JPH064020Y2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は消音効果を改善する内燃機関の排気装置に関す
る。

［従来の技術］ 第５図は実開昭58−183922号公報に示された従来の排気
装置の１例を示し、エンジン回転数に応じて切換わる吸
気負圧を利用した切換弁１を排気系に設けている。低速
回転時は排気流量が少ないとして切換弁１をａ側に切換
え、排気を実線の流れで示すように共鳴要素を介して排
気させる。高速回転時は排気流量が多いとして切換弁１
をｂ側に切換え、排気を点線の流れで示すように直接排
気させる。これにより消音性能を上げている。

しかし、これによれば切換弁がエンジン回転数と吸気負
圧のみにより制御されているため、エンジン負荷に関し
て感度がなく実用性に劣る。即ち、排気流量はエンジン
回転数によって一義的に決定されるのではなく、回転数
と燃料流量（エンジン負荷）又は排気ガス温度によって
決定されるのに、これを無視しているからである。

また、第６図は実開昭59−19917号公報に示された従来
の排気装置の他の例を示し、サイレンサ２の上流側と連
通するバイパス通路３の分岐部に排圧に応じて開閉する
制御弁４を設けている。排気ガス圧が低いとき、制御弁
を開きバイパス通路とサイレンサとを合流して干渉排気
させる。排気ガス圧が高いとき、制御弁を閉じてサイレ
ンサ２の下流側に挿入されたサイドブランチとしてバイ
パス通路３を作用させ、騒音低減効果を上げている。

しかし、これによれば排気ガス圧が高いときであっても
排気温度が高く、したがって音の伝搬速度が速く排気脈
動音がより大きくなる時には、サイレンサに入る音では
なく、サイレンサから出た後の音のエネルギーがサイド
ブランチによって消耗されるので、音がうるさくてサイ
ドブランチとしての消音効果が余り期待できない。

また、上記した２つの従来例に共通して言えることであ
るが、切換弁ないし制御弁が１つ設けられているだけな
ので、エンジンの運転条件に応じた自由度を持つ効果的
な消音が期待できない。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記したようにエンジン回転数で切換弁を切換えている
ものでは、排気流量、特に排気脈動音の大小を的確に把
握できないため実用的でなく、サイレンサの上流側に設
けた制御弁でバイパス通路の開閉を行っているもので
は、サイドブランチが下流側に形成されるため排気流量
が大きい時の消音効果が小さいという欠点があった。

本考案の目的は、排気状態量を的確に把握するととも
に、サイレンサの上流側及び下流側の双方に選択的にサ
イドブランチを形成できるようにすることによって、上
記従来の欠点を解消して、運転状態に応じた最適な消音
効果が得られる内燃機関の排気装置を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案の内燃機関の排気装置は、排気系に介設されたサ
イレンサであって機関中速回転下で排気温度又は機関負
荷が中位のときにその排圧及び消音効果が中位となるよ
うに設定されたサイレンサと、そのサイレンサの上流と
下流とを結んで排気系に設けられた通路と、該通路にそ
の上流と下流とにそれぞれ通路を開閉すべく設けられた
制御弁と、機関回転高速下で排気温度又は機関負荷が高
いときは、排気の音波エネルギーの一部をサイレンサ手
前で吸収すべく上流側の制御弁を開、下流側の弁は閉と
し、機関回転高速下で排気温度又は機関負荷が中位のと
きはサイレンサから出る排気脈動音をサイレンサの後で
吸収すべく上流の制御弁を閉、下流の制御弁を開とする
ように構成された制御手段とを備えたものである。

［作用］ 関回転が高速下にある場合、排気温度又は機関負荷が高
いと、制御手段によって上流側制御弁が開き下流側制御
弁は閉じられるため、サイレンサの上流側にサイドブラ
ンチが形成されることになる。したがって、排気系を伝
搬して来る排気音のエネルギーの一部がサイドブランチ
によって直接吸収されるため、大きな消音効果が得られ
る。

一方、機関回転が高速下にあっても、排気温度又は機関
負荷が中位だと、制御手段は上流側制御弁を閉じ、下流
側制御弁を開くため、サイレンサの下流側にサイドブラ
ンチが形成されることになる。したがって、サイレンサ
によって吸収された後の排気音のエネルギーの残部がサ
イドブランチによって吸収されるため、やや大きな消音
効果が得られる。

［実施例］ 本考案の実施例を第１図〜第４図に基づいて説明すれば
以下の通りである。

第１図は本考案の内燃機関の排気装置例を示す。５はエ
ンジン、６は排気系であり、排気系の途中に介設された
サイレンサ７の上流側と下流側とが通路、すなわちバイ
パス路８で結ばれている。バイパス路としては、図示例
ではサイレンサ７の内部を貫通する貫通型のものが示し
てあるが、第４図に示すようにサイレンサ７の外部を通
る非貫通型のものであってもよい。このバイパス路８の
上流側と下流側とにバイパス路８の上流側と下流側を開
閉する制御弁Ａ，Ｂがそれぞれ設けられている。これら
制御弁Ａ，Ｂはアクチュエータによって駆動される。ア
クチュエータとしては、図示例ではモータ１０，１１が
示してあるが、空気又は油圧駆動手段を使用してもよ
い。

制御弁Ａ，Ｂを開閉制御する制御手段１２はマイクロコ
ンピュータ１３，モータコントロールアンプ１４，モー
タ１０，１１から成る。運転条件としてエンジン回転数
及び排気温度をマイクロコンピュータ１３に導く。排気
温度はエンジン負荷、即ちラック位置から知る燃料流量
でもよい。上述したように排気ガス流量、特に排気脈動
音がエンジン回転数と排気温度又は燃料流量で決定され
るからである。

マイクロコンピュータ１３内のメモリには、表１の左部
分に示すように、エンジン回転数と排気温度に応じた弁
開閉組合せマップを予め記憶しておく。マイクロコンピ
ュータ１３は第２図のフローチャートに示す諸機能を有
し、マイクロコンピュータ１３に導かれたエンジン回転
数と排気温度に基づいて弁開閉組合せを選定し、この選
定結果に対応した制御信号をモータコントロールアンプ
１４を介して各モータ１０，１１に出力し、各制御弁
Ａ，Ｂを開閉する。

さて上記のような構成において、エンジン回転数が中速
で排気温度も中音域にあると、制御弁Ａ，Ｂは共に閉と
なり、第３図（イ）に示すようにバイパス路８は完全に
閉塞しサイレンサ７だけとなる。したがって、予めこの
時の運転条件で消音効果及び排圧が共に中位になるよう
にサイレンサ７の性能を設定しておけば、表１の右部分
に示す通りの効果が得られる。

エンジン回転数が低速で排気温度も低温域にあると、上
記とは反対に制御弁Ａ，Ｂは共に開となり、第３図
（ニ）に示すようにバイパス路８は完全に開通しサイレ
ンサ７と並列になる。したがって、消音効果は小さくな
るけれども、この運転条件下では排気流量が少なく排気
脈動音も小さいため支障はない。一方、排圧は小さくな
るため、燃費向上に有効となる。

エンジン回転数が高速域にある場合においては、特に排
気温度が高温か中温かで弁開度の組合せが異なる。排気
温度が中温域にあると、弁開度組合せ（ハ）が選定され
て上流側制御弁Ａが閉に、下流側制御弁Ｂが開となり、
第３図（ハ）に示すようにバイパス路８は上流側が閉塞
されて下流側にサイドブランチを形成する。したがっ
て、サイレンサ７から出て来る排気脈動音が後にサイド
ブランチによって吸収されるため消音効果がやや大きく
なって、発生する騒音に恰度適合した消音効果が得られ
る。しかし、排気温度が中温域から高温域に上昇すると
排気脈動音が更に大きくなるため、上述した弁開度組合
せ（ハ）による消音効果では対応できなくなる。

ところが、本実施例では排気温度が高温域になると、表
１の弁開度組合せ（ロ）が選択されて、上流側制御弁Ａ
が開に、下流側制御弁Ｂが閉となるため、第３図（ロ）
に示すようにバイパス路８は下流側が閉塞されて上流側
にサイドブランチを形成する。したがって、エンジン５
から排気される大きな音波エネルギーの一部が、サイレ
ンサ７に入る前にサイドブランチによって素早く吸収さ
れ、サイドブランチによって吸収されて低下した音波エ
ネルギーが後にサイレンサ７によって吸収されるように
なるので、消音効果が非常に大きくなる。その結果、こ
の運転条件下で要求される大きな排気脈動音に見合った
大きな消音効果が得られる。

上述したように制御弁をバイパス路の上流側と下流側と
の双方に設けた本実施例によれば、エンジンの運転条件
に応じて消音効果と排圧の組合せを選択することができ
るため、選択の自由度が拡大し、消音と燃費向上に有効
となる。特に、エンジン運転条件に排気温度も加味する
ことによって、エンジン回転数や排圧のみを検出して弁
開度制御していた従来のものと異なり、高速回転下であ
っても特に排気ガス音がうるさくなる排気温度高温時に
サイレンサの下流側ではなくサイレンサの上流側にサイ
ドブランチを形成することが可能となるため、逸早く排
気脈動音を共鳴により吸収することができることとな
り、したがって、より一層運転条件に適合した消音効果
が得られる。また、このような制御とともに低速、中速
回転下における従来と同じ制御も併せて行えることがで
き、このような弁開度制御組合せ全体を１つの装置でで
きることに意義がある。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば、機関回転高速下で排気温
度又は機関負荷が高いときは、排気の音波エネルギーの
一部をサイレンサ手前で吸収することができ、機関回転
高速下で排気温度又は機関負荷が中位のときはサイレン
サから出る排気脈動音をサイレンサの後で吸収すること
ができるようにしたので、消音効果を可及的に改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る内燃機関の排気装置の
構成図、第２図は第１図に示す排気装置の作動を説明す
るフローチャート、第３図は第２図に示すフローチャー
トによって採り得るバイパス路の状態変化図、第４図は
本考案の排気装置の他の実施例を示す概略構成図、第５
図及び第６図は従来の排気装置例を示す概略構成図であ
る。 図中、５はエンジン、６は排気系、７はサイレンサ、８
はバイパス路、１２は制御手段、Ａ，Ｂは制御弁であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気系に介設されたサイレンサであって、
   機関中速回転下で排気温度又は機関負荷が中位のときに
   その排圧及び消音効果が中位となるように設定されたサ
   イレンサと、そのサイレンサの上流と下流とを結んで排
   気系に設けられた通路と、該通路にその上流と下流とに
   それぞれ通路を開閉すべく設けられた制御弁と、機関回
   転高速下で排気温度又は機関負荷が高いときは、排気の
   音波エネルギーの一部をサイレンサ手前で吸収すべく上
   流側の制御弁を開、下流側の弁は閉とし、機関回転高速
   下で排気温度又は機関負荷が中位のときはサイレンサか
   ら出る排気脈動音をサイレンサの後で吸収すべく上流の
   制御弁を閉、下流の制御弁を開とするように構成された
   制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気装
   置。