JP5298202B2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、排気ガスの排気方向の最下流に設けられた排気管の気柱共鳴による排気騒音を抑制するようにした内燃機関の排気装置に関する。

自動車等の車両に用いられる内燃機関の排気装置としては、図４９に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図４９において、内燃機関としてのエンジン１から排気マニホールド２に排気される排気ガスは、触媒コンバータ３によって浄化された後に、排気装置４に導入される。

排気装置４は、触媒コンバータ３に連結されたフロントパイプ５、フロントパイプ５に連結されたセンターパイプ６、センターパイプ６に連結された消音器としてのメインマフラ７、メインマフラ７に連結されたテールパイプ８およびテールパイプ８に介装されたサブマフラ９から構成されている。

メインマフラ７は、内部に排気ガスを拡張して消音するための拡張室と、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音を消音するための共鳴室とが設けられている。具体的には、共鳴室は、共鳴室の容積を大きくしたり、共鳴室内に突出するセンターパイプ６の突出長さを長くすることにより、共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることができるとともに、共鳴室の容積を小さくしたり、共鳴室内に突出するセンターパイプ６の突出部分の長さを短くすることにより、共鳴周波数を高周波数側にチューニングすることができるようになっている。

サブマフラ９は、エンジン１の運転時の排気脈動によってテールパイプ８内でテールパイプ８の管長に対応した気柱共鳴が発生したときに、この気柱共鳴の音圧レベルを低減するようになっている。

一般に、排気ガスの排気方向上流側および下流側にそれぞれ上流開口端および下流開口端を有するパイプは、エンジンの運転時の排気脈動による入射波がパイプの上流開口端および下流開口端で反射することにより、パイプの管長を半波長とした周波数の気柱共鳴を基本成分として、その半波長の自然数倍の波長の気柱共鳴が発生する。

例えば、サブマフラ９が設けられていないテールパイプ８がメインマフラ７から後方に延在している場合を例にすると、図５０に示すように、基本振動（一次成分）の気柱共鳴の波長λ１は、テールパイプ８の管長Ｌの略２倍となり、二次成分の気柱共鳴の波長λ２は、管長Ｌの略１倍となる。また、三次成分の気柱共鳴の波長λ３は、管長Ｌの２／３倍となり、テールパイプ８内には上流開口端および下流開口端が定在波の音圧分布の節となるような定在波ができる。

また、テールパイプ８の気柱共鳴周波数ｆｍは、下記の式（１）で表される。

ｆｍ＝（ｃ／２Ｌ）・ｍ............（１）
但し、ｃ：音速、Ｌ：テールパイプの管長、ｍ：次数
上記の式（１）から明らかなように、テールパイプ８の管長Ｌが長い程、気柱共鳴周波数ｆｍがエンジン１の回転数が低い低周波数領域に移行してしまうことが知られている。

また、図５１に示すように、エンジン１の排気脈動の周波数は、エンジン１の回転数が増大するのに伴って増大するようになっており、エンジン１の回転数に対応した気柱共鳴による排気音の一次成分ｆ１と二次成分ｆ２とで排気音の音圧レベル（ｄＢ）が高くなることが知られている。

したがって、管長が長いテールパイプ８（例えば、テールパイプ８の管長が１．５ｍ以上）を用いる場合には、エンジン回転数Ｎｅが低い常用回転域で気柱共鳴が発生してしまうことがあり、排気騒音が悪化してしまい、運転者に不快感を与えてしまうことになる。

特に、図５１に示すように、気柱共鳴の一次成分ｆ１の音圧のピーク（音圧分布の腹の幅）は、二次成分ｆ２の音圧のピークよりも大きいため、常用回転域でこもり音と呼ばれる不快な騒音が発生してしまい、排気騒音の悪化の原因となる。

このため、テールパイプ８の管長が長い場合には、図５０に示す音圧レベルが高い定在波の腹の部分で、かつ、気柱共鳴による排気音の一次成分ｆ１、二次成分ｆ２のそれぞれの腹に対して最適な位置に、メインマフラ７より容量の小さなサブマフラ９を設けることにより、エンジン１の常用回転域において排気騒音を抑制して、運転者に不快感を与えてしまうのを防止するようにしている。

一方、テールパイプ８の上流開口端に接続されるメインマフラ７の共鳴室の共鳴周波数をテールパイプ８の気柱共鳴周波数に合わせることによって、メインマフラ７の共鳴室内においてテールパイプ８の気柱共鳴を消音することが考えられる。

すなわち、共鳴室の容積を大きくしたり、センターパイプ６の突出部分の長さを長くして共鳴室の共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることで、エンジン１の常用回転数域において、テールパイプ８内で発生する気柱共鳴を共鳴室で予め消音することが考えられる。

ところが、車両の減速時にはスロットルバルブが開放されるため、エンジン１から排気装置４に排気されるガス量が急激に低減された排気流のみとなり、共鳴室に導入される空気圧が小さくなる。

このため、共鳴室においてヘルムホルツ共鳴を行うのに充分な空気量を得ることができず、テールパイプ８の気柱共鳴を抑制することが困難となってしまう。特に、車両の減速時にはエンジン１の回転数が急激に低下するため、エンジン１の常用回転数域に気柱共鳴による排気音の一次成分ｆ１が入ってしまい、低回転数で車室内にこもり音を生じさせてしまうことがあり、運転者に不快感を与えてしまうことになる。

このような減速時の騒音を抑制するものとして、排気管を開閉するバルブを設けて、このバルブの開閉を制御する制御装置を備えた排気装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

図５２および図５３に示すように、この排気装置は、気柱共鳴の定在波の音圧の節となるテールパイプ８の下流開口端８ｂに消音バルブ１０が設けられており、この消音バルブ１０は、テールパイプ８の下流開口端８ｂに取り付けられたバルブケース１１およびバタフライバルブ型の弁体１２からなり、弁体１２の中央部にはテールパイプ８の通路断面積を絞るためのオリフィス１３が形成されている。

また、弁体１２には、駆動軸１４が設けられており、この駆動軸１４は、テールパイプ８の延在方向の中心軸と直交する方向に延在して設けられている。この駆動軸１４は、ドラム１５およびワイヤ１６を介して電磁アクチュエータ１７に接続されており、電磁アクチュエータ１７は、コントロールユニット１９によってオン・オフ制御されるようになっている。

コントロールユニット１９は、図示しないスロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ１８の検出信号に基づいて電磁アクチュエータ１７をオン・オフ制御するための指令信号を電磁アクチュエータ１７に出力するようになっている。

具体的には、コントロールユニット１９は、通常は、電磁アクチュエータ１７にオフ信号を出力して電磁アクチュエータ１７によって弁体１２を開状態に保つようになっている。また、コントロールユニット１９は、車両の減速時にスロットルセンサ１８からの検出情報に基づいて電磁アクチュエータ１７にオン信号を出力して電磁アクチュエータ１７によって弁体１２を閉動作させるようになっている。

このため、車両の定常走行時や加速時には、消音バルブ１０が排気ガスの排気を妨げることを防止することができる。また、車両の減速時には、排気ガスがオリフィス１３のみを通過するため、排気ガスの粒子速度が最大となる気柱共鳴の定在波の音圧の節において粒子の運動に抵抗を与えて、テールパイプ８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができる。

特開２００６−４６１２１号公報 特開平３−３９１２号公報

しかしながら、このような従来のエンジン１の排気装置にあっては、テールパイプ８の気柱共鳴をメインマフラ７の共鳴室によって低減するような構成では、共鳴室の容積を大きくする必要があるため、メインマフラ７が大型化してしまうという問題があった。また、メインマフラ７の大型化にともなって排気装置の重量が増大してしまうとともに、排気装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。

また、テールパイプ８の下流開口端８ｂに設けた消音バルブ１０の開閉を制御する排気装置においては、車両の減速時にテールパイプ８の気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができるが、コントロールユニット１９および電磁アクチュエータ１７によって消音バルブ１０を開閉制御する必要があるため、排気装置の構造や制御が複雑になってしまい、排気装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要な簡素な構成で、テールパイプの気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができる内燃機関の排気装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関に対して排気流の排気方向下流側に設けられ、一端部に排気流の排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有し、他端部に大気に排気流を排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置であって、前記排気管の延在方向中心軸に対して直交するとともに、前記中心軸に対して外周側に離隔して前記排気管に取付けられた揺動軸を有し、前記排気管内を流れる排気流のみを受けることにより、前記排気管の通路断面積の大きさを可変するように前記揺動軸を中心に揺動する弁体と、前記排気管内に気柱共鳴が発生した場合に、前記内燃機関の運転状態に応じた流量の排気流を受けて前記弁体が揺動したときに、前記排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る絞り手段とを有するものから構成されている。

この排気装置は、排気管内に気柱共鳴が発生した場合に、内燃機関の運転状態に応じた流量の排気量を受けて弁体が揺動したときに、排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る絞り手段を有するので、気柱共鳴が発生する内燃機関の回転数のときに、弁体が排気流を受けて排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることで排気管の開口率を下げることができる。

このように排気管の開口率を下げるようにすれば、内燃機関の運転時の排気脈動による入射波が排気管内に入射してこの入射波の周波数と排気管の気柱共鳴周波数とが一致したときに、通路断面積が絞られた排気管の開口から反射される反射波を、入射波に対して同位相で開口から反射される反射波（開口端反射）と、入射波に対して１８０°位相が異なる弁体から反射される反射波（閉口端反射）とに分配することができる。

このため、開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とが互いに干渉することで、排気管の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。
また、内燃機関の排気流量が増大する内燃機関の高回転時には、排気流の圧力により弁体を揺動させて排気通路の通路断面積を大きくすることができるため、排気流の背圧が増大するのを抑制することができるとともに気流音の発生を抑制することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。

また、内燃機関の高回転時にスロットルバルブを開放して車両を減速した場合には、内燃機関の排気流の流量が急激に低下して内燃機関の排気流量が少なくなるが、この場合には、弁体が加速時の揺動位置から排気方向上流側に揺動して排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る。
このため、排気管の開口率を下げることができ、開口から反射される反射波に開口端反射と閉口端反射を干渉させて、排気管の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。
なお、所定の通路断面積は、加速時および減速時の２つの通路断面積があり、加速時および減速時共に通路断面積が気柱共鳴を抑制可能な通路断面積に設定される。

このように排気管に、気柱共鳴時に内燃機関の運転状態に応じた流量の排気流を受けて排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る絞り手段を有する弁体を設けることにより、排気管の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

したがって、従来のようにコントロールユニットおよび電磁アクチュエータによって弁体を制御したり、消音器（従来のメインマフラに相当）を大型化したり、排気管にサブマフラを介装するのを不要にできるため、排気装置の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置の製造コストが増大するのを防止することができる。

上記（１）に記載の内燃機関の排気装置において、（２）前記絞り手段は、前記弁体の下端部に設けられ、前記弁体の下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部の少なくとも一部から構成されている。

この排気装置は、弁体の下端部に設けられた突出部の少なくとも一部分から絞り手段が構成されるので、気柱共鳴時に弁体の突出部によって排気管の内周部と突出部との間に所定の通路断面積を確保することができる。
このため、排気流の流量が少ない定常回転域での減速時や加速時において排気管の通路断面積を絞ることができ、定常回転域において気柱共鳴による音圧レベルを低減することができる。

上記（２）に記載の内燃機関の排気装置において、（３）前記中心軸に対して略直交する前記弁体の幅方向両端部に案内部を形成し、前記案内部が、前記弁体の幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出するものから構成されている。

この排気装置は、弁体の下端部から突出する突出部と弁体の幅方向両端部から突出する案内部を有するので、弁体の両端部および突出部と排気管の内周面との間を通過する排気流を突出部および案内部によって整流することができ、排気流の気流音が発生するのを防止することができる。

上記（２）または（３）に記載の内燃機関の排気装置において、（４）前記絞り手段が前記突出部の突出方向基端部位から構成されるとともに、前記弁体の初期位置が鉛直方向に対して排気流の排気方向上流側に傾けて設定され、前記弁体が前記初期位置にあるときに、前記突出部の突出方向基端部位から排気方向下流側の前記突出部の部位によって前記排気管の通路断面積を気柱共鳴時の前記所定の通路断面積よりも大きくしたものから構成されている。

この排気装置は、例えば、内燃機関の回転数が気柱共鳴回転数よりも小さいアイドル回転数のときに、弁体を初期位置に傾けることにより、弁体の突出方向基端部位から排気方向下流側の突出部の部位によって排気管の通路断面積を気柱共鳴時の所定の通路断面積よりも大きくすることができる。

このため、気柱共鳴回転時の排気管の通路断面積よりもアイドル回転時に排気管の通路断面積を大きくすることができ、アイドル回転時に排気流による騒音、例えば、笛吹音等が発生するのを抑制することができる。
また、内燃機関の回転数がアイドル回転数よりも高い気柱共鳴回転数になると、弁体が排気流を受けて下流側に揺動することにより、弁体の突出部の基端部位により排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることができるので、排気管の開口率を下げて気柱共鳴により音圧レベルが増大するのを防止することができる。

また、内燃機関の排気流量が増大する内燃機関の高回転時には、排気流の圧力により弁体をさらに下流側に揺動させて排気通路の通路断面積を大きくすることができるため、排気流の背圧が増大するのを抑制することができるとともに気流音の発生を抑制することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。

上記（２）ないし（４）に記載の内燃機関の排気装置において、（５）前記突出部が、前記弁体の揺動時の前記弁体の下端部の揺動軌跡に沿った湾曲形状を有し、前記弁体が一定の揺動範囲にあるときに、前記排気管の通路断面積を前記所定の通路断面積に絞るものから構成されている。

この排気装置は、気柱共鳴時に、車両の傾斜や排気脈動の変動によって弁体が振れる場合に、排気管を所定の通路断面積に一定させることができる。このため、気柱共鳴時に弁体の振れの影響にかかわらずに排気管の開口率を一定に維持することができ、気柱共鳴によって音圧レベルが増大するのを抑制することができるとともに、弁体の振れによる異音が発生するのを防止することができ、騒音を抑制することができる。

上記（１）に記載の内燃機関の排気装置において、（６）前記絞り手段が前記排気管の内周下部から前記中心軸に向かって突出する突部から構成されるとともに、前記弁体の初期位置が鉛直方向に対して排気流の排気方向上流側に傾けて設定され、前記突部は、前記弁体が初期位置から排気流の排気方向下流側に揺動したときに前記弁体の下端部に対向することにより、前記排気管の通路断面積を前記所定の通路断面積に絞るものから構成されている。

この排気装置は、例えば、内燃機関の回転数が気柱共鳴回転数よりも小さいアイドル回転数のときに、弁体を初期位置に傾けることにより、弁体の突出方向基端部位から排気方向下流側の突出部の部位によって排気管の通路断面積を気柱共鳴時の所定の通路断面積よりも大きくすることができる。

このため、アイドル回転時に排気管の通路断面積を大きくすることができ、排気流による騒音、例えば、笛吹音等が発生するのを抑制することができる。
また、内燃機関の回転数がアイドル回転数よりも高い気柱共鳴回転数になると、弁体が排気流を受けて初期位置から排気流の排気方向下流側に揺動して弁体の下端部を突部に対向して排気管の通路断面積を所定の通路断面気に絞るので、排気管の開口率を下げて共鳴により音圧レベルが増大するのを防止することができる。
また、内燃機関の排気流量が増大する内燃機関の高回転時には、排気流の圧力により弁体をさらに下流側に揺動させて排気通路の通路断面積を大きくすることができるため、排気流の背圧が増大するのを抑制することができるとともに気流音の発生を抑制することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。

上記（１）に記載の内燃機関の排気装置において、（７）前記絞り手段が、前記排気管に内周下部に形成され、前記弁体の揺動時に前記弁体の下端部の揺動軌跡に沿って湾曲する湾曲部から構成され、前記弁体が一定の揺動範囲にあるときに、前記排気管の通路断面積を前記所定の通路断面積に絞るものから構成されている。

この排気装置は、気柱共鳴時に、車両の傾斜や排気脈動の変動によって弁体が振れる場合に、排気管を所定の通路断面積に一定させることができる。このため、気柱共鳴時に弁体の振れの影響にかかわらずに排気管の開口率を一定に維持することができ、気柱共鳴によって音圧レベルが増大するのを抑制することができるとともに、弁体の振れによる異音が発生するのを防止することができ、騒音を抑制することができる。

上記（１）ないし（７）に記載の内燃機関の排気装置において、（８）前記弁体に対して排気流の排気方向下流側の前記排気管の下部に下部拡径部を形成し、前記弁体が気柱共鳴時の揺動位置から前記排気管の通路断面積を拡大する方向に揺動したときに、前記弁体と前記下部拡径部とによって前記排気管の通路断面積を大きくするものから構成されている。

この排気装置は、排気流量が少ない減速時には弁体を所定の揺動位置に揺動させて排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることができる。また、排気流量が多い加速時には弁体と下部拡径部によって排気管の通路断面積を大きくすることができる。

このため、定常回転域において気柱共鳴回転数が同一回転数であっても、排気流量が異なる加速時と減速時に排気管の通路断面積を異ならせて気柱共鳴を抑制できる最適な通路断面積を設定することができ、音圧レベルが増大してしまうのを一層抑制することができる。また、加速時には排気流の背圧が増大するのを防止して排気性能を向上させることができる。

上記（１）ないし（８）に記載の内燃機関の排気装置において、（９）前記揺動軸が、前記弁体に対して排気流の排気方向上流側の排気管の投影面の外方に設置されるものから構成されている。

この排気装置は、揺動軸が弁体に対して排気流の排気方向上流側の排気管の投影面の外方に設置されるので、すなわち、揺動軸を排気通路から外れた位置に設置することができる。このため、排気流が弁体の上端と排気管の間の隙間から揺動軸に回り込むのを防止して、揺動軸の下方の弁体の部位に効率よく衝突させることができる。
この結果、弁体に衝突する排気流の圧力損失が発生するのを防止して、気柱共鳴時に弁体を所定の揺動位置に確実に位置させることができ、排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることができる。

上記（１）ないし（８）に記載の内燃機関の排気装置において、（１０）前記揺動軸に対して排気流の排気方向上流側の前記排気管の内周上部に、前記排気管の内周上部から前記中心軸に向かって湾曲するようにして突出する湾曲突部を形成し、前記湾曲突部は、前記揺動軸に向かう排気流を前記揺動軸の下方の前記弁体の部位に案内するものから構成されている。

この排気装置は、揺動軸に対して排気流の排気方向上流側の排気管の内周部位に、排気管の延在方向中心軸に向かって湾曲するようにして突出する湾曲突部を形成し、湾曲突部が、揺動軸に向かう排気流を揺動軸の下方の弁体の部位に案内するので、排気流が弁体の上端と排気管の間の隙間から揺動軸に回り込むのを防止して、揺動軸の下方の弁体に効率よく衝突させることができる。
この結果、弁体に衝突する排気流の圧力損失が発生するのを防止して、気柱共鳴時に弁体の所定の揺動位置に確実に位置させることができ、排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることができる。

上記（１）ないし（１０）に記載の内燃機関の排気装置において、（１１）前記揺動軸を前記排気管の内周上部から前記中心軸側に離隔して設け、前記弁体に前記揺動軸に対して上方に突出する上部突出片を設けるとともに、前記排気管の上部に前記上部突出片に対向して拡径する上部拡径部を形成し、前記弁体が揺動するのに伴って前記上部突出片の突出方向先端部と前記上部拡径部の内周面との間の通路断面積を可変するものから構成されている。

このようにしたのは、気柱共鳴回転時やアイドル回転時に排気管の通路断面積を絞り手段によって所定の通路断面積に絞ると、排気管の通路断面積が小さくなって気流音が発生するのを防止するためである。

この排気装置は、排気管の上部に弁体の上部突出片に対向して拡径する上部拡径部を形成し、上部拡径部が、弁体が揺動するのに伴って上部突出片の突出方向先端部と上部拡径部の内周面との間の通路断面を可変するようにしたので、例えば、弁体の開度が小さいアイドル回転数から気柱共鳴回転数までの間に、上部突出片の突出方向先端部と上部拡径部の内周面との間の通路断面積を確保することにより、絞り手段によって絞られた排気通路および上部突出片の突出方向先端部と上部拡径部の内周面との間の排気通路に排気流を通過させることができ、排気流が流れる排気管の通路断面積を増加させて気流音が発生するのを抑制することができる。

また、気柱共鳴時には弁体の揺動位置に対して上部突出片の突出方向先端部と上部拡径部の内周面との間の通路断面積を極小にすることにより、上部突出片の突出方向先端部と上部拡径部の内周面との間に排気流が流れるのを防止することができる。
このため、絞り手段によって排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることができ、気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

また、揺動軸の下方の弁体の部位で排気流を受ける場合には、排気流により揺動軸の下方の弁体の部位を押圧する力と弁体の自重との釣り合いの関係で弁体の揺動角度が設定される。
ところが、弁体は、慣性を有するため、気柱共鳴を抑制することができる所定の揺動位置に弁体を位置させることが難しく、気柱共鳴時に弁体の振れが発生して弁体の開度を一定にして排気管の開口率を一定にすることが困難になることがある。

この排気装置は、弁体に揺動軸に対して上方に突出する上部突出片を設けたので、上部突出片を排気流で押圧することにより、この排気流によって揺動軸の下方の弁体の部位の慣性力を小さくすることができる。このため、気柱共鳴時に弁体の振れが発生するのを抑制して、弁体の開度を一定にして排気管の開口率を一定に維持することができ、気柱共鳴によって音圧レベルが増大するのを抑制することができる。

上記（１１）に記載の内燃機関の排気装置において、（１２）前記上部突出片は、前記弁体が鉛直方向に位置した状態にあるときに前記排気方向上流側に傾斜する傾斜部を有するものから構成されている。

このように排気装置は、排気流量が大きい内燃機関の高回転時に、排気流を受けて弁体の揺動が大きくなると、揺動軸の上方の上部突出片の傾斜部に排気流を衝突させることができる。このため、弁体に、揺動軸を中心に弁体の開度が大きくなるような回転力（アシスト力）を作用させることができる。

このため、弁体の構造を工夫するだけの簡単な構成で弁体の開度を大きくすることができ、内燃機関の高回転時に排気流の圧力損失を低減しつつ、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。

上記（１）ないし（１２）に記載の内燃機関の排気装置において、（１３）前記弁体が、前記排気管の前記一端部および前記他端部の少なくとも一方に設けられるものから構成されている。

このように排気装置は、上流開口端または下流開口端を含んだ排気管の一端部または他端部に弁体を設けたので、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節の位置に弁体を位置させることができる。

このため、内燃機関の運転時の排気脈動による入射波が排気管内に入射してこの入射波の周波数と排気管の気柱共鳴周波数とが一致したときに、通路断面積が絞られた排気管の開口端から反射される反射波を、入射波に対して同位相で開口端から反射される反射波（開口端反射）と、入射波に対して１８０°位相が異なる弁体から反射される反射波（閉口端反射）とに分配し、開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉することで、排気管の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

本発明によれば、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要な簡素な構成で、テールパイプの気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができる内燃機関の排気装置を提供することができる。

本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、内燃機関の排気装置の構成図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプが連結されたマフラの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプの他端部の斜視図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプの他端部と揺動プレートの分解図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 図５のテールパイプのＡ−Ａ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の音圧分布の定在波を説明する図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、テールパイプ内に発生する音圧レベルとエンジン回転数との関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、下流開口端で入射波Ｇが透過波Ｇ１および反射波Ｒ１、Ｒ２に分配される状態を説明する図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、坂道走行時に傾斜した状態のテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、下部突出片と突出側が設けられていない揺動プレートの排気流の流れを示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、下部突出片と突出側が設けられた揺動プレートの排気流の流れを示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 図１３のテールパイプのＢ−Ｂ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、テールパイプの他端部の斜視図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、テールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、線形の開口特性（実線）を有するテールパイプと本実施の形態の非線形の開口特性（破線）を有するテールパイプのエンジン回転数とテールパイプの開口率との関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、他の形状のテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 図１９のテールパイプのＣ−Ｃ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、減速時の気柱共鳴回転時におけるテールパイプの開口面積を示すテールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、加速時の気柱共鳴回転時におけるテールパイプの開口面積を示すテールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、線形の開口特性（実線）を有するテールパイプと、本実施の形態の加速時および減速時に非線形の開口特性（破線）を有するテールパイプとのエンジン回転数とテールパイプの開口率との関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 図２４のテールパイプのＤ−Ｄ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、気柱共鳴回転時におけるテールパイプの開口面積を示すテールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、加速時のテールパイプの開口面積を示すテールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、エンジン回転数が最大のときのテールパイプの開口面積を示すテールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、線形の開口特性（実線）を有するテールパイプと、本実施の形態の加速時に非線形の開口特性（破線）を有するテールパイプとのエンジン回転数とテールパイプの開口率との関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、テールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、線形の開口特性（実線）を有するテールパイプと、本実施の形態の加速時および減速時に非線形の開口特性（破線）を有するテールパイプとのエンジン回転数とテールパイプの開口率との関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 図３２のテールパイプのＥ−Ｅ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、本実施の形態のテールパイプと比較のために用いたテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、他の形状のテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、他の形状のテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、他の形状のテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第８の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第８の実施の形態を示す図であり、揺動プレートの斜視図である。 図３８のテールパイプのＦ−Ｆ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第８の実施の形態を示す図であり、気柱共鳴時の揺動プレートの状態を示すテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第８の実施の形態を示す図であり、気柱共鳴回転数を超えた回転数にあるときの揺動プレートの状態を示すテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、テールパイプの軸方向の正面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、揺動プレートの斜視図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、図４３のＧ−Ｇ方向矢視断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、気柱共鳴回転時の揺動プレートの状態を示すテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、気柱共鳴回転数を超えた回転数にあるときの揺動プレートの状態を示すテールパイプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、傾斜部が設けられていない揺動プレートを有するテールパイプの開口特性（実線）と、本実施の形態の揺動プレートを有するテールパイプの開口特性（破線）とのエンジン回転数とテールパイプの開口率との関係を示す図である。 従来の内燃機関の排気装置の構成図である。 従来のテールパイプ内に発生する開口端反射による気柱共鳴の音圧分布の定在波を説明する図である。 従来のテールパイプの音圧レベルとエンジン回転数との関係を示す図である。 従来の内燃機関の他の構成の排気系の構成図である。 図５２の排気系の消音バルブの斜視図である。

以下、本発明に係る内燃機関の排気装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図１２は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。

図１に示すように、本実施の形態における排気装置２０は、直列４気筒の内燃機関としてのエンジン２１から排出された排気ガスを排気する装置として、適用されている。エンジン２１には、排気マニホールド２２が接続されており、排気マニホールド２２には、排気装置２０が接続されている。

ここで、エンジン２１から排気装置２０に排気される流体は、スロットルバルブの開放時には排気ガスが排気され、スロットルバルブを閉塞した減速時には空気が排気されるようになっており、この排気ガスや空気は排気流に相当する。

なお、エンジン２１は、直列４気筒に限らず、直列３気筒または直列５気筒以上であってもよく、左右に分割されたそれぞれのバンクに３気筒以上の気筒を有するＶ型エンジンであってもよい。

排気マニホールド２２は、エンジン２１の第１気筒から第４気筒にそれぞれ連通する排気ポートにそれぞれ接続される４つの排気枝管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと、排気枝管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの下流側を集合させる排気集合管２２ｅとから構成されており、エンジン２１の各気筒から排気される排気ガスが排気枝管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを介して排気集合管２２ｅに導入されるようになっている。

排気装置２０は、触媒コンバータ２４と、円筒状のフロントパイプ２５と、円筒状のセンターパイプ２６と、消音器としてのマフラ２７と、円筒状の排気管としてのテールパイプ２８とを備えている。また、排気装置２０は、車体の床下に弾性的に垂下されるようにしてエンジン２１の排気ガスの排気方向下流側に設置されている。
なお、上流側とは、排気ガスの排気方向上流側を示し、下流側とは、排気ガスの排気方向下流側を示す。

触媒コンバータ２４の上流端は、排気集合管２２ｅの下流端に接続されており、触媒コンバータ２４の下流端は、自在継手２９を介してフロントパイプ２５に接続されている。この触媒コンバータ２４は、ハニカム基材または粒状の活性アルミナ製担体に白金、パラジウム等の触媒を付着させたものが本体ケースに収納されたものから構成され、ＮＯｘの還元やＣＯ、ＨＣの酸化を行うようになっている。

自在継手２９は、ボールジョイント等の球面継手から構成されており、触媒コンバータ２４とフロントパイプ２５との相対変位を許容するようになっている。また、フロントパイプ２５の下流端には、自在継手３０を介してセンターパイプ２６の上流端が接続されている。自在継手３０は、ボールジョイント等の球面継手から構成されており、フロントパイプ２５とセンターパイプ２６との相対変位を許容するようになっている。
センターパイプ２６の下流側は、マフラ２７に接続されており、このマフラ２７は、排気音の消音を行うようになっている。

図２において、マフラ２７は、中空筒状に形成されたアウタシェル３１と、アウタシェル３１の両端を閉塞するエンドプレート３２、３３とを備えている。

アウタシェル３１内には仕切板３４が設けられており、この仕切板３４によってアウタシェル３１内は、排気ガスを拡張して消音するための拡張室３５およびヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音を消音するための共鳴室３６に区画されている。

また、エンドプレート３２と仕切板３４にはそれぞれ挿通孔３２ａ、３４ａが形成されており、この挿通孔３２ａ、３４ａにはセンターパイプ２６の下流側（以下、センターパイプ２６の下流側をインレットパイプ部２６Ａという）が挿通されている。

このインレットパイプ部２６Ａは、拡張室３５および共鳴室３６に収納されるようにしてエンドプレート３２および仕切板３４に支持されており、下流開口端２６ｂが共鳴室３６に開口している。

また、インレットパイプ部２６Ａにはインレットパイプ部２６Ａの軸方向（排気ガスの排気方向）および周方向に複数の小孔２６ａが形成されており、インレットパイプ部２６Ａの内部と拡張室３５とは、小孔２６ａを介して連通している。

したがって、センターパイプ２６のインレットパイプ部２６Ａを通してマフラ２７に導入される排気ガスは、小孔２６ａを介して拡張室３５に導入されるとともに、インレットパイプ部２６Ａの下流開口端２６ｂから共鳴室３６に導入される。

そして、共鳴室３６に導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。具体的には、共鳴室３６は、共鳴室３６の容積を大きくしたり、共鳴室３６内に突出するセンターパイプ２６の突出部分の長さＬ１を長くすることにより、共鳴周波数を低周波数側にチューニングすることができる。

また、共鳴室３６の容積を小さくしたり、共鳴室３６内に突出するセンターパイプ２６の突出部分の長さＬ１を短くすることにより、共鳴周波数を高周波数側にチューニングすることができるようになっている。

また、仕切板３４とエンドプレート３３にはそれぞれ挿通孔３４ｂ、３３ａが形成されており、この挿通孔３４ｂ、３３ａにはテールパイプ２８の上流部（一端部）２８Ａが挿通されている。

テールパイプ２８の上流部２８Ａの上流端には上流開口端２８ａが設けられており、テールパイプ２８の上流部２８Ａは、上流開口端２８ａが拡張室３５に開口するようにして挿通孔３４ｂ、３３ａに挿通されることにより、マフラ２７に接続されている。

また、テールパイプ２８の下流部（他端部）２８Ｂの下流端には下流開口端２８ｂが形成されており、この下流開口端２８ｂは、大気に連通している。このため、マフラ２７の拡張室３５からテールパイプ２８の上流開口端２８ａに導入された排気ガスは、テールパイプ２８を通して下流開口端２８ｂから大気に排出される。

すなわち、本実施の形態のテールパイプ２８は、上流部２８Ａにエンジン２１から排出された排気ガスの排気方向上流側のマフラ２７に接続される上流開口端２８ａを有するとともに、下流部２８Ｂに排気ガスを大気に排出するための下流開口端２８ｂを有している。

ここで、テールパイプ２８の上流部２８Ａおよび下流部２８Ｂは、上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂを含んで所定の長さを有するテールパイプ２８の上流側と下流側の部分を示す。

また、図３〜図５において、テールパイプ２８の下流部２８Ｂには、弁体としての揺動プレート４１が設けられており、この揺動プレート４１は、半円状に形成されている。
テールパイプ２８の下流部２８Ｂは、直線状の上部４２ａと、上部４２ａの両端部から下方に延在する直線状の側部４２ｂ、４２ｃと、側部４２ｂ、４２ｃの下端から湾曲して延在する底部４２ｄとから構成されている。

また、揺動プレート４１は、排気流を受ける受面４１ａと、受面４１ａの下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部および絞り手段としての下部突出片４１ｂと、受面４１ａの幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する案内部としての側部突出片４１ｃとを備えており、下部突出片４１ｂと側部突出片４１ｃとは一体的に設けられている。

なお、受面４１ａと下部突出片４１ｂおよび側部突出片４１ｃとが一体的に設けられていてもよく、受面４１ａに一体化された下部突出片４１ｂおよび側部突出片４１ｃを溶接等によって取付けるようにしてもよい。

また、側部突出片４１ｃの上端部には挿通孔４１ｄが形成されているとともに、下流部２８Ｂの側部４２ｂ、４２ｃには挿通孔４２ｅが形成されており（図４参照）、この挿通孔４１ｄ、４２ｅには揺動軸４３が挿通されるようになっている。

したがって、揺動軸４３は、図６に示すように、テールパイプ２８の延在方向中心軸（以下、単に中心軸Ｏという）に対して直交するとともに、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して外周側に離隔してテールパイプ２８の下流部２８Ｂに取付けられることになり、揺動プレート４１は、図６の仮想線で示すように、揺動軸４３に対して上流側と下流側とに揺動自在になっている。

また、揺動軸４３の両端部にはＣリング４４ａ、４４ｂが取付けられており、このＣリング４４ａ、４４ｂは、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの外方に位置して揺動軸４３を下流部２８Ｂに抜け止め係止している。

また、揺動プレート４１および下流部２８Ｂの断面知形状は、共に半円状をしており、揺動プレート４１は、下流部２８Ｂの内周部に係合することなく上流側および下流側に揺動することができる。

また、図６に示すように、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂは、揺動プレート４１の揺動方向に湾曲しており、下部突出片４１ｂは、揺動プレート４１の揺動時に受面４１ａの下端部の揺動軌跡Ｃに沿った湾曲形状となっている。

また、下部突出片４１ｂは、テールパイプ２８に気柱共鳴が発生した場合に、受面４１ａがエンジン２１の運転状態に応じた排気流量の排気流を受けて揺動したときに、下部突出片４１ｂと下流部２８Ｂの内周下面との間の通路断面積を絞るようになっている。すなわち、下部突出片４１ｂは、テールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞ることにより、小さい開口面積の開口部４５を画成するようになっている。

また、下部突出片４１ｂは、揺動プレート４１の揺動時に受面４１ａの下端部の揺動軌跡Ｃに沿った形状となっているため、揺動プレート４１が一定の揺動範囲内にあるときにテールパイプ２８の通路断面積を一定に維持して一定の開口面積の開口部４５を画成するようになっている。
ここで、一定の揺動範囲とは、揺動プレート４１が鉛直方向の鉛直軸Ｈを含んで鉛直軸Ｈに対して上流側または下流側に揺動する範囲を示し、揺動プレート４１は、この揺動範囲内に気柱共鳴時の揺動位置が設定されている。

このため、揺動プレート４１の重量は、エンジン２１の気柱共鳴回転時に排気流を受けたとき、小さい開口率の開口部４５を画成できる揺動位置に位置するような重量に設定されている。なお、揺動プレート４１が気柱共鳴を抑制できる所定の揺動位置に位置するように揺動プレート４１に錘を設けてもよい。
そして、エンジン回転数が上昇して排気流量が増大すると、揺動プレート４１は、受面４１ａが排気流を受けて鉛直軸Ｈよりも下流側に徐々に揺動することにより、テールパイプ２８の通路断面積を揺動位置に応じて徐々に大きく、すなわち、テールパイプ２８の開口面積を徐々に大きくするようになっている。

次に、作用を説明する。
図１に示すように、エンジン２１の運転時にエンジン２１の各気筒から排気される排気ガスは、排気マニホールド２２から触媒コンバータ２４に導入され、触媒コンバータ２４によってＮＯｘの還元やＣＯ、ＨＣの酸化が行われる。

触媒コンバータ２４から排気される排気ガスは、フロントパイプ２５およびセンターパイプ２６を通して図２に示すマフラ２７に導入される。マフラ２７に導入される排気ガスは、インレットパイプ部２６Ａの小孔２６ａを介して拡張室３５に導入されるとともに、インレットパイプ部２６Ａの下流開口端２６ｂから共鳴室３６に導入され、共鳴室３６に導入される排気ガスは、ヘルムホルツ共鳴によって特定の周波数の排気音が消音される。

拡張室３５に導入された排気ガスは、テールパイプ２８の上流部２８Ａの上流開口端２８ａを通してテールパイプ２８に導入された後、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂを通して大気に排出される。

また、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂには、排気ガスの排気流によって揺動されることにより下流開口端２８ｂの開口断面積を変更する揺動プレート４１が設けられており、この揺動プレート４１と下流開口端２８ｂの内周部との間には、一定の開口面積の開口部４５が画成される。

エンジン２１が低回転域または中回転域である常用回転域（２０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ）にある場合には、揺動プレート４１の受面４１ａが排気流を受けたときに、受面４１ａが鉛直軸Ｈを含んだ上流側または下流側の範囲内で下部突出片４１ｂが下流部２８Ｂに対向するように揺動プレート４１を傾かせることにより、テールパイプ２８の通路断面積を最小に絞り、小さい開口面積の開口部４５を画成する。

一方、エンジン２１の高回転域（５０００ｒｐｍ以上）では、エンジン２１から排出される排気ガス量が増える。これにより、多くの排気流を受けて揺動プレート４１が大きく下流側に揺動するため、（図６に仮想線で示す）テールパイプ２８の通路断面積が大きくなり、テールパイプ２８に導入される排気ガスは、開口部４５よりも開口面積が大きい開口部から大気に排出される。また、エンジン２１の最高回転数では、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂが略全開となる。

一方、エンジン２１の高回転域から、スロットルバルブが閉じられ車両が減速される領域となると、エンジン２１から排出される排気ガス量が大幅に減る。これにより、揺動プレート４１の受面４１ａが鉛直軸Ｈに対して上流側に位置するように揺動プレート４１が速やかに揺動し（図６の実線の状態）、テールパイプ２８に導入される排気流は、開口部４５が最も絞られた状態で大気に排出される。

これにより、エンジン２１の常用回転域での加速時および減速時には、排気流が流通する通路が揺動プレート４１により閉口された閉口部と、開口された開口部４５とにより、それぞれ反射波が発生し、この反射波の干渉によりテールパイプ２８で発生する騒音の抑制を行うことができる。

次に、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂおよび揺動プレート４１により発生する反射波および干渉について、説明する。
エンジン２１の運転によりテールパイプ２８に導入される排気ガスは、エンジン回転数に応じて変化する排気脈動を伴って入力される。この排気脈動は、テールパイプ２８の入射波となり、この入射波は、エンジン回転数が増大するにつれて周波数が大きくなるものである。

エンジン２１の運転時の排気脈動による入射波がテールパイプ２８に導入されると、この入射波がテールパイプ２８の下流開口端２８ｂの開口部４５で、所謂、開口端反射する。この反射波は、入射波と同じ位相で進行方向が入射波と逆向きとなる。また、この反射波は、再び上流開口端２８ａでこの反射波と同位相で逆向きに開口端反射を行う。この反射波が今度は入射波となり、下流開口端２８ｂの開口部４５で反射波となる。

開口端反射が起こる理由としては、テールパイプ２８内を流れる排気ガスの圧力は高く、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂの外側は圧力が低いため、入射波が勢いよく大気に飛び出すことで下流開口端２８ｂ内の排気ガスの圧力が低くなり、この低圧部がテールパイプ２８を上流開口端２８ａに向かって進行し始めるからである。

したがって、反射波は、入射波と同位相で逆向きとなるのである。また、上流開口端２８ａ側で反射波が発生する理由も、下流開口端２８ｂで反射波が発生する理由と同様である。

そして、下流開口端２８ｂの開口部４５に向かう入射波と下流開口端２８ｂの開口部４５と逆向きの反射波とが干渉することで、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂの開口部４５が音圧分布の節となるような定在波ができる。

また、この定在波は、テールパイプ２８の管長Ｌ（図２参照）と定在波の波長λとが特定の関係にあるとき、振幅が著しく大きくなり、気柱共鳴が生じる。この気柱共鳴は、テールパイプ２８の管長Ｌを半波長とした定在波を基本として、半波長の自然数倍が管長Ｌとなる波長の定在波が発生して音圧が増大し、騒音となってしまう。

具体的には、図７に気柱共鳴の定在波の音圧分布を示すように、基本振動（一次成分）の気柱共鳴の波長λ１は、テールパイプ２８の管長Ｌの２倍となり、二次成分の気柱共鳴の波長λ２は、管長Ｌの１倍となる。また、三次成分の気柱共鳴の波長λ３は、管長Ｌの２／３倍となり、それぞれの定在波は、テールパイプ２８の上流開口端２８ａおよび下流開口端２８ｂが音圧分布の節となる。また、本実施の形態の揺動プレート４１は、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂに設けられているため、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置している。

さらに、図８に示すように、排気音の音圧レベル（ｄＢ）は、エンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）が増大するのに伴って一次成分ｆ１、二次成分ｆ２の共鳴周波数（Ｈｚ）に対応するエンジン回転数Ｎｅでそれぞれ極大となる。

ここで、音速をｃ（ｍ／ｓ）、テールパイプ２８の長さをＬ（ｍ）、次数をｍとしたときのテールパイプ２８の気柱共鳴周波数ｆｍ（Ｈｚ）は、下記の式（２）で表される。
ｆｍ＝（ｃ／２Ｌ）・ｍ............（２）
但し、ｃ：音速、Ｌ：テールパイプの管長、ｍ：次数
また、エンジン回転数をＮｅ、気筒数をＮとしたときのエンジンの排気脈動の周波数ｆｅは、下記の式（３）で表される。
ｆｅ＝（Ｎｅ／６０）・（Ｎ／２）.........（３）
上記式（２）、（３）から明らかなように、テールパイプ２８の管長Ｌが長い程、気柱共鳴周波数ｆｍがエンジン１の回転数Ｎｅが低い低周波数領域に移行してしまう。

したがって、管長が長いテールパイプ２８を用いる場合には、エンジン回転数Ｎｅが低い常用回転域で気柱共鳴が発生してしまうことがあり、排気騒音が悪化してしまい、運転者に不快感を与えてしまうことになる。

なお、三次成分の気柱共鳴周波数では、エンジン回転数Ｎｅは、エンジン２１の定常回転域以上となるため、風切り音等のような高速時に発生する各種の騒音によって気柱共鳴による騒音が運転者に気にならないものとなる。したがって、三次成分およびそれ以上の高次成分については、あまり問題とならない。

そこで、本実施の形態の排気装置２０は、下流部２８Ｂの下流開口端２８ｂに、排気流のみを受けてテールパイプ２８内の通路断面積を可変するように揺動軸４３を中心軸Ｏとして揺動する揺動プレート４１を設け、この揺動プレート４１に、テールパイプ２８内に気柱共鳴が発生した場合に、エンジン２１の運転状態に応じた排気流量を受けて揺動プレート４１が揺動したときに、テールパイプ２８の通路断面積を最小に絞る下部突出片４１ｂを設けることにより、下流部２８Ｂの下流開口端２８ｂに開口端反射と閉口端反射との２つの反射波を発生させて気柱共鳴によって音圧レベル（ｄＢ）が増大してしまうことを抑制するようにしている。

以下、気柱共鳴によって音圧レベルの増大を抑制することができる理由について、説明する。
開口部４５の開口面積をＳ１、下流開口端２８ｂの開口面積をＳ２とし、媒質の音響インピーダンスをそれぞれＺ１、Ｚ２とすると、音の反射率Ｒｐは、下記の式（４）で表される。

ここで、音響インピーダンスは、媒質の密度と音速の積であり、この場合には、媒質は、排気ガスであるため、Ｚ１＝Ｚ２となり、音の反射率Ｒｐは、下記の式（５）で表される。

揺動プレート４１による閉口端反射波と、開口部４５による開口端反射波と、が同一の強さである場合に、干渉により双方の反射波が最も抑制される。この揺動プレート４１による閉口端反射波と開口部４５による開口端反射波とを同一の強さにするには、反射率Ｒｐを０．５にすればよいため、上記の式（５）からＳ１＝（１／３）・Ｓ２となる。

したがって、揺動プレート４１が揺動されることにより、下流開口端２８ｂを閉塞した状態の開口部４５の開口面積が、下流開口端２８ｂの開口面積の１／３となったときに、音圧レベルが最も抑制されることとなる。

以下、エンジン２１の運転時の排気脈動による入射波Ｇがテールパイプ２８内に入射し、この入射波Ｇの波長がテールパイプ２８の管長Ｌを半波長とする入射波Ｇである場合について説明する。

図９に示すように、入射波Ｇは、テールパイプ２８の下流開口端２８ｂにおいて、開口部４５により透過波Ｇ１が大気に透過されるとともに、下流開口端２８ｂから上流開口端２８ａに向かって反射波Ｒ１（開口端反射波）が反射される。また、入射波Ｇは、揺動プレート４１により下流開口端２８ｂから上流開口端２８ａに向かって反射波（閉口端反射波）Ｒ２が反射される。

この反射波Ｒ１は、入射波Ｇに対して同位相の開口端反射波であり、反射波Ｒ２は、入射波Ｇに対して１８０度位相が異なる閉口端反射波である。
なお、図９において、反射波Ｒ１は、入射波Ｇに対して同位相であるため、入射波Ｇと反射波Ｒ１は重なっているが、説明の便宜上、反射波Ｒ１を入射波Ｇに対して下方にずらしている。

このように、反射波Ｒ１は、入射波Ｇと同位相であるため、入射波Ｇの周波数がテールパイプ２８の気柱共鳴周波数となると、入射波Ｇと反射波Ｒ１との干渉により互いに強め合い、排気音の音圧レベルが増大される。

これに対して、反射波Ｒ２は、反射波Ｒ１および入射波Ｇに対して位相が１８０度異なるため、互いに打ち消し合い、排気音の音圧レベルが低減される。
例えば、図８に示すように、排気脈動による入射波Ｇの周波数が、テールパイプ２８の気柱共鳴周波数の一次成分ｆ１となると、開口端反射波である反射波Ｒ１による干渉だけでは、破線で示すように、音圧レベルが増大して（極大となる）しまうが、閉口端反射波である反射波Ｒ２による干渉があることにより、実線で示すように、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制して、排気音の音圧レベルを大幅に低減することができる。

また、同様に、排気脈動による入射波Ｇの周波数が、テールパイプ２８の気柱共鳴周波数の二次成分ｆ２となった場合にも、開口端反射波である反射波Ｒ１の干渉による音圧レベルの増大を、閉口端反射波である反射波Ｒ２の干渉によって抑制して、排気音の音圧レベルを大幅に低減することができる。

ここで、上記説明において、下流開口端２８ｂを揺動プレート４１の揺動により閉塞し、開口部４５が下流開口端２８ｂの開口面積の１／３となったとき、気柱共鳴による音圧レベルが最も抑制されるとしたが、開口部４５の開口面積が下流開口端２８ｂの開口面積の１／３でなくても、閉口端反射波の干渉による気柱共鳴の音圧レベルの抑制効果は、発生する。
但し、所定の割合、例えば、開口部４５の開口率が７０％以上となってしまうと、音圧レベルの抑制効果が著しく低下してしまう。
したがって、開口部４５の開口率は、７０％未満に設定するのが好ましい。本実施の形態では、開口部４５の開口率は、２０％の小さい開口率に設定されている。

このように本実施の形態では、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して直交するとともに、中心軸Ｏに対して外周側に離隔してテールパイプ２８の下流部２８Ｂに取付けられた揺動軸４３を有し、テールパイプ２８内を流れる排気流のみを受けることにより、テールパイプ２８の通路断面積の大きさを可変するように揺動軸４３を中心に揺動する揺動プレート４１を設け、揺動プレート４１に、気柱共鳴時にエンジン２１の運転状態に応じた排気流量の排気流に基づいて揺動プレート４１が揺動したときに、テールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞る下部突出片４１ｂを設けた。

このため、エンジン２１の定常回転域に一次成分ｆ１、二次成分ｆ２の気柱共鳴が発生する場合に、揺動プレート４１によってテールパイプ２８の開口部４５の開口率を２０％程度に絞るように、揺動プレート４１の揺動位置を略鉛直方向に位置させることにより、気柱共鳴の発生原因となる開口端反射波と位相が１８０度異なる閉口端反射波を発生させ、この閉口端反射波と上記開口端反射波とを干渉させることができ、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができる。

また、エンジン２１が高回転域にあるときに、スロットルバルブを閉じて減速する場合には、排気流量が大幅に減少して揺動プレート４１の受面４１ａが受ける排気圧が低下するため、揺動プレート４１の受面４１ａが鉛直軸Ｈに対して上流側に位置するように揺動プレート４１が速やかに揺動してテールパイプ２８の開口部４５の開口率を２０％程度に絞ることができる。

このため、エンジン２１の定常回転域に一次成分ｆ１、二次成分ｆ２の気柱共鳴が発生する場合に、気柱共鳴の発生原因となる開口端反射波と位相が１８０度異なる閉口端反射波を発生させ、この閉口端反射波と上記開口端反射波とを干渉させることができ、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができる。

また、揺動プレート４１は、高回転数域では下流側に揺動して開口部を大きく開口することができるため、排気ガスの背圧の増加や気流音の発生を抑制することができる。

この結果、従来のようにコントロールユニットおよび電磁アクチュエータによって揺動プレート４１を制御したり、マフラ２７（従来のメインマフラに相当）を大型化したり、テールパイプ２８にサブマフラを介装することを不要にできるため、排気装置２０の重量の増大を防止すること、排気装置２０の製造コストの増大を防止すること、および、複雑な制御の追加を防止した簡素な構成で、気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制することができる。

また、本実施の形態では、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂを、揺動プレート４１の揺動時に受面４１ａの下端部の揺動軌跡Ｃに沿った湾曲形状としたので、気柱共鳴時に揺動プレート４１が所定角度の範囲内で揺動しても、開口部４５を２０％の一定の開口面積に維持することができる。

具体的には、排気装置２０が振動することによって、図６に示すように、気柱共鳴時に揺動プレート４１が図示の実線で示す位置から鉛直方向上流側や下流側に振れることにより、揺動プレート４１が一定の範囲で揺動しても、開口部４５を２０％の一定の開口面積に維持することができる。

また、図１０に示すように、車両が傾斜する路面Ｅを走行する、所謂、坂道走行時にテールパイプ２８が傾くことにより、揺動プレート４１が下流側に傾いてしまった状態で気柱共鳴が発生した場合に、揺動プレート４１が一定の範囲で揺動しても、開口部４５を２０％の一定の開口面積に維持することができる。

このため、気柱共鳴を確実に抑制することができるとともに、気柱共鳴時に揺動プレート４１の振れに伴う騒音が発生するのを防止することができ、騒音を抑制することができる。

また、本実施の形態では、受面４１ａの下端部から下流側に向かって突出する下部突出片４１ｂを形成するとともに、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して略直交する受面４１ａの幅方向両端部に下流側に向かって突出する下部突出片４１ｂを形成したので、排気流を整流して気流音を抑制することができる。

すなわち、図１１に示すように、下部突出片４１ｂと側部突出片４１ｃが設けられていない揺動プレート４６は、揺動プレート４６の下端部および幅方向両端部とテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間の隙間を排気流ａ、ｂが通過する瞬間に乱流が発生して気流音が生じてしまう。

これに対して、本実施の形態は、図１２に示すように揺動プレート４１の下端部および幅方向両側部に下部突出片４１ｂおよび側部突出片４１ｃを設けているので、下部突出片４１ｂおよび側部突出片４１ｃによって排気流ａ１、ｂ１を整流することができる。
このため、テールパイプ２８の下流部２８Ｂと下部突出片４１ｂおよび側部突出片４１ｃとの間を排気流ａ１、ｂ１が通過するときに乱流が発生するのを防止して気流音が発生するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、揺動プレート４１をテールパイプ２８の下流部２８Ｂのみに設けているが、テールパイプ２８の上流部２８Ａのみに設けてもよい。また、揺動プレート４１をテールパイプ２８の上流部２８Ａと下流部２８Ｂの両方に設けてもよい。

このように揺動プレート４１をテールパイプ２８の上流部２８Ａのみに設けた場合およびテールパイプ２８の上流部２８Ａと下流部２８Ｂの両方に設けた場合であっても、テールパイプ２８の上流開口端２８ａから反射される反射波を、揺動プレート４１の開口部４５による反射波Ｒ１と揺動プレート４１による反射波Ｒ２との２つの反射波に分配することができ、気柱共鳴によって音圧が増大してしまうことを抑制することができる。

また、本実施の形態では、揺動プレート４１をテールパイプ２８の下流部２８Ｂに設けているが、揺動プレート４１は、気柱共鳴の定在波の音圧分布の節に位置すればよく、例えば、図７に示すように、二次成分の音圧分布の真ん中の節に位置するように、すなわち、テールパイプ２８の中央部に揺動プレート４１を設けてもよい。

（第２の実施の形態）
図１３、図１４は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図１３において、弁体としての揺動プレート５１は、排気流を受ける受面５１ａを備えており、両端部がテールパイプ２８の下流部２８Ｂに取付けられた揺動軸５４を介してテールパイプ２８の下流部２８Ｂに揺動自在に取付けられている。

また、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周下部には絞り手段としての湾曲部５２が設けられており、この湾曲部５２は、揺動プレート５１の下端部５１ｂの揺動軌跡Ｃに沿って湾曲する湾曲面を有している。
このため、揺動プレート５１の下端部５１ｂと湾曲部５２の間には揺動プレート５１の揺動範囲に亘って所定の通路断面積が一定となるような一定の開口面積の開口部５３が画成される。

本実施の形態では、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周下部に、揺動プレート５１の下端部５１ｂの揺動軌跡Ｃに沿って湾曲する湾曲面を有する湾曲部５２を設けたので、排気装置２０が振動することによって、気柱共鳴時に揺動プレート４１が図１４の実線で示す位置から鉛直方向上流側や下流側に振れることにより、揺動プレート４１が所定角度の範囲で揺動しても、揺動プレート５１の下端部５１ｂと湾曲部５２の間の隙間を一定にすることができ、開口部５３を２０％の一定の開口面積に維持することができる。

また、坂道走行時にテールパイプ２８が傾くことにより、揺動プレート５１が下流側に傾いた状態で気柱共鳴が発生した場合に、揺動プレート５１が一定の範囲で揺動しても、開口部５３を２０％の一定の開口面積に維持することができる。このため、気柱共鳴を確実に抑制することができる。

（第３の実施の形態）
図１５〜図１８は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図１５、図１６において、弁体としての揺動プレート５５は、半円状に形成されており、この揺動プレート５５は、排気流を受ける受面５５ａと、受面５５ａの下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部および絞り手段としての下部突出片５５ｂと、受面５５ａの幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する案内部としての側部突出片５５ｃとを備えており、下部突出片５５ｂと側部突出片５５ｃとは一体的に設けられている。

また、揺動プレート５５は、両端部がテールパイプ２８の下流部２８Ｂに取付けられた揺動軸６０を介してテールパイプ２８の下流部２８Ｂに揺動自在に取付けられている。
また、下部突出片５５ｂ上には錘５６が設けられており、揺動プレート５５は、錘５６によって受面５５ａが鉛直軸Ｈよりも上流側に位置する揺動位置になるように重心が設定されており、この揺動位置が揺動プレート５５の初期位置となる。
また、揺動プレート５５は、気柱共鳴回転時に排気流を受けたときに、錘５６によってテールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞る揺動角度となるような重量に設定されている。なお、初期位置とは、エンジン２１のアイドル回転時の揺動プレート５５の揺動位置である。

本実施の形態では、揺動プレート５５が初期位置に位置するときには、下部突出片５５ｂのＲ形状の基端部位５５ｄから下流側の下部突出片５５ｂの部位（以下、この部位を前方部位５５ｅという）によってテールパイプ２８の通路断面積を気柱共鳴時のテールパイプ２８の通路断面積よりも大きくしている。

すなわち、排気流量が少ないエンジン２１のアイドル回転時には揺動プレート５１が実線で示す初期位置に位置して前方部位５５ｅとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間に開口部５７が画成されるようになっている。
そして、アイドル回転時よりも排気流量が増大する気柱共鳴回転時には揺動プレート５５が下流側に揺動して基端部位５５ｄとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間に開口部５７よりも通路断面積が小さい開口部５８が画成されるようになっている。なお、開口部５８の開口率は、約２０％に設定されており、開口部５７の開口率は、２０％以上に設定されている。

次に、作用を説明する。
下部突出片５５ｂが形成されていない平板の揺動プレートは、図１７の実線で示すように、テールパイプ２８の開口率がエンジン回転数に比例して、すなわち、排気流量に比例して大きくなる。

この場合には、排気流量が少ないアイドル回転時（Ｉｋ）にテールパイプ２８の開口が極小となってしまい、排気流が極小の開口部を通過するときに気流音が発生しまい、不快な騒音が発生してしまう。

本実施の形態では、下部突出片５５ｂの基端部位５５ｄによって絞り手段を構成し、アイドル回転時における揺動プレート５５の初期位置を、受面５５ａが鉛直軸Ｈよりも上流側に位置する揺動位置に設定することにより、基端部位５５ｄを除いた前方部位５５ｅによってテールパイプ２８の開口部５７を気柱共鳴時のテールパイプ２８の開口部５８よりも大きくしたので、アイドル回転時に排気流による騒音、例えば、笛吹音等が発生するのを抑制することができる。

また、エンジン回転数がアイドル回転数よりも高い気柱共鳴回転数（ｆｋ）になると、揺動プレート５５が排気流を受けて、図１６の仮想線で示すように下流側に揺動することにより、揺動プレート５５の基端部位５５ｄによりテールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞った開口部５８にすることができる。このため、第１の実施の形態と同様にテールパイプ２８の開口率を下げて気柱共鳴により音圧レベルが増大するのを防止することができる。

また、エンジン２１の排気流量が増大するエンジン２１の高回転時（ｆｋ以上、但し、Ｒｍａｘは、エンジン最高回転数）には、排気流の圧力により揺動プレート５５を下流側に大きく揺動させてテールパイプ２８の通路断面積を大きくすることができる。
このため、排気流の背圧が増大するのを抑制することができるとともに、気流音の発生を抑制することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。
なお、本実施の形態では、揺動プレート５５に下部突出片５５ｂを設け、この下部突出片５５ｂの前方部位５５ｅによってアイドル回転時のテールパイプ２８の開口率を大きくしているが、揺動プレート５５に下部突出片５５ｂを設けずに、図１８に示すように構成してもよい。

図１８において、テールパイプ２８の下流部２８Ｂには第２の実施の形態と同一の構成を有する揺動プレート５１が設けられており、テールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周下部にはテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周下部から中心軸Ｏに向かって突出する絞り手段としての突部５９が設けられている。

この突部５９は、揺動プレート５１が初期位置から排気流の下流側に揺動したときに揺動プレート５１の下端部５１ｂに対向するようになっており、テールパイプ２８の通路断面積を、揺動プレート５１が鉛直軸Ｈ上に位置する初期位置にあるときのテールパイプ２８の通路断面積よりも絞るようになっている。

したがって、揺動プレート５１が鉛直方向に位置したときのテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面と揺動プレート５１の下端部５１ｂとの間に形成される開口部６１の開口面積は、突部５９と揺動プレート５１の下端部５１ｂとの間に形成される開口部６２の開口面積よりも大きくなっている。

このようにしても、エンジン回転数が気柱共鳴の回転数（ｆｋ）よりも小さいアイドル回転数（Ｉｋ）のときに、揺動プレート５１が突部５９に対して上流側の初期位置に揺動してテールパイプ２８の開口面積を大きくすることができ、笛吹音等が発生するのを抑制することができる。

また、エンジン回転数がアイドル回転数（Ｉｋ）よりも高い気柱共鳴回転数（ｆｋ）になると、揺動プレート５１が排気流を受けて初期位置から下流側に揺動して揺動プレート５１の下端部５１ｂを突部５９に対向させて、通路断面積が絞られた開口部６２に設定することができる。このため、テールパイプ２８の開口率を下げて共鳴により音圧レベルが増大するのを防止することができる。
また、エンジン２１の排気流量が増大するエンジン２１の高回転時（ｆｋ以上）には、排気流の圧力により揺動プレート５１を下流側に大きく揺動させてテールパイプ２８の通路断面積を大きくすることができる。
このため、排気流の背圧が増大するのを抑制することができるとともに、気流音の発生を抑制することができ、排気性能が低下するのを防止することができる。

（第４の実施の形態）
図１９〜図２３は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第４の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図１９、図２０において、下部突出片４１ｂ上には錘６５が設けられており、揺動プレート４１は、錘６５によって受面４１ａが鉛直軸Ｈよりも上流側に位置する揺動位置になるように重心が設定されており、この揺動位置が揺動プレート４１の初期位置となる。

また、揺動プレート４１は、気柱共鳴回転時に排気流を受けたときに、錘６５によってテールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞る揺動角度となるような重量に設定されている。

すなわち、車両の減速時に排気流量が少ないときには、揺動プレート４１は、錘６５によって初期位置に位置するように構成されている。また、揺動プレート４１に対して下流側のテールパイプ２８の下部にはテールパイプ２８の排気通路の通路断面積を広げる拡径部（下部拡径部）６６が形成されている。

揺動プレート４１は、図２０に実線で示す初期状態では、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間に通路断面積が絞られた開口部６７が画成されるようになっている。
また、揺動プレート４１が定常回転域において加速されたときに、排気流を受けて下流側に揺動した状態では、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部６６の間に開口部６７の開口面積（通路断面積）よりも大きい開口面積の開口部６８が画成されるようになっている。
なお、開口部６８は、拡径部６６の上方に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂが位置したときに、揺動プレート４１の揺動位置に応じて開口面積が可変される。

次に、作用を説明する。
テールパイプ２８の開口部の開口面積を７０％未満に設定することにより、気柱共鳴を抑制することができるが、定常回転域での加速時および減速時にあっては、気柱共鳴が発生するエンジン回転数が同じでも減速時には排気流量が少なく、加速時には排気流量が増大するため、揺動プレート４１の揺動位置が異なるものとなる。

具体的には、排気流量が少ない減速時には、揺動プレート４１が鉛直軸Ｈ上に位置するため、開口部６７の開口率が最小となる。テールパイプ２８に拡径部６６を設けない場合には、図２３の実線で示すように、揺動プレート４１の揺動に伴ってテールパイプ２８の開口率を線形に増大させると、減速時に気柱共鳴回転数になった場合に、テールパイプ２８の通路断面積を充分に絞ることができないおそれがある。

これに対して、減速時にテールパイプ２８の通路断面積を絞るように揺動プレート４１と下流部２８Ｂの内周面との隙間を極小にすることが考えられるが、この場合には加速時に気柱共鳴回転数になったときに、テールパイプ２８の開口面積を大きくすることができずに、排気流の背圧が増大して排気性能が悪化することが考えられる。

本実施の形態では、揺動プレート４１に対して下流側のテールパイプ２８に拡径部６６を形成し、加速時に排気流を受けて揺動プレート４１が下流側に揺動したときに、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部６６とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させて開口部６８の開口率を大きくすることができる。

このため、図２３の一点鎖線で示すように、気柱共鳴回転数ｆｋを超えた回転数から車両を減速したときに、揺動プレート４１が下流側に大きく揺動した状態から略鉛直軸Ｈ上に揺動したときの間に気柱共鳴回転数ｆｋになったときに、テールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞って開口部６７の開口率を小さく（図２３の開口率Ｇ_０参照）することができる（図２１に開口部６７の開口面積をクロスハッチングで示す）。

このため、減速時に開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのをより一層抑制することができる。

また、減速時にテールパイプ２８の開口部６７の気柱共鳴を抑制できる開口率に絞った場合であっても、図２３の破線で示すように、加速時に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部６６とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させて開口部６８の開口率を大きくすることができ（開口部６８の開口面積を図２２のクロスハッチングで示す）、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。また、排気流量が大きい加速時に開口部６８の開口面積を大きくして気流音の発生を抑制することができる。

これに加えて、加速時の気柱共鳴回転数（ｆｋ）に応じた開口部６８の開口率Ａ_０を７０％未満の大きさにできるため、加速時に開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態では、図２３の一点鎖線で示すように、車両の減速時にテールパイプ２８の開口部６７の開口率を小さくすることができるとともに、車両の加速時には図２３の破線で示すようにテールパイプ２８の開口部６７の開口率を大きくするように揺動プレート４１の揺動位置とテールパイプ２８の開口部の開口面積との関係を非線形にすることができる。

このため、定常回転域における加速時および減速時に、テールパイプ２８の開口率を、気柱共鳴を抑制できる最適な開口率に設定しつつ、加速時に排気流の背圧が増大するのを防止することができ、排気性能を向上させることができる。

（第５の実施の形態）
図２４〜図２９は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第５の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図２４、図２５において、下部突出片４１ｂ上には錘６５が設けられており、揺動プレート４１は、錘６５によって受面４１ａが鉛直軸Ｈよりも上流側に位置する揺動位置になるように重心が設定されており、この揺動位置が揺動プレート４１の初期位置となる。
また、揺動プレート４１は、気柱共鳴回転時に排気流を受けたときに、錘６５によってテールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞る揺動角度となるような重量に設定されている。

すなわち、車両の減速時に排気流量が少ないときには、揺動プレート４１は、錘６５によって初期位置に位置するように構成されている。
また、揺動プレート４１に対して下流側のテールパイプ２８の下部には排気通路の通路断面積を広げる拡径部（下部拡径部）７１が形成されている。
揺動プレート４１は、図２５に実線で示す初期状態では、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間に通路断面積が絞られた開口部６７が画成されるようになっている。

また、揺動プレート４１が鉛直位置から下流側に揺動した状態では、開口部６７の開口面積（通路断面積）よりも大きい開口面積を有する開口部７２が画成されるようになっている。

なお、開口部７２は、拡径部７１の上方に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂが位置したときに、揺動プレート４１の揺動位置に応じて開口面積が可変される。

なお、本実施の形態と第４の実施の形態との構成の相違は、拡径部７１の拡径開始位置が拡径部６６の拡径開始位置よりも下流側に設定されていることである。このようにしたのは、気柱共鳴回転を越えるエンジン回転数で揺動プレート４１と拡径部７１の通路断面積を大きくするためである。

次に、作用を説明する。
本実施の形態では、定常回転域である加速時および減速時共にテールパイプ２８の開口部の開口面積を７０％未満に設定して、気柱共鳴回転時に気柱共鳴を抑制し、気柱共鳴回転数を超えたエンジン回転数では、排気流の背圧を低減するようにしたものである。

すなわち、図２９の実線で示すように、揺動プレートの揺動に伴って開口率が線形に増大させると、気柱共鳴回転数（ｆｋ）を超えた加速時、特に、エンジン２１の最高回転域（Ｒｍａｘを含んだ回転域）においてテールパイプ２８の開口率を大きくすることができず、排気流の背圧が増大して排気性能が悪化することが考えられる。

本実施の形態では、揺動プレート４１に対して下流側のテールパイプ２８に拡径部７１を形成し、定常回転域での加速時および減速時共にエンジン回転数が気柱共鳴回転数（ｆｋ）以下の回転数である場合には、揺動プレート４１によってテールパイプ２８の開口部６７を絞って開口部６７の開口率を小さくすることができるため（図２６に開口部６７の開口面積をクロスハッチングで示す）、開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態では、エンジン回転数が気柱共鳴回転数（ｆｋ）以下のエンジン回転数のときには、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間の開口部６７を絞るようにしている。

また、エンジン回転数が気柱共鳴回転数（ｆｋ）を超えたときには、気柱共鳴の抑制を考慮する必要がなく、排気流の背圧の増大を防止することを考慮する必要があるため、揺動プレート４１が排気流を受けて下流側に揺動したときに、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７１とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させて開口部７２の開口率を大きくすることにより（図２７に開口部７２の開口面積をクロスハッチングで示す）、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。また、排気流量が大きい加速時に開口部７２の開口面積を大きくすることができるため、気流音の発生を抑制することができる。

さらに、図２９に示すように、エンジン回転数が増大して最高回転域にあるときには、揺動プレート４１が受ける排気流量が最大となるため、揺動プレート４１がさらに下流側に揺動して揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７１とによってテールパイプ２８の通路断面積をさらに増大させ、破線で示すように、テールパイプ２８の開口率をさらに大きくすることにより（図２８に開口部７２の開口面積をクロスハッチングで示す）、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。

（第６の実施の形態）
図３０、図３１は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第６の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
下部突出片４１ｂ上には錘６５が設けられており、揺動プレート４１は、錘６５によって受面４１ａが鉛直軸Ｈよりも上流側に位置する揺動位置になるように重心が設定されており、この揺動位置が揺動プレート４１の初期位置となる。
また、揺動プレート４１は、気柱共鳴回転時に排気流を受けたときに、錘６５によってテールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞る揺動角度となるような重量に設定されている。

すなわち、車両の減速時に排気流量が少ないときには、揺動プレート４１は、錘６５によって初期位置に位置するように構成されている。
また、揺動プレート４１に対して下流側のテールパイプ２８の下部には排気通路の通路断面積を広げる拡径部（下部拡径部）７６、７７が形成されており、拡径部７７は、拡径部７６よりも大きく拡径されている。

揺動プレート４１は、図３０に実線で示す初期状態では、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間に通路断面積が絞られた開口部７８が画成されるようになっている。

また、揺動プレート４１が定常回転域において加速されたときに、排気流を受けて下流側に揺動した状態では、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７６の間に開口部７８の開口面積（通路断面積）よりも大きい開口面積の開口部７９が画成されるようになっている。

また、揺動プレート４１が定常回転域を超えた高回転域に加速されたときに、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７７との間に開口部７９の開口面積よりも大きい開口面積を有する開口部８０が開口されるようになっている。

なお、開口部７９、８０は、拡径部７６、７７の上方に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂが位置したときに、揺動プレート４１の揺動位置に応じて開口面積が可変される。

次に、作用を説明する。
本実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、テールパイプ２８の開口部の開口面積を７０％未満に設定することにより、気柱共鳴を抑制することができるが、車両の加速時および減速時にあっては、気柱共鳴が発生するエンジン回転数が同じでも減速時には排気流量が少なく、加速時には排気流量が増大するため、揺動プレート４１の揺動位置が異なるものとなる。

本実施の形態では、揺動プレート４１に対して下流側のテールパイプ２８に拡径部７６を形成し、加速時に排気流を受けて揺動プレート４１が下流側に揺動したときに、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７６とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させて開口部７９の開口率を大きくした。

このため、図３１の一点鎖線で示すように、気柱共鳴回転数ｆｋを超えた回転数から車両を減速したときに、揺動プレート４１が下流側に大きく揺動した状態から略鉛直軸Ｈ上に揺動したときの間に気柱共鳴回転数ｆｋになったときに、テールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞って開口部７８の開口率を小さく（図３１の開口率Ｇ_０参照）することができる。

このため、減速時に開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのをより一層抑制することができる。

また、減速時にテールパイプ２８の開口部７８の気柱共鳴を抑制できる開口率に絞った場合であっても、図３１の破線で示すように、加速時に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７６とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させて開口部７９の開口率を大きくすることができ、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。また、排気流量が大きい加速時に開口部７９の開口面積を大きくして気流音の発生を抑制することができる。

これに加えて、加速時の気柱共鳴回転数（ｆｋ）に応じた開口部７９の開口率Ａ_０を７０％未満の大きさにできるため、加速時に開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態では、図３１の一点鎖線で示すように、車両の減速時にテールパイプ２８の開口部７８の開口率を小さくすることができるとともに、車両の加速時には図３１の破線で示すようにテールパイプ２８の開口部７９の開口率を大きくするように揺動プレート４１の揺動位置とテールパイプ２８の開口部の開口面積との関係を非線形にすることができる。

このため、定常回転域における加速時および減速時に、テールパイプ２８の開口率を気柱共鳴を抑制できる最適な開口率に設定しつつ、加速時に排気流の背圧が増大するのを防止することができ、排気性能を向上させることができる。

また、エンジン２１の最高回転域においては、最大流量の排気流を受けて揺動プレート４１がさらに下流側に揺動したときに、揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７７とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させて開口部８０の開口率を大きくすることにより、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。

また、排気流量が最も大きい加速時に開口部８０の開口面積を大きくして気流音の発生を抑制することができる。

すなわち、拡径部７７が無い場合には、エンジン２１の最高回転時に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７６とによってテールパイプ２８の通路断面積を増大させた状態では、排気流の背圧が増大するのを充分に抑制できないことが考えられる。

本実施の形態では、拡径部７６の下流側に拡径部７６よりも大径の拡径部７７を設けることにより、エンジン２１の最高回転時に揺動プレート４１の下部突出片４１ｂと拡径部７６とによってテールパイプ２８の通路断面積を充分に大きくすることができ、エンジン２１の開口回転時の背圧を充分に低減することができる。

（第７の実施の形態）
図３２〜図３７は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第７の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図３２、図３３において、弁体としての揺動プレート８１は、排気流を受ける受面８１ａと、受面８１ａの下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部および絞り手段としての下部突出片８１ｂと、受面８１ａの幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する案内部としての側部突出片８１ｃとを備えている。

揺動プレート８１の下部突出片８１ｂは、湾曲しており、下部突出片８１ｂは、揺動プレート８１の揺動時に受面８１ａの下端部の揺動軌跡Ｃに沿った湾曲形状となっている。

また、側部突出片８１ｃの上部には揺動軸８２が挿通されており、この揺動軸８２は、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して直交するとともに、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して外方に位置している。

また、揺動軸８２は、揺動プレート８１に対して上流側のテールパイプ２８の投影面の外方に設置されている。具体的には、テールパイプ２８の上部には拡径部８３が形成されており、揺動軸８２はこの拡径部８３に取付けられている。

次に、作用を説明する。
図３４に示すように、揺動プレート８１がテールパイプ２８の上流側の投影面内に設置される場合には、排気流の一部Ｗ１が揺動軸８２の上方から揺動プレート８１の下流側に回り込んでしまい、受面８１ａに充分に当たらなくなる。このため、排気流の圧力損失が発生してしまい、揺動プレート８１を、気柱共鳴を抑制するための揺動位置に保てなくなるおそれがある。

また、排気流の一部Ｗ１が揺動軸８２の上方から下流側に回り込んで乱流となり、揺動プレート８１の下流側から受面８１ａの背面（下流側に対向する面）に衝突して受面８１ａの表面（上流側に対向する面）に衝突する排気流の抵抗となって背圧が高くなるおそれがある。

本実施の形態では、図３３に示すように、揺動軸８２を揺動プレート８１に対して上流側のテールパイプ２８の投影面の外方に設置することにより、排気流の一部Ｗが揺動軸８２の上方から下流側に回り込んでしまうのを防止して、受面８１ａに衝突させることができ、排気流の圧力損失が発生するのを防止することができる。

このため、排気流を受面８１ａの表面に効率よく衝突させることができ、揺動プレート８１を、気柱共鳴を抑制することができる揺動位置に安定して位置させることができる。

また、排気流の一部Ｗが揺動軸８２の上方から下流側に回り込んで乱流となるのを防止することができるため、揺動プレート８１を排気流によって容易に揺動させることができ、排気流の背圧が高くなるのを防止することができる。

さらに、排気流の一部Ｗが揺動軸８２とテールパイプ２８との間の狭小な隙間から下流側に回り込んでしまうのを防止することができるため、気流音が発生するのを防止することができる。

なお、本実施の形態では、テールパイプ２８に拡径部８３を形成することにより、揺動軸８２を揺動プレート８１に対して上流側のテールパイプ２８の投影面の外方に設置しているが、図３５に示すように、揺動軸８２に対して上流側のテールパイプ２８の部位に、テールパイプ２８の中心軸Ｏに向かって湾曲するようにした突出する湾曲突部８４を形成し、この湾曲突部８４によって揺動軸８２に向かう排気流の一部Ｗを揺動軸８２の下方の揺動プレート８１の受面８１ａに案内するようにしてもよい。

このようにしても排気流の一部Ｗが揺動軸８２の上方から揺動プレート８１の下流側に回り込んでしまうのを防止して、排気流の圧力損失が発生するのを防止することができ、上述した効果を得ることができる。

また、図３６、図３７に示すように、側部突出片８１ｃの上部に遮蔽板８６を設け、この遮蔽板８６によって揺動軸８２を覆うようにしてもよい。このようにすれば、遮蔽板８６によって高温の排気流が揺動軸８２に衝突するのを防止することができる。

すなわち、高温の排気流から揺動軸８２を遮蔽することができ、揺動軸８２が変形するのを防止することができる。この結果、揺動プレート８１を揺動軸８２に対して確実、かつ安定して揺動させることができる。

（第８の実施の形態）
図３８〜図４２は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第８の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図３８〜図４０において、弁体としての揺動プレート９１は、排気流を受ける受面９１ａと、受面９１ａの下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部および絞り手段としての下部突出片９１ｂと、受面９１ａの幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する案内部としての側部突出片９１ｃとを備えている。

揺動プレート９１の側部突出片９１ｃには揺動軸９２が挿通されており、この揺動軸９２は、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して直交するようになっている。揺動軸９２は、テールパイプ２８の内周上部から中心軸Ｏ側に離隔し、中心軸Ｏに対して上方に位置するようにテールパイプ２８に取付けられている。

下部突出片９１ｂ上には錘９３が設けられており、揺動プレート９１は、錘９３によって受面９１ａが鉛直軸Ｈよりも上流側に位置する揺動位置になるように重心が設定されており、この揺動位置が揺動プレート９１の初期位置となる。
また、揺動プレート９１は、定常回転域において加速している最中に気柱共鳴回転数に達したとき、エンジン回転数に応じた排気流を受けた場合に、テールパイプ２８の通路断面積を所定の通路断面積に絞る揺動角度となるような重量に設定されている。

このため、車両の減速時に排気流量が少ないときには、揺動プレート９１は、錘９３によって初期位置に位置するように構成されている。
また、揺動プレート９１の下部突出片９１ｂは、湾曲しており、下部突出片９１ｂは、揺動プレート９１の揺動時に受面９１ａの下端部の揺動軌跡Ｃに沿った湾曲形状となっている。

したがって、揺動プレート９１が初期位置から下流側に一定の角度だけ揺動するまでは、すなわち、一定の範囲で揺動するときには、下部突出片９１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間の隙間が一定となり、下部突出片９１ｂと下流部２８Ｂの内周面との間に一定の開口率の開口部９７が画成される（図４１参照）。

また、揺動プレート９１は、上部突出片９１ｄを有しており、上部突出片９１ｄは、揺動軸９２に対して揺動軸９２から上方に突出するように受面９１ａから上方に突出している。
また、テールパイプ２８の上部には拡径部（上部拡径部）９５が形成されているとともに、拡径部９５の下流側のテールパイプ２８の上部には拡径部９５よりも大径の拡径部（上部拡径部）９６が形成されており、揺動プレート９１の揺動位置に応じて上部突出片９１ｄの突出方向先端部と拡径部９５、９６の内周面との間の通路断面積が可変されるようになっている。

本実施の形態の揺動プレート９１は、エンジン回転数がアイドル回転数にあるときには受面９１ａが鉛直軸Ｈに対して上流側に傾く初期位置に設定されており、この状態では、上部突出片９１ｄの先端部が拡径部９６に対向して上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９６との間の通路断面積を広げるようになっている（図４０参照）。

また、揺動プレート９１は、エンジン回転数が気柱共鳴回転数にあるときには、排気流を受けて受面９１ａが鉛直軸Ｈに対して下流側に傾いた所定の揺動位置に設定されており、この状態では、上部突出片９１ｄの先端部が拡径部９５に対向して上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９５の間の通路断面積を極小に絞るようになっている（図４１参照）。すなわち、揺動プレート９１は、アイドル回転時から気柱共鳴回転時までは、上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９６との間の通路断面積を広げるようになっている。

また、揺動プレート９１は、エンジン回転数が気柱共鳴回転を越える回転数にあるときには、多くの排気流を受けて所定の揺動位置から下流側に揺動するようになっており、この状態では、上部突出片９１ｄの先端部が拡径部９５に対向して上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９５の間の通路断面積を極小に絞るようになっている（図４２参照）。

次に、作用を説明する。
排気流量が少ないアイドル回転時には、揺動プレート９１の受面９１ａに排気流を受けて揺動プレート９１の受面９１ａが鉛直軸Ｈに対して上流側に揺動する初期位置となる。

アイドル回転時には、上部突出片９１ｄの先端部が拡径部９６に対向して上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９６の間の通路断面積が大きくなる。このため、開口部９７の開口率が小さくなった場合であっても、図４０に示すように、排気流の一部Ｗを上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９６の間から排気することができ、開口面積が小さい開口部９７に排気流が集中してしまうのを防止することができる。このため、開口部９７を流れる排気流によって気流音が発生するのを防止することができる。

また、アイドル回転時よりも排気流量が増大する気柱共鳴回転時には、揺動プレート９１の受面９１ａに排気流を受けて揺動プレート９１の受面９１ａが鉛直軸Ｈに対して下流側に揺動する揺動位置となる。

このときには、図４１に示すように、上部突出片９１ｄの先端部が拡径部９５に対向して上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９５の間の通路断面積を極小に絞るため、上部突出片９１ｄの先端部と拡径部９５を排気流が通過しない。

したがって、下部突出片９１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間の隙間を充分に絞ることができる。すなわち、開口部９７の開口面積を小さくすることができ、開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

また、揺動プレート９１の下部突出片９１ｂが揺動軌跡Ｃと同一方向に沿った湾曲面を有しているため、気柱共鳴時に、排気装置２０の振動や坂道走行等によって揺動プレート９１が一定の揺動範囲で振れるときには、テールパイプ２８の通路断面積が一定に維持されて一定の開口面積の開口部９７が画成される。
このため、気柱共鳴時に揺動プレート９１が所定角度の範囲で揺動しても、開口部９７を一定の開口面積に維持することができる。

したがって、気柱共鳴を確実に抑制することができるとともに、気柱共鳴時に揺動プレート９１の振れに伴う騒音が発生するのを防止することができ、騒音を抑制することができる。

すなわち、本実施の形態では、揺動プレート９１の揺動位置に対して上部突出片９１ｄの突出方向先端部と拡径部９５、９６との間の通路断面積を可変し、揺動プレート９１の開度が小さいアイドル回転数から気柱共鳴回転数までの間に、上部突出片９１ｄの突出方向先端部と拡径部９６の間の通路断面積を確保することにより、テールパイプ２８を流れる排気流を開口面積の小さい開口部９７以外に、上部突出片９１ｄの突出方向先端部と拡径部９６との間を通過させることができる。

このため、排気流が流れる排気通路の通路断面積を増加させて気流音が発生するのを抑制することができる。
一方、上部突出片が設けられていない揺動プレートは、揺動軸の下部に揺動プレートが揺動自在に取付けられるため、受面のみで排気流を受けることになる。

このように揺動軸の下方の受面で排気流を受ける場合には、排気流により受面を押圧する力と揺動プレートの自重との釣り合いの関係で揺動プレートの揺動角度が設定される。この揺動プレートは、慣性を有するため、気柱共鳴を抑制することができる所定の揺動位置に揺動プレートを位置させることが難しく、気柱共鳴時に揺動プレートの振れが発生してテールパイプ２８の開口率を一定にすることが困難となる。

本実施の形態では、揺動プレート９１に、揺動軸９２に対して上方に突出する上部突出片９１ｄを設けたので、図４２に示すように、加速時に上部突出片９１ｄを排気流Ｗ１で押圧することにより、この排気流によって揺動軸９２の下方の揺動プレート９１の部位、すなわち、受面９１ａ、下部突出片９１ｂおよび側部突出片９１ｃの慣性力を小さくすることができる。

このため、気柱共鳴時に、テールパイプ２８の開口率を一定に維持した状態において、さらに、揺動プレート９１の振れが発生するのを防止することができる。このため、気柱共鳴によって音圧レベルが増大するのをより一層抑制することができるとともに、揺動プレート９１の振れに伴う騒音が発生するのを防止することができ、騒音を抑制することができる。

（第９の実施の形態）
図４３〜図４８は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第９の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図４３〜図４５において、弁体としての揺動プレート１０１は、排気流を受ける受面１０１ａと、受面１０１ａの下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部および絞り手段としての下部突出片１０１ｂと、受面１０１ａの幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する案内部としての側部突出片１０１ｃとを備えている。

また、側部突出片１０１ｃには揺動軸１０２が挿通されており、この揺動軸１０２は、テールパイプ２８の中心軸Ｏに対して直交するようになっている。また、揺動軸１０２は、テールパイプ２８の内周上部から中心軸Ｏ側に離隔し、中心軸Ｏに対して上方に位置するようにテールパイプ２８に取付けられている。

また、下部突出片１０１ｂ上には錘１０３が設けられており、揺動プレート１０１は、錘１０３によって質量が増大されることにより、初期位置において受面１０１ａが鉛直軸Ｈに対して上流側に傾くように重心が設定されているとともに、図４６に示すように、気柱共鳴回転時に排気流を受けたときに、受面１０１ａが鉛直軸Ｈに対して下流側に傾斜した所定の揺動位置に位置するようになっている。

揺動プレート１０１の下部突出片１０１ｂは、湾曲しており、下部突出片１０１ｂは、揺動プレート１０１の揺動時に受面１０１ａの下端部の揺動軌跡Ｃに沿った湾曲形状となっている。

したがって、揺動プレート１０１が一定の範囲で揺動するときには下部突出片１０１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間の隙間が一定となり、下部突出片１０１ｂと下流部２８Ｂの内周面との間に一定の開口率の開口部１０７が画成される（図４６参照）。

また、揺動プレート１０１は上部突出片１０１ｄを有しており、上部突出片１０１ｄは、揺動軸１０２から上方に突出するように受面１０１ａから上方に突出している。また、上部突出片１０１ｄは、傾斜部１０１ｅを有しており、この傾斜部１０１ｅは、揺動プレート１０１が鉛直状態にあるときに、上流側に傾斜している。

また、テールパイプ２８の上部には拡径部（上部拡径部）１０５が形成されており、この拡径部１０５は、揺動プレート１０１の揺動位置に対して上部突出片１０１ｄの突出方向先端部と拡径部１０５の内周面との間の通路断面積を可変するように上部突出片１０１ｄの突出方向先端と拡径部１０５の内周面との間の隙間を可変するようにしている。

具体的には、揺動プレート１０１は、エンジン回転数がアイドル回転数にあるときには、受面１０１ａが鉛直軸Ｈに対して上流側に傾く初期位置に設定されており、この状態では、上部突出片１０１ｄの先端部が拡径部１０５から離隔して拡径部１０５に対向することにより、傾斜部１０１ｅの先端部と拡径部１０５の間の通路断面積を広げるようになっている（図４５参照）。

また、揺動プレート１０１は、エンジン回転数が気柱共鳴回転数にあるときには、排気流を受けて受面１０１ａが鉛直軸Ｈに対して下流側に傾く所定の揺動位置に揺動するようになっており、この状態では、傾斜部１０１ｅの先端部が拡径部１０５に近接して拡径部１０５に対向することにより、傾斜部１０１ｅの先端部と拡径部１０５の間の通路断面積を極小に絞るようになっている（図４６参照）。
すなわち、揺動プレート１０１は、アイドル回転時から気柱共鳴回転時までは、上部突出片１０１ｄの先端部と拡径部１０５との間の通路断面積を広げるようになっている。

また、揺動プレート１０１は、エンジン回転数が気柱共鳴回転を越える回転数にあるときには、多くの排気流を受けて所定の揺動状態から下流側に揺動するようになっており、この状態では、傾斜部１０１ｅの先端部が拡径部１０５に対向した位置から中心軸Ｏ側に移動してテールパイプ２８の通路断面積を大きくするようになっている（図４７参照）。

次に、作用を説明する。
排気流量が少ないアイドル回転時には、揺動プレート１０１の受面１０１ａが鉛直軸Ｈから上流側に傾いた初期位置となる。このときには拡径部１０５と傾斜部１０１ｅとの間に排気通路が確保されるため、アイドル回転時に背圧が増大するのを防止することができる。

また、アイドル回転時よりも排気流量が増大する気柱共鳴回転時には、揺動プレート１０１の受面１０１ａが排気流を受けて揺動プレート１０１が鉛直軸Ｈに対して下流側に揺動する。

このときには、図４６に示すように、傾斜部１０１ｅの先端部が拡径部１０５に近接して対向することにより、傾斜部１０１ｅの先端部と拡径部１０５の間の通路断面積を極小に絞るため、傾斜部１０１ｅの先端部と拡径部１０５を排気流が通過しない。

したがって、下部突出片１０１ｂとテールパイプ２８の下流部２８Ｂの内周面との間の隙間を充分に絞ることができる。すなわち、開口部１０７の開口面積を小さくすることができ、開口端反射による反射波と閉口端反射による反射とを互いに干渉させることで、テールパイプ２８の気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうのを抑制することができる。

また、揺動プレート１０１の下部突出片１０１ｂが揺動軌跡Ｃと同一方向に沿った湾曲面を有しているため、気柱共鳴時に、排気装置２０の振動や坂道走行等によって揺動プレート１０１が一定の揺動範囲で振れるときには、テールパイプ２８の通路断面積を一定に維持して一定の開口面積の開口部１０７を画成することができる。

このため、気柱共鳴時に、テールパイプ２８の開口率を一定に維持した状態において、さらに、揺動プレート１０１の振れが発生するのを防止することができる。このため、気柱共鳴によって音圧レベルが増大するのをより一層抑制することができるとともに、揺動プレート１０１の振れに伴う騒音が発生するのを防止することができ、騒音を抑制することができる。

一方、揺動プレート１０１に錘１０３を設け、気柱共鳴時に開口部１０７の開口率を小さくするために鉛直軸Ｈに対して揺動プレート１０１の揺動角度を小さくした場合には、加速時に揺動プレート１０１が排気流を受けたときに、揺動プレート１０１の自重によって揺動プレート１０１が上流側に移動しようとする力が作用する。

このため、図４８に破線で示すように、気柱共鳴回転数を越えてエンジン回転数が高くなる場合に、テールパイプ１０１の開口率（バルブ開度）を大きくすることができず、排気流の背圧が増大してしまい、排気性能が悪化してしまうおそれがある。

本実施の形態では、上部突出片１０１ｄが傾斜部１０１ｅを有し、揺動プレート１０１が鉛直状態にあるときに傾斜部１０１ｅを上流側に傾斜させるようにしたので、排気流量が大きいエンジン２１の高回転時に排気流を受けて揺動プレート１０１の揺動が大きくなると、図４７に示すように、上部突出片１０１ｄの傾斜部１０１ｅに排気流Ｗ２を衝突させることができる。

このため、揺動プレート１０１に、揺動軸１０２を中心に揺動プレート１０１の開度が大きくなるような回転力（アシスト力）ｆを作用させることができる。このため、エンジン２１の高回転時に、図４８の実線で示すように、揺動プレート１０１の開度を破線で示す開度に対して大きくすることができる。

このように本実施の形態では、揺動軸１０２をテールパイプ２８の中心軸Ｏ側に設け、上部突出片１０１ｄに傾斜部１０１ｅを設けることにより、揺動プレート１０１の構造を工夫するだけの簡単な構成で揺動プレート１０１の開度を大きくすることができるため、エンジン２１の高回転時に排気流の圧力損失を低減しつつ、排気流の背圧が増大するのを抑制することができる。

なお、上記各実施の形態では、揺動プレート４１、５１、５５、８１、９１、１０１をテールパイプ２８の下流部２８Ｂのみに設けているが、揺動プレート４１、５１、５５、８１、９１、１０１をテールパイプ２８の上流部２８Ａのみに設けてもよい。
また、揺動プレート４１、５１、５５、８１、９１、１０１をテールパイプ２８の上流部２８Ａと下流部２８Ｂの両方に設けてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、重量の増大や製造コストの増大を低減しつつ、複雑な制御が不要な簡素な構成で、テールパイプの気柱共鳴によって音圧レベルが増大してしまうことを抑制することができるという効果を有し、排気ガスの排気方向の最下流に設けられたテールパイプの気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制するようにした内燃機関の排気装置等として有用である。

２０ 排気装置
２１ エンジン（内燃機関）
２７ マフラ（消音器）
２８ テールパイプ
２８Ａ 上流部（一端部）
２８Ｂ 下流部（他端部）
２８ａ 上流開口端
２８ｂ 下流開口端
４１、５１、５５、８１、９１、１０１ 揺動プレート（弁体）
４１ｂ、５５ｂ、８１ｂ、９１ｂ、１０１ｂ 下部突出片（突出部、絞り手段）
４１ｃ、５５ｃ、８１ｃ、９１ｃ、１０１ｃ 側部突出片（案内部）
４３、５４、６０、８２、９２、１０２ 揺動軸
５２ 湾曲部（絞り手段）
５５ｄ 基端部位
５５ｅ 前方部位（排気方向下流側の突出部の部位）
５９ 突部（絞り手段）
６６、７１、７６、７７ 拡径部（下部拡径部）
８４ 湾曲突部
９１ｄ、１０１ｄ 上部突出片
９５、９６、１０５ 拡径部（上部拡径部）
１０１ｅ 傾斜部

Claims (12)

1. 内燃機関に対して排気流の排気方向下流側に設けられ、一端部に排気流の排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有し、他端部に大気に排気流を排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置であって、
   前記排気管の延在方向中心軸に対して直交するとともに、前記中心軸に対して外周側に離隔して前記排気管に取付けられた揺動軸を有し、前記排気管内を流れる排気流のみを受けることにより、前記排気管の通路断面積の大きさを可変するように前記揺動軸を中心に揺動する弁体と、
   前記排気管内に気柱共鳴が発生した場合に、前記内燃機関の運転状態に応じた流量の排気流を受けて前記弁体が揺動したときに、前記排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る絞り手段とを有し、
   前記絞り手段は、前記弁体の下端部に設けられ、前記弁体の下端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出する突出部の少なくとも一部からなることを特徴とする内燃機関の排気装置。
2. 前記中心軸に対して略直交する前記弁体の幅方向両端部に案内部を形成し、前記案内部が、前記弁体の幅方向両端部から排気流の排気方向下流側に向かって突出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
3. 前記絞り手段が前記突出部の突出方向基端部位から構成されるとともに、前記弁体の初期位置が鉛直方向に対して排気流の排気方向上流側に傾けて設定され、
   前記弁体が前記初期位置にあるときに、前記突出部の突出方向基端部位から排気方向下流側の前記突出部の部位によって前記排気管の通路断面積を気柱共鳴時の前記所定の通路断面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
4. 前記突出部が、前記弁体の揺動時の前記弁体の下端部の揺動軌跡に沿った湾曲形状を有し、前記弁体が一定の揺動範囲にあるときに、前記排気管の通路断面積を前記所定の通路断面積に絞ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気装置。
5. 内燃機関に対して排気流の排気方向下流側に設けられ、一端部に排気流の排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有し、他端部に大気に排気流を排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置であって、
   前記排気管の延在方向中心軸に対して直交するとともに、前記中心軸に対して外周側に離隔して前記排気管に取付けられた揺動軸を有し、前記排気管内を流れる排気流のみを受けることにより、前記排気管の通路断面積の大きさを可変するように前記揺動軸を中心に揺動する弁体と、
   前記排気管内に気柱共鳴が発生した場合に、前記内燃機関の運転状態に応じた流量の排気流を受けて前記弁体が揺動したときに、前記排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る絞り手段とを有し、
   前記絞り手段が前記排気管の内周下部から前記中心軸に向かって突出する突部から構成されるとともに、前記弁体の初期位置が鉛直方向に対して排気流の排気方向上流側に傾けて設定され、
   前記突部は、前記弁体が初期位置から排気流の排気方向下流側に揺動したときに前記弁体の下端部に対向することにより、前記排気管の通路断面積を前記所定の通路断面積に絞ることを特徴とする内燃機関の排気装置。
6. 内燃機関に対して排気流の排気方向下流側に設けられ、一端部に排気流の排気方向上流側の消音器に接続される上流開口端を有し、他端部に大気に排気流を排出するための下流開口端を有する排気管を備えた内燃機関の排気装置であって、
   前記排気管の延在方向中心軸に対して直交するとともに、前記中心軸に対して外周側に離隔して前記排気管に取付けられた揺動軸を有し、前記排気管内を流れる排気流のみを受けることにより、前記排気管の通路断面積の大きさを可変するように前記揺動軸を中心に揺動する弁体と、
   前記排気管内に気柱共鳴が発生した場合に、前記内燃機関の運転状態に応じた流量の排気流を受けて前記弁体が揺動したときに、前記排気管の通路断面積を所定の通路断面積に絞る絞り手段とを有し、
   前記絞り手段が、前記排気管に内周下部に形成され、前記弁体の揺動時に前記弁体の下端部の揺動軌跡に沿って湾曲する湾曲部から構成され、前記弁体が一定の揺動範囲にあるときに、前記排気管の通路断面積を前記所定の通路断面積に絞ることを特徴とする内燃機関の排気装置。
7. 前記弁体に対して排気流の排気方向下流側の前記排気管の下部に下部拡径部を形成し、前記弁体が気柱共鳴時の揺動位置から前記排気管の通路断面積を拡大する方向に揺動したときに、前記弁体と前記下部拡径部とによって前記排気管の通路断面積を大きくすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気装置。
8. 前記揺動軸が、前記弁体に対して排気流の排気方向上流側の排気管の投影面の外方に設置されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気装置。
9. 前記揺動軸に対して排気流の排気方向上流側の前記排気管の内周上部に、前記排気管の内周上部から前記中心軸に向かって湾曲するようにして突出する湾曲突部を形成し、前記湾曲突部は、前記揺動軸に向かう排気流を前記揺動軸の下方の前記弁体の部位に案内することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気装置。
10. 前記揺動軸を前記排気管の内周上部から前記中心軸側に離隔して設け、前記弁体に前記揺動軸に対して上方に突出する上部突出片を設けるとともに、前記排気管の上部に前記上部突出片に対向して拡径する上部拡径部を形成し、
    前記弁体が揺動するのに伴って前記上部突出片の突出方向先端部と前記上部拡径部の内周面との間の通路断面積を可変することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気装置。
11. 前記上部突出片は、前記弁体が鉛直方向に位置した状態にあるときに前記排気方向上流側に傾斜する傾斜部を有することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の排気装置。
12. 前記弁体が、前記排気管の前記一端部および前記他端部の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気装置。

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