专利名称：一种加速排气的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加速排气的装置，利用该装置可以由于加速排气系统的阻尼而降低排气气流的速度，并将该气流排放到大气中。
在例如活塞发动机中，从发动机的效率方面考虑，希望排气能迅速地从汽缸中排放到大气中，但是为了使排气的排出位置与人员相离，另外从安全方面考虑而采用了排气管，由于在排气管上附加安装有消音器和催化装置，负背压变得过大，以致排气受到阻碍，使排气效率降低。基于这一点，本发明人发明了使排气在加速的状态下排放到大气中的装置，并向国内外提出申请。
其中有特公平7-42852号(特许第2015958号)和以其为基础的美国专利第5280143号等项发明。这些发明的目的在于完全利用排气能量，并有效利用由此而形成的负压，提高排气效率。但是，上述发明及以前相关的发明的装置具有部件数量多这一未解决的问题，另外还存在有当活塞发动机的排气量变化时，不能得到应该得到的效果的问题，随之产生的问题是必须按照排气量的大小来设置多种产品。
本发明就是着眼于上述问题而做出的，它具有通用性，以便即使排气量发生某种程度的大小的变化，也都能获得对应于各自的效果。而且，本发明可以用较少种类的产品来应付不同排气量的需求，此外，通过减少零件的数量，也能容易地达到降低成本的目的。
用于解决上述课题的本发明，利用加速筒对排气气流进行加速，该加速筒的一端具有连接排气管的连接部，另一端具有排气的喷射口，为了使从一端流向另一端的排气加速，形成了流路的横截面面积逐渐减小的锥状周壁面，在一端侧的周壁面上，开有通向外部的通孔，同时，还设有围筒和排气筒，围筒的一端结合在加速筒的通孔的上游，另一端包围加速筒的喷射口而在其间形成环状间隙，随着排气气流加速所产生的负压，可使排气气流通过间隙和通孔排出，排气筒与围筒的另一端的开口部分相连，该开口部分用于将从喷射口13喷射出的加速的排气气流和从环状间隙流出的吸引排气气流排放到大气中，可将排气筒的长度设定为从喷射口13向下游流出的排气气流能与排气筒30接触的长度。
本发明是一种促进排气的装置，利用该装置可以加速由于排气系统的阻尼而降低的排气气流的速度，并将该气流排放到大气中。
加速排气气流的流速并将该加速气流排放到大气中，就这一点来说，本发明继承了发明人自己开发出的基本原理。即本发明具有将排气气流加速至临近从燃烧室排出的速度的加速部A、抽吸出由加速而产生较强负压的负压吸引部B和将高速的排气气流排放到大气中的大气排放部C，负压吸引部B具有在上游处与最大限度地加速之前的排气气流相通并为其提供旁路的结构。
相对于加速部分A加速排气管中央部分的作为主要的排气气流来说，排气管壁附近的速度较低的排气气流借助于上述的结构，由负压吸引部分B的吸引作用加速。负压吸引部分B中所产生的流速大致达到加速部分A所产生的流速，排气气流全部变成高速气流。该高速气流的速度可达到接近于音速的速度范围，这就意味着本发明以与从汽缸排出的排气速度相近的良好的效率工作着。结果，使排气气流的流速提高、流量增加。
因此，本发明的排气加速装置必须具有锥状的加速筒10，配置在该加速筒10外侧的围筒20和排气筒30，排气筒30用于将在加速筒10中被加速的加速气流和从加速筒10和围筒20之间的环状间隙21流出的吸引排气气流排放到大气中。加速筒10对应于上述的加速部A，加速筒10和围筒20之间的空间，特别是环状间隙21附近对应于负压吸引部B，排气筒30对应于大气排放部C。
本发明的特征在于将以往多孔组成的负压吸引部分的流路仅由完整流路的环状间隙21构成，本发明装置的基本组成部件最少，数量为三个。环状间隙21沿圆周连续，不存在阻碍气流流动的部分，从而也就不会受排气流量变化的影响。
图1是表示本发明的排气加速装置实施例1的断面图；图2是表示本发明的排气加速装置实施例2的断面图；图3是表示本发明的排气加速装置实施例3的断面图4是表示本发明的排气加速装置实施例4的断面图；图5是用于说明本发明装置的安装实例和作用的侧面图。
图1示出了本发明装置的实施例1。该装置由三个零件构成，它包括加速筒10、围筒20和排气筒30，各部件分别为单一构造体。
加速筒10的一端具有连接排气管11的连接部分12，另一端具有排气的喷射口13，为了使从一端流向另一端的排气气流加速，在两端部之间形成了流路的横截面面积逐渐减小的锥状壁面14，在一端侧的壁面上设有多个与外部相通的通孔15。旁路通过负压部分B的排气气流从通孔15中通过，通孔15位于连接部分12的内径以外的径向位置上。16是倒锥状的壁面，在连接部紧接着的后方提供了放大了的断面面积，因此，排气气流在此膨涨。
围筒20的一端在通孔15的上游处与加速筒10相连，另一端延续到加速筒的后端，在与喷射口13的外部之间形成环状间隙21。因此，围筒20基本上将加速筒10围住，其前端22嵌合在形成在加速筒10的通孔的前方的嵌合凹部17上，使围筒20与加速筒10连为一体。围筒20的筒体圆周部分23与加速筒10之间形成空间24，以便为吸引排气气流提供旁路。与加速部相对照，所示出的空间24的流路的断面面积逐渐增大，但也有不是那样的构成形式。围筒20的后端25用于连接排气筒30。
排气气流在加速部分以最大限度地被加速的状态从喷射口13喷出时，其后方与速度成比例地产生负压。在本发明中将该部分作为环状间隙21从而增大了负压区域31，另外也没有成为阻尼的构件，所以，负压吸引能力显著提高。因此，这将使应付吸引排气气流流量的变化、特别是增大变得容易，并且具有通用性。
加速排气气流和吸引排气气流作为高速排气气流从排气筒30排放到大气中。这时，高速排气气流从喷射口13向下游扩散而排放到大气中，将排气筒30的长度设定为保持高速排气气流流势的外周部分32与排气筒30的后缘34接触所得到的长度。这样，外周部分32就封闭住后部负压区域33，并且能维持一定的负压。另外，在排气筒30不封闭上述外周部分32时，就不会完全达到预期的效果。
图2示出了本发明装置的实施例2，它与实施例1的不同之处在于围筒20是由多个零件的组合而构成的。因而仅对围筒20进行说明，该围筒20由内外多重筒体29-1、29-2等来构成筒体圆周部23，并使用了单独的后端构件27。其中，可以在最里侧的筒体上形成许多小孔。多重筒体29-1、29-2等用其前端22′和25′与嵌合凹部17′、27′保持同心，并且由穿通加速筒10和后端构件27的连接轴28连成一体。
其它的构成部分由于可以与实施例1中的相同，因而采用了相同符号并省略了详细说明。与实施例1相比，该实施例2更适合于大型场合。另外，表面上看实施例2中的部件数量虽然比实施例1多，但由于筒体29-1等不需要进行加工，要加工的部件实际上只有三个。
图3示出了本发明装置的实施例3，该实施例相当于在实施例1的排气筒30上设置冷却筒35。因此，其它构成部分的表示符号可以与实施例1中的相同。冷却筒35制做成其长度与排气筒30相同或略长于排气筒30，并以其前端与围筒后端部的安装部分36相连。通过由排气筒30排放到大气中的排气气流在后端形成负压部37外部气体从气孔38导入排气筒30与冷却筒35之间可以降低排气温度。
图4示出了本发明装置的实施例4，该实施例是在实施例2的基础上附加了冷却筒35，其后端形成有颈缩部分，使得负压的保持效果提高。而且，利用围筒20的多重结构，将由正面的空气导入口导入的外部气体从形成在最内侧的筒体29-1上的通气孔41输入内部空间24，通过使之与排气气流产生高速搅拌就能够降低排气气流的温度。其它构成部分可以与实施例2中的相同。
具有这种结构的本发明装置，例如在连接到汽车发动机40排气系统的管路11上时，可以在它们之间设置催化装置41和消音装置42等负载阻尼，位于排气系统的末端或下流，本发明装置具有安装上述部件极容易的优点。从发动机40的燃烧室43排出的排气由上述负载阻尼降低流速后到达本装置，并在加速部分A被加速到临近极限状态，接近汽缸的排出速度，与此同时，在较宽的区域31内产生较强的负压。与上述过程相同，该负压使部分通过通孔15吸引加速前的排气气流，通过旁路在排气筒上游部与加速的排气气流汇合、作为高速排气气流扩散地流出并排放到大气中。因此，能够大大加快排放到大气中的速度，提高排气系统的整体速度，因涉及到汽缸的排气口，所以燃烧室内的燃烧气体在排气时序时便快速排出并换入新气。即能够最大限度地加速排气。
本发明是具有上述内容的一种装置，因此，与以往的装置相比，随着排气气流的最大限度的加速，将会大量地产生较强的负压并维持环状间隙，因此，尽管发动机的排气量存在着程度上的大小差异，使用一种本发明的装置就足以应付这种差异。因此而产生的效果是能够提供一种装置，该装置可用较少的产品种类来对应多种发动机、使用更方便、而且成本低。
权利要求
1.一种加速排气的装置，利用该装置可以加速由于排气系统的阻尼而降低的排气气流的速度，并将该气流排放到大气中，其特征是它包括加速筒、围筒和排气筒；所述加速筒的构成如下它一端具有连接排气管的连接部，另一端具有排气的喷射口，为了使从一端流向另一端的排气气流加速，形成了流路的横截面面积逐渐减小的锥状壁面，在一端侧的周壁面上，开有通向外部的通孔；所述围筒的构成如下它的一端结合在通孔的上游处的加速筒上，其另一端包围加速筒的喷射口而在其与加速筒之间形成环状间隙，借助随着排气气流加速所产生的负压使排气气流通过环状间隙和通孔排出；所述排气筒的构成如下它与围筒的另一端的开口部相连，该开口部用于将从喷射口喷射出的加速的排气气流和从环状间隙流出的吸引排气气流排放到大气中，排气筒的长度被设定为从喷射口向下游排出的排气气流能与排气筒接触的长度。
2.根据权利要求1的加速排气的装置，利用该装置可以加速由于排气系统的阻尼而降低的排气气流的速度，并将该气流排放到大气中，其特征在于，它具有锥状的加速筒、配置在该加速筒外侧的围筒和排气筒，排气筒用于将在加速筒中加速的加速气流和从加速筒和围筒之间的环状间隙流排出的吸引排气气流排放到大气中。
3.根据权利要求1的加速排气的装置，其特征在于，在排气筒的外侧，重叠地设置有包围排气筒且后端部超出排气筒后缘的冷却筒，外部气体从形成在冷却筒上的气孔导入到排气筒30的外周上。
4.根据权利要求2的加速排气的装置，其特征在于，从将外部气体导入围筒的导入口吸入的外部气体被导入到加速筒10和围筒20之间，与吸引排气气流产生高速搅拌。
全文摘要
一种加速排气的装置,该装置具有通用性,即使排气量以某种程度上变化时,也能获得一定的排气效果,而且成本低。该装置包括:一端具有连接排气管11的连接部分12、另一端具有排气气流的喷射口13、加速从一端流向另一端的排气气流的做成锥状的加速筒10;包围加速筒10的外侧、在喷射口13之间形成的沿周向连续的环状间隙21、在加速筒10的上游处设有通孔的围筒20;排气筒30。该吸引排气气流和加速排气气流由设置在围筒20后端的排气筒30排放到大气中。
文档编号F02B27/04GK1201104SQ98115269
公开日1998年12月9日 申请日期1998年6月3日 优先权日1997年6月3日
发明者角田义明 申请人:角田杰拉万