(57)【要約】自動車用排気具が記載する。本発明の排気具は、延長管体として、その排気流入端には流速増大のためのベンチュリ管路を形成する延長管体１０を含む。ベンチュリ管路２０は排気ガスの流速増大のために延長管体の排気流入端に形成される。排気具は前記ベンチュリ管路の内側に延長突出した外気排出ノズル３０と、管体の排気排出終端には外気の流入を誘導する逆流進入口４０と、前記逆流進入口と外気排出ノズルとが連通するようにチャンバを限定するようカバー５０をさらに含む。従って、本発明は外気の流れを利用して排気ガスの逆流を極減させてバックプレッシャーを阻む。また、排気ガスを洗うわけ排気させてエンジンの出力を進める。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の排気ガスの流れを改善するために消音器のテールパイプに嵌合する排気具であって、
延長管体として、その排気流入端には流速増大のためのベンチュリ管路を形成する延長管体と、前記ベンチュリ管路の内側に延長突出した外気排出ノズルと、管体の排気排出終端には外気の流入を誘導する逆流進入口と、前記逆流進入口と外気排出ノズルとが連通するようにチャンバを限定するよう前記延長管体に取り付けられたカバーを含む自動車用排気具。
【請求項２】
補助ベンチュリ管路として、前記ベンチュリ管路の内径に両端が拡張され、前記外気排出ノズルを長く延ばして前記補助ベンチュリ管路内にノズル端部を連通し、前記補助ベンチュリ管路２２は前記ベンチュリ管路の中心に前記外気排出ノズル３０によって支持される補助ベンチュリ管路をさらに含む請求項１に記載の自動車用排気具。
【請求項３】
前記延長管体からベンチュリ管路内に延長形成した前記外気排出ノズルは排気方向に傾斜するように形成し、前記外気排出ノズルはチャンバ側から排出終端に向かうほど、次第に狭くなるように傾斜面の管体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用排気具。
【請求項４】
前記外気排出ノズルと逆流進入口は、少なくとも２つ以上からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用排気具。
【請求項５】
前記延長管体を流入側の第１管体と、排出側の第２管体とに分離形成して、前記第１管体の一端にベンチュリ管路を形成するように狭い管径で形成したベンディング部を設け、前記第２管体の一端にもベンディング部を形成して第１、２管体のベンディング部を互いに対向させてカバーによって固定結合して狭い直径を有するベンディング部がベンチュリ管路として機能するとともに、リング状の外気排出ノズルを兼ねるようになることを特徴とする請求項１に記載の自動車用排気具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられる燃焼ガス排出用排気具に関し、より詳しくは、自動車の排気ガスの排出経路に設けられる消音器のテールパイプに空気の流れを用いて排気逆流を抑止し、バックプレッシャーを低減して排気ガスを迅速に排出させて燃費と出力向上に有用な自動車用排気具に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、内燃機関を用いる自動車においては、吸入、圧縮、爆発、排気の４行程によって動力が得られる。
【０００３】
前記機関の行程のうち、空気（吸、排気）の流れを説明すると、吸入過程でエアークリーナ、スロットル弁などを通過する際には比較的に大きな抵抗なしに流入が行われる。
【０００４】
しかしながら、排気過程では排気マニホールド、触媒を用いる空気浄化装置及び消音器などを経てテールパイプに排気されることにより、排気の流れに相当な抵抗が発生する。
【０００５】
前記機関のシリンダから消音器のテールパイプまで排出される過程において、排気マニホールドでは機関の４行程中に吸気弁と排気弁とが瞬間的に同時に開放される、いわゆる弁オーバーラップが発生する時期があり、この過程で排出されたガスがシリンダ内に再び流入する現象が発生しながら瞬間的に排気マニホールド内には真空状態が形成され、これにより、排気ガスの排出を妨げる１次バックプレッシャーが形成される。
【０００６】
また、空気浄化器である３次元触媒装置ではハニカム状の排気ガス浄化器の微細な通気孔を経由しながら排気ガスの流速が顕著に減少し、２次的なバックプレッシャーが形成され、消音器に流入すれば、多段に区画された仕切りを回って吸音されるとき、３次バックプレッシャーが形成される。
【０００７】
このような排気過程で排気ガスは、３〜５Ｋｇ／ｃｍ３の圧力と６００℃程度の温度で排気されて消音器が必ず必要であり、消音器は大体排気量の１５〜２０倍の容積に設計され、このような消音器は空気抵抗によって機関の燃焼ガスが円滑に排出されず、出力の５〜１０％が減少してしまうという不具合がある。
【０００８】
従って、前記排気ガスを円滑に排出させるだけでも機関の出力向上と燃費を改善できることが分かる。
【０００９】
前記のように、排気ガスの排出を円滑にするために従来も多様な提案が公知されている。
【００１０】
下記の特許文献１は、空気の流れを用いた自動車の排気筒を提案しており、これは自動車の走行による空気の流れを用いて流線形の排気具本体をテールパイプに結合して流線形の本体を通り過ぎる空気の流速に応じて低圧地域が形成されるようにし、この低圧によって排気ガスが急速に吸い出されながら、排気を助けるようになっている。
【００１１】
しかしながら、このような流線形の排気具本体を自動車に取り付けるには構造的に巨大かつ複雑であるという短所があり、停止又は低速走行時には速い空気の流れを誘導できず、狭い排気通路のみではむしろ排気を妨げるという問題があり、実用性は低い。
【００１２】
また、下記の特許文献２の渦流発生装置を有するメインサイレンサのテールパイプによれば、テールパイプの中間に渦流用翼を排気ガスによって回動するように設けたものであって、排気ガスによって翼が回転しながら、渦流が発生して排気するように提案しているが、これはむしろ排気ガスの流れを妨害する抵抗を提供するので、実質的に使用し難いという問題がある。
【００１３】
下記の特許文献３の自動車排気ガス排出装置によれば、テールパイプの終端にボルトで取り付けられるパイプを設け、パイプの内周縁に渦流形成用翼を放射状に多数形成してなるものであって、排気ガスを渦流させて排出効率を改善するために提案されたが、このように単に排気ガスを渦流させるだけでは急速かつ円滑に排気させるには不十分であり、結果的には、バックプレッシャー力で自然排気されることに加えて、流体の渦流が排気を部分的に助ける程度の極僅かな効果が得られる程度に過ぎず、効率は極めて低い。
【００１４】
更に、下記の特許文献４の渦流を用いた排気ガス排出装置によれば、排気ガス経路に形成されている消音器の前方のパイプに外部空気を流入させ、渦流を形成するベーンを有する渦流発生ダクトを形成し、スロットル弁の開放量に比例して開度が調節される弁が内設されているサブダクトを含んでなる。
【００１５】
しかしながら、これは排気騷音を除去するための消音器の前段パイプに外気が流入するダクトを形成するので、排気騷音がこのダクトに漏れ出て騷音が大きく発生し、加速時には弁が大きく開放されて排気騷音が更に大きく発生するという不具合があり、排気ガスが、消音器の内部に比べて空気抵抗の弱いサブダクトに排出されるので、流入空気が抵抗を受けて実用化し難いという問題がある。
【００１６】
更に、前記従来技術は外気が消音器の流入口側に流入されるようにすることによって、消音器内部における空気抵抗はそのまま存在するので、排気を速やかに行うのに有用でないだけでなく、機関のスロットル弁と連動する外気調節用ダンパを構成するため、設備構造及び施設が複雑になるという問題が生じ、外気が流入して消音器を経由するようになるので、消音器内部に外気に含まれている異物（粉塵、砂など）が沈積して消音器の機能を低下させるという短所がある。
【００１７】
本発明者は、前記問題点を解決するために、下記の特許文献５の自動車用排気具を提案した。
【００１８】
前記特許は自動車の走行による外気を拡開したラッパ管に集めて排気用テールパイプの排気圧を高めることで、流速を速やかにする構造をなしている。
【００１９】
即ち、外部空気をラッパ管に集めて小さな断面積を通過する空気圧が増加することにより、排気パイプの排出ガスが迅速に排出されるようになっている。
【００２０】
このような先願発明は、排気流速の増加を実現して出力と燃費の向上にある程度メリットはあったものの、これらの提案も停車中であるか、低速で走行する場合にはその効果が多少不十分である。
【００２１】
また、本発明者は下記の特許文献６でテールパイプに一端を切り欠いて内向きに折り曲げた固定ベーンを離間して２箇所に設けて速い排気気流を形成し、オーバーラップ時に逆流入する外気を前記ベーンに排出するようになり、エンジンの出力を増大できるように提案したほか、特許文献７を通じて自動車の消音器終端のテールパイプに一端を切り欠いて内向きに折り曲げた第１、２固定ベーン１、２を設け、互いに一定距離だけ離間し、対向するようになされ、前記第１、２固定ベーンを取り囲んで第１、２固定ベーンが相互連通し、大気と密閉する管体３からなる循環排気具を結合して消音器の排気終端に速い空気の流れを誘発させるように提案するなど多数の排気具に関する発明を行った。
【００２２】
本発明には、本発明者の従来技術を改善するために提供される。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２０００−５６９５１号公報
【特許文献２】大韓民国公開特許第１９９８−７５２２３号公報
【特許文献３】大韓民国実用新案登録第９９４３４号公報
【特許文献４】大韓民国特許登録第２５７８７４号公報
【特許文献５】大韓民国特許登録第４６４７１１号公報
【特許文献６】大韓民国特許出願２００４−１３７２１号公報
【特許文献７】大韓民国実用新案登録第３７４５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は前述したような従来技術の有する問題点と、本発明者の先出願技術を改良して効率を増大させるためになされたものであって、以下のような目的を有する。
【００２４】
本発明の目的は、消音器のテールパイプを介して排出される排気ガスがベンチュリ現象により排気速度を高め、流入した外気を循環排出させて排気速度を加速させ、排気ガスの排出を迅速に行えるようにした自動車用排気具を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の他の目的は、排気ガスの排出は迅速に行われるようにし、逆流する排気ガスをテールパイプから大気に循環排出させることにより、排気ガスが機関に再び流入したり、バックプレッシャーとして作用したりする不具合を解消してエンジンの出力増大を達成できるようにした自動車用排気具を提供することにある。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、堅固な構造をなすことにより、耐久性が顕著に増大し、既存の消音器の構造を変更することなく、適用が可能であり、互換性の優れた自動車用排気具を提供することにある。
【００２７】
本発明の更に別の目的は、排気ガスの逆流を極減させてカーボンなどの燃焼残留物の堆積を低減させることで、エンジンの寿命を延ばすと共に、高価な煤煙浄化装置など排気系統の多様な部品をクリーンに保って寿命を増大させる自動車用排気具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記目的を達成するための本発明は、自動車の排気ガスの流れを改善するために消音器のテールパイプに嵌合する排気具であって、延長管体として、その排気流入端には流速増大のためのベンチュリ管路を形成する延長管体と、前記ベンチュリ管路の内側に延長突出した外気排出ノズルと、管体の排気排出終端には外気の流入を誘導する逆流進入口と、前記逆流進入口と外気排出ノズルとが連通するようにチャンバを限定するよう前記延長管体に取り付けられたカバーを含む。したがって、排気終端で速い空気の流れと逆流流入を抑止して排気を改善するので、出力が向上する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、排気ガスが排出される消音器のテールパイプに付加的に循環排気具を別途形成して結合するので、既存の排気系統を大きく設計変更することなく、簡単に取り付けることができ、排出される排気ガスがベンチュリ現象により速く排出されると共に逆流流入する外気が逆気流として流入することを遮断し、チャンバ内部に受け入れられて循環排出するので、排気系統のバックプレッシャーを抑止して排気効率を改善し、エンジンの出力を高めるという効果を奏する。また、構造的に外気排出ノズルと逆流進入口の設計を可変的に形成してチャンバ内部の低圧設計を容易にし、簡単かつ堅固な構造をなすことにより、耐久性が顕著に増大し、既存の消音器の構造を変更することなく、適用が可能であり、互換性に優れていると共に、排気ガスの逆流を極減させてカーボンなどの燃焼残留物の堆積を低減させてエンジンの寿命を延ばし、高価な煤煙浄化装置など排気系統の多様な部品をクリーンに保って寿命を増大させるなどの様々な効果を有する。なお、本発明の主な説明は自動車の排気具を対象にしているが、内燃機関を使う全ての消音器のテールパイプに適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付する図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
添付する図２〜図４には本発明の基本的な実施形態が示されている。
【００３２】
自動車の消音器終端のテールパイプに嵌合する延長管体１０からなり、前記管体の排気流入端には流速の増大のための管径が狭いベンチュリ管路２０を形成し、前記ベンチュリ管路２０の内側に管路から延長突出した外気排出ノズル３０を形成し、管体の排気排出終端には外気の流入を誘導する逆流進入口４０を形成して前記逆流進入口４０と外気排出ノズル３０とが連通するようにチャンバ５２を限定するよう延長管体１０に取り付けられたカバー５０を形成し、循環排気具１００をなす。
【００３３】
一方、本発明は、図５に示すように、前記ベンチュリ管路２０の内径に両端が拡張した第２ベンチュリ管路２２を更に形成し、前記外気排出ノズル３０を長く延ばして前記第２ベンチュリ管路２２内にノズル端部を連通し、管路２２はベンチュリ管路２０の中心に前記ノズル３０によって支持するように形成する。
【００３４】
前記管体１０からベンチュリ管路２０内に延長形成した外気排出ノズル３０は排気方向に傾斜するように形成し、ノズルはチャンバ５２側から排出終端に向かうほど、次第に狭くなるように傾斜面の管体からなる。
【００３５】
また、前記外気排出ノズル３０は、好ましくは、２〜４本のうち選択的に形成してなることもできる(図３参照）。
【００３６】
前記外気の流入が行われる逆流進入口４０は、管体１０の排気端部に形成され、長孔状のパイプからなり、好ましくは、２〜４本のうち選択的に形成してなることができる（図４参照）。
【００３７】
図示していない符号１６は、消音器のテールパイプに管結合するために形成したスリットを示すものである。
【００３８】
前述したような技術構成を有する本発明の作用について以下で更に具体的に説明する。
【００３９】
前記本発明の循環排気具１００は、図６に示すように、通常の消音器６０テールパイプの外側の周囲に嵌め込み、クランプなどで固定結合して設置を容易にする。
【００４０】
エンジンの駆動により通常の過程を通じて排出される排気ガスが消音器に流入すれば、消音器６０の膨脹室で消音がなされた後、排出される。
【００４１】
排出される排気ガスは、図７に示すように、本発明の循環排気具１００の管体１０に流入しながら、管体の狭くなった管径を有するベンチュリ管路２０で速い流速で進みながら、排気速度を高めるとともに、ベンチュリ管路２０内に延びた外気排出ノズル３０を介してチャンバ５２内の外気を引き込んで排気ガスと共に排出させてチャンバの内部には瞬間的な低圧が形成され、排気がなされた後に逆気流は低圧を形成した逆流進入口４０に吸い込まれる。
【００４２】
これにより、逆気流はエンジン方向に作用せずに、循環排気具のチャンバ５２を介して再び排気されるサイクルで、前述したように、ベンチュリ管路に引き込まれて排出される過程が非常に速やかに繰り返されて発生する。
【００４３】
従って、負圧波を伴って排出されていた排気ガスは逆気流の負圧波が循環排気具によって除去されることで、バックプレッシャーを除去する作用をなす。
【００４４】
ここで、吸気と排気が１秒当たりに数十回〜百数十回繰り返されるエンジンの駆動過程を見ると、排気ガスも排出と停止が数十〜百数十回繰り返されて発生するようになり、このとき、排気系統には正圧と負圧が繰り返されて起き、排気慣性を有する排出ガスは排気系統に負圧がかかる過程で外気の逆流入が発生し、この逆流入する気流がバックプレッシャーとして作用してエンジンの出力を低下させる副作用を伴っていたが、本発明は排気が瞬間的に停止した状態で排気慣性が作用する時点でチャンバ５２の内部は低圧を形成するようになって外気は相対的に低圧をなし、流入抵抗の小さな逆流進入口４０に流入が行われるので、排気系統に作用していた逆流によるバックプレッシャーを除去する。
【００４５】
従って、排気ガスが排出される消音器パイプへの排気ガスの排出は、更に急速に行われ、同時にエンジンのオーバーラップ時の排気ガスの逆気流は前記循環排気具１００で吸入と排出の循環がなされ、すぐに再排出されるので、逆流による排気流れの妨害が防止され、排気が円滑に行われるので、出力が増大し、燃料の低減効果と共に、排気系統に残留する燃焼異物の排出が円滑になされて排気系統の装備を保護し、寿命を長く延ばすことができるように作用する。
【００４６】
前記のような構造による作用をなす本発明は、図５に示すように、変形実施されることもできる。
【００４７】
即ち、図５に示すような発明によれば、前述したベンチュリ管路２０とチャンバ５２の循環作用は同一であり、ベンチュリ管路２０の内径部分に第２ベンチュリ管路２２を更に付加して第２ベンチュリ管路２２を介して外気排出ノズル３０の外気循環排出をなし、ベンチュリ管路２０の速い流速に加えて更に速い排気流速を得る（図８参照）。
【００４８】
前記外気排出ノズル３０は、チャンバ５２側の流入端に比べて排出ノズル終端側に向かうほど、次第に狭くなるように傾斜面の管体をなすことによって、排気加速度を高める作用をする一方、排気ガスの進行方向に傾斜するように形成して排気の流れに抵抗を低減させるように作用する。
【００４９】
また、逆流進入口４０は循環排気具の最終端に位置するようにして流入する外気が排気ガスの排出管路内に流入することを最大限に抑止する作用をし、逆流進入口４０はチャンバ５２の内部が外気排出ノズル３０を通じて一時的な低圧状態を形成するように開口部の面積を選択的に調節して設計することができ、図示のように、２箇所又は２〜４箇所程度に同心円に沿って分散形成できる。
【００５０】
前記技術の構成によって排気速度を加速して迅速に排出し、排気系統に作用するバックプレッシャーを循環排出する本発明は、図９に示すように、製作の容易性のために変形実施されることもできる。
【００５１】
即ち、前記エンジのン排気ガスが排出される管体を流入側の第１管体１２と排出側の第２管体１４とに分離形成して、前記第１管体１２の一端にベンチュリ管路を形成するように狭い管路で形成したベンディング部１２ａを形成し、前記第２管体１４の一端にもベンディング部１４ａを形成してベンディング部１２a、１４ａを互いに対向させてカバー５２によって固定結合して狭い直径を有するベンディング部１２a、１４ａがベンチュリ管路として機能するとともに、リング状の外気排出ノズルを兼ねるようになっている。
【００５２】
これは、外気排出ノズルをベンチュリ管路内に容易に製作できるという長所を有し、作用は前述した本発明の基本的な実施形態と同一であることが分かる。
【００５３】
前記分離形成した第１、２管体１２、１４は、構造的な堅固さを考慮して小幅な連結板１５を管体外径に放射状に溶接して形成することができる。
【００５４】
前記のように、エンジンの排気ガスの流速を速くして迅速な排気を行うベンチュリ構造とベンチュリ管路の内部にチャンバ内部が低圧室を形成するように外気排出ノズルと逆流進入口を形成した排気具の構造は、特許請求の範囲に記載した技術により多様に設計されることができ、前記技術の要旨を含む変更が本発明の請求範囲に含まれることは明らかである。
【００５５】
一方、本発明の主な説明は自動車の排気具を対象にしたが、内燃機関を用いるあらゆる消音器のテールパイプへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明者により先に出願された従来技術であって、自動車排気具を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての構成断面図である。
【図３】図２に示した発明のＡ−Ａ線に沿った断面構成図である。
【図４】図２に示した発明の右側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態としての構成断面図である。
【図６】本発明の設置状態図である。
【図７】図２に示した発明の排気の流れを示す作動状態図である。
【図８】図５に示した発明の排気の流れを示す作動状態図である。
【図９】本発明のもう１つの実施形態としての構成断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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