(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関によって駆動される車両のための排気系であって、凝縮物を流出させるための、低複雑性でかつ非常に頑強であり、それゆえ低コストで製造可能なシステムを有する排気系を提供する。【解決手段】凝縮物１４１を除去するためのシステムを有する排気系は、排気ガス１６０の下に設置可能な第１の配管部１１０と、排気ガス１６０の下に設置可能な少なくとも１つの第２の配管部１２０と、少なくとも１つの吸込配管１３８とを含む。吸込配管１３８は、少なくとも１つの第２の配管部１２０の底１２４と第１の配管部１１０との間に配置され、第１の配管部１１０を通過する排気ガス１６０が越えて流れるように構成された開口部１３５を含む。【選択図】図２Ｇ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって駆動される車両のための、凝縮物（１４０；１４１）を除去するためのシステムを有する排気系であって、
排気ガス（１６０）の下に設置可能な第１の配管部（１１０）と、
排気ガス（１６０）の下に設置可能な少なくとも１つの第２の配管部（１２０）と、
少なくとも１つの吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）と、を含み、
前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）は、前記少なくとも１つの第２の配管部（１２０）の底（１２４）と前記第１の配管部（１１０）との間に配置され、前記第１の配管部（１１０）内を通る排気ガス（１６０）が越えて流れるように構成された開口部（１３５）を含む、排気系。
【請求項２】
前記第１の配管部（１１０）は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置において、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置の上流における断面に対して減少した断面を有し、かつ／または、
前記第１の配管部（１１０）は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置において、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置の上流における最大直径に対して減少した最大直径を有する、請求項１に記載の排気系。
【請求項３】
前記第１の配管部（１１０）の断面は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置において、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部に入る位置の上流における断面に対して、少なくとも５％、具体的には少なくとも１０％、より具体的には少なくとも２０％減少し、かつ／または、
前記第１の配管部（１１０）の最大直径は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部に入る位置（１１０）において、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部に入る位置（１１０）の上流における最大直径に対して、少なくとも３％、具体的には少なくとも７％、より具体的には少なくとも１４％減少している、請求項２に記載の排気系。
【請求項４】
前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置での前記第１の配管部（１１０）の断面よりも前記第１の配管部（１１０）が大きい断面を有する前記第１の配管部（１１０）の位置から、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部に入る位置（１１０）での前記第１の配管部（１１０）の断面積の平方根の２倍以下だけ、具体的には該断面積の平方根だけ、より具体的には該断面積の平方根の半分以下だけ、前記排気ガスの流れ方向とは逆の方向に離間され、かつ／または、
前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置での前記第１の配管部（１１０）の断面よりも前記第１の配管部（１１０）が大きい断面を有する前記第１の配管部（１１０）の位置から、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置での前記第１の配管部（１１０）の最大直径の３倍以下だけ、具体的には該最大直径の１．５倍以下だけ、より具体的には該最大直径の４分の３以下だけ、前記排気ガスの流れ方向とは逆の方向に離間されている、請求項２または３に記載の排気系。
【請求項５】
前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）の断面は、前記第１および／または第２の配管部（１１０；１２０）の断面の５０％以下、具体的には該断面の３０％以下、より具体的には該断面の１０％以下であり、かつ／または、
前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）の最大直径は、前記第１および／または第２の配管部（１１０；１２０）の最大直径の３３％以下、具体的には該最大直径の２０％以下、より具体的には該最大直径の７％以下である、請求項１から４のうちの一項に記載の排気系。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２の配管部（１２０）は、制御信号を受信するために制御装置（１２３）に結合されて前記少なくとも１つの第２の配管部（１２０）内に音を生成するように構成された少なくとも１つの音生成器（１２１）を含む、請求項１から５のうちの一項に記載の排気系。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第２の配管部（１２０）は一定容積を規定する、請求項６に記載の排気系。
【請求項８】
前記第２の配管部（１２０）の底（１２４）は、少なくとも部分的に、前記第１の配管部（１１０）の底（１１１）よりも下方に配置されている、請求項１から７のうちの一項に記載の排気系。
【請求項９】
前記第１の配管部（１１０）は、内燃機関と流体接続するように適合された一端と、排気ガス排出開口部（１１２）と流体接続するように適合された一端とを有する、請求項１から８のうちの一項に記載の排気系。
【請求項１０】
前記吸込配管（１３０；１３１；１３６；１３７；１３８）は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３６；１３７；１３８）の長手方向に関して互いに反対側に位置する、正確に２つの開口部を備え、前記吸込配管（１３０；１３１；１３６；１３７；１３８）の第１の開口部は、排気ガスを流れさせるように前記第１の配管部（１１０）内に位置し、前記吸込配管（１３０；１３１；１３６；１３７；１３８）の第２の開口部は、前記第２の配管部（１２０）の底に位置する、請求項１から９のうちの一項に記載の排気系。
【請求項１１】
前記第２の配管部（１２０）は前記第１の配管部（１１０）に合流する、請求項１から１０のうちの一項に記載の排気系。
【請求項１２】
エンジン制御ユニットを有する内燃機関（１５０）と、
請求項１から１１のうちの一項に記載の排気系と、を含む自動車であって、
前記第１の配管部（１１０）の一端は前記内燃機関（１５０）と流体連通し、前記第１の配管部（１１０）の他端は排気ガス排出開口部（１１４）と流体連通し、
前記内燃機関（１５０）の動作中に、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置で前記内燃機関（１５０）からの前記排気ガス（１６０）によって前記第１の配管部（１１０）内に生じる内圧は、前記吸込配管（１３０；１３１；１３２；１３６；１３７；１３８）が前記第１の配管部（１１０）に入る位置の上流における内圧に対して低下している、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、独国にて２０１３年８月３０日付で出願された特許出願第１０  ２０１３  １０９  ４６２．７号の優先権を主張するものであり、この出願の内容全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、内燃機関によって駆動される自動車のための排気系であって、凝縮物を除去するためのシステムを有する排気系に関する。
【背景技術】
【０００３】
排気系は、従来、受動的構成要素で構成されており、排気ガスはあらゆる動作状況においてそれらの構成要素の全てを流れ、構成要素は一体となって排気系を形成する。これらの構成要素は、排気ガス配管の他に、例えば、ターボチャージャや触媒コンバータやマフラーである。
【０００４】
最近では、内燃機関が動作することによって発生して排気系中を伝搬する排気騒音を能動的に操作するシステムが、このような排気系に追加されている。このようなシステムは、内燃機関によって生成されて排気系中を伝搬する排気騒音に特徴的騒音を付与する。付与された特徴的騒音は、それぞれの製造会社のイメージに合い、顧客に受けがよいものである。この目的のために、排気系内で人工的に発生させられた音波が、内燃機関の動作において発生して排気系中を伝搬する音波（排気騒音）に重畳される。
【０００５】
これは、排気系と流体連通（fluid communication）し、排気系の内部に音を導入する音生成器を設けることによって達成される。人工的に発生させられた音は、内燃機関が発生させた音と混合された後、一緒に排気系のテールパイプから出て行く。この種のシステムは、音の減衰にも用いられ得る。排気系中を伝搬する排気騒音音波と音生成器が発生させた音との完全に相殺的な干渉を達成するために、スピーカからの音波は、排気系中を伝搬する音波と振幅および周波数が一致していてかつ１８０度の相対的位相ずれを示していなければならない。仮に、スピーカで生成されたアンチノイズ音波が、排気系中を伝搬する音波と周波数が一致し、当該音波に対して相対的に１８０度の位相ずれを有していても、当該音波と振幅が一致していなければ、排気系中を伝搬する排気騒音の音波は減衰されるだけである。
【０００６】
以下、現時点の技術水準に係るある排気系について、図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら説明する。
【０００７】
音システム１を特徴として備える排気系は、スピーカ３を収容しかつテールパイプ４の領域で音配管１３を介して排気系６に接続された防音筐体の形態の音生成器２を含む。図１Ａを参照すると、音生成器２の底（bottom）および音配管１３の底は、テールパイプ４の底よりも上方に配置される。テールパイプ４は、排気系６を通過した排気ガスを排出するための排出開口部５を含む。圧力センサの形態のエラーマイクロホン７がテールパイプ４に設けられる。エラーマイクロホン７は、音配管１３が排気系６に入る領域の下流の部分でテールパイプ４内の圧力変動すなわち騒音を計測する。音配管１３が排気系６に入る領域は、排気系６と音生成器２との流体接続（fluid connection）を提供する。本明細書において、「下流」という用語は、排気ガス流の方向に関係する。図１Ｂに排気ガス流の方向を矢印で示す。内燃機関１０と、排気系６と音生成器２との流体接続を提供する領域との間には、触媒コンバータ１１およびマフラー１２も設けられる。スピーカ３およびエラーマイクロホン７は、制御装置８に電気的に接続される。さらに、制御装置８は、ＣＡＮデータバスを介して内燃機関１０のエンジン制御ユニット９に接続される。制御装置８は、エラーマイクロホン７で計測された音と、ＣＡＮデータバスを介して受信した内燃機関１０の動作パラメータとに基づいて、排気系６内を伝搬する音に重畳されたときに所望の全体的な音を生じさせるように適合されたスピーカ３用制御信号を算出し、この制御信号をスピーカ３へ出力する。上記制御装置は、この点に関して例えばフィルタードｘ最小平均二乗（ＦｘＬＭＳ）アルゴリズムを用い得、スピーカを用いて音を出力することによって、エラーマイクロホンで計測されたエラー信号をゼロ（音の打消しの場合）または予め設定された閾値（音の操作の場合）にしようとし得る。
【０００８】
従来の排気系には、音生成器、音配管、または、触媒コンバータやマフラーのような排気系の他の構成要素において腐食性の凝縮物が発生して溜まり得るという欠点がある。音生成器および音配管は特に凝縮物が発生しやすい。これは、それらが、高温の排気ガスが通過する排気系の構成要素よりも通常は低温であるためである。さらに、音配管および音生成器における排気ガスの流量がほとんどゼロであるためである。
【０００９】
音生成器または排気系の別の構成要素に腐食性の凝縮物が溜まると、音生成器、音配管、および当該別の構成要素のうちの少なくとも１つが内側から外側へ破壊されるおそれがある。
【００１０】
この問題を解決するために、音生成器および音配管のような重大な構成要素を、凝縮物が流出可能になるように排気系に対して高く配置することが知られている。これは図１Ａの例にも図示されている。これにより、排気系に対する音生成器の配置の選択肢がかなり限定される。
【００１１】
また、排気系の構成要素の底面に開口部を設けて凝縮物を流出させることが知られている。しかしながら、それぞれの開口部は非常に限られた程度までしか許容されない。これは、凝縮物の他に未処理の排気ガスも漏出し得るためである。さらに、このような開口部の縁自体が特に腐食作用を受けやすいためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
実施形態は、内燃機関によって駆動される車両のための排気系であって、凝縮物を流出させるための、低複雑性でかつ非常に頑強であり、それゆえ低コストで製造可能なシステムを有する排気系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
内燃機関によって駆動される車両のための、凝縮物を流出させるためのシステムを有する排気系の実施形態は、排気ガスの下に設置可能な第１の配管部と、排気ガスの下に設置可能な少なくとも１つの第２の配管部と、少なくとも１つの吸込配管とを含む。「排気ガスの下に設置可能」とは、動作時に排気ガスが配管部の内壁と接触することを意味し、排気ガスが流れることは必須ではない。「排気ガスが供給され得る」と言い換えてもよい。吸込配管は、少なくとも１つの第２の配管部の底と第１の配管部との間に配置される。吸込配管は、第１の配管部を流れる排気ガスが越えて流れるように構成された開口部を含む。これは、吸込配管の開口部が第１の配管部内に位置し、第１の配管部を流れる排気ガスが当該開口部を通り越して流れるということを意味する。これにより、吸込配管の開口部は、第１の配管部の壁に適切に位置する。
【００１４】
吸込配管に形成された開口部を通り越して流れる排気ガスは、吸込配管内に負圧を発生させ、少なくとも１つの第２の配管部の底に溜まった凝縮物を、吸込配管を介して第１の配管部へと移し、高温の排気ガスと共に流出させることを可能にする。このようにして、受動的構成要素のみを用いることによって、また、少なくとも１つの第２の配管部に流出開口部を用いずに、低い位置にある配管部から高い位置にある配管部へと凝縮物を移すことが可能になる。同様に、より一層高い位置の配管部が凝縮物の自然な流出を妨げている場合に、高い位置の配管部から低い位置の配管部へ、または、同じ高さにある配管部から、凝縮物を移すことが可能になる。
【００１５】
一実施形態によると、少なくとも１つの第２の配管から第１の配管へと移された凝縮物は、第１の配管内で排気ガスの高い温度によって蒸発し、気体の状態で排気ガスと共に排出される。
【００１６】
一実施形態によると、吸込配管は、第１の配管部および少なくとも１つの第２の配管部とは別に設けられた管である。あるいは、吸込配管は、例えば、少なくとも１つの第２の配管部と一体的に、例えば金属板を挿入することによって、形成されてもよい。あるいは、吸込配管は、十分に耐圧性があれば可撓性を有する配管であってもよい。
【００１７】
一実施形態によると、吸込配管は、金属または合成材料から一部品として成形される。
【００１８】
一実施形態によると、吸込配管は、該吸込配管の長手方向に関して互いに反対側に位置する、正確に２つの開口部を備える。一実施形態によると、吸込配管の第１の開口部は排気ガスをそれを通って流れさせるように第１の配管内に位置し、吸込配管の第２の開口部は第２の配管の底に位置する。
【００１９】
一実施形態によると、吸込配管の長手方向の長さは、吸込配管の第１の配管部内に位置する開口部における最大直径の少なくとも５倍、具体的には少なくとも１０倍、より具体的には少なくとも２０倍である。
【００２０】
実施形態によると、吸込配管の長手方向の長さは、吸込配管の第１の配管部内に位置する開口部における断面積の平方根の少なくとも３倍、具体的には６．５倍、より具体的には少なくとも１３倍である。
【００２１】
一実施形態によると、吸込配管が第１の配管部に入る位置における第１の配管部の断面は、吸込配管が第１の配管部に入る位置の上流における第１の配管部の断面よりも小さい。この断面の変化によって、吸込配管が第１の配管部に入る位置において第１の配管部内に負圧が発生する。これにより、当該作用メカニズムは、ベンチュリノズルの作用メカニズムである。第１の配管部の断面の減少は、これにより、別の方策によって達成されてもよく、吸込配管または吸込配管の一部を第１の配管部の内部に設置することによって達成されてもよい。
【００２２】
一実施形態によると、「上流」および「下流」という用語は、それぞれ、第１の配管部における排気ガスの流れ方向に応じて定められる。このため、下流は排気ガスの流れ方向におけるある方向を意味し、上流はこの流れ方向とは逆の方向を意味する。
【００２３】
一実施形態によると、吸込配管が第１の配管部に入る位置における第１の配管部の断面は、吸込配管が第１の配管部に入る位置の上流における第１の配管部の断面に対して少なくとも５％、具体的には少なくとも１０％、より具体的には少なくとも２０％減少している。
【００２４】
一実施形態によると、吸込配管が第１の配管部に入る位置は、吸込配管が第１の配管部に入る位置での第１の配管部の断面よりも第１の配管部が大きい断面を有する第１の配管部の位置から、吸込配管が第１の配管部に入る位置での第１の配管部の断面積の平方根の２倍以下だけ、具体的には該断面積の平方根だけ、より具体的には該断面積の平方根の半分以下だけ、排気ガスの流れ方向とは逆の方向に離間されている。
【００２５】
一実施形態によると、吸込配管が第１の配管部に入る位置における第１の配管部の最大直径は、吸込配管が第１の配管部に入る位置の上流における最大直径よりも小さい。この最大直径の変化によって、吸込配管が第１の配管部に入る位置で負圧が生じる。当該作用様式は、ベンチュリノズルの作用様式に相当する。第１の配管部の最大直径の減少は、これにより、別の方策によって達成されてもよく、吸込配管または吸込配管の一部を第１の配管部の内部に設置することのみによって達成されてもよい。
【００２６】
一実施形態によると、吸込配管が第１の配管部に入る位置における第１の配管部の最大直径は、吸込配管が第１の配管部に入る位置の上流における最大直径と比較して、少なくとも３％、具体的には少なくとも７％、より具体的には少なくとも１４％減少している。
【００２７】
一実施形態によると、吸込配管が第１の配管部に入る位置は、吸込配管が第１の配管部に入る位置での第１の配管部の断面よりも第１の配管部が大きい断面を有する第１の配管部の位置から、吸込配管が第１の配管部に入る位置での第１の配管部の最大直径の３倍以下だけ、具体的には該最大直径の１．５倍以下だけ、より具体的には該最大直径の４分の３以下だけ、排気ガスの流れ方向とは逆の方向に離間されている。
【００２８】
一実施形態によると、吸込配管の断面は、第１および／または第２の配管部の断面の５０％以下、具体的には該断面の３０％以下、より具体的には該断面の１０％以下である。
【００２９】
一実施形態によると、吸込配管の最大直径は、第１および／または第２の配管部の最大直径の３３％以下、具体的には該最大直径の２０％以下、より具体的には該最大直径の７％以下である。
【００３０】
一実施形態によると、少なくとも１つの第２の配管部は少なくとも１つの音生成器を含み、当該少なくとも１つの音生成器は、制御信号を受信するために制御装置に接続され、少なくとも１つの第２の配管部内に音を生成するように構成されている。この少なくとも１つの音生成器を排気系に結合する配管部は、通常、停滞した排気ガスにしか接触しないため、この配管部は、通常、他の配管部よりも低温であり、それゆえ腐食作用を特に受けやすい。
【００３１】
一実施形態によると、少なくとも１つの第２の配管部は一定容積を規定する。
【００３２】
一実施形態によると、第２の配管部によって規定される上記一定容積は、周期的な容積変化を受けない。このような周期的な容積変化は、例えば、第２の配管部に接続された少なくとも１つの音生成器内に位置する少なくとも１つのスピーカの膜の変位によって起こり得る。
【００３３】
一実施形態によると、第２の配管部は、少なくとも部分的に、第２の配管部の底が第１の配管部の底よりも下方に位置する。
【００３４】
一実施形態によると、第１の配管部は、内燃機関との流体接続を可能にする第１の端と、排気ガス排出開口部（例えばテールパイプ）との流体接続を可能にする第２の端とを有する。
【００３５】
一実施形態によると、第１の配管部に供給される排気ガスの圧力は、少なくとも１つの第２の配管部に供給される排気ガスの圧力以上である。
【００３６】
一実施形態によると、第２の配管部は第１の配管部に合流する。
【００３７】
一実施形態によると、凝縮物は液体である。
【００３８】
一実施形態によると、吸込配管は、第１の配管部および第２の配管部とは別に設けられる。このため、第１の配管部、第２の配管部、および吸込配管は、別個の要素である。
【００３９】
自動車の実施形態は、エンジン制御装置を有する内燃機関と上記のような排気系とを含む。これにより、第１の配管部の一端は内燃機関と流体連通し、第１の配管部の他端は排気ガス排出開口部と流体連通する。内燃機関が動作している時、吸込配管が第１の配管部に入る位置で内燃機関からの排気ガスによって第１の配管部内に生じる内圧は、吸込配管が第１の配管部に入る位置の上流における内圧に対して低下する。
【００４０】
なお、ここで、本明細書または請求項において用いられる、特徴を列挙するための「含む（including）」、「含む（comprising）」、「収容する（containing）」、「有する（having）」、および「備える（with）」という用語ならびにそれらの文法的変化は、一般に、例えば方法のステップ、構成要素、範囲、寸法などのような特徴を非制限的に列挙するものであり、１つ以上の他の特徴または他のもしくは追加の特徴のグループの存在または追加を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明のさらなる特徴は、以下の代表的な実施形態の詳細な説明ならびに請求項および図面から明らかになる。図面において、同じまたは類似の要素は、同じまたは類似の参照符号によって示す。なお、本発明は以下に説明する代表的な実施形態の実施形態に限定されるわけではなく、添付の請求項の範囲によって定められる。特に、本発明に係る実施形態において、個々の特徴が以下に挙げる例とは異なる数および組合せで実施されることもある。なお、全ての考えられ得る実施形態が本明細書において特定される利点のひとつひとつの全てまたはいずれかを必ずしも提示しているとは限らない。
【００４２】
以下の本発明の代表的な実施形態の説明においては、次の添付の図面を参照する。
【図１Ａ】図１Ａは、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムの音生成器を有する排気系の一部の斜視図を概略的に示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を、図１Ａの音生成器を用いて、先行技術に係る内燃機関の排気系と協働して、緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｇ】図２Ｇは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図２Ｈ】図２Ｈは、本発明の実施形態に係る、車両の排気系中を伝搬する内燃機関からの排気騒音を緩和するためのシステムのブロック図を概略的に示す。
【図３】図３は、排気系中を伝搬する排気騒音を操作するための本発明に係るシステムを有する排気系を含む自動車を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係るいくつかの実施形態を図面に関連して説明する。以下に説明する代表的な実施形態においては、機能および構造が同じ構成要素には、可能な限り同じ参照符号を付している。したがって、ある特定の実施形態の個々の構成要素の特徴を理解するためには、他の実施形態の説明および本開示の概要の説明を参照しなければならない。
【００４４】
図２Ａ〜図２Ｈを参照すると、内燃機関１５０において生成された排気ガス１６０は、排気系の排気ガス配管１１０を通過し、テールパイプ１１３の排出開口部１１２を通って大気中（周囲）へ排出される。排気ガス１６０の流れの方向を矢印で示す。
【００４５】
内燃機関１５０からテールパイプ１１３までの間で、排気ガス配管１１０は任意にターボチャージャ、触媒コンバータ、および／またはマフラーのような１つ以上の追加の構成要素を通過してもよい。図１Ｂの概略図にのみこれらの構成要素が図示されている。さらに、２つ以上の排気路があってもよい。
【００４６】
図２Ａ〜図２Ｈの全ての実施形態によると、排気系は、シートメタルからなり外部からの影響を防ぐように密封された、スピーカ１２２を収納するための防音エンクロージャを備える音生成器１２１をさらに含む。音生成器１２１は、音生成器１２１において生成された音を排気ガス配管１１０の内部に結合する音配管１２０を含む。音配管１２０と排気ガス配管１１０とはこの目的のために流体連通している。このため、流体は、音配管１２０から排気ガス配管１１０へ流れることができ、その逆にも流れることができる。スピーカ１２２は、制御装置１２３に電気的に接続される。制御装置１２３は、スピーカ１２２によって音に変換される電気信号を出力する。制御装置１２３は、ＣＡＮデータバスを介して内燃機関１５０のエンジン制御ユニット１５１に電気的に結合され、エンジン制御ユニット１５１からエンジンパラメータつまり現在有効なエンジン速度およびトルクを受信する。制御装置１２３は、スピーカ１２２によって生成される音を内燃機関１５０の現在の動作条件に合わせるために、上記エンジンパラメータを用いて電気信号を生成する。なお、ＣＡＮデータバスの代わりに、異なる車両バス、特には例えばＬＩＮデータバス、ＭＯＳＴデータバス、またはＦｌｅｘＲａｙデータバスが用いられてもよい。さらに、その他のまたは追加のエンジンパラメータが用いられてもよく、エンジンパラメータが用いられなくてもよい。図２Ａ〜図２Ｈに示した実施形態においては、音配管１２０の底１２４が、排気ガス配管の底１１１よりも低い位置にあるので、凝縮物１４１が音配管１２０の底１２４に溜まる。音生成器１２１の底は音配管１２０の底１２４よりも高い位置にあるが、音生成器１２１の最も低い底の部分と音配管１２０との間により高い底の部分があり、その結果、音生成器１２１内で生じた凝縮物１４０は、完全には音配管１２０に流出できず、音生成器１２１の最も低い底の部分に溜まる。
【００４７】
図２Ａの実施形態によると、吸込配管１３０が音配管１２０の内部に配置される。図示した実施形態において、吸込配管１３０は、合成材料からなり、スペーサ１２５によって、音配管１２０内で軸方向の中心に配置されるように保持されている。吸込配管１３０は、その両端のそれぞれに開口部を含む。吸込配管１３０の一方の開口部は、音生成器１２１の底に配置されて、音生成器１２１の最も低い底に溜まった凝縮物１４０に浸かる。吸込配管１３０の他端は、排気ガス配管１１０内で軸方向の中心に配置されて排気ガス１６０の流れの方向に沿って位置合わせされた排出開口部１３５を含む。
【００４８】
排気ガス配管内で吸込配管１３０を軸方向の中心に配置することにより、排気ガス配管１１０の空いた断面が狭くなる。ベンチュリ効果が生じ、それにより、排気ガス配管１１０を通過する排気ガス１６０は、吸込配管の排出開口部１３５の領域において、吸込配管１３０の上流で動圧を発生させ、よって、吸込配管１３０の下流で負圧を発生させる。この負圧によって、音生成器１２１に溜まった凝縮物１４０が排気ガス配管１１０へ吸い出される。
【００４９】
図２Ｂの実施形態は、吸込配管１３０が音配管１２０内で軸方向の中心に配置されるのではなく、音配管１２０の底に接触して位置決めされている点で、図２Ａの実施形態と異なる。図示した実施形態において、吸込配管１３０は、音配管１２０と別個に形成された要素ではなく、シートメタルを用いて音配管の一部を区切ることによって形成されている。したがって、スペーサ１２５なしで済ませることができる。よって、吸込配管１３０の排出開口部１３５も、排気ガス配管１１０内で軸方向の中心にあるように配置されるのではなく、排気ガス配管１１０の底１１１に位置決めされている。図２Ｂの実施形態において、吸込配管１３０の開口部は、音生成器１２１の底に配置されるのではなく、音配管１２０の最も低い底１２４に溜まった凝縮物１４１に浸からせるために音配管１２０の最も低い底１２４の領域に配置されている。
【００５０】
排気ガス配管１１０内に吸込配管１３０を配置することによって、この場合にも、吸込配管を介して排気ガス配管１４０へ凝縮物１４１を吸い出すベンチュリ効果が生じる。
【００５１】
図２Ｃの実施形態は、２つの吸込配管１３０および１３１が設けられ、そのうちの一方の吸込配管１３１が音生成器１２１の最も低い底から排気ガス配管１１０へ凝縮物１４０を吸い出し、もう一方の吸込配管１３０が音配管１２０の最も低い底１２４から排気ガス配管１１０へ凝縮物１４１を吸い出す点で、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態と異なる。これにより、吸込配管１３０および１３１は相互に支持し合い、図２Ａのスペーサ１２５なしで済ませることを可能にし得る。
【００５２】
図２Ｄの実施形態は、２つの別個の吸込配管１３０および１３１の代わりに２つの吸込開口部１３３および１３４を含む単一の吸込配管１３２が設けられ、一方の吸込開口部１３３が音配管１２０の最も低い底１２４から排気ガス配管１１０へ凝縮物１４１を吸い出し、もう一方の吸込開口部１３４が音生成器１２１の最も低い底から排気ガス配管１１０へ凝縮物１４０を吸い出す点で、図２Ｃの実施形態と異なる。図２Ａと同様に、吸込配管１３２はスペーサ１２５によって音配管内で同軸に中心に保持され、吸込配管１３２の排出開口部１３５は排気ガス配管１１０内に同軸に中心になるように配置される。これにより、排出開口部１３５に近い側に位置する吸込開口部１３３は、その断面が、吸込配管１３２において排出開口部１３５から遠い側に位置する吸込開口部１３４の断面の半分であるように構成される。各吸込開口部１３３、１３４から排出開口部１３５までの吸込配管１３２に沿った距離にもよるが、吸込開口部１３３、１３４がベンチュリ効果によって生じる負圧に対するほぼ同じ抵抗を与え、よって同じ負圧が印加されることが、この方策によって達成される。
【００５３】
図２Ｅの実施形態は、吸込配管１３６の排出開口部１３５が排気ガス配管１１０の底１１１と同一面であり、そのため、吸込配管１３６が排気ガス配管１１０内にまでは延びていない点で図２Ｂの実施形態と異なる。その代わりに、吸込配管１３６の排出開口部１３５の領域において、排気ガス配管１１０に、断面がベンチュリノズルを形成する変形部１１４が設けられている。
【００５４】
図２Ｆの実施形態は、まず第一に吸込配管１３７の排出開口部１３５が排気ガス配管１１０の底１１１と同一面であり、排気ガス配管１１０を通過する排気ガス１６０のみが当該排出開口部を越えて流れるという点で、図２Ａ〜図２Ｄの実施形態と異なる。このため、吸込配管１３７は排気ガス配管１１０内にまでは延びていない。さらに、吸込配管１３７は、音配管１２０の内部に配置されるのではなく、音配管１２０の壁と排気配管１１０の壁の両方を貫通する。本実施形態において、吸込配管１３７はステンレス鋼からなる。
【００５５】
図２Ｇおよび図２Ｈの実施形態は、排気ガス配管におけるそれぞれの吸込配管１３７、１３８の排出開口部１３５の領域において、ベンチュリ構造１１４を形成するために排気ガス配管１１０の断面を減少させる方策が講じられている点で図２Ｆの実施形態と異なる。
【００５６】
図２Ｇの実施形態によると、排気ガス配管１１０自体の直径を小さくすることによって断面の減少が達成される。
【００５７】
図２Ｈの実施形態によると、排気ガス配管１１０は基本的に一定の内径を有するが、排気ガス１６０が流れるための空いた断面を減少させる構成要素を排気ガス配管１１０内に取り付けることによって、断面の減少が達成される。
【００５８】
図３の概略図は、内燃機関１５０に加えて凝縮物を除去するためのシステムを有する上記の排気系を含む自動車を示す。ただし、図３には、排気ガス配管１１０の一部と、排気ガス配管１１０の排出開口部１１２を備えるテールパイプ１１３と、音配管１２０の一部とのみが示されている。
【００５９】
本開示は、ある代表的な実施形態に関して説明したが、当業者にとって多くの代替、修正および変形が明らかであることは明白である。したがって、本明細書中に記載の本開示の代表的な実施形態は、例示的なものであり、いかなる点においても限定的なものではない。以下の請求項によって定められる本開示の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更を行い得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図３】
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【外国語明細書】
2015048845000001.pdf