JPH09228819A - 制御型排気系システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気系に排気機能を制御するバルブ部材が設
けられた制御型排気系システムにおいて、コスト低減，
小型化，共用化を達成しながら加速操作時に滑らかな加
速感と心地良い加速排気音を得ると共に、良好な外観を
保ちながらシングルテールのマフラに対応可能なシステ
ムを提供すること。 【解決手段】 エンジンからの排気ガスを導入するマフ
ラ入口管２と分岐管４ａが前端板１ｂに接続され、ただ
１つのマフラ出口管４ｂが後端板１ｃに接続されたマフ
ラ１と、分岐管４ａの途中に設けられた制御バルブ５
と、シリンダ室６ａの圧力レベルに応じたピストンスト
ロークの大きさにより制御バルブ５のバルブ開度を無段
階に変更するシリンダ型アクチュエータ６と、シリンダ
型アクチュエータ６のシリンダ室６ａに一端が開口さ
れ、排気圧を導入する他端が排気系の高排気圧位置に開
口された圧力導管７と、を備えた手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンからテー
ルチューブに至る排気系に排気機能を制御するバルブ部
材が設けられた制御型排気系システムの技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、排気系に設けられたバルブ部材の
開閉駆動制御を行なうアクチュエータとしては、例え
ば、下記に列挙するようなアクチュエータが知られてい
る。

【０００３】(1) モータアクチュエータ サーボモータの回転駆動をワイヤによりバルブシャフト
に加えて開閉駆動制御するアクチュエータが知られてい
る（特開平３−１８５２０９号公報等）。

【０００４】(2) ダイヤフラム型正圧アクチュエータ マフラの内部圧をダイヤフラム室に導き、マフラの内部
に設けたバルブを排圧の大きさとバネ力のバランスによ
り開閉するアクチュエータが知られている（特開平４−
１２４４１８号公報）。

【０００５】(3) ダイヤフラム型負圧アクチュエータ エンジン吸気圧をタンク及びソレノイド弁を介してダイ
ヤフラム室に導き、マフラの上流位置に設けたバルブを
開閉するアクチュエータが知られている（特開平２−２
５９２１７号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制御型排気系システムに用いられるアクチュエータ
にあっては下記に列挙する問題がある。

【０００７】(1) モータアクチュエータにあっては、エ
ンジン回転数等に応じて制御指令を出力する電子コント
ローラを必要とするし、サーボモータ自体が高価である
ため、システムがコスト高となる。また、ダイヤフラム
型アクチュエータにおいても外部から電子制御されるソ
レノイド弁を設けた場合、同様にコスト高となる。

【０００８】(2) ダイヤフラム型正圧アクチュエータや
ダイヤフラム型負圧アクチュエータにあっては、受圧面
積を十分に確保する必要があることからアクチュエータ
径が大径となり、システムが大型化してしまうし、レイ
アウトや設置スペースの異なる様々な車種への共用化が
困難である。

【０００９】さらに、上記特開平２−２５９２１７号公
報に記載されているダイヤフラム型負圧アクチュエータ
にあっては、負圧をエンジン吸気圧から取り出している
ので、車両の後方に設けられているマフラに導くには、
長い配管を必要とする欠点を有する。

【００１０】(3) モータアクチュエータもダイヤフラム
型アクチュエータもバルブ全開またはバルブ全閉のオン
・オフ駆動となり、例えば、加速操作時でバルブ閉から
バルブ開へと切り換わるエンジン回転領域で排気静圧及
び排気音が一時的に低下する特性を示し、滑らかな加速
感が得られないし、違和感のある加速排気音となる。

【００１１】本発明が解決しようとする課題１は、排気
系に排気機能を制御するバルブ部材が設けられた制御型
排気系システムにおいて、コスト低減，小型化，共用化
を達成しながら加速操作時に滑らかな加速感と心地良い
加速排気音を得ると共に、良好な外観を保ちながらシン
グルテールのマフラに対応可能なシステムを提供するこ
とにある。

【００１２】課題２は、消音性能とエンジン出力性能と
の両立を図りながら、課題１を達成することにある。

【００１３】課題３は、コンパクトな配管構造にてシリ
ンダ型アクチュエータの作動確保を図りながら、課題１
または課題２を達成することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

（解決手段１）上記課題の解決手段１（請求項１）の制
御型排気系システムは、エンジンからの排気ガスを導入
するマフラ入口管とマフラ入口管から分岐する分岐管が
前端板に接続されると共に、排気ガスを排出するただ１
つのマフラ出口管が後端板に接続されたマフラと、前記
分岐管の途中に設けられた制御バルブと、前記制御バル
ブのバルブシャフトに接続され、シリンダ室の圧力レベ
ルに応じたピストンストロークの大きさによりバルブ開
度を無段階に変更するシリンダ型アクチュエータと、前
記シリンダ型アクチュエータのシリンダ室に一端が開口
され、排気圧を導入する他端が排気系の高排気圧位置に
開口された圧力導管と、を備えていることを特徴とす
る。

【００１５】作用を説明する。

【００１６】走行時、エンジンからの排気圧に応じた圧
力が圧力導管を介してシリンダ型アクチュエータのシリ
ンダ室に導かれ、この圧力レベルに応じたピストンスト
ロークによりシリンダ型アクチュエータに連結されてい
る制御バルブは、バルブ開度が無段階に変更される。

【００１７】排気静圧特性や排気音特性は、制御バルブ
のバルブ開度が無段階に変更されるため、排気静圧や排
気音の一時的な低下や上昇がなく、リニアに増加または
減少する特性を示す。

【００１８】制御バルブをマフラ入口管から分岐する分
岐管の途中に設けたため、制御バルブを駆動させるシリ
ンダ型アクチュエータは制御バルブの隣接位置に配置さ
れることになり、車両後方からみた場合にシリンダ型ア
クチュエータがマフラにより隠れるマフラの前方位置と
なる。

【００１９】（解決手段２）上記課題の解決手段２（請
求項２）は、請求項１記載の制御型排気系システムにお
いて、前記マフラの内部を、下流側から第１共鳴室，第
１拡張室，第２拡張室，第２共鳴室に画成し、前記マフ
ラ入口管の管端を第１共鳴室に開口すると共に、その管
壁に第１拡張室に開孔する第１多孔部を設け、両管端が
第１拡張室と第２共鳴室に開口された連通管を設け、そ
の管壁に第２拡張室に開孔する第２多孔部を設け、前記
分岐管とマフラ出口管とを一体に連結させた排圧制御管
をマフラの前端板から後端板へと貫通させ、その管壁に
第２拡張室に開孔する第３多孔部を設けたことを特徴と
する。

【００２０】作用を説明すると、バルブ全閉時の排気ガ
スの流れは、マフラ入口管からのみの流れとなり、第１
拡張室と第２拡張室による拡張消音と、第１共鳴室と第
２共鳴室による共鳴消音による消音作用が行なわれる。

【００２１】バルブ全開時の排気ガスの流れは、ほとん
どが排圧制御管からの流れとなり、一部がバルブ全閉時
と同様の流れとなる。そして、分岐部から排圧制御管に
伝搬する排気騒音は、第３多孔部により拡張消音し、マ
フラ入口管に伝搬する排気騒音は、バルブ全閉時におけ
る作用により消音される。

【００２２】バルブ中間開度時の排気ガスの流れは、マ
フラ入口管と排圧制御管とに別れる流れとなるが、制御
バルブの開度が大きいほど排圧制御管への排気ガス流量
が増し、バルブ全閉域での消音主体からエンジン出力向
上サイドへと移行する。

【００２３】（解決手段３）上記課題の解決手段３（請
求項３）は、請求項１または請求項２記載の制御型排気
系システムにおいて、前記マフラ入口管の分岐部より上
流位置に触媒コンバータを設け、前記圧力導管の排気圧
導入端を、触媒コンバータの上流位置または第１共鳴室
または触媒コンバータの下流位置のいずれかに配置した
ことを特徴とする。

【００２４】作用を説明すると、排気圧導入端の候補と
して制御バルブから近い位置を複数設定し、各位置での
排気圧力を測定してみると、触媒コンバータの上流位置
と第１共鳴室と触媒コンバータの下流位置とで高い排気
圧力が生じ、シリンダ型アクチュエータを作動させるこ
とができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）実施の形態１は、解決手段１〜解決手
段３に対応する制御型排気系システムである。

【００２６】まず、構成を説明する。

【００２７】図１は実施の形態１の制御型排気系システ
ムを示す全体図、図２は実施の形態１の制御型排気系シ
ステムに用いられたシリンダ型アクチュエータ及び制御
バルブを示す図である。

【００２８】図１において、１はマフラ、２はマフラ入
口管、３は連結管、４は排圧制御管、５は制御バルブ、
６はシリンダ型アクチュエータ、７は圧力導管、８は触
媒コンバータ、９はコンバータ入口管である。

【００２９】前記マフラ１は、筒状のマフラ本体１ａ
と、マフラ本体１ａの前後端位置に設けられた前端板１
ｂ及び後端板１ｃと、前後の端板１ｂ，１ｃとは平行に
設けられた第１仕切板１ｄ，第２仕切板１ｅ，第３仕切
板１ｆと、を有して構成されている。これらの仕切板１
ｄ，１ｅ，１ｆにより、マフラ１の内部は、下流側から
第１共鳴室Ｅ１，第１拡張室Ｆ１，第２拡張室Ｆ２，第
２共鳴室Ｅ２に画成されている。

【００３０】前記マフラ入口管２は、その管端が第１共
鳴室Ｅ１に開口され、その管壁には第１拡張室Ｆ１に開
孔する第１多孔部Ｄ１が設けられている。

【００３１】前記連通管３は、仕切板１ｄ，１ｅに支持
され、両管端が第１拡張室Ｆ１と第２共鳴室Ｅ２に開口
され、その管壁には第２拡張室Ｆ２に開孔する第２多孔
部Ｄ２が設けられている。

【００３２】前記排圧制御管４は、マフラ入口管２の分
岐点Ｈから分岐させた分岐管４ａとマフラ出口管４ｂと
を一体に連結させた管で、マフラ１の前端板１ｂから後
端板１ｃへと貫通させて配置され、その管壁には第２拡
張室Ｆ２に開孔する第３多孔部Ｄ３が設けられている。

【００３３】前記制御バルブ５は、排圧制御管４のマフ
ラ入口側の分岐管４ａの途中に設けられたバタフライ型
のバルブである。

【００３４】前記シリンダ型アクチュエータ６は、制御
バルブ５のバルブシャフト５ａに開閉レバー１０を介し
て接続され（図２参照）、シリンダ室６ａの排気圧レベ
ルに応じたピストンストロークの大きさによりバルブ開
度を無段階に変更するアクチュエータである。

【００３５】前記圧力導管７は、シリンダ型アクチュエ
ータ６のシリンダ室６ａに一端が開口され、排気圧を導
入する他端が排気系の触媒コンバータ８の下流位置に開
口された管である。

【００３６】前記シリンダ型アクチュエータ６の具体的
構造を図２により説明すると、シリンダ型アクチュエー
タ６は、圧力導管７が連結されるシリンダ室６ａと、こ
のシリンダ室６ａの正圧の圧力レベルに応じてストロー
クするカップシール型のピストン６ｂと、ピストン６ｂ
をバルブ全閉方向に付勢するスプリング６ｃと、制御バ
ルブ５のバルブシャフト５ａに開閉レバー１０を介して
接続されるピストンロッド６ｄと、ピストン６ｂのスト
ロークＬを規制するストッパ６ｅとを有して構成されて
いる。

【００３７】シリンダ型アクチュエータ６は、アクチュ
エータ本体６ｆをブラケット１１に固定することで取り
付けられる。

【００３８】制御バルブ５は、分岐管４ａを貫通して配
置されたバルブシャフト５ａと、バルブシャフト５ａに
固定されたバルブプレート５ｂを有して構成されてい
る。

【００３９】ピストンロッド６ｄと開閉レバー１０と
は、ピン６ｇと長孔１０ａのピン結合により連結されて
いる。

【００４０】次に、作用を説明する。

【００４１】［排気圧導入部の決定］本願発明で採用し
ているシリンダ型アクチュエータ６は、排気圧力をその
駆動源としている。よって、シリンダ型アクチュエータ
６に近い位置でアクチュエータ作動が確保される排気圧
力レベルを持つ排気圧導入部を決定する必要があり、こ
のために、本発明者は、図３に示す実験装置を用い、
〜の７ケ所の圧力測定点を設定し、制御バルブは全閉
のままでエンジン回転数を変えながら排気圧力を測定し
た。尚、〜の数字は図４のＰ１〜Ｐ７にそれぞれ対
応している。

【００４２】図４の排気圧力測定結果をみると、最も排
気圧力レベルが高いのが、触媒コンバータの上流位置
の排気圧力Ｐ１であり、次に高いのが第１共鳴室の排
気圧力Ｐ６であり、その次に高いのが触媒コンバータの
下流位置の排気圧力Ｐ２という結果が得られた。

【００４３】すなわち、，，のいずれの位置でも
アクチュエータ作動を確保する排気圧力レベルに達して
いる。そこで、，，の中からどの位置を選択する
かということになる。

【００４４】触媒コンバータの上流位置を選択する
と、排気圧導入部とシリンダ型アクチュエータ６とが離
れているため長い圧力導管が必要となる。

【００４５】第１共鳴室を選択すると、長い圧力導管
が必要であると共に、マフラ１に穴を開ける必要がある
し、マフラ１から圧力導管への熱影響を遮断する工夫が
必要である。

【００４６】触媒コンバータの下流位置を選択する
と、圧力導管が短くて済み、最も排気圧力を取り出し易
い。

【００４７】よって、本実施の形態１では、触媒コンバ
ータの下流位置を排気圧導入部として選択することを
決定した。

【００４８】［バルブ開閉作用］走行時、エンジンから
排気ガスが流れてくると圧力導管７を介してシリンダ型
アクチュエータ６のシリンダ室６ａに導かれる。そし
て、シリンダ室６ａではこの圧力レベルに応じてピスト
ン６ｂがストロークするため、シリンダ型アクチュエー
タ６のピストンロッド６ｄに連結されている制御バルブ
５は、このピストンストロークの大きさに応じてバルブ
開度が無段階に変更される。

【００４９】そこで、実際上、どのようにバルブ開度が
変化するかということを確かめるべく、触媒コンバータ
の下流位置を排気圧導入部とし、エンジン回転数を変
化させて弁の開角度を測定した。

【００５０】この実験結果を図５に示すが、この図５か
ら明らかなように、エンジン回転数が１５００ｒｐｍま
では制御バルブ５が全閉を保ち、エンジン回転数が１５
００〜４５００ｒｐｍまでは制御バルブ５の開度がエン
ジン回転数の上昇に従って高くなり、エンジン回転数が
４５００ｒｐｍを超えると制御バルブ５が全開を保津と
いう開弁特性となる。尚、バルブ全開の時に開角度が７
０ｄｅｇであるのは、図２に示すように、バルブ全閉時
に管軸直交線から２０ｄｅｇ程度の傾斜角を持たせてバ
ルブプレート５ｂが設定されているため、その位置を０
ｄｅｇとすると７０ｄｅｇの位置でバルブ全開（７０＋
２０＝９０ｄｅｇ）となる。

【００５１】つまり、あるエンジン回転数を境に全閉か
ら全開へと切り換わるのではなく、１５００〜４５００
ｒｐｍのエンジン回転数領域ではバルブが中間開度を保
ちながら滑らかに開度変化する特徴的な特性を示す。

【００５２】この中間開度を保ちながらバルブ開度を変
化させる場合、排気圧力の変動に伴うバルブの開閉ハン
チングが問題となる。

【００５３】しかし、シリンダ型アクチュエータ６の内
部摩擦により、シリンダ室６ａ内の圧力が上昇しピスト
ン６ｂが進む時と、シリンダ室６ａ内の圧力が下降しピ
ストン６ｂが戻る時とでヒステリシスを持つ特性を示
し、ヒステリシス圧力幅が不感帯となる。また、圧力導
管７の内径を小さく設定するか途中にオリフィス等を設
けて排気ガス流の流路断面積を狭くすると、エンジン気
筒数や回転数に応じた周期で変動する排気ガスの脈動振
幅が小さく平滑化される。

【００５４】よって、ヒステリシス圧力幅以下の排気ガ
スの脈動があってもピストンストロークが保持され、制
御バルブ５の開閉ハンチングが防止される。

【００５５】［バルブ全閉時作用］バルブ全閉時の排気
ガスの流れは、図６の矢印に示すように、マフラ入口管
２→第１多孔部Ｄ１→第１拡張室Ｆ１→連結管３→第２
多孔部Ｄ２→第２拡張室Ｆ２→第３多孔部Ｄ３→マフラ
出口管４ｂ→大気となる。尚、第１共鳴室Ｅ１はマフラ
入口管２からの排気ガスにより、また、第２共鳴室Ｅ２
は連結管３からの排気ガスにより加圧されるが、排気ガ
スが流れることはない。

【００５６】よって、下記に列挙する作用により排気騒
音が消音される。

【００５７】第１多孔部Ｄ１からの排気ガスを第１拡
張室Ｆ１で膨張させ、圧力を低下させることによる拡張
消音。

【００５８】マフラ入口管２からの騒音のうち第１共
鳴室Ｅ１の容積設定による特定周波数の騒音を低減させ
る共鳴消音。

【００５９】第２多孔部Ｄ２からの排気ガスを第２拡
張室Ｆ２で膨張させ、圧力を低下させることによる拡張
消音。

【００６０】連結管３からの騒音のうち第１共鳴室Ｅ
２の容積設定による特定周波数の騒音を低減させる共鳴
消音。

【００６１】分岐部Ｈと制御バルブ５との間の分岐管
４ａによる共鳴消音。

【００６２】第３多孔部Ｄ３と制御バルブ５との間の
分岐管４ａによる共鳴消音。

【００６３】尚、とは、管の長さと径で共鳴周波数
が決まってしまうので、必ずしも消音したい音にチュー
ニングできるとは限らない。

【００６４】このように、バルブ全閉時には、マフラ入
口管２からの排気ガスの全てが２つの拡張室Ｆ１，Ｆ２
を経過して流れ、２つの拡張消音と２つの共鳴消音の作
用を受けることで、排気騒音は高い消音作用により低減
されることになる。

【００６５】一方、バルブ全閉時には、消音を主体とす
ることで排気抵抗が高く、エンジン出力に影響を与える
排気圧力は高めとなる。

【００６６】［バルブ全開時］バルブ全開時の排気ガス
の流れは、図７の実線矢印に示すように、ほとんどの排
気ガスは、マフラ入口管２→分岐部Ｈ→排圧制御管４→
大気となる。そして、排気ガスの一部は、バルブ全閉時
と同様に、マフラ入口管２→第１多孔部Ｄ１→第１拡張
室Ｆ１→連結管３→第２多孔部Ｄ２→第２拡張室Ｆ２→
第３多孔部Ｄ３→マフラ出口管４ｂ→大気となる。

【００６７】よって、分岐部Ｈから排圧制御管４に伝搬
する排気騒音は、第３多孔部Ｄ３により拡張消音し、マ
フラ入口管２に伝搬する排気騒音は、バルブ全閉時にお
ける上記〜（，の作用はない）の作用により消
音される。

【００６８】このように、バルブ全開時においてマフラ
入口管２へ流れる排気ガスは、排圧制御管４を経過する
主流の流れにより第３多孔部Ｄ３から吸引される流れが
ある程度と思われるため、高い消音作用を望むことがで
きない。

【００６９】しかし、バルブ全開時には、主に分岐部Ｈ
から排圧制御管４を経過する流れにより低排気抵抗にて
排気ガスが大気に放出されることで、排気圧力が低くな
り、エンジン出力を向上させる。

【００７０】［バルブ中間開度時］バルブ中間開度時に
おける排気ガスの流れは、図８の実線矢印に示すよう
に、バルブ開度が小開度領域では、マフラ入口管２への
流れが主体で排圧制御管４への流れがわずかであり、バ
ルブ開度が中開度領域では、マフラ入口管２への流れと
排圧制御管４への流れとが共に生じ、バルブ開度が大開
度領域では、排圧制御管４への流れが主体でありマフラ
入口管２への流れがわずかとなる。

【００７１】従って、消音性能は、バルブ開度が大きく
なるほど徐々に低下し、逆に、エンジン出力性能は、バ
ルブ開度が大きくなるほど高まり、しかも、その移行は
エンジン回転数が１５００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍと変
化する過程で行なわれることで、低エンジン回転側では
消音性能が重視され、高エンジン回転側ではエンジン出
力性能が重視され、両性能の比率関係がエンジン回転の
変化に伴って滑らかに移行してゆくことで、消音性能と
エンジン出力向上とが違和感なくうまく両立する関係が
得られる。

【００７２】［加速操作時］アクセルを踏み込んでの加
速操作時でエンジン回転数の上昇に伴い排気圧の圧力レ
ベルが高まる時には、上記のように制御バルブ５がバル
ブ閉から徐々にバルブ開度が増してバルブ開へと無段階
に変更されるため、滑らかな加速感と心地良い加速排気
音が得られる。

【００７３】これを証明するべく排気圧力を測定した実
験結果を図９に示す。この図９は強制的に制御バルブを
閉じた時の全閉バルブ特性（黒四角）と、強制的に制御
バルブを開いた時の全開バルブ特性（白四角）と、実施
の形態１のシステムでの可変バルブ特性（黒丸）とを比
較する排気圧力特性である。

【００７４】エンジン回転数が１５００ｒｐｍまでのバ
ルブ全閉領域では、本実施の形態１での排気圧力特性は
全閉バルブ特性とほぼ一致する。

【００７５】エンジン回転数が１５００ｒｐｍ〜４５０
０ｒｐｍまでのバルブ中間開度領域では、本実施の形態
１での排気圧力特性は全閉バルブ特性側から徐々に全開
バルブ特性側へと近づき、約４２５０ｒｐｍのクロスポ
イントＰ（排気ガスがほとんど分岐管４ａに流れる点）
で全開バルブ特性と一致し、その後、全開バルブ特性よ
り低い排気圧力特性となる。

【００７６】エンジン回転数が４５００ｒｐｍ以上のバ
ルブ全開領域では、本実施の形態１での排気圧力特性は
全開バルブ特性に対して圧力差の分だけ低い排気圧力特
性にて推移する。

【００７７】この特性比較で明らかなように、実施の形
態１では、制御バルブ５がピストンストロークの大きさ
に応じてそのバルブ開度が無段階に変更されるため、エ
ンジン回転数の上昇に応じて排気圧力がリニアに増加し
て、排気抵抗が徐々に小さくなって滑らかな加速感と心
地良い加速排気音が得られる。

【００７８】加えて、制御バルブ５を駆動させるシリン
ダ型アクチュエータ６は、排気圧力を駆動源とするた
め、シリンダ型アクチュエータ６で消費されるエネルギ
分だけ排気圧力が低くなり、クロスポイントＰを超える
エンジン回転領域では、全開バルブ特性と比較した場
合、圧力差の分だけ排気抵抗が小さくなることによりエ
ンジン出力が向上して加速性が増すことになる。

【００７９】［システムの車両適用時］この制御型排気
系システムを車両に適用するにあたって、排気系バルブ
の開閉駆動制御を行なうアクチュエータとして、排気圧
により駆動されるシリンダ型アクチュエータ６を用いて
いるため、モータアクチュエータやソレノイドを用いて
電子制御するシステムに比べて大幅にシステムのコスト
低減が図れる。

【００８０】加えて、アクチュエータとしてダイヤフラ
ム型アクチュエータに比べて外径が小さいシリンダ型ア
クチュエータ６を用いているため、システムの小型化が
図られるし、この小型化に伴ってレイアウトや設置スペ
ースの異なる様々な車種へのシステムの共用化が達成で
きる。

【００８１】さらに、制御バルブ５をマフラ入口管２か
ら分岐する分岐管４ａの途中に設けため、制御バルブ５
を駆動させるシリンダ型アクチュエータ６は制御バルブ
５の隣接位置に配置されることになり、車両後方からみ
た場合にシリンダ型アクチュエータ６はマフラ１により
隠れるマフラ１の前方位置となる。

【００８２】次に、効果を説明する。

【００８３】（１）エンジンからの排気ガスを導入する
マフラ入口管２とマフラ入口管２から分岐する分岐管４
ａが前端板１ｂに接続されると共に、排気ガスを排出す
るただ１つのマフラ出口管４ｂが後端板１ｃに接続され
たマフラ１と、分岐管４ａの途中に設けられた制御バル
ブ５と、制御バルブ５のバルブシャフト５ａに接続さ
れ、シリンダ室６ａの圧力レベルに応じたピストンスト
ロークの大きさによりバルブ開度を無段階に変更するシ
リンダ型アクチュエータ６と、シリンダ型アクチュエー
タ６のシリンダ室６ａに一端が開口され、排気圧を導入
する他端が排気系の高排気圧位置に開口された圧力導管
７と、を備えた構成としたため、コスト低減，小型化，
共用化を達成しながら加速操作時に滑らかな加速感と心
地良い加速排気音を得ると共に、良好な外観を保ちなが
らシングルテールのマフラ１に対応可能なシステムを提
供することができる。

【００８４】（２）マフラ１の内部を、下流側から第１
共鳴室Ｅ１，第１拡張室Ｆ１，第２拡張室Ｆ２，第２共
鳴室Ｅ２に画成し、マフラ入口管２の管端を第１共鳴室
Ｅ１に開口すると共に、その管壁に第１拡張室Ｆ１に開
孔する第１多孔部Ｄ１を設け、両管端が第１拡張室Ｆ１
と第２共鳴室Ｅ２に開口された連通管３を設け、その管
壁に第２拡張室Ｆ２に開孔する第２多孔部Ｄ２を設け、
分岐管４ａとマフラ出口管４ｂとを一体に連結させた排
圧制御管４をマフラ１の前端板１ｂから後端板１ｃへと
貫通させ、その管壁に第２拡張室Ｆ２に開孔する第３多
孔部Ｄ３を設けたため、バルブ閉領域で発揮される消音
性能とバルブ開領域で発揮されるエンジン出力性能との
両立を図ることができる。

【００８５】（３）マフラ入口管２の分岐部Ｈより上流
位置に触媒コンバータ８を設け、圧力導管７の排気圧導
入端を、触媒コンバータ８の下流位置に配置したため、
シリンダ型アクチュエータ６の作動を確保しながら、圧
力導管７が短くて済み、排気圧力を取り出し易い。

【００８６】（他の実施の形態）実施の形態１では、制
御バルブとしてバタフライ型バルブのものを示したが、
バルブ開度が無段階に変更できるものであればシャッタ
ー型バルブ等を用いても良い。

【００８７】実施の形態１では、圧力導管の排気圧導入
端を触媒コンバータの下流位置に配置した例を示した
が、圧力導管の排気圧導入端を、触媒コンバータの上流
位置または第１共鳴室に配置する例としても良い。

【００８８】実施の形態１では、内部を下流側から第１
共鳴室，第１拡張室，第２拡張室，第２共鳴室に画成し
たマフラの例を示したが、具体的なマフラ構造は、入口
管と分岐管と出口管を有するシングルテールマフラ構造
であれば、実施の形態１に示す構造に限られるものでは
なく、車種や要求性能等に応じて適宜設計することがで
きる。

【００８９】実施の形態１では、エンジン出力重視のマ
フラ設計思想に基づいて、分岐管とマフラ出口管とを一
体に連結させた排圧制御管をマフラの前端板から後端板
へと貫通させた例を示したが、分岐管とマフラ出口管と
はそれぞれ独立の管とする例であっても良い。

【００９０】

【発明の効果】請求項１記載の第１の発明の制御型排気
系システムにあっては、エンジンからの排気ガスを導入
するマフラ入口管とマフラ入口管から分岐する分岐管が
前端板に接続されると共に、排気ガスを排出するただ１
つのマフラ出口管が後端板に接続されたマフラと、分岐
管の途中に設けられた制御バルブと、制御バルブのバル
ブシャフトに接続され、シリンダ室の圧力レベルに応じ
たピストンストロークの大きさによりバルブ開度を無段
階に変更するシリンダ型アクチュエータと、シリンダ型
アクチュエータのシリンダ室に一端が開口され、排気圧
を導入する他端が排気系の高排気圧位置に開口された圧
力導管と、を備えている装置としたため、コスト低減，
小型化，共用化を達成しながら加速操作時に滑らかな加
速感と心地良い加速排気音を得ると共に、良好な外観を
保ちながらシングルテールのマフラに対応可能なシステ
ムを提供することができるという効果が得られる。

【００９１】請求項２記載の第２の発明にあっては、請
求項１記載の制御型排気系システムにおいて、マフラの
内部を、下流側から第１共鳴室，第１拡張室，第２拡張
室，第２共鳴室に画成し、マフラ入口管の管端を第１共
鳴室に開口すると共に、その管壁に第１拡張室に開孔す
る第１多孔部を設け、両管端が第１拡張室と第２共鳴室
に開口された連通管を設け、その管壁に第２拡張室に開
孔する第２多孔部を設け、分岐管とマフラ出口管とを一
体に連結させた排圧制御管をマフラの前端板から後端板
へと貫通させ、その管壁に第２拡張室に開孔する第３多
孔部を設けたため、消音性能とエンジン出力性能との両
立を図りながら、上記効果を得ることができる。

【００９２】請求項３記載の第３の発明にあっては、請
求項１または請求項２記載の制御型排気系システムにお
いて、マフラ入口管の分岐部より上流位置に触媒コンバ
ータを設け、圧力導管の排気圧導入端を、触媒コンバー
タの上流位置または第１共鳴室または触媒コンバータの
下流位置のいずれかに配置したため、コンパクトな配管
構造にてシリンダ型アクチュエータの作動確保を図りな
がら、上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の制御型排気系システムを示す全
体図である。

【図２】実施の形態１の制御型排気系システムのシリン
ダ型アクチュエータ及び制御バルブを示す図である。

【図３】実施の形態１の制御型排気系システムの排気圧
力測定やバルブ開度測定等を行なった実験システム図で
ある。

【図４】排気系システム上で設定した７つの測定点での
エンジン回転数に対する排気圧力測定結果図である。

【図５】実施の形態１の制御型排気系システムでのエン
ジン回転数に対する制御バルブ開弁特性図である。

【図６】実施の形態１のシステムでバルブ全閉とした場
合の排気ガスの流れを示す作用説明図である。

【図７】実施の形態１のシステムでバルブ全開とした場
合の排気ガスの流れを示す作用説明図である。

【図８】実施の形態１のシステムでバルブ中間開度とし
た場合の排気ガスの流れを示す作用説明図である。

【図９】実施の形態１のシステムと全閉バルブシステム
と全開バルブシステムとのエンジン回転数に対する排気
圧力特性比較図である。

【符号の説明】

１ マフラ １ｂ 前端板 １ｃ 後端板 ２ マフラ入口管 ３ 連結管 ４ 排圧制御管 ４ａ 分岐管 ４ｂ マフラ出口管 ５ 制御バルブ ５ａ バルブシャフト ６ シリンダ型アクチュエータ ６ａ シリンダ室 ７ 圧力導管 ８ 触媒コンバータ Ｅ１ 第１共鳴室 Ｅ２ 第２共鳴室 Ｆ１ 第１拡張室 Ｆ２ 第２拡張室 Ｄ１ 第１多孔部 Ｄ２ 第２２多孔部 Ｄ３ 第３多孔部 Ｈ 分岐部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンからの排気ガスを導入するマフ
   ラ入口管（２）とマフラ入口管（２）から分岐する分岐
   管（４ａ）が前端板（１ｂ）に接続されると共に、排気
   ガスを排出するただ１つのマフラ出口管（４ｂ）が後端
   板（１ｃ）に接続されたマフラ（１）と、 前記分岐管（４ａ）の途中に設けられた制御バルブ
   （５）と、 前記制御バルブ（５）のバルブシャフト（５ａ）に接続
   され、シリンダ室（６ａ）の圧力レベルに応じたピスト
   ンストロークの大きさによりバルブ開度を無段階に変更
   するシリンダ型アクチュエータ（６）と、 前記シリンダ型アクチュエータ（６）のシリンダ室（６
   ａ）に一端が開口され、排気圧を導入する他端が排気系
   の高排気圧位置に開口された圧力導管（７）と、 を備えていることを特徴とする制御型排気系システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制御型排気系システムに
   おいて、 前記マフラ（１）の内部を、下流側から第１共鳴室（Ｅ
   １），第１拡張室（Ｆ１），第２拡張室（Ｆ２），第２
   共鳴室（Ｅ２）に画成し、 前記マフラ入口管（２）の管端を第１共鳴室（Ｅ１）に
   開口すると共に、その管壁に第１拡張室（Ｆ１）に開孔
   する第１多孔部（Ｄ１）を設け、 両管端が第１拡張室（Ｆ１）と第２共鳴室（Ｅ２）に開
   口された連通管（３）を設け、その管壁に第２拡張室
   （Ｆ２）に開孔する第２多孔部（Ｄ２）を設け、 前記分岐管（４ａ）とマフラ出口管（４ｂ）とを一体に
   連結させた排圧制御管（４）をマフラ（１）の前端板
   （１ｂ）から後端板（１ｃ）へと貫通させ、その管壁に
   第２拡張室（Ｆ２）に開孔する第３多孔部（Ｄ３）を設
   けたことを特徴とする制御型排気系システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の制御型排
   気系システムにおいて、 前記マフラ入口管（２）の分岐部（Ｈ）より上流位置に
   触媒コンバータ（８）を設け、 前記圧力導管（７）の排気圧導入端を、触媒コンバータ
   （８）の上流位置または第１共鳴室（Ｅ１）または触媒
   コンバータ（８）の下流位置のいずれかに配置したこと
   を特徴とする制御型排気系システム。