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技術 排気ガス流の加速装置

出願人 角田義明角田ジェラワン
発明者 角田義明
出願日 2016年6月22日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-123727
公開日 2017年12月28日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2017-227173
状態 特許登録済
技術分野 排気消音装置 吸気または排気の慣性を用いるもの
主要キーワード 負圧空間 テーパー筒状 ネジ接続 調節孔 加速度合い 負圧領域 パイプ接続 筒状構造
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

内燃機関運転環境排気量等に応じて、排気ガス流加速度合を適切に調節。

解決手段

一端を、排気系の末端から排出される排気ガス流を受け入れ排気ガス流入側とし、他端は、排気ガス大気放出する排気ガス流出側とした、全体として筒状構造の装置本体20、排気ガス流入側から流入する、排気ガス流のうちの主として中央部の流れを加速するために設けられた筒状の加速部と、排気ガス流のうちの主として中央部以外の流れを加速部の外部に流すために設けられた開口部とを有する排気ガス流加速筒21、上記排気ガス流加速筒にて加速された排気ガス流を大気放出するために、排気ガス流出側に設けられたテールパイプ28、上記テールパイプを装置本体に対して前後方向へ移動可能とし、それによって上記排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構30を有して構成されたことを特徴とする。

概要

背景

自動車用エンジンに代表される内燃機関において、排気系は燃焼によって生じた排気ガス大気に放出するに止まらず、排気ガスの成分調整排気音の低減を行う重要な役割を負っている。特に、近年の排気ガス浄化に関する法整備の進行に伴い、排気系が複雑化し背圧の増大する傾向が続いている。本件の発明者は上記の傾向を改善するため、排気ガスを高速化して大気放出する技術に取り組んでおり、成果の一部についてその都度特許出願を行い、技術の公開に努めて来た。

その内、特開平6−173634号は排気系にバイパス路を設け、排気ガス流速を高めて背圧を減少させることで掃気を促進する発明であり、特開平7−233722号は排気管に排気ガスを取り出してまた管流させる管流管を設け、熱害の問題解決を図った発明、特開平8−326547号は排気ガス流加速して負圧を発生させる加速部を上下2段に設けた、高度の負圧吸引エネルギーを発生させる発明である。また、特開平9−170432号は排気ガスを高速で大気放出する際に排気ガス流の流束を絞る絞り部を設け、高速排出の確実化を図った発明、特開平10−331631号はエンジン排気量の或る程度の変化に対応するように融通性を持たせた発明、特開2001−98924号は早期促進効果を有するマフラーについて小型化を目的とした発明である。

開発を継続する過程では目的に成果が一致しないこともあり、必ずしも意図したとおりの結果が得られるとは限らなかったが、解決すべき課題も次第に明確になって来た。その代表的なものは、例えば、エンジン排気量等の変化に対応する柔軟性であり、それが十分でない場合には排気量の大小によって何種類もの製品を用意しなければならないことになる。また、他の課題は装置の小型化であり、大型であればあるほど自動車に装着しにくくなり、排気管にかかる荷重負担も増すことになる。このような経緯を経て、本件の発明者は上記の課題を解決するための手法を知得し、この手法を実際の装置に取り入れ、その結果到達したのが特開2011−153574号の発明である。

このような一連の発明から成るシステムはJVCS(登録商標)と称して、現在に至るまで一定の評価を得ており商品としても成功している。しかしながら、本システムは実際には顕著な効果が得られるにも拘らず技術的解明が必ずしも進んでいるとは言えない側面がある。そのため、各エンジンについて実際に装置を適用し最適の成果を得るには、相応の経験と技術等を有する熟練技術者に頼る必要があり、従って、誰にでも装着できるというものではなかった。そこで、本発明者は車両等への適用に当たって、より装着が容易であり、柔軟性或いは融通性を有する排気ガス流の加速装置を目指して開発を継続し、本発明に到達したものである。

概要

内燃機関の運転環境や排気量等に応じて、排気ガス流の加速度合を適切に調節。一端を、排気系の末端から排出される排気ガス流を受け入れ排気ガス流入側とし、他端は、排気ガスを大気放出する排気ガス流出側とした、全体として筒状構造の装置本体20、排気ガス流入側から流入する、排気ガス流のうちの主として中央部の流れを加速するために設けられた筒状の加速部と、排気ガス流のうちの主として中央部以外の流れを加速部の外部に流すために設けられた開口部とを有する排気ガス流加速筒21、上記排気ガス流加速筒にて加速された排気ガス流を大気放出するために、排気ガス流出側に設けられたテールパイプ28、上記テールパイプを装置本体に対して前後方向へ移動可能とし、それによって上記排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構30を有して構成されたことを特徴とする。

目的

また、特開平9−170432号は排気ガスを高速で大気放出する際に排気ガス流の流束を絞る絞り部を設け、高速排出の確実化を図った発明、特開平10−331631号はエンジンの排気量の或る程度の変化に対応するように融通性を持たせた発明、特開2001−98924号は早期促進効果を有するマフラーについて小型化を目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

内燃機関排気系の末端に設置され、排気ガス流加速して大気放出する装置であって、一端を、排気系の末端から排出される排気ガス流を受け入れ排気ガス流入側とし、他端は、排気ガスを大気放出する排気ガス流出側とした、全体として筒状構造の装置本体と、排気ガス流入側から流入する、排気ガス流のうちの主として中央部の流れを加速するために設けられた筒状の加速部と、排気ガス流のうちの主として中央部以外の流れを加速部の外部に流すために設けられた開口部とを有する排気ガス流加速筒と、上記排気ガス流加速筒にて加速された排気ガス流を大気放出するために、排気ガス流出側に設けられたテールパイプと、上記テールパイプを装置本体に対して前後方向へ移動可能とし、それによって上記排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構を有して構成されたことを特徴とする排気ガス流の加速装置

請求項2

排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構として、テールパイプは装置本体にスライド可能に取付けられるとともに、手動により移動可能に設けられており、かつ、固定手段により任意の移動位置に固定可能に設けられている請求項1記載の排気ガス流の加速装置。

請求項3

排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構として、テールパイプは装置本体にスライド可能に取付けられ、かつ、排気ガス流加速筒にて発生した負圧の強さに応じて自動的に移動可能に構成された負圧感応部を有している請求項1記載の排気ガス流の加速装置。

請求項4

テールパイプは排気ガス流加速筒の下流に発生する負圧に吸引され、また、排気ガス流加速筒の外部を流れる排気ガス流が衝突する負圧感応部を前端部分に有している請求項3記載の排気ガス流の加速装置。

請求項5

排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構として、排気ガス流の状態を検出するセンサーセンサー信号に応じた移動量を出力する制御部、上記出力に応じて作動するモーター及びモーターによりテールパイプを移動させる移動機構を備えた請求項1又は3記載の排気ガス流の加速装置。

請求項6

加速部は横断面積が段階的(不連続的)に変化する形態を有している請求項1〜5の何れかに記載の排気ガス流の加速装置。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関排気系の末端に設置され、排気ガス流加速して大気放出する装置に関するものである。

背景技術

0002

自動車用エンジンに代表される内燃機関において、排気系は燃焼によって生じた排気ガス大気に放出するに止まらず、排気ガスの成分調整排気音の低減を行う重要な役割を負っている。特に、近年の排気ガス浄化に関する法整備の進行に伴い、排気系が複雑化し背圧の増大する傾向が続いている。本件の発明者は上記の傾向を改善するため、排気ガスを高速化して大気放出する技術に取り組んでおり、成果の一部についてその都度特許出願を行い、技術の公開に努めて来た。

0003

その内、特開平6−173634号は排気系にバイパス路を設け、排気ガス流速を高めて背圧を減少させることで掃気を促進する発明であり、特開平7−233722号は排気管に排気ガスを取り出してまた管流させる管流管を設け、熱害の問題解決を図った発明、特開平8−326547号は排気ガス流を加速して負圧を発生させる加速部を上下2段に設けた、高度の負圧吸引エネルギーを発生させる発明である。また、特開平9−170432号は排気ガスを高速で大気放出する際に排気ガス流の流束を絞る絞り部を設け、高速排出の確実化を図った発明、特開平10−331631号はエンジン排気量の或る程度の変化に対応するように融通性を持たせた発明、特開2001−98924号は早期促進効果を有するマフラーについて小型化を目的とした発明である。

0004

開発を継続する過程では目的に成果が一致しないこともあり、必ずしも意図したとおりの結果が得られるとは限らなかったが、解決すべき課題も次第に明確になって来た。その代表的なものは、例えば、エンジン排気量等の変化に対応する柔軟性であり、それが十分でない場合には排気量の大小によって何種類もの製品を用意しなければならないことになる。また、他の課題は装置の小型化であり、大型であればあるほど自動車に装着しにくくなり、排気管にかかる荷重負担も増すことになる。このような経緯を経て、本件の発明者は上記の課題を解決するための手法を知得し、この手法を実際の装置に取り入れ、その結果到達したのが特開2011−153574号の発明である。

0005

このような一連の発明から成るシステムはJVCS(登録商標)と称して、現在に至るまで一定の評価を得ており商品としても成功している。しかしながら、本システムは実際には顕著な効果が得られるにも拘らず技術的解明が必ずしも進んでいるとは言えない側面がある。そのため、各エンジンについて実際に装置を適用し最適の成果を得るには、相応の経験と技術等を有する熟練技術者に頼る必要があり、従って、誰にでも装着できるというものではなかった。そこで、本発明者は車両等への適用に当たって、より装着が容易であり、柔軟性或いは融通性を有する排気ガス流の加速装置を目指して開発を継続し、本発明に到達したものである。

先行技術

0006

特開平6−173634号
特開平7−233722号
特開平8−326547号
特開平9−170432号
特開平10−331631号
特開2001−98924号
特開2011−153574号

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は前記の点に鑑みなされたもので、その課題は、内燃機関の運転環境や排気量等に応じて、排気ガス流の加速度合を適切に調節できるようにすることである。また、本発明の他の課題は、必ずしも熟練技術者でなくても、適切に装着可能な排気ガス流の加速装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

前記の課題を解決するため、本発明は、内燃機関の排気系の末端に設置され、排気ガス流を加速して大気放出する装置について、一端を、排気系の末端から排出される排気ガス流を受け入れ排気ガス流入側とし、他端は、排気ガスを大気放出する排気ガス流出側とした、全体として筒状構造の装置本体と、排気ガス流入側から流入する、排気ガス流のうちの主として中央部の流れを加速するために設けられた筒状の加速部と、排気ガス流のうちの主として中央部以外の流れを加速部の外部に流すために設けられた開口部とを有する排気ガス流加速筒と、上記排気ガス加速筒にて加速された排気ガス流を大気放出するために、排気ガス流出側に設けられたテールパイプと、上記テールパイプを装置本体に対して前後方向へ移動可能とし、それによって上記排気ガス加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構を有して構成するという手段を講じたものである。

0009

本発明の属するシステムは、実際には顕著な効果が得られるにも拘らず、技術的解明が必ずしも進んでいるとは言えないこと前述したとおりである。しかし、加速装置の内部に設けられる加速筒の通過により加速される要素と、加速筒の外部を通過する要素と、上記二つの要素が加速部の下流で合流して大気放出される要素が排気ガス流の加速に関与しており、これらの要素の按分によって加速結果の左右されることが分かっている。

0010

そこで、本発明はこれらの要素が寄与する度合をより容易に調節できるように構成し、発明の課題の解決に資するように図ったものである。本発明において、装置本体に設けられた加速部と開口部とを有する排気ガス流加速筒と、テールパイプ及び調節機構は特に重要な構成要件となる。排気ガス流は排気系末端から装置本体内に流入すると一旦膨張し、中央部の流れとそれ以外の流れとに分かれ、加速部は主として中央部の流れを加速して負圧を発生し、それ以外の流れは開口部にて上記負圧に吸引され、加速されるものである。なお、一般的に、加速部のノズル径は排気系末端の横断面積よりも小さい横断面積を有するといって良いが、常にそのように絞ることが必要とは限らない。また、横断面積が連続的に変化する従来から採用されているテーパー形状のほかに、横断面積が段階的(不連続的)に変化する形態も選択することができる。

0011

上記調節機構はテールパイプを装置本体に対して前後方向へ移動可能とし、それによって上記排気ガス加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする。この構成要件により、加速筒の通過により加速される要素と、加速筒の外部を通過する要素とが加速部の下流で合流する部分において、その合流部分からテールパイプ末端までの容積の大小変化が容易になる。

0012

排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構として、テールパイプは装置本体にスライド可能に取付けられるとともに、手動により移動可能に設けられており、かつ、固定手段により任意の移動位置に固定可能に設けられている。これは調節機構を手動式に構成する例として好ましい形態である。

0013

また、排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構として、テールパイプは装置本体にスライド可能に取付けられ、かつ、排気ガス加速筒にて発生した負圧の強さに応じて自動的に移動可能に構成された負圧感応部を有している。これは調節機構を自動式に構成する例として好ましい形態である。

0014

また、テールパイプには排気ガス流加速筒の下流に発生する負圧に吸引され、また、排気ガス流加速筒の外部を流れる排気ガス流が衝突する負圧感応部を前端部分に有するものとしても良い。受圧部は排気ガス流の圧力を受けることで、後退して加速筒とテールパイプとの間隔を広げる方向に移動する。

0015

排気ガス流加速筒とテールパイプとの間隔を調節可能にする調節機構として、排気ガス流の状態を検出するセンサーセンサー信号に応じた移動量を出力する制御部、上記出力に応じて作動するモーター及びモーターによりテールパイプを移動させる移動機構を備えた構成は、本発明において好ましいものである。なお、本発明において「負圧」とは基準となる圧力を下回る圧力という程の意味で、例えば、排気系を流れる排気ガス流の圧力は基準となる一つの圧力である。

発明の効果

0016

本発明は以上のように構成され、かつ、作用するものであるので、内燃機関の運転環境や排気量等に応じて、排気ガス流の加速度合を適切に調節することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、テールパイプを装置本体に対して前後方向へ移動可能として排気ガス流加速筒との間隔を調節可能にしたので、エンジンの排気量等の条件への対応が著しく容易になり、必ずしも熟練技術者でなくても、適切に装着可能な排気ガス流の加速装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明に係る排気ガス流の加速装置の一例として内燃機関の排気系の末端に設置した状態を示す説明図である。
同上の装置の例1の内部構造を示す縦断面説明図である。
同上の装置の横断面を示すもので、Aは図2におけるIIIA−IIIA線断面図、Bは図7におけるIIIB−IIIB線断面図である。
本発明に係る上記例1の排気ガス流の加速装置における作用を説明する縦断面図である。
図1に適用される装置の例2を示すもので、Aは縦断面説明図、Bは図5AにおけるVB−VB線断面図である。
図1に適用される装置の例3を示すもので、Aは縦断面説明図、Bは図6AにおけるVIB−VIB線断面図縦断面説明図である。
図1に適用される装置の例4を示す縦断面説明図である。
同上の装置の例5を示す説明図である。

実施例

0018

以下、図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図1は本発明に係る排気ガス流の加速装置10の例1に関するもので、11は内燃機関、12は燃焼室、13は生成された排気ガスを排出する排気管、14は排気ガス浄化のための触媒装置を示しており、排気管13に設けられている。排気管13にはマフラー15が装備されており、上記触媒装置14、マフラー15を含む排気管13等は排気系を構成する。

0019

本実施形態では、内燃機関11として4サイクルガソリンエンジンを想定しており、上記排気ガス流の加速装置10は、その排気管13即ち排気系の末端に設置されている。本発明に係る排気ガス流の加速装置10は、図2に詳細に示したように、中空な筒状構造を有する装置本体20を具備しており、装置本体20は、排気ガス流の上流側に位置する一端部に設けられた接続端部16において排気管13の末端に気密的に接続されている。

0020

本発明の加速装置10が具備する、装置本体20は一端の上記接続端部16を排気系の末端から排出される排気ガス流を受け入れる排気ガス流入側とし、他端は、排気ガスを大気放出する排気ガス流出側としたものである。装置本体20を構成するものは全体として筒状構造を呈しており、排気ガス流入側の前面部17、中間の筒状部18及び排気ガス流出側の後面部19から成る円筒形状に形成されている。

0021

接続端部16は、装置本体20の前面部17に形成された接続孔17aに挿入され、溶接により接合されている。なお、接続孔17aは装置本体20と実質的に同心に設けられている(図3A参照)。接合手段は溶接だけで行っても良く、また、ネジ接続やそれらの併用も可能である。このような装置本体20は耐熱性金属を用いて、任意の加工方法、例えば板金加工法、深絞り法、ダイキャスト法等により製造される。

0022

このような装置本体20の内部には排気ガス流加速筒21が設けられている。排気ガス流加速筒21は排気ガス流入側から流入する、排気ガス流のうちの主として中央部の流れを加速するために設けられ、前記接続端部16に接続されている。従って、前記装置本体20とおおむね同心に設けられる。本発明における排気ガス流加速筒21は、従来の排気ガス流の加速装置との比較において相対的に大きい容積を有するように形成されており、排気系から排出される排気ガスをより多量に受容できるように構成されている。

0023

上記排気ガス流加速筒21はテーパー筒状の加速部22と、排気ガス流のうちの主として中央部以外の流れを加速部の外部に流すために、筒部23に設けられた開口部24とを有している。例1として示されている筒部23は実質的に円筒状である。また、前記した相対的に大きい容積とはテーパー筒状の加速部22の関係する容積のことで、例えば、テーパー部分中心軸線に対する傾斜角度はより立った鈍角的な形状とすることにより容積を増すことができる。実施形態の場合、排気ガス流加速筒21の容積は、例えば前記特開2011−153574号の発明における第二加速部の約二倍に設定している。実験によれば、容積増加の度合は従来比約100%増が最適であったが、20%増で効果が表れ始め150%を超えても効果が頭打ちとなるので、この範囲であればおおむね良好な結果を得られるものと考えられる。

0024

先行技術として列挙した本件発明者の発明において加速筒のテーパー形状は中心軸線に対する傾斜角度が先鋭でより鋭角的な形状に設定していた。これに対して、本発明のようにより立った傾斜角度とすることで抵抗は増す傾向になるが、圧縮性である排気ガス流は臨界角度まで速度が上昇し、それに応じて開口部24への迂回流量が増す。従って、臨界角度を適切に設定することで、排気ガス流の加速に悪影響が及ぶことなく加速部22における加速も最大限度に達し、加速部22の下流に生じる圧力低下も最大になる。上記臨界角度Cとしては、従来は中心軸に対して30度に満たない角度であったが、本発明の場合実験により30〜45度の範囲の好適であることが確かめられている。

0025

上記の筒部23には開口部24も設けられているが、開口部24は中心軸方向に細長い形態を有し筒部23の周方向数個を等間隔で開口している。それら開口部24の面積重要な要素であり、排気ガス流加速筒21のノズル部25の開口面積との比較においては開口部24の面積はノズル部25の開口面積の数倍程度が望ましい。なお、実施形態では開口部24の面積はノズル部25の開口面積の4倍に設定し、良好な結果を得ている。図示の実施形態において、排気系の末端の断面積S0との比較では:S0>開口部の断面積S1+後端ノズルの断面積S2、つまり排気系末端のガス流が本発明の加速装置10によって絞られるような断面積の関係にある。

0026

上記排気ガス流加速筒21は、筒部23において、支持体26を用いて数カ所で筒状部18に溶接等の手段により固定されている。支持体26は図3にほぼ十字型に例示されており(図3A)、排気ガス流及び走行振動等の外力対抗して排気ガス流加速筒21を固定するために十分な強度を備えた支柱として機能する。それら支持体26の間の空所は、外部の排気ガス流が通過する排気ガス吸引口27であり、加速部22の周囲を経由しその後方に形成されている負圧空間に通じている。

0027

上記排気ガス加速筒20にて加速された排気ガス流を大気放出するために、排気ガス流出側にテールパイプ28が設けられている。テールパイプ28はパイプ保持筒29に前後方向へスライド可能に設けられている。そのために、後面部19には取付け孔19aが実質的に同心に設けられており、そこにパイプ保持筒29が挿入され溶接等の手段により接合されている。このパイプ接続筒29は先端部が排気ガス流加速筒21の後端部と重なるか重ならない程度の位置関係に配置される。

0028

上記テールパイプ28を装置本体20に対して前後方向へ移動可能とし、それによって上記排気ガス流加速筒21とテールパイプ28との間隔を調節可能にするために、調節機構30が設けられている。図2に示した調節機構30はパイプ保持筒29に形成されたメネジ部31と、メネジ部31と螺合するオネジ体32及びテールパイプ28の前後方向の位置決め部として複数箇所設けられた調節孔33より成る。従って、オネジ体32をメネジ部32にネジ合わせ、かつ先端を調節孔33に挿入することによってテールパイプ28の前後方向の位置を固定することができる。

0029

このような構成を有する例1の排気ガス流の加速装置10において、排気系の末端から排出される排気ガス流Eが排気ガス流加速筒21に流入し、排気ガス流のうちの主として中央部の流れE1がテーパー筒状の加速部22を通過するとともに加速され高速の流れとなる。加速に伴ってノズル部25の下流及びその周囲のテールパイプ28との間の、図4にあみ線で示した領域に、強力な負圧領域Vが形成される。排気ガス流加速筒21では、主として中央部以外の流れE2が加速部22の外部に流出するが、この流れは上記の強力な負圧領域Vに吸引されて吸引流E3となり、高速で中央部の流れE1と合流してE4として大気放出される。

0030

負圧領域Vとしてノズル部25の周囲を示しているが、最も強力な負圧はノズル部25を通過する高速の流れE1に生じており、負圧領域Vは負圧の外縁を示すものである。特に、本発明に係る排気ガス流の加速装置10では、調節機構30を操作してテールパイプ28を装置本体20に対して前後方向へ移動可能とした構成を備えている。従って、上記排気ガス流加速筒21とテールパイプ28との間隔の調節により、上記の負圧領域Vの範囲を変化させることができ、この変化は排気ガス流の加速に大きく影響することとなる。図4に示した二点鎖線の位置はテールパイプ28を最も後退させた状態を示しており、この状態では負圧領域Vが最大に拡張され、より強力な負圧を発生させ排気ガス流の加速が最大限度になるように設定されている。

0031

さらに、図5を参照して本発明に係る排気ガス流の加速装置10の例2を説明する。例2の装置10も基本的構成については例1の装置と実質的に変わるものではないので、符号を援用し詳細な説明は省略する。例2の加速装置10は横断面積が連続的に変化する例1の場合と異なり横断面積が段階的(不連続的)に変化するもので、具体的には横断面積が最大の筒部23と最小面積のノズル部25の二段階の横断面積変化から成る。また、排気ガス流のうちの主として中央部以外の流れを加速部の外部に流すために、開口部24は接続端部16と最大面積の上記筒部23との間に設けられている。

0032

例2の装置10の場合、接続端部16から排出される排気ガス流は横断面積が最大の筒部23に流入すると、排気ガス流のうちの主として中央部の流れがノズル部25において一気に加速され、中央部以外の流れは最大面積の筒部23前側の開口部24から脱し、強力な負圧領域Vに吸引されるとともに、加速され高速の流れとなってノズル部25の下流にて中央部の流れと合流する。例2においてもテールパイプ28との間隔は調節可能であり、上記の負圧領域Vの範囲を変化させることができる。即ち、テールパイプ位置の調節により排気ガス流の加速度合い、従って発生する負圧の強弱を調節することは前記例1と同様である。

0033

図6は、本発明に係る排気ガス流の加速装置10の例3を示すもので、これも基本的構成については例1の装置と同等である。即ち、接続端部16、前面部17と筒状部18及び後面部19とを有する装置本体20、加速部22と筒部23と開口部24及びノズル部25とを有する排気ガス流加速筒21を具え、さらに、テールパイプ28をパイプ保持筒29に前後方向へスライド可能に設けた構成等を具備している。そこでこれらについては例1の説明を援用することとして、詳細な説明は繰り返さず、調節機構40について説明する。

0034

例3の場合、加速部22を備えた筒部23はNC旋盤等を用いて切削加工により形成される。上記筒部23は支持体26にボルト23bを用いて取り付けられており、従って、着脱が可能である。このため、排気ガスの流量等の条件に応じて加速部22を交換することができ、これによって排気ガス流のより適切な加速が実現する。また、筒部23を原材料から削り出すに当たりその前後方向の長さの選択も容易であり、製作の段階においてもより適切な対応が可能になる。

0035

例3の加速装置では接続端部16を囲むようにフード16aが設けられ、流入した排気ガス流の中央部以外の流れが、外周へ拡散し過ぎないように構成されている。従って、中央部以外の流れは速やかに負圧領域Vへの吸引流となり、ノズル部25の下流にて中央部の流れと合流する。また、テールパイプ位置の調節により排気ガス流の加速度合い、従って発生する負圧の強弱を調節できることは前記例1と同様である。

0036

さらに、図7を参照して本発明に係る排気ガス流の加速装置10の例4を説明する。例4の装置10も基本的構成については例1の装置と実質的に変わるものではない。故に、接続筒部16、前面部17と筒状部18及び後面部19とを有する装置本体20、加速部22と筒部23と開口部24及びノズル部25とを有する排気ガス流加速筒21を具え、さらに、テールパイプ28をパイプ保持筒29に前後方向へスライド可能に設けた構成等を具備している。そこでこれらについては例1の説明を援用することとして、詳細な説明は繰り返さず、調節機構40を中心として説明する。

0037

例4の調節機構40において、テールパイプ28は装置本体20にスライド可能に取付けられるとともに、自動的に移動可能に設けられており、かつ、排気ガス流加速筒21にて発生した負圧の強さに応じて移動可能に構成する負圧感応部34を有している。この負圧感応部34は排気ガス流加速筒21の下流に発生する負圧に吸引され、また、排気ガス流加速筒21の外部を流れる排気ガス流が衝突するもので、負圧感応部34としてリング状の受圧部がテールパイプ28の前端部分に設けられている。

0038

リング状の受圧部から成る負圧感応部34は、内燃機関11が作動しない状態では排気ガス流加速筒21の加速部22に接する位置にある。そのためテールパイプ28の前方に延長部分35が設けられ、かつ、そこに負圧吸引のための開口部36が複数箇所形成されている。37は付勢手段を示しており、テールパイプ28を初期状態の位置に付勢するもので、一端が装置本体20側に、また、他端はテールパイプ28側に接続されている。例えば、ケース37a、37bはいわゆるテレスコピック(前後摺動可能)に組み合わされており、内部に圧縮ばねを内蔵したものから成る。38、39は付勢手段37の取付け部を示す。なお、上記受圧部34は筒状部18の内周面との間にスライド可能にする程度の隙間を有している(図3B参照)。

0039

例4の調節機構40を具えた本発明に係る排気ガス流の加速装置10では、排気ガス流のうちの主として中央部の流れE1がテーパー筒状の加速部22を通過し、加速され高速の流れとなる。そして、加速に伴いノズル部25の下流及びその周囲のテールパイプ28との間の、図4斜線で示した領域に、強力な負圧領域Vが形成され、排気ガス流加速筒21において、主として中央部以外の流れE2が加速部22の外部に流出することに変わりはない。

0040

しかし、中央部の流れによる強力な負圧はリング状の負圧感応部34の後面に作用してテールパイプ28を後方へ引っ張り、同時に排気ガス流加速筒21の外周を流れる排気ガス流が前面に衝突し後方へ押すことになる。このようにして生じた圧力変化応動しテールパイプ28が後方へ移動し、排気ガス流加速筒21とテールパイプ28との間が開き、外周から中心へ向かう流れを生じる。この流れは上記の強力な負圧領域Vに吸引されて吸引流となり、例1の場合と同様に高速で中央部の流れと合流して大気放出される。上記テールパイプ28の前後移動は排気ガス流に生じる圧力変化、速度変化等に応じて自動的に変わるので、内燃機関の運転状態に応じた最適の排気ガス流の加速が得られる。

0041

さらに、図8を参照して本発明に係る排気ガス流の加速装置10の例5を説明する。例5の装置10も基本的構成については例1〜例4の装置と実質的に変わるものではない。しかし、例3の装置10は排気ガス流の状態を検出するために、燃焼室排気ポートから排気管の任意の位置に設置されるセンサー41、センサー信号に応じた移動量を出力する制御部42、上記出力に応じて作動するモーター43及びモーター43によりテールパイプ28を移動させる移動機構44を含んで構成される電子制御装置を備えている。排気ガス流の状態としては、速度、圧力、流量、温度等が検出対象となる。

0042

例5の装置10では、内燃機関の運転時における負荷回転数により変化する排気ガス流の流速、流量をセンサー41によって検出し、センサー信号を一つのパラメーターとして制御部42において演算を行ない、その演算結果をサーボモーター等から成るモーター43へ出力し、移動機構44によりテールパイプ28を前後に移動させ、排気ガス流の加速度合を調節する。例5の構成によれば、例4の機械的構成電子的構成に置換可能であるので、適用対象に応じて機械的と電子的のどちらかを選択することができる。

0043

以上のように、本発明によれば内燃機関の運転環境や排気量等に応じて、排気ガス流の加速度合を適切に調節できるようになる。本発明の実施に当たっては、排気量等の条件に相応した装置10を適用することが重要であるので、大小サイズの異なる装置を用意するものとする。本発明に係る排気ガス流の加速装置は、上記したガソリンエンジンやディーゼルエンジンに代表される車両用の内燃機関に適用することができるものであるが対象がこれらに限られるわけではなく、機関内部での燃料の燃焼により生じる排気ガスが熱力学流体として働く内燃機関であれば適用可能であって、例えばガスタービンエンジン等に適用することも可能である。

0044

10排気ガス流の加速装置
11内燃機関
13排気管
16接続端部
17 前面部
18 筒状部
19 後面部
20 装置本体
21 排気ガス流加速筒
22加速部
23 筒部
24、36 開口部
25ノズル部
26支持体
27排気ガス吸引口
28テールパイプ
29パイプ保持筒
30、40調節機構
33調節孔
34 負圧感応部
35延長部分
37付勢手段
38、39取付け部
41センサー
42 制御部
43モーター
44 移動機構

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