(57)【要約】【課題】  エンジンの燃料効率を改善すると共に、排気ノイズを減衰させる。【解決手段】  第１のグループの作動シリンダー１２と、第２のグループの作動停止可能シリンダー１４とを備えるエンジン１０からの排気ノイズを減衰するためのシステムは、第１のグループの作動シリンダー１２に接続された第１の排気マニホルド１６と、第２のグループの作動停止可能シリンダー１４に接続された第２の排気マニホルド１８と、を備える。第２の排気マニホルド１８は、第２のグループのシリンダー１４が作動停止されたとき第２の排気マニホルド１８が第１のグループの作動シリンダー１２からの音波を減衰するため共鳴器として作用するように第１の排気マニホルド１６に接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の排気マニホルドに接続された第１のグループの作動シリンダーと、第２の排気マニホルドに接続された第２のグループの作動停止可能シリンダーと、を備えたエンジンから排気ノイズを減衰する方法であって、
前記第２のグループのシリンダーが作動停止されたとき、前記第２の排気マニホルドが前記第１のグループの作動シリンダーからの音波を減衰するため共鳴器として作用するように、前記第２の排気マニホルドを前記第１の排気マニホルドに接続する、工程を備える、方法。
【請求項２】
前記第２の排気マニホルドの長さが前記第１のグループの作動シリンダーから発する音の波長の約四分の一（１／４）であるように四分の一波同調器を形成するため前記第２の排気マニホルドの長さを選択する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の排気マニホルド内に配置されたバルブを閉じることにより、該第２の排気マニホルドの有効長さを選択的に調整する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の排気マニホルドをパイプに接続し、
排気管と前記第２の排気マニホルドが前記パイプに接続するところの位置との間で、前記第２の排気マニホルドに下流バルブを設ける、各工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の排気マニホルドを選択的に接続するため前記パイプ内に交差バルブを設ける工程を更に備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１のグループの作動シリンダーと、第２のグループの作動停止可能シリンダーと、を備えたエンジンから排気ノイズを減衰するシステムであって、
前記第１のグループの作動シリンダーに接続された第１の排気マニホルドと、
前記第２のグループの作動停止可能シリンダーに接続された第２の排気マニホルドと、
を備え、
前記第２の排気マニホルドは、前記第２のグループのシリンダーが作動停止されたとき、前記第２の排気マニホルドが前記第１のグループの作動シリンダーからの音波を減衰するため共鳴器として作用するように前記第１の排気マニホルドに接続されている、システム。
【請求項７】
前記第２の排気マニホルドは、前記第１のグループのシリンダーから発する音の波長の約四分の一（１／４）の波長である長さを有し、これにより、四分の一波同調器を形成する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の排気マニホルドの有効減衰長さを選択的に調整するため該第２の排気マニホルド内に配置されたバルブを更に備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１及び第２の排気マニホルドを接続するパイプと、
排気管と前記第２の排気マニホルドが前記パイプに接続する位置との間で前記第２の排気マニホルド内に配置された下流バルブと、
を更に備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の排気マニホルドを選択的に接続するため前記パイプ内に設けられた交差バルブを更に備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エンジンは、横方向に向けられたエンジンである、請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記エンジンは、長さ方向に向けられたエンジンである、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１及び第２の排気マニホルドに各々接続された第１及び第２の排気管を更に備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項１４】
第１のグループの作動シリンダーと、第２のグループの作動停止可能シリンダーとを備えるエンジンからの排気ノイズを減衰するためのシステムであって、
前記第１のグループの作動シリンダーに接続された第１の排気マニホルドと、
前記第２のグループの作動停止可能シリンダーに接続された第２の排気マニホルドと、
を備え、
前記第２の排気マニホルドは、前記第２のグループのシリンダーが作動停止されたとき、前記第２の排気マニホルドが前記第１のグループの作動シリンダーからの音波を減衰するため共鳴器として作用するように前記第１の排気マニホルドに接続され、
前記第１のグループのシリンダーから発する音の波長の約四分の一である有効長さを提供するため前記第２の排気マニホルドの有効長さを選択的に調整するため前記第２の排気マニホルド内に配置されたバルブを更に備える、システム。
【請求項１５】
前記バルブは、ヘルムホルツ共鳴器を形成するため内部に形成された孔を有する、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動停止されたシリンダーを備えたエンジンからの排気ノイズを減衰するための方法及び装置に関する。ここで、該作動停止されたシリンダーと連係した排気マニホルドは、排気ノイズを減少させるため四分の一波同調器として機能する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダー作動停止は、エンジンの燃料効率を改善するため使用される。シリンダーの作動停止は、エンジンの燃焼サイクル後にシリンダーが閉じた状態のままであるように当該シリンダーのバルブリフタを作動停止させることによって利用可能なシリンダーの半分を停止させ、作動停止の間に燃焼ガスがシリンダー内に留まるようにする。
【０００３】
バルブ作動停止によって作動停止されたそのシリンダーを有するエンジンの残りの作動シリンダーは、一般に、より高い特定の負荷で動作する。このより高い特定の負荷は、排気パルス周波数の減少と共により、高い振幅及びこれに対応して増大する排気ノイズに関する懸念を生じさせる。排気音を減衰させる従来の手段、例えば共鳴器を内部に有するマフラー等は、通常、有害なより高い排気背圧をもたらす。このより高い排気背圧は、作動停止するシリンダーから得られる改善点を減じさせるように作用する。
【特許文献１】米国特許番号４，０９７，０７１号
【特許文献２】米国特許番号６，４６４，２５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、シリンダー作動停止と連係した排気ノイズの問題に取り組む必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
エンジンは、横方向又は長さ方向のいずれに向けられて配置されてもよい。マニホルドは、ジョイントにより接続され、又は、任意の形態で形成された多重パイプを備えることができる。
【０００６】
本発明は、上述したエンジンからの排気ノイズを減衰する方法も提供する。ここで、本方法は、第２のグループのシリンダーが作動停止されたとき、第２の排気マニホルドが第１のグループの作動シリンダーからの音波を減衰するため共鳴器として作用するように第２の排気マニホルドを第１の排気マニホルドに接続する工程を備えている。
【０００７】
本発明の上記特徴及び利点、並びに、他の特徴及び利点は、添付図面と関連付けられた、本発明を実行するためのベストモードの次の詳細な説明から容易に明らかとなる。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施例に係る、排気ノイズを減衰するためのシステムを組み込んだエンジン１０の概略頂面図を示している。エンジン１０は、第１のグループの作動シリンダー１２と、第２のグループの作動停止可能なシリンダー１４と、を有するＶ字型エンジンである。第１の排気マニホルド１６は、第１のグループの作動シリンダー１２に接続され、第２の排気マニホルド１８は、第２のグループの作動停止可能なシリンダー１４に接続されている。第２の排気マニホルド１８は、第２の排気マニホルド１８が、第２のグループのシリンダー１４が作動停止されているとき、第１のグループの作動するシリンダー１２からの音を減衰するため共鳴器として作用するように、接続ポイント２０で第１の排気マニホルド１６に接続されている。
【０００９】
第２の排気マニホルド１８の長さ及び体積は、最大音の減衰のため選択されている。
好ましくは、第２の排気マニホルド１８の長さＬは、該第２の排気マニホルドの長さＬが、第１のグループの作動シリンダー１２からの減衰音の波長の約四分の一となるように、四分の一波同調器を形成するように選択されている。接続ポイント２０を適切に位置決めし、第２の排気マニホルド１８のため適切な長さＬを選択することによって、作動シリンダーからの不愉快な排気圧力パルスを減衰することができる。
【００１０】
図１に示されるように、第１及び第２の排気マニホルド１６、１８は、排気管へと導く、排気パイプ２２に接続されている。
図２を参照すると、エンジン１０は、本発明の第２の実施例に係る排気ノイズを減衰するためのシステムを概略含んで示されている。図２では、類似の参照番号が、図１からの類似の構成部品に言及するため使用されている。図示のように、エンジン１０は、第１のグループの作動シリンダー１２と、第２のグループの作動停止可能シリンダー１４と、を備える。第１のグループの作動シリンダー１２は、第１の排気マニホルド１６に接続され、第２のグループの作動停止可能なシリンダー１４は、第２の排気マニホルド１８に接続されている。第１及び第２の排気マニホルド１６、１８は、接続ポイント２で連結されている。この実施例では、バルブ２６は、第２の排気マニホルド１８の長さに沿って配置されている。バルブ２６は、好ましくは、図２aに示されるようにバタフライ型バルブであり、回転可能なバルブプレート３０に作動的に接続されたアクチュエータ２８を備える。該バルブプレートは、回転可能なシャフト３３上の管３２内に支持されている。バルブプレート３０は、ヘルムホルツ共鳴器を形成するため中央部に形成された孔３４を有する。接続ポイント２０とバルブ２６との間の距離L1は、第１のグループの作動シリンダー１２から発する排気圧力パルス又は音波が、共鳴器から反射された波により相殺されるように、四分の一（1/4）波共鳴器を提供するように選択されるのが好ましい。
【００１１】
本実施例は、共鳴器の２つの異なる形態、即ち、バルブ２６が開いているか又は閉じているかに応じて、長さL1の形態及び長さL2の形態の選択を可能にしている。これは、減衰システムがより幅広い範囲の排気周波数をカバーすることを可能にしている。バルブ２６は、作動停止されたシリンダーが再作動されたとき高いエンジン負荷の下で開放されるであろう。
【００１２】
図３は、第１のグループの作動シリンダー５２と、第２のグループの作動停止可能シリンダー５４と、を有する長さ方向に向けられたエンジン５０の概略図を示している。第１のグループの作動シリンダー５２は、第１の排気マニホルド５６に接続され、第２のグループの作動停止可能なシリンダー５４は、第２の排気マニホルド５８に接続されている。第１の排気マニホルド５６は、第１の排気管６０へと導き、第２の排気マニホルド５８は、第２の排気管６２へと導く。パイプ６４は、第１及び第２の排気マニホルド５６、５８を接続する。また、下流バルブ６６は、排気管６２と第２の排気マニホルド５８がパイプ６４に接続される位置との間で第２の排気マニホルド５８内で接続されている。この構成では、２つの共鳴器の長さは、提供されたL3、L4である。長さL3は、パイプ６４の長さ、並びに、パイプ６４と第２のグループのシリンダー５４との間の排気マニホルド５８の一部分の長さを含む。長さL4は、パイプ６４の長さ、並びに、バルブ６６とパイプ６４が第２の排気マニホルド５８に接続される位置との間の距離を含んでいる。従って、２つの異なる相殺波は、波長L3及びL4を有して提供される。このため、異なる圧力パルス波長を、第２のグループのシリンダー５４が作動停止されるとき相殺することができる。
【００１３】
図４を参照すると、本発明の第４の実施例が示されている。第４の実施例では、横方向に向けて取り付けられたエンジン５１が、第１及び第２の排気マニホルド５７、５９に各々接続された、第１のグループの作動シリンダー５３と、第２のグループの作動停止可能なシリンダー５５と、を備えている。第１の排気マニホルド５７は、第１の排気管６１へと導き、第２の排気マニホルド５９は、第２の排気管６３へと導く。第１の排気マニホルド５７は、パイプ６５により、第２の排気マニホルド５９に接続される。図３の実施例と同様に、バルブ６７は、排気管６３と、パイプ６５が排気マニホルド５９に接続される位置との間で排気マニホルド５９内に設けられている。この構成では、長さL5及びL6は、第２のグループのシリンダー５５が作動停止されたとき、第１のグループの作動シリンダー５３からの音を減衰させるため共鳴器として作用する上で利用可能となる。従って、作動シリンダー５３とは異なる波長を有する音波又は圧力パルスを相殺することができる。詳しくは、音波は、作動シリンダー５３から排気マニホルド５７を下り、パイプ６５を通って排気マニホルド５９へと移動する。波は、エンジン５１又はバルブ６７に向かって曲がり、反射して戻ってくる。反射された波は、波を相殺するため波の波長の約四分の一に略相当する量L5又はL6だけ元の波とは位相がずれている。バルブ６７の位置は、減衰されるべきノイズ周波数に基づいて選択することができる。
【００１４】
図５は、本発明の第５の実施例に係る排気ノイズを減衰するためのシステムを有する、長さ方向に向けられたエンジン５０を示している。図５では、類似の参照番号は、図３からの類似した構成要素を記載するため使用される。図５の実施例は、図３に示された長さL3及びL4に加えて、追加のオプションの共鳴器の長さL7及びL8を提供するため追加の流量バルブ６８，７０が設けられているということを除いて全ての点で図３の実施例に等しい。様々な任意の長さを、バルブ６６、６８、７０を適切に調整することによって簡単に選択することができる。例えば、長さL8が所望された場合、バルブ６８は開放され、バルブ７０は閉じられ、これらの波は、バルブ７０から反射される。長さL7が所望された場合、バルブ６８は閉じられ、これらの波はバルブ６８から反射される。
【００１５】
図６を参照すると、エンジン５１は、本発明の第６の実施例に係る排気ノイズを減衰するためのシステムを有しえ示されている。図６では、類似の参照番号が、図４からの類似の構成部品に言及するため使用される。図６の実施例は、バルブ６９が開放されるとき利用可能である図４に示された共鳴器の長さL5及びL6に加えて、バルブ６９が閉じられたとき追加のオプションの共鳴器の長さL9を追加するため追加の交差バルブ６９が加えられるということを除いて、図４の実施例と全ての点で同一である。従って、この形態では、四分の一波同調器の長さL5、L6及びL9が、シリンダー５５が作動停止されるとき第１のグループの作動シリンダー５３から発する、異なる波長の波を選択的に相殺するため利用可能となる。
【００１６】
例を用いると、作動グループのシリンダーから発する音の波長は、７ｍ及び２５ｍの間で変動し得る。この場合には、選択された四分の一波長は、例えばV-6エンジンにおいて、約１．８ｍから約６．２ｍの間で変化する。V-12エンジンでは、作動シリンダーから発する音の波長は、約３．７ｍ及び約１２．５ｍの間となり得、この四分の一波長は、マニホルド長さ又はバルブ位置が、最適な四分の一波同調器の効果を提供するため選択されるように、約０．９ｍ及び約３．１ｍの間で選択される。
【００１７】
本発明は、上述したエンジンからの排気ノイズを減衰する方法も提供している。本方法は、排気マニホルドの間で上述した様々な接続部を提供し、本発明の異なる実施例で示された様々なバルブを提供し、作動させる、各工程を備えている。
【００１８】
本発明は、作動停止バンクのシリンダー及び作動バンクのシリンダー用に排気マニホルドを分離することができる任意のエンジンに適用することができる。
本発明を実行するためのベストモードが詳細に説明されたが、本発明が関連する技術分野に精通している当業者は、添付された請求の範囲内で本発明を実施するための様々な代替設計及び実施例を認めることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る排気ノイズを減衰させるためのシステムを有するエンジンの概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施例に係る排気ノイズを減衰させるためのシステムを有するエンジンの概略図である。  図２ａは、図２のバルブの拡大概略斜視図を示す。
【図３】図３は、本発明の第３の実施例に係る排気ノイズを減衰させるためのシステムを有する長さ方向に配置されたエンジンの概略図であり、該システムは単一のバルブを有する。
【図４】図４は、本発明の第４の実施例に係る排気ノイズを減衰させるためのシステムを有する横方向に配置されたエンジンの概略図であり、該システムは単一のバルブを有する。
【図５】図５は、本発明の第５の実施例に係る排気ノイズを減衰させるためのシステムを有する長さ方向に配置されたエンジンの概略図であり、該システムは３つのバルブを有する。
【図６】図６は、本発明の第６の実施例に係る排気ノイズを減衰させるためのシステムを有する横方向に配置されたエンジンの概略図であり、該システムは２つのバルブを有する。
【符号の説明】
【００２０】
１０    エンジン
１２    第１のグループの作動シリンダー
１４    第２のグループの作動停止可能なシリンダー
１６    第１の排気マニホルド
１８    第２の排気マニホルド
２０    接続ポイント
２２    排気パイプ
２６    バルブ
２８    アクチュエータ
３０    バルブプレート
３２    管
３３    回転可能シャフト
３４    孔
５０    長さ方向に向けられたエンジン
５１    横方向に取り付けられたエンジン
５２、５３    第１のグループの作動シリンダー
５４、５５    第２のグループの作動停止可能なシリンダー
５６、５７    第１の排気マニホルド
５８、５９    第２の排気マニホルド
６０、６１    第１の排気管
６２、６３    第２の排気管
６４、６５    パイプ
６６、６７、６８、６９、７０    バルブ
【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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【図６】
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