(57)【要約】【課題】  車両の車速センサとの配線が不要であると共に配線工程が容易な排気管開度制御ユニット及び車両の排気装置を提供すること。【解決手段】  車両に搭載された内燃機関の排気管に取り付けられ排気管の内径を可変可能なバルブ部３と、バルブ部を駆動してバルブ部の開度を変更可能なアクチュエータ部４と、アクチュエータ部に配線を介して接続されアクチュエータ部を制御する制御本体６と、制御本体に接続されＧＰＳ衛星からの電波信号を受信して位置情報を取得するＧＰＳ受信部７とを備え、制御本体が、取得した位置情報に基づいて車速を算出し車速に応じてアクチュエータ部を駆動して前記開度を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の排気管に取り付けられ前記排気管の内径を可変可能なバルブ部と、
前記バルブ部を駆動して前記バルブ部の開度を変更可能なアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部に配線を介して接続され前記アクチュエータ部を制御する制御本体と、
前記制御本体に接続されＧＰＳ衛星からの電波信号を受信して位置情報を取得するＧＰＳ受信部とを備え、
前記制御本体が、取得した前記位置情報に基づいて車速を算出し前記車速に応じて前記アクチュエータ部を駆動して前記開度を調整することを特徴とする排気管開度制御ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の排気管開度制御ユニットにおいて、
前記制御本体が、前記車速が大きいほど前記開度を大きくすることを特徴とする排気管開度制御ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排気管開度制御ユニットにおいて、
前記ＧＰＳ受信部が前記電波信号を受信できない場合、前記制御本体が、車速が一定速度以下の低速運転時又は車速がゼロの停車時と判断して前記開度を一定以下に小さくすることを特徴とする排気管開度制御ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の排気管開度制御ユニットにおいて、
前記制御本体の電源がオフの状態では、前記開度が一定以下に小さく設定されていることを特徴とする排気管開度制御ユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の排気管開度制御ユニットにおいて、
前記制御本体が、電源コードを介してシガーソケットに接続可能であり、前記シガーソケットを介して電力が供給されることを特徴とする排気管開度制御ユニット。
【請求項６】
内燃機関の排気管と、
前記排気管に接続された消音器と、
請求項１から５のいずれか一項に記載の排気管開度制御ユニットとを備えていることを特徴とする車両の排気装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両の排気装置において、
前記排気管が複数本設けられ、
前記排気管開度制御ユニットが複数の前記排気管のうち少なくとも１本に取り付けられていると共に、複数の前記排気管のうち少なくとも１本には前記排気管開度制御ユニットが取り付けられておらず、
前記排気管開度制御ユニットが、前記バルブ部の開度を前記車速が一定速度以上の際に全開とし前記車速が一定速度未満の際に全閉とすることを特徴とする車両の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気管に取り付けられ排気管の内径を調整して排気音を制御可能な排気管開度制御ユニット及びこれを備えた車両の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車やオートバイ等の車両に搭載されている内燃機関の排気管に開閉装置（開閉バルブ）を取り付け、その開度を調整する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、スロットルバルブ開度が大きいほど開閉装置の開度を大きくする排気装置が記載されている。この排気装置では、開閉装置を駆動するサーボモータと、サーボモータをコントロールするコントローラとを備え、コントローラには、スロットルバルブ開度センサ及びエンジン回転数センサが接続されている。すなわち、これらセンサからの情報に基づいてコントローラが開閉装置の開度を操作している。
【０００３】
また、特許文献２には、排気マフラーに至るまでの排気通路に排気通路断面積を制御する排気制御バルブを配置した自動二輪車の排気装置が記載されている。この排気装置では、車速センサやエンジン回転数センサ等、各種運転状況を検出するセンサのいずれか、あるは複数のセンサにステッピングモータが接続しており、ステッピングモータが各種運転状況に応じて作動し、排気制御バルブの開度を調節している。例えば、エンジン回転数センサにより検出した回転数が低い時に、排気制御バルブの開度を小さくして、出力特性向上や排気騒音の低減に寄与し、回転数が高い時には排気制御バルブの開度を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１１５６５号公報
【特許文献２】特開２００５−８３３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の技術では、車速に応じて排気管の開閉バルブを制御する場合、開閉バルブのコントローラや駆動用のモータに、配線を介して車速センサを接続する必要があり、配線が複雑になると共に配線工程が面倒で手間がかかってしまうという不都合があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、車両の車速センサとの配線が不要であると共に配線工程が容易な排気管開度制御ユニット及び車両の排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明に係る排気管開度制御ユニットでは、車両に搭載された内燃機関の排気管に取り付けられ前記排気管の内径を可変可能なバルブ部と、前記バルブ部を駆動して前記バルブ部の開度を変更可能なアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に配線を介して接続され前記アクチュエータ部を制御する制御本体と、前記制御本体に接続されＧＰＳ衛星からの電波信号を受信して位置情報を取得するＧＰＳ受信部とを備え、前記制御本体が、取得した前記位置情報に基づいて車速を算出し前記車速に応じて前記アクチュエータ部を駆動して前記開度を調整することを特徴とする。
【０００８】
この排気管開度制御ユニットでは、制御本体が、ＧＰＳ受信部が取得した位置情報に基づいて車速を算出し車速に応じてアクチュエータ部を駆動してバルブ部の開度を調整するので、車速センサとの配線接続が不要になり、配線工程も容易となる。
【０００９】
第２の発明に係る排気管開度制御ユニットは、第１の発明において、前記制御本体が、前記車速が大きいほど前記開度を大きくすることを特徴とする。
すなわち、この排気管開度制御ユニットでは、制御本体が、車速が大きいほどバルブ部の開度を大きくするので、高速走行になるほどスムーズな排気かつ排気音の迫力のあるスポーティな音と音量とが得られ、低速走行時には騒音にならないように排気音の音量を抑制することができる。
【００１０】
第３の発明に係る排気管開度制御ユニットは、第１又は２の発明ユニットにおいて、前記ＧＰＳ受信部が前記電波信号を受信できない場合、前記制御本体が、車速が一定速度以下の低速運転時又は車速がゼロの停車時と判断して前記開度を一定以下に小さくすることを特徴とする。
すなわち、この排気管開度制御ユニットでは、ＧＰＳ受信部が電波信号を受信できない場合、制御本体が、車速が一定速度以下の低速運転時又は車速がゼロの停車時と判断して開度を一定以下に小さくするので、このフェイルセーフ機構によってトンネル内、地下駐車場又はビル街など電波の受信ができない場面では自動的に排気音の音量を制限することができる。
【００１１】
第４の発明に係る排気管開度制御ユニットは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記制御本体の電源がオフの状態では、前記開度が一定以下に小さく設定されていることを特徴とする。
すなわち、この排気管開度制御ユニットでは、制御本体の電源がオフの状態では、開度が一定以下に小さく設定されているので、電源をオフにしておくことで、速度に関係なく静かな排気音とすることができる。
【００１２】
第５の発明に係る排気管開度制御ユニットは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記制御本体が、電源コードを介してシガーソケットに接続可能であり、前記シガーソケットを介して電力が供給されることを特徴とする。
すなわち、この排気管開度制御ユニットでは、制御本体が、電源コードを介してシガーソケットに接続可能であり、シガーソケットを介して電力が供給されるので、車両の電源ケーブルのコネクタに接続しなくてもシガーソケットに繋ぐだけで容易に電源を得ることができる。
【００１３】
第６の発明に係る車両の排気装置は、内燃機関の排気管と、前記排気管に接続された消音器と、第１から第５の発明のいずれかの排気管開度制御ユニットとを備えていることを特徴とする。
すなわち、この車両の排気装置では、第１から第５の発明のいずれかの排気管開度制御ユニットを備えているので、排気管開度制御ユニットがＧＰＳを利用して車速を検知し速度に応じたバルブ部の開度制御を行うことで、例えば低速時では極めて静かであり、高速域ではスポーティで迫力のある排気音を有したマフラーが得られる。
【００１４】
第７の発明に係る車両の排気装置は、第６の発明において、前記排気管が複数本設けられ、前記排気管開度制御ユニットが複数の前記排気管のうち少なくとも１本に取り付けられていると共に、複数の前記排気管のうち少なくとも１本には前記排気管開度制御ユニットが取り付けられておらず、前記排気管開度制御ユニットが、前記バルブ部の開度を前記車速が一定速度以上の際に全開とし前記車速が一定速度未満の際に全閉とすることを特徴とする。
すなわち、この車両の排気装置では、複数の排気管のうち少なくとも１本に取り付けられた排気管開度制御ユニットが、バルブ部の開度を車速が一定速度以上の際に全開とし車速が一定速度未満の際に全閉とするので、複数系統に分かれた排気管のうち排気管開度制御ユニットが取り付けられた方だけを速度に応じて全開又は全閉することで、排気に供される排気管の本数を排気管開度制御ユニットで制限して排気管の本数単位で簡易的に排気音の音量を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の排気管開度制御ユニット及び車両の排気装置によれば、制御本体が、ＧＰＳ受信部が取得した位置情報に基づいて車速を算出し車速に応じてアクチュエータ部を駆動してバルブ部の開度を調整するので、車速センサとの配線接続が不要になり、配線工程も容易となる。
この発明では、制御本体が、車速に応じてバルブ部の開度を制御することで、高速走行時には迫力のあるスポーティな排気音が得られ、反響音が気になる地下駐車場や、住宅街への夜間の送迎時のストップ・アンド・ゴー等の低速走行時では気になる排気音を自動的に抑制することができ、同乗者はもちろん、近隣の方に対しても音量の大きい排気音を抑制して気兼ねなく運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る排気管開度制御ユニット及び車両の排気装置の一実施形態において、排気管開度制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態において、バルブ部及びアクチュエータ部を除いた排気管開度制御ユニットを示す正面図である。
【図３】本実施形態において、制御本体及びＧＰＳ受信部を除いて車両の排気装置を示す斜視図である。
【図４】本実施形態において、バルブ部及びアクチュエータ部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明における排気管開度制御ユニット及び車両の排気装置の一実施形態を、図１から図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している部分がある。
【００１８】
本実施形態における排気管開度制御ユニット１は、図１から図３に示すように、車両に搭載された内燃機関の排気管２Ａに取り付けられ排気管２Ａの内径（すなわち排気通路断面積）を可変可能なバルブ部３と、バルブ部３を駆動してバルブ部３の開度を変更可能なアクチュエータ部４と、アクチュエータ部４に配線５を介して接続されアクチュエータ部４を制御する制御本体６と、制御本体６に接続されＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波信号（ＧＰＳ信号）を受信して位置情報を取得するＧＰＳ受信部７とを備えている。
【００１９】
また、本実施形態における車両の排気装置１０は、図３に示すように、内燃機関の排気管２Ａ，２Ｂと、排気管２Ａ，２Ｂに接続された消音器１１と、上記排気管開度制御ユニット１とを備えている。
【００２０】
上記制御本体６は、取得した位置情報に基づいて車速を算出し前記車速に応じてアクチュエータ部４を駆動してバルブ部３の開度を調整する機能を有している。すなわち、制御本体６は、前記車速が大きいほど前記開度を大きくするように設定されている。なお、本実施形態では、一定速度（例えば時速３５ｋｍ）以上でバルブ部３を操作して排気管２Ａを全閉とし、一定速度未満で排気管２Ａを全開とする２段階制御を行っている。この２段階制御よりも多段階に細かく車速に応じて開度を変えて制御しても構わない。
【００２１】
なお、ＧＰＳ受信部７が電波信号を受信できない場合、制御本体６は、車速が一定速度以下の低速運転時又は車速がゼロの停車時と判断してバルブ部３の開度を一定以下に小さくする機能も有している。本実施形態では、ＧＰＳ受信部７が電波信号を受信できない場合、バルブ部３の開度をゼロ（全閉）とする設定にしている。
また、制御本体６の電源がオフの状態では、バルブ部３の開度が一定以下に小さく設定されている。本実施形態では、電源がオフの状態では、バルブ部３の開度をゼロ（全閉）とする設定にしている。
【００２２】
さらに、制御本体６は、ＤＣ１２Ｖ用の電源端子７を有し、電源端子７に接続される電源コード（図示略）を介してシガーソケットに接続可能であり、シガーソケットを介して電力が供給可能になっている。
【００２３】
上記排気装置１０は、インレットパイプの排気管が２本設けられており、排気管開度制御ユニット１が２本の排気管２Ａ，２Ｂのうち一方の排気管２Ａに取り付けられ、他方の排気管２Ｂには排気管開度制御ユニット１が取り付けられていない。また、この排気管開度制御ユニット１は、バルブ部３の開度を車速が一定速度以上の際に全開とし車速が一定速度未満の際に全閉とするように設定されている。
【００２４】
制御本体６は、ＧＰＳ受信部７で受信した電波信号を元に得た位置情報から車速を算出するＣＰＵである演算処理部６ａを備えている。この演算処理部６ａでは、ＧＰＳ受信部７によって取得したある２点間の距離と時間とによって車速を計算する機能を有している。
制御本体６に接続された配線５は、バルブ制御用のケーブルであり、コネクタ部５ａ及びコネクタ部５ｂを介してアクチュエータ部４側の配線５に接続されている。
また、制御本体６は、配線５に接続されたリレースイッチ６ｂを備えており、演算処理部６ａがリレースイッチ６ｂをオン／オフすることで、バルブ部３の開度を全開／全閉の切り換え操作を行う。
【００２５】
なお、制御本体６は、バルブ部３の開閉状態とＧＰＳ信号の受信状態とを点灯して示す２つのＬＥＤ６ｃと、メンテナンス用に設けられたＳＤカードスロット６ｄとを備えている。
上記ＧＰＳ受信部７は、制御本体６から脱着可能になっており、ＧＰＳ配線７ａで制御本体６に接続されて電波信号（ＧＰＳ信号）を制御本体６に送信している。
さらに、ＧＰＳ受信部７は、車両のフロントガラスの内側等に両面テープ等で取り付け可能なマウンタを兼用しており、制御本体６と共に車内に設置可能になっている。
【００２６】
上記排気装置１０は、内燃機関から排出される排気ガスが導入されるインレットパイプである２本の排気管２Ａ，２Ｂと、排気管２Ａ，２Ｂに接続されたマフラー本体である消音器１１と、消音器１１に接続されたアウトレットパイプである排気管２Ｃとを備えているマフラーである。
排気管２Ｂは、基端が内燃機関の排気系に直接接続されていると共に他端が消音器１１に接続されている。また、排気管２Ａは、基端が排気管２Ｂの途中に接続されていると共に他端が消音器１１に接続されている。この排気管２Ａに、バルブ部３が取り付けられている。
【００２７】
上記バルブ部３は、図４に示すように、排気管２Ａに取り付けられる略円環状のマフラー接続フランジ３ａと、マフラー接続フランジ３ａの内側で回動可能に軸支された円形板状のバルブ本体３ｂとを備えている。
上記アクチュエータ部４は、バルブ本体３ｂに回転軸が接続されたモータである。すなわち、モータのアクチュエータ部４がバルブ本体３ｂを回動させることによって、排気管２Ａの通路となるマフラー接続フランジ３ａの孔の中心軸に対してバルブ本体３ｂの面を垂直に配した場合は排気管２Ａが閉塞されて全開状態とされ、前記孔の中心軸に対してバルブ本体３ｂの面を平行に配した場合は排気管２Ａが全開状態とされる。
【００２８】
すなわち、この排気装置１０では、排気が排気管２Ａ，２Ｂの２系統に分かれており、排気管開度制御ユニット１がバルブ部３を操作することで、２本の排気管２Ａ，２Ｂのうち排気管２Ａのみ全閉することができる。したがって、排気管２Ａのバルブ部３が全開状態とされた際には、２本の排気管２Ａ，２Ｂで排気が行われ、排気管２Ａのバルブ部３が全閉状態とされた際には、排気管２Ｂのみで排気が行われる。このように、１本で排気する場合と２本で排気する場合とで、消音器１１に導入される排気の系統が変わり、消音に差を設けている。
【００２９】
このように本実施形態の排気管開度制御ユニット１では、制御本体６が、ＧＰＳ受信部７が取得した位置情報に基づいて車速を算出し車速に応じてアクチュエータ部４を駆動してバルブ部３の開度を調整するので、車速センサとの配線接続が不要になり、配線工程も容易となる。
また、制御本体６が、車速が大きいほどバルブ部３の開度を大きくするので、高速走行になるほどスムーズな排気かつ排気音の迫力のあるスポーティな音と音量とが得られ、低速走行時には騒音にならないように排気音の音量を抑制することができる。
【００３０】
また、ＧＰＳ受信部７が電波信号を受信できない場合、制御本体６が、車速が一定速度以下の低速運転時又は車速がゼロの停車時と判断して開度を一定以下に小さくするので、このフェイルセーフ機構によってトンネル内、地下駐車場又はビル街など電波の受信ができない場面では自動的に排気音の音量を制限することができる。
さらに、制御本体６の電源がオフの状態では、開度が一定以下に小さく設定されているので、電源をオフにしておくことで、速度に関係なく静かな排気音とすることができる。
【００３１】
なお、制御本体６が、電源コードを介してシガーソケットに接続可能であり、シガーソケットを介して電力が供給されるので、車両の電源ケーブルのコネクタに接続しなくてもシガーソケットに繋ぐだけで容易に電源を得ることができる。
【００３２】
本実施形態の車両の排気装置１０では、上記排気管開度制御ユニット１を備えているので、排気管開度制御ユニット１がＧＰＳを利用して車速を検知し速度に応じたバルブ部３の開度制御を行うことで、低速時では極めて静かであり、高速域ではスポーティで迫力のある排気音を有したマフラーが得られる。
また、複数の排気管のうち少なくとも１本に取り付けられた排気管開度制御ユニット１が、バルブ部３の開度を車速が一定速度以上の際に全開とし車速が一定速度未満の際に全閉とするので、複数系統に分かれた排気管のうち排気管開度制御ユニット１が取り付けられた方だけを速度に応じて全開又は全閉することで、排気に供される排気管の本数を排気管開度制御ユニット１で制限して排気管の本数単位で簡易的に排気音の音量を抑制することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、ＧＰＳ信号に基づいた位置情報で算出した車速に基づいてバルブ部を操作しているが、位置情報が示す場所や地域、時刻に応じてもバルブ部を操作可能にしても構わない。すなわち、取得した位置情報から走行している地域が住宅地であると共に走行時刻が夜中である場合、車速にかかわらずバルブ部の開度を絞って排気音の音量を抑制するように設定しても構わない。
また、上記実施形態では、インレットパイプの排気管に排気管開度制御ユニットのバルブ部を設けたが、アウトレットパイプの排気管に排気管開度制御ユニットのバルブ部を設けても構わない。
【符号の説明】
【００３５】
１…排気管開度制御ユニット、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…排気管、３…バルブ部、４…アクチュエータ部、５…配線、６…制御本体、７…ＧＰＳ受信部、１１…消音器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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