JPH02259216A - エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は排気通路面積を排気流量が少ない時は小さくし
、排気流量が多い時は大きくすることによって、低回転
時における排気音の低減と高負荷時のエンジン出力の増
大を図るエンジンの排気装置に関する。

（従来技術） 車両用等のエンジンにおいて、エンジン音を、小ざくて
、より快いものとすることは、今日、最も重要の技術課
題の一つである。そして、その低減しなければならない
エンジン音の一つが排気音であって、特に、エンジン低
回転域において発生し易いこもり音が問題となっている
。このこもり音は、排気行程における圧力変動によって
発生する排気脈動のために、消音器から大気に解放され
るときの圧力差が大きくなって、そのために発生する排
気音が車室と共鳴し、こもったような不快な音となるも
のである。特に、エンジン低回転域においては、排気脈
動の周期が長くなり、周波数が例えば１００Ｈｚ程度と
なって車室の共振点に近くなるため、より一層こもり音
が発生し易い状態とな・る。なお、エンジン回転が高い
領域では、脈動の周波数が高くなって、圧力波の振幅が
小さくなり、また、共振点から離れるため、こもり音は
発生しにくい。また、排気脈動は、排気流量が多いほど
その振幅が大きくなり、したがって、高負荷程こもり音
が発生しやすくなる。そして、特に低回転・高負荷の領
域においては、上記のような発生条件が重なるため、こ
もり音がより一層太き・な問題となる。

ところで、排気音を低減する手段としては、例えば、実
開昭６２−１８３０１２号公報に記載されているように
、消音器に２本の出口管を設け、その一方に切換弁を設
けて、この切換弁を燃料噴射量が少ない時は閉じ、燃料
噴射量が多い時は開くようにしたものが知られている。

ここで、燃料噴射量は、吸入空気量ひいては排気流量と
相関関係にあり、このように、燃料噴射量が少ない時に
は、消音器出口が絞られ圧力波の振幅が小さくなること
でこもり音が低減され、一方、燃料噴射量が多い時には
、排気通路径が実質的に大きくなるため、排圧が下がり
、エンジン出力の向上が図れる。

しかしながら、上記従来の装置は、排気通路径の切り換
えを、専ら燃料噴射量つまりは吸入空気量（ひいては排
気流ｉｌ）を基準に行うことによって、低回転・高負荷
域でもエンジン出力の向上が図れるようにしたものであ
って、これでは、上記のような低回転・高負荷領域での
こもり音を低減することはできない。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、特
にエンジン低回転・高負荷の領域で低周波のこもり音を
低減することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、排気通路面積を排気流量が少ない時は小さく
し、排気流量が多い時は大きくするよう排気流量に応じ
て変更する排気通路面積変更手段を備えたエンジンの排
気装置において、エンジン高負荷時には排気通路面積を
小さくする領域が高排気流量側に広がるよう制御領域を
設定し、それによって、こもり音が問題となる低回転・
高負荷時には排気通路面積を小さくして消音効果を高め
るようにしたものである。

排気通路面積変更の制御領域は、エンジン低負荷側では
等吸入空気量ラインによって、また、エンジン高負荷側
では等エンジン回転数ラインによって設定することがで
きる。

（作用） エンジンの排気通路面積は、排気流量が少ない時は小さ
くされ、排気流量が多い時は大きくされる。それにより
、低排気流量側で脈動波が抑えられて、こもり音が小さ
くなり、高排気流量側では排圧が下がって出力が向上す
る。

また、高負荷時には排気通路面積を小さくする領域が高
排気流量側に広がるよう制御領域が設定されることによ
り、低回転・高負荷の領域で排気通路面積が小さくされ
、この領域のこもり音が低減される。

また、制御領域を、エンジン低負荷側では等吸入空気量
ラインによって、また、エンジン高負荷側では等エンジ
ン回転数ラインによって設定することで、低回転・高回
転領域で排気通路面積を小さくする制御が容易に実現で
きる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（よ本発明の第１の実施例を示す全体システム図
である。この実施例は本発明をバンケル型のロータリピ
ストンエンジンに適用したものであって、エンジンｌの
ケーシング２内には略三角形のロータ３が収納され、こ
のロータ３の遊星回転によって三つの作動室４，５．６
の容積が順次変化する。そして、ケーシング２には、所
定位置に吸気ボート７および排気ポート８が形成され、
また、点火プラグ９が配設されていて、各作動室の容積
変化により吸入、圧縮、爆発、排気の各行程が順次行わ
れる。

吸気ボート７に連なる吸気通路ｌＯには、上流側から順
に、エアクリーナ１１．エアフローメータ１２．排気タ
ーボ過給機１３のブロア（ホイール）１３ａ、インター
クーラ１４．スロットル弁１５、燃料噴射弁１６が配設
されている。

一方、排気ボート８に連なる排気通路１７には、上流側
より順に、上記過給機Ｉ３のタービン（ホイール）１３
ｂ、排気触媒１８．三元触媒１９が配設されている。ま
た、この排気通路１７は、上記三元触媒１９の下流側が
第１および第２の二つの分岐排気通路２０ａ、２０ｂに
分岐されていて、その第１分岐排気通路２０ａには第１
消音器２１λが接続され、第２分岐排気通路２０ｂには
第２消音器２１ｂが接続されている。そして、第１分岐
排気通路２０ａには、第１消音器２１ａの上流に切換弁
２２が配設されている。これにより、切換弁２２が閉じ
ているときには排気は第２分岐排気通路２０ｂおよび第
２消音器２１ｂの方へのみ流れ、一方、切換弁２２が開
いているときには、排気は両方の分岐排気通路２０ａ、
２０ｂおよび両方の消音器２１ａ、２１ｂへ流れること
になる。

前記切換弁２２は、圧力作動式のアクチュエータ２３に
より開閉駆動される。このために、アクチュエータ２３
の圧力室２３ａが三方ソレノイド弁２４を介して負圧タ
ンク２５に接続され、この負圧タンク２５は、チエツク
弁２６が介設された負圧導入路２７を介してスロットル
弁１５下流の吸気通路１０に接続されている。これによ
り、三方ソレノイド弁２４を励磁したときは、上記圧力
室２３ａが負圧タンク２５に連通されることで切換弁２
２が閉じられる。また、三方ソレノイド弁２４が消磁さ
れると、圧力室２３ａに大気が導入されることで、リタ
ーンスプリング２３ｂのばね力により切換弁が開かれる
。

排気通路１７は、過給機１３のタービン１３ｂをバイパ
スするバイパス通路２８を有し、このバイパス通路２８
にはウェストゲートバルブ２９が配設されている。この
ウェストゲートバルブ２９は、圧力作動式のアクチュエ
ータ３０によって開閉駆動され、それによって、最大過
給圧の調整が行われる。このため、上記アクチュエータ
３０の圧力室は、導入路３１を介し過給機１３のブロア
１３ａ下流の吸気通路ｌＯに接続され、この導入路３１
の途中に、ブロア１３ａ上流の吸気通路ｌＯに開口する
大気圧導入路３２が接続され、そして、この大気圧導入
路３２の途中に、デユーティソレノイドバルブ３３が介
設されている。このデユーティソレノイドバルブ３３は
、アクチュエータ３０の圧力室の、ブロア１３＋Ｌの上
流側および下流側への連通割合を変更するものであって
、これによりウェストゲートバルブ２９の開度が変更さ
れ、最大過給圧が変更される。

なお、前記第１消音器２１ａは、高回転時用に設定され
たものであり、また、第２消音器２１ｂは、低回転時用
に設定されたものである。

また、図中３４は、マイクロコンピュータを利用して構
成された制御ユニットであって、この制御ユニット３４
には、前記エアフローメータ１２からの吸入空気量信号
の他、各センサあるいはスイッチからの信号が入力され
る。そして、制御ユニット３４からは、前記点火プラグ
９．燃料噴射弁１６．デユーティ−ソレノイド弁３３お
よびスロットル弁１５駆動用のアクチュエータ３５へそ
れぞれの制御信号が出力され、それにより、点火時期、
燃料噴射量、過給圧およびスロットル開度の制御がそれ
ぞれ行われる。また、三方ソレノイド弁２４に切換信号
が出力されて、切換弁２２の開閉が行われる。

第２図は、切換弁２２開閉の設定領域を示すものであっ
て、縦軸はスロットル開度（ＴＶＯ）すなわちエンジン
負荷であり、横軸はエンジン回転数である。

切換弁２２は、図にＱ、（等吸入空気量）、Ｒ８（等エ
ンジン回転数）で示すラインを基準として、これより低
吸入空気量（低排気流量）側では閉じられ、このライン
に達すると開かれる。ここで、切換ラインは、Ｑ、の等
吸入空気量ラインをベースとし、スロットル開度が１１
以上の高負荷域ではＲ１の等エンジン回転数ラインとな
るよう設定されたものである。これにより、排気流量の
少ない領域では、切換弁２２を閉じて、排気通路径を実
質的に小さくすることにより、特に低回転時に発生しや
すいこもり音を低減することができ、方、排気流量の多
い領域では、排気通路径を大きくして排圧を下げ、エン
ジン出力の向上を図ることができる。また、低回転・高
負荷時には、切換弁２２を開く領域が等吸入空気量ライ
ン（第２図の破線）より高吸入空気量側に広がるため、
こもり音がとくに問題となる低回転・高負荷域での消音
効果が高まる。なお、第２図でＱ＞、Ｒｔで示すライン
は、後述の第２の実施例に関するものである。

上記切換弁２２の制御を実行する回路の構成は第３図に
示すとおりである。すなわち、制御ユニット３４は、エ
ンジン回転数（ｒｐｍ）を読み込み、また、エンジン回
転数の基準値Ｒ１をメモリ３５から読み出して、エンジ
ン回転数が基準値８０以上であるかどうかを判定する回
転数判定回路３６と、吸入空気量（Ｑ）を読み込み、吸
入空気量の基準値Ｑ１をメモリ３７から読み出して、吸
入空気量が基準値０１以上であるかどうかを判定する吸
入空気量判定回路３８と、スロットル開度（Ｔｖｏ）を
読み込み、スロットル開度の基準値Ｔ。

をメモリ３９から読み出して、スロットル開度が基準値
１１以上であるかどうかを判定するスロットル開度判定
回路４０と、これら各判定回路３６゜３８．４０の出力
を受け、第２図における制御領域を判定して三方ソレノ
イド弁２４に制御信号を出力する制御信号発生回路４１
を備えている。

つぎに、第４図および第５図によって本発明の第２の実
施例を説明する。

この実施例では、第４図に示すように、排気通路１０１
が途中で第１および第２の分岐排気通路１０２ａ、１０
２ｂに分岐され、第１分岐排気通路１０２ａには、その
上流側から下流側へ順に、触媒コンバータ１０３ａ、サ
ブ消音器１０４２Ｌおよびメイン消音器１０５ａが接続
されている。また、第２分岐排気通路１０２ｂにも、同
様に、触媒コンバータ１０３ｂ、サブ消音器１０４ｂお
よびメイン消音器１０５ｂが接続されている。

各メイン消音器１０５ａ、ｔｏｓｂは、各分岐排気通路
１０２ａ、１０２ｂに接続する排気入口管部１０６ａ、
１０６ｂに対し略直線上に位置する大径の第１排気出口
管１０７ａ、１０７ｂと、第１排気出口管１０７ａ、１
０７ｂよりも小径で、消音器１０５ａ、１０５ｂ内を蛇
行することによって長い通路を形成する第２排気出口管
１０８ａ。

１０８ｂとをそれぞれ備えている。そして、それぞれの
第１排気出口管１０７ａ、１０７ｂに切換弁１０９ａ、
１０９ｂが介設されている。

上記各切換弁１０９ａ、１０９ｂは、それぞれリンク１
１０ａ、１１０ｂを介して第１および第２のアクチュエ
ータ１ｌｌａ、１ｌｌｂのロッド１１２ａ、１１２ｂに
連結されている。そして、各アクチュエータｌ１ｌａ、
１ｌｌｂの圧力室は、第１および第２の分岐負圧通路１
１３ａ、１１３ｂおよび共通負圧通路１１４を介して負
圧タンクｔｔＳに接続され、該負圧タンク１１５はチエ
ツク弁１１６を介し図示しないスロットル弁下流の吸気
通路に接続されている。そして、各分岐負圧通路１１３
ａ、１１３ｂには、制御ユニット１１７からの出力を受
けて各アクチュエータ１ｌｌａ。

１１．１　ｂの圧力室に負圧あるいは大気を導入する第
１および第２の三方ソレノイド弁ｆ１８ａ、１１８ｂが
設けられている。これら三方ソレノイド弁１１．８ａ、
１１８ｂにより、第１および第２の各アクチュエータ１
ｌｌａ、１ｌｌｂへの導入圧が切り換えられ、それによ
って、第１および第２の切換弁１０９ａ、１０９ｂが開
閉される。このうち、第１分岐排気通路１０２ａ側のメ
イン消音器１０５ａの第１排気出ロ管１０７ａに設けら
れた前記第１切換弁１０９ａは、第２図のＲ１，Ｑｔラ
インを基準として開閉される。すなわち、第１切換弁１
０９ａは、Ｒ，、Ｑ、ラインより低吸入空気量側では閉
とされ、このラインに達すると開かれる。また、第２切
換弁１０９ｂは、Ｒ，、Ｑ、ラインより高吸入空気量側
のＲｔ、Ｑｔラインを基準として、このラインより低吸
入空気量側では閉じられ、このラインに達すると開かれ
る。なお、Ｒ、ラインとＱ、ラインとは、Ｒ，、Ｑ＋ラ
インと同様、スロットル開度がＴ、を境に設定されてい
る。

Ｒ＋、Ｑ＋のラインより低吸入空気量の領域では、第１
および第２の切換弁１０９ａ、１０９ｂが共に閉じられ
、排気は、両メイン消音器１０５ａ。

１０５ｂの第２排気出口管１０８ａ、１０８ｂのみで行
われる。これら第２排気出口管１０８ａ１０８ｂは上述
のように小径で長い通路を形成しているため、排気脈動
が抑えられ、こもり音の発生が抑制される。

また、Ｒｔ、Ｑｔのラインより高吸入空気量の領域では
、両切換弁１０９ａ、１０９ｂが共に開かれて、全排気
出口管１０７ａ、１０７ｂ、１０８ａ、１０８ｂを通し
て排気が行われ、これによって排圧が低下し、エンジン
出力が向上する。

また、この装置では、上記のように二つの切換弁１０９
ａ、１０９ｂが所定の間隔を置いて切り換わるよう構成
されているため、消音と出力制御がバランスよく行われ
、また、ショックの発生が抑制される。

第５図は、この実施例の上記切換制御を実行する回路で
ある。すなわち、制御ユニット１１７は、エンジン回転
数（ｒｐｍ）を読み込み、また、エンジン回転数の第１
基準値Ｒ，をメモリ１２１から読み出して、エンジン回
転数がこの基準値Ｒ１以上であるかどうかを判定する第
１回転数判定回路１２２と、同じくエンジン回転数（ｒ
ｐｍ）を読み込み、また、エンジン回転数の第２基準値
Ｒ２をメモリ１２３から読み出して、エンジン回転数が
この基準値Ｒ，以上であるかどうかを判定する第２回転
数判定回路１２４と、吸入空気量（Ｑ）を読み込み、吸
入空気量の第１基準値Ｑ１をメモリ１２５から読み出し
て、吸入空気量がこの基準値０３以上であるかどうかを
判定する第１吸入空気量判定回路１２６と、同様に吸入
空気量（Ｑ）を読み込み、吸入空気量の第２基準値Ｑ、
をメモリ１２７から読み出して、吸入空気量がこの基準
値０１以上であるかどうかを判定する第２吸入空気量判
定回路１２８と、スロットル開度（ＴＶＯ）を読み込み
、スロットル開度の基準値Ｔ１をメモリ１２９から読み
出して、スロットル開度が基準値Ｔ、以上であるかどう
かを判定するスロットル開度判定回路１３０と、第１回
転数判定回路１２２、第１吸入空気量判定回路１２６お
よびスロットル開度判定回路１３０の出力を受け、制御
領域を判定して第１三方ソレノイド弁１１８ａに制御信
号を出力する第１制御信号発生回路１３１と、第２回転
数判定回路１２４．第２吸入空気量判定回路１２８およ
びスロットル開度判定回路１３０の出力を受け、制御領
域を判定して第２三方ソレノイド弁１１８ｂに制御信号
を出力する第２制御信号発生回路１３２とを備えている
。

なお、上記各実施例においては、高負荷側での排気通路
径切換の基準ラインを等エンジン回転数ラインで設定す
ることにより低回転・高負荷域で排気通路を小さくする
制御を実現しているが、本発明は、その他、エアフロー
メータの特性を、高吸入空気量側で出力電圧の変化が小
さくなるようなものとする形で実施することもできる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、エンジン出
力を犠牲にすることなく、こもり音が問題となる低回転
・高負荷域で消音効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す全体システム図、
第２図は同実施例および第２の実施例の制御特性図、第
３図は上記第１の実施例の制御回路図、第４図は第２の
実施例の要部システム図、第５図は第２の実施例の制御
回路図である。 １：エンジン、１７．１０１：排気通路、２゜ａ、１０
２ａ：第１分岐排気通路、２０ｂ、１０２ｂ：第２分岐
排気通路、２２：切換弁、３４゜１１７＝制御ユニツト
、１０９ａ：第１切換弁、１０９ｂ：第２切換弁、１０
７ａ、１０７ｂ：第１排気出口管、１０８ａ、１０８ｂ
：第２排気出口管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気通路面積を排気流量が少ない時は小さくし、
   排気流量が多い時は大きくするよう排気流量に応じて変
   更する排気通路面積変更手段を備えたエンジンの排気装
   置において、エンジン高負荷時には排気通路面積を小さ
   くする領域が高排気流量側に広がるよう制御領域を設定
   したことを特徴とするエンジンの排気装置。
2. （２）エンジン低負荷側では等吸入空気量ラインによっ
   て、また、エンジン高負荷側では等エンジン回転数ライ
   ンによって排気通路面積変更の制御領域を設定したこと
   を特徴とする請求項１記載のエンジンの排気装置。