專利名稱：內燃機的排氣方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的排氣方法和裝置。本發明適用于多種內燃機，包括 兩沖程發動機、四沖程發動機和柴油機，以及往復式發動機和旋轉式發動機。
背景技術：
內燃機的排氣涉及排氣系統的設置，該排氣系統包括排氣歧管和管道， 燃燒產物從發動機的燃燒室導入排氣歧管中，所述管道從該歧管通向消音器 或靜聲器。尾管通常從消音器設置，而且尾管也通常包括位于廢氣流動通道 中的催化式排氣凈化器，該催化式排氣凈化器一般設置在靜聲器之前。當發動機運行時，排氣系統幾乎總是會產生背壓。某些人認為，這樣產 生的背壓對于內燃機的高效運行是有利的。更多的情況下，規定的是最高背 壓，而不是最低背壓。發明人認為，有效地去除發動機中的廢氣，能夠使內 燃機具有更好的性能，這是因為用于使廢氣通過排氣系統的能量更少。已經提出了一些排氣系統，這些排氣系統包括用于排氣歧管和尾管末端 之間的部分通路的螺旋形或螺旋狀通道。然而，在這種結構中，螺旋形流動 通道通常為受約束的通道，或者作為選擇，僅設置較小的蝶型導流板。因此， 給予廢氣的角動量受到限制。本發明的目的在于提供一種內燃機的排氣方法和裝置，以能克服現有技 術的一個或多個低效率的方面或缺點。本發明的其它目的和優點通過下面的 描述而顯而易見。發明內容通過上述分析，本發明廣泛地涉及內燃機的排氣方法，該排氣方法包括:從內燃機接收廢氣流，并排至排氣通路； 在廢氣流中產生漩渦；將廢氣從排氣通路中排出，從而使該排出的廢氣包括扭力。 在另一方面，本發明廣泛地涉及內燃機的排氣方法，該排氣方法包括 從內燃機接收廢氣流，并排至排氣通路；在與所述廢氣流在工作上相關聯的氣流中產生漩渦，由此將氣流的扭轉 分力傳遞給所述廢氣流；以及 將廢氣從排氣通路中排出。在另一方面，本發明廣泛地涉及內燃機的排氣裝置，該排氣裝置包括 排氣通路，用于來自發動機的廢氣沿該通路的軸線的流動； 一個或多個葉片，所述葉片與所述排氣通路在工作上相關聯，所述葉片 相對于所述通路的軸線成角度設置。在使用中，本發明的排氣裝置在廢氣流中產生扭轉分力。優選地，該扭 轉分力在排氣歧管和消音器或靜聲器之間產生。更優選地，在能使扭轉分力 削弱的任何排氣系統部件的下游產生扭轉分力，因而，在使用中，從尾管的 開口排出的廢氣包括漩渦或扭轉分力。當廢氣流過本發明的裝置時，可以直 接使廢氣具有該扭轉分力，或者通過將外部氣體引入廢氣的流動通道中而產 生扭轉分力，而且在這種引入中，可以使氣流具有扭轉分力，從而通過與廢 氣的混合，使混合氣流具有扭轉分力。在優選方式中，在形成發動機的部分排氣系統的一段管道設置多個葉 片。所述葉片設置為與所述管道的軸線成一角度。優選地，所述葉片從所述 管道的內表面向內延伸，并具有基本一致的寬度。在本發明的一個實施例中， 一段管道可以沿該管道長度的部分形成狹長切口 ，該狹長切口的形狀為螺旋 形或螺旋狀，并且通過沿與該切口的螺旋方向相反的方向扭轉所述管道，能 夠打開所述切口。 一個葉片可以沿與所述切口相同的方向扭轉，并且當該切口打開時，插入該切口中。如果所述管道由普通彈性材料制成，而且插入所 述葉片，使該葉片的外邊緣與所述管道的外表面對齊，則當所述管道中的扭 轉解除時，所述葉片將被所述切口的每一側夾緊，并可以固定在適當位置。 由于這種管道通常由金屬制成，所以對于上述固定而言，適于通過將所述葉 片焊接在適當位置而得以實現。而且，多個葉片可以通過這種方式添加到管 道，葉片的高度和數量適于在使用中產生漩渦，但并不通過成為阻礙而對氣 流進行限制。實際上，優選地，在使用中產生的漩渦使負壓作用于排氣歧管。
為了更容易地理解本發明并將本發明賦于實踐，現在參考表示本發明一 個或多個優選實施方式的附圖，其中圖1為根據本發明用于內燃機排氣的排氣裝置的截面示意圖，該排氣裝 置具有六個葉片；圖2為類似于圖1的用于內燃機排氣的排氣裝置的示意圖，但該排氣裝 置具有四個葉片；圖3為根據本發明用于內燃機排氣并具有穿孔的內管的排氣裝置的截面 示意圖；圖4為根據本發明用于內燃機排氣并包括具有通風聲槽(vented sound slots)的內管的排氣裝置的截面示意圖；圖5為根據本發明用于內燃機排氣的排氣裝置的截面示意圖，該排氣裝 置結合有靜聲器功能；圖6為用于內燃機排氣的排氣裝置的截面示意圖，該排氣裝置與圖2的 管結合為基本消音器(basic muffler);以及圖7為根據本發明用于內燃機排氣的排氣裝置的截面示意圖，表示可完 全拆卸的消音器。
具體實施方式
圖1中所示的排氣裝置或管道10包括管11，該管ll具有六個葉片，所 述葉片沿管11的長度延伸且形成為螺旋形，圍繞所述管道的圓周旋轉約90度，每個葉片給定的參考數字為12，其中三個葉片以虛線輪廓表示，其它三 個葉片以實線輪廓表示。在圖2中，管20具有四個通常用13表示的葉片， 其中兩個葉片以虛線輪廓表示，另兩個葉片以實線輪廓表示。圖3中所示的 管組件30具有外管31，該外管31通過其部分長度同軸地圍繞內管33，外 管31終止于兩個承口端(bell end) 34。所述外管具有多個通常用32表示的 螺旋葉片，該螺旋葉片在所述外管的內表面和所述內管的外表面之間延伸。 所述內管還具有圍繞圓周設置為規則的菱形圖案的多個縫隙或孔。廢氣可以沿箭頭36的方向進入管道中， 一些廢氣可以沿箭頭37所示的 方向流過孔， 一些廢氣沿箭頭38的方向流經內管和外管之間的環形區域， 而且剩余的廢氣沿箭頭39的方向流過內管的中心。廢氣通過網孔(內管) 流入漩渦部分，并進入渦流室，以通過高速旋轉產生真空。在較大的管道中， 可以使用六個葉片或槳葉，而不是使用四個，而且葉片的斜度可以設置為與 所述管道的軸線成適宜的角度，用于使氣流具有扭轉分力。圖4中所示的排氣裝置40為根據本發明的漩渦消音器的非常基本的內 部視圖。外部容積可以因分貝等級而改變，而內管除了產生漩渦效果的長度 之外通常不會改變。消音器具有外管41和內管42，該內管42同心地位于所 述外管41中并超過所述外管的長度延伸。通過使內管相對于外管沿箭頭44 的方向滑動，端板43可用于將所述內管和外管之間的環形部分的一端密封。 一旦所述內管和外管位于各自的相對位置，可以圍繞內管在47處將環形端 板46焊接在適當位置。所述內管具有多個通常用45表示的通風聲槽。排氣裝置50的渦輪消音器樣式表示在圖5中，并設計為使較大和較小 的發動機具有最佳性能，而且在需要具有不超過分貝等級的消音器的運動型汽車中具有最有效的效果。管道51穿過靜聲器部分52，廢氣可以沿箭頭53 的方向流過管道51，通過如在54處設置根據本發明的葉片，可以產生漩渦 效果。圖6中所示的根據本發明的排氣裝置的樣式與圖5中所示和描述的排 氣裝置的樣式類似，圖6中的參考數字與圖5中的參考數字指示類似的部件， 但以"6"開頭，而不是"5"。圖7中所示為可完全拆卸的消音器，聲音反射器通常用77表示，葉片 通常用74表示，葉片74穿過管道71延伸，多個槽通常用75表示，該槽75 在消聲器箱72內沿所述管道的長度設置。根據本發明用于內燃機排氣的排氣裝置可以根據具體情況連接于現有 的發動機或新的發動機的排氣歧管。可以相信，本發明的系統在發動機技術 中具有突破，并可以提高渦輪和漩渦或沖擊氣流的誘生。可以相信，本發明 的系統使廢氣流具有新的量綱，允許內燃機進氣更為有效。可以相信，通過 在發動機的排氣中吸入真空，扭轉氣流的慣性力將改進氣缸填充并產生最大 的動力。根據本發明的排氣裝置的實驗性使用已經表明，馬力增加了15%， 氣體流量增加了25%或更多，已經發現頂端增加量甚至比這更多。功率計測 試表明， 一氧化碳排放量變少，燃料使用量變少(15%至20%)，而且運行 更加平穩。可以相信，通過安裝根據本發明的裝置，任何內燃機都可以從由 氣流產生的效率中受益。還可以相信，根據本發明的裝置能夠最小化現有發 動機在發動機的不同部分的管、線和管道方面產生的問題，以使未燃燒的碳 氫化合物的排放最小，所述發動機包括曲軸箱、油盤、汽化器、空氣過濾器 以及發動機的其它部件。在使用中，可以相信，當安裝在內燃機排氣系統上時，當發動機運行時， 隨著氣體沖擊渦輪管中的螺旋葉片，氣體開始旋轉，因而產生真空，該真空 使由排氣管或歧管中的彎曲和其它阻礙所引起的速度阻尼最小化。可以相 信，根據本發明的排氣裝置通過向歧管和閥提供極大降低的背壓而有利于發動機。通過發動機燃燒清潔器可以減少一氧化碳的排放量，相信在歧管和排 氣管中的沉積將會減少，而且相信廢氣排放會更加清潔，對于環境更加友好。 除了上述之外，相信可以實現發動機更好的全面性能。通過與斷開且直接通過管道運行的系統比較，功率計測試已經表明了馬 力上的顯著進步，相比較，本發明的漩渦系統在具有根據本發明的漩渦消音 器的標準汽車發動機排氣系統上在馬力方面增益13。％。可以想象，更多的增 益也是可能的。而且，測試已經表明歧管壓力有所下降，并且在各方面具有 更好的性能狀態。可以相信，通過在根據本發明的排氣系統中設置多個非排它的螺旋通 道，能夠產生較高度數的角動量，該角動量高于由現有系統所提供的角動量。 雖然沒有受到理論限制，也沒有將本發明的范圍限定于此，本發明軸向延長 的螺旋導流板的非排它性本質和徑向替換的布置，至少能夠提供一次用于角度偽力(angular pseudo-forces)(如科里奧利效應)的機會，該角度偽力可 以通過提供非慣性坐標系而實現，在該非慣性坐標系中，冷卻以及因此密度 增大的壓縮氣體可以流過。這種效應可以在排氣循環過程中提高燃燒室的負 背壓，并有助于從該燃燒室中清除燃燒后的氣體。本發明的排氣裝置還可沿排氣管產生漩渦效果。該漩渦效果可以從葉片 的位置延展，該葉片促使廢氣的角動量朝向發動機的排氣歧管回流。無論是 否產生了漩渦效應，是否該效應朝向排氣歧管向后延展，雖然本發明并不設 計為限定于該種效應，但可以相信，當使用這里所描述的本發明時，可以實 現排氣系統中負背壓的增加。雖然參考具體的實施例對本發明進行了描述，但是本領域普通技術人員 應該明白，本發明還能夠以其它形式實施，這些形式包含在由附屬的權利要 求所限定的本發明的較寬范圍和界限內。
權利要求
1.用于內燃機排氣的排氣裝置，該排氣裝置包括排氣通路，來自發動機的廢氣沿著該排氣通路的軸線流動；一個或多個葉片，所述葉片安裝于所述排氣通路的內表面，所述葉片設置為相對于所述通路的軸線成一角度，而且所述葉片具有自由邊緣，該自由邊緣從所述內表面向內間隔開，并與該內表面基本同軸。
2. 根據權利要求1所述的排氣裝置，其中，所述一個或多個葉片定位 為使流經排氣歧管和消音器或靜聲器之間的排氣通路的氣體具有扭轉分力。
3. 根據權利要求1或2所述的排氣裝置，其中，所述一個或多個葉片 定位為使流經將會削弱扭轉分力的任何排氣系統部件的下游的排氣通路的 氣體具有扭轉分力。
4. 根據權利要求2或3所述的排氣裝置，其中，在使用中，從尾管的 排氣口中排出的廢氣包括漩渦或扭轉分力。
5. 根據上述權利要求中任意一項所述的排氣裝置，該排氣裝置包括外 部氣體引入裝置，該外部氣體引入裝置設置為與一個或多個葉片在工作上相 關聯，用于當廢氣流經排氣通路時，使廢氣具有扭轉分力。
6. 根據上述權利要求中任意一項所述的排氣裝置，其中，所述一個或 多個葉片設置為沿形成內燃機部分排氣系統的管道的長度的多個葉片，所述 葉片設置為與所述管道的軸線成一角度。
7. 內燃機的排氣方法，該方法包括 從內燃機接收廢氣流，并將該廢氣流排至排氣通路；在廢氣流中產生漩渦；將廢氣從排氣通路中排出，使該排出的廢氣包括扭轉分力。
8. 內燃機的排氣方法，該方法包括從內燃機接收廢氣流，并將該廢氣流排至排氣通路； 在與所述廢氣流在工作上相關聯的氣流中產生漩渦，由此使所述氣流的 扭轉分力傳遞給所述廢氣流；以及將所述廢氣從所述排氣通路中排出。
9. 根據權利要求7或8所述的方法，其中，產生的漩渦使排氣歧管具 有負壓。
全文摘要
用于內燃機排氣的排氣裝置，該排氣裝置包括排氣通路，來自發動機的廢氣沿所述通路的軸線流動；一個或多個葉片，所述葉片安裝于所述排氣通路的內表面，所述葉片設置為相對于所述通路的軸線成一角度，而且所述葉片具有自由邊緣，該自由邊緣從所述內表面向內間隔開，并與該內表面基本同軸。
文檔編號F01N1/08GK101218419SQ200680025036
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月7日 優先權日2005年7月8日
發明者T·希拉 申請人:T·希拉