum flow velocity is at the center of the pipe, and the parabola is zero on the pipe wall. Specifically, since friction is generated between the exhaust gas and the pipe wall, when the exhaust gas flow rate is small with respect to the cross-sectional area of the exhaust pipe, most of the exhaust gas flows through the center of the pipe, A small amount of exhaust gas flows at a low speed on the inner wall side of the pipe. If the exhaust flow rate of the exhaust pipe increases, the exhaust flow velocity at the center of the pipe increases, and the exhaust gas flows in an increased amount and speed on the inner wall side of the pipe.
従って、排気ガスの排気流量が少ない場合、排気導入管のほとんどの排気ガスが主排気管を経て延長排気管から排気され、また、排気ガスの排気流量が増えた場合、排気導入管の排気ガスが延長排気管と主排気管の下流端部の連通口から排気される。そして、排気ガスの排気流量が多い場合、排気導入管の排気ガスが延長排気管と、主排気管の下流端部の連通口と、排気導入管と主排気管との隙間経由の補助排気管から排気される。 Therefore, when the exhaust gas flow rate is small, most of the exhaust gas in the exhaust pipe is exhausted from the extended exhaust pipe via the main exhaust pipe, and when the exhaust gas flow rate is increased, the exhaust gas in the exhaust pipe is increased. Is exhausted from the communication port at the downstream end of the extension exhaust pipe and the main exhaust pipe. When the exhaust gas flow rate is large, the exhaust gas in the exhaust introduction pipe is connected to the extended exhaust pipe, the communication port at the downstream end of the main exhaust pipe, and the auxiliary exhaust pipe via the gap between the exhaust introduction pipe and the main exhaust pipe. Exhausted from.
このように、排気ガスの排気流量に応じて、三段階に排気の流路断面積が変わることになる。
また、排気の当該流路断面積の大きさの調整が排気導入管と主排気管の隙間と、主排気管と延長排気管の隙間の二つの隙間の大きさの調整によって行えるので、流路断面積の調整がより細かく行うことができる。すなわち、排気効率の調整がより細かくできるため、内燃機関の低速回転域から高速回転域全体における排気効率の低下を効果的に防止することができる。
In this way, the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas changes in three stages according to the exhaust gas flow rate of the exhaust gas.
Further, since the size of the flow passage cross-sectional area of the exhaust can be adjusted by adjusting the size of the gap between the exhaust introduction pipe and the main exhaust pipe and the gap between the main exhaust pipe and the extended exhaust pipe, The cross-sectional area can be adjusted more finely. That is, since the exhaust efficiency can be adjusted more finely, it is possible to effectively prevent a reduction in exhaust efficiency from the low speed rotation area to the entire high speed rotation area of the internal combustion engine.
また、本発明は、エンジンからの排気ガスが導入される排気導入管と、この排気導入管の下流端部に接続された拡張室と、この拡張室の下流側壁に接続された主排気管及び補助排気管とを備え、前記拡張室の内部で前記主排気管の上流端部が前記排気導入管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されている内燃機関の排気装置において、
前記主排気管よりも小径の延長排気管が、当該主排気管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されているとともに、その主排気管の下流端部に、前記延長排気管との隙間を通過する排気ガスを外部に排気する連通口が形成され、また、前記延長排気管よりも小径の第二延長排気管が、当該延長排気管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されているとともに、その延長排気管の下流部に、前記第二延長排気管との隙間を通過する排気ガスを外部に排気する連通口が形成されていることを特徴とする。
The present invention also provides an exhaust introduction pipe into which exhaust gas from the engine is introduced, an extension chamber connected to the downstream end of the exhaust introduction pipe, a main exhaust pipe connected to the downstream side wall of the extension chamber, and An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: an auxiliary exhaust pipe, wherein an upstream end portion of the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap at a downstream end portion of the exhaust introduction pipe inside the expansion chamber ,
An extended exhaust pipe having a smaller diameter than the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap at the downstream end of the main exhaust pipe, and the extended exhaust pipe is inserted into the downstream end of the main exhaust pipe. A communication port for exhausting the exhaust gas passing through the gap with the pipe to the outside is formed, and the second extension exhaust pipe having a smaller diameter than the extension exhaust pipe has a gap at the downstream end of the extension exhaust pipe. And a communication port for exhausting the exhaust gas passing through the gap with the second extension exhaust pipe to the outside is formed in the downstream portion of the extension exhaust pipe. To do.
本発明によれば、流路断面積の異なる排気導入管と、主排気管と、延長排気管と、第二延長排気管とが上流から下流にかけて面積の大きい順で同軸心状に配置されているので、排気ガスの排気流量に応じて、排気導入管の排気ガスが第二延長排気管、延長排気管の下流端部の連通口、主排気管の下流端部の連通口、排気導入管と主排気管との隙間経由の補助排気管の四か所から排気される。
通常、排気管内の流速分布によれば、管内の中心で最大流速となり管壁では0の放物線となる。具体的に説明すると、排気ガスと管壁との間には摩擦が生じているため、排気管の流路断面積に対して排気流量が少ないと、ほとんどの排気ガスが管内中心部を流れ、管内壁側では排気ガスが少量かつ低速で流れている状態になる。この排気管の排気流量が増加すれば、管内中心部の排気流速が速くなり、また、管内壁側では排気ガスが量と速度を増して流れている状態になる。
According to the present invention, the exhaust introduction pipe, the main exhaust pipe, the extension exhaust pipe, and the second extension exhaust pipe having different flow path cross-sectional areas are arranged coaxially in order of increasing area from upstream to downstream. Therefore, according to the exhaust gas flow rate, the exhaust gas in the exhaust introduction pipe is connected to the second extension exhaust pipe, the communication port at the downstream end of the extension exhaust pipe, the communication port at the downstream end of the main exhaust pipe, and the exhaust introduction pipe And exhaust from four places of the auxiliary exhaust pipe via the gap between the main exhaust pipe and the main exhaust pipe.
Normally, according to the flow velocity distribution in the exhaust pipe, the maximum flow velocity is at the center of the pipe, and the parabola is zero on the pipe wall. Specifically, since friction is generated between the exhaust gas and the pipe wall, when the exhaust gas flow rate is small with respect to the cross-sectional area of the exhaust pipe, most of the exhaust gas flows through the center of the pipe, A small amount of exhaust gas flows at a low speed on the inner wall side of the pipe. If the exhaust flow rate of the exhaust pipe increases, the exhaust flow velocity at the center of the pipe increases, and the exhaust gas flows in an increased amount and speed on the inner wall side of the pipe.
従って、排気ガスの排気流量が少ない場合、排気導入管のほとんどの排気ガスが主排気管および延長排気管を経て第二延長排気管から排気され、また、排気ガスの排気流量が増えた場合、排気導入管の排気ガスが第二延長排気管と延長排気管の下流端部の連通口から排気される。
そして、排気ガスの排気流量がより増えた場合、排気導入管の排気ガスが第二延長排気管と延長排気管と、延長排気管の下流端部の連通口と、主排気管の下流端部の連通口から排気され、また、排気ガスの排気流量が多い場合、排気導入管の排気ガスが第二延長排気管と延長排気管と、延長排気管の下流端部の連通口と、主排気管の下流端部の連通口と、排気導入管と主排気管との隙間経由の補助排気管から排気される。
Therefore, when the exhaust gas exhaust flow rate is small, most of the exhaust gas in the exhaust introduction pipe is exhausted from the second extended exhaust pipe via the main exhaust pipe and the extended exhaust pipe, and when the exhaust gas exhaust flow rate is increased, The exhaust gas in the exhaust introduction pipe is exhausted from the communication port at the downstream end of the second extension exhaust pipe and the extension exhaust pipe.
When the exhaust gas flow rate is further increased, the exhaust gas in the exhaust introduction pipe is connected to the second extension exhaust pipe, the extension exhaust pipe, the communication port at the downstream end of the extension exhaust pipe, and the downstream end of the main exhaust pipe. When the exhaust gas is exhausted and the exhaust gas flow rate is large, the exhaust gas in the exhaust introduction pipe is connected to the second extension exhaust pipe, the extension exhaust pipe, the communication port at the downstream end of the extension exhaust pipe, and the main exhaust. Exhaust gas is exhausted from the communication port at the downstream end of the pipe and the auxiliary exhaust pipe via the gap between the exhaust introduction pipe and the main exhaust pipe.
このように、排気ガスの排気流量に応じて、四段階に排気の流路断面積が変わることになる。
また、排気の当該流路断面積の大きさの調整が排気導入管と主排気管の隙間と、主排気管と延長排気管と、延長排気管と第二延長排気管の隙間の三つの隙間の大きさの調整によって行えるので、流路断面積の調整がよりきめ細かく行うことができる。すなわち、排気効率の調整がより極め細かくできるため、内燃機関の低速回転域から高速回転域全体における排気工程時の動力損失とシリンダー内の残留ガスを低減させることになり、必然的に吸気工程における充填効率が向上し、かつ、それらの要因により内燃機関内の蓄熱も低減され熱損失の減少等の効果が相まって低燃費に寄与するものである。
As described above, the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas changes in four stages according to the exhaust gas flow rate of the exhaust gas.
In addition, the adjustment of the size of the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas is adjusted by three gaps: a gap between the exhaust introduction pipe and the main exhaust pipe, a main exhaust pipe and the extended exhaust pipe, and a gap between the extended exhaust pipe and the second extended exhaust pipe. Therefore, the flow passage cross-sectional area can be adjusted more finely. That is, since the exhaust efficiency can be adjusted more finely, power loss and residual gas in the cylinder during the exhaust process from the low speed rotation range to the entire high speed rotation range of the internal combustion engine are reduced. The charging efficiency is improved, and the heat storage in the internal combustion engine is also reduced due to these factors, which contributes to low fuel consumption in combination with effects such as reduction of heat loss.
以上の通り、本発明によれば、制御弁を用いることなく、内燃機関の排気流量に応じて排気の流路断面積を三段階に変えることができ、これによって、より細かく排気効率の調整ができるため、従来の排気装置に比べて、内燃機関の低速回転域から高速回転域全体における排気効率の低下を効果的に防止することができる。さらに、この排気効率の低下防止が内燃機関の燃費の向上に繋がる。 As described above, according to the present invention, the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas can be changed in three stages in accordance with the exhaust flow rate of the internal combustion engine without using a control valve, thereby finely adjusting the exhaust efficiency. Therefore, it is possible to effectively prevent a reduction in exhaust efficiency from the low speed rotation range to the high speed rotation range of the internal combustion engine as compared with the conventional exhaust system. Furthermore, prevention of the exhaust efficiency from being lowered leads to an improvement in fuel consumption of the internal combustion engine.
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態(第1実施形態)を説明する。図1は、本実施形態に係る排気装置の要部を示す一部破断平面図であり、図2は、図1の要部拡大図である。また、図3は、図2のA−A線断面図である。
図1において、本実施形態の排気装置1は、排気ガスの騒音成分を取り除く消音部10と、排気ガスを排気する排気部20とを有している。
消音部10は、両端を閉塞された円筒状の消音室11と、消音室11に挿通された消音管12と、消音管12に装着された錐状の四つの仕切板13とを備えている。
消音室11は、上流となる内燃機関側と下流となる大気側の両端の壁面の中心に挿入孔を有し、この挿入孔に消音管12が挿通され、消音室11と消音管12が同軸心状に配置されている。消音管12は、当該挿通孔と隙間ない状態で固着され、さらに、図示していない止め具で固定されている。
Hereinafter, an embodiment (first embodiment) of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken plan view showing the main part of the exhaust device according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of the main part of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
In FIG. 1, the exhaust device 1 of the present embodiment includes a silencer 10 that removes noise components of exhaust gas, and an
The silencer 10 includes a
The
消音管12は、排気導入口14と、円周に沿って穿設された多数の小孔を有し消音室11に収容される多孔筒15と、排気吐出口16とを有している。
多孔筒15は、排気ガスの騒音成分である低周波数、中周波数、高周波数の音波を取り除くために、直径の異なる三種類の小孔を有している。また、多孔筒15は、大きい直径の小孔を有する大孔筒部15aと、中の大きさの直径の小孔を有する中孔筒部15bと、小さい直径の小孔を有する小孔筒部15cとを備え、上流から下流にかけて直径の大きい順に小孔が配置されている。
The
The
四つの仕切板13は、消音管12の外径と同寸法の小径と、消音室11の内径と同寸法の大径とを有する錐状部材からなり、消音室11内において、当該錐状を下流方向に拡げる向きでかつ軸方向に所定の間隔をもって消音管12の外周面に装着されている。
詳しく説明すると、一つ目の仕切板13は、消音室11の上流側壁面に近接する位置に配置され、大孔筒部15aの外周面に装着されている。また、二つ目の仕切板13の上流側先端が大孔筒部15aの下流端部の外周面に装着され、三つ目の仕切板13の上流側先端が中孔筒部15bの下流端部の外周面に装着されている。さらに、四つ目の仕切板13の上流側先端が小孔筒部15cの下流端部の外周面に装着され、しかも、四つ目の仕切板13は、下流側壁面に近接する位置に配置されている。
The four
If it demonstrates in detail, the
このとき、互いに隣接する仕切板13は、径外方向に重ならない状態で軸方向に並んでいる。
また、このとき、消音室11内において、消音管12と四つの仕切板13よって、排気ガスの騒音成分である音波を減衰させるための膨張室11a、膨張室11b、膨張室11cが形成されている。
膨張室11aは、消音室11と、排気導入口14と、大孔筒部15aと、一つ目の仕切板13と、二つ目の仕切板13とで形成された環状空間からなり、大孔筒部15aの小孔を通過した排気ガスと音波とを膨張させる。そして、膨張した排気ガスと音波は、流速を落としながら膨張室11a内の下流方向に向かって拡散され、さらに、消音室11の内周面と二つ目の仕切板13とで形成された膨張室11aの鋭角状の空間に封じ込められる。 このとき、当該音波が減衰され、消音効果が得られる。
At this time, the
Further, at this time, the
The
膨張室11bは、消音室11と、大孔筒部15aと、大孔筒部15bと、二つ目の仕切板13と、三つ目の仕切板13とで形成された環状空間からなり、大孔筒部15bの小孔を通過した排気ガスと音波とを膨張させる。そして、膨張した排気ガスと音波は、流速を落としながら膨張室11b内の下流方向に向かって拡散され、さらに、消音室11の内周面と三つ目の仕切板13とで形成された膨張室11bの鋭角状の空間に封じ込められる。 このとき、当該音波が減衰され、消音効果が得られる。
The expansion chamber 11b is composed of an annular space formed by the
膨張室11cは、消音室11と、大孔筒部15bと、大孔筒部15cと、三つ目の仕切板13と、四つ目の仕切板13とで形成された環状空間からなり、大孔筒部15cの小孔を通過した排気ガスと音波とを膨張させる。そして、膨張した排気ガスと音波は、流速を落としながら膨張室11c内の下流方向に向かって拡散され、さらに、消音室11の内周面と四つ目の仕切板13とで形成された膨張室11cの鋭角状の空間に封じ込められる。 このとき、当該音波が減衰され、消音効果が得られる。
このようにして、内燃機関の排気ガスの騒音成分である低周波数、中周波数、高周波数の音波が取り除かれる。
The
In this way, low frequency, medium frequency, and high frequency sound waves, which are noise components of the exhaust gas of the internal combustion engine, are removed.
次に、図2および図3を参照しつつ、排気部20について説明する。
図2に示すように、排気部20は、消音管12と接続された排気導入管21と、排気導入管21の下流端部に接続された拡張室22と、拡張室22の下流側壁に接続された主排気管23および補助排気管24と、主排気管23よりも小径の延長排気管25とを備えている。
拡張室22は、上流側に一つの挿入孔と、下流となる大気側の同じ高さの位置に二つの挿入孔とを有している。
主排気管23は、排気導入管21よりも小径となる上流管部23aと、上流管部23aの下流側外周面に嵌合する下流管部23bとを有している。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
The
The
拡張室22の上流側の挿入孔には排気導入管21が挿入され、下流側の二つの挿入孔には主排気管23の上流管部23aと補助排気管24が挿入されている。
排気導入管21の下流端部は、拡張室22内の真ん中から上流側寄りの位置に配置され、また、排気導入管21の当該端部に上流管部23aが隙間C1を有して同軸心状に挿通されている。上流管部23aの上流端部は、拡張室22の上流側の壁の位置付近に配置されている。補助排気管24は、上流端部を拡張室22内の真ん中から下流側寄りの位置に配置され、下流端部を大気側に突出させている。
この場合、排気導入管21と上流管部23aと補助排気管24は、拡張室22のそれぞれの挿入孔と隙間のない状態で固着され、さらに、図示していないが、拡張室22のそれぞれの挿入孔の外側縁部に当接される止め具で固定されている。
An
The downstream end portion of the
In this case, the
主排気管23の下流管部23bには、延長排気管25が隙間C2を有して同軸心状に挿通され、図示していない止め具で固定されている。このとき、下流管部23b内では、上流管部23aと延長排気管25との互いに向かい合う端面が所定の間隔をあけて配置されている。
この場合、主排気管23の上流管部23aより拡径された下流管部23bに延長排気管25が隙間C2を有して挿通されているので、拡径された下流管部23bを有しない主排気管23に延長排気管25が隙間を有して挿通する場合に比べて、延長排気管25の流路断面積を大きくすることができる。従って、延長排気管25の管壁の厚みに関わらず、主排気管23の上流端部の流路断面積に延長排気管25の流路断面積を近づけることができるため、より極め細かく流路断面積および隙間の大きさを調整することができる。
これによって、より極め細かく排気効率の調整が行えるようになる。
In the
In this case, since the
As a result, the exhaust efficiency can be adjusted more finely.
また、下流管部23bは、下流端部の円周に沿って穿設された複数の小孔からなる連通口23cと、隙間C2の軸方向下流側を閉鎖する環状部材23dとを備えている。
環状部材23dは、延長排気管25の外周面に嵌合し、かつ、下流管部23bの下流側端面に当接している。これによって、軸方向下流側の出口が塞がれた隙間C2の排気ガスが連通口23cから排気される。この連通口23cを排気ガスが通過することによって、排気ガスの騒音成分となる音波が取り除かれ、消音効果が得られる。
なお、この場合、延長排気管25は、低速回転域の排気流量に対応する流路断面積を有し、主排気管23は、中速回転域の排気流量に対応する流路断面積を有している。また、補助排気管24は、高速回転域において、中速回転域の排気流量を超過した分の排気流量に対応する流路断面積を有している。
Further, the
The
In this case, the
次に、図4乃至図6を参照しつつ、本実施形態の内燃機関の排気装置1の作用を詳しく説明する。
図4は、低速回転域の排気経路を示す説明図であり、図5は中速回転域の排気経路を示す説明図である。また、図6は、高速回転域の排気経路を示す説明図である。
図4に示すように、排気流量の少ない低速回転域の場合、排気導入管21のほとんどの排気ガスが管内中心部を流れ、主排気管23を経て延長排気管25から排気ガスが排気される。
Next, the operation of the exhaust device 1 for the internal combustion engine of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an exhaust path in the low speed rotation region, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing an exhaust route in the medium speed rotation region. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an exhaust path in a high speed rotation region.
As shown in FIG. 4, in the low-speed rotation region where the exhaust flow rate is small, most of the exhaust gas in the
この場合、所定の排気流速においては、主排気管23内の圧力低下によって、拡張室22内の排気ガス若しくは外気が隙間C1を経て主排気管23に移動するので、拡張室22内に負圧が発生する。このため、補助排気管24から外気が拡張室22に流入し、さらに、この流入した外気が隙間C1を経て主排気管23に流入する。この外気によって、拡張室22内および主排気管23内が冷却され、消音効果が得られる。
また、所定の排気流速においては、延長排気管25内の圧力低下によって、連通口23cから外気がC2に流入し、さらに、この流入した外気が延長排気管25に流入する。この外気によって、延長排気管25内が冷却され、消音効果が得られる。
In this case, the exhaust gas or the outside air in the
Further, at a predetermined exhaust flow rate, due to the pressure drop in the
図5に示すように、排気流量の増えた中速回転域の場合、排気導入管21では、ほとんどの排気ガスが管内中心部を流れ、排気導入管21の排気ガスが主排気管23に流れる。主排気管23では管内中心部および管内壁側ともに排気ガスが量と速度を増しているので、管内中心部の排気ガスが直進して延長排気管25に流れ、管内壁側の排気ガスが隙間C2に流れる。そして、最終的に、排気ガスは、延長排気管25と隙間C2経由の連通口23cから排気される。
As shown in FIG. 5, in the middle speed rotation region where the exhaust flow rate is increased, in the
この場合、所定の排気流速においては、主排気管23内の圧力低下によって、拡張室22内の排気ガス若しくは外気が隙間C1を経て主排気管23に移動するので、拡張室22内に負圧が発生する。このため、補助排気管24から外気が拡張室22に流入し、さらに、この流入した外気が隙間C1を経て主排気管23に流入する。この外気によって、拡張室22内および主排気管23内が冷却され、消音効果が得られる。
In this case, the exhaust gas or the outside air in the
図6に示すように、排気流量の多い高速回転域の場合、排気導入管21および主排気管23では、管内中心部および管内壁側ともに排気ガスが量と速度を増している。排気導入管21では、管内中心部の排気ガスがそのまま直進して主排気管23に流れ、管内壁側の排気ガスが隙間C1に流れ、さらに、隙間C1に流れた排気ガスが拡張室22を経て補助排気管24に流れる。また、主排気管23では、管内中心部の排気ガスがそのまま直進して延長排気管25に流れ、管内壁側の排気ガスが隙間C2に流れる。そして、最終的に、排気ガスは、延長排気管25と隙間C2経由の連通口23cと隙間C1経由の補助排気管24から排気される。
As shown in FIG. 6, in the high-speed rotation region where the exhaust gas flow rate is large, in the
上記構成を有する本実施形態の排気装置1によれば、低速回転域の排気流量に対応する流路断面積を有する延長排気管25と、中速回転域の排気流量に対応する流路断面積を有する主排気管23と、高速回転域において、中速回転域の排気流量を超過した分の排気流量に対応する流路断面積を有する補助排気管24とを備え、排気ガスの導入口となる排気導入管21と、主排気管23と、延長排気管25とが同軸心状に配置されているので、低、中、高速回転域の排気流量に対して、制御弁を用いることなく、排気の流路断面積を三段階に変えることができる。
According to the exhaust apparatus 1 of the present embodiment having the above-described configuration, the
また、当該流路断面積の大きさの調整を隙間C1と隙間C2の二つの隙間の大きさの調整によって行うので、隙間C4の一つだけで調整を行う従来例(図8)の場合に比べて、流路断面積の調整がより細かく行うことができる。すなわち、排気効率の調整がより細かく行えるため、内燃機関の低速回転域から高速回転域全体における排気効率の低下を効果的に防止することができる。
また、制御弁を用いることなく、排気流量に応じて排気の流路断面積が三段階に変わるので、流路断面積を変えるための特別な制御等の部品が必要なく、材料コストが低減できるとともに、可動部分が存在しないのでそれによる故障が無く、また製造作業が容易になる。
Further, since the size of the cross-sectional area of the flow path is adjusted by adjusting the sizes of the two gaps C1 and C2, in the case of the conventional example (FIG. 8) in which the adjustment is performed with only one of the gaps C4. In comparison, the flow path cross-sectional area can be adjusted more finely. That is, since the exhaust efficiency can be adjusted more finely, it is possible to effectively prevent a decrease in exhaust efficiency from the low speed rotation area to the entire high speed rotation area of the internal combustion engine.
Moreover, since the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas changes in three stages according to the exhaust flow rate without using a control valve, there is no need for special control parts for changing the flow passage cross-sectional area, and the material cost can be reduced. At the same time, since there are no movable parts, there is no failure due to this, and the manufacturing work is facilitated.
図7は、本発明の第2実施形態に係る排気装置の要部を示す拡大平断面図を示している。
本実施形態では、排気部20は、延長排気管25よりも小径の第二延長排気管26を有している。また、延長排気管25は、主排気管23よりも小径となる延長上流管部25aと、延長上流管部25aの下流端部の外周面に嵌合する延長下流管部25bとを有している。
この場合、主排気管23の下流管部23bに延長上流管部25aが隙間C2を有して同軸心状に挿通され、図示していない止め具で固定されている。また、延長下流管部25bに第二延長排気管26が隙間C3を有して同軸心状に挿通され、図示していない止め具で固定されている。このとき、延長下流管部25bでは、延長上流管部25aと第二延長排気管26との互いに向かい合う端面が所定の間隔をあけて配置されている。
FIG. 7: has shown the expanded plane sectional view which shows the principal part of the exhaust apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
In the present embodiment, the
In this case, the extended
また、延長下流管部25bは、下流端部の円周に沿って穿設された複数の小孔からなる連通口25cと、隙間C3の軸方向下流側を閉鎖する環状部材25dとを備えている。
環状部材25dは、第二延長排気管26の外周面に嵌合し、かつ、下流管部25bの下流側端面に当接している。これによって、軸方向下流側の出口が塞がれた隙間C3の排気ガスが連通口25cから排気される。この連通口25cを排気ガスが通過することによって、排気ガスの騒音成分となる音波が取り除かれ、消音効果が得られる。
また、本実施形態では、内燃機関の排気流量に応じて、排気導入管21の排気ガスが第二延長排気管26と、隙間C3経由の連通口25cと、隙間C2経由の連通口23cと、隙間C1経由の補助排気管24とから排気される。
The extended
The
Further, in the present embodiment, the exhaust gas in the
すなわち、第1実施形態における排気装置1では、内燃機関の低速回転域から高速回転域の排気流量に応じた三段階の排気の流路断面積を有しているのに対し、本実施形態においては、内燃機関の低速回転域から高速回転域の排気流量に対して四段階の排気の流路断面積を有している。
また、当該流路断面積の大きさの調整を隙間C1と隙間C2と隙間C3の三つの隙間の大きさの調整によって行うので、流路断面積の調整がより極め細かく行うことができる。すなわち、排気効率の調整がより極め細かく行えるため、内燃機関の低速回転域から高速回転域全体における排気効率の低下をさらに効果的に防止することができる。
その他の点については、第1実施形態と異なるところは無いので詳細な説明は省略する。
That is, the exhaust system 1 in the first embodiment has a three-stage exhaust passage cross-sectional area corresponding to the exhaust flow rate from the low-speed rotation range to the high-speed rotation range of the internal combustion engine. Has a four-stage exhaust cross-sectional area with respect to the exhaust flow rate from the low speed rotation range to the high speed rotation range of the internal combustion engine.
Further, since the size of the flow path cross-sectional area is adjusted by adjusting the sizes of the three gaps of the gap C1, the gap C2, and the gap C3, the flow path cross-sectional area can be adjusted more finely. That is, since the exhaust efficiency can be adjusted more finely, it is possible to more effectively prevent the exhaust efficiency from decreasing from the low speed rotation range to the high speed rotation range of the internal combustion engine.
The other points are not different from those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
The present invention is not limited to the above embodiment.
The present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
1 排気装置
10 消音部
11 消音室
12 消音管
13 仕切板
15 多孔筒
20 排気部
21 排気導入管
22 拡張室
23 主排気管
23a 上流管部
23b 下流管部
23c 連通口
23d 環状部材
24 補助排気管
25 延長排気管
25a 延長上流管部
25b 下流管部
25c 連通口
25d 環状部材
26 第二延長排気管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust device 10
Claims (2)
前記主排気管よりも小径の延長排気管が、当該主排気管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されているとともに、その主排気管の下流端部に、前記延長排気管との隙間を通過する排気ガスを外部に排気する連通口が形成されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。 An exhaust introduction pipe for introducing exhaust gas from the engine, an expansion chamber connected to the downstream end of the exhaust introduction pipe, and a main exhaust pipe and an auxiliary exhaust pipe connected to the downstream side wall of the expansion chamber In the exhaust system of the internal combustion engine, the upstream end of the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap in the downstream end of the exhaust introduction pipe inside the expansion chamber.
An extended exhaust pipe having a smaller diameter than the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap at the downstream end of the main exhaust pipe, and the extended exhaust pipe is inserted into the downstream end of the main exhaust pipe. An exhaust system for an internal combustion engine, characterized in that a communication port for exhausting exhaust gas passing through a gap with a pipe to the outside is formed.
前記主排気管よりも小径の延長排気管が、当該主排気管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されているとともに、その主排気管の下流端部に、前記延長排気管との隙間を通過する排気ガスを外部に排気する連通口が形成され、また、前記延長排気管よりも小径の第二延長排気管が、当該延長排気管の下流端部に隙間を有して同軸心状に挿通されているとともに、その延長排気管の下流部に、前記第二延長排気管との隙間を通過する排気ガスを外部に排気する連通口が形成されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。 An exhaust introduction pipe for introducing exhaust gas from the engine, an expansion chamber connected to the downstream end of the exhaust introduction pipe, and a main exhaust pipe and an auxiliary exhaust pipe connected to the downstream side wall of the expansion chamber In the exhaust system of the internal combustion engine, the upstream end of the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap in the downstream end of the exhaust introduction pipe inside the expansion chamber.
An extended exhaust pipe having a smaller diameter than the main exhaust pipe is inserted coaxially with a gap at the downstream end of the main exhaust pipe, and the extended exhaust pipe is inserted into the downstream end of the main exhaust pipe. A communication port for exhausting the exhaust gas passing through the gap with the pipe to the outside is formed, and the second extension exhaust pipe having a smaller diameter than the extension exhaust pipe has a gap at the downstream end of the extension exhaust pipe. And a communication port for exhausting the exhaust gas passing through the gap with the second extension exhaust pipe to the outside is formed in the downstream portion of the extension exhaust pipe. An exhaust device for an internal combustion engine.
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