(57)【要約】【課題】  電子制御バルブを用いて排気の流通態様を様々に変更でき、排気の低騒音化及び低背圧化の要求を高いレベルで達成できる車両用消音器の提供。【解決手段】  排気上流側のメインパイプ３から分岐され、消音器本体２内に排気を導入するインレットパイプ４と、メインパイプ３から分岐され、消音器本体２に貫通配置されると共に、中途部に消音器本体２内の排気を排出するための小孔５ａを有する貫通パイプ５と、貫通パイプ５の排気上流側で消音器本体２外に設けられるバルブＶ１と、エンジンの運転状態に応じてバルブＶ１の開閉制御を行うＥＣＵ１８を備えることとした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気上流側のメインパイプから分岐され、消音器本体内に排気を導入するインレットパイプと、
前記メインパイプから分岐され、消音器本体に貫通配置されると共に、中途部に消音器本体内の排気を排出するための排出部を有する貫通パイプと、
前記貫通パイプの排気上流側で消音器本体外に設けられる電子制御バルブと、
エンジンの運転状態に応じて電子制御バルブの開閉制御を行う制御手段を備えることを特徴とする車両用消音器。
【請求項２】
請求項１記載の車両用消音器において、
前記消音器本体内に、該消音器本体内の排気の流通態様を変更可能な排圧感応型制御バルブを配設したことを特徴とする車両用消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、消音器本体内に排圧感応型制御バルブを設けたり、電子制御バルブを設ける技術が公知となっている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９１７１９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の排圧感応型制御バルブは、排圧に応じて開閉するため、電子制御バルブのように任意のタイミングで開閉できないという問題点があった。
一方、電子制御バルブを消音器本体内に設ける場合には、設置スペースの確保が困難であり、各部のシール性や組立・メンテナンス性も悪くなってしまう。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電子制御バルブを用いて排気の流通態様を様々に変更でき、排気の低騒音化及び低背圧化の要求を高いレベルで達成できる車両用消音器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、排気上流側のメインパイプから分岐され、消音器本体内に排気を導入するインレットパイプと、上記メインパイプから分岐され、消音器本体に貫通配置されると共に、中途部に消音器本体内の排気を排出するための排出部を有する貫通パイプと、上記貫通パイプの排気上流側で消音器本体外に設けられる電子制御バルブと、エンジンの運転状態に応じて電子制御バルブの開閉制御を行う制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明では、制御手段がエンジンの運転状態に応じて、電子制御バルブを開閉制御する。
これにより、電子制御バルブを閉じると排気がインレットパイプから消音器本体を介して貫通パイプに流入した後、排出される流路が形成される一方、電子制御バルブを開くと排気が貫通パイプを介して直接排出される流路が形成され、これにより、少なくとも２つ以上の複数の排気の流通態様を形成できる。
従って、電子制御バルブを用いて排気の流通態様を様々に変更でき、排気の低騒音化及び低背圧化の要求を高いレベルで達成できる。
また、電子制御バルブを貫通パイプにおける消音器本体外の位置に設けているため、消音器本体内に電子制御バルブを設けるスペースを確保する必要がなく、シール性の確保や組立・メンテナンス等が容易であり、実際上の採用が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
以下、実施例１を説明する。
図１は実施例１の車両用消音器を示す平面図、図２は実施例１の車両用消音器の内部を説明する図、図３は実施例１のバルブの開閉制御を説明するフローチャート図、図４〜７は実施例１の車両用消音器の作用を説明する図である。
【０００９】
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、実施例１の車両用消音器１では、消音器本体２と、メインパイプ３と、インレットパイプ４と、貫通パイプ５等が備えられている。
【００１０】
消音器本体２は、筒状のシェル６と、このシェル６の開口した両端部を閉塞する略器状のエンドプレート７、８で内部が密封されている。
シェル６は、平板状の母材を多重に巻回して筒状に形成される他、その巻回方向始端部と終端部とが軸方向に沿って設けられた複数のスポット溶接Ｘ１で固定されている。
また、シェル６の開口端部の内側にはそれぞれ対応するエンドプレート７、８の開口端部が重ねられ、これら両者が全周に亘って図示しない溶接で固定されている。
【００１１】
消音器本体２の内部は、３つの板状のバッフルプレート９、１０で区分けされ、これにより、消音器本体２内には３つの室Ｒ１〜Ｒ３が形成されている。
バッフルプレート９、１０の外周部は、シェル６に対してそれぞれ図示しないスポット溶接で固定されている。
【００１２】
メインパイプ３の排気上流側端部には、図示しないエンジン側の接続管に接続されるフランジ３ａが固定される一方、排気下流側はインレットパイプ４と貫通パイプ５に分岐されている。
【００１３】
インレットパイプ４は、メインパイプ３の軸直方向に分岐した状態で屈曲され、さらに、エンドプレート７及びバッフルプレート９、１０を貫通した状態で配置される他、その排気下流側端部が室Ｒ３に連通されている。
また、インレットパイプ４の中途部には室Ｒ１に連通された複数の小孔４ａと、室Ｒ２に連通された複数の小孔４ｂが形成されている。
なお、小孔４ａの開口総面積は小孔４ｂよりも小さく、小孔４ｂの開口総面積はインレットパイプ４の開口端部よりも大きくなるように設定されている。
【００１４】
貫通パイプ５は、メインパイプ３の軸方向に沿って略Ｌ字状に屈曲し、さらに、エンドプレート７、８及びバッフルプレート９、１０を貫通した状態で配置される他、その排気下流側端部は外部に連通されている。
【００１５】
また、貫通パイプ５の消音器本体２外の位置には、電子制御バルブとしてバタフライ式のバルブＶ１が内蔵されている。
バルブＶ１は、円盤状の弁体１１に固定された回転軸１２を軸周りに回転駆動させて開閉可能に設けられる他、この回転軸は図示を簡略化するアクチュエータ１３によって回転駆動するようになっている。
さらに、貫通パイプ５の中途部には室Ｒ１に連通された複数の小孔５ａ（請求項の排出部に相当）が形成されている。
【００１６】
さらに、バッフルプレート９、１０には連通パイプ１４及び連通パイプ１５が貫通配置されている。
連通パイプ１４は、その両端部が室Ｒ１、Ｒ３に連通される一方、中途部には室Ｒ２に連通された複数の小孔１４ａが形成されている。
なお、小孔１４の開口総面積は、連通パイプ１４の開口端部よりも大きくなるように設定されている。
連通パイプ１５は、その開口両端部が室Ｒ１、Ｒ３に連通される一方、室Ｒ１に臨んだ端部には、排圧感応型制御バルブとしてバルブＶ２が設けられている。
バルブＶ２は、バネ１６の付勢力により連通パイプ１５の開口端部を閉じる方向に付勢された円盤状の弁体１７で構成されており、連通パイプ１５内の排圧が所定値以上となった際に、弁体１７が該付勢力に抗して開き、室Ｒ１、Ｒ３を連通状態とするようになっている。
なお、各パイプ４、５、１４、１５におけるエンドプレート７、８及びバッフルプレートの貫通部位は、全周に亘って図示しない溶接で固定されている。
【００１７】
アクチュエータ１３の駆動制御、即ち、バルブＶ１の開閉制御は、各種センサ１９の検出結果からエンジンの運転状態を検出して制御するＥＣＵ１８（Engine Control Unit、請求項の制御手段に相当）によって行われるようになっている。
その他、実施例１の車両消音器の各構成部材は全て金属製である。
【００１８】
次に、図３のフローチャート図に基づいてＥＣＵ１８によるバルブＶ１、Ｖ２の開閉制御の一例を説明する。
実施例１では、ＥＣＵ１８が各種センサ１９のうちの１つであるエンジンの既存の回転数センサの検出結果を利用して、バルブＶ１の開閉制御を行う。
なお、回転数センサの代わりに既存のアクセル開度センサや吸入空気量センサ等を利用しても良いし、エンジンの運転状態を検出するセンサを新たに設けて利用しても良い。
以下に説明する制御は、ＥＣＵ１８によってエンジンの始動開始から終了までに所定時間間隔で繰り返し行われる処理である。
【００１９】
先ず、ステップＳ１ではエンジン回転数Ｎを検出する。
【００２０】
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で検出されたエンジン回転数Ｎが、予め設定された低回転域（例えば１０００ｒｐｍ≦Ｎ）かどうかを判定し、低回転域の場合にはステップＳ３に移行し、低回転域でない場合にはステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、ステップＳ１で検出されたエンジン回転数Ｎが、予め設定された中回転域（例えば１０００ｒｐｍ<Ｎ≦５０００ｒｐｍ）かどうかを判定し、中回転域の場合にはステップＳ５に移行し、中回転域でない場合にはステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、ステップＳ１で検出されたエンジン回転数Ｎが、予め設定された高回転域１（例えば５０００ｒｐｍ<Ｎ<６０００ｒｐｍ）かどうかを判定し、高回転域１の場合にはステップＳ７に移行し、高回転域１でない場合にはステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、ステップＳ１で検出されたエンジン回転数Ｎが、予め設定された高回転域２（例えば６０００ｒｐｍ<Ｎ）かどうかを判定し、高回転域の場合にはステップＳ９に移行し、高回転域２でない場合には処理を終了する。
なお、実施例１では、ステップＳ８で高回転域２でないと判定した場合には処理を終了して、次に処理が繰り返される所定時間後に再び処理を行うことになるが、所定時間が経過する前にステップＳ１に戻るようにしても良い。
【００２１】
ステップＳ３では、バルブＶ１を閉じて処理を終了する。
ステップＳ５では、バルブＶ１を閉じて処理を終了する。
ステップＳ７では、バルブＶ１を開いて処理を終了する。
ステップＳ９では、バルブＶ１を開いて処理を終了する。
【００２２】
次に、作用を説明する。
<消音作用について>
このように構成された車両用消音器１では、エンジンの始動開始と共にＥＣＵ１８がエンジン回転数Ｎの検出する（ステップＳ１）。
【００２３】
<エンジンの低回転時>
エンジン回転数Ｎが予め設定された低回転域の場合には、図４に示すように、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ２→ステップＳ３）。
【００２４】
これにより、エンジンから排出された排気（破線矢印で図示）の全量は、インレットパイプ４の小孔４ｂを介して室Ｒ２に流入する。
この際、室Ｒ２に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ２が拡張室として機能する。
また、エンジンの低回転時には、インレットパイプ４及び室Ｒ３と連通された連通パイプ１５の排気圧力がバルブＶ２の開弁圧に達しないため、バルブＶ２は閉じた状態となり、これにより、インレットパイプ４から排気の騒音エネルギーを室Ｒ３（詳細には連通パイプ１５も含む）に進入させて、共鳴作用により消音でき、室Ｒ３がレゾネータ室として機能する。
次に、室Ｒ２に流入した排気は、連通パイプ１４の小孔１４ａに流入した後、室Ｒ１に流入する。
この際、室Ｒ１に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ１が拡張室として機能する。
次に、室Ｒ１に流入した排気は、貫通パイプ５の小孔５ａに流入した後、消音器本体２外へ排出される。
【００２５】
従って、室Ｒ１、Ｒ２を拡張室、室Ｒ３をレゾネータ室として機能させることができ、エンジンの低回転時に要求される低騒音化を実現できる。
【００２６】
<エンジンの中回転時>
エンジン回転数Ｎが中回転域の場合には、図５に示すように、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ４→ステップＳ５）。
【００２７】
これにより、エンジンから排出された排気の（破線矢印で図示）の全量は、インレットパイプ４に流入する。
【００２８】
また、インレットパイプ４及び室Ｒ３と連通された連通パイプ１５がバルブＶ２の開弁圧に達してバルブＶ２が開き、インレットパイプ４の排気の一部は、室Ｒ３に流入した後、連通パイプ１５を介して室Ｒ１に流入する。
この際、室Ｒ３に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ４が拡張室として機能する。
同様に、室Ｒ１に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ１が拡張室として機能する。
次に、室Ｒ１に流入した排気は、貫通パイプ５の小孔５ａに流入した後、消音器本体２外へ排出される。
【００２９】
一方、インレットパイプ４の排気の一部または室Ｒ３の排気の一部は、小孔４ｂを介して室Ｒ２に流入する。
この際、室Ｒ２に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ２が拡張室として機能する。
次に、室Ｒ２に流入した排気は、連通パイプ１４の小孔１４ａに流入した後、室Ｒ１に流入する。
この際、室Ｒ１に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ１が拡張室として機能する。
次に、室Ｒ１に流入した排気は、貫通パイプ５の小孔５ａに流入した後、消音器本体２外へ排出される。
【００３０】
従って、室Ｒ１〜３を拡張室として機能させることができ、エンジンの中回転時に要求される低騒音化を実現できる。
【００３１】
<エンジンの高回転時>
エンジン回転数Ｎが高回転域１の場合には、図６に示すように、バルブＶ１を開く（ステップＳ６→ステップＳ７）。
【００３２】
これにより、エンジンから排出された排気（破線矢印で図示）は、メインパイプ３からインレットパイプ４と貫通パイプ５に分岐する。
また、インレットパイプ４及び室Ｒ２に連通された連通パイプ１５の圧力がバルブＶ２の開弁圧に達しないため、バルブＶ２は閉じた状態となる。
従って、インレットパイプ４のそれぞれ小孔４ｂと開口端部を介して室Ｒ２、Ｒ３に排気の騒音エネルギーを進入させて、共鳴作用により消音でき、室Ｒ２、Ｒ３がレゾネータ室として機能する。
また、インレットパイプ４の排気は、小孔４ａを介して室Ｒ１に流入する。
この際、室Ｒ１に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ１が拡張室として機能する。
次に、室Ｒ１に流入した排気は貫通パイプ５の小孔５ａに流入した後、消音器本体２外へ排出される。
【００３３】
一方、貫通パイプ５に流入した排気は、小孔５ａから流入する室Ｒ１の排気と合流して消音器本体２外へ排出される。
【００３４】
従って、室Ｒ１を拡張室、室Ｒ２、Ｒ３をレゾネータ室として機能させることができ、エンジンの高回転時における低騒音化を実現できる。
また、貫通パイプ５は、メインパイプ３と同径で、さらに、メインパイプ３の排気の流れ方向に沿った形状であるため、貫通パイプ５により多くの排気を流入させて消音器本体２外へ排出でき、エンジンの高回転時に要求される低背圧化を実現できる。
【００３５】
<エンジンの高回転時>
エンジン回転数Ｎが高回転域２の場合には、図７に示すように、バルブＶ１を開く（ステップＳ８→ステップＳ９）。
【００３６】
これにより、エンジンから排出された排気（破線矢印で図示）は、インレットパイプ４と貫通パイプ５に分岐する。
また、インレットパイプ４及び室Ｒ２に連通された連通パイプ１５の圧力がバルブＶ２の開弁圧に達してバルブＶ２が開き、インレットパイプ４の排気の一部は、室Ｒ３に流入した後、連通パイプ１５を介して室Ｒ１に流入する。
この際、インレットパイプ４から室Ｒ３に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ３が拡張室として機能する。
同様に、連通パイプ１５から室Ｒ１に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ１が拡張室として機能する。
【００３７】
一方、インレットパイプ４の排気の一部は、小孔４ｂから室Ｒ２に流入した後、さらに、連通パイプ１４の小孔１４ａに流入する。
この際、室Ｒ２に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ２が拡張室として機能する。
次に、連通パイプ１４から室Ｒ１に流入し、さらに、貫通パイプ５の小孔５ａに流入した後、消音器本体２外へ排出される。
この際、室Ｒ１に流入した排気の拡縮作用により消音でき、室Ｒ１が拡張室として機能する。
【００３８】
一方、貫通パイプ５に流入した排気は、小孔５ａから流入する室Ｒ１の排気と合流して消音器本体２外へ排出される。
【００３９】
従って、室Ｒ１〜Ｒ３を拡張室として機能させることができ、エンジンの高回転時における低騒音化を実現できる。
また、貫通パイプ５は、メインパイプ３と同径で、さらに、メインパイプ３の排気の流れ方向に沿った形状であるため、貫通パイプ５により多くの排気を流入させて消音器本体２外へ排出でき、エンジンの高回転時に要求される低背圧化を実現できる。
【００４０】
このように実施例１では、バルブＶ１、Ｖ２の開閉状態により、エンジンの回転数、即ちエンジンの運転状態に応じて４つの排気の流通態様を形成できる。
また、エンジン回転数が低回転域の場合に要求される低騒音化と、中回転域の場合に要求される低騒音化と低背圧化の両立と、高回転域の場合に要求される低背圧を実現でき、排気の低騒音化及び低背圧化の要求を高いレベルで達成できる。
【００４１】
<室の機能変化について>
また、バルブＶ１、Ｖ２の開閉状態により、室Ｒ２、Ｒ３を拡張室とレゾネータ室に変化させて機能させることができ、新たな室を設けることなく、拡張室とレゾネータ室の特性（容量）を変化させることができる。
【００４２】
<バルブの設置位置について>
また、貫通パイプ５の消音器本体２外の位置にバルブＶ１を設けているため、消音器本体２内に設ける場合に比べて、設置スペースやシール性の確保、組立・メンテナンスが容易であり、実際上の採用が容易となる。
【００４３】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、実施例１の発明では、排気上流側のメインパイプ３から分岐され、消音器本体２内に排気を導入するインレットパイプ４と、排気上流側のメインパイプ３から分岐され、消音器本体２に貫通配置されると共に、中途部に消音器本体２内の排気を排出するための小孔５ａを有する貫通パイプ５と、貫通パイプ５の排気上流側で消音器本体２外に設けられるバルブＶ１と、エンジンの運転状態に応じてバルブＶ１の開閉制御を行うＥＣＵ１８を備えるため、電子制御バルブを用いて排気の流通態様を様々に変更でき、排気の低騒音化及び低背圧化の要求を高いレベルで達成できる。
【００４４】
また、バルブＶ１を貫通パイプ５における消音器本体２外の位置に設けているため、消音器本体２内にバルブの設置スペースを確保する必要がなく、シール性の確保や組立・メンテナンス等が容易であり、実際上の採用が容易となる。
【００４５】
また、消音器本体２内部に排気の流通態様を変更可能なバルブＶ２を配設したため、さらに、排気の流通形態を形成できる。
【００４６】
以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、消音器本体内の具体的な構造については適宜設定できる。
また、バルブＶ１の開閉を多段的または連続的にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１の車両用消音器を示す平面図である。
【図２】実施例１の車両用消音器の内部を説明する図である。
【図３】実施例１のバルブの開閉制御を説明するフローチャート図である。
【図４】実施例１の車両用消音器の作用を説明する図である。
【図５】実施例１の車両用消音器の作用を説明する図である。
【図６】実施例１の車両用消音器の作用を説明する図である。
【図７】実施例１の車両用消音器の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  室
Ｖ１  バルブ（電子制御バルブ）
Ｖ２  バルブ（排圧感応型制御バルブ）
Ｘ１  スポット溶接
１  車両用消音器
２  消音器本体
３  メインパイプ
３ａ  フランジ
４  インレットパイプ
４ａ、４ｂ  小孔
５  貫通パイプ
５ａ  小孔
６  シェル
７、８  エンドプレート
９、１０  バッフルプレート
１１  弁体
１２  回転軸
１３  アクチュエータ
１４、１５  連通パイプ
１４ａ  小孔
１６  バネ
１７  弁体
１８  ＥＣＵ
１９  各種センサ（回転数センサ）
【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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【図７】
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