(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の数値領域に区分されたエンジンの吸入空気圧力(以下「複数の圧力モード」という。)を、それぞれ圧力センサーを介し電気信号に変換して電気回路に設定し、エンジン作動中にエンジンの吸入空気圧力が、複数の圧力モードのいずれか一つに達したことが前記電気回路に検知されたときは、アクチュエータが作動して、エンジンからの排気管に内設された開閉弁が全開する電気制御式自動車用マフラー装置において、
エンジンのスロットル開度90%以上を示す開度モードを、エンジンコンピュータ装置を介して電気信号に変換して前記電気回路に設定し、車両走行中工ンジンのスロットル開度を示す電気信号が前記開度モードに達したことが前記電気回路に検知されたときは、アクチュエータが作動して前記開閉弁が全開することを特徴とする電気制御式自動車用マフラ―装置。
【請求項２】
前記開閉弁を内設したエンジンからの排気管と、前記エンジンからの排気管の排気吐出口とから形成される一方の排気通路と、前記開閉弁よりやや上流側に位置する前記エンジンからの排気管の分岐管と、前記分岐管に継合されたマフラーと、前記マフラー排気吐出口とから形成される他方の排気通路とからなることを特徴とする請求項１に記載した電気制御式自動車用マフラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの吸入空気圧力及びスロットル開度を入力した電気回路を介し、アクチュエータに連動させた開閉弁の作動を制御し、排気効率と消音作用の向上を図った自動車用マフラー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術によれば、ターボチャージャーを装備するエンジンからの排気管の外側に、エンジンの吸入空気圧力に応じ作動する圧力式アクチュエータを取り付けて、前記排気管内に設けた開閉弁と連動させ、前記アクチュエータを取り付けた位置よりやや上流側に、前記排気管からの分岐管を形成し、前記排気管及び分岐管を自動車用消音器内に取り付けた一体型自動車用消音装置が開示されている。すなわち、この種の装置においては、消音及び排気特性の動作モードを制御することを目的とし、ターボチャージャーを装備するエンジンからの排気を、2系統に分岐された入口パイプからマフラーに取り入れ、一方の入口パイプに開閉弁を設け、ターボチャージャの吸入空気圧力に応じて前記開閉弁の開閉操作を制御するダイヤフラム式アクチュエータを用い、その開閉状態に応じて異なる消音及び排気特性を示すような、消音装置の適切な消音、排気動作モードを制御する開閉弁を用いた内燃機関のマフラー装置として提供されている。（例えば登録実用新案第３０２２１７号）
【０００３】
しかしながら、このような吸入空気圧力に応じて消音、排気動作モードを制御するマフラー装置を装備した自動車を高速走行させたとき、エンジン回転数のみが上昇し吸入空気圧力はさほど上昇しないから、流路切替え作用をする開閉弁は閉じたままの状態にあり、開閉弁が開いた状態より当然排気圧が上昇している。開閉弁を開いて排気圧を下げようとしてアクセルを全開しても、サージタンクに連通している連通管が一定の長さを有しているので、瞬時に開閉弁を開くことはできない。アクセルを全開し開閉弁を開放するまでに、却って排気圧は上昇することになり、一時的に排気抵抗が増大してしまう。
【０００４】
アイドリングから一定時間スロットル開度を１００％に保ち、再度アイドリングに戻すまでのスロットル開度と吸入空気圧力との関係を示す実験値によれば、スロットル開度と吸入空気圧力とは連動していないことがわかる。すなわち、従来の技術による、例えば、ダイヤフラム式アクチュエータを作動させて開閉弁を開き排気管内の排気圧を下げようとしてアクセルを全開しても、上述のように、サージタンクに連通している連通管が一定の長さを有しているので、吸入空気圧力が瞬時に上昇せず開閉弁を開くことはできない。
【０００５】
このようなマフラー装置の不具合を改善するために、ダイヤフラム式のアクチュエータの作動圧を低く設定すると、低い吸入空気圧力でも開閉弁が作動することになる。すなわち、閉じた状態にある開閉弁は、わずかな吸入空気圧力で作動し開放されるようになり、開閉弁が内設された排気管の気密性は損なわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術によるアクチュエータ制御のマフラー装置は、上述したように、高速運転をおこなった場合でも、エンジン回転数のみが上昇して吸入空気圧力の上昇が伴わないから開閉弁が瞬時に開かず、その間排気圧が上昇して排気効果が著しく損なわれる。
【０００７】
また、ダイヤフラム式アクチュエータは、サージタンクを介して導き出された吸入空気圧力のみで開閉弁の開閉を制御できる装置であり、その作動圧を低く設定すると頻繁に開閉弁が全開しやすくなり、その度に空気漏れを起こす場合が少なくない。
【０００８】
従来の技術によるアクチュエータ制御のマフラー装置は、マフラー内における排気径路を切り替えるために、アクチュエータや開閉弁を取り付けた排気管と、その分岐管との2系統の排気径路双方をマフラー内に装着する方法を採用しており、その分消音器の容積が増し、消音器の小型化や、内部構造のコンパクト化、ひいては車両軽量化の妨げとなった。
【００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による電気制御式自動車用マフラー装置は、複数の圧力モードを、それぞれ圧力センサーを介し電気信号に変換して電気回路に設定し、エンジン作動中にエンジンの吸入空気圧力が、複数の圧力モードのいずれか一つに達したことが前記電気回路に検知されたときは、アクチュエータが作動して、エンジンからの排気管に内設された開閉弁が全開する電気制御式自動車用マフラー装置において、
エンジンのスロットル開度90%以上を示す開度モードを、エンジンコンピュータ装置を介して電気信号に変換して前記電気回路に設定し、車両走行中工ンジンのスロットル開度を示す電気信号が前記開度モードに達したことが前記電気回路に検知されたときは、アクチュエータが作動して前記開閉弁が全開することを特徴としている。
【００１０】
さらに、この発明による電気制御式自動車用マフラー装置においては、前記アクチュエータにより開度が制御される開閉弁を内設したエンジンからの排気管と、その排気吐出口とから形成される一方の排気通路と、前記開閉弁よりやや上流側に位置する排気管からの分岐管と、前記分岐管に継合されたマフラーと、その排気吐出口とから形成される他方の排気通路の２系統の排気通路が形成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面によって、この発明の電気制御式自動車用マフラー装置を詳細にに説明する。
【００１１】
図１は、この発明による電気制御式自動車用マフラー装置の構成図、図２、図３、図４は、この発明の一実施例による吸入空気圧力及びスロットル開度と開閉弁作動の関係図、図５は、スロットル開度と吸入空気圧力の変化を示す時系列グラフである。
【００１２】
図１において、１は開閉弁、２はエンジンからの排気管、３は分岐管、４はマフラー、５は分岐管からの排気吐出口、６は車内切替えスイッチ、７はスロットル、８はエンジンからの排気管の排気吐出口、９は電気回路、１０はエンジンコンピュータ装置、１１はサージタンク、１２はサージタンクへの連通管、１３は圧力センサー、１４はアクチュエータ、１５はワイヤーである。
【００１３】
この発明による電気制御式自動車用マフラー装置は、請求項２の記載のとおり、また図1に示されているように、開閉弁１が内設されたエンジンからの排気管２と、その排気吐口８とによって形成される一方の排気通路と、エンジンからの排気管２からの分岐管３と、分岐管３に継合されたマフラー４と、その排気吐出口５とによって形成される他方の排気通路の、それぞれ独立した２系統の排気通路から構成されている。
【００１４】
この発明による電気制御式自動車用マフラー装置においては、サージタンク１１に導き出されたエンジンの吸入空気圧力を、複数の圧力モードに区分して、連通管１２と圧力センサー１３を介して電気信号に変換し、圧力モード毎に電気回路９に設定されている。
【００１５】
エンジンの吸入空気圧力が複数の圧力モードに区分され電気回路９に設定されるこの発明の一実施例においては、前記複数の圧力モードは、「ノーマルモード」、「静音モード」及び「サ―キッとモード」の３モードとして設定される。この場合吸入空気圧力において、ノーマルモードは、図２に示されたように０.０kg/cm2以上、静音モードは、図３に示されたように０.２kg/cm2以上、及びサーキットモードは、図４に示されたように−６６０mm Hg以上の各数値領域に、それぞれ設定される。この実施例によれば、例えば静音モードが、切替えスイッチ６により選択され、車両を作動してエンジンの吸入空気圧力を示す電気信号が０.２kg/cm2以上に上昇し電気回路９に検知されたときは、アクチュエータ１４がワイヤー１５を介しそれぞれ作動し、エンジンからの排気管２に内設されている開閉弁１が瞬時に全開する。
【００１６】
電気回路９に設定される複数の圧力モード、すなわち、この発明の一実施例におけるノーマルモード、静音モード、サ―キットモードを選択し切り替えることができる切替えスイッチ６は、車両内に取り付けられている。
【００１７】
スロットル７の開度９０％以上の開度モードがエンジンコンピュータ装置１０を介して電気回路９に設定されていて、エンジンのスロットル開度信号が９０％以上に上昇したときに、ただちにアクチュエータ１４がワイヤー１５を介して作動し、エンジンからの排気管２に内設されている開閉弁１が瞬時に全開する。
【００１８】
開閉弁１は、開閉弁１に組み込まれたバネ（図示されていない。）により、常に閉鎖されている。したがって、サージタンク１１から導き出される吸入空気圧力が電気回路９に設定された複数の圧力モードのいずれにも達していない場合、及びスロットル開度が９０度以上に上昇していない場合は、図２から図４までに示されているように、開閉弁１は閉鎖されたままで、エンジンからの排気ガスは、請求項２に記載した他方の排気通路のみを流れ、すなわち、排気管２から分岐管３に進入してマフラー４を通り、そこで消音され、排気吐出口５から静粛性の高い排気音として大気中に排出される。
【００１９】
図２、図３は、上述したように、９０%以上の開度信号、及びこの発明の一実施例による静音モード及びノーマルモードに達した吸入空気圧力信号が、それぞれ検知されたときの、スロットル開度及び吸入空気圧力並びに開閉弁１の作動状況の関係を示したものである。すなわち、スロットル開度が９０％以上に上昇した場合、及びエンジンの吸入空気圧力が、この発明の一実施例による静音モードが選択されたときは０.２kg/cm2以上、又はノーマルモードが選択されたときは０.０kg/cm2以上に上昇した場合、開閉弁１は常に全開される関係が示されている。
【００２０】
ターボチャージャを装備したガソリンエンジンからサージタンク１１へ導き出される吸入空気圧力は、通常−６６０mm
Hg〜１.５kg/cm2程度である。通常エンジンが作動すると、サーキットモードを選択した条件、すなわち「吸入空気圧−６６０mm Hg以上」という条件が満たされる。図４の示すように、車内切替えスイッチ６により、吸入空気圧力において−６６０mm
Hg以上のサーキットモードが選択された場合、エンジンの作動とともに瞬時に開閉弁１は全開された状態になる。したがって、この場合排気管２内における排気抵抗が少なく排気効率が向上して、エンジンからの排気ガスは、サーキット走行に見合ったスポーティな排気音を発生しながら排気吐出口８から大気中へ放出される。
【００２１】
この発明の一実施例によれば、車内切替えスイッチ６で、ノーマルモードを選択して車を高速巡航させた場合において、その走行中エンジン負荷が増して吸入空気圧力が負圧から上昇し０.０kg/cm2以上に達したとき、及びアクセルを踏み込んでスロットル開度が９０%以上に上昇したときは、瞬時に開閉弁１が全開するように電気回路９が閉路に設定されている。このように開閉弁１が全開したときはエンジンからの排気管２内の排気圧が減少して排気効率は向上し、エンジンからの排気ガスは、走行速度に相応した迫力ある排気音を発生しながら、排気吐出口８から大気中へ放出される。一方、分岐管３へ分流されマフラー４で消音された、静粛性の高い音域の排気音は、前記迫力ある排気音とともに、排気吐出口５から大気中へ放出されるので消音効果が減衰されることはない。
【００２２】
また、ノーマルモードを選択して走行していたが、居住密集地区へ接近するなどの走行環境を考慮して、ノーマルモードから静音モードに切り替えると、さらに車を加速走行させた場合でも、吸入空気圧力が０.２kg/cm2以上に達したことが検知されるまでは、開閉弁１は閉鎖されたままであり、従ってエンジンからの排気ガスは、請求項２に記載した他方の排気通路のみを流れ、分岐管３を経てマフラー４において消音され吐出口５から静粛性の高い排気音として排出される。
【００２３】
図５は、アイドリングからアクセルを踏み込んで一定時間スロットル開度１００％にし、再度アイドリングに戻るまでの吸入空気圧力（破線）とスロットル開度（実線）の関係を表す実験値を示したグラフである。これによれば、スロットル開度が急上昇しても吸入空気圧力は遅れて上昇し、スロットル開度が急下降しても吸入空気圧力は同様にやや遅れて下降に転じている。すなわち、すでに述べたように、図５によれば、従来の技術によるダイヤフラム式アクチュエータを作動させて開閉弁を開き、排気管内の排気圧を下げようとしてスロットルを全開しても、サージタンクに連通している連通管が一定の長さを有しているので、同時に吸入空気圧力が上昇せず瞬時に開閉弁が開かず、スロットル開度と吸入空気圧力とは連動しないことが示される。
【００２４】
しかしながら、この発明による電気制御式自動車用マフラー装置によれば、エンジンの低負荷時において吸入空気圧力が低いときでも、上述したように、アクセルを踏み込んでスロットル７の開度を９０％以上に上昇させ、その開度信号が検知されれば、瞬時に開閉弁１は全開するから、エンジン負荷が低く、従って吸入空気圧力が低い数値領域にとどまっているときでも、エンジンの出力、排気効率を瞬時に向上させることができる。
【００２５】
上述したように、この発明による電気制御式自動車用マフラー装置は、電気回路９により制御できるアクチュエータ１４を利用しているので、あらかじめ切替えスイッチ６を介し選択された圧力モードの圧力信号、及び９０%以上の開度信号が検知されたときは、直ちにアクチュエータ１４は作動しワイヤー１５を介して開閉弁１を瞬時に全開できるため、従来の技術によるダイヤフラム式アクチュエータを使用し開閉弁を作動させるマフラーより、排気性能やエンジンの出力効率が顕著に改良されている。また、この発明による電気制御式自動車用マフラー装置は、独立した２系統の排気通路を形成しているので、請求項２に記載された他方の排気通路からは、マフラー４によって消音され静粛音となって排気ガスが排出されるので、効率の良い消音効果が常時維持される。
【００２６】
【発明の効果】
この発明による電気制御式自動車用マフラー装置は、９０%以上のスロットル開度が、それぞれ電気回路に設定されており、スロットル開度の電気信号が検知されたときアクチュエータに連動する開閉弁の開放が瞬時に行えるため、エンジンの出力や排気効率が顕著に向上した。また、走行環境などを考慮して、開閉弁を閉鎖し排気音を制御しながら環境にやさしい静粛音を優先的に発生させる作動モードを選択することができる。
【００２７】
さらに、この発明による電気制御式自動車用マフラー装置は、開閉弁を内設したエンジンからの排気管とその排気吐出口によって形成される一方の排気通路と、エンジンからの排気管の分岐管、マフラー本体及びその排気吐出口によって形成される他方の排気通路とから構成されているので、開閉弁を内設したエンジンからの排気管と、その分岐管からなる二つの排気通路を、マフラー本体に取り込み形成された従来の一体型消音装置より、マフラー装置全体を小型化し、かつ軽量化することができるので、車両の軽量化が図られ、経済的な製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気制御式自動車用マフラー装置の構成図
【図２】一実施例による静音モード時のスロットル開度と吸入空気圧力との            相関図
【図３】一実施例によるノーマルモード時のスロットル開度と吸入空気圧力            との相関図
【図４】一実施例によるサーキットモード時のスロットル開度と空気吸入圧            力との相関図
【図５】スロットル開度と吸入空気圧力の変化を示した時系列グラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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