JPS6019907A

JPS6019907A - 内燃機関用消音器

Info

Publication number: JPS6019907A
Application number: JP12648583A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Murai; 村井　俊水; Katsunori Kawatake; 川竹　勝則; Akira Ohata; 明大畠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1985-02-01

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】本発明は、自動車等の車輌に用いられる内燃機関の排気
装置に組込まれる消＠器に係る。

一般に、自動車用内燃機関の抽気装置は排気騒音を低減
する消音器を含んでいる。

内燃機関用消音器には、拡張型のものと共鳴型のものと
があり、拡張型消音器は、拡張比が大きいほど、低周波
成分を多く含む脈動騒音の消音効果が大きくなるが、し
かし高周波成分を多く含む気流騒音の消音効果が少なく
なり、このため従来から一般に知られている拡張型消音
器の如く拡張比が変化しないものに於ては脈動騒音の低
減と気流騒音の低減とを両立することができない。

内燃機関の排気騒音のうち脈動騒音は、機関回転数が比
較的低（、吸入空気量が少なく排気ガス流速がさほど速
くない時に多く発生し、これに対し気流騒音は、機関回
転数が比較的高く、吸入空気量が多くて排気ガス流速が
速い時に多く発生する。

共鳴型消音器は、自身の共振周波数に近い周波数の騒音
の音圧レベルを低減する消音効果を生じるものであり、
従来から一般に知られている共鳴型消音器は一つの共振
周波数しか有していないので消音効果を生ずる周波数域
を限られている。

本発明は、拡張比が変化する拡張型消音器を備えた内燃
機関用消音器を提供することを目的としており、更に詳
細にはその拡張比が内燃機関の運転状態に応じて変化す
る排気騒音特性に適合して変化し、優れた消音効果を奏
する内燃機関用消音器を提供せんとするものである。

かかる目的は、本発明によれば、内燃機関に接続される
インレットパイプと、大気へ開放されるアウトレットパ
イプと、前記インレットパイプと前記アウトレットパイ
プとの間に拡張室を郭定する拡張室ハウジングと、前記
アウトレットパイプの実効通路断面積を可変制御する弁
と、内燃機関の吸入空気量の増大に応じて前記弁を開弁
させる制御手段とを有している内燃機関用消音器によっ
て達成される。

かかる構成によれば、アウトレットパイプの実効通路断
面積が弁によって制御されることにより拡張比が変化し
、該拡張比が吸入空気量の増大、換言ずれば排気ガス流
速の増大に応じて増大し、これにより低速運転時の脈動
騒音の低減と高速運転時の気流騒音の低減とがそれぞれ
効果的に行われるようになる。

本発明のもう一つの目的は、拡張型消音器と共鳴型消音
器との組合わせ消音器に於て、拡張型消音器の拡張比が
内燃機関の運転状態に応じて変化し、しかも共鳴型消音
器の共振周波数が内燃機関の運転状態、特に回転数に応
じて変化し、広い周波数領域に亙って効果的な共鳴消音
効果を奏する内燃機関用消音器を提供することをもう一
つの目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、上述の如き本発明によ
る内燃機関用消音器に、更に前記拡張室に連通接続され
た共鳴室を有する可変共振周波数式の共鳴器と、前記共
鳴器の共振周波数を内燃機関の回転数に応じて制御する
制御手段とを付加された内燃機関用消音器によって達成
される。

共鳴器の共振周波数は、共鳴室の空洞容積、挿入管長或
いは挿入管通路断面積が変化することにより変化し、本
発明の内燃機関用消音器に組込まれる可変共振周波数式
の共鳴器は空洞容積、挿入管長、挿入管通路断面積の少
なくとも一つを可変制御されるよう構成されていればよ
い。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による内燃機関用消音器の一つの実施例
を示す概略構成１図である。図に於て、１は円形断面或
いは楕円形断面を有する筒状のハウジングチューブを示
しており、該ハウジングチューブはその両端開口部をエ
ンドプレート２と３とによって閉じられており、内部を
三枚のバッフルプレート４．５．６により四つの空間に
仕切られており、バッフルプレート５と６との間に第一
の拡張室７を、バッフルプレート４と５との間に第二の
拡張室８を、バッフルプレート４とエンドプレート２と
の間に第三の拡張室９を、バッフルプレート６とエンド
プレート３との間に共鳴室１０を各々郭定している。

エンドプレート２にはインレットパイプ１１が取付けら
れており、該インレットパイプはエンドプレート２、バ
ッフルプレート４及び５を貫通して延在し、ハウジング
チューブ１内の端部にて第一の拡張室７に開口している
。インレットパイプ１１のハウジングチューブ１外の端
部は排気管５１によって内燃機関５０の排気ボー１〜に
接続されている。

バッフルプレート５にはインナパイプ１２が取付られて
おり、該インナパイプによって第一の拡張室７と第二の
拡張室８とが連通している。バッフルプレート４には複
数個の貫通孔１３が穿設されており、該孔によって第二
の拡張室８と第三の拡張室９とが連通している。

エンドプレート３にはアウトレットパイプ１４が取付け
られており、該アウトレットパイプは工ンドプレート３
、バッフルフレート６．５．４の各々を貫通して延在し
、その一端部の近傍に設けられた孔１５によって第三の
拡張室９に連通し、他端にて大気へ開０放されている。

エンドプレート２にはもう一つのアウトレットパイプ１
６が取付けられており、該アウトレットパイプはエンド
プレート２を貫通して設けられて一端にて第三の拡張室
９に連通し、他端にて大気へ開放されている。アウトレ
ットパイプ１６にはバタフライ弁型の開閉弁１７が取付
けられており、該開閉弁によって開閉されるようになっ
ている。

開閉弁１７の駆動は電気式或いは流体圧式のアクチュエ
ータ１８により行われるようになっている。

バッフルプレート６には二本のインサートパイプ１つと
２０とが取付けられており、該インサートパイプによっ
て共鳴室１０が第一の拡張室７に連通している。インサ
ートパイプ２０にはスライドパイプ２１がその軸線方向
に移動可能に設けられており、これによってインサート
パイプ２０の実効挿入管長が変化するようになっている
。スライドパイプ２１はレバー２２によって電ｖ１１式
或（Ｘは油圧式のアクチュエータ２３に駆動連結され、
該アクチュエータによって軸線方向に駆動されるように
なっている。

アクチュエータ１８と２３の駆動制御はマイクロコンピ
ュータの如き電気式の制御装置３０により行われるよう
になっている。制御装置３０は、内燃機関５０の燃料噴
射量を制御する制御装置と共通のものであってよく、回
転数センサ３１より内燃機関５０の回転数に関する情報
を、エアフロメータの如ぎ吸入空気量センサ３２より内
燃機関５０の吸入室ｊ気量に関する情報を各々与えられ
、第２図に示されている如きフローチャー１〜に従って
アクチュエータ１８及び２３の作動を制御するようにな
っている。

次に第２図に示されたフローチャートに従ってアクチュ
エータ１８と２３の作動制御について説明する。

まずステップ１に於ては、回転数センサ３１により検出
された内燃機関５０の回転数Ｎが予め定められた所定値
αより小さいか否かの判別が行われる。Ｎ≦αである時
には、即ち低速運転時にはステップ２へ進み、これに対
しＮ≦αでない時には、即ちＮ〉αである時にはステッ
プ３へ進む。

ステップ２に於ては、スライドパイプ２１のアクチュエ
ータ２３がオフ状態にされる。アクチュエータ２３がオ
フ状態である時にはスライドパイプ２１は軸線方向に図
にて右方へ延出し、インサートパイプ２０の実効挿入長
を拡長する。インサートパイプ２０の実効挿入長が長い
時にはこれが短い時にに比して共鳴室１０を含む共鳴器
の共振周波数が低くなり、低周波の騒音の音圧レベルの
低減が効果的に行われる。

・　ステップ２の次はステップ３へ進み、このステップ
に於ては、開閉弁１６のアクチュエータ１８がオフ状態
にされる。アクチュエータ１８がオフ状態である時には
開閉弁１６は開弁し、アウトレットパイプ１６が閉塞さ
れる。従ってこの時には拡張型消音器のアウトレットパ
イプは符号１４で示されているものだけになり、その通
路断面積はアウトレットパイプ１６が閉塞されていない
時に比して小さくなり、これに伴ない拡張型−消音器の
拡張比が大きくなり、低周波成分を多く含む脈動騒音の
低減が効果的に行われる。

ステップ１に於て、Ｎ≦αでなく、内燃機関５０が比較
的高速度にて運転されている時にはステップ３へ進み、
このステップに於ては、アクチュエータ２３がオン状態
にされる。アクチユエータ２３がオン状態になると、ス
ライドパイプ２１がその軸線方向に図にて左方へ移動し
、インサー１〜パイプ２０の実効挿入長が短縮される。

この時には共鳴室１９を含む共鳴器の共振周波数がステ
ップ２に於ける時に比して高くなり、これにより共鳴器
の有効消音周波数領域が高周波側へ移行する。

ステップ３の次はステップ５へ進み、このステップに於
ては、吸入空気量センサ３２により検出された内燃機関
５０の吸入空気ＩＱが予め定められた所定値βより大き
いか否かの判別が行われる。

Ｑ≧βである時には、即ち吸入空気量が比較的多い時に
はステップ６へ進み、これに対しＱ≧βでない時には、
即ちＱくβであって、吸入空気量がさほど多くない時に
はステップ４へ進む。

ステップ６に於ては、アクチュエータ１８がオン状態に
なり、これによって開閉弁１７が開弁じ、アウトレット
パイプ１６が開放状態になる。この時には拡張型消音器
のアウトレットバイブは符号１４で示されたものと符号
１６で示されたものの二本になり、それが一本の時に比
してアウトレットパイプの通路断面積が拡大され、これ
に伴ない拡張型消音器の拡張比が小さくなる。これによ
り消音器に於ける背圧の上昇が抑制され、高周波成分を
多く含む気流騒音が効果的に低減されるようになる。

尚、開閉弁１７の開閉は、吸気管圧力セン′＋Ｊ３３に
よって検出される吸気管圧力或いはスロットル開度セン
サ３４により検出されるスロットル開度に基いて行われ
ても良い。

また上述した実施例に於ては、拡張型消音器のインレッ
トパイプの通路断面積及び共鳴型消音器の挿入管長が二
段階に制御されたが、本発明による内燃機関用消音器は
、前記アウトレットバイブの通路断面積及び挿入管長が
各々個別に二段階以上の多段階に、或いは連続的に可変
制御されてもよい。

また拡張型消音器に於りるアラ１〜レツトバイブ１６は
、第１図に於て仮想線で示されている如く、エンドプレ
ート３に設けられ、共鳴室１０を開閉弁１７によって選
択的に大気へ開放するようになっていてもよい。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関用消音器の一つの実施例
を示？ｉ概略構成図、第２図は第１図に示された本発明
による内燃機関用消音器の制御を行う制御ルーチンのフ
ローチャートである。１・・・ハウジングチューブ、２．３・・・エンドプレ
ート、４〜６・・・バッフルプレート、７・・・第一の
拡張室、８・・・第二の拡張室、９・・・第三の拡張室
、１０・・・共鳴室、１１・・・インレットパイプ、１
２・・・インナパイプ、１３・・・貫通孔、１４・・・
アウトレットパイプ、１５・・・孔、１６・・・アウト
レットパイプ。１７・・・開閉弁、１８・・・アクチュエータ、１９．
２０・・・インサートパイプ、２１・・・スライドパイ
プ。２２・・・レバー、２３・・・アクチュエータ、３０・
・・制御装置、３１・・・回転数センサ、３２・・・吸
入空気量センサ、３３・・・吸気管圧力センサ、３４・
・・スロットル開度センサ、５０・・・内燃機関、５１
・・・排気管特許出願人　トヨタ自動車株式会社代　理　人　弁理士　明石　昌毅

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内燃機関に接続されるインレットパイプと、大気
へ開放されるアウトレットパイプと、前記インレットパ
イプと前記アウトレットパイプとの間に拡張室を郭定す
る拡張室ハウジングと、前記アウトレットパイプの実効
通路断面積を可変制御する弁と、内燃機関の吸入空気量
の増大に応じて前記弁を開弁させる制御手段とを有して
いる内燃機関用消音器。
（２）内燃機関に接続されるインレットパイプと、大気
へ開放されるアウトレットパイプと、前記インレットパ
イプと前記アウトレットパイプとの間に拡張室を郭定す
る拡張室ハウジングと、前記アウトレットパイプの実効
通路断面積を可変制御する弁と、内燃機関の吸入空気量
の増大に応じて前記弁を開弁させる制御手段と、前記拡
張室に連通接続された共鳴室を有する可変共振周波数式
の共鳴器と、前記共鳴器の共振周波数を内燃機関の回転
数に応じて制御する制御手段とを有している内燃機関用
消音器。