JP2016044620A - Gas forcible suction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば内燃機関の排気ガスのような気体を強制的に吸引して排出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for forcibly sucking and discharging a gas such as an exhaust gas of an internal combustion engine.
近年、地球温暖化防止のため、CO2排出量の削減が求められている。また、原油価格の高騰に伴い、燃料使用量の削減が重要な課題として認識されている。さらに、自動車の排気ガス規制により、排気触媒装置や微粒子燃焼のためのDPF装着等の取付義務が強化され、係る装置を排気系に装着することによりエンジンの燃焼排ガスの排出効率に悪影響を及ぼしている。
ここで、エンジンは、排気ガスの効率的な排出を行うことにより、エンジン圧力を下げて、燃焼効率を向上することが可能である。そのためには、エンジンの燃焼排ガスを排気側へ強制的に吸引して、排出側の圧力を低下させる必要が有る。
しかし、例えば自動車の様にアクセルの開閉が頻繁に行なわれてエンジン回転数が常時変動する場合には、高温の燃焼排ガスを機械的に強制吸引することは困難であり、費用対効果の点で疑問がある。
In recent years, in order to prevent global warming, reduction of CO 2 emissions has been demanded. In addition, with the rise in crude oil prices, reducing fuel consumption is recognized as an important issue. In addition, due to the exhaust gas regulations of automobiles, the obligation to install exhaust catalyst devices and DPF for particulate combustion, etc., has been strengthened, and mounting such devices in the exhaust system has an adverse effect on the exhaust efficiency of engine combustion exhaust gas. Yes.
Here, the engine can reduce the engine pressure and improve the combustion efficiency by efficiently discharging the exhaust gas. For this purpose, it is necessary to forcibly suck the combustion exhaust gas of the engine to the exhaust side and reduce the pressure on the exhaust side.
However, for example, when the accelerator is frequently opened and closed, such as in an automobile, and the engine speed constantly fluctuates, it is difficult to mechanically suck high-temperature combustion exhaust gas mechanically. It is doubtful.
その他の従来技術として、テーパ筒形の加速筒とその外方に位置する筒形のカバー筒を設け、前記加速筒の内側にスパイラル状部材を設けて、加速筒内部で排気ガスを旋回させる装置が提案されている(特許文献1参照)。
しかし係る従来技術(特許文献1)では、加速筒に形成されている開口部の面積が大きいため、加速筒から大量の排気ガスが加速筒とカバー筒の間の領域に流出してしまうので、加速筒内で排気ガス流が旋回して当該旋回流により内燃機関側から排気ガスを吸引する力が小さく、内燃機関の燃焼効率の向上、燃費の向上等を達成することが困難である。
As another prior art, a device that provides a tapered cylinder-shaped acceleration cylinder and a cylindrical cover cylinder positioned on the outer side thereof, and a spiral member inside the acceleration cylinder to rotate exhaust gas inside the acceleration cylinder. Has been proposed (see Patent Document 1).
However, in the related art (Patent Document 1), since the area of the opening formed in the acceleration cylinder is large, a large amount of exhaust gas flows out from the acceleration cylinder to the region between the acceleration cylinder and the cover cylinder. The exhaust gas flow swirls in the accelerating cylinder, and the force for sucking the exhaust gas from the internal combustion engine side by the swirl flow is small, making it difficult to improve the combustion efficiency and fuel consumption of the internal combustion engine.
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、簡易な構造により、内燃機関の排気ガスの様な高温の気体を機械的に且つ強制的に吸引して、燃焼効率を向上することが出来る気体強制吸引装置の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and with a simple structure, a high-temperature gas such as an exhaust gas of an internal combustion engine is mechanically and forcibly sucked to improve the combustion efficiency. It aims at provision of the gas forced-suction apparatus which can improve.
本発明の気体強制吸引装置は、入口部(10)及び出口部(20)と、(入口部及び出口部よりも)大径な中間部(30)を有し、中間部(30)内にはテーパ状の旋回流発生筒部(40)が設けられており、旋回流発生筒部(40)内には半径方内方に突出して螺旋状に延在する突起(421)が形成され、旋回流発生筒部(40)の入口部側には開口面積が小さい流出口(411)が円周方向に複数形成され、旋回流発生筒部(40)の出口部側端部(43e)は出口部(20)内方に連通しており、旋回流発生筒部(40)から出口部(20)側へ流出した気体(例えば、エンジンの排気ガス)は旋回流を形成し、当該旋回流により旋回流発生筒部(40)の出口部側端部(43e)と出口部(20)の入口部側端部(21e)の間の空間(E)に負圧が生じることを特徴としている。 The forced gas suction device of the present invention has an inlet part (10) and an outlet part (20) and an intermediate part (30) having a larger diameter (than the inlet part and outlet part), and the intermediate part (30) Is provided with a tapered swirl flow generating cylinder part (40), and a protrusion (421) is formed in the swirl flow generation cylinder part (40) extending inward in the radial direction and extending spirally, A plurality of outlets (411) having a small opening area are formed in the circumferential direction on the inlet side of the swirling flow generating cylinder (40), and an end (43e) on the outlet side of the swirling flow generating cylinder (40) is The gas (for example, engine exhaust gas) that communicates with the inside of the outlet portion (20) and flows out from the swirling flow generating cylinder portion (40) toward the outlet portion (20) forms a swirling flow, and the swirling flow Between the outlet portion side end portion (43e) of the swirling flow generating cylinder portion (40) and the inlet portion side end portion (21e) of the outlet portion (20). Is characterized in that negative pressure is generated between (E).
上述の構成を具備する本発明によれば、旋回流発生筒部(40)内に形成された半径方内方に突出して螺旋状に延在する突起(421)により、旋回流発生筒部(40)内に流入した気体(例えば内燃機関の排気ガス)は旋回流を形成して出口部(20)内に流出する。そして当該旋回流により、旋回流発生筒部(40)の出口部側端部(43e)と出口部(20)の入口部側端部(21e)の間の空間(E)に負圧が生じる。
この負圧により、旋回流発生筒部(40)と中間部(30)内壁面の間の領域に存在する気体(例えば排気ガス)は、エンジン(E)側から強制的に吸引される。
そして本発明によれば煩雑な機械的な構成要素を必要とせず、既存の内燃機関の排気系(例えば自動車の排気系統)にも簡単に装着することが出来る。
According to the present invention having the above-described configuration, the swirl flow generating cylinder part (the protrusion (421) projecting inward in the radial direction formed in the swirl flow generation cylinder part (40) and extending in a spiral shape ( 40) The gas flowing into the inside (for example, exhaust gas of the internal combustion engine) forms a swirling flow and flows out into the outlet portion (20). And by the said swirl flow, a negative pressure arises in the space (E) between the exit part side end part (43e) of a swirl flow generation cylinder part (40), and the entrance part side end part (21e) of an exit part (20). .
Due to this negative pressure, the gas (for example, exhaust gas) existing in the region between the swirl flow generating cylinder (40) and the inner wall surface of the intermediate part (30) is forcibly sucked from the engine (E) side.
And according to this invention, a complicated mechanical component is not required but it can also be easily mounted | worn with the exhaust system (for example, exhaust system of a motor vehicle) of the existing internal combustion engine.
ここで、旋回流発生筒部(40)の入口部側には開口面積が小さい流出口(411)が円周方向に複数形成されており、当該流出口(411)により、入口部(41)は旋回流発生筒部(40)と中間部(30)内壁面の間の領域に連通するが、複数形成された流出口(411)の開口面積が小さいので、旋回流発生筒部(40)内を十分な流量の気体が流過する。そのため、旋回流発生筒部(40)で生じる旋回流の流量も十分であり、旋回流発生筒部(40)の出口部側端部(43e)と出口部(20)の入口部側端部(21e)の間の空間(E)では、例えばエンジン(E)の様な内燃機関の排気ガスを強制的に吸引するのに十分な程度の負圧が発生する。
係る負圧により気体(例えばエンジンの燃焼排ガス)を排気側へ強制的に吸引する。そして、強制的に吸引される気体が例えばエンジンの燃焼排ガスであれば、当該エンジン圧力を下げて燃焼効率を向上することが出来る。
Here, a plurality of outlets (411) having a small opening area are formed in the circumferential direction on the inlet part side of the swirling flow generating cylinder part (40), and the inlet part (41) is formed by the outlets (411). Communicates with the region between the swirling flow generating cylinder (40) and the inner wall surface of the intermediate section (30), but the opening area of the plurality of outlets (411) is small, so that the swirling flow generating cylinder (40) A sufficient amount of gas flows through the inside. Therefore, the flow rate of the swirling flow generated in the swirling flow generating cylinder (40) is also sufficient, and the outlet side end (43e) of the swirling flow generating cylinder (40) and the inlet side end of the outlet (20). In the space (E) between (21e), for example, a negative pressure sufficient to forcibly suck the exhaust gas of an internal combustion engine such as the engine (E) is generated.
With such negative pressure, gas (for example, combustion exhaust gas from the engine) is forcibly sucked to the exhaust side. If the gas that is forcibly sucked is, for example, combustion exhaust gas from the engine, the engine pressure can be lowered to improve the combustion efficiency.
また本発明によれば、旋回流発生筒部(40)で生じる旋回流により負圧を発生して燃焼排ガスを下流側に強制的に吸引しているので、気体強制吸引装置(100)内の排気抵抗が低減され、内燃機関の出力低下を抑制することも出来る。その結果、燃費も向上する。
すなわち本発明によれば、複雑な制御系を伴わず、上述した簡易な構成によりエンジン(E)側から燃焼排ガスを機械的に強制吸引することにより、燃焼効率を向上し、内燃機関の出力低下を抑制し、燃費を向上することが出来る。
Further, according to the present invention, the negative pressure is generated by the swirling flow generated in the swirling flow generating cylinder portion (40) and the combustion exhaust gas is forcibly sucked downstream, so that in the gas forced suction device (100) The exhaust resistance is reduced, and the output reduction of the internal combustion engine can be suppressed. As a result, fuel consumption is also improved.
That is, according to the present invention, the combustion exhaust gas is mechanically forcibly sucked from the engine (E) side with the above-described simple configuration without a complicated control system, thereby improving the combustion efficiency and reducing the output of the internal combustion engine. Can be suppressed and fuel consumption can be improved.
そして本発明によれば、自動車の様にアクセルの開閉を頻繁に行う場合においても、エンジン(E)の回転数如何に拘らずに旋回流発生筒部(40)で旋回流を発生して、旋回流発生筒部(40)の出口部側端部(43e)と出口部(20)の入口部側端部(21e)の間の空間(E)で負圧を発生することが出来る。そのため、自動車の排気系に適用された場合に、アクセルの開閉を頻繁に行っても、エンジン(E)側(排気系の上流側)から排気ガスを強制的に吸引して、燃焼効率を向上し、内燃機関の出力低下を抑制し、燃費を向上することが出来る。
さらに、エンジンの燃焼効率を向上して、燃費を改善することが出来る本発明によれば、CO2の削減に貢献することができる。
And according to the present invention, even when the accelerator is frequently opened and closed like an automobile, the swirl flow is generated in the swirl flow generating cylinder (40) regardless of the rotational speed of the engine (E), Negative pressure can be generated in the space (E) between the outlet side end (43e) of the swirl flow generating cylinder (40) and the inlet side end (21e) of the outlet (20). Therefore, when applied to the exhaust system of an automobile, even if the accelerator is frequently opened and closed, exhaust gas is forcibly sucked from the engine (E) side (upstream side of the exhaust system) to improve combustion efficiency. In addition, the output reduction of the internal combustion engine can be suppressed and the fuel consumption can be improved.
Furthermore, according to the present invention that can improve the combustion efficiency of the engine and improve the fuel efficiency, it is possible to contribute to the reduction of CO 2 .
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ここで、図示の実施形態では、エンジンの排気系に本発明の気体強制吸引装置を適用した場合を示している。
本発明の実施形態に係る気体強制吸引装置は、図1〜図10では全体を符号100で示されている。
図9で示すガソリンエンジンEgの排気系には、排気ガス循環装置Er、排気ガス触媒装置C、消音装置Mが介装されており、当該排気系の下流側端部(図9では右端部)に気体強制吸引装置100が配置される。そして、図10で示すディーゼルエンジンEdの排気系には、排気ガス循環装置Er、微粒子燃焼装置(DPF装置)Dp、消音装置Mが介装され、下流側端部(図10では右端部)に気体強制吸引装置100が配置される。ただし、気体強制吸引装置100を介装する位置については、図9、図10で示す排気系の下流側端部に限定されるものではなく、排気系内であれば何処でも介装することが可能である。そして、既存の排気管(排気系)に容易に取り付けることが出来る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, in the illustrated embodiment, the case where the forced gas suction device of the present invention is applied to the exhaust system of the engine is shown.
The gas forced suction device according to the embodiment of the present invention is generally indicated by
The exhaust system of the gasoline engine Eg shown in FIG. 9 is provided with an exhaust gas circulation device Er, an exhaust gas catalyst device C, and a silencer M, and a downstream end portion (right end portion in FIG. 9) of the exhaust system. The gas forced
図1、図2で示すように、気体強制吸引装置100は、入口部10と、出口部20と、中間部30を有している。
図2において、入口部10は円筒部材で構成され、円筒部材の外周における同一断面には円周方向に等間隔にて4個のナットNが溶接されている。ナットNは、既存の自動車の排気管(図示せず)等に気体強制吸引装置100を接続するために設けられている。既存の自動車の排気管に気体強制吸引装置100を接続するに際しては、当該排気管の端部を気体強制吸引装置100の入口部10の内周に嵌合せしめ、当該排気管の内周面側から図示しないボルトを貫通し、貫通したボルトをナットNと螺合させる。
出口部20はテーパ状の筒部材で構成され、該テーパ状の筒部材においては、下流側(図2では右側)に向かうにつれて緩やかに直径が増加している。出口部20は中間部30の後端(図2の右端)に一体的に接合されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the forced
In FIG. 2, the
The
図2及び図3において、中間部30は大径部31とテーパ部32と小径部33を有しており、大径部31とテーパ部32と小径部33は連続して一体的に接続されている。
小径部33の直径は出口部20の上流側端部(図2、図3では左端部)の直径と等しい。中間部30の上流端(大径部31の上流端:図3の左端)は、鏡板34により、入口部10に接合している。なお、鏡板34の半径方向内側の領域は開口部が形成されている(図4参照)。
2 and 3, the
The diameter of the
中間部30の内部には、旋回流発生筒部40が設けられている。
旋回流発生筒部40は大径部41、第1のテーパ部42、第2のテーパ部43を有しており、大径部41、第1のテーパ部42、第2のテーパ部43は入口部10から出口部20に向かって順番に配置されている。
大径部41は全体が円筒形状であり、円筒の同一断面上に円周方向について均等間隔にて、複数の貫通孔411が形成されている。
第1のテーパ部42は、下流側(図3では右側)に向って直径が減少するテーパを有している。一方、第2のテーパ部43は、下流側(図3では右側)に向って直径が増加するテーパを有している。
ここで、第1のテーパ部42におけるテーパ或いは傾斜角度が不適当な場合には、旋回流が旋回流発生筒部40の外周面から剥離してしまい、旋回流による効果が軽減してしまう。そのため、第1のテーパ部42におけるテーパ或いは傾斜角度を適宜設定することが望ましい。
A swirl flow generating
The swirl flow generating
The large-
The
Here, when the taper or the inclination angle in the
旋回流発生筒部40における大径部41の直径は、中間部30における大径部31の直径よりも小さいが、入口部10の直径よりも大きく設定されている。
なお、第2のテーパ部43をストレート管に置き換えることも可能である。
図3では、中間部30における小径部33と、旋回流発生筒部40における第2のテーパ部43とは、周方向に均等に配置された複数(図示の例では3枚)の支持板50(図5参照)によって接続されている(図6、図7参照)。
The diameter of the
In addition, it is also possible to replace the
In FIG. 3, the
旋回流発生筒部40の上流端(大径部41の上流端:図3の左端)は、鏡板34に当接しており、するように公知の手段(例えば溶接)によって鏡板34に固定されている。
旋回流発生筒部40における第1のテーパ部42の内周面には、軸方向(図3の左右方向)の全長に亘って、所定の幅を有する螺旋状の板状部材421(ブレード)が固設されている。
図4、図6において、符号341は、前記鏡板34の内周側の均等位置で複数個所(図示の例では、4箇所)に形成されて半径方向内方に突出する矩形の突起を示している。図示の実施形態に係る気体強制吸引装置100は既存のエンジン排気管に取り付けることが出来るが、既存のエンジン排気管の管径は種々のサイズが存在する。半径方向内方に突出する突起341を設けることにより、既存のエンジン排気管(図示せず)の管径が小さい場合でも、既存の排気管を入口部10の半径方向内方に配置して、既存の排気管の端部を突起341に当接して(突起341をストッパとして機能せしめ)、ナットNに代えてボルト(図示せず)を半径方向外方から既存の排気管に向かってねじ込み、気体強制吸引装置100を取り付けることが出来る。
The upstream end (the upstream end of the large-diameter portion 41: the left end in FIG. 3) of the swirling flow generating
A spiral plate-like member 421 (blade) having a predetermined width is provided on the inner peripheral surface of the
4 and 6,
図8を参照して、気体強制吸引装置100内を排気ガスが流れる態様を説明する。なお図8において、図示の簡略化のため、ナットNと、支持板50は省略する。
図8において、図示しない排気管から入口部10に流入する排気ガスを、点線で示す矢印F1で示す。流入した排気ガスF1の大部分は旋回流発生筒部40内を流れ、その間に、第1のテーパ部42に設けた螺旋状のブレード421により流速の大きな旋回流F2となる。
With reference to FIG. 8, the aspect in which exhaust gas flows through the gas forced
In FIG. 8, the exhaust gas flowing into the
一方、図示しない排気管から入口部10に流入する排気ガスF1の一部は、複数の貫通孔411から中間部30の内周と旋回流発生筒部40の外周とで形成される環状空間ERに流入する(矢印F3)。
環状空間ERに流入した流れF3は、矢印F4で示すように環状空間ER内を進み、第2のテーパ部43の出口部側端部43eと、出口部20の入口部側端部21eの間の空間Eを介して、出口部20に排出される(矢印F4x)。
On the other hand, a part of the exhaust gas F1 flowing into the
The flow F3 flowing into the annular space ER travels in the annular space ER as indicated by an arrow F4, and is between the
ここで、旋回流発生筒部40で発生した旋回流F2により、旋回流発生筒部40の第2のテーパ部43の出口部側端部43eと、出口部20の入口部側端部21eの間の空間Eに負圧が生じる。空間Eに生じた負圧により、旋回流発生筒部40における複数の貫通孔411、環状空間ERを介して、排気ガスF3、F4が強制的に空間E側に吸引される。
旋回流発生筒部40における第2のテーパ部43の出口43eの面積が、旋回流発生筒部40の前端(大径部41の前端)の面積に比べて小さいため、旋回流F2の流速は速くなり、空間Eにおける負圧Eが強くなる。
位置Eにおける強い負圧の作用により、矢印F3、F4、F4xで示す環状空間ER内の排気ガス流は、流速が速い状態で出口部20側に流れる。
Here, due to the swirl flow F2 generated in the swirl flow generating
Since the area of the
Due to the action of strong negative pressure at the position E, the exhaust gas flow in the annular space ER indicated by the arrows F3, F4, and F4x flows toward the
上述したように、図示の気体強制吸引装置100によれば、旋回流発生筒部40内に形成された螺旋状のブレード421により、旋回流発生筒部40内に流入した排気ガスは旋回流F2を形成して出口部20内に流出する。この旋回流F2により空間Eに強い負圧が生じ、環状空間ERに存在する排気ガスは強く吸引される。その結果、エンジンの圧力を下げて燃焼効率を向上することが出来る。
また、燃焼排ガスを下流側に強制的に吸引しているので、気体強制吸引装置(100)内の排気抵抗が低減され、内燃機関の出力低下を抑制することも出来る。その結果、燃費も向上する。
As described above, according to the gas forced
Further, since the combustion exhaust gas is forcibly sucked downstream, the exhaust resistance in the gas forced suction device (100) is reduced, and the output reduction of the internal combustion engine can be suppressed. As a result, fuel consumption is also improved.
そして、旋回流発生筒部40の入口部側には開口面積が小さい流出口411が円周方向に複数形成されており、当該流出口411により、入口部41は旋回流発生筒部40と中間部30内壁面の間の環状領域ERに連通するので、入口部10に流入した排気ガスの一部が領域ERに流入する際に排気ガスの膨張(拡張)によって消音(減音)効果を得ることが期待出来る。
さらに、図示の実施形態によれば、複雑な制御系を伴わず、上述した簡易な構成により機械的に排気を強制吸引して、内燃機関の出力低下を抑え、燃費を向上することが出来る。そのため、例えば自動車の排気管のような既存の排気系統についても容易に介装或いは装着して、既存のエンジンの燃焼効率や燃費を向上することが出来る。
A plurality of
Furthermore, according to the illustrated embodiment, the exhaust gas is forcibly sucked mechanically with the above-described simple configuration without a complicated control system, and the output reduction of the internal combustion engine can be suppressed and the fuel consumption can be improved. Therefore, for example, an existing exhaust system such as an exhaust pipe of an automobile can be easily interposed or attached to improve the combustion efficiency and fuel consumption of the existing engine.
ここで、旋回流発生筒部40の上流側領域には開口面積が小さい流出口411が複数形成されており、当該流出口411により入口部41と環状領域ERが連通しているが、複数形成された流出口411の開口面積が小さいので、旋回流発生筒部40内を十分な流量の排気ガスが流過する。
そのため、旋回流発生筒部40で生じる旋回流F2の流量も十分になる。そして、旋回流発生筒部40における第2のテーパ部43の出口43eの面積が、旋回流発生筒部40の上流端(大径部41の前端)の面積に比べて小さいため、旋回流F2の流速は速くなり、前記空間Eにおいて、環状領域ERの排気ガスを強制的に吸引するのに十分な負圧が生じる。
Here, a plurality of
Therefore, the flow rate of the swirling flow F2 generated in the swirling
これに加えて図示の実施形態によれば、自動車の様にアクセルの開閉を頻繁に行う場合においても、エンジンEの回転数如何に拘らずに旋回流発生筒部40で旋回流を発生し、空間Eで負圧を発生することが出来る。そのため、(自動車の様に)アクセルの開閉を頻繁に行う場合においても、排気ガスを強制的に吸引して、燃焼効率を向上し、内燃機関の出力低下を抑制し、燃費を向上することが出来る。
In addition, according to the illustrated embodiment, even when the accelerator is frequently opened and closed as in an automobile, the swirl flow is generated in the swirl
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態は内燃機関であるエンジンの排気系に介装されて排気ガスを強制吸引する場合についてのみ説明しているが、本発明の気体強制吸引装置は、例えば飲食店等の排気ダクトに介装されて排気ダクト内を流れる気体を強制的に吸引することにも適用可能である。
It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
For example, although the illustrated embodiment describes only a case where exhaust gas is forcibly sucked by being interposed in an exhaust system of an engine which is an internal combustion engine, the gas forced suction device of the present invention is an exhaust of a restaurant or the like, for example. The present invention can also be applied to forcibly sucking a gas that is interposed in the duct and flows in the exhaust duct.
10・・・入口部
20・・・出口部
30・・・中間部
31・・・大径部
32・・・テーパ部
33・・・小径部
34・・・鏡板
40・・・旋回流発生筒部
41・・・大径部
42・・・第1のテーパ部42
43・・・第2のテーパ部
50・・・支持板
100・・・気体強制吸引装置
411・・・貫通孔
421・・・螺旋状の板状部材(ブレード)
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43 ...
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JPH10110612A (en) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Taga Seisakusho:Kk | Exhauster |
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