JPH04109038A - 制御型排気装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、排気騒音の減衰特性とエンジンの出力性能と
を可変設定し得る制御型排気装置に関す［従来の技術］ 従来、自動車用エンジンに用いられる排気装置としては
、第５図に示したものが提案されている（実公平１−４
３４４９号公報参照）。すなわち、エンジン１の排気マ
ニホルド２は、フロントチューブ３、触媒４、及び第１
センタチユーブ５を介して、容積室１４を有するブリマ
フラ６の一側部に連通されており、前記第１センタチユ
ーブ５には前記ブリマフラ６の近傍に位置する開閉弁１
゜が介挿されている。前記ブリマフラ６の他側部には、
前記容積室Ｉ４に連通する第２センタチユーブ７の一端
部が接続されており、該第２センタチユーブ７の他端部
はテールチューブ８を有するメインマフラ９に連通され
ている。

前記第１センタチユーブ５の下流側端部と第２センタチ
ユーブ７の上流側端部には、前記容積室１４を貫通する
バイパス通路１１が連通されており、該バイパス通路１
１の通路断面積は前記各センタチューブ５，７より充分
に小さく設定されている。また、前記開閉弁１０にはア
クチュエータ１２が接続されており、該アクチュエータ
１２は制御回路１３により制御されるようになっている
。

かかる構造において、前記制御回路１３はエンジン回転
数が３，５００ｒｐｍ未満である場合には、前記アクチ
ュエータ１２を作動させて前記開閉弁１０を閉駆動させ
る。これにより、第１センタチユーブ５は下流部におい
て閉鎖され、エンジンから排出された排気はバイパス通
路１１を介して、第２センタチユーブ７内に流れ、該第
２センタチユーブ７からメインマフラ９に導かれる。こ
のとき、前記バイパス通路１１は、前述のように通路断
面積が充分に小さく設定されていることから、バイパス
通路１１内での縮流による消音効果が得られるとともに
、前記容積室１４を共鳴室として機能させたレゾネータ
作用により消音効果が得られる。

また、エンジン回転数が３．５０Ｏｒｐｍ以上である場
合には、制御回路１３は前記アクチュエータ１２を作動
させて前記開閉弁１０を開駆動させる。これにより、第
１センタチユーブ５は解放され、排気の大部分はプリマ
フラ６の容積室１４内を直線的に通流し、該容積室１４
は高周波消音用の拡張室として機能し、高周波騒音が効
果的に低減されるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の制御型排気装置にあっ
ては、前記開閉弁１０を閉にした状態においては、ブリ
マフラ６の容積室１４を共鳴室として機能させることに
より消音を行うように構成されていることから、レゾネ
ータ作用による騒音の減衰量は、前記容積室１４の容積
にのみ依存する。したがって、前記レゾネータ作用によ
って得られる消音効果に関しては、自ずと前記容積室１
４の容積による限界が生じ、充分な消音効果を得ること
ができない。

また、エンジン回転数が高回転状態にあるときには、前
記開閉弁ｌＯを開にすることより、排気を直線的に通流
させ排圧の低下を図るようにしているが、開閉弁１０を
開にしても、閑である場合と同様に、単一の第２センタ
チニーブ７を介してメインマフラ９に排気が導かれる。

したがって、開閉弁１０を開にしても、閉時と比較して
排気抵抗を大幅に低下させ得るものではなく、エンジン
の高回転時に排圧を低下させて、出力を向上させるには
未だ不充分なものであった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、開閉弁の開時及び閉時の消音特性を向上させる
とともに、排圧の低下をも可能にした制御型排気装置を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために本発明にあっては、エンジン
からの排気の流れに対して、上流側に位置する主消音器
と下流側に位置する副消音器とを貫通し、前記エンジン
からの排気を導（第１の排気管が設けられ、前記主消音
器には共鳴室あるいは拡張室として機能して排気騒音を
減衰させる複数の容積室が設けられ、前記第１の排気管
には主消音器と副消音器との間に開閉弁が介挿される一
方、一端開口部を前記主消音器の拡張室として機能する
容積室に連通しかつ他端部が前記副消音器を貫通する第
２の排気管が設けられ、前記第１、第２両排気管の前記
副消音器内に延在する部位には各々貫通孔が設けられて
いる。

［作用］ 前記構成において、前記開閉弁を閉作動させると第１の
排気管は、主消音器と副消音器との間において閉鎖され
る。したがって、エンジンからの排気を第１の排気管と
第２の排気管とに通流させた場合と比較して、排気管断
面積が減少し、これにより排気抵抗が増加する。また、
主消音器内において、エンジンからの排気は、拡張室と
して機能する容積室内で拡張した後、該容積室に連通さ
れている第２の排気管内に流入し、該第２の排気管を介
して副消音器に到達する。

このとき、第１、第２両排気管の副消音器内に延在する
部位には、貫通孔が設けられていることから、第２の排
気管内を通流する排気の一部は該第２の排気管の貫通孔
から副消音器の内部に噴出して拡張し、さらに第１の排
気管に設けられた貫通孔を介して、該第１の排気管内に
流入し、外部に放出される。

また、前記第１の排気管が主消音器と副消音器との間で
開閉弁ににより閉鎖されると、第１の排気管は主消音器
から開閉弁の配設位置までの容積において、共鳴室とし
て機能する容積室に連通ずる連通空間を形成する。した
がって、主消音器において共鳴室として機能する容積室
は、前記連通空間が加わることによりレゾネータとして
機能する容積、つまりレゾネータ容量が増大する。

一方、前記開閉弁を開作動させた状態においては、排気
は前記第１の排気管と第２の排気管とを通流する。した
がって、排気管断面積が増大し、これにより、排気抵抗
が減少して排圧は低下する。

しかも、前記第１の排気管は主消音器を貫通しているこ
とから、第１の排気管内の排気の流れは直線的となって
、所謂ストレートマフラと同様の排気の流れが形成され
、これにより排圧は大幅に減少する。

また、開閉弁が開となることにより、第１の排気管にお
いて形成されていた主消音器から開閉弁の配設位置まで
の連通空間が消失し、これにより、主消音器の共鳴室と
して機能する容積室におけるレゾネータ容量が変化して
、開閉弁の閉時とは異なる消音特性のレゾネータとして
作用する。

また、このとき副消音器においては、各々貫通孔を有す
る排気管内を排気が通流することにより、副消音器の内
部空間は共鳴室として機能し、レゾネータ作用により排
気音の減衰がなされる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面に従って説明する
。すなわち第１図に示したように、フロントチューブ２
０は、上流端においてエンジンの排気マニホルド（図示
せず）に連通されており、下流端において触媒２１の一
端部に連通されている。該触媒２１の他端部には、第１
の排気管としての第１センタチユーブ２２の上流端が接
続されており、該第１センタチユーブ２２は主消音器２
３と副消音器２４とに連通されている。前記主消音器２
３は、前記排気マニホルドから給送される排気に対して
上流側に配置されており、前記副消音器２４は下流側に
配置されている。

前記第１センタチユーブ２２には、主消音器２３と副消
音器２４との間に開閉弁３５が介挿されており、該開閉
弁３５は前記主消音器２３から長さＱをもって、下流側
に設けられている。さらに、第１センタチユーブ２２の
前記副消音器２４内に延在する部位には、複数の貫通孔
３３が設けられており、また、副消音器２４から突出す
る部位にテール部２５が設けられている。

一方、前記主消音器２３は、密閉状であってその内部に
は相対向する一側壁２６と他側壁２７とに平行なバッフ
ルプレート２８．２９が設けられており、これにより、
主消音器２３の内部には、第１容積室３０、第２容積室
３１、及び第３容積室３２が隔成されている。前記第１
センタチユーブ２２は、各容積室３０，３１．３２内に
延在しており、第２容積室３１と第３容積室３２内に延
在する部位にには、各々複数の貫通孔３３．３３が設け
られている。

また、前記バッフルプレート２８．２９間には、パスチ
ューブ３４が貫通配設されており、該バスチューブ３４
には第２容積室３１内に延在する部位と、第１容積室３
０内に突出する部位とに各々複数の貫通孔３３が設けら
れている。

前記主消音器２３の第１容積室３０には、第２の排気管
としての第２センタチユーブ３６の一端開口部３７が連
通されている。該第２センターチユブ３６は、前記バッ
フルプレート２８．２９及び他側壁２７を貫通して前記
第１センタチユーブ２２に対し平行に延在し、前記副消
音器２４に貫通されている。さらに、第２センタチユー
ブ３６には、前記副消音器２４内に延在する部位に、複
数の貫通孔３３が設けられており、また、副消音器２４
から突出する部位にテール部３８が設けられている。

以上の構成にかかる本実施例において、前記開閉弁３５
を閉作動させると第１センタチユーブ２２は、主消音器
２３と副消音器２４との間において閉鎖される。したが
って、エンジンからの排気を第１センタチユーブ２２と
第２センタチユーフ３６とに通流させた場合と比較して
、排気管断面積が半減する。この排気管断面積の半減に
より、排気系の排気抵抗が増加し、該排気抵抗の増加に
より排気騒音を低減させることができる。

また、このように開閉弁３５を閉作動させると、第２図
（Ａ）に示したように排気は、主消音器２３内において
、先ず、第１センタチユーブ５の貫通孔３３から第２容
積室３１内に噴出して拡張する（矢示イ）。次に、排気
はバスチューブ３４の貫通孔３３から該パスチューブ３
４内に侵入して縮小し、拡張室として機能する第１容積
室３０にて拡張する。しかる後に、排気は該第１容積室
３０に連通されている一端開口部３７から第２センタチ
ユーブ３６内に流入しく矢示口）、該第２センタチユー
ブ３６内を通流して副消音器２４に到達する。

該副消音器２４内においては、第１、第２センタチュー
ブ２２．３６に各々貫通孔３３が設けられていることか
ら、第２センタチユーブ３６内を通流する排気の一部は
、該第２センタチユーブ３６の貫通孔３３から副消音器
２４の内部に噴出して拡張する（矢示ハ）。該副消音器
２４内で拡張した排気は、第１センタチユーブ２２に設
けられた貫通孔３３を介して、該第１センタチユーブ２
２内に流入することにより縮小し、第１センタチユーブ
３６を介して外部に放出される。したかって、開閉弁３
５が閉となっている状態においては、副消音器２４は拡
張室として機能して、排気騒音を減衰させる。

また、第１センタチユーブ２２が、主消音器２３と副消
音器２４との間で開閉弁３５により閉鎖されると、前記
第１センタチユーブ２２には、長さｇとその断面積とか
らなる容積をもって第３容積室３２に連通する連通空間
Ｃが形成される。

したがって、このとき主消音器２３において共鳴室とし
て機能する第３容積室３２は、前記連通空間Ｃが加わる
ことによりレゾネータとして機能する容積、つまりレゾ
ネータ容量が増大する。このため、斜線で示した第３容
積室３２自体の容積と前記連通空間Ｃの容積とからなる
大容量の室が、低周波レゾネータＲＬとして機能し、こ
れにより排気騒音の低周波成分を充分に減衰させること
ができる。よって、第３図に点線で示したように、開閉
弁３５の閉時には、エンジン回転数が低回転である領域
で発生する低周波の排気騒音を、大幅にに減少させた特
性を得ることができる。

また、前記開閉弁の主消音器２３からの距離Ｑにより、
前記連通空間Ｃの容積が変化して前記低周波レゾネータ
ＲＬの容量が変化することから、該低周波レゾネータＲ
Ｌの容量に応じて、開閉弁３５の閉時における消音特性
も変化する。よって、主消音器２３や副消音器２４の容
積を変更するような大幅な設計変更を伴うことなく、開
閉弁３５の位置を設定変更する簡易な設計変更により、
任意の消音特性を設定することが可能となる。

一方、前記開閉弁３５を開作動させた状態においては、
第２図（Ｂ）に示したように、排気は前記第１センタチ
ユーブ２２を通流して、そのテール部２５から外部に放
出される。また、第２センタチユーブ３６側においては
、前述と同様に、第１容積室３０内の排気が一端開口部
３７から第２センタチユーブ３６内に流入し、該第２セ
ンタチユーブ３６を介して、そのテール部３８から外部
に放出される。したがって、開閉弁３５の開時には、両
センタチューブ２２．３６内を排気が通流することから
、総排気管断面積が増大する。

しかも、第１センタチユーブ２２は主消音器２３と副消
音器２４とを貫通していることから、第１センタチユー
ブ２２内の排気の流れは直線的となって、所謂ストレー
トマフラと同様の排気の流れが形成される。よって、前
記総排気管断面積の増大と、排気の直線的な流れとによ
り、第４図に一点鎖線で示したように、点線で示した閉
時より排圧が大幅に低下した特性を得ることができ、該
排圧の低下によりエンジンの出力性能を高めることがで
きる。

また、開閉弁が開となることにより、前記連通空間Ｃが
消失することから、第２図（Ｂ）に示したように、主消
音器２３の第３容積室３２はそれ自体の容積のみを共鳴
室として機能させて、中周波レゾネータＲ）１として作
用し、よって、単一の主消音器２３を開閉弁３５の開閉
に応じて、低周波レゾネータＲａ中周波レゾネータＲ，
Ｉとして使用することが可能となる。

また、このとき副消音器２４においては、各々貫通孔３
３を有する各センタチューブ２２．３６内を排気が通流
することにより、副消音器２４の内部空間は高周波レゾ
ネータＲｏとして機能する。

その結果、開閉弁３５の開時には、前記主消音器２３の
中周波レゾネータＲｘと副消音器２４の高周波レゾネー
タＲＨとの作用により、第３図に一点鎖線で示したよう
にエンジンの中回転域で生ずる排気音の中周波成分と、
高回転域で生ずる高周波成分とを減衰させた特性を得る
ことができる。

したがって、開閉弁３５を例えばエンジン回転数が２．
５００ｒｐｍ未満では閑に、２．５０Ｏｒｐｍ以上では
開に作動させる制御を行えば、第３．４図に本実施例と
して実線で示した騒音特性や排圧特性が得られ、これに
よりエンジン高回中云時には排圧を低下させてエンジン
出力を高めつつ、低回転域から高回転域まで、排気騒音
の低減を図ることが可能となるのである。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれ（ｆ、開閉弁の開時と
閉時とに対応して、以下の効果を得ることができる。

（開時） （１）第１の排気管が閉鎖されること（こより、す１気
を第１の排気管と第２の排気管と（二連１ｌｉｌＬさせ
た場合と比較して、排気管断面積を減少させることがで
きることから、これにより排気抵抗を増力口させて、排
気騒音を低減させること力くできる。

（２）第１、第２の排気管の副消音器内１こ延在する部
位には、各々貫通孔が設けられて（すること力１ら、第
２排気管内を通流する排気の一部力（、晶１１）肖音器
の内部に噴出して拡張した後、第１のυＦ気管に設けら
れた貫通孔を介して、該第１のＩＦ気管内に流入するこ
とにより縮小する。よって、開閉弁の閉時には、副消音
器は拡張室として機能させて、これにより排気騒音の低
減を図ることが可能となる。

（３）第１の排気管において開閉弁は主消音器と副消音
器の間に介挿されていることから、前記第１の排気管が
開閉弁によって閉鎖されることにより、第１の排気管は
開閉弁の位置に応じた長さとその断面積とからなる容積
をもって、主消音器のレゾネータ容量を増大させること
ができる。よって、主消音器の大きさのみに依存するこ
となく、前記第１の排気管を有効利用して、排気騒音を
減衰させることができ、これにより排気騒音の低減効果
を向上させることが可能となる。

（４）開閉弁の主消音器からの距離により、主消音器の
レゾネータ容量を変更し得ることから、主消音器や副消
音器自体の容積を変更するような大幅な設計変更を伴う
ことなく、開閉弁の位置を設定変更する簡易な設計変更
により、任意の消音特性を設定することが可能となる。

（開時） （１）第１、第２の排気管を介して排気を通流させるこ
とが可能となることから、排気管断面積が増大し、これ
により排圧を大幅に低下させてエンジンの出力を高める
ことができる。

（２）第１の排気管は主消音器と副消音器とに貫通され
ていることから、第１の排気管に介挿された開閉弁が開
となることにより、排気の流れが直線的にとなり、これ
により排圧を低下させて、より一部エンジンの出力を高
めることができる。

（３）開閉弁が開となることにより、開閉弁の閉時に第
１の排気管により形成されていた主消音器と連通ずる空
間を消失させ得ることから、これにより主消音器の消音
特性を大幅に設定変更することが可能となる。

（４）第１、第２の排気管内を各々排気が通流している
状態においては、副消音器を共鳴室として機能させるこ
とができることから、副消音器を拡張室と共鳴室とに選
択して用いることができ、これにより排気騒音に応じた
効果的な消音を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における各消音器を透視し
た状態の斜視図、 第２図（Ａ）は、同実施例における開閉弁が閉状態にあ
る場合の説明図、 第２図（Ｂ）は、同実施例における開閉弁が開状態にあ
る場合の説明図、 第３図は、同実施例の排気騒音特性図、第４図は、同実
施例の排圧特性図、 第５図は、従来の排気装置を示す概念図である。 ２２・・・第１センタチユーブ（第１の排気管）２３・
・・主消音器、２４・・・副消音器、３０・・・第１容
積室、３１・・・第２容積室、３２・・・第３容積室、
３３・・・貫通孔、３６・・・第２センタチユーブ（第
２の排気管）、３７・・・一端開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）上流側に位置する主消音器と下流側に位置する副
   消音器とを貫通する第１の排気管が設けられ、前記主消
   音器には前記第１の排気管に連通し共鳴室あるいは拡張
   室として機能する複数の容積室が設けられ、前記第１の
   排気管には前記主消音器と副消音器との間に開閉弁が介
   挿される一方、一端開口部を前記主消音器の拡張室とし
   て機能する容積室に連通しかつ他端部が前記副消音器を
   貫通する第２の排気管が設けられ、前記第１、第２両排
   気管の前記副消音器内に延在する部位には各々貫通孔が
   設けられたことを特徴とする制御型排気装置。