JP2689720B2 - 制御型マフラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関を有する車両に適用され、消音性
能の変更制御が可能な制御型マフラに関する。

（従来の技術） 従来、内燃機関の消音を行なう制御型マフラとして
は、例えば、実開昭61-110818号公報に記載の装置が知
られている。

この従来出典には、内燃機関からの排気導入通路に臨
ませられる可変長首部と、該可変長首部を介して前記排
気導入通路と連通する共鳴室とを備え、内燃機関の回転
速度を検出し、検出した機関回転速度に応じて前記可変
長首部の長さを制御し、共鳴室の共鳴周波数を変えて消
音を行なう装置が示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の制御型マフラにあっ
ては、共鳴室の可変長首部の長さの変更は行なわれるも
のの、外気導入通路から排気排出通路へ至る排気経路は
常に一定の経路による構成となっている為、機関回転速
度に応じて排気抵抗を変えることが出来ないという問題
がある。

特に、機関回転速度が高速回転時に排気抵抗を積極的に
低減できず、排気経路での排圧が上昇して内燃機関の出
力低下を招く。

本発明は、上記のような問題に着目してなさらたもの
で、共鳴室首部を有する制御型マフラにおいて、共鳴室
首部の有効長変更による消音性能の向上と排圧の低下に
よる内燃機関の出力の向上とを両立させる事を課題とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の制御型マフラにあ
っては、排気排出通路に合流する共鳴室首部を少なくと
も１つは備え、この共鳴室首部の合流位置に機関回転速
度に応じて排気経路を変更する可変制御バルブを設け
た。

即ち、マフラ本体の内部に画成された拡張室及び共鳴
室と、前記拡張室に開口される内燃機関からの排気導入
通路と、前記拡張室に開口される排気排出通路と、前記
拡張室と共鳴室との画壁に設けられる第１共鳴室首部
と、前記共鳴室を貫通すると共に、共鳴室に開口する排
気口を有する第２共鳴室首部と、前記第２共鳴室首部と
前記排気排出通路とを合流させると共に、第２共鳴室首
部側の合流位置に設けられた可変制御バルブと、内燃機
関の回転速度に応じて前記可変制御バルブを開閉制御す
る可変制御バルブ開閉制御手段とを備えている事を特徴
とする。

（作用） 例えば、可変制御バルブ開閉制御手段は、回転速度検
出手段からの回転速度検出値が回転速度設定値未満の低
回転速度域にある時には可変制御バルブを閉とし、設定
回転速度以上の高回転速度域にある時には可変制御バル
ブを開にする制御を行なう制御例により作用を説明す
る。

内燃機関の回転速度が低回転速度域にある時には、可
変制御バルブが閉とされる為、拡張室と共鳴室との画壁
に設けられる第１共鳴室首部と、排気口を有する第２共
鳴室首部とが共に作用し、共鳴室の共鳴周波数は低周波
数域にあらわれ、低周波数の排気音が共鳴効果により低
減される。

内燃機関の回転速度が高回転速度域にある時には、可
変制御バルブが開とされる為、拡張室と共鳴室との画壁
に設けられる第１共鳴室首部のみが共鳴室首部として作
用し、排気口を有する第２共鳴室首部は排気排出通路と
して作用する。

従って、共鳴室の共鳴周波数は中高周波数域にあらわ
れ、中高周波数の排気音が共鳴効果により低減されると
共に、排気経路が排気導入通路から排気排出通路に至る
経路に、排気導入通路から拡張室及び第２共鳴室首部を
介して排気排出通路に至る経路が加わることが排気抵抗
が低減される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第１図は自動車に適用された本発明実施例の制御型マ
フラを示す全体システム図、第２図は実施例の制御型マ
フラを示す斜視図である。

実施例の制御型マフラは、マフラ本体12の内部に画成
された拡張室４及び共鳴室５と、前記拡張室４に開口さ
れるエンジン１（内燃機関）からの排気導入通路２と、
前記拡張室４に開口される排気排出通路３と、前記拡張
室４と共鳴室５との画壁13に設けられる第１レゾネータ
パイプ７（第１共鳴室首部）と、前記共鳴室５を貫通す
ると共に、共鳴室５に開口する排気口6aを有する第２レ
ゾネータパイプ６（第２共鳴室首部）とを備え、前記第
２レゾネータパイプ６は、マフラ本体12の外部位置にお
いて前記排気排出通路３に合流させている。

そして、前記排気排出通路３との合流部のうち第２レ
ゾネータパイプ６側の合流位置に設けられた可変制御バ
ルブ８と、該可変制御バルブ８を開閉するアクチュエー
タ11と、前記エンジン１の回転速度を検出するエンジン
回転センサ９（回転速度検出手段）と、該エンジン回転
センサ９からのエンジン回転速度Ｎ_E（回転速度検出
値）が設定回転数速度（2000rpm）未満の時には前記可
変制御バルブ８を閉じる信号をアクチュエータ11に出力
し、設定回転速度以上の時には前記可変制御バルブ８を
開く信号をアクチュエータ11に出力するコントローラ10
（可変制御バルブ開閉制御手段）を備えている。

次に、作用を説明する。

第３図はコントローラ11で行なわれるバルブ開閉制御
作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップ
について説明する。

ステップ30では、エンジン１に設けられているエンジ
ン回転センサ９で検出したエンジン回転速度Ｎ_Eが読み
込まれる。

ステップ31では、ステップ30で読み込まれたエンジン
回転速度Ｎ_Eが可変制御バルブ８の開閉切換しきい値で
ある設定回転速度2000rpmより低回転速度か高回転速度
かが判断される。

そして、Ｎ_E＜2000rpmの時には、ステップ31からステ
ップ32へ進み、ステップ32では、アクチュエータ11にバ
ルブ閉信号が出力され、ステップ33ではバルブ閉信号を
受けたアクチュエータ11が作動して可変制御バルブ８が
閉弁する。

また、Ｎ_E≧2000rpmの時には、ステップ31からステッ
プ34へ進み、ステップ34では、アクチュエータ11にバル
ブ開信号が出力され、ステップ35ではバルブ開信号を受
けたアクチュエータ11が作動して可変制御バルブ８が開
弁する。

即ち、コントローラ10では、エンジン回転センサ９か
らのエンジン回転速度Ｎ_Eが設定回転速度2000rpm未満の
低回転速度域にある時には可変制御バルブ８を閉とし、
設定回転速度2000rpm以上の高回転速度域にある時には
可変制御バルブ８を開にするバルブ開閉制御が行なわれ
る。

次に、可変制御バルブ８がバルブ閉の時とバルブ開の
時とに分けて作用を説明する。

（イ） バルブ閉時 エンジン１の回転速度が低回転速度域にある時には、
可変制御バルブ８が閉とされる為、第４図に示すよう
に、拡張室４と共鳴室５との画壁13に設けられる第１レ
ゾネータパイプ７と、排気口6aを有する第２レゾネータ
パイプ６とが共に作用し、共鳴室５の共鳴周波数は低周
波数域にあらわれ、低周波数の排気音が共鳴効果により
低減される。

尚、排気経路は、排気導入通路２から拡張室４を介し
て排気排出通路３に至る経路となる。

（ロ） バルブ開時 エンジン１の回転速度が高回転速度域にある時には、
可変制御バルブ８が開とされる為、第５図に示すよう
に、拡張室４と共鳴室５との画壁13に設けられる第１レ
ゾネータパイプ７のみが共鳴室首部として作用し、第２
レゾネータパイプ６は排気排出通路として作用する。

従って、共鳴室５の共鳴周波数は中周波数域にあらわ
れ、中周波数の排気音が共鳴効果により低減される。

また、排気経路は排気導入通路２から拡張室４を介して
排気排出通路３に至る経路に、排気導入通路２から拡張
室４及び第２レゾネータパイプ６を介して排気排出通路
３に至る経路が加わることで排気抵抗が低減される。

以上説明してきたように、実施例の制御型マフラにあ
っては、下記に述べるような効果が得られる。

排気排出通路３に合流する第２レゾネータパイプ６
を備え、この第２レゾネータパイプ６の合流位置にエン
ジン回転速度Ｎ_Eに応じて排気経路を変更する可変制御
バルブ８を設けた為、レゾネータパイプの有効長変更に
よる消音性能の向上と排圧の低下によるエンジン１の出
力の向上とを両立させることが出来る。

即ち、消音性能向上に関しては、共鳴室５の共鳴周波数
の変更により複数の周波数域の排気吐出音の脈動成分を
低減できる。

例えば、第６図は可変制御バルブ８を開とした場合の機
関回転２次成分（中周波数域）の排気吐出音の音圧レベ
ル実験結果で、エンジン回転数2000rpm以上で音圧レベ
ルの低下がみられる。

また、エンジン出力向上に関しては、可変制御バルブ８
を開くことで排気抵抗を低減する構成としている為、排
圧の低下に伴なってエンジン出力が向上する。

例えば、第７図は可変制御バルブ８を開とした場合の排
圧特性とエンジン出力特性の実験結果で、この実験結果
からも排圧低下とエンジン出力向上が達成されることが
明らかである。

第２レゾネータパイプ６と排気排出通路３との合流
位置をマフラ本体12の外部位置とし、この合流部分の第
２レゾネータパイプ６側に可変制御バルブ８を設ける構
成とした為、可変制御バルブ８をマフラ本体12に直接設
けたりマフラ本体12の内部に設ける場合に比べ排気熱影
響を受けにくくて耐熱性の低い可変制御バルブ８を用い
ることが出来るし、組み付けも簡単となることでコスト
的に有利であると共に、アクチュエータ11の取付自由度
も増す。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが具体的
な構成はこの実施例に限られるものではない。

例えば、実施例では、第１レゾネータパイプ及び第２
レゾネータパイプをそれぞれ１つ有する例を示したが、
２つ以上設けた例としても良い。

また、実施例では、可変制御バルブをエンジン回転速
度によりON-OFF的に開閉制御する制御例を示したが、例
えば、エンジン回転速度が2000rpm前後の回転速度域で
は、エンジン回転速度の上昇に応じて徐々にバルブ開度
を増すような制御としても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明にあっては、共鳴室
首部を有する制御型マフラにおいて、排気排出通路に合
流する共鳴室首部を少なくとも１つは備え、この共鳴室
首部の合流位置に機関回転速度に応じて排気経路を変更
する可変制御バルブを設けた為、共鳴室首部の有効長変
更による消音性能の向上と排圧の低下による内燃機関の
出力の向上とを両立させることが出来るという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の制御型マフラを示す全体システ
ム図、第２図は実施例の制御型マフラを示す斜視図、第
３図はコントローラで行なわれるバルブ開閉制御作動の
流れを示すフローチャート、第４図はバルブ閉時の排気
ガスの流れを示す作用説明図、第５図はバルブ開時の排
気ガスの流れを示す作用説明図、第６図はエンジン回転
数に対する機関回転２次成分の排気吐出音の音圧レベル
特性図、第７図はエンジン回転数に対する排圧特性及び
エンジン出力特性図である。 １……エンジン（内燃機関） ２……排気導入通路 ３……排気排出通路 ４……拡張室 ５……共鳴室 ６……第２レゾネータパイプ（第２共鳴室首部） 6a……排気口 ７……第１レゾネータパイプ（第１共鳴室首部） ８……可変制御バルブ ９……エンジン回転センサ（回転速度検出手段） 10……コントローラ（バルブ開閉制御手段） 11……アクチュエータ 12……マフラ本体 13……画壁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マフラ本体の内部に画成された拡張室及び
   共鳴室と、 前記拡張室に開口される内燃機関からの排気導入通路
   と、 前記拡張室に開口される排気排出通路と、 前記拡張室と共鳴室との画壁に設けられる第１共鳴室首
   部と、 前記共鳴室を貫通すると共に、共鳴室に開口する排気口
   を有する第２共鳴室首部と、 前記第２共鳴室首部と前記排気排出通路とを合流させる
   と共に、第２共鳴室首部側の合流位置に設けられた可変
   制御バルブと、 内燃機関の回転速度に応じて前記可変制御バルブを開閉
   制御する可変制御バルブ開閉制御手段と、 を備えている事を特徴とする制御型マフラ。