JP5937738B1 - Tail pipe for exhaust muffler - Google Patents
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Abstract
【課題】排気効率を高めることで実効性のある効果が得られ、内燃機関の種類や車種に対応することができる排気マフラー用テールパイプを提供する。【解決手段】車両用排気マフラーの排気側端部に装着するテールパイプ10を設ける。外筒体12Aの内部に内筒体12Bを配置する。該内筒体12Bの中心部に排気ガスが通過する整流筒体13を設ける。該整流筒体13の外側面で排気ガスが旋回しながら通過する複数のフィン11を設ける。該フィン11の排気ガス接触面に多数のディンプル状の凹部10Aを形成する。排気ガスの排気効率を高めるように構成する。【選択図】 図4An exhaust muffler tail pipe capable of obtaining an effective effect by increasing the exhaust efficiency and corresponding to the type and type of an internal combustion engine is provided. A tail pipe 10 is provided to be attached to an exhaust side end portion of a vehicle exhaust muffler. The inner cylinder 12B is arranged inside the outer cylinder 12A. A rectifying cylinder 13 through which exhaust gas passes is provided at the center of the inner cylinder 12B. A plurality of fins 11 through which exhaust gas passes while turning on the outer surface of the flow straightening cylinder 13 are provided. A large number of dimple-like recesses 10 </ b> A are formed on the exhaust gas contact surface of the fin 11. The exhaust gas exhaust efficiency is increased. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、排気構造における排気側端部に装着する排気マフラー用テールパイプに係り、パワーやトルクなどのエンジン性能を高めると共に、内燃機関の種類や車種に対応した使用ができる排気マフラー用テールパイプに関するものである。 The present invention relates to an exhaust muffler tail pipe mounted on an exhaust side end portion of an exhaust structure, and enhances engine performance such as power and torque, and can be used according to the type and type of an internal combustion engine. It is about.
従来、物体の表面にディンプル(くぼみ)を形成することにより、マグヌス効果と称する低い速度で乱流が発生する(物体の臨界レイノルズ数を下げる)効果や、抗力を抑える効果などが知られている。このようなディンプルの効果は、主にゴルフボールの飛距離を伸ばす効果として実用的に用いられている。 Conventionally, by forming dimples (dents) on the surface of an object, the effect of generating turbulent flow (lowering the critical Reynolds number of the object), called the Magnus effect, and the effect of suppressing drag are known. . Such dimple effect is practically used mainly as an effect of extending the flight distance of the golf ball.
一方、内燃機関の排気構造にディンプル状の凹凸を採用することで、内燃機関のパワーアップや燃費効率の向上、あるいは排気騒音の低減を図る排気構造が提案されている(特許文献1乃至3参照)。
On the other hand, by adopting dimple-like irregularities in the exhaust structure of the internal combustion engine, there has been proposed an exhaust structure that improves the power of the internal combustion engine, improves fuel efficiency, or reduces exhaust noise (see
特許文献1に記載された自動車エンジン用の排気管には、排気管の内壁面に複数の突起を形成した構成が記載されている。この突起を形成するには、パイプの外側面に鋼球を衝突させてパイプ外周面にディンプル状の凹部を形成し、この凹部が排気管の内壁面で複数の突起となるものである。引用文献1では、この突起により、排気ガスの流速が早まり、排気管内の背圧が低下し、エンジン出力及び燃費が向上するというものである。
The exhaust pipe for an automobile engine described in
また、特許文献2に記載されたエンジンの排気装置には、排気ガス流通管の内壁面に多数の小凹凸を設けた構成が記載されている。この小凹凸は、ディンプル状の凹部と丘状隆起にて形成された凸部とを組み合わせたものである。そして、排気ガス流通管にこの小凹凸を形成すると、排気ガスの流通抵抗が小さくなり、エンジンの背圧が低下し、エンジン出力及び燃費に好影響を与えるというものである。 Further, the engine exhaust device described in Patent Document 2 describes a configuration in which a large number of small irregularities are provided on the inner wall surface of an exhaust gas circulation pipe. This small unevenness is a combination of a dimple-like concave portion and a convex portion formed by a hill-like ridge. If this small unevenness is formed in the exhaust gas flow pipe, the exhaust gas flow resistance is reduced, the back pressure of the engine is lowered, and the engine output and fuel consumption are favorably affected.
更に、特許文献3に記載されている内燃機関の排気系構造には、排気管の内面にエンボス加工によるディンプル状の凹部を形成した排気系構造が示されている。この排気管の内側面に形成した凹部によって排気騒音の音波と排気管内側面との壁面摩擦が増大し、排気管内においても吸音されることになり排気管内部での排気騒音の低減が可能になるというものである。 Further, the exhaust system structure of the internal combustion engine described in Patent Document 3 shows an exhaust system structure in which a dimple-like recess is formed on the inner surface of the exhaust pipe by embossing. The concave portion formed on the inner surface of the exhaust pipe increases the wall noise between the sound wave of the exhaust noise and the inner surface of the exhaust pipe, and the sound is also absorbed in the exhaust pipe, thereby reducing the exhaust noise inside the exhaust pipe. That's it.
一方、当出願人は、特許文献4に記載の如く、排気マフラーにおける排気管の排気側端部に装着して、排気効率の向上を図ることで、出力ロスを低減し、消音性能も向上するマフラーカッター(以下、テールパイプと称する)の特許を取得している。このテールパイプは、排ガスが直線的に通過する中央流通路と、中央筒を囲繞する複数のフィンを配して排ガスが螺旋状に旋回しながら通過する外周流通路とを設けたものである。 On the other hand, as described in Patent Document 4, the applicant attaches to the exhaust side end portion of the exhaust pipe of the exhaust muffler to improve the exhaust efficiency, thereby reducing the output loss and improving the silencing performance. Muffler cutter (hereinafter referred to as tail pipe) patent. This tail pipe is provided with a central flow passage through which exhaust gas passes linearly and an outer peripheral flow passage through which exhaust gas passes while spirally turning by arranging a plurality of fins surrounding the central cylinder.
外周流通路のフィンを通過する排ガスは、略螺旋状に旋回しながら排出されるため、遠心力が作用し、中央流通路部分の圧力が外周流通路部分の圧力より低いものとなる。したがって、テールパイプ内に送給される排ガスは、フィンを配した外周流通路と中央流通路とによって高速度に且つスムーズに排出される。この結果、排気効率が向上し、エンジンの出力ロスを低減する。 Since the exhaust gas passing through the fins of the outer peripheral flow passage is discharged while turning in a substantially spiral shape, centrifugal force acts, and the pressure in the central flow passage portion becomes lower than the pressure in the outer peripheral flow passage portion. Accordingly, the exhaust gas fed into the tail pipe is smoothly discharged at a high speed by the outer peripheral flow passage and the central flow passage provided with fins. As a result, exhaust efficiency is improved and engine output loss is reduced.
特許文献1乃至3に記載の排気構造では、排気管の内側面に形成した凹凸によりエンジンの背圧が低下するというもので、この結果、エンジン出力及び燃費に好影響を与え、また、凹部の抵抗が排気管内部での排気騒音の低減が可能になるというものであった。
In the exhaust structures described in
ところが、特許文献1乃至3に記載の排気構造において、凹凸を形成する位置は、いずれもマフラー(消音器)の前後に位置する排気管内部に配置されるものである。当出願人の実験では、このような位置にディンプル状の凹部を形成すると、排気管の長さはもとより、マフラー(消音器)の構造の変化や排出量の違いによっても排気効率が大きく異なるために、安定した有効な効果は得られないことが判明している。この結果、特許文献1乃至3に記載の排気構造で主張しているエンジン出力等の効果は試験上の効果に限られ、実際の車両に装着して得られるような実効性のある効果は得られていない。
However, in the exhaust structures described in
しかも、現在の車両は、レシプロエンジンやディーゼルエンジンに加えてハイブリットエンジンなどの普及に伴い、内燃機関の形態やマフラー(消音器)の構造なども急速に様変わりしているので、エンジン出力等の実効性のある効果は各種の内燃機関やマフラー(消音器)の構造などに共通して効果が得られるものが期待されている。 Moreover, with the spread of reciprocating engines and diesel engines, as well as hybrid engines, the current vehicle is rapidly changing the form of the internal combustion engine and the structure of the muffler (silencer). It is expected that effective effects can be obtained in common with various internal combustion engines and muffler (silencer) structures.
一方、特許文献4に記載の排気構造では、テールパイプ内に設けられている複数のフィンを配した外周流通路と外周流通路に囲まれた中央流通路とによって、排ガスを高速度に且つスムーズに排出することができる。しかも、テールパイプは、排気構造において内燃機関やマフラー(消音器)などから最も離れた排気管の排気側端部に装着する構成であるから、各種の車両用マフラーに装着可能になっている。 On the other hand, in the exhaust structure described in Patent Document 4, the exhaust gas is made high-speed and smooth by the outer peripheral flow passage provided with a plurality of fins provided in the tail pipe and the central flow passage surrounded by the outer peripheral flow passage. Can be discharged. In addition, since the tail pipe is configured to be mounted on the exhaust side end of the exhaust pipe farthest from the internal combustion engine and the muffler (silencer) in the exhaust structure, it can be mounted on various vehicle mufflers.
このテールパイプの構造は内燃機関のエンジン性能を向上させることが証明されており、当該特許製品は現在もロングセラー製品として製造・販売され、実際の車両に装着して得られる実効性も認められている。 The structure of this tail pipe has been proven to improve the engine performance of internal combustion engines, and the patented product is still manufactured and sold as a long-selling product, and the effectiveness obtained by mounting it on an actual vehicle is recognized. Yes.
そこで当発明者は、排気側端部に設置されるテールパイプの構造を改良することでパワーやトルクなどのエンジン性能を高め、実際の車両に装着して得られるこれまで以上の実効性が得られると共に、レシプロエンジンやディーゼルエンジン、ハイブリットエンジン等の内燃機関の種類や車種に対応することができる排気マフラー用テールパイプの提供を目的とするものである。 Therefore, the present inventor has improved the engine performance such as power and torque by improving the structure of the tail pipe installed at the end of the exhaust side, and obtained more effective than ever obtained by mounting it on an actual vehicle. In addition, an object of the present invention is to provide a tail pipe for an exhaust muffler that can be adapted to the types and types of internal combustion engines such as reciprocating engines, diesel engines, and hybrid engines.
上述の目的を達成すべく本発明における第1の手段は、車両用排気マフラーの排気側端部に装着するテールパイプ10において、テールパイプ10を構成する筒体12と、この筒体12の中心部に配置され排気ガスが通過する整流筒体13と、整流筒体13と筒体12との間に配置される複数のフィン11とが設けられ、該フィン11は整流筒体13の外側面を囲繞して排気ガスが螺旋状に旋回しながら通過するように配されると共に、該フィン11の排気ガス接触面となる片面又は両面と、筒体12の排気ガスが接触する面の一部又は全面と、整流筒体13の排気ガスが接触する面の一部又は全面とのいずれか又は全てに多数のディンプル状の凹部が形成されたことにある。
In order to achieve the above-mentioned object, the first means in the present invention is that the
第2の手段において、前記テールパイプ10の前記筒体12は、排気方向に至る径が同一の円筒形、又は排気方向に至る径が拡大するテーパー形、又は排気方向に至る径が窄む逆テーパー形に形成されたものである。
In the second means, the
本発明の請求項1によると、テールパイプ10を構成する筒体12と、この筒体12の中心部に配置され排気ガスが通過する整流筒体13と、整流筒体13と筒体12との間に配置される複数のフィン11とが設けられ、フィン11の排気ガス接触面に多数のディンプル状の凹部10Aを形成して排気ガスの排気効率を高めるように構成したことによって、従来の排気管内部に凹凸を形成した排気構造では得られなかった実効性のあるパワー値及びトルク値に高めることができた。また、排気効率の向上に伴って燃費効率も向上する。
According to the first aspect of the present invention, the
更に、ディンプル状の凹部10Aを形成したフィン11により向上したパワー値及びトルク値は、従来の凹部10Aを形成していないフィン11を設けたテールパイプ10に比べても明らかに上昇しており、実際の車両に装着して得られるこれまで以上のパワー値及びトルク値になっている。
Further, the power value and torque value improved by the fins 11 having the dimple-
しかも、車両用マフラーの排気側端部にテールパイプ10を装着することでこれらの効果が得られるので、既に使用されている排気マフラーとの組み合わせが容易である。この結果、レシプロエンジンやハイブリットエンジン等の内燃機関の種類や車種等に応じて使用されている各種の排気マフラーに使用することができる。
In addition, since these effects can be obtained by attaching the
また、凹部10Aをフィン11の片面又は両面に形成することで、各種排気マフラーの排気条件等に応じて排気効率を調整することが可能になる。
Further , by forming the
更に、筒体12の排気ガス接触面の一部又は全面に凹部10Aを形成すると、内燃機関の種類や車種に応じた排気効率を細かく調整することができる。
Furthermore , if the
そして、整流筒体13の排気ガス接触面の一部又は全面に凹部10Aを形成することで、内燃機関の種類や車種に応じた排気効率を更に細かく調整することができる。
Then , by forming the
請求項2の如く、テールパイプ10の筒体12を、排気方向に至る径が同一の円筒形、又は排気方向に至る径が拡大するテーパー形、又は排気方向に至る径が窄む逆テーパー形に形成することで、これらを選択して内燃機関の種類に対応する他、排気量の違いや車両のボディーのサイズなどにも対応したテールパイプ10を構成することができる。
The
このように本発明によると、排気ガスの排気効率を高め、実際の車両に装着してこれまで以上の実効性が得られると共に、レシプロエンジンやハイブリットエンジン等の内燃機関の種類や車種、排気量等に対応することができるなどといった当初の目的を達成した。 As described above, according to the present invention, exhaust gas exhaust efficiency can be improved, and it can be mounted on an actual vehicle to achieve more effectiveness than ever, and the type, vehicle type, and displacement of an internal combustion engine such as a reciprocating engine or a hybrid engine. The initial objectives such as being able to cope with the above were achieved.
本発明の基本構成は、車両用排気マフラーの排気側端部に装着するテールパイプ10内のフィン11にディンプル状の凹部10Aを形成することで、実際の車両に装着して得られるこれまで以上のパワー値及びトルク値を引き出すものである。
The basic configuration of the present invention is more than ever obtained by mounting on an actual vehicle by forming a dimple-
テールパイプ10の構成は、筒体12の内部に複数のフィン11が排気ガスの排出方向を向いた螺旋状に配設されたものである(図4参照)。更に、筒体12の中心部に排気ガスが通過する整流筒体13を設けている。図示の筒体12は、外筒体12Aの内部に内筒体12Bが配置した二重構造を示している(図2参照)。そして、この内筒体12Bの内部に整流筒体13を設けたものである。
The
一方、フィン11は、整流筒体13の外側面を囲繞し排気ガスが螺旋状に旋回しながら通過するように放射状に配されている。そして、このフィン11の排気ガス接触面に多数のディンプル状の凹部10Aを形成している。
On the other hand, the fins 11 are radially arranged so as to surround the outer surface of the rectifying
図示のフィン11は、筒体12の内側面に形成した切欠に複数の突起を差し込んで固定するように構成している(図5(イ)参照)。また、このフィン11は、筒体12や整流筒体13と一体に形成しても良い。
The illustrated fin 11 is configured such that a plurality of protrusions are inserted into a notch formed on the inner surface of the
フィン11に設ける凹部10Aは、フィン11の排気ガス接触面に形成する。したがって、フィン11の数や角度等に応じて、排気ガスが接触するフィン11の面が異なる場合がある。その場合、フィン11に形成する凹部10Aの位置も変更することになり、フィン11のいずれかの片面の他、両面に形成する場合もある。フィン11に形成する凹部10Aは、フィン11の片面側が凹むように形成するもので、フィン11の両面に凹部10Aを形成する場合は、フィン11の厚みを利用して両面が凹むように形成する。
The
本発明では、車両用排気マフラーの排気側端部のフィン11にディンプル状の凹部10Aを形成するのが基本構成であるが、このフィン11に加えて整流筒体13や筒体12の内部に凹部10Aを形成しても良い。
In the present invention, the basic structure is to form the dimple-shaped
整流筒体13は、テールパイプ10の軸芯部に配置され、各フィン11にて囲まれた状態で設置されている。この整流筒体13においても、排気ガスが接触する面、例えば、整流筒体13の一部又は全面に凹部10Aを形成することができる。また、図示の整流筒体13はフィン11と別体に形成しているが、前述の如くフィン11と整流筒体13とを一体形成することも可能である。
The rectifying
一方、筒体12に凹部10Aを形成することも可能である。この場合、内燃機関の種類や車種に応じ、筒体12の排気ガス接触面の一部又は全面に凹部10Aを形成する。この筒体12は、車両のボディサイズや排気量等に応じて各種のタイプが用意されている(図6参照)。同図(イ)は排気方向に至る径が拡大するテーパー形のタイプを示し、同図(ロ)は排気方向に至る径が同一の円筒形のタイプを示し、同図(ハ)は排気方向に至る径が窄む逆テーパー形のタイプを示している。これらの筒体12のタイプからテールパイプ10を選択することで、車両のボディサイズや排気量、あるいは内燃機関の種類や車両の形態等に適応させることができる。また、筒体12のタイプは図示例に限定されず、更に変更が加わっても良いものである。
On the other hand, it is possible to form the
図2に示す筒体12は、外筒体12Aと内筒体12Bとの二重構造を成している。また、内筒体12Bの一実施例として、調整筒12Baの排出側に、排出筒12Bbを連結した内筒体12Bを構成している(図3参照)。
The
一方の調整筒12Baは、内部にフィン11を配置している(図3、図4参照)。この調整筒12Baは、排気方向に至る径が同一の円筒形、又は排気方向に至る径が拡大するテーパー形状、又は排気方向に至る径が窄む逆テーパー形状に形成されたものから適宜選択するものである。図示例の調整筒12Baは、排気方向に至る径が窄む逆テーパー形状に形成されている(図2、図3参照)。 One adjustment cylinder 12Ba has fins 11 disposed therein (see FIGS. 3 and 4). The adjustment cylinder 12Ba is appropriately selected from a cylindrical shape having the same diameter in the exhaust direction, a tapered shape in which the diameter in the exhaust direction is enlarged, or a reverse taper shape in which the diameter in the exhaust direction is narrowed. Is. The adjustment cylinder 12Ba in the illustrated example is formed in a reverse taper shape whose diameter in the exhaust direction is narrowed (see FIGS. 2 and 3).
この内筒体12Bにも凹部10Aを形成することができる。この凹部10Aの位置は、内筒体12B内部の一部又は全体から選択することができる。図示例では内筒体12Bの調整筒12Ba全体に凹部10Aを形成している(図3参照)。この他、調整筒12Baのフィン11の周囲に限定したり、あるいは、筒体12の排出筒12Bbにまで凹部10Aを形成したりすることも可能である。
A
更に、調整筒12Baの内側面に形成する凹部10Aは、調整筒12Baの内側面側から押圧して形成しているが(図5(ロ)参照)、この形成手段に限定されるものではなく、他の形成手段にて凹部10Aを形成することも可能である。
Further, the
他方の排出筒12Bbは、排気ガスを排出する最終端部側に形成されている(図3参照)。図示の排出筒12Bbは、排気方向に至る径が拡大するテーパー形状を成している。また、図示例では排出筒12Bbに凹部10Aを形成していないが、この排出筒12Bbにも凹部10Aを形成することができる。
The other discharge cylinder 12Bb is formed on the final end side for discharging the exhaust gas (see FIG. 3). The illustrated discharge cylinder 12Bb has a tapered shape with an increasing diameter in the exhaust direction. In the illustrated example, the
尚、筒体12の構成は、図示例に限られるものではない。例えば、排出筒12Bbを省略して調整筒12Baのみを内筒体12Bとする他、外筒体12Aと内筒体12Bとを分離しない筒体12を構成することも可能である。
In addition, the structure of the
本発明のテールパイプ10によると、排気ガスは次のように排出される。排ガスがテールパイプ10内に入ると、フィン11側に入った排ガスは、螺旋状に旋回しながら通過する。このとき、排ガスには遠心力と慣性が作用して、筒体12の内側面に圧縮されつつ排出される。すると、整流筒体13を通過する排気ガスの圧力(気圧)は、フィン11側の圧力(気圧)より低いもの(負圧)となる。
According to the
このため、エンジンから連続してテールパイプ10内に送給される後続排ガスを、整流筒体13内に強力に吸込むようになる。
また、フィン11を通過してテールパイプ10外に排出された排ガスは、遠心力と慣性によって、外部に螺旋状に広がりながら回転して拡散し、この排ガスに囲まれている中央部分の圧力(気圧)が低くなる。すると、整流筒体13を経てテールパイプ10外に排出された排ガスは、加速度が付き糸を引くように後方にスムーズに排出されるようになる。この結果、エンジンから連続してテールパイプ10内に送給される後続排ガスを、スムーズに排出できるようになり、排気効率を高めるものである。
Therefore, the subsequent exhaust gas continuously fed from the engine into the
Further, the exhaust gas that has passed through the fins 11 and has been discharged outside the
表1の各符号は次のマフラーを示している。
符号(1)は純正マフラーを示す。
符号(2)はフィン11が無いテールパイプ10を装着した市販マフラーを示す。
符号(3)はフィン11が有るテールパイプ10を装着した市販マフラーを示す。
符号(4)は市販マフラーに、本発明のテールパイプ10(フィン11にディンプル状の凹部10Aが有る)を装着したマフラーを示す。
また、(丸1)、(丸2)、(丸3)はいずれも各マフラーのデータを示し、白抜き丸数字はトルクデータを示し、丸数字はパワーデータを示している。
Each code | symbol of Table 1 has shown the following muffler.
Reference numeral (1) denotes a genuine muffler.
The code | symbol (2) shows the commercial muffler equipped with the
The code | symbol (3) shows the commercial muffler which attached the
The code | symbol (4) shows the muffler which mounted | worn with the tail pipe 10 (The dimple-shaped recessed
(Circle 1), (Circle 2), and (Circle 3) all indicate data of each muffler, white circle numbers indicate torque data, and circle numbers indicate power data.
表1で明らかなように、本発明テールパイプを備えたマフラー(4)のパワー値(丸4)及びトルク値(白抜き丸4)は、純正マフラー(1)と比較して極めて高い優位性が認められる。
更に、本発明(4)のパワー及びトルクは、従来のディンプル無しのフィン11を備えたテールパイプ付き排気マフラー(3)のパワー及びトルクよりも明らかに高い有効性が認められている。
As is apparent from Table 1, the power value (circle 4) and torque value (open circle 4) of the muffler (4) equipped with the tail pipe of the present invention are extremely superior compared to the genuine muffler (1). Is recognized.
Furthermore, the power and torque of the present invention (4) are clearly more effective than the power and torque of the exhaust pipe muffler with tailpipe (3) provided with the conventional fin 11 without dimples.
このように、テールパイプ10内のフィン11に凹部10Aを形成することで、パワー値及びトルク値が向上する効果は実験によって明らかにされているが、この理由を学術的に検証するまでに多くの時間を要すると思われる。しかしながら、排気ガスがフィン11の周囲を螺旋状に旋回しながら通過する条件の下で、通過する際の排気ガスの通過速度と凹部10Aによって生じる気流の変化との相乗効果がこれらの効果を誘引する極めて重要な要因になっていると考えられる。
As described above, the effect of improving the power value and the torque value by forming the
尚、本発明の各構成は図示例に限定されるものではなく、例えば、本発明のテールパイプ10や形状や構成の他、フィン11及び筒体12の形状や構成、あるいは凹部10Aの配置位置などは、本発明の要旨を変更しない範囲で任意に変更することが可能である。
Each configuration of the present invention is not limited to the illustrated example. For example, in addition to the
1 排気管
10 テールパイプ
10A 凹部
11 フィン
12 筒体
12A 外筒体
12B 内筒体
12Ba 調整筒
12Bb 排出筒
13 整流筒体
20 チャンバー
21 カバー体
22 内部排気管
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