(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも後部（Ｘ）がデュアル・パイプ構成の排気系（５）を備えた自動車（１）の内燃機関（３）用の排気装置（２）であって、
前記後部（Ｘ）は、排気パイプ（１１）を２本、音響信号（２３）を生成するアクチュエーター（１２）を少なくとも２つ、前記アクチュエーター（１２）を収納する筐体（１５）を少なくとも２つ、分岐パイプ（１６）を少なくとも２本備え、
前記分岐パイプ（１６）の少なくとも１本は、一方の前記排気パイプ（１１）から前記排気系（５）の後部（Ｘ）側に向かって前記排気パイプ（１１）の軸方向に対して斜め方向に分岐する第１の分岐パイプ（１６）であり、
前記筐体（１５）の少なくとも１つは、前記第１の分岐パイプ（１６）を介して、一方の前記排気パイプ（１１）に接続される第１の筐体（１５）であり、
前記第１の筐体（１５）に収納されている前記アクチュエーター（１２）によって生成された音響信号（２３）は、前記第１の分岐パイプ（１６）を介して一方の前記排気パイプ（１１）に伝達され、
前記分岐パイプ（１６）の少なくとも１本は、他方の前記排気パイプ（１１）から前記排気系（５）の前部（Ｙ）側に向かって前記排気パイプ（１１）の軸方向に対して斜め方向に分岐する第２の分岐パイプ（１６）であり、
前記筐体（１５）の少なくとも１つは、前記第２の分岐パイプ（１６）を介して、他方の前記排気パイプ（１１）に接続される第２の筐体（１５）であり、
前記第２の筐体（１５）に収納されている前記アクチュエーター（１２）によって生成された音響信号（２３）は、前記第２の分岐パイプ（１６）を介して他方の前記排気パイプ（１１）に伝達される
ことを特徴とする排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気装置（２）において、
制御装置（２５）が設けられ、該制御装置（２５）は前記第１の筐体（１５）に収納されている前記アクチュエーター（１２）と前記第２の筐体（１５）に収納されている前記アクチュエーター（１２）とを個別に駆動するように構成される。
【請求項３】
請求項２に記載の排気装置（２）において、
前記第１の筐体（１５）に収納されている前記アクチュエーター（１２）及び前記第２の筐体（１５）に収納されている前記アクチュエーター（１２）の少なくとも一方と前記制御装置（２５）との間の接続経路（２７）に遅延部（２８）が設けられ、該遅延部（２８）はキャパシターである。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の排気装置（２）において、
一方の前記排気パイプ（１１）と他方の前記排気パイプ（１１）とが幾何学的に異なっている。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の排気装置（２）において、
前記第１の分岐パイプ（１６）と前記第２の分岐パイプ（１６）をそれぞれ１本備え、
前記第１の分岐パイプ（１６）と一方の前記排気パイプ（１１）の連結点（１８）から一方の前記排気パイプ（１１）の出口（２１）までの一方の前記排気パイプ（１１）沿いの距離（２０）が、前記第２の分岐パイプ（１６）と他方の前記排気パイプ（１１）の連結点（１８）から他方の前記排気パイプ（１１）の出口（２１）までの他方の前記排気パイプ（１１）沿いの距離（２０）より少なくとも１０ｃｍ長い。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の排気装置（２）において、
前記排気系（５）は一方の前記排気パイプ（１１）と他方の前記排気パイプ（１１）を結合する部品（４）を備え、
一方の前記排気パイプ（１１）と他方の前記排気パイプ（１１）とが、前記部品（４）を介して連通している。
【請求項７】
請求項６に記載の排気装置（２）において、
一方の前記排気パイプ（１１）の前記連結点（１８）から前記部品（４）までの一方の前記排気パイプ（１１）沿いの距離（２０）が、他方の前記排気パイプ（１１）の前記連結点（１８）から前記部品（４）までの他方の前記排気パイプ（１１）沿いの距離（２０）より長い。
【請求項８】
請求項６または７に記載の排気装置（２）において、
前記部品（４）は消音器（４’）またはＸ型パイプ（４”）またはＹ型パイプ（４’ ”）またはそれらの組み合わせからなる。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の排気装置（２）であって、制御装置（２５）がアクチュエーター（１２）それぞれに接続された排気装置、の前記アクチュエーター（１２）を制御する方法において、
該制御装置（２５）は前記アクチュエーター（１２）の少なくとも２つを個別に駆動する。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記制御装置（２５）は
前記第１の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）と、前記第２の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）との間に周波数差が生じ、
該周波数差が５Ｈｚとなる
ように前記アクチュエーター（１２）を駆動する。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法において、
前記制御装置（２５）は
前記第１の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）と、前記第２の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）との間に振幅差が生じる
ように前記アクチュエーター（１２）を駆動する。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載の方法において、
前記制御装置（２５）は
前記第１の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）と、前記第２の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）との間に位相差が生じる
ように前記アクチュエーター（１２）を駆動する。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれかに記載の方法において、
前記制御装置（２５）は
前記第１の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）と、前記第２の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）との間に時間差が生じる
ように前記アクチュエーター（１２）を駆動する。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれかに記載の方法において、
前記制御装置（２５）は
前記第１の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）と、前記第２の筐体（１５）に収納されているアクチュエーター（１２）の少なくとも１つが発生する音響信号（２３）との間で周波数成分が異なる
ように前記アクチュエーター（１２）を駆動する。
【請求項１５】
自動車（１）であって、
内燃機関（３）と、
該内燃機関（３）に排気流通可能に接続された請求項１〜８のいずれかに記載の排気装置（２）と
を備え、
前記排気装置（２）が請求項９〜１４のいずれかに記載の方法によって制御される
ことを特徴とする自動車。
【請求項１６】
請求項１５に記載の自動車（１）において、
前記自動車（１）は、音響信号を生成する音響吸気アクチュエーター（２９）と、前記内燃機関（３）に空気を供給するための吸気系（３０）を備え、
前記音響吸気アクチュエーター（２９）によって生成された音響信号が前記吸気系（３０）の内部に伝達され、前記音響吸気アクチュエーター（２９）は前記制御装置（２５）によって制御可能である。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の自動車（１）において、
前記自動車（１）は、音響信号を生成する音響内部アクチュエーター（３１）を少なくとも１つ備え、該音響内部アクチュエーター（３１）は前記自動車（１）の乗員室（３２）内、に設けられ、前記制御装置（２５）によって制御可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関、好ましくは自動車の内燃機関、用の排気装置に関し、またそのような排気装置に設けられる音響アクチュエーターの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気装置を使用する主な目的は内燃機関（エンジン）で発生する排気ガスの排出である。そのため排気装置は排気系を有し、これに排気ガスが通される。排気装置はまた音響上の目的にも利用され得る。そのため排気装置はしばしば消音器を少なくとも１つ備え、これが排気系に設けられることで、排気装置内の音響、あるいは排気装置から発生する音響を調節し、特に特定帯域の音響を除去することができる。通常、排気装置は消音器の上流側で、特に１つ以上の排気マニホルドを介して内燃機関に接続される。いわゆるツイン・パイプ型の排気装置において、排気系はさらに少なくともその後部において排気パイプを２本備え、これらの排気パイプは通常消音器の下流側に設けられる。内燃機関の速度や負荷に応じた排気音を生成するなどして特定の音響効果を得るために、音響アクチュエーターをさらに設けてもよい。その場合各排気パイプに音響アクチュエーターを少なくとも１つ設け、各音響アクチュエーターを対応の排気パイプに音響伝達可能に接続する。音響アクチュエーターは特に電磁発音体であって、振動体と組み合わされてスピーカーを形成する。スピーカーが発した音響は対応の排気パイプへ、つまり排気ガスに、伝えられる。ここで、上述の音響効果を得るために、一方の排気パイプで発生した音響と他方の排気パイプで発生した音響とを、特に後部において、混ぜ合わせて利用する。
【０００３】
ここで不都合なのは、各排気パイプが、特に後部において、通常同一の構成とされていることである。また、各後部排気パイプに設けられるアクチュエーターも、通常同一の音響信号を生成する。すると各排気パイプで発生した音波が、特に遠距離音場において、すなわち排気装置外で、重畳されたときに、好ましくない、不愉快な排気音が生じる。また、多様な排気音を発生させることが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は内燃機関、好ましくは自動車の内燃機関、用の排気装置について、またそのような排気装置の運転方法について、改善された、あるいは少なくとも新たな、実施形態を提供することを目的とし、特に音響特性の改善と、排気装置から多様な排気音あるいは音響効果を得ることを可能にすること、を目指している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明によれば、独立請求項に記載の構成により達せられる。より好ましい構成は従属請求項に記載のとおりである。
【０００６】
本発明の基本となる技術思想は次のとおりである。少なくとも後部に排気パイプを２本備え、各排気パイプに音響センサーを少なくとも１つ設けた排気装置において、各排気パイプを、あるいは排気装置を、各排気パイプが異なる音波を生成するおよび／または放出するように構成する。これにより特に、それらの音波を重畳させて多様な音響効果を、特に遠距離音場において、すなわち排気装置外で、得ることが可能になる。このようにして、特に建設的干渉および相殺的干渉によって、所望の排気音を生成または強調することができる一方で、不要な排気音を抑制または低減できる。
【０００７】
本発明の第１の解決手段によれば、上述の作用を実現するために、各排気パイプを、すなわち排気装置の排気系を、特にその後部において異なる構成とする。これにより各排気パイプが異なる音波を発生するので、特にそれぞれに対応するアクチュエーターが同じ構成とされ、および／または同じ音響信号を生成するものであっても構わない。各排気パイプを異なる構成とするためには、例えば、各排気パイプを非対称に構成するか、対応の各アクチュエーターを非対称に配置する。非対称な構成とするには、例えば、各アクチュエーターが生成した音響信号が対応の排気パイプに伝わる位置を異ならせる。
【０００８】
各アクチュエーターが生成した音響信号が対応の排気パイプに伝わる位置を異ならせれば、特に、各排気パイプの音波の伝わり方を異ならせることができるので、各排気パイプは、特に後部において、同じ構成とされても構わない。
【０００９】
本明細書中、「後部」は排気系を通る排気ガスが流れる方向に関して下流側の部位を指し、これは排気系が排気流通可能に接続されている内燃機関から遠い側に相当する。したがって排気系は少なくともその後部において排気パイプを２本備え、これら後部排気パイプは下流側で排気装置の出口付近に設けられるかあるいは自身が出口を有する。このように排気系はその後部においてデュアル・パイプ構成とされる。
【００１０】
本発明の第２の解決手段によれば、各アクチュエーターは異なる音響信号を同時に生成するように構成される。好ましくは、異なる後部排気パイプに設けられるアクチュエーターは個別に駆動可能とされ、個別に駆動される。アクチュエーターの駆動は、好ましくは制御装置を介して行う。制御装置は各後部排気パイプのアクチュエーターを個別に駆動するように構成され、駆動は対応の制御信号を出力することで行われる。ここで、「個別に駆動する」とは、各アクチュエーターが同じ音響信号および／または異なる音響信号を生成するよう駆動可能とされ、そのように駆動されることを意味する。各アクチュエーターを個別に駆動すれば、各アクチュエーターが同じ構成とされていても、および／または各後部排気パイプが同じ構成とされていても、特に遠距離音場において、多様な音響効果あるいは排気音を、得ることができる。特に、各後部排気パイプをそれぞれのアクチュエーターも含めて標準部品として構成することができる。
【００１１】
本発明の第１、第２の解決手段は適宜組み合わせてよい。すなわち例えば、各後部排気パイプを異なる構成とし、かつ対応の各アクチュエーターも、特に制御装置を介して、異なる音響信号を同時に生成するように駆動してもよい。
【００１２】
上に述べたような、後部排気パイプを２本備えた排気装置は一般にデュアル・パイプ構成の排気装置と呼ばれる。ここで排気系はその前部、つまり後部の上流側の部分、において、前部排気パイプを少なくとも１本備え、これを介して排気系は対応の内燃機関に排気流通可能に接続される。この少なくとも１本の前部排気パイプは任意の方法で流体的におよび／または音響伝達可能に後部排気パイプに接続される。排気系が前部排気パイプを２本備える場合、後部排気パイプへの接続は例えばＸ型パイプを介してなされる。排気系が前部排気パイプを１本備える場合、後部排気パイプへの接続は例えばＹ型パイプを介してなされる。後者の場合、前部排気パイプがＹ型パイプのところで２本の後部排気パイプに分岐することになる。前部から後部への移行部分では排気ガスが複数の後部排気パイプに均等に分配されることが好ましい。
【００１３】
ただし、排気系全体にわたって排気パイプを２本設ける構成も可能である。その場合複数の「後部」排気パイプはそれぞれが連続的に構成されて、特に、対応の内燃機関に直接排気流通可能に接続される。
【００１４】
好ましくは、排気装置あるいは排気系に、複数の後部排気パイプを互いに音響伝達可能に接続する部品を設ける。この部品はしたがって特に、各後部排気パイプの音響や振動、特に空気音すなわち排気音、を他の後部排気パイプに伝える位置に設けられる。この部品により、排気ガスの完全な混合および／または処理および／または調節が行われる。この部品とは特にＹ型管、Ｘ型管、混合室、排気処理装置などである。排気装置にそのような部品を２つ以上設けてもよい。
【００１５】
排気系には特に排気系を通る排気流の音響を調節する消音器を少なくとも１つ設けるとよい。好ましくは消音器を後部排気パイプと少なくとも１本の前部排気パイプとの間に配する。言い換えれば排気系は２本の排気パイプを消音器の下流側に備え、少なくとも１つの前部排気パイプを消音器の上流側に備える。よって消音器は排気装置における後部排気パイプの音響伝達可能な結合を実現する部品である。内燃機関で発生した排気ガスはしたがって少なくとも１本の前部排気パイプを通り、少なくとも１つの消音器を介して後部排気パイプに流入し、その際消音器によって通常均等に配分される。
【００１６】
各後部排気パイプにアクチュエーターを少なくとも１つ設ける。アクチュエーターは特に電磁発音体として機能し、振動版と組み合わされてスピーカーを形成する。各アクチュエーターは対応の後部排気パイプに音響伝達可能に接続され、アクチュエーターが生成した音響信号が対応の後部排気パイプに、つまり排気ガスに、伝わるようになっている。このようにして各アクチュエーターと対応の後部排気パイプとの間で空気を介した音響伝達可能な接続、あるいは流体的な接続が実現される。結果、各アクチュエーターが生成した音響信号と対応の後部排気パイプを通る排気ガスの音波あるいは排気音波とが重畳され、相応の排気音が生成される。さらに各後部排気パイプから放出された音波が排気装置外、特に遠距離音場、で重畳され、外にいる人に聞こえる排気音を生じる。本発明の目的は特にこの外へ聞こえる排気音を調節することである。制御装置を１つまたは複数の制御ユニットで構成してもよい。ここで、各アクチュエーターを別々の制御ユニットで制御してもよいし、２つ以上のアクチュエーターを単一の制御ユニットで制御してもよい。各制御ユニットは対応のアクチュエーターの外部、例えば制御装置の制御装置ハウジング内やアクチュエーター・ハウジング内、スピーカー・ハウジング内に設けるとよい。各アクチュエーターは制御装置または対応の制御ユニットと電気的に接続される。好ましくは制御ユニット同士を繋ぎ合わせて、複数の制御ユニットあるいは複数のアクチュエーターを同期駆動する。
【００１７】
好ましくは、遅延部を少なくとも１つ、アクチュエーターの少なくとも１つと制御装置との間の接続経路に設ける。遅延部は制御装置から該アクチュエーターに入力される信号を遅らせる。このように遅延部を接続経路に設けると、対応のアクチュエーターが生成する音響信号が、制御装置からの同じ制御信号で駆動される他のアクチュエーターが生成する音響と比べて、遅れて発せられる。よってこれらのアクチュエーターは異なる音響信号を発することになり、ここで遅延部を適切に構成することにより、予め定めた、あるいは所望の、あるいは不要の排気音を増幅または抑圧することができる。このような遅延部の例として、特にキャパシター、キャパシター回路、キャパシター的な回路が挙げられる。遅延部は接続経路のどこに設けてもよい。つまり遅延部はアクチュエーター内／上、制御装置内、それらの間、のどこに設けてもよい。そのような遅延部を複数接続経路に設けてもよく、各遅延部の構成は同じでも異なっていてもよい。そのような遅延部を複数の接続経路に設けてもよく、各遅延部の構成は同じでも異なっていてもよい。
【００１８】
好ましくは、制御装置は各アクチュエーターに入力する制御信号を予め定めたパラメーターに基づいて変化させる、あるいはそれに適応させる。パラメーターは例えば、内燃機関の状態変数、つまり内燃機関の速度および／または負荷など、や内燃機関の熱力学的パラメーター、つまり温度など、である。各音響信号を対応の内燃機関あるいは排気装置の音響条件に合わせて変化させてもよい。その目的で特にマイクを適切な位置、例えば内燃機関または排気装置自体、またはその近傍、に設けてもよい。そのようなマイクは制御装置に接続するとよい。また、１つまたは複数のアクチュエーターに出力される制御信号を、他の１つまたは複数のアクチュエーターに出力される制御信号に合わせて変化させてもよい。これにより、前述の接続経路または専用の接続部を介して各アクチュエーターのチェックをしたり、音響センサ、例えばマイク、をアクチュエーターに対応して設けることができる。制御ユニットを複数設ける場合、好ましくはそれらのうち少なくとも２つを結合して対応の制御ユニットあるいはアクチュエーターを同期駆動する。
【００１９】
各アクチュエーターが生成した音響信号の、対応の後部排気パイプへの伝達は、好ましくは対応の後部排気パイプの結合点においてなされる。結合点とは特に、排気パイプと、対応のアクチュエーターに流体的に接続された音響伝送路との間の結合点のことである。このような音響伝送路を利用するメリットとして、音響伝送路がアクチュエーターと対応の後部排気パイプとの間に距離を生じさせる結果、アクチュエーターの、高温で浸食的な排気ガスからの熱的な保護または熱負荷の低減が実現される。またその分増えた容積を、対応アクチュエーターによる音響信号の生成に利用することができる。
【００２０】
各後部排気パイプの結合点の配置を異ならせることにより、各後部排気パイプの構成を異ならせることができる。好ましくは排気系を、一方の後部排気パイプの結合点から該後部排気パイプの出口までの該後部排気パイプ沿いの距離が、他方の後部排気パイプの結合点から該後部排気パイプの出口までの該後部排気パイプ沿いの距離より長くなるよう構成する。ここで各後部排気パイプの出口とは特に排気ガスが該後部排気パイプから出てくる箇所である。出口はしたがって結合点の下流側に位置し、排気装置の終端パイプに相当する。結果、各排気パイプから時間差を伴う音波が放出されるので、同一の音波の放出では得られない音響効果あるいは排気音が遠距離音場において得られる。好ましくは、距離の差を少なくとも１０ｃｍ（センチメートル）する。そうすれば通常、放出された音波間でうなり（ビート）が生じて上述の音響効果が得られる。
【００２１】
特に音響伝達部品を備えた排気装置の場合、好ましくは一方の後部排気パイプの結合点からその上流側に設けた部品、特に消音器またはＸ型パイプまたはＹ型パイプ、までの該後部排気パイプ沿いの距離を、他方の後部排気パイプの結合点からその上流側に設けた部品までの該後部排気パイプ沿いの距離より長くする。通常、一方の後部排気パイプの結合点の上流側に設けられる部品は他方の後部排気パイプの結合点の上流側に設けられる部品に相当する。つまり、２本の後部排気パイプはその上流側で同一の部品に合流している、つまり同一の部品に接続されている。そのような距離を、代わりに各結合点とその上流側の最初の流れ障壁との間のものとしてもよい。その場合の流れ障壁は通常上述の部品である。ここで基礎としているのは次の知見である。各結合点から部品までの距離が異なれば、フィードバックが異なる。そして部品の、各結合点に対する、ひいては各アクチュエーターに対するフィードバックあるいは伝達関数が、対応のアクチュエーターが生成する音響信号に異なる形で重畳される。結果、各後部排気パイプから放出される音波の周波数あるいは振幅が異なるものとなる。放出された音波は重畳されて、各後部排気パイプから同じように放出された音波では得られない、あるいは得るのが難しい音響効果あるいは排気音が、特に遠距離音場において得られる。
【００２２】
好ましくは、各後部排気パイプから放出される音波に僅かな周波数差を与える。具体的には、放出される２つの音波間の周波数差を数Ｈｚ（ヘルツ）程度とするのが好ましい。ここで基礎としているのは次の知見である。そのような音波が重畳されたとき、いわゆるうなり（ビート）が発生する。このうなりを利用して、例えば、低周波域で明瞭に聞き取れる非対称な排気音を発生させることができる。言い換えれば、各アクチュエーターあるいは各後部排気パイプから直接には放出することができない排気音あるいは音響効果を遠距離音場で発生させることができる。今述べたような低周波域の、特に非対称の排気音は例えば８気筒の内燃機関に特有のものであるが、これをそれ以外の、８気筒未満または８気筒越えの内燃機関に接続あるいは設置された排気装置から得ることができる。
【００２３】
上述の構成に代えて、またはそれに加えて、各後部排気パイプから放出される異なる音波の生成を、既に述べたように、対応の各アクチュエーターを異なる形で駆動することで実現してもよい。その場合の制御、すなわち各アクチュエーターに対する対応の制御信号の入力、は制御装置を介して行われる。簡単のため、以下の説明では各後部排気パイプがそれぞれ対応のアクチュエーターを１つ備えているものとするが、以下の説明は各後部排気パイプがそれぞれ対応のアクチュエーターを複数備えている構成にも適用できる。
【００２４】
好ましくは、制御装置は、一方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号が他方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号に対して周波数差を有するように、つまり各アクチュエーターの音響信号が異なる波長を有するように、各アクチュエーターを駆動する。周波数差は５Ｈｚとするのが好ましい。特に、一方のアクチュエーターに周波数が１００Ｈｚの音響信号を生成させ、他方のアクチュエーターに周波数が１０５Ｈｚの音響信号を生成させるとよい。これにより、特に前述のうなりが得られ、これを利用して特に低周波の排気音を生成することができる。
【００２５】
上述の構成に代えて、またはそれに加えて、異なるアクチュエーターが生成する音響信号に異なる振幅を与えてもよい。つまり、制御装置は、一方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号が他方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号と異なる振幅を有するように、各アクチュエーターを駆動する。振幅の差は２ｄＢ（デシベル）以上とするのが好ましい。
【００２６】
また、異なるアクチュエーターが生成する音響信号に位相差を与えてもよい。この場合、位相差は可変でも固定でもよい。つまり、２つのアクチュエーターが生成する音響信号は同一ではあるが、周波数に依存する時間差を有する。位相差は少なくとも１０°（度）とするのが好ましい。
【００２７】
異なるアクチュエーターが生成する音響信号に時間差を与えてもよい。つまり、制御装置は、一方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号が他方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号に対して時間差を有するように、各アクチュエーターを駆動する。２つの音響信号間の時間差は特に一定で０．０５ｍｓ（ミリ秒）以上とするのが好ましい。各アクチュエーターが生成する音響信号間の時間差は、音響信号の周波数に依存して、音響信号間の位相差となる。既に述べたように、同様の効果は遅延部を適当な接続経路に配することによっても得られる。
【００２８】
各後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号が異なる周波数成分を含むようにしてもよい。そのために例えば制御装置は、一方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号が他方の後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号と異なる周波数成分を有するように、各アクチュエーターを駆動する。これは特に異なる周波数成分の重畳によって実現できる。
【００２９】
音響信号間の周波数差および／または振幅差および／または位相差および／または時間差および／または周波数成分の違いは、各アクチュエーターに入力される制御信号間のそれらであってもよく、これは特に各アクチュエーターが同一の構成とされる場合に有効である。
【００３０】
以上で後部排気パイプおよび対応のアクチュエーターの特性に関して述べたことはすべて少なくとも１本の前部排気パイプについても当てはまる。また排気系あるいは排気装置は３本以上の後部排気パイプを備えてもよく、その場合、それらの少なくとも２本に対応のアクチュエーターを設けて本発明に基づいてそれぞれが異なる音波を同時に放出するように構成するのも本発明の範囲内である。
【００３１】
本発明の解決手段の応用として、上述のような排気装置を自動車の一部として用いてもよい。その場合自動車はさらに、排気装置の少なくとも１本の前部排気パイプに流体的に接続された内燃機関を備える。内燃機関と少なくとも１本の前部排気パイプとの間の流体的な接続は、好ましくは排気マニホールドを介してなされ、排気マニホールドは排気装置の一部としてよい。ここで好ましくは、排気装置に前部排気パイプを２本設け、これらをそれぞれ内燃機関の異なる領域に割り当てる。すなわち、内燃機関を、異なるシリンダーまたは異なるグループのシリンダーで発生する排気ガスが異なる前部排気パイプを介して排出されるように構成する。
【００３２】
好ましくは、自動車はさらに、内燃機関に空気を供給する吸気系を備える。加えて、吸気音響アクチュエーターを少なくとも１つ設け、これを吸気系に音響伝達可能に接続する。少なくとも１つの吸気アクチュエーターは、好ましくは制御装置によって制御され、吸気アクチュエーターが生成した音響信号は制御装置によって制御可能である。これにより制御装置は、後部排気パイプのアクチュエーターが生成する音響信号と吸入アクチュエーターが生成する音響信号との間の調整を取ることができ、これにより聞こえる排気音をより多様にすることができる。制御装置は、異なるアクチュエーターおよび吸入アクチュエーターに入力する制御信号間の調整をとるよう構成してもよい。ここで予め定めたパラメーターまたは算出したパラメーターや状態値を利用する。例えば、マイクまたは音響センサーを１つまたは複数設けて、所定位置において、特に内燃機関の近傍または自動車の乗員室内で、排気音を計測する。加えて、温度や内燃機関の速度や負荷も、制御装置あるいは各々の制御信号によって駆動されるアクチュエーターに影響することがある。そのため特に、特性曲線あるいは特性表を用意しておいて、これを内燃機関あるいは自動車の動作点に適用する。このようにして自動車が発する排気音、特に自動車の外で、あるいは自動車の中で、特に乗員室内で聞こえる排気音、を所定の運転スタイルあるいは動作点に適応させることができる。
【００３３】
上述の構成に代えて、またはそれに加えて、自動車にさらに内部音響アクチュエーターを設け、これを自動車の内部、特に自動車の乗員室内に設けてもよい。内部アクチュエーターを介して、特に自動車の運転手に聞こえる排気音を調節することができる。これにより例えば「スポーティー」な、また「ダイナミック」な運転スタイルを適切な排気音により強調することができる。
【００３４】
自動車内の該当領域における後部排気パイプあるいは排気装置の様々な構成および各結合点の様々な配置は、特に自動車内の寸法上および音響上の設計に合わせて選択される。各アクチュエーターの駆動についても同じことが言え、このような設計の自由度により、柔軟かつ費用対効果が大きい構成で多様な音響効果を得ることが可能となっている。
【００３５】
本発明の他の重要な特徴や効果は、従属請求項、図面、および図面に基づいた本明細書内の記載の該当箇所から理解されるとおりである。
【００３６】
上に述べた、また下にこれから述べるいずれの特徴も、具体的に言及されている組み合わせ以外のどのような組み合わせでも、あるいは単独でも、本発明の範囲を逸脱しない限り実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一実施形態における自動車の概略排気系統図。
【図２】他の実施形態における自動車の概略排気系統図。
【図３】更に他の実施形態における自動車の概略排気系統図。
【図４】更に他の実施形態における自動車の概略排気系統図。
【図５】排気装置の概略図。
【図６】自動車の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。同一、類似、または機能上同等の部材は同一の参照符号で示す。
【００３９】
図面は全て模式図であり、各図の内容は次のとおりである。図１〜図４はそれぞれ別の実施形態における自動車の排気系統概略図である。図５は排気装置の概略図である。図６は自動車の概略図である。
【００４０】
図１〜図３に示すように、自動車１は排気装置２を備え、この排気装置２によって自動車１の内燃機関（エンジン）３で発生する排気ガスが排出される。以下の説明における「上流」、「下流」は図中に矢印１０で示す排気装置２中の排気ガスの流れを基準とする。「後部」、「前部」もそれに準じ、したがって「後部」は「前部」より内燃機関３から離れた部位を指す。排気装置２は少なくともその後部Ｘにおいてデュアル・パイプ構成とされ、したがって後部Ｘにおいて２本の排気パイプ１１を有する。以下便宜上それらを後部排気パイプ１１と呼ぶ。図１〜図３に示す例では、後部排気パイプ１１は少なくとも１つの部品４によって互いに音響伝達可能に結合されている。この部品４は図１においては消音器４'または任意の混合室４'とされ、図２においてはＸ型パイプ４"とされる。図３に示す実施形態においてはそのような部品４が２つ設けられ、一方がＹ型パイプ４'"とされ、他方が消音器４'とされてＹ型パイプ４'"の上流側に配される。
【００４１】
排気系５は部品４の上流側に前部排気パイプ６を少なくとも１つ備える。図１および図２に示す例では前部排気パイプ６が２本設けられるのに対して、図３に示す例では前部排気パイプ６が１本設けられる。よって図示の例においては部品４によって排気系５が後部Ｘと前部Ｙに分けられている。各前部排気パイプ６は内燃機関３に排気流通可能に接続されている。ここでの排気流通可能な接続はいずれの例においても排気マニホルド７を用いて達成される。各排気マニホルド７はいずれの例においても内燃機関３の複数のシリンダー８で発生した排気ガスをひとまとめにして回収して、対応の前部排気パイプ６へ導く。各部品４はまた、前部排気パイプ６から後部排気パイプ１１へ流れる排気ガスを均等に配分する役目も負う。図１に示す排気系５はさらに２つの排気処理ユニット９備える。これらは例えば粒子フィルター９および／または触媒９であって、各前部排気パイプ６において消音器４'の上流側に設けられる。
【００４２】
図１〜図３に示す例と異なり、図４に示す例では、音響伝達部品４が設けられていない。そのため排気系５はそれぞれが連続した排気パイプ１１を２本有し、これらが前部Ｙにまで延びていることになるが、便宜上これらも後部排気パイプ１１と称することにする。
【００４３】
このように図示の排気装置２は全ていわゆるデュアル・パイプ型排気装置２として構成され、したがって後部排気パイプ１１を２本、排気ガスが外部に排出される部位である後部Ｘに備える。各後部排気パイプ１１は音響アクチュエーター１２を備え、この音響アクチュエーター１２は例えば電磁アクチュエーター１２からなる。各後部排気パイプ１１の構成はほぼ同じで、対応するアクチュエーター１２のそれらに対する配置あるいは接続の仕方においてのみ異なる。各アクチュエーター１２は振動体１３と組み合わされてスピーカー１４を形成し、このスピーカー１４がスピーカー筐体１５に収められている。各アクチュエーター１２またはスピーカー１４は対応の後部排気パイプ１１に音響伝達可能に、特には空気を介して音響伝達可能に、接続されている。それを可能にするため、各アクチュエーター１２あるいはスピーカー１４を対応の後部排気パイプ１１に流体的に接続する音響伝送路１６が設けられる。
【００４４】
図４に示す例では、各アクチュエーター１２を排気系５の前部Ｙに設けてもよい。
【００４５】
アクチュエーター１２と後部排気パイプ１１との音響伝送路１６を介した流体的な接続を可能にするため、図５に示すように、スピーカー筐体１５には開口１７が設けられ、後部排気パイプ１１にも開口あるいは連結点１８が設けられ、各音響伝送路１６は対応のスピーカー筐体１５の開口１７と対応の後部排気パイプ１１の連結点１８とを流体的に接続する。
【００４６】
各後部排気パイプ１１が異なる音波１９を発するように、排気系５は、特に後部排気パイプ１１の領域において、異なる構成とされる。つまり、一方の後部排気パイプ１１は他方の後部排気パイプ１１と異なる構成とされる。
【００４７】
そのような構成とするため、図１〜図４に示す例においては、各音響伝送路１６を反対向きに設け、各連結点１８を異なる位置に設ける。よって各後部排気パイプ１１は互いに非対称に構成される。後部排気パイプ１１が非対称に構成され、連結点１８が異なる位置に設けられる結果、特に図１〜図３に示す例において、一方の後部排気パイプ１１'の連結点１８'から部品４までの該後部排気パイプ１１'沿いの距離２０'が、他方の後部排気パイプ１１"の連結点１８"からの該後部排気パイプ１１"沿いの距離２０"より大きい。また、図１〜図４に示す例では、一方の後部排気パイプ１１'の連結点１８'から該後部排気パイプ１１'の出口２１、特に終端パイプ２１、までの該外後部排気パイプ１１'沿いの距離２０'"が、他方の後部排気パイプ１１"の連結点１８"から該後部排気パイプ１１"の出口２１までの該後部排気パイプ１１"沿いの距離２０""より小さい。ここでどちらの後部排気パイプ１１の連結点１８から消音器４あるいは出口２１までの距離をより大きくするかは任意である。
【００４８】
各連結点１８を異なる位置に設けること、あるいは各後部排気パイプ１１およびそれぞれの音響伝送路１６を非対称に設けることにより、内燃機関３から到来する排気の音波２２を、一方の後部排気パイプ１１から発せられる音波１９と他方の後部排気パイプ１１から発せられる音波１９とが異なるように調節することができる。より具体的には、一方の後部排気パイプ１１から発せられる音波１９に他方の後部排気パイプ１１から発せられる音波１９とは異なる周波数および／または振幅を持たせることができる。これが可能となるのは、図５に示す例におけるように、各アクチュエーター１２あるいはスピーカー１４が発する音響信号２３と排気の音波２２とが異なる形で影響し合う、あるいは重畳されるからである。図５に模式的に示すように、これは一つに連結点１８とアクチュエーター１２あるいはスピーカー１４が反対向きにあるいは非対称に設けられているからで、その結果アクチュエーター１２の音響信号２３が排気の音波２２と連結点１８の領域で出会った際にそれらが異なった形で重畳される、あるいは干渉し合う。その結果、一方の後部排気パイプ１１から発せられる音波２４'が他方の後部排気パイプ１１から発せられる音波２４"とは異なる特性、例えば異なる振幅あるいは周波数、を持つ。このため一方の後部排気パイプ１１の出口２１から発せられる音波１９'は他方の後部排気パイプ１１の出口２１から発せられる音波１９"とは異なる特性を有する。具体的には例えば、これら発せられる音波１９'、１９"は２者間で異なる周波数および／または異なる振幅および／または異なる周波数成分および／または位相差を有する。したがって、遠方、すなわち排気装置２の外で発生する排気音を、音波１９の重畳によって調節できる。このようにして好ましくない排気音を抑圧する、あるいは例えばパワフルなエンジンあるいはスポーティーな運転スタイルにふさわしい好ましい排気音を発生させることができる。
【００４９】
各後部排気パイプ１１の連結点１８の距離２０が異なる結果、さらには連結点１８と部品４あるいは出口２１との間のフィードバックも異なってくる。フィードバックの違いは生じる音波２４に影響を与え、したがって発せられる音波１９に影響を与え、例えば異なる周波数の重畳が起こり得る。
【００５０】
上述の構成に代えて、またはそれに加えて、図1に示す構成によって相異なる放出音波１９を発生してもよい。この構成は制御装置２５を備え、この制御装置２５が後部排気パイプ１１のアクチュエーター１２を駆動する。つまり、制御装置２５は各アクチュエーター１２に、それに接続された接続部２６を介して制御信号を入力する。アクチュエーター１２はその信号を対応する音響信号に変換する。特に、制御装置２５と一方のアクチュエーター１２との間の接続経路２７上に、遅延部２８、例えばキャパシター２８、が設けられる。遅延部２８は対応するアクチュエーター１２に送られる制御信号を遅らせることにより、制御装置２５が同時に発した制御信号によって各アクチュエーター１２が遅れに応じた時間差を伴った異なる音響信号２３を発生するようにする。これらの音響信号２３はその周波数に依存する位相差を有する。
【００５１】
上述の構成に代えて、またはそれに加えて、制御装置が各アクチュエーター１２を異なるかたちで制御することにより、一方の後部排気パイプ１１のアクチュエーター１２が発生する音響信号２３と他方の後部排気パイプ１１のアクチュエーター１２が発生する音響信号２３とを異ならせてもよい。特に、各音響信号２３の異ならせ方としては、時間差、位相差を与える他に、振幅および／または周波数および／または周波数成分を異ならせてもよい。
【００５２】
制御装置２５を一方のスピーカー１４のスピーカー筐体１５に収納してもよい。これにより制御装置２５を排気の熱影響から保護し、またスペースを削減することができる。制御装置２５を複数の制御ユニットからなるものとし、各制御ユニットを対応するスピーカー筐体１５に収めてもよい。その場合、制御装置２５あるいは各制御ユニットは、対応するアクチュエーター１２をお互いの関数として、または外部パラメーターおよび／または予め決めたパラメーターの関数として駆動するように構成する。
【００５３】
図６に示すように、後部排気パイプ１１のアクチュエーター１２を自動車１のエンジンに空気を供給する吸気系３０のアクチュエーター２９と協働させてもよい。吸気系３０に設けられるアクチュエーター２９、つまり吸入アクチュエーター２９、は音響信号を発生し、これと吸気系３０の空気波とが作用しあう。自動車１はさらに内部アクチュエーター３１、例えば内部スピーカー３１、を備え、これは自動車１の車内、特に自動車１の乗員室３２に設けられる。後部排気パイプ１１のアクチュエーター１２が吸気アクチュエーター２９や内部アクチュエーター３８と作用し合うことにより、ノイズを更に複音化して自動車１の乗客に提供する、あるいは外部に聞こえるようにすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１      自動車
２      排気装置
３      内燃機関
４      部品
４'    消音器、混合室
４"    Ｘ型パイプ
５      排気系
６      前部排気パイプ
７      排気マニホルド
８      シリンダー
９      粒子フィルター、触媒
１０    排気流
１１、１１'、１１"  後部排気パイプ
１２    アクチュエーター
１３    振動体
１４    スピーカー
１５    スピーカー筐体
１６    音響伝送路
１７    開口
１８    連結点
１９、１９'、１９"  音波
２０'、２０"、２０'"、２０""  距離
２１    出口、終端パイプ
２２    音波
２３、２４'、２４"  音波
２５    制御装置
２６    接続部
２７    接続経路
２８    遅延部、キャパシター
２９    アクチュエーター
３０    吸気系
３１    内部スピーカー
３２    乗員室
【図１】
0005623560.tif 000002
【図２】
0005623560.tif 000003
【図３】
0005623560.tif 000004
【図４】
0005623560.tif 000005
【図５】
0005623560.tif 000006
【図６】
0005623560.tif 000007