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JP2002155741A - 制御マフラ - Google Patents

制御マフラ

Info

Publication number
JP2002155741A
JP2002155741A JP2000401412A JP2000401412A JP2002155741A JP 2002155741 A JP2002155741 A JP 2002155741A JP 2000401412 A JP2000401412 A JP 2000401412A JP 2000401412 A JP2000401412 A JP 2000401412A JP 2002155741 A JP2002155741 A JP 2002155741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
muffler
control
branch
center
interposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000401412A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Kaneko
幸雄 金子
Tanomo Norikawa
頼母 乗川
Shinichi Horiuchi
信一 堀内
Hiraki Takeuchi
開 竹内
Atsushi Kijima
淳 木嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Marelli Corp
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Calsonic Kansei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, Calsonic Kansei Corp filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000401412A priority Critical patent/JP2002155741A/ja
Priority to US09/949,606 priority patent/US6755279B2/en
Publication of JP2002155741A publication Critical patent/JP2002155741A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/089Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling using two or more expansion chambers in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/10Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling in combination with sound-absorbing materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • F01N1/165Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts for adjusting flow area
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • F01N1/166Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts for changing the flow path through the silencer or for adjusting the dimensions of a chamber or a pipe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適な消音特性を得るために、メインマフラ
本体内のみでなく、車両の床下全体を利用した消音特性
のチューニングを可能とすることにより、メインマフラ
本体内におけるレイアウトの制約を低減すると共に、消
音特性のチューニングの自由度を高めることができる制
御マフラの提供。 【解決手段】 触媒コンバータ3を経由したエンジン排
気ガスを導くリアチューブ5の分岐部8を介して分岐さ
れた2系統の分岐管6、7の途中にそれぞれセンタマフ
ラ9、10が介装され、2系統の分岐管6、7の下流側
にはリアマフラ11が介装され、2系統の分岐管6、7
の内の一方の分岐管6にはこの分岐管6に介装されたセ
ンタマフラ9とリアマフラ11との間の分岐管6内を開
閉制御可能な制御バタフライバルブ15が介装される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン回転数等
に応じて消音特性や排圧特性を変更可能な制御バルブを
備えた制御マフラに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の制御マフラとしては、例えば、図
8に示すように、メインマフラ100に設けられた2本
のアウトレットパイプ101、102の一方に制御バル
ブ103を備えたもの(特開平4−72408号公報の
第2図)と、図9に示すように、メインマフラ100に
設けられた2本のインレットパイプ104、105の一
方に制御バルブ106を備えたもの(実開平4−549
17号公報の第2図)が提案されている。これら制御バ
ルブ103、106を備えた制御マフラにあっては、エ
ンジン回転数等に応じて消音特性や排圧特性を最適に制
御可能になるというメリットがあるが、制御系およびア
クチュエータの追加により、コストが高く付くというデ
メリットがある。
【0003】そこで、この制御マフラの上記デメリット
を解消するものとして、図10に示すように、排圧感応
バルブ107を組み込むようにしたマフラ(特開平10
−131738号公報の図6)が提案されている。この
排圧感応バルブ107は、メインマフラ100内に組み
込まれていて、排気圧力に応じて開閉することにより排
気流路の切り換えを自動的に行わせるようにしたもので
あり、従って、制御バルブ103、106を備える場合
に比べ、コストを低減化できるようになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例のマフラにあっては、以下に列挙するような解決
すべき課題があった。即ち、排圧感応バルブ107を備
えたマフラにあっては、排圧感応バルブ107をメイン
マフラ100本体内に組み込む必要があることから、構
造が複雑になり、このため、限られたメインマフラ10
0本体内のレイアウトに制約を受けることになり、従っ
て、最適な消音特性を得るためのチューニングが困難に
なる。
【0005】また、制御バルブ103、106を備えた
制御マフラにあっても、メインマフラ100内に複雑な
流路を全て組み込む必要があるため、構造が複雑になる
と共に、限られたメインマフラ100本体内のみで最適
な消音特性を得るためのチューニングを行うことは極め
て困難であり、チューニングの自由度が少ない。
【0006】本発明の解決しようとする課題は、最適な
消音特性を得るために、メインマフラ本体内のみでな
く、車両の床下全体を利用した消音特性のチューニング
を可能とすることにより、メインマフラ本体内における
レイアウトの制約を低減すると共に、消音特性のチュー
ニングの自由度を高めることができる制御マフラを提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1記載の制御マフラでは、コンバータを経由した
エンジン排気ガスを導く排気管から分岐部を介して分岐
された2系統の分岐管が設けられ、該2系統の分岐管の
下流側にはリアマフラが介装され、前記2系統の分岐管
のうちの一方に該分岐管内を開閉制御可能な制御バルブ
が介装されている手段とした。
【0008】請求項2記載の制御マフラは、前記請求項
1記載の制御マフラにおいて、前記2系統の分岐管のう
ち少なくとも一方の分岐管の途中にセンタマフラが介装
されている手段とした。
【0009】請求項3記載の制御マフラは、前記請求項
2記載の制御マフラにおいて、前記制御バルブが前記2
系統の分岐管のうち前記センタマフラが介装された分岐
管におけるセンタマフラの上流側に介装されている手段
とした。
【0010】請求項4記載の制御マフラは、前記請求項
2記載の制御マフラにおいて、前記制御バルブが前記2
系統の分岐管のうち前記センタマフラが介装された分岐
管におけるセンタマフラの下流側に介装されている手段
とした。
【0011】請求項5記載の制御マフラは、前記請求項
2記載の制御マフラにおいて、前記制御バルブが前記2
系統の分岐管のうち前記センタマフラが介装されていな
い分岐管の途中に介装されている手段とした。
【0012】請求項6記載の制御マフラは、前記請求項
1〜5のいずれかに記載の制御マフラにおいて、前記リ
アマフラのインレット側には該リアマフラ内に設けられ
た同一の拡張室と連通する独立した2本のインレットパ
イプが備えられ、前記2系統の分岐管の下流側が前記リ
アマフラの各インレットパイプに対しそれぞれ独立に接
続されている手段とした。
【0013】
【作用および効果】請求項1記載の発明では、上述のよ
うに構成されるため、制御バルブが開かれている時は、
コンバータを経由したエンジン排気ガスは排気管から分
岐部を介して2系統に分岐され、両分岐管、さらにその
下流側に介装されたリアマフラで消音された後車外に排
気される。
【0014】このように、制御バルブが開かれている時
は、2系統の分岐管を経由することで、排気流路断面積
の増加により排気系における排気抵抗が低下した状態と
なり、従って、エンジンの高回転時における出力低下を
回避して出力性能を高めることができる。
【0015】次に、制御バルブが閉じられている時は、
コンバータを経由したエンジン排気ガスは排気管から分
岐部を介して2系統に分岐された分岐管のうちの一方が
閉じられることで、もう一方の分岐管側のみを経由した
後その下流側に介装されたリアマフラを経由して車外に
排気されるため、排気量の少ないエンジンの低回転時に
おいては、流路断面積を減少させて消音効果を高めるこ
とができる。
【0016】従って、最適な消音特性を得るために、メ
インマフラ本体内のみでなく、車両の床下全体を利用し
た消音特性のチューニングが可能となり、これにより、
メインマフラ本体内におけるレイアウトの制約を低減さ
せることが可能になると共に、消音特性のチューニング
の自由度を高めることができるようになるという効果が
得られる。
【0017】請求項2記載の発明では、上述のように構
成されるため、制御バルブが開かれている時は、コンバ
ータを経由したエンジン排気ガスは排気管から分岐部を
介して2系統に分岐され、両分岐管および該両分岐管の
少なくとも一方に介装されたセンタマフラを経由するこ
とで消音され、さらにその下流側に介装されたリアマフ
ラで消音された後車外に排気される。
【0018】このように、制御バルブが開かれている時
は、2系統の分岐管および少なくとも1つのセンタマフ
ラを経由することで、排気流路断面積の増加により排気
系における排気抵抗が低下した状態となり、従って、排
気量の多いエンジンの高回転時における出力低下を回避
して出力性能を高めることがことができると共に、リア
マフラによる消音機能と少なくとも1つのセンタマフラ
による消音機能により、優れた消音効果を発揮する。
【0019】次に、制御バルブが閉じられている時は、
コンバータを経由したエンジン排気ガスは排気管から分
岐部を介して2系統に分岐された分岐管のうちの一方が
閉じられることで、もう一方の分岐管側のみを経由した
後その下流側に介装されたリアマフラを経由して車外に
排気されるため、排気量の少ないエンジンの低回転時に
おいては、流路断面積を減少させて消音効果を高めるこ
とができる。
【0020】請求項3記載の発明では、上述のように構
成されるため、制御バルブが開かれている時は、コンバ
ータを経由したエンジン排気ガスは排気管から分岐部を
介して2系統に分岐され、両分岐管および少なくとも制
御バルブが介装された分岐管に介装されたセンタマフラ
を経由することで消音され、さらにその下流側に介装さ
れたリアマフラで消音された後車外に排気される。従っ
て、前記請求項2記載の発明と同様の作用・効果が得ら
れる。
【0021】また、制御バルブが閉じられている時は、
一方の分岐管に介装されたセンタマフラの上流側が制御
バルブにより閉じられることで、排気量の少ないエンジ
ンの低回転時においては、流路断面積を減少させて消音
効果が高められると共に、該制御バルブより上流側の分
岐管がサイドブランチとして消音機能を発揮し、さら
に、センタマフラより下流側の分岐管がレゾネータの首
部(絞り部)で該センタマフラ本体内が排気の流通がな
い共鳴室となり、これにより、新たな構成を付加するこ
となしにレゾネータとしての機能を発揮し、特定の周波
数の音圧レベルを低減することができる。
【0022】そして、このレゾネータの首部(絞り部)
の機能を発揮する分岐管は大径でかつ長くとれるので、
特に、低周波(車室内こもり音)低減へのチューニング
が容易に行えるようになる。また、メインマフラ本体内
に確保する場合に比べてレゾネータを設ける位置の自由
度が高くなるため、音圧モードに合致した位置での制御
により消音効果をより高めることが可能となる。
【0023】請求項4記載の発明では、上述のように構
成されるため、制御バルブが開かれている時は、前記請
求項4記載の発明と同様の作用・効果が得られる。ま
た、制御バルブが閉じられている時は、センタマフラの
下流側が制御バルブにより閉じられることで、排気量の
少ないエンジンの低回転時においては、流路断面積を減
少させて消音効果が高められると共に、該制御バルブよ
り下流側の分岐管がサイドブランチとして消音機能を発
揮し、さらに、センタマフラより上流側の分岐管がレゾ
ネータの首部(絞り部)で該センタマフラ本体内が排気
の流通がない共鳴室となり、これにより、新たな構成を
付加することなしにレゾネータとしての機能を発揮さ
せ、特定の周波数の音圧レベルを低減することができ
る。
【0024】そして、このレゾネータの首部(絞り部)
の機能を発揮する分岐管は大径でかつ長くとれるので、
特に、低周波(車室内こもり音)低減へのチューニング
が容易に行えるようになる。また、メインマフラ本体内
に確保する場合に比べてレゾネータを設ける位置の自由
度が高くなるため、音圧モードに合致した位置での制御
により消音効果をより高めることが可能となる。
【0025】請求項5記載の発明では、上述のように構
成されるため、制御バルブが開かれている時は、前記請
求項2記載の発明と同様の作用・効果が得られる。ま
た、制御バルブが閉じられている時は、コンバータを経
由したエンジン排気ガスは排気管から分岐部を介して2
系統に分岐された分岐管のうちの一方が閉じられること
で、もう一方の分岐管および該分岐管の途中に介装され
たセンタマフラのみを経由した後その下流側に介装され
たリアマフラを経由して車外に排気される。従って、排
気量の少ないエンジンの低回転時においては、流路断面
積を減少させて消音効果が高められると共に、センタマ
フラとリアマフラにより優れた消音効果を発揮する。さ
らに、制御バルブが閉じられている時は、制御バルブが
介装されている分岐管の前後の管がサイドブランチとし
て消音機能を発揮し、特定の周波数の音圧レベルを低減
することができる。
【0026】請求項6記載の発明では、上述のように構
成されるため、制御バルブが開かれている時は、コンバ
ータを経由したエンジン排気ガスは排気管から分岐部を
介して2系統に分岐され、両分岐管を経由した後、その
下流側に介装されたリアマフラ本体内に設けられた拡張
室に対し、2本のインレットパイプを経由してそれぞれ
独立に流入し、拡張室でそれぞれ拡張することにより、
消音された後、車外に排気される。そして、この時の拡
張比は、 S1 /S0 ×2 [S1 :拡張室断面積、S0 :インレ
ットパイプ断面積] で表されるため、拡張比としては小さくなっている。
【0027】次に、制御バルブが閉じられている時は、
リアマフラ本体内に設けられた拡張室に対し、1本のイ
ンレットパイプのみを経由して排気が流入するため、こ
の時の拡張比は、 S1 /S0 [S1 :拡張室断面積、S0 :インレット
パイプ断面積] で表されるため、制御バルブが開かれている時に比べて
拡張比が2倍に増加した状態となる。
【0028】従って、インレットパイプおよび分岐管を
消音素子の一部を構成するブランチ管として機能させる
ことができるようになり、これにより、新たな構成を付
加することなしに消音効果を高めることができるように
なるという追加の効果が得られる。
【0029】
【発明の実施の形態】(発明の実施の形態1)この発明
の実施の形態1の制御マフラは、請求項1、2、4およ
び6記載の発明に対応する。まず、この発明の実施の形
態1の制御マフラのシステム構成を図面に基づいて説明
する。
【0030】図1はこの発明の実施の形態1の制御マフ
ラを示す全体模式図であり、この図に示すように、この
発明の実施の形態1の制御マフラは、2つのシリンダバ
ンクを有するV型エンジンEであって、2つのシリンダ
バンク相互の排気干渉を低減しエンジンの性能を向上さ
せるために各シリンダバンクに対応して2つの排気系を
設けたデュアルタイプのものにおいて、各エキゾースト
マニホールド1、1の下流側にそれぞれ連設されるフロ
ントチューブ(排気管)2、2の途中にはそれぞれ触媒
コンバータ3、3が備えられている。
【0031】また、前記フロントチューブ2、2はその
下流側で一本に統合され、プリマフラ4のインレット側
に接続されている。そして、このプリマフラ4のアウト
レット側には、リアチューブ(排気管)5が接続され、
このリアチューブ5の下流側は2つの分岐管6、7によ
り2系統に分岐された分岐部8が設けられている。
【0032】そして、前記両分岐管6、7の途中にはそ
れぞれセンタマフラ9、10が介装され、さらに、2系
統の分岐管6、7の下流側にはリアマフラ11が介装さ
れている。なお、このリアマフラ11のインレット側に
は該リアマフラ11内に設けられた同一の拡張室(後述
の第2消音用拡張室41)と連通する独立した2本のイ
ンレットパイプ13、14が備えられていて、前記2系
統の分岐管6、7の下流側がこのリアマフラ11の各イ
ンレットパイプ13、14に対しそれぞれ独立に接続さ
れている。
【0033】また、前記2系統の分岐管6、7の内の一
方の分岐管6で該分岐管6に介装されたセンタマフラ9
とリアマフラ11との間に該分岐管6内を開閉制御可能
な制御バタフライバルブ(制御バルブ)15が介装され
ている。そして、この制御バタフライバルブ15は、エ
ンジン回転数に基づいて制御を実行する制御装置16か
らの制御信号により、開閉作動がなされるように構成さ
れている。
【0034】ここで、制御バタフライバルブ15の開閉
作動は、例えば特開平9−79051号公報に記載のよ
うに、制御信号に応じて駆動される電気駆動型アクチュ
エータとしてもよいし、また、特開平7−91246号
公報に記載のように、制御信号に応じて吸気マニホール
ドに連通する負圧タンクからの負圧を選択的に導入する
ことで駆動される負圧式アクチュエータとしてもよい。
【0035】次に、前記センタマフラ9、10およびリ
アマフラ11の内部構造を図2の要部拡大断面図に基づ
いて詳細に説明する。まず、制御バタフライバルブ15
が介装された側のセンタマフラ9について説明すると、
このセンタマフラ9は、横向き筒形のアウタシェル17
の前後両端開口部をアウタプレート18、19でそれぞ
れ閉塞することにより、1つの消音用拡張室20が形成
されている。
【0036】前記センタマフラ9内には、前記分岐管6
の下流側と接続されたインレットパイプ21が配置され
ると共に、アウトレット側の分岐管6と接続されたアウ
トレットパイプ22が配置されている。そして、このア
ウトレットパイプ22のインレット側には多数の小孔2
2aが形成されている。なお、この図において点線で示
しているのは、仕切り壁ではなく、インレットパイプ2
1およびアウトレットパイプ22を支持するための穴開
きパネル23である。
【0037】次に、制御バタフライバルブ15が介装さ
れていない側のセンタマフラ10について説明すると、
このセンタマフラ10は、横向き筒形のアウタシェル2
4の前後両端開口部をアウタプレート25、26でそれ
ぞれ閉塞することにより消音室を形成すると共に、この
消音室内を1枚のインナパネル27で前後方向に仕切る
ことにより、前方に消音用拡張室28が、また、後方に
消音用レゾネータ室29がそれぞれ形成されている。
【0038】前記センタマフラ10内には、前記分岐管
7の下流側と接続されたインレットパイプ30の後端が
後方の消音用レゾネータ室29内に開口する状態で配置
されると共に、このインレットパイプ30には、消音用
拡張室28に開口する多数の小孔30aが形成されてい
る。また、アウトレット側の分岐管7と接続されたアウ
トレットパイプ31の先端が前方消音用拡張室28内に
開口する状態で配置されている。そして、このアウトレ
ットパイプ31の途中にはその外周にグラスウール等の
吸音材が充填された吸音室32が形成されている。
【0039】次に、リアマフラ11について説明する
と、このリアマフラ11は、横向き筒形のアウタシェル
33の前後両端開口部をアウタプレート34、35でそ
れぞれ閉塞することにより消音室を形成すると共に、こ
の消音室内を3枚のインナパネル36、37、38で前
後方向に仕切ることにより、前方から順に第1消音用拡
張室39、グラスウール等の吸音材を充填した吸音室4
0、第2消音用拡張室41、消音用レゾネータ室42が
それぞれ区画形成されている。
【0040】前記リアマフラ11内には、前記両各分岐
管6、7の下流側とそれぞれ接続されたインレットパイ
プ13、14の後端が第2の消音用拡張室41内にそれ
ぞれ開口する状態で配置されると共に、このインレット
パイプ13、14には、吸音室40に開口する多数の小
孔13a、14aがそれぞれ形成されている。
【0041】また、大気に開放された2本のテールパイ
プ45、46がそれぞれ接続された2本のアウトレット
パイプ47、48の前端が第1消音用拡張室39内にそ
れぞれ開口する状態で配置されている。そして、このア
ウトレットパイプ47、48には、吸音室40に開口す
る多数の小孔47a、48aがそれぞれ形成されると共
に、第2消音用拡張室41から消音用レゾネータ室42
にかけてこのアウトレットパイプ47、48の途中には
吸音部49、50が形成されている。
【0042】また、メインマフラ11内には、インナパ
ネル36、37を貫通して第1消音用拡張室39と第2
消音用拡張室41との間を連通させるインナパイプ5
1、52が配置され、このインナパイプ51、52には
吸音室40に開口する多数の小孔51a、52aがそれ
ぞれ形成されている。また、インナパネル38を貫通し
て第2消音用拡張室40と消音用レゾネータ室42との
間を連通させるインナパイプ53が配置され、さらに、
インナパネル38には第2消音用拡張室40と消音用レ
ゾネータ室42との間を連通させる連通穴54が形成さ
れている。
【0043】次に、この発明の実施の形態1の作用を説
明する。なお、この発明の実施の形態1の制御マフラで
は、上述のように、エンジン回転数に基づいて制御を実
行する制御装置16からの制御信号により、制御バタフ
ライバルブ15の開閉作動がなされる。
【0044】(イ)中・高回転時 エンジンEの回転数が中・高回転で排気量が多くなる
と、制御装置16からの制御信号により、制御バタフラ
イバルブ15が開かれ、これによりセンタマフラ9とリ
アマフラ11との間が分岐管6を介して連通された状態
となる。このように、制御バタフライバルブ15が開か
れている時は、両触媒コンバータ3、3およびプリマフ
ラ4を経由したエンジン排気ガスは、リアチューブ5か
ら分岐部8を介して2系統に分岐され、各分岐管6、7
の途中にそれぞれ介装されたセンタマフラ9、10を経
由することで消音され、さらにその下流側に介装された
リアマフラ11で消音された後車外に排気される。
【0045】このように、制御バタフライバルブ15が
開かれている時は、2系統の分岐管6、7および2つの
センタマフラ9、10を経由することで、排気流路断面
積の増加により排気系における排気抵抗が低下した状態
となり、従って、エンジンEの高回転高排気量時におけ
る出力低下を回避して出力性能を高めることがことがで
きると共に、リアマフラ11による消音機能と2つのセ
ンタマフラ9、10による消音機能により、優れた消音
効果を発揮する。
【0046】次に、各センタマフラ9、10、および、
リアマフラ11における消音作用について説明すると、
まず、一方のセンタマフラ9では、インレットパイプ2
1で絞られた状態の排気が消音用拡張室20内に流入し
て膨張する際の拡張作用により消音がなされる。
【0047】また、もう一方のセンタマフラ10では、
インレットパイプ21で絞られた状態の排気が小孔30
aから消音用拡張室28内に流入して膨張する際の拡張
作用による消音と、インレットパイプ21の後端が開口
するレゾネータ室29での共鳴作用による消音と、アウ
トレットパイプ31の途中に設けられた吸音材の吸音作
用による消音がなされる。
【0048】最後に、リアマフラ11では、両インレッ
トパイプ13、14でそれぞれ絞られた状態の排気は、
まず、第2消音用拡張室41内に流入して膨張する際の
拡張作用により消音がなされる。そして、この時の拡張
比は、第2消音拡張室断面積をS1 、インレットパイプ
13、14の断面積をS0 とすると、 拡張比=S1 /S0 ×2 で表されるため、拡張比としては小さくなっている。
【0049】また、前記第2消音用拡張室41内とイン
ナパイプ53および連通穴54で連通されたレゾネータ
室29での共鳴作用による消音がなされると共に、前記
第2消音用拡張室41から2本のインナパイプ51、5
2を経由して絞られた状態の排気が第1消音用拡張室3
9内に流入して膨張する際の拡張作用による消音と、2
本のアウトレットパイプ47、48の途中に設けられた
吸音材49、50の吸音作用による消音と、吸音室40
における吸音作用による消音がなされる。
【0050】(ロ)低回転時 エンジンEの回転数が低速で排気量が少なくなると、制
御装置16からの制御信号により、制御バタフライバル
ブ15が閉じられ、これによりセンタマフラ9とリアマ
フラ11との間の分岐管6が閉じられ、一方の系統の排
気の流れが停止され状態となる。
【0051】このように、制御バタフライバルブ15が
閉じられている時は、両触媒コンバータ3、3およびプ
リマフラ4を経由したエンジン排気ガスは、リアチュー
ブ5から分岐部8を介し、一方の分岐管7の途中に介装
されたセンタマフラ10を経由することで消音され、さ
らにその下流側に介装されたリアマフラ11で消音され
た後車外に排気される他、以下に述べるような消音作用
および消音効果向上作用が得られる。
【0052】(イ)消音作用 上述のように、一方の分岐管6に介装されたセンタマフ
ラ9の下流側が制御バタフライバルブ15により閉じら
れることで、該センタマフラ9より下流側の分岐管6が
サイドブランチとして消音機能を発揮し、特定の周波数
の音圧レベルを低減できると共に、センタマフラ9より
上流側の分岐管6がレゾネータの首部(絞り部)で該セ
ンタマフラ9本体内の消音用拡張室20が排気の流通が
ない共鳴室となり、レゾネータ作用により消音がなされ
るもので、これにより、新たな構成を付加することなし
にセンタマフラ9にレゾネータとしての機能を発揮させ
ることができるようになる。
【0053】そして、このレゾネータの首部(絞り部)
の機能を発揮する分岐管6は大径でかつ長くとることが
可能であるため、特に、低周波(車室内こもり音)低減
へのチューニングが容易に行えるようになると共に、メ
インマフラ11本体内に確保する場合に比べてレゾネー
タを設ける位置の自由度が高くなるため、音圧モードに
合致した位置での制御により消音効果をより高めること
が可能となる。
【0054】従って、最適な消音特性を得るために、メ
インマフラ11本体内のみでなく、車両の床下全体を利
用した消音特性のチューニングが可能となり、これによ
り、メインマフラ11本体内におけるレイアウトの制約
を低減させることが可能になると共に、消音特性のチュ
ーニングの自由度を高めることができるようになるとい
う効果が得られる。
【0055】(ロ)消音効果向上作用 上述のように、センタマフラ9とリアマフラ11との間
の分岐管6が制御バタフライバルブ15により閉じられ
ることで、リアマフラ11本体内に設けられた第2消音
用拡張室41に対し、1本のインレットパイプ13のみ
を経由して排気が流入するようになるため、この時の拡
張比は、 S1 /S0 で表されるため、制御バタフラ
イバルブ15が開かれている時に比べて拡張比が2倍に
増加した状態となる。
【0056】従って、インレットパイプ13および分岐
管6を消音素子の一部を構成するブランチ管として機能
させることができるようになり、これにより、新たな構
成を付加することなしに消音効果を高める方向に変更す
ることができるようになるという追加の効果が得られ
る。
【0057】また、本発明の実施の形態1においては、
制御バルブとしての制御バタフライバルブ15は、エン
ジン回転数に基づいて制御を実行するように構成される
ものとしたが、これに限らず、アクセル開度や排気圧
力、あるいは吸気負圧に基づいて制御するように構成さ
れるものとしてもよい。この場合、制御バタフライバル
ブ15はアクセル開度が大きい場合や排気圧力が大きい
場合、あるいは吸気負圧の絶対値が大きい場合に開か
れ、またアクセル開度が小さい場合や排気圧力が大きい
場合、あるいは吸気負圧の絶対値が小さい場合に閉じら
れるものとする。なお、作用および効果に関しては、そ
れぞれ前述のエンジン回転数が中・高回転時、またエン
ジン回転数が低回転時と同様である。
【0058】また、本発明の実施の形態1においては、
制御バルブとしての制御バタフライバルブ15は、制御
信号に応じて駆動される構成を示したが、これに限ら
ず、例えば特開平9−228819号公報に記載のよう
に、排気管の上流側から導入した排気圧にて制御バタフ
ライバルブ15を駆動し開閉する構成としてもよく、ま
た吸気マニホールドからの負圧を導入した負圧にて制御
バタフライバルブ15を駆動し開閉する構成としてもよ
く、あるいは特開平10−131738号公報に記載の
ように、制御バタフライバルブ15が排気圧力を直接受
けてこの排気圧力に応じて開閉する構成としてもよい。
【0059】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。なお、この他の発明の実施の形態の説明にあた
っては、前記発明の実施の形態1と同様の構成部分には
同一の符号を付してその説明を省略し、相違点について
のみ説明する。
【0060】(発明の実施の形態2)この発明の実施の
形態2の制御マフラは、請求項1、2、5および6記載
の発明に対応するもので、図3の全体模式図に示すよう
に、制御バタフライバルブ15が介装された分岐管6側
のセンタマフラ9が省略されている点が、前記発明の実
施の形態1とは相違したものである。即ち、この発明の
実施の形態2の制御マフラでは、センタマフラ9が省略
されることで、制御バタフライバルブ15が閉じられて
いる時は、該制御バタフライバルブ15が介装されてい
る分岐管6の前後の管がサイドブランチとして消音機能
を発揮し、特定の周波数の音圧レベルを低減することが
できるようになる。
【0061】また、制御バタフライバルブ15が開かれ
ている時は、制御バタフライバルブ15が介装されてい
る分岐管6はエンジン出力向上の阻害要因となるセンタ
マフラ等の排気抵抗要素を介さないバイパス経路として
機能し、これにより、エンジンEの高出力化が図れるよ
うになる。
【0062】また、センタマフラ9が省略されること
で、分岐管6側における制御バタフライバルブ15の搭
載位置の制約がなくなるため、より低周波の消音が可能
となり、消音特性チューニングの自由度が増大すると共
に、後席下燃料タンク搭載車両等のようにセンタマフラ
設置空間が十分にとれない車両においても、消音性能と
エンジン出力性能の両立が可能となる。
【0063】(発明の実施の形態3)この発明の実施の
形態3の制御マフラは、請求項1、2、3および6記載
の発明に対応するもので、図4の全体模式図に示すよう
に、制御バタフライバルブ15がセンタマフラ9より上
流側の分岐管6に介装されている点が、下流側に介装さ
れた前記発明の実施の形態1とは相違したものである。
即ち、この発明の実施の形態3の制御マフラでは、制御
バタフライバルブ15がセンタマフラ9より上流側の分
岐管6に介装されることで、制御バタフライバルブ15
の前後の管がそれぞれサイドブランチとして消音機能を
発揮し、これにより、特定の周波数の音圧レベルを低減
することができるようになる。
【0064】また、サイドブランチの周波数をより高
く、レゾネータの周波数をより低く設定したい場合に、
前記発明の実施の形態1では、車両におけるフロア形状
や周辺部品の関係で制御バタフライバルブ15が介装さ
れている分岐管6側のセンタマフラ9搭載位置に制約を
受け、求める周波数が得られないような場合であって
も、制御バタフライバルブ15をセンタマフラ9より上
流側の分岐管6に介装することで、センタマフラ9より
下流側のサイドブランチ構成部分の長さを長くとること
ができるため、以上のような周波数設定が可能となる。
【0065】(発明の実施の形態4)この発明の実施の
形態4の制御マフラは、請求項1、2、4および6記載
の発明に対応するもので、図5の全体模式図に示すよう
に、制御バタフライバルブ15が介装されていない分岐
管7側のセンタマフラ10が省略されている点が、前記
発明の実施の形態1とは相違したものである。即ち、こ
の発明の実施の形態4の制御マフラでは、制御バタフラ
イバルブ15が介装されていない分岐管7側にエンジン
出力向上の阻害要因となるセンタマフラ等の排気抵抗要
素がなくなるため、制御バタフライバルブ15が閉じら
れているエンジンEの低回転時においても、低排気圧化
が可能となり、これにより、低・中回転側域からの加速
性能を向上させることができるようになる。
【0066】また、制御バタフライバルブ15が開かれ
ている時は、制御バタフライバルブ15が介装されてい
ない分岐管7はエンジン出力向上の阻害要因となるセン
タマフラ等の排気抵抗要素を介さないバイパス経路とし
て機能し、これにより、エンジンの高出力化が図れるよ
うになる。
【0067】(発明の実施の形態5)この発明の実施の
形態5の制御マフラは、請求項1、2、3および6記載
の発明に対応するもので、図6の全体模式図に示すよう
に、制御バタフライバルブ15が介装されていない分岐
管7側のセンタマフラ10が省略されている点が、前記
発明の実施の形態3とは相違したものである。即ち、こ
の発明の実施の形態5の制御マフラでは、制御バタフラ
イバルブ15が介装されていない分岐管7側にエンジン
出力向上の阻害要因となるセンタマフラ等の排気抵抗要
素がなくなるため、前記発明の実施の形態4と同様に、
制御バタフライバルブ15が閉じられているエンジンの
低回転時においても、低排気圧化が可能となり、これに
より、低・中回転側域からの加速性能を向上させること
ができるようになる。
【0068】また、制御バタフライバルブ15が開かれ
ている時は、制御バタフライバルブ15が介装されてい
ない分岐管7はエンジン出力向上の阻害要因となるセン
タマフラ等の排気抵抗要素を介さないバイパス経路とし
て機能し、これにより、エンジンEの高出力化が図れる
ようになる。
【0069】(発明の実施の形態6)この発明の実施の
形態6の制御マフラは、請求項1、5および6記載の発
明に対応するもので、図7の全体模式図に示すように、
制御バタフライバルブ15が介装されていない分岐管7
側のセンタマフラ10が省略されると共に、この分岐管
7の内径が制御バタフライバルブ15が介装されている
分岐管6の内径より小径に形成されている点が、前記発
明の実施の形態2とは相違したものである。即ち、この
発明の実施の形態6の制御マフラでは、制御バタフライ
バルブ15が介装されていない分岐管7側にエンジン出
力向上の阻害要因となるセンタマフラ等の排気抵抗要素
がなくなるため、前記発明の実施の形態4、5とほぼ同
様に、制御バタフライバルブ15が閉じられているエン
ジンの低回転時においても、低排気圧化が可能となり、
これにより、低・中回転側域からの加速性能を向上させ
ることができるようになる。
【0070】また、制御バタフライバルブ15が開かれ
ている時は、制御バタフライバルブ15が介装されてい
ない分岐管7はエンジン出力向上の阻害要因となるセン
タマフラ等の排気抵抗要素を介さないバイパス経路とし
て機能し、これにより、エンジンEの高出力化が図れる
ようになる一方で、制御バタフライバルブ15が介装さ
れていない分岐管7の内径が制御バタフライバルブ15
が介装されている分岐管6の内径より小径に形成される
ことで、この小径の分岐管7に消音要素としての役割を
持たせることができ、これにより、制御バタフライバル
ブ15を開いた時と閉じた時の排圧差を大きく設定でき
るようになる。
【0071】以上本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は上述の発明の実施の形態1に限られるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等
があっても、本発明に含まれる。
【0072】例えば、発明の実施の形態では、2つのシ
リンダバンクを有するV型エンジンEに本発明を適用し
た例を示したが、シリンダバンクが1つのみのエンジン
にも適用することができるもので、この場合は、1本の
フロントチューブ2に対し1つの触媒コンバータ3が備
えられる。また、発明の実施の形態では、プリマフラ4
を備えた例を示したが、これを備えないタイプのものに
も本発明を適用することができる。
【0073】また、発明の実施の形態では、両各分岐管
6、7の下流側をメインマフラ11に備えた両各インレ
ットパイプ13、14に対しそれぞれ独立に接続させた
構造としたが、両分岐管6、7の下流側を統合した状態
で1本のインレットパイプに接続させるようにしてもよ
い。また、両センタマフラ9、10およびリアマフラ1
1の内部構造は実施例の構造に限定されるものではな
く、車両に応じ任意に設定することができる。
【0074】また、発明の実施の形態6では、制御バタ
フライバルブ15が介装されていない方の分岐管7の内
径を制御バタフライバルブ15が介装されている分岐管
6の内径より小径に形成された例を示したが、同一であ
ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態1の制御マフラを示す全体模
式図である。
【図2】発明の実施の形態1の制御マフラを示す要部拡
大断面図である。
【図3】発明の実施の形態2の制御マフラを示す全体模
式図である。
【図4】発明の実施の形態3の制御マフラを示す全体模
式図である。
【図5】発明の実施の形態4の制御マフラを示す全体模
式図である。
【図6】発明の実施の形態5の制御マフラを示す全体模
式図である。
【図7】発明の実施の形態6の制御マフラを示す全体模
式図である。
【図8】従来例の制御マフラを示す縦断面図である。
【図9】従来例の制御マフラを示す縦断面図である。
【図10】従来例の制御マフラを示す縦断面図である。
【符号の説明】
E V型エンジン 1 エキゾーストマニホールド 2 フロントチューブ(排気管) 3 触媒コンバータ 4 プリマフラ 5 リアチューブ(排気管) 6 分岐管 7 分岐管 8 分岐部 9 センタマフラ 10 センタマフラ 11 リアマフラ 13 インレットパイプ 13a 小孔 14 インレットパイプ 14a 小孔 15 制御バタフライバルブ(制御バルブ) 16 制御装置 17 アウタシェル 18 アウタプレート 19 アウタプレート 20 消音用拡張室 21 インレットパイプ 22 アウトレットパイプ 22a 小孔 23 穴開きパネル 24 アウタシェル 25 アウタプレート 26 アウタプレート 27 インナパネル 28 消音用拡張室 29 消音用レゾネータ 30 インレットパイプ 30a 小孔 31 アウトレットパイプ 32 吸音室 33 アウタシェル 34 アウタプレート 35 アウタプレート 36 インナパネル 37 インナパネル 38 インナパネル 39 第1消音用拡張室 40 吸音室 41 第消音用拡張室 42 消音用レゾネータ室 45 テールパイプ 46 テールパイプ 47 アウトレットパイプ 47a 小孔 48 アウトレットパイプ 48a 小孔 49 吸音部 50 吸音部 51 インナパイプ 51a 小孔 52 インナパイプ 52a 小孔 53 インナパイプ 54 連通穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乗川 頼母 東京都中野区南台5丁目24番15号 カルソ ニックカンセイ株式会社内 (72)発明者 堀内 信一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 竹内 開 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木嶋 淳 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3D038 BA14 BB01 BC00 3G004 AA01 BA01 BA03 DA03 DA24 EA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンバータを経由したエンジン排気ガス
    を導く排気管から分岐部を介して分岐された2系統の分
    岐管が設けられ、 該2系統の分岐管の下流側にはリアマフラが介装され、 前記2系統の分岐管のうちの一方に該分岐管内を開閉制
    御可能な制御バルブが介装されていることを特徴とする
    制御マフラ。
  2. 【請求項2】 前記2系統の分岐管のうち少なくとも一
    方の分岐管の途中にセンタマフラが介装されていること
    を特徴とする請求項1に記載の制御マフラ。
  3. 【請求項3】 前記制御バルブが前記2系統の分岐管の
    うち前記センタマフラが介装された分岐管におけるセン
    タマフラの上流側に介装されていることを特徴とする請
    求項2に記載の制御マフラ。
  4. 【請求項4】 前記制御バルブが前記2系統の分岐管の
    うち前記センタマフラが介装された分岐管におけるセン
    タマフラの下流側に介装されていることを特徴とする請
    求項2に記載の制御マフラ。
  5. 【請求項5】 前記制御バルブが前記2系統の分岐管の
    うち前記センタマフラが介装されていない分岐管の途中
    に介装されていることを特徴とする請求項2に記載の制
    御マフラ。
  6. 【請求項6】 前記リアマフラのインレット側には該リ
    アマフラ内に設けられた同一の拡張室と連通する独立し
    た2本のインレットパイプが備えられ、 前記2系統の分岐管の下流側が前記リアマフラの各イン
    レットパイプに対しそれぞれ独立に接続されていること
    を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の制御マフ
    ラ。
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