JPH0341047Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自動車の車両用排気系に排気音圧の
低減用として用いられるバルブ制御装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、自動車の排気系に設けられるバルブ制御
装置としては、例えば実開昭59−73518号公報に
記載されたものが知られている。

この従来装置は、第７図に示すように、マフラ
１００の内部が第１拡張室１０１、共鳴室１０
２、第２拡張室１０３の３室に区画され、共鳴室
１０２と第１拡張室１０１が導管１０４により連
通されると共に、この導管１０４により排気バル
ブ１０５が設けられ、この排気バルブ１０５をエ
ンジンの運転状態に応じて開閉することで、排気
音圧レベルを一定の（法規上）基準音圧レベル以
下に低下させる構造となつていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来装置にあつては、エン
ジンの低回転域（低周波領域）から高回転域（高
周波領域）までの全体の排気音圧レベルの低下を
目指すものであるため、高排気圧が得られるよう
に排気路断面積を小さくせざるを得ないし、特に
第８図に示すように、低回転域のピーク値ｈを基
準音圧レベル以下まで下げるようにすると、エン
ジン回転数のＨ域では排気音圧レベルが基準音圧
レベルよりも大幅に低下しすぎるといつた効率の
悪い排気音圧制御であつた。

従つて、従来では、排気抵抗が高すぎる傾向と
なり、結果的にエンジンの出力低下や燃費の低下
を招くという問題があつた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、このような従来の問題点を解決する
と共に要求性能を得ることを目的としてなされた
もので、この目的達成のために本考案では、以下
に述べる解決手段とした。

本考案の排気圧制御装置を、第１図に示すクレ
ーム概念図により説明すると、排気管路１の途中
に設けられる排気バルブ２と、該排気バルブ２を
作動させるバルブアクチユエータ３と、入力セン
サ４からの入力信号に基づいて所定のバルブ制御
信号を出力するバルブ制御手段５と、を備えた車
両用排気系バルブ制御装置において、前記排気バ
ルブ２を、排気管路断面積を可変にする可変排気
路バルブとし、前記入力センサ４として、排気管
路１の外気排出部に設けられる排気音圧センサ４
１を含み、前記バルブ制御手段５を、基準音圧レ
ベルを超える排気音圧レベルを示す信号が入力さ
れたら全開の排気バルブを、音響反射境界条件と
なり得る位置まで閉作動させ、排気系の共鳴特性
を変化させる制御を行なう手段とした。

（作用） 従つて、本考案の排気系バルブ制御装置では、
上述のような手段としたことで、排気管路１の外
気排出部に設けられる排気音圧センサ４１から基
準音圧レベルを超える排気音圧レベルを示す信号
が入力されたら、バルブ制御手段５において、バ
ルブアクチユエータ３に対し閉じる方向のバルブ
制御信号が出力され、全開の排気バルブ２が音響
反射境界条件となり得る位置まで閉作動する。

このように、あるエンジン回転数の時に発生す
る周波数が、排気系の固有周波数と一致し、排気
系が共鳴を起こして基準音圧レベルを超える排気
音を生じる時、これを排気管端で感知し、排気バ
ルブ２を所定の開度まで閉じることで、排気バル
ブ２の位置でエンジンからの音波が反射し、この
反射する音波と進行してくる音波とが干渉して排
気系での音波が排気バルブ２により共鳴を起こさ
ない波長に変えられる。尚、この音波が反射する
ところを音響反射境界条件といい、上記排気バル
ブ２の閉止開度は、通過音波の反射条件により異
なり、周波数によつて適宜きめられる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面により詳述する。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例の排気系バルブ制御装置Ａは、第２図に
示すように、排気バルブ２０、バルブ作動モータ
（バルブアクチユエータ）３０、入力センサ４０、
コントロールユニツト（バルブ制御手段）５０、
を備えている。

前記排気バルブ２０は、エンジン１０の排気系
１１において、マフラ１２よりも上流側の排気パ
イプ１３に設けられ、その開閉によつて排気管路
１４の断面積を可変にする可変排気路バルブとさ
れ、バルブ閉時には排気管路内圧力を高めて排気
音圧レベルの低下を図り、バルブ開時には排気管
路内圧力を下げて排気抵抗を下げるように作動す
る。

尚、この際、排気管路１４の内径（断面積）を
従来よりも大径にすることにより、バルブ開状態
で、第５図に示すように、エンジン低回転域での
排気音圧レベルのピーク値領域（第５図斜線の範
囲）が基準音圧レベルよりも若干上回る程度にな
るように、全体の排気音圧レベルを設定してい
る。

又、この排気バルブ２０は、第３図に示すよう
に、バルブシャフト２１にバルブプレート２２を
取付けた構造に形成され、かつ該バルブプレート
２２の直径は、バルブ閉時の開口率が50％になる
ように、排気管路１４の内径よりも小径に形成さ
れている。

バルブ作動モータ３０は、前記排気バルブ２０
の開閉作動を行なわせるバルブアクチユエータ
で、直流モータが用いられ、このバルブ作動モー
タ３０にバルブシヤフト２１が直結されている。

次に、入力センサ４０は、排気バルブ２０の開
閉制御に必要な入力信号を得るセンサで、該入力
センサ４０としては、排気音圧センサ４１とエン
ジン回転数センサ４２とが設けられている。

前記排気音圧センサ４０は、排気管路１４の外
気排出部となるマフラ１２からのアウトレツトパ
イプ１５の出口に臨んで設けられ、この部位にお
ける実際の排気音圧レベルに応じた実排気音圧レ
ベル信号ｐを出力するセンサである。

前記エンジン回転数センサ４２は、エンジン回
転数に応じたエンジン回転数信号ｎを出力するセ
ンサで、実施例では光や磁気を感知して回転数に
応じたパルス信号を出力するセンサを用いてい
る。

上記コントロールユニツト５０は、入力センサ
４０からの入力信号を所定の制御条件に従つて処
理し、バルブ作動モータ３０に対して、駆動信号
ｄを出力する制御手段で、この場合、入力センサ
４０から基準音圧レベルを超える排気音圧レベル
を示す信号が入力されると、排気バルブ２０を排
気路断面積を狭くする方向（閉方向）に作動させ
る。

又、このコントロールユニツト５０としては、
車載のマイクロコンピユータが用いられ、入力回
路５１、RAM５２、ROM５３、CPU５４、ク
ロツク回路５５、出力回路５６を備えている。

前記入力回路５１は、前記入力センサ４０から
の入力信号ｐ，ｎをCPU５２にて演算処理でき
る信号に変換する回路である。

前記RAM５２は、書き込み、読み出しのでき
るメモリで、各センサ４１，４２からの入力信号
の書き込みやCPU５４での演算途中における情
報の書き込みが行なわれる。

前記ROM５３は、読み出し専用のメモリで、
CPU５４での演算処理に必要な情報が予め記憶
されていて、必要に応じてCPU５４から読み出
される。

前記CPU５４は、入力された各種の情報を予
め定められた処理条件に従つて演算処理を行なう
装置である。

前記クロツク回路５５は、CPU５４での演算
処理時間を設定する回路である。

前記出力回路５６は、CPU５４からの演算結
果信号に基づいて、バルブ作動モータ３０に対し
駆動信号ｄを出力する回路である。

尚、前記コントロールユニツト５０のROM５
３には、第４図に示すように、エンジン回転数Ｎ
に応じた基準音圧レベルdB^*の制御特性マツプＭ
が設定されており、このマツプＭは、エンジン低
回転域では低音圧レベルで一定し、エンジン中回
転域では次第に音圧レベルが逓増し、エンジン高
回転域では高音圧レベルで一定するマツプとなつ
ている。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず。コントロールユニツト５０での制御作動
の流れを第６図に示すフローチヤート図により説
明する。

ステツプ60でエンジン回転数Ｎ及び排気音圧レ
ベルＰの読み込みが行なわれ、次にステツプ61で
このエンジン回転数Ｎに対応する基準音圧レベル
dB^*を制御特性マツプＭからテーブルルツクアツ
プし、次のステツプ62でその基準音圧レベルdB^*
と排気音圧センサ４１からの実際の排気音圧レベ
ルdBとの音圧差ΔdB（dB^*−dB）を演算する。
そして、この音圧差ΔdBが０（ゼロ）よりも大き
い（YES）か小さい（NO）かをステツプ63で判
断し、YESであればバルブ作動モータ３０に対
して、排気バルブ２０が管路断面積を狭くする方
向（閉方向）に作動する駆動信号を出力し（ステ
ツプ64）、又、NOであればバルブ作動モータ３
０に対して、排気バルブ２０が管路断面積を広く
する方向（開方向）に作動する駆動信号を出力す
る（ステツプ65）ことになる。

従つて、実施例の排気系バルブ制御装置Ａにあ
つては、実際の排気音圧レベルdBが基準音圧レ
ベルdB^*よりも上回ると、排気バルブ２０が閉方
向に作動して排気管路内圧力を高めて排気音圧を
低減させることができる。

特に、排気管路１４の直径（断面積）を大きく
することにより、排気バルブ２０の開状態では排
気抵抗を小さくしてエンジン出力や燃費の低下を
招くことのないようにしておきながら、第５図に
示すエンジン低回転域でのピーク値領域に対して
は排気バルブ２０の閉動作により排気管路内圧力
を高めて排気音圧を低減させ、低周波こもり音等
の排気騒音に対する防音効果を得ることができる
し、又、排気バルブ２０の閉鎖によつて音響反射
境界条件をつくるのでバルブ装置の位置によつて
は相当な消音効果も得られる。

尚、エンジン高回転域での気流発生による騒音
は、排気管路１４の断面積を大きくしているので
問題はない。

又、実施例では、排気バルブ２０の閉時開口率
を50％に形成しているので、排気バルブ２０が閉
じた場合でも急激なエンジン出力の低下はなく、
運転者に違和感を与えることはない。

以上、本考案の実施例を図面により詳述してき
たが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計変更等があつても本考案に含まれる。

例えば、実施例では、バルブアクチユエータと
してバルブ作動モータを示したが、モータ以外に
油圧シリンダ等を用いてもよいし、このバルブア
クチユエータと排気バルブの連結は、実施例のよ
うに直結してもよいし、ワイヤ等を介したリモー
トコントロールでも、ギヤやベルト等を用いた連
結構造にしてもよい。

又、排気バルブの閉時開口率についても、特段
の制限はなく、ただ車両走行の円滑さの上から
は、50〜70％に設定するのが好ましい。

（考案の効果） 以上説明してきたように、本考案の車両用排気
系バルブ制御装置にあつては、請求の範囲に記載
のように、排気管路の外気排出部に設けられる排
気音圧センサから基準音圧レベルを超える排気音
圧レベルを示す信号が入力されたら、全開の排気
バルブを音響反射境界条件となり得る位置まで閉
作動させる制御を行なう手段とした為、排気断面
積を大きくしてエンジン出力や燃費の低下を防止
しながら、排気音圧レベルの高い共鳴域だけ排気
系の音波の波長を変えることで、音圧レベルを下
げることができる。

特に、エンジン低回転域での低周波こもり音
等、排気騒音を効率よく防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の車両用排気系バルブ制御装置
を示すクレーム概念図、第２図は実施例の排気系
バルブ制御装置を示す全体図、第３図は第２図
−断面図、第４図は実施例装置のコントロール
ユニツトに予め記憶させてある基準音圧レベルの
制御特性マツプ図、第５図は実施例装置で得られ
る排気音圧レベルと基準音圧レベルの対比を示す
グラフ図、第６図は実施例装置のコントロールユ
ニツトでの制御の流れを示すフローチヤート図、
第７図及び第８図は従来技術の説明図である。 Ａ……排気系バルブ制御装置、１……排気管
路、２……排気バルブ、３……バルブアクチユエ
ータ、４……入力センサ、４１……排気音圧セン
サ、５……バルブ制御手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 排気管路の途中に設けられる排気バルブと、該
   排気バルブを作動させるバルブアクチユエータ
   と、入力センサからの入力信号に基づいて所定の
   バルブ制御信号を出力するバルブ制御手段と、を
   備えた車両用排気系バルブ制御装置において、 前記排気バルブを、排気管路断面積を可変にす
   る可変排気路バルブとし、 前記入力センサとして、排気管路の外気排出部
   に設けられる排気音圧センサを含み、 前記バルブ制御手段を、基準音圧レベルを超え
   る排気音圧レベルを示す信号が入力されたら全開
   の排気バルブを、音響反射境界条件となり得る位
   置まで閉作動させ、排気系の共鳴特性を変化させ
   る制御を行なう手段としたことを特徴とする車両
   用排気系バルブ制御装置。