JPH04107435U - 排気消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、自動車の排気系に装着され、排気
ガスの背圧及び排気騒音を制御する排気消音装置に関
し、簡単な構造で、排気ガスの背圧を低くしてエンジン
出力を確保するとともに排気騒音を低減することを目的
とする。 【構成】 消音器本体４と、後端板７のガス排出孔９と
開口孔面積が異なる内径の排気尾管１１を有し、後端板
７に外設された尾管装置５と、回転数検出手段１８と、
所定のエンジン回転数に対応する開口孔面積及びこの開
口孔面積に対応する一種の共鳴周波数を記載した対応デ
ータを記憶する記憶装置１６と、記憶装置１６の対応デ
ータに基づき排気尾管１１の開口孔面積を算出する開口
面積判断手段１７と、開口面積判断手段１７からの命令
により排気尾管１１の開口孔面積を変化させるアクチュ
エータ１４とを備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車の排気系に装着され、排気ガスの背圧及び排気騒音を制御す る排気消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、自動車の排気系には、この中を伝達するエンジンの排気騒音を低減す るため、消音器が装着されているが、その反面、排気ガスの背圧が高くなり、エ ンジン出力を低下させるという相反する技術的課題を抱えている。 そこで、例えば、エンジン回転数に応じてエンジンの排気騒音の低減及び排気 ガスの背圧を低くするため、実開昭６１−１０８８１８号公報に示す消音器が開 示されている。

【０００３】 図５はこの種の消音器と同様の機能を有する排気消音装置を示す。図において 、自動車の車体の床面の下側に配置された排気管１０１には、消音器１０２が接 続されている。消音器１０２の後端板１０２Ａには一対の尾管１０３，１０４が 設けられ、一方の尾管１０３にはこれを開閉するバタフライバルブ１０５が取り 付けられている。

【０００４】 そして、バタフライバルブ１０５は所定の回転数を境界として開閉される。即 ち、アイドリング状態におけるエンジンの低回転時には、バタフライバルブ１０ ５は閉じており、自動車の走行状態におけるエンジンの中高回転時には、バタフ ライバルブ１０５は開いている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述の排気消音装置では、バタフライバルブ１０５が閉じているエンジンの低 回転時には、排気ガスは尾管１０４のみを流れ、従って、尾管１０３，１０４の 総合の断面積は狭くなっている。そのため、エンジンの排気騒音が低くすること ができるが、排気ガスの背圧が高くなる。この場合、自動車が走行しないのでエ ンジン出力に大きな影響を与えることはない。

【０００６】 一方、バタフライバルブ１０５が開いているエンジンの中高回転時には、排気 ガスは両尾管１０３，１０４を流れ、従って、尾管１０３，１０４の総合の断面 積が広くなっている。そのため、排気ガスの背圧が低くなり、走行する自動車の エンジン出力を確保することができるが、反面、エンジンの排気騒音は高くなっ ている。

【０００７】 このように、エンジン回転数に応じて、排気騒音の低減及び排気ガスの背圧を 低くすることのいずれか一方を満足することはできるが、両方の機能を満足する ことはできないという問題がある。 そこで、消音器１０２に、バタフライバルブを有する多数の尾管を設け、エン ジン回転数に応じてこれらの尾管の総合の断面積を変化させれば、エンジン回転 数に応じて、排気騒音の低減及び排気ガスの背圧の低い状態の維持の両方の機能 を満足するこができることになるが、多数のバタフライバルブを制御するため、 多数のアクチュエータや制御手段を必要とし、構造がいたずらに複雑化すること になる。

【０００８】 本考案は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡単 な構造で、排気ガスの背圧を低くしてエンジン出力を確保するとともに排気騒音 を低減することができる排気消音装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前後端を前端板及びガス排出孔を有する後端板でそれぞれ密封して なる消音器本体と、後端板のガス排出孔と開口孔面積が異なる内径の排気尾管を 有し、後端板に外設された尾管装置と、エンジン回転数を検出する回転数検出手 段と、所定のエンジン回転数に対応する開口孔面積及びこの開口孔面積に対応す る一種の共鳴周波数を記載した対応データを記憶する記憶装置と、回転数検出手 段からのエンジン回転数の信号が入力され、記憶装置の対応データに基づき排気 尾管の開口孔面積を算出する開口面積判断手段と、開口面積判断手段からの命令 により排気尾管の開口孔面積を変化させるアクチュエータとを備えていることを 特徴とする。

【００１０】

【作用】

本考案においては、開口面積判断手段において、回転数検出手段から検出され たエンジン回転数が、記憶装置における対応データに基づき、排気尾管の開口孔 面積が算出され、同時に、排気尾管の開口孔面積の変化に対応して一種の共鳴周 波数が決定される。

【００１１】 そして、エンジン回転数の変化に伴って開口面積判断手段からアクチュエータ に作動命令がされ、排気尾管の開口孔面積が変化する。排気尾管の開口孔面積が 変化すると、排気ガスの背圧が変化する。同時に、エンジン回転数の変化に伴っ て開口孔面積を介して決定された一種の共鳴周波数と、排気騒音に含まれる種々 の周波数のうちの同一の周波数とが一致し、排気騒音の音圧レベルのピークがカ ットされる。

【００１２】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例について説明する。図１ないし図４は本考案 の実施例に係わる排気消音装置を示す。 図３において、自動車の車体１の床面の下側に配置された排気管２には排気消 音装置３が接続されている。図１，図２に示すように、排気消音装置３は消音器 本体４と、回転する尾管装置５を有している。上記の消音器本体４は、前後端を 前端板６及び後端板７でそれぞれ密封して構成され、消音器本体４内に設けた排 気導出管８の端部がガス排出口９を形成している。

【００１３】 上記の尾管装置５は、消音器本体４の後端板７に回転自在に軸支され、円板１ ０と、この円板１０に一体に設けられた複数の排気尾管１１とから構成されてい る。各排気尾管１１の開口面積はそれぞれ異なっており、環状帯を形成するよう に配列され、尾管装置５が回転すると、いずれか１つの排気尾管１１がガス排出 口９に連通するようになっている。そして、ガス排出口９は、いずれの排気尾管 １１よりも径が大きくなっている。

【００１４】 図２，図３において、１２はラック・ピニオン機構で、上記の円板１０の外周 面に形成された歯車１０Ａと、この歯車１０Ａに噛み合って直線運動をするラッ ク１３とから構成されている。このラック１３の端部には車体１に固設されたエ アーシリンダからなるアクチュエータ１４が取り付けられている。このアクチュ エータ１４は後述する開口面積判断手段１７からの命令によりラック・ピニオン 機構１２を介して尾管装置５を回転させることにより、所定の排気尾管１１を回 転させて、ガス排出口９に連通する排気尾管１１の開口孔面積を変化させる。

【００１５】 図３，図４において、１５は制御装置で、この制御装置１５は、記憶装置１６ と、開口面積判断手段１７と備えている。記憶装置１６は、所定のエンジン回転 数に対応する開口孔面積及びこの開口孔面積に対応する一種の共鳴周波数を記載 した対応データを記憶する。開口面積判断手段１７は、記憶装置１６の対応デー タに基づき排気尾管１１の開口孔面積を算出する。なお、１８は回転数検出手段 で、エンジン回転数が検出される。

【００１６】 次に、本実施例の作用を説明する。 先ず、回転数検出手段１８によりエンジン回転数の信号が検出され、そのエン ジン回転数の信号が、制御装置１５に送られる。制御装置１５では、その開口面 積判断手段１７において、送られて来たエンジン回転数と、記憶装置１６から呼 び出されたエンジン回転数と開口孔面積の対応データと照合され、そのエンジン 回転数に対応して排気尾管１１の開口孔面積が算出される。

【００１７】 同時に、開口面積判断手段１７において、この算出された開口孔面積に対して 、記憶装置１６から呼び出された開口孔面積と一種の共鳴周波数との対応データ とが照合され、排気尾管１１の開口孔面積に対応して一種の共鳴周波数が決定さ れる。 ここで、上述の一種の共鳴周波数について説明する。エンジン回転数の変化に 伴って排気尾管１１が選定されるが、その開口孔面積が変化すると、排気ガスの 背圧が変化する。この場合、大略、エンジン回転数が高くなると、開口孔面積の 大きな排気尾管１１が選定される。しかし、エンジン回転数と排気尾管１１の開 口孔面積は必ずしも比例関係にはない。エンジン回転数及び排気温度変化等に対 応して排気騒音の音圧レベルのピークがずれるが、所定の開口孔面積の排気尾管 １１の一種の共鳴作用により、この排気騒音の音圧レベルのピークが低減される ので、所定の開口孔面積の排気尾管１１に対応して一種の共鳴周波数が擬性され る。

【００１８】 そして、開口面積判断手段１７から所定のインターフェースを介してアクチュ エータ１４に作動命令が下され、アクチュエータ１４が所定量作動する。アクチ ュエータ１４が作動すると、ラック・ピニオン機構１２のラック１３を直線駆動 させ、ラック・ピニオン機構１２を介して尾管装置５を所定角度回転させる。上 述の算出された開口孔面積を有する尾管装置５の排気尾管１１が、回転して消音 器本体３のガス排出口９と一致する位置に到達し、その一致した排気尾管１１に 排気ガス導かれる。即ち、複数の排気尾管１１のうちから、算出された開口孔面 積を有する口径の排気尾管１１が選定される。この選定された排気尾管１１によ り、排気ガスの背圧が低く抑えられる。

【００１９】 また、排気騒音に含まれる種々の周波数のうちの周波数が、上述のようにエン ジン回転数の変化に伴って開口孔面積を介して決定された一種の共鳴周波数と一 致し、排気騒音の音圧レベルのピークがカットされる。 以上の如き構成によれば、エンジン回転数に応じて、排気尾管１１の開口孔面 積及び一種の共鳴周波数が最適に選定される。従って、排気ガスの背圧が低く制 御され、エンジン出力を確保することができる。同時に、エンジン回転数の変化 に応じて一種の共鳴周波数がずれて、エンジン回転数の変化に伴って開口孔面積 を介して決定された一種の共鳴周波数と、排気騒音に含まれる種々の周波数のう ちの周波数が一致し、排気騒音の音圧レベルのピークがカットされる。従って、 排気騒音を低減することができる。以上のように、エンジン回転が変化しても、 排気ガスの背圧を低く制御してエンジン出力を確保することができるとともに排 気騒音も同時に低減することができる。

【００２０】 また、従来例のように所定のエンジン回転数を境界とした２段階制御ではなく 、無段階のエンジン回転数に対応してエンジン出力の確保及び排気騒音の低減を 制御するのに、アクチュエータ１４を介して尾管装置５の排気尾管１１の開口孔 面積を変化させれば良いので、多数のアクチュエータ，バルブ等を必要とせず、 構造を簡単に構成することができる。

【００２１】 さらに、制御すべき対象が排気尾管１１の開口孔面積及び開口孔面積に対応す る一種の共鳴周波数と２つあるにもかかわらず、エンジン回転数を制御するだけ でエンジン出力の確保及び排気騒音の低減を同時に達成することができるので、 構造を簡単に構成することができる。 そして、尾管装置５の排気尾管１１が一種の共鳴作用を営み、そのためには１ 種の共鳴周波数に対応して種々の大きさの消音器本体４の容積が必要となるが、 排気尾管１１の開口孔面積を変えることにより、これに対応している。従って、 当該排気消音装置３をコンパクトに構成することができる。

【００２２】 なお、本実施例においては、アクチュエータ１４としてエアーシリンダを挙げ 、これにより、ラック・ピニオン機構１２を介して尾管装置５を回転させている が、かかる機構に限定されず、例えば、尾管装置５に電動モータを取り付け、そ の電動モータと消音器本体４の後端板７との間に遊星歯車機構を設けることによ り尾管装置５の回転運動を行なうことができる。

【００２３】 また、本実施例においては、消音器本体４の後端板７に、後端板７のガス排出 孔９と開口孔面積が異なる内径の排気尾管１１を有する尾管装置５を外設し、こ の尾管装置５を回転させることにより、種々の口径の排気尾管１１を選定し、最 適な開口孔面積を確保しているが、最適な開口孔面積を確保するためには、かか る構造に限定されることなく、例えば、エンジン回転数に応じて口径の変化する 単一の排気尾管を消音器本体４の後端板７に取り付けることもできる。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、エンジン回転数に応じて、排気尾管の 開口孔面積及び一種の共鳴周波数が最適に選定される。従って、排気ガスの背圧 が低く制御され、エンジン出力を確保することができる。同時に、エンジン回転 数の変化に応じて一種の共鳴周波数がずれて、エンジン回転数の変化に伴って開 口孔面積を介して決定された一種の共鳴周波数と、排気騒音に含まれる種々の周 波数のうちの周波数が一致し、排気騒音の音圧レベルのピークがカットされる。 従って、排気騒音を低減することができる。以上のように、エンジン回転が変化 しても、排気ガスの背圧を低く制御してエンジン出力を確保することができると ともに排気騒音も同時に低減することができる。

【００２５】 また、従来例のように所定のエンジン回転数を境界とした２段階制御ではなく 、無段階のエンジン回転数に対応してエンジン出力の確保及び排気騒音の低減を 制御するのに、アクチュエータを介して尾管装置の排気尾管の開口孔面積を変化 させれば良いので、多数のアクチュエータ，バルブ等を必要とせず、構造を簡単 に構成することができる。

【００２６】 さらに、制御すべき対象が排気尾管の開口孔面積及び開口孔面積に対応する一 種の共鳴周波数と２つあるにもかかわらず、エンジン回転数を制御するだけでエ ンジン出力の確保及び排気騒音の低減を同時に達成することができるので、構造 を簡単に構成することができる。 そして、尾管装置の排気尾管が一種の共鳴作用を営み、そのためには１種の共 鳴周波数に対応して種々の大きさの消音器本体の容積が必要となるが、排気尾管 の開口孔面積を変えることにより、これに対応している。従って、当該排気消音 装置をコンパクトに構成することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係わる排気消音装置の断面図
である。

【図２】図１のＡ方向矢視図である。

【図３】同排気消音装置の装着状態を示す平面図であ
る。

【図４】同排気消音装置の制御ブロック図である。

【図５】従来における排気消音装置を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

３ 排気消音装置 ４ 消音器本体 ５ 尾管装置 ６ 前端板 ７ 後端板 ９ ガス排出口 １１ 排気尾管 １４ アクチュエータ １６ 記憶装置 １７ 開口面積判断手段 １８ 回転数検出手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後端を前端板（６）及びガス排出孔
   （９）を有する後端板（７）でそれぞれ密封してなる消
   音器本体（４）と、後端板（７）のガス排出孔（９）と
   開口孔面積が異なる内径の排気尾管（１１）を有し、後
   端板（７）に外設された尾管装置（５）と、エンジン回
   転数を検出する回転数検出手段（１８）と、所定のエン
   ジン回転数に対応する開口孔面積及びこの開口孔面積に
   対応する一種の共鳴周波数を記載した対応データを記憶
   する記憶装置（１６）と、回転数検出手段（１８）から
   のエンジン回転数の信号が入力され、記憶装置（１６）
   の対応データに基づき排気尾管（１１）の開口孔面積を
   算出する開口面積判断手段（１７）と、開口面積判断手
   段（１７）からの命令により排気尾管（１１）の開口孔
   面積を変化させるアクチュエータ（１４）とを備えてい
   ることを特徴とする排気消音装置。