JPH0979051A - 制御型排気系システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンから大気に至る排気系の途中に設け
られたバルブの開閉により排気抵抗を制御する制御型排
気系システムにおいて、エンジン負荷とエンジン回転数
の大きさと変化に対応する最適の制御応答による排気抵
抗制御を達成すること。 【解決手段】 バルブａを駆動指令信号に応じて開閉駆
動させるバルブアクチュエータｂと、高負荷走行時には
低エンジン回転数にてバルブ閉からバルブ開へと移行す
る駆動指令信号を出力し、低負荷走行時には高エンジン
回転数にてバルブ閉からバルブ開へと移行する駆動指令
信号を出力するというように、エンジン負荷を基準とし
た場合、エンジン負荷が高いほどバルブ開とするエンジ
ン回転数が次第に低くなる制御則によりバルブ開閉制御
を行なうバルブ開閉制御手段ｃ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、エンジンから大気
に至る排気系の途中に設けられたバルブの開閉により排
気抵抗を制御する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、排気系の途中に設けられたバルブ
の開閉により排気抵抗を制御する制御型排気系システム
としては、例えば、特開平４−１７９８１４号公報に記
載のものが知られている。

【０００３】この公報には、図１３に示すように、エン
ジン回転信号とスロットル開度信号をコントローラにて
入力し、両信号に応じてバルブの開閉制御を行なう技術
が示されている。

【０００４】

【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あっては、図１４に示すよ
うに、エンジン回転数が所定値（３５００ｒｐｍ）未満
で、且つ、スロットル開度が全開付近（９２％以上）の
場合と、エンジン回転数が所定値（３５００ｒｐｍ）以
上で、且つ、スロットル開度がアイドル負荷（１３％）
以上の場合にバルブを開く制御が行なわれるため、下記
に列挙する問題がある。

【０００５】(1) 発進時には、スロットル開度が急に上
昇するが、エンジン回転数は少し遅れて上昇する。した
がって、スロットル開度が９２％以上となるアクセル全
開操作を行なわない限り、または、エンジン回転数が３
５００ｒｐｍ以上となるまで走行しない限り、バルブが
閉のまま保たれることになり、発進加速性に劣る。

【０００６】すなわち、発進時には、アクセル踏み込み
操作に素早く応答してバルブを開とし、エンジン出力増
大作用を生かした高い発進加速性を得たい。

【０００７】(2) 登坂路走行時には、高いスロットル開
度が保たれるが、エンジン回転数は低回転数が維持され
る。したがって、スロットル開度が９２％以上となるア
クセル全開操作を行なわない限り、バルブが閉のまま保
たれることになり、登坂路走破性に劣る。

【０００８】すなわち、登坂路走行時には、エンジン回
転数の上昇が望めないことで、スロットル開度がある中
開度域以上となったらに入ったら素早く応答してバルブ
を開とし、エンジン出力増大作用を生かした高い登坂路
走破性を得たい。

【０００９】(3) 下り坂走行時には、低いスロットル開
度のままでもエンジン回転数が大きく増大する。したが
って、２０％程度の低いスロットル開度のままでも早期
にエンジン回転数が３５００ｒｐｍを超えることにな
り、バルブ開に切り換わってしまい、排気騒音が高くな
ってしまう。

【００１０】すなわち、低負荷である下り坂走行時に
は、低スロットル開度としていることで、エンジン回転
数が相当高回転数にならない限りバルブ閉を保ったまま
とし、マフラ等による消音作用を十分に生かした静粛走
行を得たい。

【００１１】本発明が解決しようとする課題を下記に列
挙する。

【００１２】課題１は、エンジンから大気に至る排気系
の途中に設けられたバルブの開閉により排気抵抗を制御
する制御型排気系システムにおいて、エンジン負荷とエ
ンジン回転数の大きさと変化に対応する最適の制御応答
による排気抵抗制御を達成することにある。

【００１３】課題２は、コスト低減，小型化，共用化
と、加速操作時に滑らかな加速感と心地良い加速排気音
を得るシステムにより、第１の課題を達成することにあ
る。

【００１４】課題３は、制御マップの設定自由度が高い
システムにより、第１の課題を達成することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

（解決手段１）上記課題１の解決手段１（請求項１）
は、図１(イ) のクレーム対応図に示すように、エンジン
から排出される燃焼ガスをエンジンマニホールドから大
気へ排出する排気系の途中に設けられたバルブａの開閉
により排気抵抗を制御する制御型排気系システムにおい
て、前記バルブａを駆動指令信号に応じて開閉駆動させ
るバルブアクチュエータｂと、高負荷走行時には低エン
ジン回転数にてバルブ閉からバルブ開へと移行する駆動
指令信号を出力し、低負荷走行時には高エンジン回転数
にてバルブ閉からバルブ開へと移行する駆動指令信号を
出力するというように、エンジン負荷を基準とした場
合、エンジン負荷が高いほどバルブ開とするエンジン回
転数が次第に低くなる制御則によりバルブ開閉制御を行
なうバルブ開閉制御手段ｃと、を備えていることを特徴
とする。

【００１６】作用を説明する。

【００１７】発進時や登坂路走行時等の高負荷走行時に
は、バルブ開閉制御手段ｃにおいて、低エンジン回転数
にてバルブａを閉から開へと移行させる駆動指令信号が
バルブアクチュエータｂに対し出力される。また、下り
坂走行時等の低負荷走行時には、バルブ開閉制御手段ｃ
において、高エンジン回転数にてバルブａを閉から開へ
と移行させる駆動指令信号がバルブアクチュエータｂに
対し出力される。すなわち、バルブ開閉制御手段ｃにお
いては、エンジン負荷を基準とした場合、エンジン負荷
が高いほどバルブ開とするエンジン回転数が次第に低く
なる制御則によりバルブ開閉制御が行なわれる。

【００１８】よって、ドライバのアクセル操作により負
荷が変動する平坦路走行時には、次のような作用を示
す。

【００１９】発進時には、負荷の急増に対しエンジン回
転数の上昇が遅れるが、アクセル踏み込み操作に素早く
応答してバルブａが開とされ、エンジン出力増大作用を
生かした高い発進性が得られる。そして、ある程度のア
クセル踏み込み量を保っての高速走行時には、エンジン
回転数が高いことでバルブａの開が保たれ、高い駆動性
が得られる。さらに、加速時には発進時と同様にアクセ
ル踏み込み操作に素早く応答してバルブａが開とされ、
エンジン出力増大作用を生かした高い加速性が得られ
る。また、減速時にはアクセル戻し操作に応答してバル
ブａが閉とされ、排気抵抗を増すことでより減速性が高
まる。

【００２０】一方、走行路面の傾斜により負荷が変動す
る登坂路や下り坂での走行時には、次のような作用を示
す。

【００２１】登坂路走行時には、エンジン回転数の上昇
が望めないものの、登坂路に入りアクセルをある程度踏
み込んだらこれに応答してバルブａが開とされ、エンジ
ン出力増大作用を生かした高い登坂路走破性が得られ
る。また、下り坂走行時には、下り坂に入りアクセルを
ある程度戻したらこれに応答してバルブａが閉とされ、
排気抵抗を増すことでより減速性が高まるし、マフラ等
による消音作用を十分に生かした静粛走行が得られる。

【００２２】（解決手段２）上記課題２の解決手段２
（請求項２）は、図１(ロ) のクレーム対応図に示すよう
に、請求項１記載の制御型排気系システムにおいて、前
記バルブアクチュエータｂを、そのシリンダ室に導かれ
る圧力レベルに応じてストロークするピストンを有する
シリンダ型アクチュエータｂ１とし、前記バルブ開閉制
御手段ｃを、一端が排気系の排気チューブｄもしくはマ
フラｅに開口され、他端が前記シリンダ型アクチュエー
タｂ１のシリンダ室に開口され、排気系からの排気圧を
駆動指令信号圧としてシリンダ型アクチュエータｂ１を
駆動させる圧力導管ｃ１としたことを特徴とする。

【００２３】作用を説明する。

【００２４】走行時、排気チューブｄもしくはマフラｅ
から排気圧が圧力導管ｃ１を介してシリンダ型アクチュ
エータｂ１のシリンダ室に導かれ、シリンダ室ではこの
圧力レベルに応じてピストンがストロークするため、シ
リンダ型アクチュエータｂ１に連結されているバルブａ
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。

【００２５】ここで、排気チューブｄもしくはマフラｅ
の排気圧特性は、エンジン負荷とエンジン回転数を座標
軸とした場合に両座標軸を漸近線とする直角双曲線をバ
ルブ閉からバルブ開へのしきい線として圧力レベルが変
化する特性、つまり、エンジン負荷を基準とした場合、
エンジン負荷が高いほどバルブ開とする排気圧に達する
エンジン回転数が次第に低くなる特性を示す。

【００２６】よって、排気圧はエンジン負荷とエンジン
回転数に応じた駆動指令信号圧となり、解決手段１にて
説明した作用を示す。

【００２７】加えて、アクセル踏み込みによる排気圧の
圧力レベルが高まる加速操作時には、バルブａ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、バルブ閉からバルブ開に一気に切り換
わる場合のように排気静圧や排気音の一時的な低下がな
く、排気静圧特性や排気音特性がリニアに増加する特性
を示す。この結果、バルブ閉からバルブ開へと移行する
エンジン回転領域で行なわれる加速操作時に、滑らかな
加速感と心地良い加速排気音が得られる。

【００２８】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、排気系に設けられた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ｂ１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。

【００２９】加えて、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ｂ１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を達成できる。

【００３０】（解決手段３）上記課題３の解決手段３
（請求項３）は、図１(ハ) のクレーム対応図に示すよう
に、請求項１記載の制御型排気系システムにおいて、前
記バルブアクチュエータｂを、入力される電気的駆動指
令信号に応じて開閉駆動させる電気駆動型アクチュエー
タｂ２とし、前記バルブ開閉制御手段ｃを、エンジン負
荷が高いほどバルブ開とするエンジン回転数が低くなる
バルブ開閉制御マップｆを予め設定しておき、エンジン
負荷センサｇとエンジン回転数センサｈにより検出され
るエンジン負荷とエンジン回転数により特定されるマッ
プ上の検出点がバルブ閉またはバルブ開のいずれの領域
に属するかを判断し、この領域判断に応じた電気的駆動
指令信号を出力するバルブ開閉コントローラｃ２とした
ことを特徴とする。

【００３１】作用を説明する。

【００３２】走行時、バルブ開閉コントローラｃ２にお
いて、エンジン負荷センサｇとエンジン回転数センサｈ
により検出される信号が入力されると共に、予め設定さ
れているエンジン負荷が高いほどバルブ開とするエンジ
ン回転数が低くなるバルブ開閉制御マップｆが読み出さ
れ、検出されるエンジン負荷とエンジン回転数により特
定されるマップ上の検出点がバルブ閉またはバルブ開の
いずれの領域に属するかが判断され、この領域判断に応
じた電気的駆動指令信号が電気駆動型アクチュエータｂ
２に出力され、この電気駆動型アクチュエータｂ２によ
りバルブａが開閉駆動される。

【００３３】よって、電気的駆動指令信号はバルブ開閉
制御マップｆの設定に応じたものとなり、バルブ開閉制
御マップｆにはエンジン負荷が高いほどバルブ開とする
エンジン回転数が低くなる特性を設定していることで、
解決手段１にて説明した作用を示す。

【００３４】

【発明の実施の形態１】実施の形態１は、解決手段１及
び解決手段２に対応する制御型排気マフラ（制御型排気
系システム）である。

【００３５】まず、構成を説明する。

【００３６】図２は制御型排気マフラを示す斜視図、図
３は制御型排気マフラを示す平面図、図４は制御型排気
マフラを示す車両後方からみた側面図、図５は制御型排
気マフラに適用されたシリンダ型アクチュエータを示す
断面図である。

【００３７】図１〜図３において、１は排気マフラ（マ
フラに相当）、４はマフラインレットチューブ（排気チ
ューブに相当）、５は第１マフラアウトレットチュー
ブ、６は第２マフラアウトレットチューブ、１０は圧力
導管、１１はシリンダ型アクチュエータ、１２はバタフ
ライバルブ（バルブに相当）、１３は動圧ガイド部材、
１４はアクチュエータ取付ブラケット、１６はバルブ開
閉レバー、１７はアダプタリンクである。

【００３８】前記排気マフラ１は、前端板１ａと後端板
１ｂとを有し、前端板１ａには図外のエンジンからの排
気ガスが進入してくるマフラインレットチューブ４が接
続され、後端板１ｂにはマフラ内部を経過して排気ガス
を排出する第１マフラアウトレットチューブ５と、バタ
フライバルブ１２の開閉制御により排気ガスの排出を調
整する第２マフラアウトレットチューブ６が接続されて
いる。

【００３９】前記圧力導管１０は、排気マフラ１内に一
端が開口され、その開口端にはマフラインレットチュー
ブ４からの排気ガス流の流れに対向して排気動圧を取り
込むテーパ状の動圧ガイド部材１３が設けられている。
そして、圧力導管１０の他端は、シリンダ型アクチュエ
ータ１１（シリンダ室１１ａ）に接続されている。これ
により、圧力導管１０は排気静圧と排気動圧に応じた排
気圧をシリンダ型アクチュエータ１１に導く管として構
成されている。

【００４０】前記シリンダ型アクチュエータ１１は、第
１マフラアウトレットチューブ５にアクチュエータ取付
ブラケット１４を介して取り付けられ、そのピストンロ
ッド１１ｄは、アダプタリンク１７及びバルブ開閉レバ
ー１６を介してバタフライバルブ１２のバルブシャフト
１２ｂに連結されている。

【００４１】前記シリンダ型アクチュエータ１１の具体
的構造を図５により説明すると、シリンダ型アクチュエ
ータ１１は、圧力導管１０が連結されるシリンダ室１１
ａと、このシリンダ室１１ａ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１１ｂと、
ピストン１１ｂをバルブ全閉方向に付勢するスプリング
１１ｃと、ピストン１１ｂに一体に設けられたピストン
ロッド１１ｄと、ピストン１１ｂのストロークを規制す
るストッパ１１ｅと、ピストン１１ｂのシール部が摺動
接触するシリンダ面１１ｆとを有して構成されている。

【００４２】前記バタフライバルブ１２は、短筒状のバ
ルブケース１２ａと、バルブケース１２ａを径方向に貫
通するバルブシャフト１２ｂと、バルブシャフト１２ｂ
に固定された円板状のバルブプレート１２ｃとを有して
構成されている。

【００４３】前記バルブ開閉レバー１６は、一端部がバ
ルブシャフト１２ｂの上部位置に固定され、他端部には
ピン用長孔が開孔されている。

【００４４】前記アダプタリンク１７は、バルブ開閉レ
バー１６に一端がピン連結され、シリンダ型アクチュエ
ータ１１のピストンロッド１１ｄに他端がピン連結され
ていて、バタフライバルブ１２のバルブシャフト１２ｂ
との接触によりバルブプレート１２ｃの全開位置にてア
クチュエータストロークを規定するバルブ全開ストッパ
凹部１７ａが形成されている。

【００４５】次に、作用を説明する。

【００４６】［バルブ開閉作動］走行時、エンジンから
排気ガスが流れてくると、マフラインレットチューブ４
からの排気圧が圧力導管１０を介してシリンダ型アクチ
ュエータ１１のシリンダ室１１ａに導かれ、シリンダ室
１１ａではこの圧力レベルに応じてピストン１１ｂがス
トロークするため、ピストンロッド１１ｄに連結されて
いるバタフライバルブ１２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。

【００４７】ここで、シリンダ室１１ａの圧力とピスト
ンストロークの関係は、図６に示すように、シリンダ型
アクチュエータ１１の内部摩擦等により、シリンダ室１
１ａ内の圧力が上昇しピストン１１ｂが進む時と、シリ
ンダ室１１ａ内の圧力が下降しピストン１１ｂが戻る時
とでヒステリシスを持つ特性を示す。

【００４８】したがって、シリンダ室１１ａの圧力が小
さい幅で変動するような場合、ヒステリシス圧力幅が不
感帯となり、ピストンストロークが保持され、バタフラ
イバルブ１２の開閉ハンチングが防止される。

【００４９】また、圧力導管１０により排気圧を導くに
あたって、マフラインレットチューブ側開口端に排気ガ
ス流の流れに対向して排気動圧を取り込む動圧ガイド部
材１３が設けられているため、シリンダ型アクチュエー
タ１１を駆動する圧力が（排気静圧＋排気動圧）とな
り、排気静圧のみを駆動圧力とする場合に比べて圧力レ
ベルが高まり、小型で低圧タイプのシリンダ型アクチュ
エータ１１を用いたとしてもピストンストローク駆動が
確実で安定したものとなる。

【００５０】［整圧作用］排気ガスはエンジン気筒数や
回転数に応じた周期でガス圧が変動しながらマフライン
レットチューブ４を流れてくる。したがって、そのまま
シリンダ型アクチュエータ１１のシリンダ室１１ａに導
いた場合、脈動圧によりピストンストローク変動し、バ
タフライバルブ１２の開閉動作にふらつきが生じる。特
に、小型で低圧タイプのシリンダ型アクチュエータ１１
を用いた場合、多少の圧力変動があってもこれに応答し
てしまうため、バタフライバルブ１２の開閉動作がふら
つき制御が困難となる。

【００５１】これに対し、圧力導管１０を排気マフラ１
の内部室から排気圧を導く管としているため、マフライ
ンレットチューブ４から排気マフラ１へ導入される排気
ガスは排気マフラ１への導入と同時に膨張し、サージタ
ンクを設けているのと同様の作用により排気マフラ１に
おいて整圧作用が発揮される。この整圧作用により、バ
タフライバルブ１２の開閉動作にふらつきが抑えられ、
特に、脈動が激しいエンジン低回転域でのバルブ制御が
可能になる。尚、圧力導管１０の内径を小さく設定した
場合、内径より大きな振幅を持つ脈動が縮流により整圧
され、膨張と縮流によるダブル整圧作用にて脈動圧が平
滑化される。

【００５２】［加速操作時のバタフライバルブ作用］排
気圧が高まるアクセルを踏み込んでの加速操作時には、
上記のようにバタフライバルブ１２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。

【００５３】すなわち、図７の排気静圧特性に示すよう
に、従来のバルブ全開またはバルブ全閉のオン・オフ制
御（実線）では、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が、本
実施の形態（破線）では、バタフライバルブ１２はピス
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
変更されるため、エンジン回転数の上昇に応じて排気静
圧がリニアに増加して、排気抵抗が徐々に小さくなって
滑らかな加速感が得られる。なお、バルブ完全閉（一点
斜線）のままでは、エンジン高回転域での排気抵抗が高
くなり、加速感が不足する。

【００５４】同様に、図８の排気音特性に示すように、
従来のバルブ全開またはバルブ全閉のオン・オフ制御
（破線）では、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音が一時的に低下す
る特性を示し、違和感のある加速排気音となるが、本実
施の形態（実線）では、バタフライバルブ１２はピスト
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
更されるため、エンジン回転数に応じて排気音がリニア
に増加し、心地良い加速排気音が得られる。なお、バル
ブ完全閉（一点斜線）のままではエンジン高回転域での
音圧が高くなり、加速排気音が高くなり過ぎる。

【００５５】［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、排気系に設け
られたバルブ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
１１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。

【００５６】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１１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。

【００５７】［バルブ開閉制御則］排気マフラ１の排気
圧特性について考察すると、エンジン負荷とエンジン回
転数を座標軸とした場合、図９に示すように、両座標軸
を漸近線とする直角双曲線（エンジン負荷をｙ，エンジ
ン回転数をｘとした時、ｘｙ＝Ｃ（一定値）という方程
式で表される。）をバルブ閉からバルブ開へのしきい線
として圧力レベルが変化する特性を示す。

【００５８】つまり、バタフライバルブ１２は、エンジ
ン負荷を基準とした場合、エンジン負荷が高いほどバル
ブ開とする排気圧に達するエンジン回転数が次第に低く
なる制御則により開閉制御が行なわれることになる。

【００５９】特性を示す。

【００６０】［様々な走行モードでの作用］まず、ドラ
イバのアクセル操作により負荷が変動する平坦路走行時
での作用を説明する。

【００６１】発進時には、負荷の急増に対しエンジン回
転数の上昇が遅れるが、アクセル踏み込み操作に素早く
応答してバタフライバルブ１２が開とされ、エンジン出
力増大作用を生かした高い発進性が得られる。

【００６２】そして、ある程度のアクセル踏み込み量を
保っての高速走行時には、エンジン回転数が高いことで
バタフライバルブ１２の開が保たれ、高い駆動性が得ら
れる。さらに、加速時には発進時と同様にアクセル踏み
込み操作に素早く応答してバタフライバルブ１２が開と
され、エンジン出力増大作用を生かした高い加速性が得
られる。

【００６３】また、減速時にはアクセル戻し操作に応答
してバタフライバルブ１２が開から閉とされ、排気抵抗
を増すことでより減速性が高まる。

【００６４】次に、走行路面の傾斜により負荷が変動す
る登坂路や下り坂での走行時の作用を説明する。

【００６５】登坂路走行時には、エンジン回転数の上昇
が望めないものの、登坂路に入りアクセルをある程度踏
み込んだらこれに応答してバタフライバルブ１２が開と
され、エンジン出力増大作用を生かした高い登坂路走破
性が得られる。

【００６６】また、下り坂走行時には、下り坂に入りア
クセルをある程度戻したらこれに応答してバタフライバ
ルブ１２が閉とされ、排気抵抗を増すことでより減速性
が高まるし、排気マフラ１による消音作用を十分に生か
した静粛走行が得られる。

【００６７】次に、効果を説明する。

【００６８】（１）排気系の排気マフラ１に一端が開口
され、排気圧を導く圧力導管１０と、前記圧力導管１０
の他端がシリンダ室１１ａに接続され、シリンダ室１１
ａの圧力レベルに応じてバルブ開方向にストロークする
ピストン１１ｂを有するシリンダ型アクチュエータ１１
と、前記シリンダ型アクチュエータ１１のピストンロッ
ド１１ｄに連結され、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バタフライバルブ
１２とを設けた装置としたため、コスト低減，小型化，
共用化と、加速操作時に滑らかな加速感と心地良い加速
排気音を得る制御型排気マフラシステムにより、エンジ
ン負荷とエンジン回転数の大きさと変化に対応する最適
の制御応答による排気抵抗制御を達成することができ
る。

【００６９】（２）圧力導管１０を、排気マフラ１の内
部室に一端を開口して排気圧を導く管としたため、サー
ジタンクを必要とせず、排気マフラ１において整圧作用
が発揮されるので、バタフライバルブ１２の開閉動作の
ふらつきが抑えられ、エンジン回転が低回転の領域でも
バルブ制御が可能となる。

【００７０】（３）圧力導管１０の排気マフラ側開口端
に、マフラインレットチューブ４からの排気ガス流の流
れに対向して排気動圧を取り込むテーパ状の動圧ガイド
部材１３を設けたため、排気動圧の導入効率が高まり、
小型で低圧タイプのシリンダ型アクチュエータ１１を用
いたとしてもピストンストローク駆動が確実で安定した
ものとすることができる。

【００７１】（４）シリンダ型アクチュエータ１１には
ピストン１１ｂをバルブ閉方向に付勢するスプリング１
１ｃを内蔵すると共に、シリンダ型アクチュエータ１１
のピストンロッド１１ｄにバルブ開閉レバー１６を直結
する構成としたため、アクチュエータ１１に内蔵されて
いるスプリング１１ｃにピストン作動圧調整機能とバル
ブフェールセーフ機能とを併せて持たせることができ
る。

【００７２】

【実施例】発明の実施の形態１に対応する具体例とし
て、直列６気筒，ＤＯＨＣ，２．５リットルの排気量の
エンジンを搭載した車両に、１００ｍｍＨｇにて全開と
なるバタフライバルブを設定して実験を行なった。

【００７３】図１０はアクセル全開操作により発進し、
その後、アクセル全閉まで戻した時のバルブ開度，エン
ジン回転数，アクセル開度の変化特性を示すタイムチャ
ートである。

【００７４】このタイムチャートで明らかなように、発
進時には、アクセル踏み込み開始から０．５秒でバルブ
全開とする排気圧に達し、さらに、バルブ作動開始から
１．５秒の応答時間を要してバルブ全開に達するという
データを得ることができた。また、急加速時には、エン
ジン回転数が２５００ｒｐｍにてバルブ全開となり、緩
加速時には、エンジン回転数が５５００ｒｐｍにてバル
ブ全開となり、１０％勾配の登坂時には、２０００ｒｐ
ｍでバルブ全開となった。

【００７５】

【発明の実施の形態２】実施の形態２は、解決手段１及
び解決手段３に対応する制御型排気系システムである。

【００７６】まず、構成を説明する。

【００７７】図１１において、２０はアクセル開度セン
サ、２１はエンジン回転数センサ、２２はバルブ開閉コ
ントローラ、２３はモータアクチュエータ、２４は排気
系制御バルブ、２５はバルブ駆動ワイヤである。

【００７８】前記アクセル開度センサ２０は、アクセル
開度に応じた電気信号を出力するセンサである。

【００７９】前記エンジン回転数センサ２１は、エンジ
ン回転数に応じた電気信号を出力するセンサである。

【００８０】前記バルブ開閉コントローラ２２には、図
１２に示すように、アクセル開度（エンジン負荷）が高
いほどバルブ開とするエンジン回転数が低くなる反比例
特性によるバルブ開閉制御マップ２６が予め設定されて
いる。そして、バルブ開閉コントローラ２２では、アク
セル開度センサ２０とエンジン回転数センサ２１により
検出されるアクセル開度とエンジン回転数により特定さ
れるバルブ開閉制御マップ２６上の検出点がバルブ閉ま
たはバルブ開のいずれの領域に属するかが判断され、こ
の領域判断に応じた電気的駆動指令信号がモータアクチ
ュエータ２３に対し出力される。

【００８１】前記排気系制御バルブ２４は、排気マフラ
の内部や外部あるいは複数分岐下排気チューブ等に設け
られ、バルブ開閉コントローラ２２からの指令信号によ
る駆動するモータアクチュエータ２３により、バルブ駆
動ワイヤ２５を介して開閉駆動される。

【００８２】次に、作用を説明する。

【００８３】走行時、バルブ開閉コントローラ２２にお
いて、アクセル開度センサ２０とエンジン回転数センサ
２１により検出される信号が入力されると共に、予め設
定されているバルブ開閉制御マップ２６が読み出され、
検出されるアクセル開度とエンジン回転数により特定さ
れるマップ上の検出点がバルブ閉またはバルブ開のいず
れの領域に属するかが判断され、この領域判断に応じた
駆動指令信号がモータアクチュエータ２３に出力され、
このモータアクチュエータ２３により排気系制御バルブ
２４が開閉駆動される。

【００８４】よって、バルブ開閉コントローラ２２から
の駆動指令信号はバルブ開閉制御マップ２６の設定に応
じたものとなり、バルブ開閉制御マップ２６にはアクセ
ル開度が高いほどバルブ開とするエンジン回転数が低く
なる反比例特性を設定していることで、発明の実施の形
態１にて説明した様々な走行モードでの作用と同様の作
用を示す。

【００８５】次に、効果を説明する。

【００８６】（１）バルブアクチュエータを、入力され
る駆動指令信号に応じて開閉駆動させるモータアクチュ
エータ２３とし、バルブ開閉制御手段を、アクセル開度
が高いほどバルブ開とするエンジン回転数が低くなるバ
ルブ開閉制御マップ２６を予め設定しておき、アクセル
開度センサ２０とエンジン回転数センサ２１により検出
されるアクセル開度とエンジン回転数により特定される
マップ２６上の検出点がバルブ閉またはバルブ開のいず
れの領域に属するかを判断し、この領域判断に応じた駆
動指令信号を出力するバルブ開閉コントローラ２２とし
たため、バルブ開閉制御マップ２６の設定自由度が高い
システムにより、エンジン負荷とエンジン回転数の大き
さと変化に対応する最適の制御応答による排気抵抗制御
を達成することができる。

【００８７】（その他の実施の形態）実施の形態１で
は、圧力導管の一端を排気マフラ内に開口した例を示し
たが、排気チューブに開口しても良い。

【００８８】実施の形態１では、バタフライバルブを排
気マフラからのアウトレットチューブに設けた例を示し
たが、排気マフラ内のチューブに設けるようにしても良
い。実施の形態１では、シリンダ型アクチュエータをア
ウトレットチューブに取り付けた例を示したが、排気マ
フラに取り付けても良い。

【００８９】実施の形態２では、モータアクチュエータ
を用いる例を示したが、ソレノイドアクチュエータを用
いても良い。

【００９０】実施の形態２では、バルブ開閉制御マップ
２６として、反比例特性のマップを示したが、図９に示
す特性のマップに設定することもできるし、また、特定
の目的を持って一部修正したようなマップに設定するこ
ともできる。

【００９１】実施の形態１，２では、バタフライ型バル
ブの例を示したが、シャッター型バルブとしても良い。

【００９２】

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、エンジ
ンから大気に至る排気系の途中に設けられたバルブの開
閉により排気抵抗を制御する制御型排気系システムにお
いて、バルブを駆動指令信号に応じて開閉駆動させるバ
ルブアクチュエータと、高負荷走行時には低エンジン回
転数にてバルブ閉からバルブ開へと移行する駆動指令信
号を出力し、低負荷走行時には高エンジン回転数にてバ
ルブ閉からバルブ開へと移行する駆動指令信号を出力す
るというように、エンジン負荷を基準とした場合、エン
ジン負荷が高いほどバルブ開とするエンジン回転数が次
第に低くなる制御則によりバルブ開閉制御を行なうバル
ブ開閉制御手段と、を備えているため、エンジン負荷と
エンジン回転数の大きさと変化に対応する最適の制御応
答による排気抵抗制御を達成することができるという効
果が得られる。

【００９３】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の制御型排気系システムにおいて、バルブアクチュ
エータを、そのシリンダ室に導かれる圧力レベルに応じ
てストロークするピストンを有するシリンダ型アクチュ
エータとし、バルブ開閉制御手段を、一端が排気系の排
気チューブもしくはマフラに開口され、他端が前記シリ
ンダ型アクチュエータのシリンダ室に開口され、排気系
からの排気圧を駆動指令信号圧としてシリンダ型アクチ
ュエータを駆動させる圧力導管としたため、コスト低
減，小型化，共用化と、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システムにより、上記効果を
得ることができる。

【００９４】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
記載の制御型排気系システムにおいて、バルブアクチュ
エータを、入力される電気的駆動指令信号に応じて開閉
駆動させる電気駆動型アクチュエータとし、バルブ開閉
制御手段を、エンジン負荷が高いほどバルブ開とするエ
ンジン回転数が低くなるバルブ開閉制御マップを予め設
定しておき、エンジン負荷センサとエンジン回転数セン
サにより検出されるエンジン負荷とエンジン回転数によ
り特定されるマップ上の検出点がバルブ閉またはバルブ
開のいずれの領域に属するかを判断し、この領域判断に
応じた電気的駆動指令信号を出力するバルブ開閉コント
ローラとしたため、制御マップの設定自由度が高いシス
テムにより、上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御型排気系システムを示すクレーム
対応図である。

【図２】実施の形態１の制御型排気マフラを示す斜視図
である。

【図３】実施の形態１の制御型排気マフラを示す平面図
である。

【図４】実施の形態１の制御型排気マフラを示す車両後
方からみた側面図である。

【図５】実施の形態１の制御型排気マフラに適用された
シリンダ型アクチュエータを示す断面図である。

【図６】実施の形態１の制御型排気マフラのシリンダ室
内の圧力とピストンストロークの関係を示すストローク
特性図である。

【図７】実施の形態１の制御型排気マフラのエンジン回
転数と排気静圧の関係を示す排気静圧特性図である。

【図８】実施の形態１の制御型排気マフラのエンジン回
転数と排気音の関係を示す排気音特性図である。

【図９】実施の形態１の制御型排気マフラでのバルブ開
閉制御則を示す特性図である。

【図１０】実施の形態１に対応する実施例でのバルブ開
度，エンジン回転数，アクセル開度の変化特性を示すタ
イムチャートである。

【図１１】実施の形態２の制御型排気系システムを示す
全体システム図である。

【図１２】実施の形態２のシステムのバルブ開閉コント
ローラに設定されているバルブ開閉制御マップを示す図
である。

【図１３】従来の制御型排気系システムを示す全体シス
テム図である。

【図１４】従来システムでのバルブ開閉制御則を示す特
性図である。

【符号の説明】

ａ バルブ ｂ バルブアクチュエータ ｂ１ シリンダ型アクチュエータ ｂ２ 電気駆動型アクチュエータ ｃ バルブ開閉制御手段 ｃ１ 圧力導管 ｃ２ バルブ開閉コントローラ ｄ 排気チューブ ｅ マフラ ｆ バルブ開閉制御マップ ｇ エンジン負荷センサ ｈ エンジン回転数センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｈ ３６４ ３６４Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンから排出される燃焼ガスをエン
   ジンマニホールドから大気へ排出する排気系の途中に設
   けられたバルブの開閉により排気抵抗を制御する制御型
   排気系システムにおいて、 前記バルブを駆動指令信号に応じて開閉駆動させるバル
   ブアクチュエータと、 高負荷走行時には低エンジン回転数にてバルブ閉からバ
   ルブ開へと移行する駆動指令信号を出力し、低負荷走行
   時には高エンジン回転数にてバルブ閉からバルブ開へと
   移行する駆動指令信号を出力するというように、エンジ
   ン負荷を基準とした場合、エンジン負荷が高いほどバル
   ブ開とするエンジン回転数が次第に低くなる制御則によ
   りバルブ開閉制御を行なうバルブ開閉制御手段と、 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、 前記バルブアクチュエータを、そのシリンダ室に導かれ
   る圧力レベルに応じてストロークするピストンを有する
   シリンダ型アクチュエータとし、 前記バルブ開閉制御手段を、一端が排気系の排気チュー
   ブもしくはマフラに開口され、他端が前記シリンダ型ア
   クチュエータのシリンダ室に開口され、排気系からの排
   気圧を駆動指令信号圧としてシリンダ型アクチュエータ
   を駆動させる圧力導管とし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記載の制御型排気系システムに
   おいて、 前記バルブアクチュエータを、入力される電気的駆動指
   令信号に応じて開閉駆動させる電気駆動型アクチュエー
   タとし、 前記バルブ開閉制御手段を、エンジン負荷が高いほどバ
   ルブ開とするエンジン回転数が低くなるバルブ開閉制御
   マップを予め設定しておき、エンジン負荷センサとエン
   ジン回転数センサにより検出されるエンジン負荷とエン
   ジン回転数により特定されるマップ上の検出点がバルブ
   閉またはバルブ開のいずれの領域に属するかを判断し、
   この領域判断に応じた電気的駆動指令信号を出力するバ
   ルブ開閉コントローラとしたことを特徴とする制御型排
   気系システム。