WO2008142789A1 - 自動車の排気管装置 - Google Patents

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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/086—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling having means to impart whirling motion to the gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector

Definitions

  • the present invention relates to an automobile exhaust pipe device that reduces harmful substances contained in exhaust gas exhausted from an automobile exhaust pipe and improves fuel efficiency.
  • exhaust gas from automobiles is exhausted through exhaust pipes.
  • the exhaust pipes are relatively long and extend backward, and in the middle of them, the catalyst that absorbs carbon dioxide and nitrogen oxides (hereinafter referred to as toxic substances) and the exhaust noise are reduced.
  • a silencer is installed. For this reason, exhaust gas was subject to a large exhaust pressure, resulting in lower output and increased fuel consumption. Moreover, even if it was a catalyst, it was not possible to completely remove harmful substances.
  • the present inventor has invented an exhaust pipe device that reduces the flow resistance of the exhaust gas, and has proposed it as Japanese Patent No. 3 3 4 4 9 6 8.
  • exhaust gas is expanded in the middle to reduce pressure, thereby reducing exhaust resistance and promoting exhaust gas, contributing to reduction of harmful substance emissions and improvement of fuel consumption. .
  • the present invention further reduces exhaust pressure and simplifies the structure, thereby enabling higher removal of harmful substances and further improvement in fuel consumption.
  • the present invention is an exhaust pipe device installed in an exhaust pipe of an automobile according to claim 1, and the exhaust pipe device has an outer hole in which an inlet hole and an outlet hole are formed at both ends.
  • the diameter is on the outlet side.
  • the expanding taper-shaped expansion is fixed with a plurality of wing-like steps bent in front view with respect to the outer cylinder, and a gap is secured between the maximum outer periphery of the expansion and the inner periphery of the outer cylinder.
  • the present invention provides an automobile exhaust pipe device characterized in that the area of the gap is set to be larger than the area of the entrance hole of the outer cylinder.
  • this exhaust pipe device is expanded when the exhaust gas exceeds the expansion due to the difference in the area of the entrance hole and the gap between the outer cylinder and the expansion, thereby reducing the exhaust pressure. Even when passing through the wing-like stay, there is a difference in flow velocity between the one side and the other side. In short, the exhaust resistance is greatly reduced due to the two-stage decompression action.
  • this exhaust pipe device can be composed of an outer cylinder, an expansion, and a wing-like stage, the number of parts is reduced and the cost is reduced.
  • the ratio of the maximum outer circumference of the outer cylinder to the inner diameter of the outer cylinder, the length to the outlet of the outer cylinder, and the inner diameter of the outer cylinder is 1 as described in claim 2.
  • the means that is greater than or equal to 0 is the means according to claim 3 in which the curved inner surface of the winged stage is formed substantially straight, and the outer cylinder according to claim 4 is a square cylinder having a square cross section and is expanded to a square weight.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an automobile exhaust pipe device showing an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a view corresponding to an arrow B in FIG. 1 showing an example.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an exhaust pipe device showing an example of the present invention
  • FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 1
  • FIG. 3 is a view taken in the same direction of arrow B.
  • It consists of an outer cylinder 1 installed in the middle of a pipe (not shown) and an expansion 2 arranged in the outer cylinder 1.
  • the outer cylinder 1 is a cylindrical body in this example, and has an inlet hole 3 on the upstream side and an outlet hole 4 on the downstream side to be connected to the exhaust pipe.
  • the expansion 2 has a tapered shape (cone) whose diameter increases toward the downstream (exit 4 side) where the apex angle ⁇ is slightly less than 90 °. It is attached with the wing stay 5 In this, the maximum outer diameter D 2 of the expansion 2 is smaller than the inner diameter of the outer cylinder 1 (D 2 ⁇ D!), And a gap S is formed between them.
  • the area B of the gap S is the entrance hole It is set to be larger than the area A of 3 (A and B).
  • the area C of the outer cylinder 1 is larger than the area B of the gap S (B C).
  • the cylinder 1 at the rear of the expansion 2 may be used as the outlet hole 4 as it is.
  • the wing-like stage 5 is a plate material, and a plurality of wing-like stages 5 are arranged on the outer periphery of the expansion 2 at an appropriate interval, and serve to connect the expansion and the outer cylinder 1.
  • the thickness and number of the winged steps 5 are not particularly limited, and any material that can withstand vibration and exhaust pressure is sufficient.
  • this airfoil step 5 is bent in a front view, which is why it is called an airfoil. By doing so, the flow of exhaust gas is faster on the outside (other side) than on the inside (one side) of the fold, and as a result, the pressure on the other side where the flow velocity is higher is reduced and the flow is further promoted. .
  • FIG. 4 is a view corresponding to the arrow of FIG. 1 showing another example of the wing-like step 5, but the inner surface of the fold should be almost straight in view of the exhaust gas flow promoting effect described above. This is because the flow velocity difference between the inside and outside of the fold becomes larger, and the flow becomes laminar.
  • the outer cylinder 1 has the first expansion 6 on the upstream side and the second expansion 7 on the downstream side of the diffusion plate 2 as a boundary.
  • the exhaust gas that has exited from the engine and entered the first diffusion chamber 6 from the inlet 3 spreads along the outer periphery of the expansion 2, and extends to the second expansion 7 beyond the gap S.
  • the exhaust gas at this time has a larger area of the gap S than the area of the entrance hole 3, when it exceeds the expansion 2, it is expanded and the pressure is reduced. And the pressure is further reduced, and by these things, a kind of sucking bow I effect is exerted and the flow is further promoted.
  • the curvature of the wing stay 5 also causes an increase in exhaust gas flow velocity and a pressure reduction effect. Emissions are further promoted by the decompression effect of.
  • the exhaust gas that has passed the expansion 2 and entered the second expansion 7 is discharged from the outlet 4.
  • the length of the first extension 6 is not particularly limited, but the shorter the length, the smaller the space. However, if the top of the expansion 2 seems to be in the entrance hole 3, it is bad. As described above, since the volume of the second expansion 7 is sufficiently large compared to the gap S, it is presumed that the exhaust gas that has entered the second expansion 7 is sufficiently fluffed here to reduce the exhaust resistance. Is done.
  • the outer cylinder 1 is not limited to a cylindrical body, but may be a square cylinder having a square cross section.
  • the expansion 2 is also a square weight.
  • one exhaust pipe device is installed in the exhaust pipe, two or more exhaust pipe devices may be provided. In this case, the connection may be in series or in parallel.
  • Table 1 shows the CO and HC emissions.
  • the exhaust gas is diffused while passing through the exhaust pipe device to lower the pressure, and as a result, discharge of harmful substances is prevented and fuel consumption is improved.
  • This tendency becomes more prominent as the number of exhaust pipe devices increases.
  • the reduction in carbon monoxide is large, and gasoline vehicles do not require catalysts, and diesel vehicles do not require DPF.
  • carbon monoxide is reduced, it will help to prevent global warming.
  • fuel economy improves, it will be economical, and less energy will help prevent global warming.
  • the car can be expected to increase horsepower, increase acceleration when starting, and improve climbing ability.

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Abstract

自動車の排ガスの排圧を下げて排ガスの通りをよくし、燃費を向上させるとともに、有害物質の排出を削減する。この装置は、両端に入孔と出孔が形成される外筒の中に出孔側に径が拡大するテーパ形をした拡散盤を外筒に対して正面視で彎曲している複数の翼状ステーで固定するとともに、拡散盤の最大外周と外筒の内周との間に間隙を確保してこの間隙の面積を外筒の入孔の面積よりも大きく設定したものである。

Description

自動車の排気管装置
技術分野
本発明は、 自動車の排気管から明排出される排ガス中に含まれる有害物質を低減させると ともに、燃費も向上させる自動車の排気管装置に関するものである。
細 1 書
背景技術
自動車の排ガスは排気管を通して排出されるが、排気管は比較的長く後方に延びている 上にその途中には二酸化炭素や窒素酸化物 （以下、有害物質） を吸収する触媒や排気音を 小さくする消音器が揷設されている。 このため、排ガスは大きな排圧を課せられ、 出力低 下や燃費の増大を来していた。 また、触媒にしても、完全に有害物質を取り除くことはで きなかった。
そこで、本発明者は、 この排ガスの流れの抵抗を減じる排気管装置を発明し、特許第 3 3 4 4 9 6 8号として提案している。 この先行技術は、排ガスを途中で膨張させて圧力を 低下させることで、排気抵抗を減じて排気を促進させようとするものであり、有害物質の 排出の削減及び燃費の向上に貢献している。
発明の開示
本発明は、排圧の減少を一層図るとともに、構造も簡単にすることで、有害物質のより 高い除去と燃費の更なる向上を可能にしたものである。
以上の課題の下、本発明は、請求項 1に記載した、 自動車の排気管に揷設される排気管 装置であり、 この排気管装置が、両端に入孔と出孔が形成される外筒の中に出孔側に径が 拡大するテーパ形をした拡 ¾ を外筒に対して正面視で彎曲している複数の翼状ステ一で 固定するとともに、拡 の最大外周と外筒の内周との間に間隙を確保してこの間隙の面 積を外筒の入孔の面積よりも大きく設定したことを特徴とする自動車の排気管装置を提供 したものである。
請求項 1の手段をとることにより、 この排気管装置は、入孔及び外筒と拡 ¾ との間隙 の面積差によって排ガスが拡 を超えるときに膨張させられて排圧を下げるが、加えて 、 翼状ステーを通過するときにも、 その一側面と他側面とでは流速差が生じ、 その結果、 流速の早い側の圧力が減じて排圧が更に下がる。 要するに、二段の減圧作用が働いて排気 抵抗は大きく下がるのである。 また、 この排気管装置は、外筒、 拡 及び翼状ステ一と で構成できるから、部品点数が減じてコストが安くなる。
カロえて、本発明は、以上の排気管装置において、請求項 2に記載した、外筒の内径に対 する拡 の最大外周と外筒の出孔までの長さと外筒の内径の比が 1 . 0以上である手段 、請求項 3に記載した、翼状ステ一の彎曲内面がほぼ真直に形成される手段、請求項 4に 記載した、外筒が断面正方形の四角筒体で拡 が四角錘体である手段、請求項 5に記載 した、排気管装置が排気管に二基以上揷設される手段を提供したものである。
請求項 2の手段をとることにより、一般に、外筒の出孔の面積が間隙の面積より小さい 場合であっても、排出の抵抗となることを減殺する。 また、請求項 3の手段をとることに より、排ガスの一側面側と他側面側の流速差が一層大きくなり、 より減圧効果が期待でき る。 さらに、請求項 4の手段をとると、外筒の上下の丈を抑えることができ、 狭い空間に も対応できる。 請求項 5の手段をとると、有害物質の減少、燃費を一層向上させることが できる。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明の一例を示す自動車の排気管装置の縦断面、 第 2図は第 1図の A矢視図 第 3図は第 1図の B矢視図、第 4図は他の例を示す図 1の B矢視相当図である。
これにおいて符号の説明は以下のとおりである。
1 外筒
2 拡脑
3 入孔
4 出孔
5 ステー
6 第一拡
7 第二拡¾¾
S 間隙 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の の形態を図面を参照して説明する。 図 1は本発明の一例を示す排気 管装置の縦断面図、 図 2は図 1の A矢視図、 図 3は同じく B矢視図であるが、 この排気管 装置は、エンジンから延びる排気管（図示省略） の途中に揷設される外筒 1と、 外筒 1の 中に配置される拡 2とからなる。 外筒 1は本例では円筒体であり、上流側には入孔 3 、下流側には出孔 4が設けられて排気管と接続されるようになっている。
拡 2は、頂角 αが 9 0 ° 弱をした下流（出孔 4側） に行くほど径が拡大するテーパ 形（円錐体） をしているものであり、外筒 1の内周に後述する翼状ステー 5で取り付けら れる。 これにおいて、拡 2の最大外径 D 2 は外筒 1の内径 より小さく （D 2 < D ！ ) 、 両者の間に間隙 Sが形成されるものになっている。 加えて、 間隙 Sの面積 Bは入孔 3の面積 Aよりも大きく （Aく B )設定されている。 ちなみに、外筒 1の面積 Cはこの間 隙 Sの面積 Bよりも大きい （Bく C ) 。 なお、 出孔 4の面積については特に限定はないが 、大きいに越したことはない。 レーシング車のような場合には、拡 ¾ 2後方のタ筒 1を そのまま出孔 4としてもよい。
翼状ステ一 5は板材であり、拡 2の外周に複数枚が適当間隔で配置され、拡 と外筒 1とを接続する役目を果たす。 この場合、翼状ステ一 5の厚みや数については特に ^されず、振動や排気圧に耐えるものであれば足りる。 加えて、 この翼状ステ一 5は正 面視で彎曲させてあり、 これが翼状と称する所以である。 こうすることで、排ガスの流れ は彎曲の内側 （一側面） よりも外側 （他側面） の方が早くなり、 その結果、流速の早い他 側面側は圧力が低下してより一層流れを促進させる。
図 4は翼状ステ一 5の他の例を示す図 1の Β矢視相当図であるが、上記した排ガスの流 れ促進効果からいえば、彎曲の内面はほぼ真っ直ぐなものがよい。 彎曲の内外の流速の差 がー層大きくなり、 かつ流れが層流化されるからである。 以上により、 外筒 1の中は拡散 盤 2を境としてその上流側が第一拡 6、下流側が第二拡 7ということになる。 以上の構成の排気管装置の作用について説明すると、 エンジンから出て入孔 3から第一 拡散室 6に入つた排ガスは拡 2の外周に沿つて拡がり、 間隙 Sを超えて第二拡 7 に入り、 出孔 4から排気管に排出されて行く。 このときの排ガスは、入孔 3の面積より間 隙 Sの面積の方が大きいことから、拡 ¾ 2を超える際には膨張させられて圧力が低下し 、 さらに、面積の大きい第二拡 7に入って一層圧力を低下させられ、 これらのことで 一種の吸弓 I効果を奏して流れを一層促進させる。 加えて、 このとき、排ガスが翼状ステー 5を通過するとき、翼状ステー 5の彎曲によつても排ガスの高流速化、 減圧効果が生じる ことから、排ガスは、拡 2と翼状ステー 5の二段による減圧効果でより一層排出が促 進される。 一方、拡 2を超えて第二拡^ 7に入った排ガスは出孔 4から排出されて 行くが、 このときの第二拡 ¾¾7の長さ L2 をタ筒 1の内径 より大きくしておくこと で、排気抵抗はそれほど増大しないことが確認されている。 特に、 この関係は重要であつ て、 L2 /D, > 1. 0が望ましいことがわかっている。 なお、第一拡 ¾¾6の長さ については特に条件はないが、短いほどスペースが小さくなつて好ましい。 ただ、拡 2の頂部が入孔 3にかかるようであると具合が悪、い。 以上、 隙間 Sに比べて第二拡 7 の容積が十分に大きいものになることから、第二拡 7に入った排ガスはここで十分に fl彭張させられ、排気抵抗が減少するものと推察される。
以上は、 本発明の ¾Φ的形態であるが、本発明は、 この他に改変された形態をとること がある。 具体的には、外筒 1は円筒体に限らず、 断面が正方形をした四角筒体でもよい。 この場合は、拡 2も四角錘になる。 また、排気管装置は、排気管の中に一基揷設され ることを前提としたが、二基以上であつてもよい。 この場合、 その接続は直列であつても 、並列であってもよい。
次に、 この排気管装置のテスト結果を示す。 なお、 テストは 2. 5リツトルのエンジン を搭載した乗用車でレギュラーガソリンを使用したもので行い、 また、排気管装置は、排 気管 5に揷設されている触媒を取り除き、 その位置に取り付けた。
表 1は COと HCの排出状況である。
[表 1 ]
C 0 (ΡΡΜ) H S (ΡΡΜ)
1 0年前規制 ' 4. 5 1 2 0 0
0 δ年規制 1. 0 3 0 0
本発明品 （一基） 0. 5 2 80
本発明品 （二基） 0. 2 5 2 5 0 表 2は燃費 (Km/L ) のテスト結果である。
[表 2 ]
Figure imgf000008_0001
この結果からわかるように、排ガスはこの排気管装置を通る間に拡散されて圧力を下げ 、 その結果、有害物質の排出が防がれるし、燃費も向上する。 この傾向は排気管装置の数 が多いほど顕著である。 特に、 一酸化炭素の低減が大きく、 ガソリン車では触媒を、 ディ ーゼル車では D P Fを必要としない。 また、一酸化炭素が低減すれば、 B乍今の地球温暖ィ匕 防止にも役立つものになる。 さらに、燃費が向上すれば、経済的であるし、消費エネルギ 一も少なくなつてこの面でも温暖化防止に役立つ。 この他、 自動車としては、馬力ァップ 、 出足時の高加速性、登坂力の向上が期待できる。

Claims

請 求 の 範 囲 - 請求項 1
自動車の排気管に揷設される排気管装置であり、 この排気管装置が、 両端に入孔と出孔が 形成される外筒の中に出孔側に径が拡大するテーパ形をした拡散盤を外筒に対して正面視で 彎曲している複数の翼状ステ一で固定するとともに、拡 の最大外周と外筒の内周との間 に間隙を確保してこの間隙の面積を外筒の入孔の面積よりも大きく設定したことを特徴とす る自動車の排気管装置。
請求項 2
拡散盤の最大外周と外 I の出孔までの長さに対する外筒の内径の比が 1 . 0以上である請 求項 1の自動車の排気管装置。
請求項 3
翼状ステ一の彎曲内面がほぼ真っ直ぐに形成されている請求項 1又は 2の自動車の排気管 装置。
請求項 4
外筒が断面正方形の四角筒体で拡散盤が四角錘体である請求項 1〜 3いずれかの自動車の 排気管装置。
請求項 5
排気管装置が排気管に二基以上揷設される請求項 1〜 4いずれかの自動車の排気管装置。
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