(57)【要約】  この発明は、内燃機関の排気システムのためのハニカム体（１）に関する。上述のハニカム体（１）は軸方向長さ（Ｌ）と溝（５，８）とを有し、これら溝（５，８）は、排気ガス（３）が横切って流れることができ、本質的に互いに別個である。上述のハニカム体（１）は、溝（５）の少なくとも１つの第１のグループと溝（８）の第２のグループとを含む。少なくとも溝（５，８）のグループのうち１つの断面積（６，７，９，１０）はハニカム体の軸方向長さ（Ｌ）に沿って異なり、このため、溝（５，８）のさまざまなグループにおける排気ガス（３）の伝搬時間は異なる。溝（５，８）のさまざまなグループにおける排気ガス（３）の間の伝搬時間における上述の差は、特に有利な態様で、１つ以上の波長を有する音波を減衰させるために用いることができ、これにより、ハニカム体を備えた排気システムにおいて、排気ガスシステムに構成要素を加える必要なしに排気ガスを浄化するために、有利な態様で騒音が減じられる。
2005513317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気システムのためのハニカム体（１）であって、前記ハニカム体（１）は、実質的に互いとは別個で、排気ガスが通って流れ得る通路（５，８）と、軸方向長さ（Ｌ）とを有し、前記ハニカム体（１）は、少なくとも通路（５）の第１のサブセットと通路（８）の第２のサブセットとを有し、少なくとも通路（５，８）の２つのサブセットのうち１つの断面積（６，７，９，１０）は、前記ハニカム体（１）の前記軸方向長さ（Ｌ）にわたって変化し、このため、通路（５，８）の別々のサブセットにおいては排気ガス（３）の遷移時間が異なることを特徴とする、ハニカム体（１）。
【請求項２】
通路（５）の前記第１のサブセットは、各々の場合、第１の入口断面積（６）と第１の出口断面積（７）とを有し、通路（８）の前記第２のサブセットは、各々の場合、第２の入口断面積（９）と第２の出口断面積（１０）とを有し、前記第１の入口断面積（６）対前記第１の出口断面積（７）の比率は、前記第２の入口断面積（９）対前記第２の出口断面積（１０）の比率とは異なることを特徴とする、請求項１に記載のハニカム体（１）。
【請求項３】
通路（５，８）の少なくとも１つのサブセットの断面積が流れ（ｚ）の主方向に増え、好ましくは単調な態様で増え、特に好ましくは厳密に単調な態様で増え、および／または、通路（５，８）の少なくとも１つの他のサブセットの断面積が流れ（ｚ）の主方向に減り、好ましくは単調な態様で減り、特に好ましくは厳密に単調な態様で減ることを特徴とする、請求項１または２に記載のハニカム体（１）。
【請求項４】
通路（５，８）の少なくとも１つのサブセットは円錐形に広くなり、および／または、通路（５，８）の少なくとも１つのさらなるサブセットは円錐形に狭くなることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のハニカム体（１）。
【請求項５】
前記軸方向長さ（Ｌ）にわたる断面積の積分値が、通路の別々のサブセットに対して異なることを特徴とする、請求項１または２に記載のハニカム体。
【請求項６】
内燃機関の排気システムであって、少なくとも１つのハニカム体（１）を有し、この少なくとも１つのハニカム体（１）は、排気ガス（３）が通って流れ得る通路（５，８）と、軸方向長さ（Ｌ）とを有し、排気ガスの第１の部分的な量に対する流路は通路（５）の第１のサブセットによって形成され、排気ガスの第２の部分的な量に対する流路は、通路（８）の第２のサブセットによって形成され、通路（５，８）の２つのサブセットのうち少なくとも１つの断面積（６，７，９，１０）は前記ハニカム体（１）の前記軸方向長さ（Ｌ）にわたって変化し、このため、通路（５，８）の別々のサブセットにおいては前記排気ガス（３）の遷移時間が異なることを特徴とする、排気システム。
【請求項７】
通路（５）の前記第１のサブセットは、各々の場合、第１の入口断面積（６）と第１の出口断面積（７）とを有し、通路（８）の前記第２のサブセットは、各々の場合、第２の入口断面積（９）と第２の出口断面積（１０）とを有し、前記第１の入口断面積（６）対前記第１の出口断面積（７）の比率は、前記第２の入口断面積（９）対前記第２の出口断面積（１０）の比率とは異なることを特徴とする、請求項６に記載の排気システム。
【請求項８】
通路（５，８）の少なくとも１つのサブセットの断面積が流れ（ｚ）の主方向に増え、好ましくは単調な態様で増え、特に好ましくは厳密に単調な態様で増え、および／または、通路（５，８）の少なくとも１つの他のサブセットの断面積が流れ（ｚ）の主方向に減り、好ましくは単調な態様で減り、特に好ましくは厳密に単調な態様で減ることを特徴とする、請求項６または７に記載の排気システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのハニカム体（１）の通路（５，８）の少なくとも１つのサブセットは円錐形に広くなり、および／または、通路（５，８）の少なくとも１つのさらなるサブセットは円錐形に狭くなることを特徴とする、請求項６から８のいずれかに記載の排気システム。
【請求項１０】
前記軸方向長さ（Ｌ）にわたる断面積の積分値が、通路の別々のサブセットに対して異なることを特徴とする、請求項６または７に記載の排気システム。
【請求項１１】
内燃機関の排気システムにおいて消音するための方法であって、前記排気システムは少なくとも１つのハニカム体（１）を含み、この少なくとも１つのハニカム体（１）は、排気ガス（３）が通って流れ得る通路（５，８）と、軸方向長さ（Ｌ）とを有し、排気ガスの第１の部分的な量は通路（５）の第１のサブセットを通され、排気ガスの第２の部分的な量は通路（８）の第２のサブセットを通され、通路（５，８）の２つのサブセットのうち少なくとも１つの断面積（６，７，９，１０）は、前記ハニカム体（１）の前記軸方向長さ（Ｌ）にわたって変化し、これにより、通路（５，８）の別々のサブセットにおける前記排気ガス（３）の遷移時間に差がもたらされ、排気ガスの部分的な量が前記少なくとも１つのハニカム体（１）の下流で再び混合されることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
通路（５）の前記第１のサブセットは、各々の場合、第１の入口断面積（６）と第１の出口断面積（７）とを有し、通路（８）の前記第２のサブセットは、各々の場合、第２の入口断面積（９）と第２の出口断面積（１０）とを有し、前記第１の入口断面積（６）対前記第１の出口断面積（７）の比率は、前記第２の入口断面積（９）対前記第２の出口断面積（１０）の比率とは異なることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
通路（５，８）の少なくとも１つのサブセットの断面積が流れ（ｚ）の主方向に増え、好ましくは単調な態様で増え、特に好ましくは厳密に単調な態様で増え、および／または、通路（５，８）の少なくとも１つの他のサブセットの断面積が流れ（ｚ）の主方向に減り、好ましくは単調な態様で減り、特に好ましくは厳密に単調な態様で減ることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
排気ガスは、円錐形に広くなる通路（５，８）の少なくとも１つのサブセットおよび／または円錐形に狭くなる通路（５，８）の少なくとも１つのさらなるサブセットを有する少なくとも１つのハニカム体（１）を通って流れることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
軸方向長さにわたる断面積の積分値が、通路の別々のサブセットに対して異なることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１６】
排気ガスの部分的な量の遷移時間における差は、少なくとも２つの部分的な量が混合される場合に少なくとも１つの周波数に対して打消し合う干渉が少なくとも部分的にあるように選択されることを特徴とする、請求項１２から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記打消し合う干渉は臨界周波数に対して発生することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
排気ガスの部分的な量の遷移時間における差は、少なくとも２つの部分的な量が混合される場合に少なくとも２つの周波数に対して打消し合う干渉が少なくとも部分的にあるように選択されることを特徴とする、請求項１２から１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気システムにおいて消音するための装置に関する。この種類の装置は、たとえば、内燃機関にとって、またはたとえばこれを用いて動作させる自動車にとって特に重要な１つ以上の周波数を減衰させるのに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業においては、消音するための数多くの装置および方法が公知である。この文脈では、特に、たとえば自動車の部品に共鳴をもたらす臨界周波数を減衰させることをしばしば必要とする。場合によっては、この目的のために極めて複雑な構造上の対策が取られる。特に、しばしば付加的な構成要素が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これに基づき、この発明の目的は、特に、排気ガス浄化のためにハニカム体を備えた内燃機関の排気システムにおいて実質的に構成要素を追加する必要なしに、特に臨界周波数に対して消音を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１の特徴を有するハニカム体と、請求項５の特徴を有する排気システムと、請求項９の特徴を有する消音のための方法とによって達成される。有利な構成は、個々にまたは組合せてなされてもよく、それぞれの従属請求項に記載される。
【０００５】
この種類のハニカム体の基本的な設計は、たとえば、ＥＰ  ０  ２４５  ７３７  Ｂ１またはＥＰ  ０  ４３０  ９４５  Ｂ１から公知である。しかしながら、この発明は、他の構造形態、たとえば螺旋状に円形の構造形態でも実現することができる。一方向が円錐形である構造形態も、たとえばＷＯ  ９９／５６０１０から公知である。ハニカム体のための公知の製造プロセスも、この発明のために用いることができる。セルの幾何学的構造に関する最近の開発により、たとえばＷＯ  ９０／０８２４９およびＷＯ  ９９／３１３６２から公知である通路壁における微細構造の使用が促進された。これらの展開例も、この発明に対しさらに適応されてもよい。一般的に、この種類のハニカム体の効率をもたらすかまたはその効率を高めるための公知の方法も、この発明に適用することができる。
【０００６】
この発明に従った、内燃機関の排気システムにおいて消音するための装置は、この種類のハニカム体を含む。ハニカム体は、軸方向長さと、実質的に互いに別個である通路とを有し、その通路を通って排気ガスが流れ得る。通路は、少なくとも、通路の第１のサブセットと通路の第２のサブセットとに分けられる。通路の２つのサブセットのうち一方の断面積は、排気ガスの遷移時間が別々の通路のサブセットにおいては異なるように、ハニカム体の軸方向長さにわたって変化する。
【０００７】
内燃機関の排気システムでの消音のためにハニカム体を用いることは好都合である。というのも、この種類のハニカム体は、たとえば排気ガス浄化のための触媒コンバータにおいて既に広く用いられており、このため自動車の排気システムに既に存在するからである。これにより、さらなる構成要素を排気システムに導入する必要なしに、排気システムにおける騒音レベルを減ずることが可能となる。したがって、結果として、消音する方法は構造的に単純で安価となる。
【０００８】
断面積が変化する通路においては、ガス流の速度はその断面積に反比例する。したがっ
て、ガス流は、通路の断面積がハニカム体の軸方向長さにわたって増える場合、減速され、逆に、通路の断面積がハニカム体の軸方向長さにわたって減る場合、加速される。この発明に従って、ハニカム体に入る排気ガス流は、少なくとも２つの排気ガスの部分的な量に分けられ、各々は通路の１つのサブセットを通って流れる。ハニカム体が流れｚの主方向に軸方向長さＬを有する場合、ｚに依存する速度ｖを有するガスの遷移時間ｔ（Ｌ）を以下のように算出することができる。
【０００９】
【数１】
2005513317.tif 000003
【００１０】
したがって、速度関数ｖ（ｚ）が通路の断面積における変化によって影響を受ける可能性があり、通路を通るガスの遷移時間が、第一に通路の長さに依存し、第二に通路に適用される速度関数に依存するので、通路における排気ガスの遷移時間は極めて高いレベルの精度で調整することができる。
【００１１】
この原理が通路の２つのサブセットに適用される場合、結果として、この発明に従い、通路の２つのサブセットを通って流れる排気ガスの部分的な量の間に遷移時間差がもたらされる可能性がある。排気ガスが音波のキャリアである場合、遷移時間におけるこの差により、通路の２つのサブセットにおける音波間に位相差が生じる可能性がある。遷移時間における差が適切に選択される場合、これは規定された波長の音波の減衰につながる。
【００１２】
波長λ、位相速度ｃおよび角周波数ωの音波を減衰させることが所望される場合、通路の第１のサブセットを通る排気ガスの第１の部分的な量の遷移時間ｔ1と、通路の第２のサブセットを通る排気ガスの第２の部分的な量の遷移時間ｔ2との間の遷移時間差として選択することが好ましい。
【００１３】
【数２】
2005513317.tif 000004
【００１４】
この場合、ｎは自然数である。ハニカム体の有利な改良に従い、通路の第１のサブセットは、各々の場合、第１の入口断面積と第１の出口断面積とを有し、通路の第２のサブセットはその軸方向長さにわたり、各々の場合、第２の入口断面積と第２の出口断面積とを有する。この発明に従って、第１の入口断面積対第１の出口断面積の比率は、第２の入口断面積対第２の出口断面積の比率とは異なる。したがって、この場合、通路の第１のサブセットの断面積および通路の第２のサブセットの断面積は異なる態様で変化する。これは、通路の２つのサブセットを通って流れる両方の排気ガスの部分的な量の速度が変化することを必要とし、したがって遷移時間の差を必要とする。
【００１５】
ハニカム体のさらに別の有利な実施例に従って、通路の少なくとも１つのサブセットの断面積が流れｚの主方向に増え、好ましくは単調な態様で増え、特に好ましくは厳密に単
調な態様で増え、および／または、通路の別のサブセットの断面積が流れの主方向に減り、好ましくは単調な態様で減り、特に好ましくは厳密に単調な態様で減る。単調な態様とは、通路の一部が、または通路全体までもが、軸方向長さＬにわたって同じ断面積を有する可能性が高いことを意味する。これは、厳密に単調なプロファイルの場合には不可能である。この場合、軸方向長さにわたって断面積が一定の割合で増加または減少しなければならない。さらに、通路の少なくとも１つのサブセットが円錐形に広くなる、および／または通路の少なくとも１つのさらなるサブセットが円錐形に狭くなるハニカム体のさらなる有利な実施例が特に好ましい。したがって、この発明にしたがい、通路の第１のサブセットの断面積が軸方向長さにわたって変化せず、第２のサブセットが円錐形に広くなるかもしくは狭くなることが可能であるか、または、断面積を、他の何らかのやり方で流れｚの主方向に単調な態様で増加または減少させることも可能である。この発明に従って、通路の第１のサブセットが円錐形に広くなるのに対し、通路の第２のサブセットが円錐形に狭くなることも可能である。これにより、この発明に従ったハニカム体の構造設計を極めて単純なものにすることができる。
【００１６】
ハニカム体のさらに別の有利な実施例に従って、通路のサブセットは、通路の別々のサブセットにおいては軸方向長さにわたる断面積の積分値が異なるように構成される。これにより、有利には、通路がチャンバと広くされた部分と狭くされた部分とを備えることが可能となり、このようにして、たとえば所要の圧力損失、流れの断面ならびに構造上の条件または制限に関する様々な要件を考慮に入れることが可能となる。比較的短い軸方向長さＬにわたって遷移時間に著しい差をもたらすことも可能である。
【００１７】
この発明の概念はまた、内燃機関の排気システムを提案する。この排気システムは、少なくとも１つのハニカム体を有し、この少なくとも１つのハニカム体は、排気ガスがそこを通って流れ得る通路と、軸方向長さとを有する。排気ガスの第１の部分的な量に対する流路は、通路の第１のサブセットによって形成され、排気ガスの第２の部分的な量に対する流路は、通路の第２のサブセットによって形成される。通路の２つのサブセットのうち少なくとも１つの断面積は、ハニカム体の軸方向長さにわたって変化する。これは、排気ガスの２つの部分的な量の間に遷移時間の差を必要とする。この場合も、通路のサブセットを好適に寸法決めすることにより、排気ガスにおける音波の少なくとも１つの周波数を減衰させることが可能である。この文脈では、通路の第１のサブセットは、各々の場合、第１の入口断面積と第１の出口断面積とを有し、通路の第２のサブセットは、各々の場合、第２の入口断面積と第２の出口断面積とを有し、かつ、第１の入口断面積対第１の出口断面積の比率が第２の入口断面積の比率とは異なる場合、特に好ましい。
【００１８】
排気システムの有利な実施例に従って、通路の少なくとも１つのサブセットの断面積が流れｚの主方向に増え、好ましくは単調な態様で増え、特に好ましくは厳密に単調な態様で増え、および／または、通路の少なくとも１つのさらなるサブセットの断面積が流れｚの主方向に減り、好ましくは単調な態様で減り、特に好ましくは厳密に単調な態様で減る。この文脈では、単調な態様という語は、通路の一部の断面積が、または通路全体の断面積までもが変化する必要はないが、たとえば通路が初めに広くなり次に再び狭くなることが不可能であることを意味する。対照的に、厳密に単調な態様で増える、という語は、流れの主方向への各座標ｚにおいて、座標ｚが増すと増大する異なった断面積が存在すること、すなわち寸法が絶えず大きくなることを意味する。対応する表現が、単調に小さくなる、または厳密に単調な態様で小さくなるプロファイルに適用される。この文脈では、少なくとも１つのハニカム体の通路の少なくとも１つのサブセットが円錐形に広くなる、および／または通路の少なくとも１つのさらなるサブセットが円錐形に狭くなる排気システムの有利な実施例が特に好ましい。したがって、通路の第１のサブセットが円錐形に広くなるかまたは狭くなるのに対し、通路の第２のサブセットの断面積は軸方向長さにわたって変化しないことが可能である。通路の第１のサブセットが円錐形に広くなるのに対し、
通路の第２のサブセットが円錐形に狭くなることも可能である。これにより、有利には、排気システムを構造的に単純に設計することが可能となる。断面積が流れｚの主方向に円錐形に変化することが可能であるだけでなく、この発明に従って、いかなる単調な変化も可能である。
【００１９】
排気システムのさらなる有利な構成に従って、通路の別々のサブシステムにおいては、軸方向長さＬにわたる断面積の積分値が異なっている。これにより、たとえばチャンバ、広くされた部分および狭くされた部分を形成することが可能となる。これらは、たとえば、設計上の制限があるにもかかわらず良好な消音の実現を可能にする。
【００２０】
この発明の概念はまた、内燃機関の排気システムにおいて消音するための方法を提案する。この場合、排気システムは少なくとも１つのハニカム体を含み、この少なくとも１つのハニカム体は、排気ガスが中を通って流れ得る通路と、軸方向長さとを有する。排気ガスの第１の部分的な量は通路の第１のサブセットを通され、排気ガスの第２の部分的な量は通路の第２のサブセットを通される。通路の２つのサブセットのうち少なくとも１つの断面積はハニカム体の軸方向長さにわたって変化し、これにより、通路の別々のサブセットにおける排気ガスの遷移時間に差がもたらされる。排気ガスの部分的な量は少なくとも１つのハニカム体の下流で再び混合される。この発明に従ったこの方法により、排気ガスに存在する規定された周波数の少なくとも音波を減衰させることが可能となる。
【００２１】
この発明の有利な構成に従って、通路の第１のサブセットは、各々の場合、第１の入口断面積と第１の出口断面積とを有し、通路の第２のサブセットは、各々の場合、第２の入口断面積と第２の出口断面積とを有する。第１の入口断面積対第１の出口断面積の比率は、第２の入口断面積対第２の出口断面積の比率とは異なる。この文脈では、通路の少なくとも１つのサブセットの断面積が流れｚの主方向に増え、好ましくは単調な態様で増え、特に好ましくは厳密に単調な態様で増えるのに対し、代替的またはさらには、通路のさらなるサブセットの断面積が減り、好ましくは単調な態様で減り、特に好ましくは厳密に単調な態様で減ることが特に有利である。これにより、消音する方法を有利には単純に実行することが可能となる。
【００２２】
この方法のさらなる有利な実施例に従って、排気ガスは少なくとも１つのハニカム体を通って流れ、この少なくとも１つのハニカム体は、通路の、円錐形に広くなる少なくとも１つのサブセット、および／または通路の、円錐形に狭くなる少なくとも１つのさらなるサブセットを有する。これにより、遷移時間における差の計算および調整が簡単になる。
【００２３】
この方法のさらなる有利な実施例にさらに従い、排気ガスは、軸方向長さにわたって断面積の積分値が異なっている通路の別々のサブセットを通って流れる。一例として、これにより、たとえば困難な幾何学的条件および制限の下でさえこの方法を実行することが可能となる。
【００２４】
この方法のさらなる有利な構成に従って、排気ガスの部分的な量の遷移時間における差は、少なくとも２つの部分的な量が混合される場合、少なくとも１つの周波数に対して打消し合う干渉が少なくとも部分的にあるように正確に選択される。この目的のために、角周波数ω、波長λおよび位相速度ｃの音波に対する、排気ガスの第１の部分的な量の遷移時間と排気ガスの第２の量の遷移時間との間の差が次のように正確に設定される。
【００２５】
【数３】
2005513317.tif 000005
【００２６】
この場合、自然数ｎが適用される。これは波動方程式におけるさらなる位相因子を必要とし、排気ガスの第１の部分的な量における振幅Ａ1、および排気ガスの第２の部分的な量における振幅Ａ2については、以下のように表わすことができる。
【００２７】
【数４】
2005513317.tif 000006
【００２８】
振幅Ａ1およびＡ2は、通路の第１のサブセットの第１の入口断面積対通路の第２のサブセットの第２の入口断面積の比率により調整することができる。これらの２つの振幅Ａ1およびＡ2が正確に等しい場合、角周波数ωの波は完全に除去される。打消し合う干渉は存在する。
【００２９】
排気ガスの第１の部分的な量の振幅Ａ1と排気ガスの第２の部分的な量の振幅Ａ2とが全く同じでない場合でも、いずれにしても音波および対応する調波が減衰する。
【００３０】
この方法のさらなる有利な構成にさらに従って、打消し合う干渉が１つの臨界周波数に対し正確に形成される。これにより、たとえば、内燃機関自体にとって重要な、またはこれを用いて駆動する自動車にとっても重要な周波数の減衰が可能となる。一例として、これは、共鳴効果が起こる周波数であってもよい。このような効果は、材料への負荷が増えたことを意味するので、概して不所望である。
【００３１】
この方法のさらなる有利な構成にさらに従って、排気ガスの部分的な量の間における遷移時間の差は、少なくとも２つの部分的な量を混ぜ合わせるときに少なくとも２つの周波数に対して打消し合う干渉が少なくとも部分的に存在するように選択される。これにより、有利には複数の臨界周波数を減衰させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
この発明のさらなる利点および特に好ましい構成が添付の図面に関連して以下により詳細に説明されるが、ただし、この発明は例示される実施例に限定されない。
【００３３】
図１には、この発明に従ったハニカム体１の一部の長手方向断面図が示される。排気ガス流３は入口側２を通ってハニカム体１に流れ込み、出口側４を通ってハニカム体１から出る。ハニカム体は、通路の軸方向長さＬにわたる通路断面積における変化のために異なっている通路の２つのサブセットを含む。通路の第１のサブセットは広くなる通路５を含み、この広くなる通路５は、入口側２に面する第１の入口断面積６と、ハニカム体１の出口４に面するより大きな第１の出口断面積７とを有する。通路の第２のサブセットは狭くなる通路８を含み、この狭くなる通路８は、入口側２に面する第２の入口断面積９と、ハニカム体１の出口側４に面するより小さな第２の出口断面積１０とを有する。この例においては、一方では、第１の入口断面積６が第２の出口断面積１０に対応し、他方では、第
２の入口断面積９が第１の出口断面積７に対応する。したがって、第１の入口断面積６と第１の出口断面積７とから形成される比率は、第２の入口断面積９と第２の出口断面積１０とから形成される比率の逆数である。
【００３４】
通路５および通路８の各々においては、断面積の変化は厳密に単調である。通路の２つのサブセットにおける通路の数は等しい。排気ガスの第１の部分的な量は通路の第１のサブセットを通って流れ、他方の半分の量を含む、排気ガスの第２の部分的な量は通路の第２のサブセットを通って流れる。通路の２つのサブセットの下流における混合ゾーン１１においては、排気ガスの２つの部分的な量が混合され、出口側４を通ってハニカム体１から出る。
【００３５】
ここで、排気ガス流３が波長λおよび位相速度ｃの音波を含む場合、一般的に、ハニカム体１の出口側４を通って流れ出る際の音波の強度は、ハニカム体１に流れ込む際の強度とは異なるだろう。２つの部分的なガス流の各々の速度は、通路断面積が変わった結果、変化する。ここで考察される例については、流れｚの主方向へのガスの速度ｖとガスが通って流れる断面積との間に反比例の関係がある。したがって、排気ガスの第１の部分的な量が広くなる通路５で減速されるのに対し、排気ガスの第２の部分的な量は狭くなる通路８で加速される。排気ガスの２つの部分的な量の各々については、速度は、通路の２つのサブセットを通って流れる間に絶えず変化する。この場合、以下が排気ガスの第１の部分的な量の遷移時間ｔ1と排気ガスの第２の部分的な量の遷移時間ｔ2とに適用される。
【００３６】
【数５】
2005513317.tif 000007
【００３７】
この場合、速度関数ｖ（ｚ）は、各々の場合、排気ガスの２つの部分的な量に関して異なる。これは、排気ガスの第１の部分的な量が通路の第１のサブセットを通って流れるのに時間ｔ1を必要とし、排気ガスの第２の部分的な量が通路の第２のサブセットを通って流れるのに時間ｔ2を必要とすることを意味する。以下の関係が、通路５および通路８の２つのサブセットを通って流れる結果として得られる、排気ガスの２つの部分的な量の間における遷移時間の差ｔ1−ｔ2に適用される場合、
【００３８】
【数６】
2005513317.tif 000008
【００３９】
ここではｎは整数であるが、付加的な位相因子が得られる。全体的な波動方程式を以下のように表わすことができる。
【００４０】
【数７】
2005513317.tif 000009
【００４１】
この場合、ωは波の角周波数であり、Ａ1およびＡ2は排気ガスの第１および第２の部分的な量における波の振幅である。排気ガス流３が排気ガスの２つの等しい部分的な量に分けられる場合、すなわちＡ1＝Ａ2である場合、波は完全に除去される。排気ガスの第１の部分的な量の振幅Ａ1と排気ガスの第２の部分的な量の振幅Ａ2とが同じでない場合、波長λを有する音波と対応する調波とがいずれにしても減衰される。このことを排気ガス流３において利用して、１つの波長の音波だけでなく複数の波長の音波を減衰させることができる。この目的のために、排気ガス流は、通路の２つのサブセットだけを通るのではなく、相応のより多くのサブセットを通り、これに応じて通路が設計されなくてはならない。
【００４２】
図２には、この発明に従ったハニカム体１の一実施例の入口側２を示す端側面図の一部が示される。このハニカム体は、広くなる通路５の第１のサブセットと狭くなる通路８の第２のサブセットとを有する。広くなる通路５は、各々の場合、第１のより小さな入口断面積６を有し、狭くなる通路８は、各々の場合、第２のより大きな入口断面積９を有する。ハニカム体の軸方向長さＬにわたる断面積の変化は、この具体的な実施例では、両方の通路のサブセットにおいては厳密に単調である。ハニカム体は、滑らかな金属薄板層１２と波形の金属薄板層１３とを交互にすることにより構成される。
【００４３】
図３には、波形の金属薄板層１３の具体的な実施例が示される。この波形の金属薄板層１３の波形の高さは長手方向軸の方向に厳密に単調な態様で変化し、結果として、波形の金属薄板層１３によって隣接する滑らかな金属薄板層１２とともに形成される通路の断面積が、厳密に単調な態様で長手方向軸の方向に変化する。隣接する滑らかな金属薄板層１２との組合せにより、通路の一方側には第１の入口断面積６を備え、通路の他方側には第２の入口断面積９を備えることとなる。滑らかな金属薄板層１２に隣接する波形の金属薄板層１３がいずれの場合にも中心軸１４に対し相対的に１８０°回転して適合されるようにハニカム体が構成される場合、有利には、広くなる通路５と狭くなる通路８とを有する円筒形のハニカム体１を構成することが可能である。広くなる通路５と狭くなる通路８とは交互に層を成し、広くなる通路５の断面積が厳密に単調な態様で第１の入口断面６から第１の出口断面７へと増えるのに対し、狭くなる通路８の断面積は厳密に単調な態様で第２の入口断面９から第２の出口断面１０へと減る。この種類のハニカム体１は、広くなる通路５と狭くなる通路８とを交互に含む層状の構造のために、有利にはその長手方向軸に対していかなる選択的方向も有さず、したがって、ハニカム体１を適合させる際にセットの設置方向を監視する必要はない。
【００４４】
図４には、この発明に従ったハニカム体６の第２の具体的な実施例を示す端側面図の一部が示される。ハニカム体６は、実質的に滑らかな金属薄板層１２と構造化された金属薄板層１３とから構成され、広くなる通路５の第１のサブセットと、狭くなる通路８を含む通路の第２のサブセットとを有する。広くなる通路５は第１の入口断面積６ａを有する。広くなる通路５の、流れｚの主方向への広がりにより、通路の断面はこの方向に大きくなる。狭くなる通路８は第２の入口断面積９を有する。通路の断面は流れｚの主方向に小さくなる。
【００４５】
図５には、図４に示されるハニカム体の一部を形成するような構造化された金属薄板層１３が示される。この構造化された金属薄板層１３は、２つの隣接する構造最高部１６の間の距離として規定される構造繰返し長さ１５が構造化された金属薄板層１３の長手方向軸と同じ流れｚの主方向にわたって絶えず変化することにより、区別される。これにより、構造化された金属薄板層１３が、隣接する実質的に滑らかな金属薄板層１２（図示せず）とともに、通路の２つのサブセットを形成することとなる。通路の一方のサブセットは狭くなる通路８を含み、通路の他方のサブセットは広くなる通路５を含む。上述のように、構造化された金属薄板層１３が好適な構成であるとすれば、これにより少なくとも１つ
の周波数の音波が減衰することとなる。
【００４６】
この発明により、簡単に、目標とする消音のために付加的な特徴として排気システムにおける既存のハニカム体を用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明に従ったハニカム体の通路システムを示す概略図である。
【図２】この発明に従ったハニカム体の第１の具体的な実施例の端側面図の一部を示す図である。
【図３】この発明に従ったハニカム体の第１の具体的な実施例を作り出すのに用いられる波形の層を示す図である。
【図４】この発明に従ったハニカム体の第２の具体的な実施例の端側面図の一部を示す図である。
【図５】この発明に従ったハニカム体の第２の具体的な実施例を作り出すための構造化された金属薄板層を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ハニカム体、２  入口側、３  排気ガス流、４  出口側、５  広くなる通路、６  第１の入口断面積、７  第１の出口断面積、８  狭くなる通路、９  第２の入口断面積、１０  第２の出口断面積、１１  混合ゾーン、１２  滑らかな金属薄板層、１３  波形の金属薄板層、１４  中心軸、１５  構造繰返し長さ、１６  構造最高部、Ａ1  第１の部分的なガス流における音波の振幅、Ａ2  第２の部分的なガス流における音波の振幅、ｃ
位相速度、Ｌ  軸方向の通路長さ、λ  波長、ｎ  自然数、ω  音波の角周波数、ｔ1
通路の第１のサブセットを通る遷移時間、ｔ2  通路の第２のサブセットを通る遷移時間、ｖ  速度、ｚ  流れの主方向。
【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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【国際調査報告】
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