JP2008101517A - 内燃機関の排気装置及び内燃機関の排気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 迫力のある排気音とクリアな排気音とを選択することが可能になる内燃機関の排気装置、及び迫力のある排気音とクリアな排気音とを、内燃機関の運転状態に応じて感性品質が向上するように両立させることができる内燃機関の排気制御装置を提供する。
【解決手段】 内燃機関の排気装置１００は第１及び第２のインテークパイプ６０Ａ及び６１Ａが接続されたサブマフラ３０Ａを有し、バンク各々からサブマフラ３０Ａ内での排気の合流地点までの経路長夫々は、ショートパイプ６０ａＡを介した場合に、ショートパイプ６０ａＡを流通した排気と第２のインテークパイプ６１Ａを流通した排気とが同じ位相で合流するように設定され、ロングパイプ６０ｂＡを介した場合に、ロングパイプ６０ｂＡを流通した排気と第２のインテークパイプ６１Ａを流通した排気とが異なる位相で合流するように設定され、ショートパイプ６０ａＡには制御弁２Ａが設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の排気装置及び内燃機関の排気制御装置に関し、特に排気音の感性品質を向上させることが可能な内燃機関の排気装置及び内燃機関の排気制御装置に関する。

従来、内燃機関の排気音に関しては主として騒音低減といった観点から技術的な対策が行われてきた。係る例として、例えば特許文献１で提案されている車両の排気装置がある。この排気装置では２本の独立した排気管を連結管で連通するとともにこの連通管に開閉弁が設け、エンジン回転数の変化に応じて開状態で発生する排気音の音圧レベルと、閉状態で発生する排気音の音圧レベルのうち、低いほうの音圧レベルになるように開閉弁を選択的に開閉制御する。特許文献１が提案する車両の排気装置によれば、これによりエンジン回転数全域で騒音の低減が図られる。また、特許文献２では以下に示す車両の左右独立型排気装置が提案されている。この排気装置は、左右独立の排気管夫々にレゾネータ型サブマフラ及びメインマフラを備えた構成となっており、この構成でさらにレゾネータ型サブマフラのレゾネータ室同士を連通管で連通するとともに、エンジンの低回転時に連通管の流路を閉じ、高回転時に流路を開く制御バルブを設けている。特許文献２が提案する左右独立型排気装置によれば、エンジン高回転時に十分な機能を発揮させることができなかったレゾネータ型サブマフラによっても、エンジン回転数全域で騒音の低減を図ることができる。

ところが排気音に関しては、騒音の低減といった観点だけでなく感性品質の向上といった観点も重要である。図１０は一般的なＶ型８気筒の内燃機関５０Ｘの排気音を模式的に説明する図である。内燃機関５０Ｘは図１０（ａ）及び（ｄ）に示すように右バンクに＃１、＃３、＃５及び＃７気筒、左バンクに＃２、＃４、＃６及び＃８気筒を夫々有している。内燃機関５０Ｘでは気筒間の爆発間隔がバンク毎に不等間隔になっている。これに対して図１０（ａ）に示すように排気系統毎の排気を同位相で合流させた場合には、図１０（ｂ）に示すように排気の脈動波のピッチが等間隔になるため、気筒数分の周波数の排気音が生成される。これにより図１０（ｃ）の排気スペクトル図に示すようなクリアな排気音が生成される。

一方、図１０（ｄ）に示すようにバンク毎に構成された排気系統夫々を独立させた場合には、図１０（ｅ）に示すように各バンクから排出される排気の脈動波夫々のピッチが不等間隔になる。さらにバンク毎に構成された排気系統夫々では、対応する気筒数が内燃機関５０Ｘ全体の半分（４つ）になるため、排気系統毎の排気音は図１０（ｆ）の排気音スペクトル図に示すようなハーフ次数の低い周波数の音質成分を含む音に生成されるとともに、排気の脈動波のピッチが不等間隔であることから唸りによるランブル音も生成される。これにより夫々の排気系統からは迫力のある独特の排気音が生み出されるが、ユーザによっては係る迫力のある排気音が好まれる場合がある。このため係るユーザの要望に応えるためには、騒音の低減といった観点だけでなく、感性品質の向上といった観点で排気音の対策を行うことが必要となる。

これに対して、例えば特許文献３では以下に示す内燃機関の排気装置が提案されている。この排気装置は第１及び第２の排気管がインレットパイプとして接続された所謂デュアルインレット型のマフラを有して構成されており、第１の排気管におけるバンクからマフラまでの管路長が、第２の排気管におけるバンクからマフラまでの管路長よりも短くなるように、且つ第１の排気管の後方端が、第３の排気管の吸気口の近傍に位置するように、第１の排気管が設けられている。特許文献３が提案する内燃機関の排気装置によれば、第１の排気管を流通する排気が常に第３の排気管に直接的に導かれるようになることから、ハーフ次数の音質成分を有する迫力のある排気音を強調できるようになる。そしてこの排気装置によれば、マフラ内で第２の排気管の長さを適宜調整することが容易な構造となるため、迫力のある排気音を基本として排気音をチューニングすることが容易になる。これにより、感性品質の向上といった観点を含めて排気音の対策を図ることができる。

特開平０１−８３１２３号公報 特開平０４−１３４６２４号公報 特開２００６−５７５５３号公報

排気音の感性品質としては、例えば上述したように迫力のある排気音が求められる。しかしながら、その一方で内燃機関の回転数が高回転数領域にある場合や、加速が行われている場合などには抜けの良いクリアな排気音が好まれることが多い。これは加速感が体感的に増大するためである。しかしながら、特許文献３が提案する内燃機関の排気装置では、内燃機関の全回転数領域でハーフ次数の音質成分が特に低減されることなくそのまま残存するため、内燃機関の高回転数領域等でよりクリアな排気音を実現することが困難であった。

そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、迫力のある排気音とクリアな排気音とを選択することが可能になる内燃機関の排気装置、及び迫力のある排気音とクリアな排気音とを内燃機関の運転状態に応じて感性品質が向上するように両立させることができる内燃機関の排気制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関に設けられた二つのバンク各々に間接的に連なる第１及び第２の排気管が接続された単一のマフラを有して構成される内燃機関の排気装置であって、前記第１の排気管が、第１及び第２の枝管に分岐して前記マフラに接続されており、且つ前記バンク各々から前記マフラ内での排気の合流地点までの経路長夫々が、前記第１の枝管を介した場合に、前記第１の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同じ位相で合流するように設定されているとともに、前記経路長夫々が、前記第２の枝管を介した場合に、前記第２の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように設定されており、さらに前記第１または第２の枝管のうち、少なくともいずれか一方に、或いは前記第１及び第２の枝管の分岐部に、流路を連通、遮蔽する制御弁が設けられていることを特徴とする。

すなわち、本発明はデュアルインレット型のマフラを有して構成されている。本発明によれば、制御弁の切り替えにより、第１及び第２の排気管から異なる位相で排気を合流させることと、同位相で排気を合流させることが選択可能になる。すなわち本発明によれば、制御弁の切り替えによりこれらの排気を異なる位相で合流させることで、ハーフ次数の音質成分を残存させることができることから、迫力のある排気音を生み出すことができる。同時に本発明によれば、これらの排気を異なる位相で合流させることで唸りによるランブル音を生み出すことができることから、さらにこれによっても迫力のある排気音を生み出すことができる。これは、気筒間の爆発間隔がバンク毎に等間隔になっているような内燃機関（例えばＶ型１０気筒やＶ型１２気筒の内燃機関）では特に効果的である。一方本発明によれば、制御弁の切り替えにより第１及び第２の排気管から同位相で排気を合流させることができることから、ハーフ次数の音質成分や位相差に基づくランブル音を低減してクリアな排気音を生み出すことができる。

なお、流通した排気夫々が合流地点で同じ位相で合流するようにするためには、例えばバンク各々からマフラ内での排気の合流地点までの経路長夫々を互いに略等しい長さに設定することで実現できる。また、流通した排気夫々が合流地点で異なる位相で合流するようにするためには、例えば上記経路長夫々を互いに異なる長さに設定することで実現できる。また、排気音の迫力をより強調したい場合には、制御弁を第１の枝管に設けることが好ましい。これにより、制御弁を遮蔽したときには第１及び第２の排気管から異なる位相でのみ排気が合流するようになることから排気音の迫力をより強調することができる。そして、制御弁を連通したときにはさらに第２の排気管からの排気と同位相の排気が第２の枝管から導入されることから、ハーフ次数の音質成分や位相差に基づくランブル音を低減してクリアな排気音を生み出すことができる。

一方、クリアな排気音を優先したい場合には、制御弁を第２の枝管に設けることが好ましい。これにより、制御弁を遮蔽したときには第１及び第２の排気管から同位相でのみ排気が合流するようになることから、よりクリアな排気音を生み出すことができる。そして、制御弁を連通したときにはさらに第２の排気管からの排気と位相の異なる排気が第２の枝管から導入されることから、ハーフ次数の音質成分や位相差に基づくランブル音を増大させて迫力のある排気音を生み出すことができる。

さらに本発明は、第１及び第２の枝管の両方に制御弁を設けて、或いは第１及び第２の枝管の分岐部に３方弁からなる制御弁を設けて、第１の枝管を連通するときには第２の枝管を遮蔽し、第１の枝管の遮蔽するときには第２の枝管を連通できるようにすることも含むものである。この場合には第１及び第２の排気管から異なる位相でのみ排気を合流させることと、同位相でのみ排気を合流させることを選択できるようになることから、迫力のある排気音とクリアな排気音とを選択可能な状態で共に好適に生成することができる。

また本発明は、内燃機関に設けられた二つのバンク各々に間接的に連なる第１及び第２の排気管が接続された単一のマフラを有して構成される内燃機関の排気装置であって、前記マフラの内部には、排気が流通する流路を連通、遮蔽する制御弁が設けられており、且つ前記制御弁が流路を連通しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同位相で合流し、前記制御弁が流路を遮蔽しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように、或いは前記制御弁が流路を連通しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流し、前記制御弁が流路を遮蔽しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同じ位相で合流するように、前記マフラの内部の流路が形成されていることを特徴とする。

本発明は、第１の排気管を介する場合と第２の排気管を介する場合夫々について、バンクからマフラ内での合流地点までの排気の経路長が、主としてマフラ内の流路で互いに略等しくなるように、或いは異なるように設定される構成となっている。このため本発明によれば、第１の排気管を第１及び第２の枝管に分岐せずに済む分、前述の発明と比較して製造の容易化を図ることもできる。本発明によれば、前述した発明と同様に制御弁の切り替えにより、第１及び第２の排気管から異なる位相で排気を合流させることと、同位相で排気を合流させることが選択可能になる。なお、本発明はバンクからマフラまでの第１の排気管を介した管路長と、バンクからマフラまでの第２の排気管を介した管路長とが等長になるように設定されている場合に好適であるが、これら管路長が異なる長さになるように設定されている場合にも適用できる。

また本発明は、前記第１の排気管が前記マフラの内部で第１及び第２の枝管に分岐しており、且つ前記バンク各々から前記マフラ内での排気の合流地点までの経路長夫々が、前記第１の枝管を介した場合に、前記第１の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同じ位相で合流するように設定されているとともに、前記経路長夫々が、前記第２の枝管を介した場合に、前記第２の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように設定されており、さらに前記制御弁が前記第１または第２の枝管のうち、少なくともいずれか一方に、或いは前記第１及び第２の枝管の分岐部に設けられていてもよい。具体的には例えば本発明のように構成することで、第１及び第２の排気管から異なる位相で排気を合流させることと、同位相で排気を合流させることが選択可能になる。

また本発明は、前記マフラの内部の流路が、前記第１の排気管と前記第２の排気管とからの排気の流通が対称になるように形成されているとともに、前記制御弁が、該制御弁が流路を遮蔽しているときに、前記第１の排気管と前記第２の排気管とからの排気の流通が非対称になる位置に設けられていてもよい。また例えば本発明のように構成することで、第１及び第２の排気管から異なる位相で排気を合流させることと、同位相で排気を合流させることが選択可能になる。

また本発明は、請求項１から４いずれか１項記載の内燃機関の排気装置を制御するための内燃機関の排気制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に応じて、排気音の感性品質が向上するように前記制御弁を制御する排気音制御手段を備えることを特徴とする。ここで、排気音の感性品質が向上するように、とは内燃機関の回転数が低回転数領域にある場合や低中回転数領域で加速が行われている場合など、排気音に迫力が期待されるような場合には迫力がある排気音を生み出すようにし、内燃機関の回転数が低回転数領域にない場合や中高回転数領域で加速が行われている場合など、加速の伸びやクリアな排気音が期待されるような場合にはクリアな排気音を生み出すようにすることである。

そしてこのように制御弁を制御するためには、種々のパラメータに基づき制御することが考えられるが、具体的には例えば該内燃機関の回転数と、加速要求の有無とに基づくことが好ましい。そしてこの場合には、例えば前記排気音制御手段が、前記内燃機関の回転数が第１の所定値よりも小さいとき、或いは前記加速要求があり、且つ前記内燃機関の回転数が第２の所定値よりも小さいときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように、前記制御弁を制御するようにすることが好ましい。これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域にある場合や低中回転数領域で加速が行われている場合などには迫力のある排気音が生み出されるとともに、内燃機関の回転数が低回転数領域にない場合や中高回転数領域で加速が行われている場合にはクリアな排気音が生み出されることから、これらの排気音を内燃機関の運転状態に応じて感性品質が向上するように両立させることができる。

本発明によれば、迫力のある排気音とクリアな排気音とを選択することが可能になる内燃機関の排気装置、及び迫力のある排気音とクリアな排気音とを、内燃機関の運転状態に応じて感性品質が向上するように両立させることができる内燃機関の排気制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気装置（以下、単に排気装置と称す）１００Ａを、内燃機関５０とともに模式的に示す図である。排気装置１００Ａは、エキゾーストマニホールド１０と、触媒２０と、サブマフラ３０Ａと、メインマフラ４０Ａと、これらの構成の間に適宜配設される排気管を有して構成されている。内燃機関５０はＶ型８気筒の内燃機関となっており、内燃機関５０の各バンクにはエキゾーストマニホールド１０が各々接続されている。但し、これに限られず、内燃機関５０は例えばＶ型１０気筒の内燃機関やＶ型１２気筒の内燃機関であってもよく、或いは水平対向型の内燃機関であってもよい。

エキゾーストマニホールド１０は各気筒から排出される排気を合流するための構成である。触媒２０は排気を浄化するための構成である。サブマフラ３０Ａは排気音を低減するための構成であり、上流側から挿入された第１のインレットパイプ（第１の排気管）６０Ａ及び第２のインレットパイプ（第２の排気管）６１Ａを有して構成されている。すなわちサブマフラ３０Ａは、デュアルインレット型のマフラとなっている。またサブマフラ３０Ａは二つのアウトレットパイプ７０Ａを有して構成されており、排気はこれらアウトレットパイプ７０Ａ及び排気管を介して二つのメインマフラ４０Ａに接続される。

図２はサブマフラ３０Ａの内部構造を模式的に示す図である。図２に示すように第１のインレットパイプ６０Ａは、ショートパイプ（第１の枝管）６０ａＡと、ロングパイプ（第２の枝管）６０ｂＡに分岐している。ショートパイプ６０ａＡと、第２のインレットパイプ６１Ａとはサブマフラ３０Ａの上流側から挿入された状態で固定されているとともに、同じ拡張室Ｋ０に開放されている。また、内燃機関５０のバンク各々からサブマフラ３０Ａ内での排気の合流地点までの経路長夫々は、ショートパイプ６０ａＡを介した場合に、ショートパイプ６０ａＡを介して流入する排気と、第２のインレットパイプ６１を介して流入する排気とが同位相で合流するように設定されている。具体的には本実施例では各バンクからサブマフラ３０Ａの上流側付近までの二つの排気系統の経路長は、同程度の長さに設定されており、さらにショートパイプ６０ａＡの長さや分岐位置を調整することで、各バンクからサブマフラ３０Ａ内での排気の合流地点までの経路長夫々が等長になるように設定されている。これにより、ショートパイプ６０ａＡを介して流入する排気と、第２のインレットパイプ６１Ａを介して流入する排気とは同位相で合流する。なお、本実施例では拡張室Ｋ０を合流地点としている。

一方、ロングパイプ６０ｂＡは、サブマフラ３０Ａを迂回するようにして下流側からサブマフラ３０Ａに挿入された状態で固定されているとともに、拡張室Ｋ０に開放されている。これにより、内燃機関５０のバンク各々からサブマフラ３０Ａ内での排気の合流地点までの経路長夫々が、ロングパイプ６０ｂＡを介した場合に、ロングパイプ６０ｂＡを介して流入する排気と、第２のインレットパイプ６１Ａを介して流入する排気とが異なる位相で合流するように設定される。またショートパイプ６０ａＡには流路を連通、遮蔽するための制御弁２Ａが設けられている。

上記の構成で、制御弁２Ａが流路を遮蔽しているときには、排気はロングパイプ６０ｂＡと第２のインレットパイプ６１Ａからサブマフラ３０Ａ内に流入する。これらの排気は、各排気系統を流通している間はハーフ次数の音質成分を有している。さらにこれらの排気はサブマフラ３０Ａ内で異なる位相で合流することから、合流した後でもハーフ次数の音質成分は残存することになる。またこれらの排気はサブマフラ３０Ａ内で異なる位相で合流することから、位相差に基づく唸りによるランブル音が生成される。すなわち、制御弁２Ａで流路を遮蔽することで、迫力のある排気音を生み出すことができる。

一方、制御弁２Ａが流路を連通しているときには、排気はさらにショートパイプ６０ａＡからサブマフラ３０Ａ内に流入する。ショートパイプ６０ａＡから流入した排気は、第２のインレットパイプ６１Ａから流入した排気と同位相で合流する。このため、ハーフ次数の音質成分が低減されるとともに位相差に基づく唸りによるランブル音も低減される。すなわち、制御弁２Ａで流路を連通することでよりクリアな排気音を生み出すことができる。以上により、迫力のある排気音とクリアな排気音とを選択することが可能になる内燃機関の排気装置１００Ａを実現可能である。

図３は本実施例に係る排気装置１００Ｂを、内燃機関５０とともに模式的に示す図である。排気装置１００Ｂは、単一のサブマフラ３０Ａが二つのサブマフラ３０Ｂになっている点と、二つのメインマフラ４０Ａが単一のメインマフラ４０Ｂになっている点と、これらの相違点に伴い各構成間に配設される排気管が適宜変更されている以外、実施例１に係る内燃機関の排気装置１００Ａと同一のものとなっている。具体的にはサブマフラ３０Ｂはサブマフラ３０Ａと異なり、二つの排気系統夫々に個別に配設されている。一方メインマフラ４０Ｂはメインマフラ４０Ａと異なり、第１のインレットパイプ６０Ｂ及び第２のインレットパイプ６１Ｂを有して構成されている。すなわち本実施例では、メインマフラ４０Ｂがデュアルインレット型のマフラとなっている。なお、メインマフラ４０Ｂはアウトレットパイプ７０Ｂもデュアルになっている。また本実施例では各バンクからメインマフラ４０Ｂの両側部までの二つの排気系統の経路長は等長になるように設定されている。

図４はメインマフラ４０Ｂの内部構造を模式的に示す図である。図４に示すように第１及び第２のインレットパイプ６０Ｂ、６１Ｂは、メインマフラ４０Ｂの両側部から挿入された状態で固定されている。メインマフラ４０Ｂの内部には、第１の拡張室Ｋ１が第１のインレットパイプ６０Ｂ挿入側に、第２の拡張室Ｋ２が第２のインレットパイプ６１Ｂ挿入側に、第３の拡張室Ｋ３が中央に夫々形成されている。また第１の拡張室Ｋ１と第２の拡張室Ｋ２とは、第３の拡張室Ｋ３を挟んで対称に形成されている。またメインマフラ４０Ｂの内部には、第１の拡張室Ｋ１と第３の拡張室Ｋ３とを連通する第１の連通路Ｒ１と、第２の拡張室Ｋ２と第３の拡張室Ｋ３とを連通する第２の連通路Ｒ２とが夫々形成されている。さらに二つのアウトレットパイプ７０Ｂは、第３の拡張室Ｋ３に連通している。

第１のインレットパイプ６０Ｂは、メインマフラ４０Ｂの内部でショートパイプ６０ａＢ及びロングパイプ６０ｂＢに分岐している。ショートパイプ６０ａＢには、流路を連通、遮蔽する制御弁２Ａが設けられている。ショートパイプ６０ａＢは第１の拡張室Ｋ１に開放され、ショートパイプ６０ａＢを介して流入した排気は、第１の連通路Ｒ１を介して、第３の拡張室Ｋ３に流入する。一方、第２のインレットパイプ６１Ｂは第２の拡張室Ｋ２に開放され、第２のインレットパイプ６１Ｂを介して流入した排気は、第２の連通路Ｒ２を介して第３の拡張室Ｋ３に流入する。ショートパイプ６０ａＢの長さは、第３の拡張室Ｋ３に流入する上記排気夫々の経路長がメインマフラ４０Ｂ内で等長になるように短く設定されている。これにより、各バンクからメインマフラ４０Ｂ内での排気の合流地点までの経路長夫々が等長になるとともに、ショートパイプ６０ａＢを介した場合に、ショートパイプ６０ａＢを流通した排気と、第２のインレットパイプ６１Ｂを流通した排気とが同じ位相で合流するように設定される。なお、このときの合流地点は拡張室Ｋ３となっている。

一方、ロングパイプ６０ｂＢは第２の拡張室Ｋ２に開放され、ロングパイプ６０ｂＢを流通した排気は第２の拡張室Ｋ２に流入する。これにより、各バンクからメインマフラ４０Ｂ内での排気の合流地点までの経路長夫々が異なる長さに設定されるとともに、ロングパイプ６０ｂＢを介した場合に、ロングパイプ６０ｂＢを流通した排気と、第２のインレットパイプ６１Ｂを流通した排気とが異なる位相で合流するように設定される。なお、このときの合流地点は拡張室Ｋ２となっている。本実施例では上記のようにして、制御弁２Ａが流路を連通しているときに、第１のインレットパイプ６０Ｂを流通した排気と、第２のインレットパイプ６０Ｂを流通した排気とが同位相で合流し、制御弁２Ａが流路を遮蔽しているときに、第１のインレットパイプ６０Ｂを流通した排気と、第２のインレットパイプ６０Ｂを流通した排気とが異なる位相で合流するように、メインマフラ４０Ｂの内部の流路を形成している。

上記の構成で、制御弁２Ａが流路を遮蔽しているときには、第１のインレットパイプ６０Ｂを流通する排気は、ロングパイプ６０ａＢを介して第２の拡張室Ｋ２に流入する。一方、第２のインレットパイプ６１Ｂを流通する排気も第２の拡張室Ｋ２に流入する。これらの排気は、各排気系統を流通している間はハーフ次数の音質成分を有している。さらにこれらの排気はメインマフラ４０Ｂ内で異なる位相で合流することから、合流した後でもハーフ次数の音質成分は残存することになるとともに、位相差に基づく唸りによるランブル音が生成される。すなわち、制御弁２Ａで流路を遮蔽することで、迫力のある排気音を生み出すことができる。

一方、制御弁２Ａが流路を連通しているときには、排気はさらにショートパイプ６０ａＢから第１の連通路Ｒ１を介して第３の拡張室Ｋ３に流入する。ショートパイプ６０ａＢから流入した排気は、第３の拡張室Ｋ３で第２のインレットパイプ６１Ｂ及び第２の連通路Ｒ２を介して流入した排気と同位相で合流する。このため、ハーフ次数の音質成分が低減されるとともに位相差に基づく唸りによるランブル音も低減される。すなわち、制御弁２Ａで流路を連通することでよりクリアな排気音を生み出すことができる。以上により、迫力のある排気音とクリアな排気音とを選択することが可能になる排気装置１００Ｂを実現可能である。

本実施例に係る排気装置１００Ｃは、メインマフラ４０Ｂがメインマフラ４０Ｃに変更されている以外、実施例２に係る排気装置１００Ｂと同一のものとなっている。図５はメインマフラ４０Ｃの内部構造を模式的に示す図である。図５に示すようにメインマフラ４０Ｃは第１及び第２のインレットパイプ６０Ｃ及び６１Ｃを有して構成されている。第１及び第２のインレットパイプ６０Ｃ及び６１Ｃは、メインマフラ４０Ｃの両側部から挿入された状態で固定されている。メインマフラ４０Ｃの内部には、第１の拡張室Ｋ１が第１のインレットパイプ６０Ｃ挿入側に、第２の拡張室Ｋ２が第２のインレットパイプ６１Ｃ挿入側に、第３の拡張室Ｋ３が中央に夫々形成されている。また第１の拡張室Ｋ１と第２の拡張室Ｋ２とは、第３の拡張室Ｋ３を挟んで対称に形成されている。またメインマフラ４０Ｃの内部には、第１の拡張室Ｋ１と第３の拡張室Ｋ３とを連通する第１の連通路Ｒ１と、第２の拡張室Ｋ２と第３の拡張室Ｋ３とを連通する第２の連通路Ｒ２と、第１の拡張室Ｋ１と第３の拡張室Ｋ３とを連通する第３の連通路Ｒ３とが夫々形成されている。また、二つのアウトレットパイプ７０Ｃは第３の拡張室Ｋ３に連通している。

第１のインレットパイプ６０Ｃは、第１の拡張室Ｋ１に開放され、第２のインレットパイプ６０Ｃは第２の拡張室Ｋ２に開放されている。図５に示すようにメインマフラ４０Ｃの内部の流路は、第１のインレットパイプ６０Ｃと第２のインレットパイプ６１Ｃとからの排気の流通が対称になるように形成されている。また制御弁２Ａは、制御弁２Ａが流路を遮蔽しているときに、第１のインレットパイプ６０Ｃと第２のインレットパイプ６１Ｃとからの排気の流通が非対称になる位置、すなわち本実施例では第１の連通路Ｒ１に設けられている。本実施例では上記のようにして、制御弁２Ａが流路を連通しているときに、第１のインレットパイプ６０Ｃを流通した排気と、第２のインレットパイプ６１Ｃを流通した排気とが同位相で合流し、制御弁２Ａが流路を遮蔽しているときに、第１のインレットパイプ６０Ｃを流通した排気と、第２のインレットパイプ６１Ｃを流通した排気とが異なる位相で合流するように、メインマフラ４０Ｃの内部の流路を形成している。

上記の構成で、制御弁２Ａが流路を遮蔽しているときには、第１のインレットパイプ６０Ｃを流通する排気は、第３の連通路Ｒ３を介して第２の拡張室Ｋ２に流入する。一方、第２のインレットパイプ６１Ｃを流通する排気も第２の拡張室Ｋ２に流入する。これらの排気は、各排気系統を流通している間はハーフ次数の音質成分を有している。さらにこれらの排気はメインマフラ４０Ｃ内で異なる位相で合流することから、合流した後でもハーフ次数の音質成分は残存することになるとともに、位相差に基づく唸りによるランブル音が生成される。すなわち、制御弁２Ａで流路を遮蔽することで、迫力のある排気音を生み出すことができる。

一方、制御弁２Ａが流路を連通しているときには、第１のインレットパイプ６０Ｃと第２のインレットパイプ６１Ｃとからの排気の流通が対称になることから、第３の連通路Ｒ３では、第１のインレットパイプ６０Ｃと第２のインレットパイプ６１Ｃとからの排気夫々が同位相で合流する。同時にこのとき、第１のインレットパイプ６０Ｃからの排気はさらに第１の連通路Ｒ１を介して第３の拡張室Ｋ３に流入する。そしてこの排気も第３の拡張室Ｋ３で第２のインレットパイプ６１Ｃ及び第２の連通路Ｒ２を介して流入した排気と同位相で合流する。このため、ハーフ次数の音質成分が低減されるとともに位相差に基づく唸りによるランブル音も低減される。すなわち、制御弁２Ａで流路を連通することでよりクリアな排気音を生み出すことができる。以上により、迫力のある排気音と抜けの良いクリアな排気音とを選択することが可能になる排気装置１００Ｃを実現可能である。

図６は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１で実現されている本実施例に係る内燃機関の排気制御装置を、実施例１に係る排気装置１００Ａに適用した例を模式的に示す図である。なお、ＥＣＵ１は実施例２に係る排気装置１００Ｂや実施例３に係る排気装置１００Ｃにも適用可能である。ＥＣＵ１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１は主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では制御弁２Ａも制御している。ＥＣＵ１には制御弁２Ａのほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１には図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ５や、内燃機関５０の回転数ＮＥを検出するためのクランク角センサ６などの各種のセンサが接続されている。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関５０制御用プログラムのほか、制御弁２Ａ制御用プログラムなども格納している。なお、これらのプログラムは内燃機関５０制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。制御弁２Ａ制御用プログラムは、内燃機関５０の運転状態に応じて、排気音の感性品質が向上するように制御弁２Ａを制御するように作成されている。具体的には本実施例では、制御弁２Ａ制御用プログラムは、回転数ＮＥと内燃機関５０に対する加速要求の有無とに基づき、回転数ＮＥが第１の所定値よりも小さいとき、或いは加速要求があり、且つ内燃機関５０の回転数が第２の所定値よりも小さいときに、第１のインレットパイプ６０Ａを流通した排気と、第２のインレットパイプ６１Ａを流通した排気とが異なる位相で合流するように、すなわち本実施例では流路を遮蔽するように制御弁２Ａを制御するように作成されている。本実施例ではＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、単にＣＰＵ等と称す）と内燃機関５０制御用のプログラムとで、各種の検出手段や判定手段や制御手段などが実現されており、特にＣＰＵ等と制御弁２Ａ制御用プログラムとで排気音制御手段が実現されている。

次に、内燃機関５０の運転状態に応じて、排気音の感性品質が向上するように制御弁２Ａを制御するにあたって、ＥＣＵ１で行われる処理を図７に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ１は、ＣＰＵがＲＯＭに格納された上述の内燃機関５０制御用プログラムや、排気音制御用プログラムなどの各種のプログラムに基づき、フローチャートに示す処理を実行することで排気装置１００Ａを制御する。ＣＰＵは、排気音に迫力が期待される回転数領域に回転数ＮＥがあるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１１）。本実施例では具体的には回転数ＮＥが低回転数領域にある場合に排気音に迫力が期待される回転数領域にあると判定し、回転数ＮＥが第１の所定値（例えば１，５００ｒｐｍ）以下になっている場合に低回転数領域にあると判定する。肯定判定であれば、ＣＰＵは排気音が迫力のある音になるように制御弁２Ａを閉じるための処理を実行する（ステップ１５）。これにより、回転数ＮＥが低回転数領域にある場合に排気音の迫力が強調される。

一方ステップ１１で否定判定であれば、ＣＰＵは加速中であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１２）。加速中であるか否かは、アクセルセンサ５の出力信号に基づき、内燃機関５０に対する加速要求があるか否かを判定することで判定できる。肯定判定であれば、ＣＰＵは、回転数ＮＥが加速に伸びを期待する回転数領域にあるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１３）。本実施例では具体的には回転数ＮＥが中高回転数領域にある場合に加速に伸びを期待する回転数領域にあると判定し、回転数ＮＥが第２の所定値（例えば３，０００ｒｐｍ）以上になっている場合に中高回転数領域にあると判定する。ステップ１３で否定判定であれば、ＣＰＵは排気音が迫力のある音になるように制御弁２Ａを閉じるための処理を実行する（ステップ１５）。これにより、回転数ＮＥが加速中に低中回転数領域にある場合にも、すなわち回転数ＮＥが加速中に第２の所定値よりも小さい場合にも排気音の迫力が強調される。

一方ステップ１３で肯定判定であれば、ＣＰＵは排気音がクリアな音になるように制御弁２Ａを開くための処理を実行する（ステップ１４）。これにより、回転数ＮＥが、加速に伸びを期待するような中高回転数領域にある場合には排気音がよりクリアな音に切り替えられる。またステップ１２で否定判定であった場合にも、ＣＰＵは同様にステップ１４に示す処理を実行する。これにより定常走行中や減速中にも排気音がよりクリアな音に切り替えられる。以上により、迫力のある排気音とクリアな排気音とを、内燃機関５０の運転状態に応じて感性品質が向上するように両立させることができるＥＣＵ１を実現可能である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。具体的には例えば実施例１に係る排気装置１００Ａの変形例として、図８（ａ）に示すようにショートパイプ６０ａＡの代わりにロングパイプ６０ｂＡに制御弁２Ａを設けてもよい。また図８（ｂ）に示すようにショートパイプ６０ａＡ及びロングパイプ６０ｂＡにともに制御弁２Ａを設けてもよい。また図８（ｃ）に示すようにショートパイプ６０ａＡとロングパイプ６０ｂＡとの分岐部に３方弁からなる制御弁２Ｂを設けてもよい。

また実施例２に係る排気装置１００Ｂの変形例として、例えば図９（ａ）に示すようにショートパイプ６０ａＢの代わりにロングパイプ６０ｂＢに制御弁２Ａを設けてもよい。また図９（ｂ）に示すようにショートパイプ６０ａＢ及びロングパイプ６０ｂＢにともに制御弁２Ａを設けてもよい。また図９（ｃ）に示すようにショートパイプ６０ａＢとロングパイプ６０ｂＢとの分岐部に３方弁からなる制御弁２Ｂを設けてもよい。さらに図９（ｄ）に示すようにショートパイプ６０ａＢの代わりに第１の連通路Ｒ１に制御弁２Ａを設けてもよい。なおこの図９（ｄ）に示す変形例は請求項２記載の発明に対応する例となっている。

排気装置１００Ａを内燃機関５０とともに模式的に示す図である。 サブマフラ３０Ａの内部構造を模式的に示す図である。 排気装置１００Ｂを内燃機関５０とともに模式的に示す図である。 メインマフラ４０Ｂの内部構造を模式的に示す図である。 メインマフラ４０Ｃの内部構造を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１を排気装置１００Ａに適用した例を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１で行われる処理をフローチャートで示す図である。 排気装置１００Ａの変形例を模式的に示す図である。 排気装置１００Ｂの変形例を模式的に示す図である。 一般的なＶ型８気筒の内燃機関５０Ｘの排気音を模式的に説明する図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
２ 制御弁
５ アクセルセンサ
６ クランク角センサ
１０ エキゾーストマニホールド
２０ 触媒
３０ サブマフラ
４０ メインマフラ
５０ 内燃機関
６０ 第１のインレットパイプ
６１ 第２のインレットパイプ
７０ アウトレットパイプ
１００ 排気装置

Claims (6)

1. 内燃機関に設けられた二つのバンク各々に間接的に連なる第１及び第２の排気管が接続された単一のマフラを有して構成される内燃機関の排気装置であって、
   前記第１の排気管が、第１及び第２の枝管に分岐して前記マフラに接続されており、
   且つ前記バンク各々から前記マフラ内での排気の合流地点までの経路長夫々が、前記第１の枝管を介した場合に、前記第１の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同じ位相で合流するように設定されているとともに、前記経路長夫々が、前記第２の枝管を介した場合に、前記第２の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように設定されており、
   さらに前記第１または第２の枝管のうち、少なくともいずれか一方に、或いは前記第１及び第２の枝管の分岐部に、流路を連通、遮蔽する制御弁が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
2. 内燃機関に設けられた二つのバンク各々に間接的に連なる第１及び第２の排気管が接続された単一のマフラを有して構成される内燃機関の排気装置であって、
   前記マフラの内部には、排気が流通する流路を連通、遮蔽する制御弁が設けられており、
   且つ前記制御弁が流路を連通しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同位相で合流し、前記制御弁が流路を遮蔽しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように、
   或いは前記制御弁が流路を連通しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流し、前記制御弁が流路を遮蔽しているときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同じ位相で合流するように、前記マフラの内部の流路が形成されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
3. 前記第１の排気管が、前記マフラの内部で第１及び第２の枝管に分岐しており、
   且つ前記バンク各々から前記マフラ内での排気の合流地点までの経路長夫々が、前記第１の枝管を介した場合に、前記第１の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが同じ位相で合流するように設定されているとともに、前記経路長夫々が、前記第２の枝管を介した場合に、前記第２の枝管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように設定されており、
   さらに前記制御弁が前記第１または第２の枝管のうち、少なくともいずれか一方に、或いは前記第１及び第２の枝管の分岐部に設けられていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気装置。
4. 前記マフラの内部の流路が、前記第１の排気管と前記第２の排気管とからの排気の流通が対称になるように形成されているとともに、前記制御弁が、該制御弁が流路を遮蔽しているときに、前記第１の排気管と前記第２の排気管とからの排気の流通が非対称になる位置に設けられていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気装置。
5. 請求項１から４いずれか１項記載の内燃機関の排気装置を制御するための内燃機関の排気制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、排気音の感性品質が向上するように前記制御弁を制御する排気音制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
6. 前記排気音制御手段が、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関に対する加速要求の有無とに基づき、前記内燃機関の回転数が第１の所定値よりも小さいとき、或いは前記加速要求があり、且つ前記内燃機関の回転数が第２の所定値よりも小さいときに、前記第１の排気管を流通した排気と、前記第２の排気管を流通した排気とが異なる位相で合流するように、前記制御弁を制御することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気制御装置。
   

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