(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空要素のシステムからなる混合型排気ガスノイズ消音器であって、前記中空要素のシステムは、排気ガス供給管（２）に接続された前記消音器の前部表面（３）、前記消音器の後部表面（１７）からの流出口（１８）を有する前記消音器の前記後部表面、および横断仕切り板によって分割されたチャンバからなる共同ハウジング（１）を有し、ノイズ波を担持する元の流入排気ガス
【数１】
0006761867.tif 000038
は、少なくとも２つの流れ、すなわち遅延された波長を有するシフトされたノイズ波を担持する排気ガス流
【数２】
0006761867.tif 000039
、および、シフトされないノイズ波を担持する排気ガス流
【数３】
0006761867.tif 000040
に分割された後、前記少なくとも２つの流れは共通排気ガス流
【数４】
0006761867.tif 000041
に組み合わされ、前記中空要素のシステムは、前記消音器の前記前部表面（３）と前記流入横断仕切り板（６）との間に配置された流入拡張チャンバ（５）、および、前記流出横断仕切り板（１５）と前記消音器の前記後部表面（１７）との間に配置された共通流出拡張・混合チャンバ（１６）を含み、前記共鳴器（１０（Ｒ１），１０（Ｒ２））の各共鳴器管（１１）の長さと前記遅延された流れの対応する内側拡張チャンバ（１２，１４）の長さとの比が０，３〜０，８の範囲内にあり、かつ、各共鳴器管（１１）の断面表面と前記内側排気ガス供給管（２）の断面表面との比が０，３〜０，８の範囲内にあり、かつ、前記横断仕切り板（７，１３）における前記内側チャンバ（１２，１４，８）の前記流入開口部（７）の表面サイズが前記共鳴器管（１１）の前記断面の表面サイズに対して同一±１０％であるという条件下で、前記流入横断仕切り板（６）と前記流出横断仕切り板（１５）との間に、前記遅延されない流れの、１つまたは複数の内側拡張チャンバ（８）は、前記内側チャンバの流入開口部（７）を、前記流入横断仕切り板（６）において有し、かつ、前記共通流出拡張・混合チャンバ（１６）の流入開口部（１９）を、前記流出横断仕切り板（１５）において有する状態で、ノイズ波通過方向に配置され、遅延されない流れの前記内側拡張チャンバ（８）に対して平行に、前記遅延された流れの、４ｎ＋２個（ただしｎは０または正の整数）の内側拡張チャンバ（１２，１４）は、前記遅延された流れの前記内側チャンバ（１２，１４）の前記流入開口部（７）を、それらの流入口上の前記横断仕切り板（６，１３）に有する状態で、前記ノイズ波進行の方向に連続的に配置され、前記遅延された流れの前記内側拡張チャンバ（１２，１４）の各チャンバは、共鳴器管（１１）を含むことを特徴とし、前記遅延されない排気ガス流の全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの長さの合計が、遅延された流れの全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの全長さの合計に対して同一±１０％である、混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項２】
前記遅延されない流れの前記内側拡張チャンバ（８）および前記遅延された流れの前記内側拡張チャンバ（１２，１４）は、前記消音器軸に対して長手方向にある少なくとも１つの長尺仕切り板（９）により分離されていることを特徴とする、請求項１に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項３】
前記遅延された流れの連続的に配置された内側拡張チャンバ（１２，１４）の個数は２であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項４】
前記共鳴器（１０（Ｒ１），１０（Ｒ２））の各管（１１）の長さと前記遅延された流れの対応する内側拡張チャンバ（１２，１４）の長さとの比が０，５±０，１であるという条件下で、前記遅延された流れの前記内側拡張チャンバ（１２，１４）の各チャンバには同一の共鳴器管（１１）が提供されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項５】
前記共鳴器（（１０（Ｒ１），１０（Ｒ２））の各管（１１）の断面表面と、前記流入排気ガス供給管（２）の断面と、の比は０，５±０，１であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項６】
前記横断仕切り板（６，１３）における前記内側チャンバの前記流入開口部（７）の表面のサイズは前記共鳴器管（１１）の前記断面表面のサイズに対して同一±１％であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項７】
前記遅延されない排気ガス流の前記連続的に配置された内側拡張チャンバ（８）の全長さの合計は、前記遅延された流れの全部の連続的に配置された内側拡張チャンバ（１２，１４）の長さの合計に対して同一±１％であることを特徴とする、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項８】
前記共鳴器（（１０（Ｒ１），１０（Ｒ２））の共鳴器管（１１）の内側断面は、円形、楕円形、長方形、台形、正方形、ダイヤモンド、菱形、多角形、カスケードのうちの１つの形状を有することを特徴とする、請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項９】
共鳴器（（１０（Ｒ１），１０（Ｒ２））の共鳴器管（１１）の流出端部は、丸みを帯びた、凸状、または凹状の形状を有することを特徴とする、請求項１〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【請求項１０】
前記消音器の前記後部表面の前記流出口（１８）は有孔仕切り板または通常のパイプであることを特徴とする、請求項１〜請求項９のうちのいずれか１項に記載の混合型排気ガスノイズ消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術的解決策は、特に自動化された工業用機材、林業用機材、農業用機材、および演芸用機材に対して好適である混合型排気ガス消音器に関する。この技術的解決策は、特に、道路輸送用、海上輸送用、鉄道用、林業用、農業用、園芸用の機材、さらには航空、軍備の産業、その他の分野における、ノイズ波の排出による排気ガスノイズの消音に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収、共鳴、および吸収・共鳴を使用する、排気ガスの干渉の原則に基づくノイズ消音器に関する技術的解決策が知られている。ノイズ消音器がカバーを含み、そのカバーに対して、流入管に接続するよう適応された流入蓋部と、流出管に接続するよう適応された流出蓋部と、が密閉的に接続されている、既知の技術的解決策（例えば、実用新案第１９８５２号）が存在する。カバーと、流入蓋部および流出蓋部と、により画成される空間内で、流入チャンバおよび流出チャンバ（貫通孔が施された仕切り板により離間されている）を含む消音装置が配置される。貫通孔は、空間的に互いに対向するよう配置され、それにより、主要ガス流は消音器に進入する部分流に分割される。主要ガス流には流入圧力パルスが装填され、この圧力パルスはノイズとして反射される。ガス・パルスはベクトルの特性を有する。次に部分流は部分ガス・パルスのベクトルにより装填される。貫通孔から出た後、ガスの部分流の膨張が発生し、部分パルスのベクトルは、他の部分ガス流からの圧力部分パルスのベクトルの少なくとも１部分との相互作用が生じるよう方向を取得する。圧力部分パルスのこれらのベクトルの相互作用は、互いに対して作用を及ぼすものであり、その結果として、低減された圧力パルスが形成される。係る圧力パルスのベクトルは、流入圧力パルスのベクトルよりも小さい。この処理により、ノイズは部分的に消音される。この構造的構成の主要な欠点は、貫通孔を通過する空気の流れが理論的仮定に厳格にしたがって発生しないという事実である。流れは、流入チャンバおよび流出チャンバのサイズ、貫通孔の直径、および特に貫通孔の縁部の鋭利度に依存する。この構造的構成の他の欠点は消音器を通過する際の高い圧力損失であり、それにより装置の効率が低下し、装置の生産に対して高度に専門的かつ技術的な要求が課されることとなる。例えば、車両エンジンの動作中にノイズ波が発生し、ノイズ波の担持媒体は排気ガスの脈動する流れである。ノイズ密度が損失の増加とともに減少することが知られている。これらの損失は、ノイズ・エネルギーの吸収により増加され得る。ノイズ・エネルギーの吸収は、ガス流の外側に配置された様々な充填剤または共鳴器を使用して実行される。有孔壁（仕切り板）も、ノイズ波の通過、反復される圧縮および拡張、または最終的な、排気ガスの主要流の少なくとも一部の方向の変化、ノイズ波の反射、および、それらの通路の伝搬、またはその冷却のために使用される。消音器の結果的に生成される効果は、消音器の体積と、エンジンシリンダの作業体積と、の比にも依存する。当該技術分野で周知である排気ガスノイズ消音器の構築上の解決策は、前述の消音手段の様々な組み合わせおよび相互配置である。
【０００３】
例えば、長尺カバーを含み、長尺カバーの内側空間は、交互に配置された平行バー、および、その端部において空間、またはその中央部分に開口部を有する、仕切り板により、いくつかのチャンバに分割され、これらのチャンバの体積は排気ガス流の方向に増大する、特許番号ＣＺ２８６９３９に係る既知の技術的解決策がある。この技術的解決策は、排気ガスのノイズ波は消音するが、ノイズ波の残留濃度に対する現在の要件を満足させることからは、かけ離れている。
【０００４】
さらに、チャンバを含み、このチャンバ内において、小さい開口部およびより大きい開口部のいくつかの横断列のシステムが提供された有孔管が通過している、特許出願ＰＶ１９９３−２２６４による技術的解決策が知られている。その基部間に空間を有する１対の円錐からなる反射性の中空本体が、有孔管に配置されている。有孔管の端部において、いくつかの列のより大きい開口部が提供される。この解決策は、より小さい開口部およびより大きい開口部を有する貫通有孔管であって、係る貫通有孔管を通って、排気ガスの一部が、２つの様々な距離を、チャンバの外側部分へと進行し、係る外側部分において、排気ガスが一緒に混合し、渦巻き、有孔管に戻る、貫通有孔管を使用することにより、ノイズ波のより高い消音効果を保証する。しかし、消音レベルに関する現在の要件は、この解決策によっても満足されない。
【０００５】
消音器に関する他の既知の技術的解決策が、長尺ハウジングにおいて、一方の側面から長さの約２／３まで延長する流入管と、他方の側面から長さの２／３まで延長する流出管と、を含む、消音器のいくつかの変形体を開示する、ＥＰ１４７７６４２に記載されている。これらの管のうちの少なくとも１つには、１組の開口部が提供されている。これらの開口部はさらに両方の管の支持仕切り板に形成されている。この解決策は、長さの残りの１／３において排気ガス流の圧縮を提供し、排気ガス流の方向の反転を提供し、排気ガス流を、支持仕切り板における１組の開口部に戻す。１組の開口部は、排気ガス流の速度および渦巻きを変化させる。この解決策におけるノイズ波消音の増加された強度は、排気ガスの１部分の開放空間への流入により、許可される。この解決策も、現時点で自動車両に要求されるノイズ波の係る消音強度を達成しない。
【０００６】
特許第１９６７４２号に係る排気ガス消音の技術的解決策は、中心にまたは偏心して配置された傾斜した貫通管を有する仕切り板が、流れおよびノイズ波を消音器ハウジングの円筒形壁部に対して誘導するために、チャンバにおいて２つのヘルムホルツ共鳴器管の間に配置されていることを特徴とする。この構造的構成の主要な欠点は消音効率が低いことにある。
【０００７】
ＵＳ５，５７８，２７７に係る「Ｍｏｄｕｌａｒ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ａｎｄ  ｍｕｆｆｌｅｒ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ」を名称とする、触媒および消音器が１つのユニットに一体化されている他の技術的解決策が知られている。排気ガス流は、拡張チャンバを通って、チャンバ仕切り板に一体化された７つの部分的触媒に誘導される。部分的触媒は、透過性の触媒活性であるセラミック壁部で終端する管である。触媒からの排気ガス流およびノイズ波は、さらに、２つの連続的に配置された複数の開口部を有する凹状仕切り板に対して誘導され、その後、管を通して自由大気に誘導される。この構造的構成の主要な欠点は、ノイズ消音の効率が低いことにある。
【０００８】
ＰＶ１９９９−２５８３に記載の技術的解決策も知られている。ＰＶ１９９９−２５８３では、排気ガス流は、中心に配置された、円筒形拡張チャンバの直径よりも小さい直径を有する凸状遮蔽体に対して誘導され、形成された環状開口部を通して、さらに、チャンバハウジングに対してその周縁の回りに不浸透性に接続された凸状壁部に対して、誘導される。様々な形状の開口部が第２凹状壁部において画成される。排気ガス流およびノイズ波は、これらの開口部を通って、仕切り板により流れ方向に終端されるチャンバに誘導される。その仕切り板において、他のチャンバに達する、共鳴器の管すなわち様々な長さの管の入口が両方の端部において開いている。排気ガス流およびノイズ波は、２つの経路、すなわち、軸方向および接線方向に配置されたハウジングにおける管の開口部および円筒形チャンバの表面上に画成された開口部に沿って導かれ、さらに、共通流出口へ、および、自由大気中に、導かれる。この消音器は十分な結果を示さなかった。なぜなら、ホイッスル消音器自体が消音効果を示さず、むしろ逆の効果を示すためである。いずれの場合にせよ、この消音器はノイズ波の位相を変化させ、そのエネルギーは、元の位相のノイズ波との干渉により、低減され得る。前述の特許出願に係る消音器はこの特徴を有さない。
【０００９】
特許ＣＺ２９７９３０Ｂ６に係るノイズ消音器の他の技術的解決策は、流入口と、反対端部において流出管が提供された円筒形カバーと、を含む。その技術的解決策は、円筒形カバーが、その内部で、少なくとも３つの横断するよう配置された仕切り板により画成された、軸方向に配置された消音要素と、拡張チャンバと、旋回チャンバと、１対の管共鳴器システムと、旋回、誘導、および収集要素と、を含む少なくとも４つの作業区域に分割され、円筒形カバーは、反対側の流出管に向かって、排気ガス流入開口部が提供されたその第１作業区域を自由に含む、流入区域が提供され、流入区域は円筒形カバーの表面に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
この解決策の欠点（本発明からはまったく異なる）は、両方の流れが第１共鳴器を通過した後に第２作業区域の混合空間において一緒に混合されるためノイズ波を担持する排気ガス流がそのノイズ波のλ／２のシフトを達成することができず、第２共鳴器の通過後にノイズ波のこのλ／２のシフトが発生しないためにλ／４のみであり、波長がπ／２だけシフト（遅延）されるという事実にある。両方の共鳴器の効果は蓄積されず、ミラー効果は混合チャンバにおいて発生しない。元の位相および遅延された位相は、π全体の遅延およびλ／２のシフトのために、互いを打ち消し合わない。
【００１１】
しかし、ミラー効果が発生せず、したがってノイズ波が除去されないため、その干渉、ノイズ消音の値、逆圧、ＰＨＭ消費、放出値、および排気ガス温度は、最終的に、要求され、かつ期待される結果を達成しない。
【００１２】
上述の構造的構成の主要な欠点は特に、縦振動がノイズ波において発生し、したがって担持大気−媒体の高密度化および希薄化が発生するという事実にある。ノイズ強度は、流れ方向に対して垂直に配置された単位時間に１ｃｍ２の面積を通過するノイズ・エネルギーのレベルに対応する。そのように定義されたノイズ密度は、部分ノイズ波の複合の振幅の２乗および周波数の２乗に、担持大気（媒体）の密度に、および、媒体中のノイズスピード、すなわち、その温度に、依存し、したがってノイズは温度の低下にともなって低下する。内燃機関からの排気ガスの担持体大気は、管を通ってエンジンから自由大気に誘導される排気ガスのパルス流である。パルス数は、エンジンスピードにより決定される。ノイズ密度は損失の増加にともなって低下する。これらの損失はノイズ・エネルギーの吸収により増加され得る。例えばガラス、アスベスト、またはスチールウールなどの様々な物質が、消音器を充填するために、または流れの外部に配置された共鳴器（ヘルムホルツ型共鳴器）が、使用される。ノイズ密度を低減する他の既知の手段は、
有孔壁−仕切り板を通してノイズ波を通過させること（反復的な圧縮および拡張によりノイズ・エネルギーが低下する）、および、排気ガス流をさらにいくつかの部分流に分割すること（ここで、部分的ノイズ波の位相は変化され、これらは、その後、混合チャンバに誘導され、混合チャンバ内で、相互の相互作用が生じ、消音が生じる）、を含む。部分的ノイズ波位相の変化は、それらの反射、もしくはそれらの動きの方向の反転、それらの経路長さもしくはスピードの変化により、達成され、または、最終的に、担持媒体の部分的ノイズ波の温度を低下させることにより、達成される。それらが管（パイプ）共鳴器を通過することによるノイズ波の位相遅延の方法が知られている。部分的ノイズ波の相互作用は、担持ガス媒体の乱流を促進する。各消音器の結果的に生じる効果は、特定の消音器要素の寸法に、またはそれらの相互の配置に、および、消音器体積とエンジンシリンダの作業体積との比に、依存する。様々な構造的実施形態における自動車の排気ガス消音器の現時点の解決策では、上記の消音手段の様々な組み合わせおよび、様々な相互の配置が使用される。
【００１３】
文献ＤＥ７２７９６１Ｃでは排気ガス消音器が開示されており、この排気ガス消音器では、ノイズ（波）は、同時に、いくつか（少なくとも２つ）の経路に分割される。ここでは、チャンバの内容物と管の伝導性が異なり得る一方で、異なる長さおよび直径を有する管が同一の流れ抵抗を有し、以前の共鳴器の後に接続される各共鳴器が同一の周辺的抵抗（ｍａｒｇｉｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を有するという条件下で、これらの経路では、同一の流れ抵抗が全部の経路において取得される。前述の文献では、流れの遅延または波のシフトについては、直接的に記載されておらず、構築上の構成に対するよりも、満足されるべき条件に対して、注目がなされている。構築上の構成については主に、消音器が、排気ガス供給管に接続された前部表面と、後部表面からの流出口を有する後部表面と、横断仕切り板により分割されたチャンバと、を含む相互ハウジングを有する中空要素からなり、流入チャンバは前部表面と流入横断仕切り板との間に配置され、共通流出チャンバは流出横断仕切り板間に配置され、近傍のチャンバはパイプにより相互接続され、少なくとも１つの遠位のチャンバもパイプにより接続されている様子を示す、図面から間接的に導かれる。パイプは異なる長さおよび直径を有し、その流入口および流出口は、横断仕切り板の平面からはずれて配置されている。流入横断仕切り板と流出横断仕切り板との間には１つのチャンバ（同文献の図３）が存在し、または、代替的に、流れの方向においてより後ろに配置されたチャンバ（同文献の図１および図２）が他の中間横断仕切り板により相互に分割される。
【発明の概要】
【００１４】
上記の欠点は、排気ガスの供給管に接続された消音器の前部表面、および、消音器の後部表面からの流出口を有する消音器の後部表面を含む相互ハウジングを有する中空要素のシステムからなり、ノイズ波を担持する元の流入排気ガス
【数１】
0006761867.tif 000002
は、少なくとも２つの流れ、すなわち、遅延された波長を有するシフトされたノイズ波を担持する排気ガス流
【数２】
0006761867.tif 000003
、および、シフトされないノイズ波を担持する排気ガス流
【数３】
0006761867.tif 000004
に分割され、これら２つの流れは、後に、本発明にしたがって共通の排気ガス流
【数４】
0006761867.tif 000005
に組み合わされる、混合型排気ガスノイズ消音器であって、各共鳴器の長さと遅延されない流れの対応する内側拡張チャンバの長さとの比が０，３〜０，８の範囲内にあり、かつ、各共鳴器の断面表面と内側排気ガス供給管の断面表面との比が０，３〜０，８の範囲内にあり、かつ、横断仕切り板における内側チャンバの流入開口部の表面サイズが共鳴器管の断面の表面サイズに対して同一±１０％である場合に、中空要素のシステムは、消音器の前部表面に接続された流入拡張チャンバと、共通流出拡張・混合チャンバであって、共通流出拡張・混合チャンバの流入開口部が消音器の後部表面に接続されている、共通流出拡張・混合チャンバと、からなり、流入拡張チャンバと共通流出拡張・混合チャンバとの間に、遅延しない流れの１つまたは複数の内側拡張チャンバが、内側チャンバの流入開口部を、チャンバの流入口上で横断仕切り板において、および内側チャンバに対して平行に、４ｎ＋２個（ただしｎは０または正の整数）有する状態で、ノイズ波通過方向に配置され、遅延された流れの内側拡張チャンバは、内側チャンバの流入開口部を、内側チャンバの流入口上で横断仕切り板に有する状態で、連続してノイズ波通路の方向に配置され、遅延された流れの内側拡張チャンバの各チャンバは共鳴器管を含むことを特徴とし、遅延されない排気ガス流の全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの長さの合計が遅延された流れの全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの全長さの合計に対して同一±１０％である、混合型排気ガスノイズ消音器により、実質的に排除される。
【００１５】
本発明係る解決策は、「混合排気ガスノイズ消音」を使用して、混合型排気ガスノイズ消音器が排気ガスのノイズ強度を最大限に最も少なく排除したという点で、最新の技術における欠点および短所を排除した。ここでは、共鳴器（すなわち、両端部が開放され、流出管において丸みを帯び、かつ、それ自体のノイズ波干渉能力を有する）を使用することにより、１つまたは複数のノイズ波が、または結局ノイズ・スペクトル全体が除去される。この現象およびその結果の最大効率は、ノイズ波が管共鳴器を通過する際にノイズ波の波長がπ／２だけ遅延され、その一方で、ノイズ波がその波長の１／４だけシフトされる場合に、達成される。
【００１６】
上述の遅延またはシフトをそれぞれ達成するにあたっては、混合型排気ガスノイズ消音器の生産において特定の要件が満足されることが必要である。好適な実施形態では、各共鳴器管の長さと遅延された流れの対応する内側拡張チャンバの長さとの比が０，５±０，１、好適には０，５である場合、遅延された流れの内側拡張チャンバの各チャンバには同一の共鳴器管が提供される。
【００１７】
各共鳴器管の交差表面と流入排気ガス供給管の断面表面との比が０，５±０，１、好適には０，５であることも有利である。
【００１８】
横断仕切り板における内側チャンバの流入開口部の表面サイズが共鳴器管の断面表面サイズに対して同一±１％であると、さらに有利である。
【００１９】
好適には、遅延されない排気ガス流の全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの長さの合計は、遅延された流れの全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの長さの合計に対して、同一±１％である。
【００２０】
排気ガスノイズ消音器に対する最小の空間的および構築的な要件に関しては、遅延された流れの連続的に配置された内側拡張チャンバの個数が２であり、および／または、遅延されない流れの内側拡張チャンバの個数が正確に１であると好適である。
【００２１】
最も好適な実施形態では、各共鳴器の管の長さと遅延された流れの拡張チャンバの長さとの比は正確に０，５であり、各共鳴器の断面表面と流入排気ガス供給管の断面表面との比は正確に０，５であり、横断仕切り板における内側チャンバの流入開口部の表面サイズは共鳴器管の断面表面の表面サイズと同一であり、かつ、遅延されない排気ガス流の全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの全部の長さの合計は遅延された流れの全部の連続的に配置された内側拡張チャンバの長さの合計と同一である。その場合、ノイズ波の波長は、決定されたパラメータを有する遅延された流れの内側拡張チャンバを通る遅延された排気ガス流
【数５】
0006761867.tif 000006
の通過の際、全体でπ全体だけ遅延され、ノイズ波は、その波長λの正確に１／２だけシフトされ、それより、一体化された流れ
【数６】
0006761867.tif 000007
において調和の取れた蓄積が発生し、完全に新しいミラー波が形成され、波長が、または最終的にノイズ・スペクトル全体が、除去される。
【００２２】
主要ノイズ波は共鳴器管軸において準半波長（ｑｕａｓｉ−ｈａｌｆ−ｗａｖｅ）として安定し、共鳴器管が丸みを帯びているため、その周囲の関連するノイズ波の安定が可能となる。この現象は本解決策により達成され、それにより、元の排気ガス流は、少なくとも２つの分岐に分割される。ここで、シフトされないノイズ波を有する遅延されない排気ガス流
【数７】
0006761867.tif 000008
は、これらの分岐のうちの一方を通過し、第２分岐において、ノイズ波を担持する流れ
【数８】
0006761867.tif 000009
は、その波長λの１／４だけ二重に遅延され、したがってその波長の１／２だけ遅延される。本発明の基本的方式が図１および図２に図示されている。
【００２３】
本発明は、周知の消音原則（圧縮、拡張、ガス圧力の増加・減少、流れを分割し、その後に混合すること）を提供することの中でも、２つ、６つ、１０個、その他の同等な管共鳴器のシステムを少なくとも１つの排気ガス流に挿入し、これらの共鳴器から流出する排気ガス流が、消音器の軸に対して平行に配置された完全な長手方向の仕切り板により、他の流れから分離された後、少なくとも１つの他の排気ガス流とともに一緒に、共通混合・拡張チャンバに誘導され、共通混合・拡張チャンバ内で、両方の排気ガス流により担持されるノイズ波が一体化された流れを形成し、この一体化された流れにおいて、これらのノイズ波が、ミラー波を形成し、その後に、ノイズ波を、または最終的にノイズ・スペクトル全体を除去すること、を含んで、相互に干渉し合うことにより発生される、π値によるノイズ波の全体的な遅延と、それらのノイズ波λの１／２だけのノイズ波のシフトと、により特徴付けられる。
【００２４】
消音過程の主要部分は、π／２により遅延され、波長の１／４だけ相互にシフトされるノイズ波を除去することにより、表現される。
【００２５】
特定位相のノイズ波において、波長は共鳴器管を通過する際にπ／２だけ遅延され、したがって、ノイズ波はその波長λの１／４だけシフトされる。第２のタンデム配置された同等な共鳴器を通過する間、波長が全体でπ全体だけ遅延され、しかしノイズ波はその波長λの１／２だけシフトされている場合、この過程は反復される。ミラー波が形成され、除去が発生する。
【００２６】
共鳴器管の自由端が丸みを帯びること（凹状または凸状）は、テーパ状（角度を有する剪断）と比較して、同一の表面および直径が保持される一方で周縁寸法が増加し、管軸において同一の安定された最大および最小のノイズ波が保持される一方で、その中で高い数値の参照波が安定するという点で、より有利である。
【００２７】
共鳴器管の実施形態の他の変形体は、高い数値および範囲の波長を収集するために、断面の変化が連続的にかつステップで行われる長方形断面のカスケードの実施形態であり、または、三角形もしくは台形の断面である。ここで１つの側面の最小寸法は、０，２ｍｍのサイズまたはより小さいサイズが高周波ホイッスルを生じさせるため、０，３ｍｍと同一であるかまたはより大きい値でなければならない。
【００２８】
本発明に係るノイズ波消音は、エンジン体積サイズに依存せず（ノイズ波を「除去しない」ことにより、逆圧が増加し、エンジン体積は、それに対して適応されなければならない）、しかし、エンジンからの排気ガスの排気ガス管−システム−により決定される。それにより、消音器システムの全体的寸法の低減化、および、その後のエンジン重量の低減化、が可能となる。
【００２９】
ノイズ波の除去とともに、消音器を通る排気ガスの通過の低い抵抗、および効率的な干渉は、他の解決策と比較して、より少ない逆圧を使用する一方で、それらの消音器流出口上でのより低いノイズを達成することを可能にし、その結果、相当な燃料節約と、低減されたＣＯ２放出と、がもたらされる。その結果、干渉を使用して物質的ノイズ波を除去することにより、生成されたＣＯの量と、排気ガス温度と、が影響される。それにより、消音器内の圧力（および、その結果として水）が実質的に減少し、さらにそれにより、消音器材料の腐食がほぼゼロになり、使用可能寿命が増加する。
【００３０】
混合型排気ノイズ消音器の正確な動作のために、遅延されない排気ガス流
【数９】
0006761867.tif 000010
の内側連続的拡張チャンバと、遅延されない排気ガス流
【数１０】
0006761867.tif 000011
の少なくとも１つの内側拡張チャンバと、は好適には、消音基軸に対して平行である少なくとも１つの仕切り板により分離される。それにより、流入拡張チャンバを通過した後、かつ、共通流出拡張・混合チャンバに進入する前に、遅延されない排気ガス流および遅延された排気ガス流は分離され、第２共鳴器を有する遅延された排気ガス流
【数１１】
0006761867.tif 000012
の少なくとも１つの他の内側拡張チャンバは、遅延された排気ガス流
【数１２】
0006761867.tif 000013
の第１内側拡張チャンバに接続され、遅延された排ガス流
【数１３】
0006761867.tif 000014
の内側拡張チャンバは、互いに連続的に配置され、いかなる他の挿入された要素なしに互いに接続された１組の同等な管共鳴器のタンデムが提供され、各共鳴器の管長さと遅延された排気ガス流
【数１４】
0006761867.tif 000015
の対応する内側拡張チャンバの長さとの比は０．５であり、各共鳴器の断面表面と流入排気ガス供給管の断面表面との比は０，５であり、共鳴器管（特に内側の共鳴器管）の断面は、台形、三角形、正方形、菱形、平行四辺形多角形の形状、またはカスケード形状を有し、共鳴器管の端部は、丸められた形状、凹状、または凸状を有し、それにより、排出される波の量に対する効率が大きくなる。
【００３１】
好適な実施形態では、混合型排気ガスノイズ消音器の後部表面の出力は、有孔仕切り板、または通常のパイプである。
【００３２】
本発明は、望ましくない効果、すなわち５０ｄＢより高いノイズ（ストレスおよび心理的消沈を生じさせる）を低減させること、ＰＨＭ消費を低減させること、それによりＣＯ／ＣＯ２放出を低減させること、ならびに、振動および揺動を低減させること、を、排気ガス温度を低減させることを含んで、目的とする。
【００３３】
本発明は、既知の範囲およびノイズ消音効率における支援における間隙を充填する。
【００３４】
本発明は、図面を使用してさらに説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】混合型ノイズ消音器を示す図である。
【図２】排気ガス流
【数１５】
0006761867.tif 000016
が示されている混合型ノイズ消音器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１および図２に係る混合型排気ガスノイズ消音器は、一方の側面上では排気ガス供給管２と接続され、他方の側面上では排気装置の流出部分と接続された、共同ハウジング１を有する中空要素のシステムからなる。ノイズ波を担持する元の流入排気ガス流
【数１６】
0006761867.tif 000017
は、少なくとも２つの流れに、すなわち、遅延された波長を有するシフトされたノイズ波を担持する遅延排気ガス流
【数１７】
0006761867.tif 000018
と、遅延されない波長を有するシフトされないノイズ波を担持する遅延されない排気ガス流
【数１８】
0006761867.tif 000019
と、に、分割される。排気ガス流は、後に、位相シフトを有するノイズ波を担持する共通の排気ガス流
【数１９】
0006761867.tif 000020
に組み合わされる。それにより結果的に、流出口にノイズ波を放出した後、生成される排気ガス流
【数２０】
0006761867.tif 000021
が形成される。共通ハウジング１を有する中空要素のシステムは、その流入口上に流入拡張チャンバ５と、その流出口上に、流出拡張・混合チャンバ１６と、を有する。流入拡張チャンバ５と、共通流出拡張・混合チャンバ１６と、の間には、内側拡張チャンバが  配置される。例示的な実施形態は、遅延されない排気ガス流の１つの内側拡張チャンバ８と、好適には２つの内側拡張チャンバ（第１共鳴器１０（Ｒ１）を有する遅延された排気ガス流
【数２１】
0006761867.tif 000022
の第１内側拡張チャンバ１２、および第２共鳴器１０（Ｒ２）を有する遅延された排気ガス流
【数２２】
0006761867.tif 000023
の第２内側拡張チャンバ１４）と、を特徴として含む。各共鳴器管１１の長さと、遅延された排気ガス流
【数２３】
0006761867.tif 000024
の対応する内側拡張チャンバ１２および１４の長さとの比は、好適には、この例示的な実施形態では、０．５である。第１共鳴器１０（Ｒ１）の管１１の断面表面と、流入排気ガス供給管２の断面表面と、の比は、好適には、この例示的な実施形態では、０．５である。第２共鳴器１０（Ｒ２）の管１１の断面表面と、流入排気ガス供給管２の断面表面と、の比は、好適には、この例示的な実施形態では、０．５である。遅延されない流れの内側拡張チャンバ８の流入口および流出口上の（および遅延された流れの第２内側拡張チャンバ１４の流出口上の）仕切り板における内側チャンバ流入開口部７の表面と、流入排気ガス供給管２の断面表面と、の比は、好適には、この例示的な実施形態では、０．５である。遅延された排気ガス流
【数２４】
0006761867.tif 000025
が上記のパラメータを有する内側拡張チャンバ１２、１４を通過する際、ノイズ波の波長は、この場合、全πだけ遅延され、ノイズ波は、その波長λの１／２だけシフトされる。それにより、組み合わされた排気ガス流
【数２５】
0006761867.tif 000026
においてミラー波（ｍｉｒｒｏｒ  ｗａｖｅ）が形成され、ノイズ波の、または最終的にノイズ・スペクトル全体の、放出が発生する。この例示的な実施形態では、遅延されない排気ガス流
【数２６】
0006761867.tif 000027
の１つの内側拡張チャンバ８は、遅延されない排気ガス流と遅延された排気ガスとを分離する、消音器軸に対して長手方向である、少なくとも１つの細長い仕切り板９により、内側拡張チャンバ５を通過した後、かつ、共通流出拡張・混合チャンバ１６に進入する前に、遅延された排気ガス流
【数２７】
0006761867.tif 000028
の内側拡張チャンバ１２および１４から隔てられている。第１共鳴器１０（Ｒ１）を有する遅延された排気ガス流
【数２８】
0006761867.tif 000029
の第１内側拡張チャンバ１２の後、第２共鳴器１０（Ｒ２）を有する遅延された排気ガス流
【数２９】
0006761867.tif 000030
の第２拡張チャンバ１４が継続する。遅延された排気ガス流
【数３０】
0006761867.tif 000031
の内側拡張チャンバ１２および１４は、各共鳴器管１１の長さと、遅延された排気ガス流
【数３１】
0006761867.tif 000032
の対応する内側拡張チャンバ１２および１４の長さと、の比が、好適には、この例示的な実施形態において、０．５であり、かつ、各共鳴器管１１の断面表面と、流入排気ガス供給管２の断面表面と、の比が、好適には、この例示的な実施形態において、０．５である限り、いかなる他の挿入された要素もなしに、互いに連続して配置される。共鳴器管１１の内側断面は、好適には、円、長方形、台形、三角形、正方形、菱形、平行四辺形の形状またはカスケード形状を有する。好適な実施形態では、共鳴器管１１の端部は、丸められた形状、凸状、または凹状を有する。
【００３７】
本発明に係る混合型ノイズ消音器は、例示的な実施形態によれば、共鳴器および干渉チャンバからなる中空要素のシステムの共通ハウジング１からなり、流入排気ガス供給管２は消音器の後部表面３において、消音器の後部表面に設けられた開口部４を介して、共通ハウジング１へと出る。
【００３８】
消音器の全パーツは硬質であり、不動である。消音器システムにおける全横断的な構築仕切り板６、１３、および１５は、内側チャンバの流入開口部７のために、または流出拡張・混合チャンバと共通の流入開口部１９のために、ノイズ波を担持する排気ガス流に対して、透過性を示す。
【００３９】
タンデム（連続）管共鳴器、すなわち第１共鳴器１０（Ｒ１）および第２共鳴器１０（Ｒ２）は、いかなる他の挿入された要素−部材もなしに、一緒に接続される。
【００４０】
第１サブシステムは流入拡張チャンバ５からなる。なお流入拡張チャンバ５は、この例示的な実施形態では、第１共鳴器１０（Ｒ１）を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２、および、第２共鳴器１０（Ｒ２）を有する遅延された流れの第２内側拡張チャンバ１４からなる、シフトされたノイズ波を担持する第２支流の流れサブシステムから、横断仕切り板６により隔てられている。同時に流入拡張チャンバ５は、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８からなる、シフトされないノイズ波を担持する左側チャンバの流れサブシステムからも、横断仕切り板６により隔てられている。
【００４１】
内側拡張チャンバ５は、第１共鳴器１０（Ｒ１）の管１１に流入するために、内側チャンバの開口部７を有する横断仕切り板６により、第１共鳴器を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２から、および、拡張チャンバの内側開口部７を有する横断仕切り板６により、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８から、隔てられている。第１共鳴器を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２は、第２共鳴器の管１１に流入するために、内側チャンバの流入開口部７を有する横断仕切り板１３により、第２共鳴器を有する遅延された流れの第２内側拡張チャンバ１４に接続されている。第２内側拡張チャンバ１４に対して、共通流出拡張・混合チャンバ１６が、共通流出・混合チャンバの流入開口部１９を有する横断仕切り板１５により接続されている。
【００４２】
この例示的な実施形態では、流れの左分岐において、共通流出拡張・混合チャンバ１６が、共通流出拡張・混合チャンバの流入開口部１９を有する横断仕切り板１５を介して、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８に接続されている。
【００４３】
第１共鳴器を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２と、第２共鳴器を有する遅延された流れの第２内側拡張チャンバ１４と、は、細長い仕切り板９により、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８から隔てられている。
【００４４】
この例示的な実施形態における共通流出拡張・混合チャンバ１６は、消音器の後部表面から大気中への流出口上の開口部１８を有する消音器の有孔後部表面１７で終端する。他の例示的な実施形態では、大気中へと出る通常の流出管が、有孔開口部に代わって、流出口上に配置される。
【００４５】
図示しない場合では、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８には、内側チャンバの流入開口部７を有する他の横断仕切り板１３が提供され得る。
【００４６】
他の例示的な実施形態では、内側チャンバのシステム全体は、左側および右側が相互交換されるよう構成され得、または最終的には、「管の中に管が存在する」方法を使用して、すなわち、１つのチャンバ（例えば、遅延された流れを有するチャンバ）が遅延されない流れを有する第２のチャンバにより（および、その逆）包囲される方法を使用して、構成は実行され得る。
【００４７】
他の例示的な実施形態では、排気ガス供給管２は、流入拡張チャンバ５に対してこのチャンバの側面上で、ならびに、開口部１８または共通流出拡張・混合チャンバ１６からの流出管に対してこのチャンバの側面上で、配向され得る。混合型排気ガス雑音消音器は、エンジンの側面上で排気ガス供給管２の軸において配置される。排気ガスは、排気ガス供給管２により、前述のノイズ消音器に、消音器の前部表面３を通して、および、消音器の前部表面における開口部４を通して、供給される。排気ガスはノイズ波の担持媒体でもあり、したがってノイズ波も同様の様式で影響される。排気ガス流は、消音器の前部表面における開口部４を通って流入拡張チャンバ５に進入し、流入拡張チャンバ５において、特にこの場合では、２つの支流に、すなわち右支流および左支流に、分割される。排気ガス流は、横断仕切り板６における流入内側チャンバ開口部７を通って左支流に進入する。横断仕切り板６は、同時に、流入拡張チャンバ５と、第１共鳴器を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２と、を分割する。
【００４８】
ノイズ波を担持する排気ガス流は、流入内側チャンバ開口部７を通って、横断仕切り板６において形成された第１共鳴器１０（Ｒ１）の管１１に対して、右支流に進入する。ノイズ波は、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８の左支流においては、シフトされない状態に保持される一方で、第１共鳴器を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２の右支流における主要ノイズ波は、第１共鳴器１０（Ｒ１）の管１１を通過する際、準半波長（ｑｕａｓｉ−ｈａｌｆ−ｗａｖｅ）として共鳴器管１１の軸において安定し、その関連する波はその周囲で安定し、この場合における波長は、π／２だけ遅延され、したがってノイズ波は、その波長の１／４だけシフトされる。第１共鳴器を有する遅延された流れの第１内側拡張チャンバ１２から流出した後、ノイズ波を担持する排気ガス流は、第２共鳴器の管１１に対する、流入開口部７を有する横断仕切り板１３における開口部を通って、第２共鳴器を有する遅延された流れの第２内側拡張チャンバ１４に移動される。ノイズ波は、遅延されない流れの内側拡張チャンバ８を通過した後、左支流で遅延されない状態に保持される一方で、第２共鳴器を有する遅延された流れの第２内側拡張チャンバ１４の右分岐における主要ノイズ波は、第２共鳴器１０（Ｒ２）の管１１を通過した後、準半波長として共鳴器管１１の軸において安定し、その関連する波はその周囲で安定し、この場合における波長はπ／２だけ遅延され、したがってノイズ波はその波長λの１／４だけシフトされる。この場合、共鳴器１０（Ｒ１）および１０（Ｒ２）の管１１は、π全体による波長の全体的な遅延効果と、その波長λの１／２によるノイズ波のシフトと、を作る。これは正のシフトであり、実際のミラー波が形成される。
【００４９】
シフトされないノイズ波を担持する左分岐搬送と、その波長の１／２だけシフトされたノイズ波を担持する右分岐と、は、開口部を有する横断仕切り板１５における共通拡張・混合チャンバの流入開口部１９を通って、共通流出拡張・混合チャンバ１６へと同時に流れる。消音器の後部表面１７に対して衝突すると、ノイズ波は逆位相へと自動的に変化される。このことは、ノイズ波の機能に対して最も重要である。このチャンバ内のノイズ波は干渉し、それらの放出が発生する。
【００５０】
１つの代表的な実施形態では、共通流出拡張・混合チャンバ１６は、消音器の有孔後部表面１７で終端される。なお消音器の後部表面の流出口上の開口部１８は大気中に開放されている。消音器の後部表面１７を有するこの共通流出拡張・混合チャンバ１６の機能は、その波長の１／２だけシフトされているノイズ波が、元の波に対して逆の位相と合流する他の実施形態と異なる。この例示的な実施形態では、消音器の後部表面の流出口上の有孔開口部１８は、高周波ノイズ成分を消音する。
【００５１】
実験内において、以下の結果を有する試験が実施された。
ａ）図１に係る実施形態（Ｓ１／Ｓ２＝０．５、および初期排気ガスノイズレベルが７９，２ｄＢ）における、排気ガスノイズ消音の値に対する共鳴器長さｌ１と内側拡張チャンバ長さｌ２との比の影響
【表１】
0006761867.tif 000033
ｂ）図１に係るノイズ消音の実施形態（ｌ１／ｌ２＝０．５、および初期排気ガスノイズレベルが７９，２ｄＢ）における、ノイズ消音値に対する共鳴器断面Ｓ１（表面）と排気ガス供給管の断面Ｓ２（表面）との比の影響
【表２】
0006761867.tif 000034
ｃ）図１に係るノイズ消音器の実施形態におけるノイズ消音値に対する共鳴器長さｌ１と内側拡張チャンバの長さｌ２との比、および、共鳴器断面（表面）Ｓ１と排気ガス供給管の断面（表面）Ｓ２との比、の組み合わせの影響
【表３】
0006761867.tif 000035
備考：ノイズレベル測定は、ノイズ発生源から３ｍの距離にある図１に係る混合型排気ガスノイズ消音器を有する動力芝刈り機ＨＥＣＨＴ・ＩＰ６４ＦＡを使用して実施された（測定は内燃機関ノイズの測定に対する既知の推奨にしたがって実施された）。所与の値は２０回の測定の統計的平均値である。
【００５２】
測定値および測定結果は、共鳴器管１１の長さと内側拡張チャンバの長さとの最適比、および、共鳴器管１１の断面（表面）と排気ガス供給管２の表面との最適比を提供する。
【００５３】
産業上の利用可能性
本発明は、自動車産業、林業、農業、および園芸の機材用として意図されたものであるが、道路輸送、船舶、および鉄道輸送、林業、農業、園芸の機材の他の分野にも、さらには、航空および軍備の産業、その他においても、適用可能である、排気ガスノイズの混合型消音器に関する。
【００５４】
本発明の排気ガスノイズの混合型消音器は、好適には、高レベルのノイズ消音に対する要件を有する内燃機関、特に自動車両、および園芸機材において使用され得る。
【符号の説明】
【００５５】
【表４】
0006761867.tif 000036
【表５】
0006761867.tif 000037
【図１】
0006761867.tif 000042
【図２】
0006761867.tif 000043