JPH0364624A

JPH0364624A - 内燃機関の排気制御装置

Info

Publication number: JPH0364624A
Application number: JP19858089A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takeyama; 武山　哲; Hideyuki Takeda; 英之武田; Yuuichi Iriya; 祐一入矢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-20

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）本発明は、内燃機関の排気制御装置に係り、詳しくは排
気管における排気の流れを制御してパリ音を低減する内
燃機関の排気制御装置に関する。

（従来の技術）一般に、４サイクルエンジン等の内燃機関にあっては、
燃焼室内に吸入される混合気の体積と内燃機関の行程体
積との比、すなわち体積効率がエンジンの出力特性に大
きく影響すること、また、該体積効率が排気管の長さを
初めとする排気系の構成とエンジンの回転数に影響され
ることが知られている。

そのために排気を制御する装置が開発されており、従来
のこの種の内燃機関の排気制御装置としては、例えば特
開昭６２−４５９２８号公報に記載のものがある。この
装置では、燃焼室内の圧力を圧力センサによって検出し
、その検出結果に基づいて排気管長を制御することによ
り、内燃機関の体積効率の予測的な検出を可能し、排気
管長の可変制御を高精度に行うようにしている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の内燃機関の排気制御装
置にあっては、筒内の圧力を圧力センサにより検出し、
その検出結果から排気管長を制御しているが、筒内の圧
力はその燃焼状態やノンキング等により変化が大きく、
体積効率を正確に予測するのは困難であり、出力向上と
いう制御の実効が全域で十分にないという問題点があっ
た。

また、従来装置は出力向上を主としており、排気騒音、
特に排気吐出音の中でレベルの大きい、いわゆるパリ音
についての低減ができなという問題点があった。

（発明の目的）そこで本発明は、出力向上の実効を図りつつ、パリ音を
低減して排気騒音の低減を図ることを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明による内燃機関の排気制御装置は上記目的達成の
ため、その基本概念図を第１図に示すように、排気の流
速に関連する物理量を検出する物理量検出手段ａと、物
理量検出手段ａの出力に基づいて排気の流速を算出する
流速算出手段すと、流速算出手段すの出力のうち所定の
高周波成分を抽出する抽出手段Ｃと、抽出手段Ｃにより
抽出された高周波成分のレベルが所定値以上であるとき
、排気音圧を制御する制御信号を出力する制御手段ｄと
、制御手段ｄからの制御信号に基づいて排気音圧のエネ
ルギーを操作する音圧操作手段ｅと、を備えている。

（作用〉本発明では、排気の流速が検出され、その検出値から所
定の高周波成分が抽出されたとき、パリ音が発生してい
ると判断し、排気音圧を制御する制御信号が出力されて
音圧操作手段により排気音圧が低減するような操作が排
気流に加えられる（具体的には、排気流を絞ったり、レ
ゾネータを用いたりする）。

したがって、パリ音のみを有効に低減しつつ、パリ音の
低減に伴う排圧の減少を図って出力向上が図られろ。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜８図は本発明に係る内燃機関の排気制御装置の一
実施例を示す図である。まず、構成を説明する。第２図
において、１はエンジンであり、吸入空気はエアクリー
ナ２から吸気管３を通して各気筒に供給され、燃料は噴
射信号Ｓｉに基づきインジェクタ４により噴射される。

気筒内の混合気は点火プラグの放電作用によって爆発、
燃焼し、排気になって排気管５から排出される。本実施
例では排気管５の下流側に特徴があり、これは後述する
。

エンジン１に吸入される空気流１１Ｑａはエアフロメー
タ６により検出され、エンジン１のクランク角はクラン
ク角センサ７により検出される。なお、クランク角セン
サ７の出力パルスを計数することによりエンジン回転数
Ｎが算出される。排気中の酸素濃度は排気管５に設けた
酸素センサ８により検出され、排気の流速に関連する物
理量（本実施例では、排気の静圧および動圧）は物理量
検出手段９により検出される。

ここで、物理量検出手段９は第３図に示すようにマフラ
下流側の排気管５に取り付けられた全圧ピックアップ１
０および静圧ピンクアップ１１により構成される。これ
らはいわゆるピトー管の原理を応用して排気管５内にお
ける排気の流速を測定するためのもので、具体的には、
例えば第４図に示すように先端部に圧電素子１０ａ、１
１ａを設け、この圧電素子１０ａ、ｌｌａにより排気の
静圧Ｐおよび全圧（総圧）Ｐｚを測定し、電気信号に変
換して外部に取り出す。

一方、物理量検出手段９の上流側の部材配置は第５図の
ように示され、物理量検出手段９の上流側にはマフラ１
２が配置され、さらにその上流側の排気管５には内部に
通路面積を絞る制御弁１３が設けられている。制御弁Ｉ
３はステップモータ１４により駆動され、ステップモー
タ１４は後述のコントロールユニット２０からの制御信
号Ｓｃに基づいて制御弁１３を駆動する。上記制御弁１
３およびステップモータ１４は音圧操作手段１５を構成
する。

再び第２図に戻り、エアフロメータ６、タランり角セン
サ７、酸素センサ８および物理量検出手段９からの信号
はコントロールユニット２０に入力されており、コント
ロールユニット２０はＣＰ　Ｕ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡ
Ｍ２３およびｉ１０ボート２４により構成され、流速算
出手段、抽出手段および制御手段としての機能を有する
。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に書き込まれているプログラ
ムに従ってＩ１０ポート２４より必要とする外部データ
を取り込んだり、またＲＡＭ２３との間でデータの授受
を行ったりしながら、排気系の制御に必要な処理値等を
演算処理し、必要に応じて処理したデータをＩ１０ボー
ト２４に出力する。ＲＯＭ２２はＣＰＵ２１を制御する
プログラム等を格納しており、ＲＡＭ２３は演算に使用
するデータをマツプ等の形で一時記憶する。

Ｉ１０ポート２４には前記各センサ６〜９からの信号が
入力されるとともに、Ｉ１０ポート２４からは噴射信号
Ｓｉがインジェクタ４に出力されるとともに、制御信号
Ｓｃがステップモータ１４に出力される。

次に、作用を説明する。

第６図は音圧制御のプログラムを示すフローチャートで
あり、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。ま
ず、ステップＳ、で静圧ビソクアッ゛プ１１の出力から
排気管５のマフラ１２下流における静圧Ｐｌを読み込み
、ステップＳ２で全圧ピンクアップ１０の出力から全圧
Ｐ２を読み込む。次いで、ステップＳ３で全圧Ｐ２と静
圧Ｐｌの差から動圧を次式に従って求め、ｐｕ”　　＝Ｐ２−Ｐ。

但し、ρ：排気の密度さらに、これから流速Ｕを、として算出する。なお、以上の式はベルヌーイの定理に
基づくものであり、圧力から速度を求めることができる
のは周知である。

次いで、ステップＳ４では流速Ｕに対応する信号成分を
バイパスフィルタを通して所定の高周波成分を検出（抽
出）する。例えば第７図に示すように、パリ音発生時に
流速Ｕに高周波成分が多く含まれるため、流速を周波数
分析するとパリ音発生の予測が可能である。なお、パリ
音は１ｋＨｚ以上の周波数成分をもつ音で、不快感を伴
うものである。第８図に示すように、パリ音発生時の流
速Ｕは立ち上がりが激しく、周波数分析したときの高周
波成分はこの立ち上がりに起因している。

次いで、ステップＳ、で流速Ｕの高周波成分が大である
か否か（例えば、所定値以上であるか否か）を判別し、
大でないときはルーチンを終了し、大のときは続いてス
テップＳ６でエンジン１が高負荷であるか否かを判別す
る。高負荷であるか否かは、例えば基本噴射量Ｔｐ高負荷のときは今回のルーチンを終了する。これは、パ
リ音を低減するとき排気管５の通路面積を絞ることにな
るので、高負荷時は排気損失が増加して出力低下となる
のを避けるためである。一方、高負荷でないときはステ
ップＳ７で制御信号Ｓｃをステップモータ１４に出力し
て制御弁１３を閉じ方向に駆動し、排気管５の通路面積
を絞る。これにより、排気の流速Ｕの立ち上がりが抑制
され、第８図に示すようにパリ音が低減（音圧エネルギ
ーの低減）されるような流速Ｕに落ち着く。したがって
、高負荷での出力向上を図りつつ、パリ音を有効に低減
することができる。これは、従来と比較すると、従来例
が筒内圧より間接的に体積効率を予測していたのに対し
、本実施例では排気流速という出力に直接的に関連する
パラメータを検出して排気制御を行っているという状況
に基づくものであり、出力向上と排気騒音低減の両立を
図ることができる。出力向上とは、騒音低減のために出
力が犠牲になることは回避され、実質的に向上という意
味であるとともに、パリ音低減に伴う排圧の減少による
出力アップをも図るものである。

なお、高周波成分の抽出はバイパスフィルタを用いても
よいが、例えばディジタルに変換し、その後、周波数分
析により高周波の信号を検知するようにしてもよい。

また、音圧操作手段１５の構成は、上記実施例に限るも
のではなく、第９図に他の実施例として示すように、マ
フラ１２の上流側で排気管５の途中から分岐するレゾネ
ータ３１と、レゾネータ３１の入口通路に設置した制御
弁３２と、制御弁３２を駆動するステップモータ３３と
により音圧操作手段３４を構成してもよい。この実施例
では第６図のステソプＳ。

で制御弁３２を開くように制御する。これにより、パリ
音発生時にはレゾネータ３１が排気管５と連通して排気
通路の容積が変わって共鳴周波数が変化し、パリ音が低
減するような共鳴状態となり、結局、前記実施例と同様
の効果を得ることができる。

なお、音圧操作手段３４の構成は上記実施例に限らず、
例えば排気管５に対しバイパス通路を設けるようにして
もよい。

また、物理量検出手段はピトー管に限らずに例えばレー
ザーを利用したものを用いるようにしてもよい。

（効果）本発明によれば、排気に対し直接的に流速を検出してい
るので、出力向上を図りつつ、パリ音を低減して排気騒
音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜８図は本発明に係
る内燃機関の排気制御装置の一実施例を示す図であり、
第２図はその全体構成図、第３図はその物理量検出手段
の配置を示す図、第４図はその物理量検出手段の構成を
示す図、第５図はその音圧操作手段の構成を示す図、第
６図はその音圧制御のプログラムを示すフローチャート
、第７図はそのバイパスフィルタの特性を示す図、第８
図はそのパリ音の低減作用を説明する図、第９図は本発
明に係る内燃機関の排気制御装置の他の実施例の音圧操
作手段の構成を示す図である。１・・・・・・エンジン、４・・・・・・インジェクタ、５・・・・・・排気管、６・・・・・・エアフロメータ、７・・・・・・クランク角センサ、８・・・・・・酸素センサ、９・・・・・・物理量検出手段、１０・・・・・・全圧ピックアンプ、１１・・・・・・静圧ピックアップ、１２・・・・・・マフラ、１３．３２・・・・・・制御弁、１４．３３・・・・・・ステンプモータ、１５．３４・
・・・・・音圧操作手段、２０・・・・・・コントロー
ルユニソト（流速算出手段、抽出手段、制御手段）、２１・・・・・・ｃｐｕ。２２・・・・・・ＲＯＭ、２３・・・・・・ＲＡＭ。２４・・・・・・Ｉ１０ボート、３１・・・・・・レゾネータ。

Claims

【特許請求の範囲】ａ）排気の流速に関連する物理量を検出する物理量検出
手段と、ｂ）物理量検出手段の出力に基づいて排気の流速を算出
する流速算出手段と、ｃ）流速算出手段の出力のうち所定の高周波成分を抽出
する抽出手段と、ｄ）抽出手段により抽出された高周波成分のレベルが所
定値以上であるとき、排気音圧を制御する制御信号を出
力する制御手段と、ｅ）制御手段からの制御信号に基づいて排気音圧のエネ
ルギーを操作する音圧操作手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。