JPH07119456A - Turbine type muffler for internal combustion engine - Google Patents
Turbine type muffler for internal combustion engineInfo
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系統に
おいて、排気音を抑制する消音装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silencer for suppressing exhaust noise in an exhaust system of an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関の消音器には、 吸音材により音波を摩擦減衰させる吸収型。 排気通路を絞り、圧力の変動を抑えて減衰させる抵抗
型。 膨張室の隔壁板からの反射音波の干渉で減衰させる膨
張型。 音波の共鳴によって減衰させる共鳴型。 があり、実際の消音器ではこれらの方法の組み合わせを
用いている。2. Description of the Related Art A silencer for an internal combustion engine is an absorption type in which sound waves are frictionally attenuated by a sound absorbing material. A resistance type that throttles the exhaust passage to suppress pressure fluctuations and attenuate them. Expansion type that attenuates by interference of reflected sound waves from the partition plate of the expansion chamber. Resonance type that attenuates by the resonance of sound waves. However, the actual muffler uses a combination of these methods.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする問題】しかしながら、上記の
方法の消音器では、十分な消音作用を得ようとする場合
には、どうしても内燃機関全体としての排気抵抗が大き
くなり、結果として内燃機関の出力低下あるいは燃料消
費量増加を招くものであった。本発明は、上記課題を解
決することを目的としている。However, in the muffler of the above method, in order to obtain a sufficient muffling effect, the exhaust resistance of the entire internal combustion engine inevitably increases, resulting in an output of the internal combustion engine. This caused a decrease or an increase in fuel consumption. The present invention aims to solve the above problems.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
タービン型消音器は、上記目的を達成するため、膨張室
(5)の前段に,燃焼室から排出される排気ガスの運動
エネルギーにより回転力を受けるタービン(3)および
タービン室(2)を連結するとともに、膨張室(5)の
後段にコンプレッサー室(6)およびタービン(3)の
回転力によって駆動されることにより膨張室(5)より
半強制的に排気ガスを大気中に排出するコンプレッサー
(7)を連結していることを特徴としている消音器であ
る。In order to achieve the above object, a turbine type silencer for an internal combustion engine according to the present invention is provided with a kinetic energy of exhaust gas discharged from a combustion chamber before a expansion chamber (5). The expansion chamber (5) is connected to the turbine (3) receiving the rotational force and the turbine chamber (2) and driven by the rotational force of the compressor chamber (6) and the turbine (3) after the expansion chamber (5). ) Is a silencer characterized by being connected with a compressor (7) that forcibly discharges exhaust gas into the atmosphere.
【0005】[0005]
【作用】内燃機関の燃焼室より排出されエキゾーストパ
イプを経由して本発明消音器エキゾーストパイプ側入口
(1)に至った排気ガスの気体の流れとしての運動エネ
ルギーの一部は、本発明消音器最前に設けられたタービ
ン室(2)内のタービン(3)の回転としての運動エネ
ルギーに置き換わる。A part of the kinetic energy as the gas flow of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine and reaching the exhaust pipe side inlet (1) of the present invention through the exhaust pipe is part of the present silencer. It replaces the kinetic energy as the rotation of the turbine (3) in the turbine chamber (2) provided at the front.
【0006】タービン室(2)を通過した排気ガスは膨
張室(5)に至り放熱作用を受け体積を減少するととも
に、減速減圧され一層の消音作用を受ける。Exhaust gas that has passed through the turbine chamber (2) reaches the expansion chamber (5) to reduce its volume by being radiated, and at the same time, is decelerated and decompressed to be further silenced.
【0007】膨張室(5)を経て十分に消音された排気
ガスは、コンプレッサ室(6)に至りタービン(3)の
回転力により駆動されるコンプレッサー(7)の強制排
出力により、膨張室(5)より半強制的に排出口(8)
を経て大気中に排出されることとなる。The exhaust gas, which has been sufficiently silenced through the expansion chamber (5), reaches the compressor chamber (6) and is forcedly discharged by the compressor (7) driven by the rotational force of the turbine (3) to expand the expansion chamber ( 5) Semi-forced discharge port (8)
Will be released into the atmosphere.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図を参照
しながら説明する。図1は、本発明消音器の断面図であ
る。内燃機関の燃焼室で燃焼され、エキゾースト・マニ
ホールドそしてエキゾーストパイプを経て、本発明消音
器エキゾーストパイプ側入口(1)に至った高温で脈流
成分を多く含んだ排気ガスは、タービン室(2)内に導
かれ、その中に設けられたタービン(2)の羽根に当た
り、その気体の流れとしての運動エネルギーによりター
ビン(2)を回転させ、駆動軸(4)を回転させる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the muffler of the present invention. The exhaust gas, which is burned in the combustion chamber of the internal combustion engine, passes through the exhaust manifold and the exhaust pipe, and reaches the silencer exhaust pipe side inlet (1) of the present invention, containing a large amount of pulsating components at high temperature, the turbine chamber (2) The turbine (2) is guided to the inside and hits the blade of the turbine (2) provided therein, and the turbine (2) is rotated by the kinetic energy as the gas flow, and the drive shaft (4) is rotated.
【0009】また、排気ガスの脈流成分の一部について
も、気体の流れとしての運動エネルギーを有するもので
あり、タービン(3)の回転エネルギーに変換される。
しかし、タービン(3)、駆動軸(4)およびコンプレ
ッサー(7)の回転運動についての慣性モーメントによ
り、タービン(3)の回転速度が平滑化されるので、タ
ービン室(2)を通過して膨張室(5)に導かれる排気
ガスの脈流成分が整流される。すなわち、膨張室(5)
に導かれる排気ガスは、脈流成分が減少して流速が平滑
化されるとともに、それにともなう音波の一部も減少す
るのである。また、タービン(3)、駆動軸(4)およ
びコンプレッサー(7)の回転系の慣性モーメントを恣
意的に調整することにより、この作用を調整することが
可能となる。この作用については、あたかも脈流電流が
整流器により整流されるような作用であるといえる。A part of the pulsating flow component of the exhaust gas also has kinetic energy as a gas flow and is converted into rotational energy of the turbine (3).
However, the rotational speed of the turbine (3) is smoothed by the moment of inertia about the rotational movement of the turbine (3), the drive shaft (4) and the compressor (7), so that the turbine (3) passes through the turbine chamber (2) and expands. The pulsating flow component of the exhaust gas guided to the chamber (5) is rectified. That is, the expansion chamber (5)
In the exhaust gas guided to (1), the pulsating flow component is reduced and the flow velocity is smoothed, and at the same time, a part of the sound wave is reduced. Moreover, this action can be adjusted by arbitrarily adjusting the moment of inertia of the rotating system of the turbine (3), the drive shaft (4) and the compressor (7). It can be said that this action is as if the pulsating current was rectified by the rectifier.
【0010】また、その際に、排気ガスの中に含まれる
爆音としての音波成分は、タービン(3)の羽根の共振
による吸収や、タービン(3)の羽根表面からの反射波
との干渉および合成で整流すなわち消音作用を受けるこ
ととなる。At that time, the sound wave component contained in the exhaust gas as an explosive sound is absorbed by resonance of the blade of the turbine (3), interferes with a reflected wave from the blade surface of the turbine (3), and When combined, they are subject to rectification, that is, muffling.
【0011】すなわち、本発明消音器タービン室(2)
およびタービン(2)においては、従来の消音器の抵抗
型、吸収型および共鳴型としての機能をなす。That is, the muffler turbine chamber (2) of the present invention
In the turbine (2), it functions as a resistance type, an absorption type, and a resonance type of the conventional silencer.
【0012】タービン室(2)を通過した排気ガスは膨
張室(5)に至り放熱作用を受け体積を減少するととも
に、減速減圧され一層の消音作用を受ける。Exhaust gas that has passed through the turbine chamber (2) reaches the expansion chamber (5) to be radiated, and its volume is reduced.
【0013】さらに、膨張室内の壁板からの反射音波の
干渉によっても消音作用を受ける。すなわち、膨張室
(5)においては、従来の消音器の膨張型としての機能
をなす。Further, the sound absorbing effect is exerted by the interference of the reflected sound waves from the wall plate in the expansion chamber. That is, the expansion chamber (5) functions as an expansion type of the conventional silencer.
【0014】また、本発明消音器の膨張室(5)に代え
て、この部分に従来から利用されている抵抗型、膨張
型、吸収型、共鳴型の消音器と組み合わせることによ
り、本発明消音器の消音効果を一層高めることも出来
る。Further, instead of the expansion chamber (5) of the silencer of the present invention, the silencer of the present invention is combined with a resistance type, expansion type, absorption type or resonance type silencer conventionally used in this portion. It is also possible to further enhance the sound deadening effect of the vessel.
【0015】本発明消音器のタービン室(2)、タービ
ン(2)および膨張室(5)を通過して排気ガスは、十
分に整流され消音作用を受けているのであるが、コンプ
レッサー室(6)に至った排気ガスは、タービン(2)
の回転により回転力を受けた駆動軸(4)により駆動さ
れるコンプレッサー(7)の強制排気作用により、排気
口(8)を経て大気中に半強制的に排出される。The exhaust gas that has passed through the turbine chamber (2), the turbine (2) and the expansion chamber (5) of the silencer of the present invention is sufficiently rectified and subjected to the silencing action. ) Exhaust gas, the turbine (2)
Due to the forced exhaust action of the compressor (7) driven by the drive shaft (4) that receives the rotational force due to the rotation of, the air is semi-compulsively discharged into the atmosphere through the exhaust port (8).
【0016】この作用は、タービン室(2)内でタービ
ン(3)において、整流および消音のために奪われた燃
焼室から排出されエキゾーストパイプを経た排気ガスの
運動エネルギーの一部が、最終的に排気口(8)から排
出される排気ガスの流速に置き換わったことを意味す
る。[0016] This action is because in the turbine (3) in the turbine chamber (2), a part of the kinetic energy of the exhaust gas discharged from the combustion chamber that has been deprived for rectification and muffling and passed through the exhaust pipe is finally It means that the flow rate of the exhaust gas discharged from the exhaust port (8) has been replaced.
【0017】また、タービン室(2)およびタービン
(3)においてと同様に、コンプレッサー室(6)およ
びコンプレッサー(7)においても、タービン(3)、
駆動軸(4)およびコンプレッサー(7)の回転慣性モ
ーメントにより、コンプレッサー(7)の回転速度が平
滑化されるので、膨張室(5)から導かれる排気ガスの
残留していた脈流成分が整流されるので、一層消音作用
が付加される。。Further, in the compressor chamber (6) and the compressor (7) as in the turbine chamber (2) and the turbine (3), the turbine (3),
The rotational moment of inertia of the drive shaft (4) and the compressor (7) smoothes the rotational speed of the compressor (7), so that the residual pulsating flow component of the exhaust gas introduced from the expansion chamber (5) is rectified. Therefore, the sound deadening effect is further added. .
【0018】同様に、その際膨張室(5)から導かれる
排気ガスの中に残留している音波成分は、コンプレッサ
ー(7)の羽根の共振による吸収や、コンプレッサー
(7)の羽根表面からの反射波との干渉および合成で、
一層整流すなわち消音作用を受けることとなる。Similarly, at that time, the sound wave component remaining in the exhaust gas introduced from the expansion chamber (5) is absorbed by the resonance of the blades of the compressor (7) and is absorbed from the surface of the blades of the compressor (7). Interference with reflected waves and synthesis,
The rectification, that is, the silencing effect is further received.
【0019】また、コンプレッサー(7)の羽根の枚数
や間隔を変えることにより、コンプレッサー室(6)お
よびコンプレッサー(7)を排気ガスが通過する際の音
波周波数の特性を変えることができるので、これを調整
することにより、特定の周波数の音波の、より効果的な
消音が可能となる。By changing the number of blades of the compressor (7) and the interval between them, the characteristics of the sound wave frequency when the exhaust gas passes through the compressor chamber (6) and the compressor (7) can be changed. By adjusting, it becomes possible to more effectively muffle sound waves of a specific frequency.
【0020】本実施例では、タービン(3)とコンプレ
ッサー(7)を駆動軸(4)で結ぶことにより、駆動力
を機械的にタービン(3)からコンプレッサー(7)に
伝えているが、場合によってはギヤの噛み合わせによる
動力伝達、油圧ポンプや発電力を用い動力伝達する方法
も可能である。In this embodiment, the drive force is mechanically transmitted from the turbine (3) to the compressor (7) by connecting the turbine (3) and the compressor (7) with the drive shaft (4). Depending on the gears, power transmission by meshing gears, or power transmission using a hydraulic pump or electric power can be used.
【0021】また、本発明消音器のタービン室(2)、
タービン(3)および膨張室(5)のみで消音器を形成
し、その部分の持つ特性効果を利用する方法もあるが、
その場合、タービン(3)については、適当な回転につ
いての慣性モーメントおよび抵抗を持たせる必要があ
る。The turbine chamber (2) of the muffler of the present invention,
There is also a method of forming a silencer only with the turbine (3) and the expansion chamber (5) and utilizing the characteristic effect of that portion,
In that case, the turbine (3) needs to have a moment of inertia and resistance for proper rotation.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上のように本発明消音器では、従来の
消音器では排気抵抗として失われていた排気ガスの運動
エネルギーの一部を有効に用いて、消音器から大気中へ
の排気ガスの排出を促進し、結果として消音器の排気抵
抗を小さくしたうえで有効な消音効果が得られるのであ
る。すなわち、本発明消音器により 内燃機関全体とし
ての排気抵抗を減ずることが出来るので、燃料効率を引
き上げるとともに、内燃機関の出力向上ももたらす効果
がある。As described above, in the silencer of the present invention, a part of the kinetic energy of the exhaust gas, which is lost as exhaust resistance in the conventional silencer, is effectively used, and the exhaust gas from the silencer to the atmosphere is exhausted. Therefore, the effective muffling effect can be obtained while the exhaust resistance of the muffler is reduced and the exhaust resistance of the muffler is reduced. That is, since the exhaust silencer of the present invention can reduce the exhaust resistance of the internal combustion engine as a whole, it has the effect of increasing the fuel efficiency and improving the output of the internal combustion engine.
【図1】本発明消音器の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a muffler of the present invention.
1 エキゾーストパイプ側入口 2 タービン室 3 タービン 4 駆動軸 5 膨張室 6 コンプレッサー室 7 コンプレッサー 8 排気口 1 Exhaust pipe side inlet 2 Turbine chamber 3 Turbine 4 Drive shaft 5 Expansion chamber 6 Compressor chamber 7 Compressor 8 Exhaust port
Claims (1)
ネルギーにより回転力を受けるタービン(3)およびタ
ービン(3)を内包するタービン室(2)をその最前段
に臨ませ、タービン室(2)を経た排気ガスを導く膨張
室(5)をタービン室(2)に連結し、膨張室(5)の
後段にコンプレッサー室(6)を連結し、コンプレッサ
ー室(6)内にタービン(3)の回転力により駆動され
るコンプレッサー(7)を設けて、コンプレッサー
(7)の強制排出力により排気ガスを膨張室(5)から
半強制的に排出口(8)を経て大気中に排出する消音
器。1. A turbine chamber (2) which receives a rotational force due to the kinetic energy of exhaust gas discharged from a combustion chamber and a turbine chamber (2) including the turbine (3) in front of the turbine chamber (2). ) Is connected to the turbine chamber (2), the compressor chamber (6) is connected to the turbine chamber (2) after the expansion chamber (5), and the turbine (3) is connected to the compressor chamber (6). A compressor (7) driven by the rotating force of the compressor (7) is provided, and the exhaust gas is forcibly discharged from the expansion chamber (5) to the atmosphere through the discharge port (8) by the forced discharge force of the compressor (7). vessel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291141A JPH07119456A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Turbine type muffler for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291141A JPH07119456A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Turbine type muffler for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07119456A true JPH07119456A (en) | 1995-05-09 |
Family
ID=17764976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291141A Pending JPH07119456A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Turbine type muffler for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119456A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7104060B2 (en) | 2001-11-02 | 2006-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust energy recovery system for combustion engine |
| CN111852613A (en) * | 2020-08-14 | 2020-10-30 | 聊城市农业机械科学研究所 | Exhaust silencer and working method thereof |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP5291141A patent/JPH07119456A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7104060B2 (en) | 2001-11-02 | 2006-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust energy recovery system for combustion engine |
| CN111852613A (en) * | 2020-08-14 | 2020-10-30 | 聊城市农业机械科学研究所 | Exhaust silencer and working method thereof |
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