(57)【要約】【課題】効率よく排気をする。【解決手段】マフラ１は、側部に開口部２５を有し、排気系管から流出する排気ガスの流速を加速する内部筒２と、内部筒２を取り囲むように配置され、排気ガスの流速の加速に伴い内部筒２の排気ガスの出口近傍に発生する負圧を用いて、開口部２５から流出する排気ガスの流速を加速させる外部筒３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側部に開口部を有し、排気系管から流出する排気ガスの流速を加速する第１の筒と、
前記第１の筒を取り囲むように配置され、前記排気ガスの流速の加速に伴い前記第１の筒の前記排気ガスの出口近傍に発生する負圧を用いて、前記開口部から流出する排気ガスの流速を加速させる第２の筒と、
を有することを特徴とする排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガス流の流速を加速することに伴って発生した負圧により燃焼室内の排気と新気との置換を促進する技術が知られている。例えば、燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気管の大気放出端近くに設けられ、排気ガス流の流速を加速するとともに、加速に伴って発生した負圧により燃焼室内の排気と新気との置換を促進するためのマフラであって、排気管の流断面積よりも拡大された流断面積を有し、排気ガス流を分けるための分岐室と、この分岐室の中心部に形成された中心排気口に前端部が連絡し、後端部は、そこを流れる排気ガス流を加速して高速気流とするために流断面積を縮少した加速部になっており、その下流に加速部より拡大した流断面積の負圧室を有する負圧形成部と、分岐室に開口された分岐口と負圧室に開口した吸引口とを通じ、負圧室に生じた高度の負圧により分岐室内から外層の排気ガス流を負圧室へ吸引させるためのバイパス路とを具備し、負圧室から分岐室までの間に消音部が設けられているマフラが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−０４２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの側面では、本発明は、効率よい排気を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、開示の排気装置が提供される。この排気装置は、側部に開口部を有し、排気系管から流出する排気ガスの流速を加速する第１の筒と、第１の筒を取り囲むように配置され、排気ガスの流速の加速に伴い第１の筒の排気ガスの出口近傍に発生する負圧を用いて、開口部から流出する排気ガスの流速を加速させる第２の筒と、を有している。
【発明の効果】
【０００６】
１態様では、効率よく排気ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態のマフラの断面図である。
【図２】実施の形態のマフラの斜視図である。
【図３】実施の形態のマフラを先端側から基端側に向かって見た図である。
【図４】実施の形態のマフラを基端側から先端側に向かって見た図である。
【図５】実施の形態のマフラの接続関係を説明する図である。
【図６】実施の形態のマフラの変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態のマフラを、図面を参照して詳細に説明する。
＜実施の形態＞
【０００９】
図１は、実施の形態のマフラの断面図である。図２は、実施の形態のマフラの斜視図である。以下、図１の右側を「基端側」とも言い、図１の左側を「先端側」とも言う。
図３は、実施の形態のマフラを先端側から基端側に向かって見た図である。図４は実施の形態のマフラを基端側から先端側に向かって見た図である。
【００１０】
マフラ（排気装置）１は、排気系の抵抗により低下した排気ガス流の流速を加速して排気ガスを大気放出することにより、掃気を促進することを目的の１つとしている。
【００１１】
マフラ１は、内部筒（加速部）２と、内部筒２の外側に配置される外部筒３と、排気筒（大気放出部）４と、冷却筒５とを有している。マフラ１の構成材料としては、特に限定されないが、アルミニウム、セラミック、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００１２】
内部筒２は、円筒形をなしており、基端側から先端側に向かって流路断面積を徐々に増加させるテーパ部２１と、流路断面積を徐々に減少させるテーパ部２２とを有している。
【００１３】
テーパ部２１の基端側には、図１には図示しない排気系管へ接続される接続部２３が設けられている。また、内部筒２の先端側には、排気ガスの噴射口２４が設けられている。
これらテーパ部２１とテーパ部２２の断面形状は円形または楕円形である。但し、接続部２３の断面形状は、排気系管に対応する形状（例えば円形）である。
【００１４】
内部筒２の中央よりやや基端部側の壁面には、外部筒３側に開口した円形の開口部２５が周方向に沿って等間隔に複数設けられている。本実施の形態では、開口部２５は９０°間隔に４つ設けられている。この開口部２５の配置数や大きさは、後述する負圧の大きさにより、任意に調整することができる。この開口部２５には、開口面積を調整する調整弁が設けられていても良い。
【００１５】
以下、内部筒２の内径の面積が３０２４．６４６ｍｍ２、噴射口２４の面積（周の長さが一定の部分の面積）が２７５．６７４ｍｍ２である場合に、開口部２５の半径を求める一例を説明する。
内部筒２全体の面積から噴射口２４の面積を除いた面積は、次式（１）で求められる。
３０２４．６４６ｍｍ２−２７５．６７４ｍｍ２＝２７４８．９７２ｍｍ２・・・（１）
式（１）にて求めた結果を開口部２５の数４にて除算する。
２７４８．９７２ｍｍ２／４＝６８７．２４３ｍｍ２・・・（２）
各開口部２５の周の長さは、次式（３）にて求められる。
６８７．２４３ｍｍ２／３．１４＝２１８．８６７１ｍｍ２・・・（３）
各開口部２５の半径は、次式（４）にて求められる。
２１８．８６７１１／２＝１４．７９４１５７６３ｍｍ・・・（４）
【００１６】
この開口部２５は、排気管から排出される排気ガスが通過する。開口部２５は、例えばテーパ部２２のテーパ部２１に接する箇所に配置されている。開口部２５の開口の角度は、テーパ部２１の傾きの角度に連続するように配置されている。
内部筒２のテーパ形状により、一端から他端へ向かう排気ガス流が加速される。
【００１７】
外部筒３は円筒形をなしており、内部筒２をほぼ取り囲むような形状をなしている。外部筒３の基端部３１は、例えば図示しないボルトにより、内部筒２に固定されている。外部筒３の先端部３２は、排気筒４に接続されている。
【００１８】
内部筒２と外部筒３との間には、間隙３３が形成されている。この間隙３３は、吸引排気流のためのバイパス路を形成している。例示の間隙３３は加速部と対照的に基端側から先端側に向かうに連れて流路断面積が漸増しているが、漸減していてもよい。
【００１９】
内部筒２の先端部２６付近における外部筒３と内部筒２とにより形成される間隙３３は、負圧を吸引する負圧吸引部３３１を形成している。この負圧吸引部３３１は、内部筒２によって加速されることにより発生した高度の負圧を取り出す。
【００２０】
排気筒４は、内部筒２で加速された排気と、間隙３３から流出する排気とを大気に放出する。間隙３３は全周で連続し、流れの抵抗となる部分が少なく、排気流量の変化による影響を受けにくい。
【００２１】
冷却筒５は外部筒３に連続して設けられている。この冷却筒５は、排気筒４を取り囲むように形成されている。冷却筒５の端部５１は、排気筒４の端部４１よりも若干長く形成されている。冷却筒５の外部筒３側の近傍には、周方向に沿って複数の開口部５２が設けられている。
次に、マフラ１の動作（処理）を説明する。
【００２２】
図示しない排気管系から排気ガスが内部筒２に流入する。テーパ部２１は、接続部２３の直後に断面積が漸増する形状をなしている。このため、排気ガスはここで一旦膨張傾向となる。テーパ部２２の形状により、図示しない排気管系から流出する排気ガスを燃焼室からの排出速度近くまで加速する。内部筒２は、例えば排気管中央部の排気ガスＡの流速を加速する。
【００２３】
負圧吸引部３３１は開口部２５を介して排気管壁近くの排気ガスを取り込む機能を有している。負圧吸引部３３１は、相対的に低速となる排気管の壁近くの排気ガスＢの流速を吸引作用によって加速する。
負圧吸引部３３１での流速は内部筒２での流速にほぼ達しており、従って排気ガス流は全体として高速気流となる。
【００２４】
内部筒２にて排気ガスが高度に加速された状態で噴射口２４から噴射するに伴い、その直後には速度に比例して負圧が発生する。負圧吸引部３３１により、負圧で吸引できる。
【００２５】
内部筒２により加速された排気と負圧吸引部３３１により吸引された排気は、排気筒４から大気に放出される。このとき、排気は、噴射口２４から下流へ拡散しつつ大気に放出されるが、流勢を保持した高速排気ガスＣが排気筒４の端部４１と接触し得る長さに排気筒４の長さを設定するのが好ましい。これにより、高速排気ガスＣによって後部負圧領域４２が閉じた状態になり、一定の負圧を維持することができる。
排気筒４は、高速排気ガス流を外部に放出する。
【００２６】
この高速気流の速度は音速に近い段階にまで達するが、これはシリンダから排出される排気速度に近い程、効率良く働いていることを意味する。排気ガス流速の向上は、また排気ガス流量を増加させることになる。
【００２７】
また、この開口部５２から外気を導入することにより、排気筒４から大気放出される排気ガスの流れによって端部４１と端部５１とにより画成される部位６に負圧が形成される。開口部５２から外気を導入することにより排気ガスの温度を低下させることができる。
図５は、実施の形態のマフラの接続関係を説明する図である。
【００２８】
マフラ１は、例えば自動車用エンジン７０の場合排気系の管７１に接続するにあたり、間に触媒装置７２や消音装置７３等の負荷抵抗を具備していても良い。この場合、マフラ１は排気系の末端に若しくは下流に位置するが、このことは取り付けが極めて容易であるという利点にもつながる。エンジン７０の燃焼室７４から排出された排気ガスが上記負荷抵抗により流速を低下させてマフラ１に到達すると、排気ガスが内部筒２においてまで加速され、シリンダからの排出速度に近付く。それとともに強力な負圧が負圧吸引部３３１に発生する。この負圧によって加速前の排気ガス流の一部は開口部２５を通じて吸引され、バイパスして排気筒上流部にて加速排気流と合流し、高速排気流として拡散的に流出し大気放出されるのは前述したとおりである。その結果、大気放出速度の高速に引き摺られて、排気系全体の速度が高まり、シリンダの排気ポートに及ぶので、燃焼室内の燃焼ガスは排気タイミングにおいて速やかに吸引排出され、新気と入れ換えられることとなる。即ち掃気を極限的に促進することができる。
【００２９】
以上述べたように、マフラ１によれば、側部に開口部２５を有し、排気系管から流出する排気ガスの流速を加速する内部筒２と、内部筒２を取り囲むように配置され、排気ガスの流速の加速に伴い内部筒２の排気ガスの出口近傍に発生する負圧を用いて、開口部２５から流出する排気ガスの流速を加速させる外部筒３と、を有する。
従って、負荷に対応して背圧を除去することができ、効率よい排気が可能となる。
【００３０】
以上、本発明の排気装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
図６は、実施の形態のマフラの変形例を説明する図である。
図２では、周方向に沿って１段の開口部５２を設けた。しかし、図６に示すように開口部５２は、複数段（図６では２段）設けられていても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１  マフラ
２  内部筒（加速部）
３  外部筒
４  排気筒（大気放出部）
５  冷却筒
２１、２２  テーパ部
２３  接続部
２４  噴射口
２５  開口部
２６  先端部
３１  基端部
３２  先端部
３３  間隙
３３１  負圧吸引部
４１、５１  端部
５２  開口部
６  部位
【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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