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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6804539
(24)【登録日】2020年12月4日
(45)【発行日】2020年12月23日
(54)【発明の名称】内燃式自動車エンジンのための排気システム
(51)【国際特許分類】
F01N 13/08 20100101AFI20201214BHJP
F01N 13/04 20100101ALI20201214BHJP
F02D 9/04 20060101ALI20201214BHJP
【ＦＩ】
F01N13/08 B
F01N13/04
F02D9/04 E
【請求項の数】14
【全頁数】30
(21)【出願番号】特願2018-532511(P2018-532511)
(86)(22)【出願日】2016年8月10日
(65)【公表番号】特表2018-526583(P2018-526583A)
(43)【公表日】2018年9月13日
(86)【国際出願番号】EP2016069039
(87)【国際公開番号】WO2017041980
(87)【国際公開日】20170316
【審査請求日】2019年6月14日
(31)【優先権主張番号】15002654.0
(32)【優先日】2015年9月10日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】518083766
【氏名又は名称】アクラポヴィッチ、デ．デ．
【氏名又は名称原語表記】ＡＫＲＡＰＯＶＩＣ Ｄ．Ｄ．
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100150717
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 和也
(72)【発明者】
【氏名】イゴル、アクラポヴィッチ
(72)【発明者】
【氏名】イェカ、クレメンク
(72)【発明者】
【氏名】ガシェパー、セデイェ
(72)【発明者】
【氏名】シモン、ビパベッチ
【審査官】
沼生 泰伸
(56)【参考文献】
【文献】
独国特許出願公開第１０２０１０００３３０１（ＤＥ，Ａ１）
【文献】
実開平０１−０８３１２３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平０４−１２１４０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１４／０１６６３９４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００８／０３０２５９７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１４−０６６１５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０１Ｎ １／００− １／２４
Ｆ０１Ｎ ５／００− ５／０４
Ｆ０１Ｎ １３／００−９９／００
Ｆ０２Ｄ ９／００−１１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｖ型エンジンまたはボクサー・エンジンなどの内燃式自動車エンジン（３）のための排気システム（１）であって、
前記内燃式自動車エンジン（３）の左側シリンダ群（３５）に接続可能な左側排気管（５）と、
前記内燃式自動車エンジン（３）の右側シリンダ群（３７）に接続可能な右側排気管（７）と、を備え、
各排気管（５、７）が
− 前記排気管（５、７）が接続可能な前記シリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための管入口（５１、７１）、
− 大気中に開口する少なくとも１つの排気出口（５３、７３）、ならびに
− 前記管入口（５１、７１）から排気ガスを受け取るための入口開孔（５５ｉ、７５ｉ）および排気ガスを前記排気出口（５３、７３）に向かって移送するための出口開孔（５５ｏ、７５ｏ）を含む、前記管入口と前記排気出口（５３、７３）との間に延在する接続パイプ（５５、７５）、
を画定する管構造を備え、
左側接続パイプ（５５）と右側接続パイプ（７５）がパイプ接合部（９）を実現するように連結され、それにより前記接続パイプが前記管（５）と前記管（７）との間で排気ガスを移送するための共通の接続開孔（９１）を形成すること、ならびに
前記排気システムが、
前記共通の接続開孔（９１）を開けるおよび／または閉じるための少なくとも１つの弁部材（９３、９３ｂ、９５、９７）と、
前記入口開孔（５５ｉ、７５ｉ）と前記少なくとも１つの出口開孔（５５ｏ、７５ｏ）との間のそれぞれの排気管開孔において前記左側排気管（５）内部のおよび／または右側排気管（７）内部の排気ガスの流路を部分的におよび／または完全に抑止するための弁装置（１３）と、を備え、
以下の設定、すなわち、
ａ．接続部または共通の接続開孔（９１）が閉じられ、右側および左側の排気管開孔が開けられている、
ｂ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、右側および左側の排気管開孔が開けられている、
ｃ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、右側および左側の排気管開孔が完全に閉じられている、
という設定の少なくとも１つに従って前記弁部材（９）ならびに前記弁装置（１３）を制御するようになされた制御ユニット（１１）を特徴とする、排気システム（１）。
前記内燃式自動車エンジン（３）の左側シリンダ群（３５）に接続可能な左側排気管（５）と、
前記内燃式自動車エンジン（３）の右側シリンダ群（３７）に接続可能な右側排気管（７）と、を備え、
各排気管（５、７）が
− 前記排気管（５、７）が接続可能な前記シリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための管入口（５１、７１）、
− 大気中に開口する少なくとも１つの排気出口（５３、７３）、ならびに
− 前記管入口（５１、７１）から排気ガスを受け取るための入口開孔（５５ｉ、７５ｉ）および排気ガスを前記排気出口（５３、７３）に向かって移送するための出口開孔（５５ｏ、７５ｏ）を含む、前記管入口と前記排気出口（５３、７３）との間に延在する接続パイプ（５５、７５）、
を画定する管構造を備え、
左側接続パイプ（５５）と右側接続パイプ（７５）がパイプ接合部（９）を実現するように連結され、それにより前記接続パイプが前記管（５）と前記管（７）との間で排気ガスを移送するための共通の接続開孔（９１）を形成すること、ならびに
前記排気システムが、
前記共通の接続開孔（９１）を開けるおよび／または閉じるための少なくとも１つの弁部材（９３、９３ｂ、９５、９７）と、
前記入口開孔（５５ｉ、７５ｉ）と前記少なくとも１つの出口開孔（５５ｏ、７５ｏ）との間のそれぞれの排気管開孔において前記左側排気管（５）内部のおよび／または右側排気管（７）内部の排気ガスの流路を部分的におよび／または完全に抑止するための弁装置（１３）と、を備え、
以下の設定、すなわち、
ａ．接続部または共通の接続開孔（９１）が閉じられ、右側および左側の排気管開孔が開けられている、
ｂ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、右側および左側の排気管開孔が開けられている、
ｃ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、右側および左側の排気管開孔が完全に閉じられている、
という設定の少なくとも１つに従って前記弁部材（９）ならびに前記弁装置（１３）を制御するようになされた制御ユニット（１１）を特徴とする、排気システム（１）。
【請求項2】
前記接続パイプ（５５、７５）が、前記パイプ接合部（９）が実質的にＸ形となるように曲げられていること、を特徴とする、請求項１に記載の排気システム（１）。
【請求項3】
前記少なくとも１つの弁部材（９３）が、前記共通の接続開孔（９１）によって画定される混合領域の少なくとも５０％をカバーするためのフラップとしての閉鎖部材を含むこと、を特徴とし、前記閉鎖部材（９１）がバイパス開孔を備え、前記閉鎖部材が、完全に開けられた状態と閉じられた状態とを切り替えるために９０°回転させられる、請求項１または２のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項4】
各排気管（５、７）が前記大気中に開口する第２の排気出口（５３ｂ、７３ｂ）に通じるバイパス・パイプ（５７、７７）をさらに備え、前記バイパス・パイプ（５７、７７）が前記弁装置（１３）の上流で分岐している、請求項１から３のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項5】
前記弁装置（１３）が前記パイプ接合部（９）に含まれていることを特徴とし、前記接合部が第１の弁部材および第２の弁部材を含み、前記第１の弁部材および前記第２の弁部材が互いに独立して移動可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項6】
前記第１の弁部材が、前記共通の接続開孔（９１）および／または前記左側排気管開孔を選択的に開けるための移動可能な左側弁部材（９５）であること、ならびに前記第２の弁部材が、前記共通の接続開孔（９１）および／または前記右側排気管開孔を選択的に開けるための移動可能な右側弁部材（９７）であること、を特徴とする、請求項５に記載の排気システム。
【請求項7】
前記第１の弁部材が前記共通の接続開孔（９１）を選択的に開けるまたは閉じるための中央弁部材（９３ｂ）によって実現されること、および前記第２の弁部材が両方の管開孔を開けるまたは閉じるための共通の弁部材（１３ｂ）によって実現されること、を特徴とする、請求項５に記載の排気システム。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか一項に記載の、Ｖ型エンジンまたはボクサー・エンジンなどの内燃式自動車エンジン（３）のための排気システム（１）であって、
前記内燃式自動車エンジン（３）の左側シリンダ群（３５）に接続可能な左側排気管（５）と、
前記内燃式自動車エンジン（３）の右側シリンダ群（３７）に接続可能な右側排気管（７）と、を備え、
各排気管（５、７）が
− 前記排気管（５、７）が接続可能な前記シリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための管入口（５１、７１）、ならびに
− 大気中に開口する主排気出口（５３ａ、７３ａ）およびバイパス排気出口（５３ｂ、７３ｂ）を含む、少なくとも２つの排気出口（５３、５３ａ、５３ｂ、７３、７３ａ、７３ｂ）、
を画定する管構造を備え、
各排気管（５、７）が、
− 弁装置（１３、５２、７２）であって、前記弁装置（１３）の前記開けられた状態で、排気ガスが前記管入口（５１、７１）から前記少なくとも２つの排気出口（５３ａ、５３ｂ、７３ａ、７３ｂ）に移動可能なように、ならびに前記弁装置（１３）の前記閉じられた状態で、排気ガスが前記管入口（５１、７１）から前記少なくとも２つの排気出口のうちの前記主排気出口（５３ａ、７３ａ）に流れることが防止されるように、前記管入口（５１、７１）と前記少なくとも２つの排気出口（５３、７３）のうちの１つとの間に配置された管開孔を開けるおよび／または閉じるための弁装置（１３、５２、７２）と、
− 前記管（５）と前記管（７）との間で排気ガスを移送するための少なくとも１つの接続部と、をさらに備え、
前記排気システムが、前記少なくとも１つの接続部を開けるおよび／または閉じるための少なくとも１つの弁部材（９３、９３ｂ、９５、９７）を備える、
ことを特徴とする排気システム（１）。
前記内燃式自動車エンジン（３）の左側シリンダ群（３５）に接続可能な左側排気管（５）と、
前記内燃式自動車エンジン（３）の右側シリンダ群（３７）に接続可能な右側排気管（７）と、を備え、
各排気管（５、７）が
− 前記排気管（５、７）が接続可能な前記シリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための管入口（５１、７１）、ならびに
− 大気中に開口する主排気出口（５３ａ、７３ａ）およびバイパス排気出口（５３ｂ、７３ｂ）を含む、少なくとも２つの排気出口（５３、５３ａ、５３ｂ、７３、７３ａ、７３ｂ）、
を画定する管構造を備え、
各排気管（５、７）が、
− 弁装置（１３、５２、７２）であって、前記弁装置（１３）の前記開けられた状態で、排気ガスが前記管入口（５１、７１）から前記少なくとも２つの排気出口（５３ａ、５３ｂ、７３ａ、７３ｂ）に移動可能なように、ならびに前記弁装置（１３）の前記閉じられた状態で、排気ガスが前記管入口（５１、７１）から前記少なくとも２つの排気出口のうちの前記主排気出口（５３ａ、７３ａ）に流れることが防止されるように、前記管入口（５１、７１）と前記少なくとも２つの排気出口（５３、７３）のうちの１つとの間に配置された管開孔を開けるおよび／または閉じるための弁装置（１３、５２、７２）と、
− 前記管（５）と前記管（７）との間で排気ガスを移送するための少なくとも１つの接続部と、をさらに備え、
前記排気システムが、前記少なくとも１つの接続部を開けるおよび／または閉じるための少なくとも１つの弁部材（９３、９３ｂ、９５、９７）を備える、
ことを特徴とする排気システム（１）。
【請求項9】
前記主排気出口（５３ａ、７３ａ）の断面積が、前記バイパス排気出口（５３ａ、７３ａ）の断面積よりも大きいことを特徴とする、請求項８に記載の排気システム（１）。
【請求項10】
前記弁装置（１３、５２、７２）が、前記接続部に対して下流のそれぞれの前記左側排気管（５）または前記右側排気管（７）に配置されていることを特徴とする、請求項８または９のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項11】
各排気管（５、７）が、排気ガスを前記管入口（５１、７１）から前記少なくとも２つの排気出口（５３、５３ａ、５３ｂ、７３、７３ａ、７３ｂ）のうちの１つに移送するためのバイパス管路（５７、７７）をさらに備えること、を特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項12】
前記排気システム（１）が、例えば３０００ｒｐｍを下回るもしくは３０００ｒｐｍを上回る所定のｒｐｍ域などのエンジンの動作条件に応じて、および／または手動設定に応じて前記接続部もしくは共通の接続開孔（９１）を開けるもしくは閉じるように前記弁部材（９３）を制御するための制御ユニット（１１）を含むことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項13】
前記制御ユニット（１１）が、以下の設定、すなわち、
ａ．接続部または共通の接続開孔（９１）が閉じられ、右側および左側の排気管開孔が完全に閉じられている、
ｂ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、右側および／または左側の排気管開孔が部分的に閉じられている、
ｃ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、一方の排気管開孔が開けられ、もう一方の排気管開孔が完全に閉じられている、
という設定のうちの少なくともさらなる１つに従って、前記弁部材（９）ならびに前記弁装置（１３）を制御するようになされていることを特徴とする、請求項４から１２のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
ａ．接続部または共通の接続開孔（９１）が閉じられ、右側および左側の排気管開孔が完全に閉じられている、
ｂ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、右側および／または左側の排気管開孔が部分的に閉じられている、
ｃ．接続部または共通の接続開孔（９１）が開けられ、一方の排気管開孔が開けられ、もう一方の排気管開孔が完全に閉じられている、
という設定のうちの少なくともさらなる１つに従って、前記弁部材（９）ならびに前記弁装置（１３）を制御するようになされていることを特徴とする、請求項４から１２のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【請求項14】
前記接続部が前記左側排気管（５）と前記右側排気管（７）との実質的にＸ形のパイプ接合部（９）に設けられていること、を特徴とする、請求項８から１３のいずれか一項に記載の排気システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｖ型エンジンまたはボクサー・エンジンなどの内燃式自動車エンジンのための排気システムに関する。典型的な高性能内燃式自動車エンジンは、それぞれが個々の左側または右側排気管に接続可能な左側シリンダ群および右側シリンダ群を有する。そのような排気システムでは、各排気管、すなわち左側排気管および右側排気管は、排気ガスがそれぞれの左側または右側シリンダ群から注入される管入口と、排気システムからの排気ガスを放出するための、大気中に開口する１つまたは複数の排気出口と、を画定する管構造を備える。
【背景技術】
【0002】
そのような排気システムの各排気管は、もう一方の管へのいかなる接続もなしにそのシリンダ群からその排気出口に向かって伸びることがある。そのような機構では、左側シリンダ群からの排気ガスは、もっぱら左側排気管を通って、もっぱら左側排気口に運ばれる。同時に、右側シリンダ群からの排気ガスは、もっぱら右側排気管を通って右側排気出口に向かって運ばれる。一方の管からの排気ガスは、そのようなシステムではもう一方の管へは送出されない。しかしながら、性能を改善するために、およびシステムの音放出に対する制御を改善することができるように、公知の排気システムには、左側排気管を右側排気管に接続する１つまたは複数の排気伝達パイプが設けられている。排気ガス伝達パイプは、左側排気管を右側排気管にＨ形で接続するように排気システム内に配置され、排気ガス伝達パイプを通る排気ガスの伝達を開けるおよび／または閉じることができるように弁が設けられることがある。
【0003】
そのような排気出口の典型的な設計は、米国特許第７，７０３，５７４（Ｂ２）号から知られており、ここでは、２つのＨ形伝達が実現されるように、左側排気管が２つの伝達パイプによって右側排気管に接続されており、この伝達パイプの一方がエンジンに比較的近く配置され、もう一方が排気口近くに配置されている。
【0004】
公知の排気システムは、排気システムの音響効果に対する何らかの制御を可能にし、エンジンの特定の動作状態における性能を改善することができる。しかしながら、特に、高いエンジン動作パラメータでは、公知の排気システムは、音放出および性能の両方に関して著しい不利益を被る。高いエンジン動作パラメータでは、上述の排気システムは、騒がしいストリーミング・ノイズを放出する。さらに、伝達パイプは、エンジンおよび消音装置の性能を制限する、左側排気管および右側排気管の両方の排気ガス流に乱流を誘発する。性能向上は、一方の管路からもう一方の管路に移送されることがある排気ガスの量が所望よりも少ないことによって特に制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服すること、特に、内燃式自動車エンジンのための改善された排気システムを提供すること、特に、エンジン性能を改善することができると同時に音放出制御に関して改善された排気システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本目的は、独立請求項の特徴によって解決される。
【0007】
本発明の第１の態様によると、例えば、Ｖ６エンジン、Ｖ８エンジン、別のＶ型エンジン、ボクサー・エンジンなどの内燃式自動車エンジンのための排気システムは、内燃式自動車エンジンの左側シリンダ群に接続可能な左側排気管を備え、内燃式自動車エンジンの右側シリンダ群に接続可能な右側排気管を備える。各排気管は、管が接続可能なシリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための管入口と、大気中に開口する少なくとも１つの排気出口と、管入口と排気出口との間に延在する接続パイプと、を画定する管構造を備える。接続パイプは、管入口から排気ガスを受け取るための入口開孔、および排気口に向かって排気ガスを移送するための、または管と管との間で排気ガスを交換するための出口開孔を含む。
【0008】
左側排気管は、左側排気管が接続可能な左側シリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための左側管入口と、大気中に開口する少なくとも１つの左側排気出口と、左側管入口と左側排気出口との間に延在する左側接続パイプと、を画定する左側管構造を備える。さらに、前記左側接続パイプは、左側管入口から排気ガスを受け取るための左側入口開孔と、左側排気口に向かって排気ガスを移送するための左側出口開孔と、を含む。右側排気管は、右側の管が接続可能な右側シリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための右側管入口と、大気中に開口する少なくとも１つの右側排気出口と、右側管入口と右側排気出口との間に延在する右側接続パイプと、を画定する右側管構造を備える。右側接続パイプは、右側管入口から排気ガスを受け取るための右側入口開孔と、右側排気口に向かって排気ガスを移送するための右側出口開孔と、を含む。したがって、各排気管は、２つの個々の管構造を備える。好ましくは、左側の管の排気出口と右側の管の排気出口は、同じではない。特に、左側排気管の接続パイプと右側排気管の接続パイプは、同じではない。
【0009】
本発明の第１の態様では、左側接続パイプと右側接続パイプは、パイプ接合部を実現するように連結され、それにより接続パイプが管と管との間で排気ガスを移送するための共通の接続開孔を形成する。左側接続パイプの接続開孔は、共通の接続開孔を実現するために好ましくは右側パイプの接続開孔に近接して連結される。特に、各接続パイプは、それぞれのパイプ開孔が形成されるそれぞれの円周方向パイプ表面を画定し、その結果、左側接続パイプおよび右側接続パイプは、それらの接続パイプ開孔が互いに整列するように連結されてもよい。そのような接続パイプ開孔は、好ましくは同じサイズである。排気ガスは、好ましくはパイプ接合部を通って管と管との間を直接移動することができる。特に、左側シリンダ群からの排気ガスは、左側接続パイプから共通の接続開孔を通って右側排気管に属する右側接続パイプ内へ移送されてもよい。逆に、右側シリンダ群からの排気ガスは、右側接続パイプから共通の接続開孔を通って左側接続パイプ内へ移送されてもよい。パイプ接合部を介したそのような直接接続により、本発明による排気システムでは、左側の管と右側の管との間の移送パイプが回避され、したがって、移送パイプの死容積が生成されない。管と管との間の排気ガスからの直接移送は、Ｈ形伝達を有する一般的な排気ガスシステムと比較して、エンジンの典型的な動作パラメータ中に一方の管からもう一方の管へ移送される排気ガスの量を改善することが示された。さらに、驚くべきことに、排気ガスが共通の接続開孔を通って管と管との間で直接移送される本発明による排気システムでは、エンジンの高い動作パラメータにおける音響的欠点、特にストリーミング・ノイズが著しく低減される場合があることが示された。
【0010】
本発明の第１の態様では、排気システムは、共通の接続開孔を開けるおよび／または閉じるための少なくとも１つの弁部材を備える。好ましくは、弁部材は、共通の接続開孔を選択的に開けるまたは閉じるように制御されてもよい。共通の接続開孔は、性能を改善するために、および／または音放出を制御し、好ましくは減少させるために、管と管との間の排気ガスの移送もしくは交換が有利に制御されてもよいように、弁部材によって開けられ、部分的に開けられ、部分的に閉じられ、および／または完全に閉じられてもよい。好ましくは、排気システムは、正確に１つの弁部材を備える。
【0011】
排気出口は、好ましくは大気中への直接開口であるが、大気と排気出口との間に、マフラまたは触媒などの排気ガス操作装置が配置されている場合は、大気中への間接開口であってもよい。
【0012】
好ましくは、右側ならびに／あるいは左側接続パイプのそれぞれの断面積のサイズおよび／または幾何学形状は、実質的に一定である。特に、共通の接続開孔における、共通の接続開孔に垂直な右側ならびに／あるいは左側接続パイプのそれぞれの断面積のサイズおよび／または幾何学形状は、パイプの入口開孔ならびに／あるいは出口開孔とほぼ同じ大きさである。
【0013】
本発明の好ましい実施形態では、接続パイプは、好ましくは鏡面対称に曲げられ、特に角度付けされおよび／または湾曲させられている。特に、接続パイプは、パイプ接合部が実質的にＸ形となるように曲げられている。左側の管と右側の管との間で移送される排気ガスに対するＸ形パイプ接合部の死容積は、最小限度にまで削減されてもよい。
【0014】
好ましくは、１つの接続パイプ、すなわち左側接続パイプまたは右側接続パイプの上流のパイプ腕部および下流のパイプ脚部は、Ｖ形またはＵ形の（左側または右側）接続パイプを実現するように形成されてもよい。そのような変形は、好ましくは、左右の接続パイプの両方に適用されてもよい。パイプ接合部を実現する接続パイプは、好ましくは、接続パイプの上流のパイプ腕部がＶ形を実現するように、および／または接続パイプの下流のパイプ脚部がＶ形に形成されるように変形されてもよい。好ましくは、上流の左側パイプ腕部は、下流の右側パイプ脚部に対して同軸で配置され、および／または右側接続パイプの上流のパイプ腕部は、左側接続パイプの下流のパイプ脚部に対して同軸で配置される。用語「上流」および「下流」は、エンジンから排気出口への排気ガス流路に関して使用される。
【0015】
パイプ接合部は、それぞれの左側または右側排気管の一方の入口開孔から来る排気ガスの拍動流が、もう一方の入口開孔から来る排気ガスの拍動流とパイプ接合部内部で、好ましくはその混合領域で衝突し、それにより、第１の言及された拍動流が、第２の言及された入口開孔からのもう一方の拍動流を、同じ管側の出口開孔に向かって、かつ第２の入口開孔の管側の出口開孔に向かっても付勢するように特に設計されている。したがって、パイプ接合部の右側入口開孔に到達する拍動性排気ガス流は、左側管入口から取り出された排気ガスが左側除去パイプを通って出て行くのを支援してもよく、その逆も同様である。パイプ接合部は、好ましくは一方の（左側または右側）排気管からのパルスのエネルギーを使用して反対の（右側または左側）排気管から来る排気ガスを加速するように設計されている。この機能は、プッシュプル効果と呼ばれることがある。プッシュプル効果は、実質上、エンジン性能を向上させることが判明した。
【0016】
本発明による排気システムの実施形態では、パイプ接合部は、管と管との間で排気ガスを移送するための唯一の接続部を実現する。左側排気管から右側排気管に、およびその逆に排気ガスを移送するためのパイプ開孔を有する１つの排他的なパイプ接合部を設けることは、非常に簡単ではあるが効率的なやり方で管を通る排気ガス流を制御することを可能にする。同時に、管と管との間で複数の接続部を使用する場合に起きることがあるネガティブな干渉が回避されることがある。排気ガスは、シリンダ内部の燃焼でのみ生成されるため、シリンダから上流にガスを移送するいかなる接続部も排気ガス管を接続しないことは明らかであろう。さらに、排気ガス管が大気中に開口する排気出口で終了するため、大気は、排気ガス管の一部であると見なされない。
【0017】
上述の好ましい実施形態のいずれか１つと組み合わされてもよい本発明による排気システムのさらなる好ましい実施形態では、共通の接続開孔は、左側および／または右側排気管の区間の断面積によって画定される基準面積、好ましくは左側および／または右側接続部分によって画定される基準面積の、０．２５倍〜４倍、好ましくは０．５倍〜２倍の大きさ、好ましくは０．７５倍〜１．５倍の大きさ、特に同じサイズである混合領域を画定する。基準面積は、特に左側または右側接続パイプのそれぞれの入口開孔もしくは出口開孔において画定され、あるいは、左側または右側接続パイプの断面積の平均値、または入口開孔から出口開孔への経路における、それぞれの入口開孔の断面積および／またはそれらの出口開孔の断面積の両方の平均値によって画定される。また、基準面積は、共通の接続開孔の中心に垂直な接続パイプの断面の両方の合計された面積によって画定されてもよい。良好な音伝達特性は、例えば、共通の接続開孔の中心に垂直な両方の接続パイプの断面の合計面積以上のサイズの混合領域を有するパイプ接合部によって達成された。
【0018】
本発明の別の実施形態によると、少なくとも１つの弁部材は、共通の接続開孔によって画定された混合領域の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％、特に少なくとも９０％、最も好ましくは全体をカバーするためのフラップ、スライドなどの閉鎖部材を含む。特に、閉鎖部材は、バイパス開孔を備える。閉鎖部材は、好ましくは、完全に開けられた状態と好ましくは完全に閉じられた状態を切り替えるために、特に９０％回転させられてもよい。
【0019】
本発明による排気システムのさらに好ましい実施形態は、入口開孔と、少なくとも１つの、特に正確に１つの出口開孔との間のそれぞれの排気管開孔において、左側排気管内部ならびに／あるいは右側排気管内部の排気ガスの流路を抑止するための、特に排気ガスの流路を部分的に抑止するための、および／または流路を完全に抑止するための少なくとも１つの弁装置を備える。好ましくは、左側排気システムは、左側弁装置を備え、右側排気システムは、右側弁装置を備え、左側弁装置および右側弁装置は、互いに構造的に分離しており、および／または制御可能であり、好ましくは互いに独立して制御される。本実施形態の別のさらなる発展形態によると、排気システムは、左側排気管および右側排気管の両方を通る排気ガスの流路を抑止するための正確に１つの弁装置を備え、特に、弁装置がパイプ接合部の一部として実現される。
【0020】
本発明のさらなる発展形態では、各排気管は、大気中に開口する第２の排気出口に通じる少なくとも１つのバイパス・パイプ、好ましくは正確に１つのバイパス・パイプをさらに備える。第２の排気出口は、バイパス排気出口と呼ばれることがあり、もう一方の第１の排気出口は、主排気出口と呼ばれることがある。好ましくは、主排気出口は、バイパス排気出口よりも大きく、特に出口面積に関してバイパス排気出口の少なくとも１．１倍、１．２倍、１．５倍、１．７５倍、２倍、３倍、４倍、５倍の大きさである。
【0021】
バイパス管路は、特に弁装置の上流で、特にパイプ接合部の上流で分岐している。弁装置および／またはパイプ接合部の上流で分岐したバイパス・パイプを設けているために、排気ガスは、排気システムの音放出を減少させるために、弁装置および／またはパイプ接合部を閉じることによってバイパス・パイプに押し込まれてもよい。
【0022】
本発明の好ましいさらなる発展形態では、弁装置は、パイプ接合部に含まれ、接合部が第１の弁部材および第２の弁部材を含む。第１および第２の弁部材は、特に互いに独立して移動可能である。好ましくは、第１および第２の弁部材は、機械的接続のためにおよび／または制御ユニットが弁部材を互いに依存して制御するようになされているために、互いに依存して移動可能である。弁部材が互いに依存するようにのみ移動可能である場合、制御は、簡略化され、制御誤差の危険性が低減されることがある。一方、弁部材の独立制御は、排気システムを通る排気ガス流を制御するための大きな自由度を可能にする。
【0023】
本発明の好ましいさらなる発展形態では、第１の弁部材は、共通の接続開孔および／または左側排気管開孔を選択的に開けるための移動可能な左側弁部材である。このさらなる発展形態では、第２の弁部材は、共通の接続開孔および／または右側排気管開孔を選択的に開けるための移動可能な右側弁部材である。
【0024】
別のさらなる発展形態では、第１の弁部材は、共通の接続開孔を選択的に開けるまたは閉じるための中央弁部材によって実現される。このさらなる発展形態では、第２の弁部材は、両方の管開孔を開閉するための共通の弁部材によって実現される。
【0025】
パイプ接合部が第１の弁部材および第２の弁部材を備える本発明の別の好ましい実施形態では、第１の弁部材および第２の弁部材は、回転移動可能であり、好ましくは、両方の弁部材が同じ回転軸の回りで回転移動可能であり、または第１の弁部材が第１の回転軸の回りで回転移動可能であり、第２の弁部材が第２の回転軸の回りで回転移動可能であり、第１の回転軸が第２の回転軸と実質的に平行である。好ましくは、第１の弁部材および／または第２の弁部材は、それぞれの弁部材の回転軸に対して偏心している壁などの偏心した閉鎖部材を備える。２つの平行な回転軸である第１の回転軸と第２の回転軸との間の距離は、閉鎖部材の半径方向のオフセットの距離のほぼ２倍であってもよい。
【0026】
本発明の第２の態様によると、Ｖ型エンジンまたはボクサー・エンジンなどの内燃式自動車エンジンのための排気システムは、内燃式自動車エンジンの左側シリンダ群に接続可能な左側排気管、および内燃式自動車エンジンの右側シリンダ群に接続可能な右側排気管を備える。本発明によるこの第２の態様では、各排気管は、排気管が接続可能なシリンダ群から排出された排気ガスを受け取るための管入口と、少なくとも２つの排気出口、特に大気中に開口する主排気出口およびバイパス排気出口と、を画定する管構造を備える。
【0027】
本発明のこの第２の態様によると、各排気管は、弁装置の開状態では、排気ガスが管入口から少なくとも２つの排気出口のすべてに移動可能なように、ならびに弁装置の閉状態では、排気ガスが管入口から、少なくとも２つの、好ましくは正確に２つの排気出口のうちの好ましくは正確に１つに、特に主排気出口に流れることが防止されるように、管入口と少なくとも２つの排気出口のうちの１つとの間に配置された管開孔を開けるおよび／または閉じるための弁装置をさらに備える。各排気管は、管と管との間で排気ガスを移送するための少なくとも１つの接続部、特に共通の接続開孔をさらに備える。本発明のこの第２の態様による排気システムは、少なくとも１つの弁部材、好ましくは少なくとも１つの接続部を選択的に開けるまたは閉じるための正確に１つもしくは２つの弁部材を備える。
【0028】
したがって、本発明のこの第２の態様の排気システムは、左側管入口と、少なくとも２つの左側排気出口、特に左側主排気出口および左側バイパス排気出口と、左側弁装置が、排気ガスが左側管入口から少なくとも２つの左側排気出口の少なくとも１つに移送されるのを許容するまたは禁止することができるように、左側管入口と少なくとも２つの左側排気出口のうちの１つとの間に配置された、左側の管開孔を開けるおよび／または閉じるための左側弁装置と、を画定する管構造を備える左側排気管を有する。この左側排気管は、少なくとも１つの接続部をさらに備え、この接続部は、排気ガスを左側の管から右側の管へ移送するための、左右の排気管の共通の接続開孔によって実現されてもよい。弁部材は、少なくとも１つの接続部を選択的に開けるまたは閉じるために設けられてもよい。右側排気管は、右側管入口と、少なくとも２つの右側排気出口と、右側弁装置と、を画定する右側管構造を備え、これらは、対応する左側の構成要素によって左側の管において提供されるのと同じ機能を右側の管において提供する。左側排気管は、好ましくは右側排気管の２つの右側排気口とは異なる２つの左側排気口を有する。したがって、排気システムは、好ましくは合計で少なくとも４つの排気出口を有する。右側排気管は、排気ガスを右側の管から左側の管へ移送するための少なくとも１つの接続部をさらに備え、この接続部が好ましくは共通の接続開孔によって実現される。排気システムは、接続部を開けるおよび／または閉じるための少なくとも１つの弁部材を備える。排気システムは、特に、本発明の第１の態様に関して上記された第１および第２の弁部材のやり方で作用することができる第１の弁部材および第２の弁部材を含むことができる。本発明の第２の態様では、排気システムを通る排気ガス流は、性能および／または音放出を最適に改善することができるように、非常に厳密な仕方で弁装置および弁部材を介して制御されてもよいことが特に有利である。
【0029】
本発明のこの第２の態様に関して、左右の管のいずれの管も弁装置を備える。このようにして、左側主排気出口を通る排気ガス流は、左側弁装置によって支配的に制御されるが、右側主排気出口を通る排気ガス流は、右側弁装置によって支配的に影響される。例えば、上述のさらなる発展形態の１つに関して記載されたような共通の弁部材を含むことによって、１つの機能ユニットに左側弁装置および右側弁装置を含むことは可能であるが、１つのそれぞれの個々の左側または右側弁装置がそれぞれの左側または右側排気管に配置されることが好ましい。
【0030】
好ましくは、少なくとも４つの排気出口のそれぞれが大気中に開口し、各排気出口が他の排気出口のすべてから分離している。排気出口は、例えば、互いに隣接して、環状出口領域を有して互いに同軸に、ハニカム様式などで配置されてもよい。
【0031】
本発明の第２の態様の好ましい実施形態では、主排気出口の断面積または出口面積は、バイパス排気出口の断面積または出口面積よりも大きく、好ましくは少なくともおよそ１．１倍、１．２５倍、１．３倍、１．５倍、２．０倍、２．５倍、３．０倍、４．０倍またはそれ以上の大きさである。
【0032】
本発明の第２の態様による排気システムの別の好ましい実施形態は、接続部に対してそれぞれの左側または右側排気管の下流に配置された弁装置を含む。接続部は、好ましくは共通の接続開孔によって実現される。
【0033】
本発明の別の好ましい実施形態では、各排気管は、排気ガスを管入口から少なくとも２つの開口の１つに、好ましくはバイパス排気口に移送するためのバイパス管路をさらに備える。
【0034】
本発明のさらなる発展形態では、バイパス管路は、それぞれの排気管の主配管から分離され、この主配管は、接続部、好ましくは接続開孔を含むそれぞれの排気管の接続パイプの上流または下流で、それぞれの管入口、および少なくとも２つの排気口の少なくとも別の１つ、好ましくは主排気口を含む。
【0035】
本発明の第１および／または第２の態様による排気システムの好ましい実施形態は、例えば、２，０００ｒｐｍを下回る、３，０００ｒｐｍを下回る、３，０００ｒｐｍを上回る、４，０００ｒｐｍを上回る、２，０００〜４，０００ｒｐｍの所定のｒｐｍ域などのエンジン動作条件に応じて、および／またはスポーツ設定もしくは快適設定などのドライバによって選択される手動設定に応じて、接続部、特に共通の接続開孔を、好ましくは少なくとも部分的に、より好ましくは部分的に、および／または完全に開けるもしくは閉じるように弁部材を制御するための制御ユニットを含む。
【0036】
弁部材および弁装置を備える本発明の第１および／または第２の態様による排気システムのさらなる発展形態は、以下の設定の少なくとも１つに従って、弁部材ならびに弁装置を制御するようになされた制御ユニットを含むことができる。接続部、特に共通の接続開孔が閉じられ、右側排気管開孔および左側排気管開孔が開けられている第１の設定（設定Ｉ）。接続部、特に共通の接続開孔が開けられ、右側排気管開孔ならびに左側排気管開孔が開けられている第２の設定（設定ＩＩ）。接続部、特に共通の接続開孔が開けられ、右側排気管開孔および左側排気管開孔が完全に閉じられている第３の設定（設定ＩＩＩ）。設定Ｉでは、接続部、特に共通の接続開孔は、好ましくは完全に閉じられ、密閉されている。好ましくは、制御ユニットは、第１、第２、または第３の設定のいずれか１つに従って弁部材を制御するようになされている。より好ましくは、制御ユニットは、もっぱら３つの上述の設定Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩに従って弁部材ならびに弁装置を制御するようになされている。
【0037】
さらなる好ましい実施形態では、制御ユニットは、以下の設定の少なくとも１つにさらに従って弁部材を制御するようになされている。接続部、特に共通の接続開孔が好ましくは完全に閉じられ、右側排気管開孔および左側排気管開孔が完全に閉じられている第４の設定に従って（設定ＩＶ）。接続部、特に共通の接続開孔が開けられ、右側排気管開孔および／または左側排気管開孔が部分的に閉じられている第５の設定（設定Ｖ）。設定Ｖでは、部分的に閉じられていない排気管開孔は、完全に開けられている。接続部、特に共通の接続開孔が開けられ、一方の排気管開孔（左側排気管開孔または右側排気管開孔）が、好ましくは完全に開けられ、もう一方の排気管開孔、左側排気管開孔または右側排気管開孔が完全に閉じられている第６の設定（設定ＶＩ）。さらなる設定も可能である。
【0038】
本発明の第２の態様によるさらなる好ましい実施形態では、接続部、好ましくは共通の接続開孔は、左側排気管と右側排気管との実質的にＸ形のパイプ接合部に設けられている。Ｘ形のパイプ接合部は、本発明の第１の態様に関して上記されたように実現されてもよい。好ましくは、１つの接続部のみが排気管間で排気ガスを移送するために設けられている。
【0039】
本発明の第１の態様および本発明の第２の態様は、組み合わされてもよい。好ましくは、第１の態様のいかなる個々の特徴も、本発明の第２の態様による発明において使用されてもよい。特に、本発明の第２の態様に関して上記された個々の特徴は、本発明の第１の態様において使用されてもよい。
【0040】
排気ガス浄化装置、排気ガス洗浄装置および／または排気ガス消音装置（特にマフラおよび／または触媒）などの１つまたは複数の排気操作装置は、バイパス管路において、バイパス弁の分離位置の上流および／または下流の主管路において、あるいは他のどこかにおいて、例えば、エンジンとパイプ接合部との間で、パイプ接合部と排気出口との間で、パイプ接合部と上流または下流の弁装置との間で、排気ガス管の１つまたは好ましくは両方に配置されてもよい。
【0041】
排気システムは、大気中に開口する排気出口を除いて、大気に対して排気ガスの気密閉じ込めを実現する。そのような排気ガスの気密閉じ込めを提供することによって、排気ガスは、大気中に出る前に、エンジンから少なくとも１つの排気ガス浄化装置、排気ガス洗浄装置および／または排気ガス消音装置を通って流れることを強いられ、それにより望ましくないガス放出および／またはノイズ放出が省略される。この目的のために、排気システムの個々の構成要素、特に排気ガス浄化装置、排気ガス洗浄装置および／または排気ガス消音装置、パイプ接合部ならびに／あるいは弁装置には、ガス気密ハウジングが排気システムを通る排気ガス輸送に干渉しないように、少なくとも１つの相互接続入口および少なくとも１つの相互接続出口によって構築されたそれぞれのガス気密ハウジングが設けられている。
【0042】
さらなる実施形態、特徴および技術的態様は、従属請求項に記載されている。本発明の好ましい実施形態のさらなる詳細は、添付された図に示されている。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】一般的な構造による排気システムの第１の実施形態の概略図である。
【図1a】一般的な構造による排気システムの第２の実施形態の概略図である。
【図2】第１の実施形態による開いた弁部材を含むパイプ接合部の概略断面図である。
【図5a】２つの弁部材を含む第２の実施形態によるパイプ接合部上の上面図である。
【図10】２つの排気管間の接続開孔を開閉するための中央弁部材、および両方の管の管開孔を開けるまたは閉じるための共通の弁部材を有するパイプ接合部のさらなる実施形態である。
【図14】１つの特定の設定における排気システムの音放出を示す音マップである。
【図15】別の特定の設定における排気システムの音放出を示す第２の音マップである。
【発明を実施するための形態】
【0044】
内燃式自動車エンジンのための排気システムには、全体に参照番号１が付されている。排気システムは、２つの排気管、すなわち左側排気管５および右側排気管７を備える。表現「左側」および「右側」は、排気システムおよび／または内燃式エンジンの取付け位置を示すことがあるが、垂直面または別の方向に向けられた２つの分離されたシリンダ群も、２つの別個のシリンダ群および排気管５、７を区別するために、左側また右側であると記載されることがあることに留意されたい。また、表現「左側」および「右側」は、シリンダが一列に配置されたエンジンに接続された排気管であるが、各シリンダがその排気ガスをもっぱら左側排気管５または右側排気管７に送出するように前記直線状のエンジンの個々のシリンダの排気ガスに対して好ましくは設けられた２つの別個の排気管を指すために使用されることがあることに留意されたい。
【0045】
図１に示される内燃式自動車エンジン３は、左側の４つのシリンダ群３５および右側の４つのシリンダ群３７を含むＶ８エンジンを示す。また、本発明による原理は、Ｖ６エンジンまたはＶ１２エンジンなどの異なるシリンダ数のＶ型エンジン、または例えばボクサー・エンジンに使用されてもよいことは明らかであろう。
【0046】
エンジン３の各シリンダ群３５、３７は、排気ガスをシリンダ３７、３５から大気まで運ぶための排気管５、７に接続されている。右側シリンダ群３７は、排気ガスを下流に送出するための管入口７１に接続され、左側シリンダ列３５は、排気ガスを左側シリンダ列３５から運び去るための左側管入口に接続されている。
【0047】
左側排気管５は、左側シリンダ列３５と大気との間で以下の順番で配置された、接続パイプ５５に通じる管入口５１と、接続パイプ５５と、接続パイプ５５から下流へ、最終的に排気出口５３へ通じる除去パイプ５９と、を備える。同様に、右側排気管７は、右側シリンダ列３７から大気に向かって順番に、右側シリンダ列３７から排気ガスを受け取り、排気ガスをシリンダから運び去るための管入口７１と、管入口７１から排気ガスを受け取る右側接続パイプ７５と、排気ガスを接続パイプ７５から右側排気口７３に向かって運ぶための除去パイプと、を備える。
【0048】
各排気管５、７は、左側または右側弁装置５２、７２、およびそれぞれの右側または左側排気出口５３、７３近くに配置されたそれぞれの右側または左側リアマフラ１４などのさらなる部材を備えることができる。各管５、７は、図１では、右側および左側弁装置１３の上流の除去パイプ５９、７９から分割された少なくとも右側または左側バイパス管路５７、７７をさらに備える。図１による排気システム１は、２つの右側排気出口７３および２つの左側排気出口５３と、それぞれの主排気出口５３ａ、７３ａおよび第２の排気出口５３ｂ、７３ｂすなわちバイパス排気出口と、を有する。バイパス排気出口５３ｂ、７３ｂおよび／またはバイパス管路５７、７７は、主排気出口５３ａ、５３ｂあるいはそれぞれの管５または管７の直径よりも小さいことが好ましい、排気ガスを大気へ送出するための直径を有する。
【0049】
弁装置１３すなわちバイパス作動弁は、左側の管５および右側の管７のそれぞれの除去パイプ５９、７９に配置されている。それぞれのバイパス管路５７、７７は、バイパス作動弁１３の上流の除去パイプ５９、７９から分離されている。バイパス作動弁１３が開けられた状態または受動状態にある限り、排気ガスは、接続パイプ５５、７５から主排気出口５３ａ、７３ａに向かってそれぞれの管開孔を自由に通過することができる。より大きな直径の主排気出口５３ａ、７３ａを通して排気ガスを放出することは、より大量の空気または排気ガスがそれぞれの排気管５、７を通ってより小さなストリーミング抵抗（およびより少ないノイズ低減）で除去されることを可能にする。
【0050】
弁装置１３の作動状態または閉じられた状態では、管開孔は、閉じられ、それにより排気ガスは、左側または右側排気管５、７のそれぞれのバイパス管路５７、７７を流れ、バイパス開口５３ｂ、７３ｂを通って、したがって比較的小さな排気口を通って出るように強いられる。したがって、弁装置１３の作動状態は、エンジン３からの排気ガスの流れを排気システムのノイズ放出を低減させる比較的小さなバイパス・パイプ５７、７７に限定する。バイパス管路５７、７７およびバイパス排気出口５３ｂ、７３ｂに対する、主除去パイプ５９、７９および主排気出口５３ａ、７３ａの実質的な差異は、バイパス管路５７および／または出口５３ｂ、７３ｂにおける排気ガスに対する流動抵抗の増大ならびにより大きな消音効果であることは明らかであろう。
【0051】
弁装置１３は、０％開口から１００％開口まで、完全に閉じられてから完全に開けられるまで管開孔の有効サイズを連続的に調整するように制御されてもよく、これは、非常に微調整された調節を可能にする。
【0052】
図１（および図１ａ）による好ましい実施形態では、この抵抗は、主管路５９および主出口５３ａの対応する構成要素に対するバイパス管路５７、７７およびバイパス出口５３ｂ、７３ｂの両方の著しく小さなパイプ直径によって実現される。しかしながら、そのような抵抗は、バイパス管路５７、７７の部分または区間のみの、またはバイパス出口５３ｂ、７３ｂのみのサイズを低減させることによっても実現されてもよい。
【0053】
両方の管５、７のバイパス作動弁１３は、より軽快で、より高性能の運転のために開けられる（または受動的である）ように設定されてもよい。両方の管５、７のバイパス作動弁１３は、ノイズ低減のために、および／または車が軽快なまたは高性能な仕方で駆動されない場合は、閉じられ（または作動させられ）てもよい。
【0054】
右側の管７または左側の管５の一方の弁装置１３を開き、もう一方の管（５または７）の弁装置１３を閉じる（あるいは作動させる）ことも可能である。例えば、右側弁装置１３が閉じられ、左側弁装置１３が開けられる、またはその逆の弁装置設定は、中間の設定を実現することができ、性能を中程度に向上させ、音放出の中程度の増加を可能にする。
【0055】
さらに、図１に示される排気システム１の好ましい実施形態に関して、排気システム１は、接続パイプ５５、５７が、管５と管７との間で排気ガスを移送するための共通の接続開孔９１を形成するように、左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５とが連結されたパイプ接合部９を備える。
【0056】
パイプ接合部９は、実質的にＸ形である。パイプ接合部９のＸ形は、右側および左側接続パイプ５５、７５の形状によって実質的に実現され、これらの接続パイプのそれぞれがＵ形またはＶ形を実現するように曲げられる。左側接続パイプ５５と右側接続パイプ５７は、Ｕ形またはＶ形のそれぞれの先端部で連結されている。各接続パイプ５７、７５は、区間に分割されてもよく、すなわち、左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５が互いに接続され、それにより排気ガスが左側排気管５から右側排気管７に、およびその逆に通過することができる共通の接続開孔９１を実現する接合区間５６、７６に分割されてもよい。接合区間５６、７６の上流に、各接続パイプ５５、７５は、入口区間５５ａ、７５ａすなわちパイプ腕部を有し、そこを通って排気ガスがそれぞれの管入口５１または７１から接合区間５６、７６に向かって流れることができる。
【0057】
接合区間５６、７６の下流に、各接続パイプ５５、７５は、排気ガスを接合区間５６、７６、および特に共通の接続開孔９１からそれぞれの左側除去パイプ５９または右側除去パイプ７９に移送するための出口区間すなわちパイプ脚部５５ｂ、７５ｂを備える。
【0058】
左側パイプ腕部５５ａは、排気ガスを受け取るための左側管入口５１に接続された上流の入口開孔５５ｉを有する。同様に、右側入口区間すなわちパイプ腕部５７ａは、右側管入口７１から排気ガスを受け取るための右側管入口７１に接続された右側入口開孔７５ｉを有する。右側シリンダ列３７からの排気ガスは、右側管入口７１を通ってもっぱら右側接続パイプ７５およびその入口開孔７５ｉに流入する。同様に、左側シリンダ列３５からの排気ガスは、シリンダ３５から管入口５１を通ってもっぱら左側接続パイプ５５へ運び去られ、左側接続パイプ５５は、左側管入口５１から排気ガスを受け取るための入口開孔５５ｉを有する。
【0059】
パイプ接合部９は、左側シリンダ列５３から左側入口管５１へ除去される（矢印５０によって示される）排気ガスが、左側接続パイプ５５を通って左側除去パイプ５９へ完全に移送され、（矢印６０で示されるように）この除去パイプ５９を流れるように、左側排気管５の排気ガスを右側排気管７の排気ガスから分離するように閉じられてもよい弁部材９３を備える。実質的に同じやり方で、右側シリンダ列３３から右側管入口７１へ出る（矢印７０で示される）排気ガスは、右側接続パイプ７５を通って右側除去パイプ７９へ完全に運ばれ、この除去パイプ７９を通って（矢印８０で示されるように）右側排気口７３に向かって運ばれる。上述のパイプ接合部９の閉じられた状態は、受動状態または分離状態として記載されることがある。
【0060】
また、パイプ接合部９は、作動状態または混合状態として記載されることがある開けられた状態で使用されてもよい。パイプ接合部９の作動状態または混合状態に対しては、弁部材９３は、開いており、したがって共通の接続開孔９１を介して左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５との間の流体連通を可能にする。パイプ接合部９のこの状態では、右側シリンダ列３７から排出された排気ガス７０は、右側接続パイプ７５の入口区間７５ａへ進み、次いで右側接続パイプ７５のパイプ脚部すなわち出口区間７５ｂを通って右側除去パイプ７９に直接流入することができる。さらに、パイプ接合部９の開状態では、右側シリンダ列３７からの排気ガス７０は、好ましくは左側除去パイプ５９へ排出され、大気へ向かってさらに輸送されるように、右側入口区間７５ａから共通の接続開孔９１を通って左側接続パイプ５５へも流入することができる。
【0061】
同様に、弁部材９３が開いており、実質的に左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５との間の共通の接続開孔９１を開けたままにしておく場合は、左側シリンダ列３５から排出された排気ガスは、左側排気管の管入口５１を通って左側接続パイプ５５の入口区間５５ａへ、さらに、左側出口区間５５ｂに進み除去パイプ５９へ流れ、あるいは好ましくは右側パイプ脚部７５ｂを通って右側除去パイプ７９へ排出されるように、共通の接続開孔９１を通って右側接続パイプ７５へ流れることができる。
【0062】
共通の接続開孔９１は、弁部材９３の好ましくは連続的な調整によって、その混合領域または有効スループット領域のサイズが影響を受けてもよい。弁部材９３は、共通の接続開孔９１によって画定される混合領域の０％〜１００％をカバーすることによって、共通の接続開孔９１を通る流れを制限することができる。左側排気管５と右側排気管７との間の排気ガスの交換は、このようにして微調整されてもよい。
【0063】
Ｘ形の接合部９は、例えば、２つのパイプを（Ｕ形などの）部分的に弓形の形状に曲げることによって、その後に、各パイプがその先端部で実質的に同一の円形開孔を有するように、パイプの先端部でＵ形パイプの対称軸と同軸の好ましくは円形領域を除去することによって実現されてもよい。次いで、左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５との間で共通の接続開孔９１が実現されるように、２つのパイプがそれらの円形開孔において連結されてもよい。左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５との間には、左右の接続パイプ５５、７５間に対角線状に延在する円筒チューブ状区間が好ましくはない（すなわち、Ｈチューブがない）ことは明らかであろう。
【0064】
また、接続パイプ５５、７５は、円形断面とは別の形状、例えば正方形断面、楕円形断面、多角形断面などを有することができる。共通の接続開孔を実現するためのパイプ区間の開孔は、円形である必要はなく、例えば正方形、矩形、多角形、楕円形などであってもよい。
【0065】
左側排気管５の主パイプ、すなわち、左列３５の最後のシリンダの下流の管入口５１を実現するパイプ、入口区間５５ａ、出口区間５５ｂ、好ましくはさらに接合区間５６および除去パイプ５９の断面積は、好ましくは実質的に一定である。同じことが、右側排気管７の主パイプに当てはまり、すなわち、右側シリンダの下流の管入口７１、右側入口区間７５ａ、右側出口区間７５ｂ、および右側除去パイプ７９ならびに好ましくは右側接続パイプ７５の接合区間７６は、好ましくは一定である。特に、左側排気管５および右側排気管７の断面積は、互いに実質的に等しくてもよく、または管は、互いに実質的に鏡面対称であってもよい。
【0066】
排気ガスが一方の排気管からもう一方の排気管へ通過することができる領域であるため、混合領域と呼ばれることがある共通の接続開孔９１の断面積は、特にそれぞれの入口開孔５５ｉ、７５ｉまたは出口開孔５５ｏ、７５ｏにおいて、左側排気管５もしくは右側排気管７の断面積によって画定される、または特に左側接続パイプ５５もしくは右側接続パイプ７５の断面積によって画定される基準面積のサイズの少なくとも０．２５〜せいぜい４倍の寸法である。特に、混合領域は、基準面積のサイズの少なくとも０．５〜せいぜい２．０倍である。好ましくは、混合領域のサイズは、基準面積のサイズの少なくとも３／４〜せいぜい１．５倍である。より好ましくは、混合領域のサイズは、基準面積のサイズの９０％〜１１０％である。最も好ましくは、混合領域と基準面積は、同じサイズである。
【0067】
また、基準面積は、左側接続パイプ５５または右側接続パイプ７５の断面積によって、または接合区間５６、７６の中心または混合領域の中心における混合領域に垂直な両方の接続パイプ５５、７５の断面積の合計によって画定されてもよい。
【0068】
パイプ接合部９、および特に共通の接続開孔は、左側排気管と右側排気管７との間で排気ガスを移送するための唯一の接続部を実現する。本排気システムは、排気ガスがパイプ接合部９の接続パイプ５５、７５の少なくとも１つを流れることなしに、パイプ接合部９の上流の管入口５１、７１からパイプ接合部９の下流の除去パイプ５９、７９に直接流れることができるバイパス管路はない。
【0069】
個々の排気口５３ａ、５３ｂ、７３ａ、７３ｂそれぞれは、大気中に直ちに出る。特に、排気システムのバイパス管路５７、７７は、互いに別々に実現され、排気ガスの交換のための流体接続を有さない。主排気管路、特に弁装置１３の下流の除去パイプ５９、７９は、排気ガスの交換のための流体接続がパイプ接合部９の下流で実現されないように、互いに別々に実現されている。
【0070】
図１に示される好ましい実施形態による排気システム１では、エンジン３によって排出された排気ガス５２、７２は、実質的にすべて、エンジンによって排出されたガスが排気システム１から大気中へ排出される前に、パイプ接合部９、すなわちパイプ接合部９の接続パイプ５５および／または７５の少なくとも１つを流れなければならない。弁装置１３すなわちバイパス作動弁を通過した排気ガス５４、７４は、直接大気中に導かれる。バイパス作動弁１３を通過した後、左側排気管５の排気ガス５４ならびに右側排気管７の排気ガス７４は、指定された右側または左側ガス排気操作装置、例えば、洗浄装置および／または消音装置、特に触媒、またはリアマフラ１４などのマフラを通過してもよいことは明らかであろう。しかしながら、図１に示される本発明の第１の実施形態では、左側バイパス作動弁１３を通過した後の左側排気管５の排気ガス５４は、大気中に出る前に右側排気管７へもはや移送されなくてもよい。逆に、右側弁装置１３を通過した後の右側排気管７のいかなる排出空気７４も、大気中に直接または間接的に出る前に左側排気管５へ移送されることはもはや許容されない。
【0071】
Ｘ形の接合部９は、それぞれが左側接続チューブ５５または右側接続チューブ７５に属する出口区間５５ｂ、７５ｂを備える。左側出口区間５５ｂは、接合区間５６から左側出口開孔５５へ、または左側除去パイプ５９の方へ通じる。右側出口区間７５ｂは、右側接合区間７６から右側除去パイプ７９に向かって右側出口開孔７５ｏへ通じる。
【0072】
図１ａに示されるような排気システム１の好ましい実施形態は、図１に示される排気システム１と大部分は同一である。したがって、同じまたは同様の構成要素を示すために同じ参照番号が使用されている。図１ａに示される実施形態のパイプ接合部９は、図５〜図９に関して以下で述べられるパイプ接合部を使用するという点で図１に示される実施形態によるパイプ接合部９とは異なる。しかしながら、図２、図３または図４に示されるような、あるいは図１０〜図１３に示されるようなパイプ接合部も図１ａに示されるような排気システム１の実施形態において使用されてもよい。
【0073】
図１に示される排気システムと比較して図１ａによる排気システム１の主な差異は、パイプ接合部９の接合区間５６、７６の上流の主排気管から分離されたバイパス管路５７、７７によって実現される。図１ａでは、パイプ接合部９を流れない排気ガスは、大気に出るバイパス管路５７、７７のうちの１つを通過しなければならない。同様の実施形態（図示せず）は、シリンダ３５、３７と共通の接続開孔９１との間の任意の場所でバイパス管路５７、７７を分離することによって実現されてもよい。
【0074】
図１ａに示されるように、ここで示される排気システム１は、以下で詳細に記載されるように、パイプ接合部９が共通の弁装置９０を含む、図５〜図１３に示される実施形態のうちの１つによるパイプ接合部９を実装する排気システムに特に適している。そのような構成では、パイプ接合部の下流のさらなる弁装置は、省略されてもよい。
【0075】
図１ａに示されるような排気システム１は、排気システムがよりコンパクトなリアエンジン・レイアウトを有する車に特に適している。したがって、図１ａに示されるようなバイパス管路５７、７７の長さは、そのようなリアエンジン・レイアウト用に誇張されていると理解される。
【0076】
本発明による排気システム１のパイプ接合部の第１の好ましい実施形態が図２および図３に示され、ここで図２は、パイプ接合部が開いたまたは作動した混合状態におけるパイプ接合部９を示し、図３は、パイプ接合部が閉じられたまたは受動的な分離状態におけるパイプ接合部９を示す。図２および図３に示されるパイプ接合部９は、パイプ接合部９が右側弁装置７２の上流および左側弁装置５２の上流に配置されている図１による排気システム１において好ましくは使用されてもよいため、以前に述べられた参照番号と同一、図２および図３で使用される参照番号は、同じまたは同様の構成要素または特徴を指す。
【0077】
図２および図３のパイプ接合部９では、共通の接続開孔９１が形成され、この共通の接続開孔９１を通って、図２に示されるようなパイプ接合部９の開状態において、右列のシリンダ３７からの排気ガス７８ｂが右側排気管７から左側排気管５に自由に流れることができるように、かつ排気ガス５８ｂが左側シリンダ列３５から右側排気管７へ自由に流れることができるように、接続パイプ５５、７５は、その先端部で連結された弓形のパイプによって実現される。同時に、左側シリンダ列３５からの排気ガス５８ａは、左側接続パイプ５５の入口開孔５５ｉから左側接続パイプの出口開孔５５ｏへ通過することによって、依然として左側排気管５内に留まることができる。同様に、右側シリンダ列３７からの排気ガスは、矢印７８ａで示されるように、右側接続パイプ７５の右側入口開口７５ｉからその右側出口開口７５ｏへ通過することによって、右側排気管内に留まることができる。
【0078】
図２で開けられているとして示される弁部材９３は、例えばネジによって、回転可能なシャフト１０１に接続された単純なフラップである。シャフト１０１は、共通の接続開孔９１に対して一方が上流およびもう一方が下流にある２つの正対する軸受１０３によってパイプ接合部９に回転自在に固定されている。上流のおよび／または下流の軸受１０３は、ころ軸受によって実現されてもよいが、メンテナンスを容易にするために、好ましくは滑り軸受によって実現される。シャフト１０１は、（図１ａには示されていない）排気システム１の電子制御ユニット１１によって制御されるサーボモータなどの電子モータ９９によって駆動される。
【0079】
同じ電子制御ユニットは、共通の接続開孔９１ならびに右側の管７および／または左側の管５の管開孔を閉じるための弁装置１３を開けるまたは閉じる、あるいは部分的に開けるまたは部分的に閉じるために、弁部材９３を制御することができる。制御電子回路１１は、管開孔を完全に開けるまたは管開孔を完全に閉じるようにだけでなく、好ましくはまた、管開孔の部分的に開けられたまたは閉じられた状態が弁装置１３を介して達成されてもよいように、弁装置１３を制御することができる。
【0080】
図２および図３によるパイプ接合部９の好ましい実施形態の弁部材を実現するフラップ９３は、共通の接続開孔９１すなわち混合領域の面積と実質的に同じ面積であり、それによりフラップ９３は、音および／または排気ガスが左側の管５と右側の管７との間で移動するのを抑止するために共通の接続開孔９１を完全に閉じることができる。図２では、フラップ９３の形状は、実質的に楕円であり、フラップ９３に対応する共通の接続開孔９１（図示せず）の形状も楕円である。上記されたように、開孔９１の幾何学形状は、いくつかの可能な幾何学図形のうちの１つにより成形されてもよく、それに応じてフラップ９３が成形されることは明らかであろう。開孔９１およびフラップ９３の楕円形は、パイプ接合部９の空気力学的特性に関して有利であるが、製造を簡単にするために代わりに正方形または矩形が選択されてもよい、矩形または正方形として記載された形状が丸コーナを有してもよいことは明らかであろう。
【0081】
弁部材９３の動きは、弁部材９３、シャフト１０１もしくは電動モータ９９に作用する機械的制約を使用して、または電動モータ９９の電気的もしくは電子的制約によって、例えばコントローラ１１をプログラムすることによって、あるいはエンジンがある特定の所定の範囲、特に９０°を超えて動くことを抑止する電子エンジン１１の電源の電子部品を使用することによって、閉状態と開状態との間の約９０°の回転に特に制限されてもよい。
【0082】
図３は、弁部材９３がパイプ接合部９の共通の接続開孔９１を閉じているパイプ接合部９の閉状態または分離状態を示す。パイプ接合部９の閉状態では、左側シリンダ列３５からの排気ガスは、矢印５８ａで示されるように、もっぱらその入口開口５５ｉからその出口開口５５ｏへ左側接続パイプ５５を通過する。同様に、右側シリンダ列３７からの排気ガス７２は、矢印７８ａで示されるように、もっぱらその入口開口７５ｉからその出口開口７５ｏへ右側接続パイプ７５を通過する。言いかえれば、図３に示される閉じられたパイプ接合部９は、右側シリンダ列３７からの排気ガスが右側排気管７から左側排気管５へは決して通されず、左側シリンダ列３５からの排気ガス５２が左側排気管５から右側排気管７へは移送されない動作状態の接合部の実施形態を実現する。
【0083】
図２および図３に示されるように、本発明による排気システム１のパイプ接合部９は、米国特許第７，７０３，５７４（Ｂ２）号の移送チューブのような、左右の接続チューブ５５、７５間の移送チューブが実質的にない。むしろ、本発明による排気システムのパイプ接合部９では、排気ガスが左側シリンダ列３５から左側排気口５３に向かって流れる左側接続パイプ５５は、右側排気管７の接続パイプ７５に直接連結されている。そのようなパイプ接合部９は、左側排気管５と右側排気管７との間の音伝達および／または排気ガス伝達のあらゆる障害を最小にする。
【0084】
図４は、フラップ９３が２つのバイパス開孔９４を備える図２と同様の任意選択のパイプ接合部９を示す。弁部材９３に配置されたバイパス開孔９４は、弁部材９３がその全閉位置から開位置に向かって動かされるときに、排出空気の移動および／または音の移動における急激な変化が生じないように、左右の排気管５、７間の少量の漏れを可能にする。好ましくは、そのようなバイパス開孔９４は、接続開孔９１よりも著しく小さい。特に、バイパス開孔９４の面積は、共通の接続開孔９１のサイズの５０％未満、好ましくは３０％未満、より好ましくは２０％未満、最も好ましくは１０％未満である。また、弁部材９３の開孔９４と同様のバイパス開孔は、弁部材９３の寸法を共通の接続開孔９１よりも小さくすることによって実現されてもよい。
【0085】
弁部材９３が、共通の接続開孔９１を完全には閉じていない状態にされたとき、図４に示されるパイプ接合部９のパイプ開孔９４と同様の効果が図２および図３によるパイプ接合部９においても達成されてもよい。上記されたように、図２および図３に示される実施形態の弁部材９３の動き制約は、機械的に、電気的に、または電子的に実現されてもよい。フラップ９３として示される弁部材の動きは、例えば９０°未満、例えば約９５°または８０°に制限されてもよい。弁部材９３は、いかなる機械的な抑止がなくてもよく、１８０°、３６０°またはそれ以上の回転が可能であり、電動モータ９９または制御ユニット１１の仕様によって制限される可能性があってもよい。図４のフラップ９３は、内部に２つのバイパス孔を有する。代わりに、１つの孔、３つの孔、４つの孔、またはさらに多くの孔が同様のフラップ９３に配置されてもよい。それらの結合された領域が弁バイパス領域を画定する。
【0086】
本発明による排気システム１のためのパイプ接合部９の別の設計が、図５ａおよび図５ｂに示されている。図１〜図４で使用されたものと同じ参照番号が、図５ａおよび図５ｂ、ならびに図５ａおよび図５ｂの実施形態の異なる図、詳細および／または設定を示す後続の図においても、同じまたは同様の構成要素に使用されている。
【0087】
パイプ接合部９は、図５ａにおいてその開状態または混合状態、および図５ｂにおいてその閉状態または分離状態で示されている。図２ａに関して説明されたように、図５ａに示されるパイプ接合部９の開状態は、各シリンダ群３５、３７からの排気ガスが排気出力５３、７３へと、どちらの排気管にも移送されることを可能にする。左側シリンダ群５３から排出された排気ガス５０は、管入口５１を通って左側接続パイプ５５へ導かれ、左側出口開口５５ｏを通って左側排気口５３に向かって、または共通の接続開孔９１を通って右側接続パイプ７６内へと、さらに右側排気口７３に向かって自由に流れる。右側シリンダ群３７から排出された排気ガス７０は、右側接続パイプ７５を通って右側排気口７３に向かって、または共通の接続開孔９１を通って左側接続パイプ５５内へと、さらに左側排気口５３に向かって自由に流れる。
【0088】
図５ｂに示されるパイプ接合部９の閉状態では、パイプ接合部９の機能は、図３に示されるパイプ接合部の機能と実質的に等しい。しかしながら、図５ｂに示される実施形態では、２つの弁部材９３、すなわち左側弁部材９５および右側弁部材９７が、１つだけの弁部材の代わりに共通の接続開孔９１を通る排気ガスの通過を制限する。また、図５ｂによるパイプ接合部９は、左側弁部材９５または右側弁部材９７の一方のみが共通の接続開孔９１を閉じている場合（図示せず）に、閉じられた状態にある。２つの弁部材９５および９７の使用は、左側排気管５と右側排気管７との間の漏れ気密性を向上させる。
【0089】
図３に関して上記されたのと同様に、左側シリンダ群３５から排出された図５ｂの矢印５８ａで示される排気ガスは、もっぱら左側排気開孔５３に運ばれ、一方、右側シリンダ群３７から排出された排気ガス７０は、図５ｂの矢印７８ａで示されるように、もっぱら右側排気口７３に運ばれる。
【0090】
図５ａおよび図５ｂに示されるようなパイプ接合部９の１つのそれぞれの弁部材９５、９７が図６ａ、図６ｂおよび図６ｃでさらに詳細に示され、その回転軸（Ａ９５、Ａ９７）に対して偏心したフラップとしてまたは半径方向にオフセットされたフラップとして記載されることがある。
【0091】
図５ａ、図５ｂおよび図６ａに示されるような好ましい実施形態では、左側弁部材９５および右側弁部材９７は、互いに実質的に等しく、そのため図６ｂおよび図６ｃの詳細な図は、左右の弁部材９５、９７の両方に関連していると見なされてもよい。当然ながら、左側弁部材および右側弁部材は、代わりに、異なるように設計されてもよく、または互いに対して異なる寸法にされてもよい。
【0092】
図５ａ〜図６ｂに示されるように、本実施形態によるパイプ接合部９の各弁部材９３は、それぞれの左側または右側回転軸である（図６ｃおよび図６ｂで単に大文字Ａで示される）Ａ９５またはＡ９７の回りに回転させられてもよい。回転軸Ａ（Ａ９５ならびにＡ９７）は、実質的に、エンジンから排気口への流路に対して垂直に、および共通のパイプ開孔９１の中心を通る流路にも垂直に配置されている。言いかえれば、共通のパイプ開孔９１の中心を通って左側接続パイプ５５の中心から右側接続パイプ７５の中心へ想像線が引かれてもよく、左側弁部材９５または右側弁部材９７の回転軸Ａ９５またはＡ９７が、上述の想像線、ならびにそれぞれの左側接続パイプ５５または右側接続パイプ７５を通る中心流路の両方に垂直となるように、左側接続パイプ５５と右側接続パイプ７５とが連結されて、実質的にそれらの外周部に共通の接続開孔９１を形成する。図６ａに示されるように、弁部材９７、９５の軸は、互いに実質的に平行である。
【0093】
図６の実施形態による各弁部材は、好ましくは円形の上部回転プレート９６および好ましくは円形の下部回転プレート９８を備える。上部回転プレート９６および下部回転プレート９８の両方には、弁部材９３の回転軸Ａを規定するそれぞれのシャフト部分１０１が取り付けられている。図６ａに示されるように、弁部材９３は、シャフト部分１０１が左側回転軸Ａ９５または右側回転軸Ａ９７の回りで回転自在に担持される滑り軸受１０３によってパイプ接合部９に取り付けられている。
【0094】
図６ａに示されるように、各弁部材９３は、それぞれの左側または右側電動モータ、好ましくはサーボモータ９９によって駆動される。サーボモータ９９は、それぞれの弁部材９３（図示せず）のシャフト部分１０１に直接取り付けられてもよく、あるいは左側ギアボックス１０５を介して電動モータ９９から左側弁部材９５に、または右側ギアボックス１０７を介して右側電動モータ９９から右側弁部材９７に回転運動を伝達するための左側ギアボックス１０５または右側ギアボックス１０７を有することができる。図６ａの実施形態によるパイプ接合部９の簡略版は、左側弁部材９５および右側弁部材９７の両方を駆動するための共通の電動モータならびに共通のギアボックスを用いて、好ましくは鏡面対称で実現されてもよい。しかしながら、図６ａに示されるように、左側弁部材９５または右側弁部材９７を互いに独立して個々に作動させるための個々の電動モータ９９が好ましい。シャフト部分１０１に直接取り付けられていない電気エンジン９９の配置は、パイプ接合部９が配置されてもよい自動車内の利用可能スペースが常に限定されるという点で有利であり、その結果、モータ９９から弁部材９３に回転運動を伝達するためのギアボックス１０５、１０７または同様の手段の使用は、より少ないスペースを使用すること、および／または利用可能スペースを使用するのにより大きな自由度を提供することで有利となる。
【0095】
図６ｂおよび図６ｃに戻って、軸方向に延在する壁１０９は、上部回転プレート９６および下部回転プレート９８の両方に接続されている。回転軸Ａに対して、壁１０９は、回転軸Ａに対する弁部材９３の半径方向の外周に沿った円周方向距離αにわたって実質的に矩形の壁のように延在する。前記壁１０９の内側は、好ましくは平坦であり、外側は、好ましくは弁部材９３の回転軸Ａを取り囲む円筒区間を形成する。壁１０９は、図６ａ〜図６ｃに示されるように好ましくは中空であるが、また中実であってもよい（図示せず）。弁部材９３の壁１０９は、図５ｂに示されるように、共通の接続開孔９１を閉じるために使用されてもよい。この目的のために、壁１０９の円周方向広がりαは、図５ａに示されるように、回転軸Ａに対する共通の接続開孔９１の円周方向広がりβと少なくとも同じ大きさ、好ましくは円周方向広がりβよりも大きい。弁部材９３の壁１０９の円周方向広がりαが共通の接続開孔９１の円周方向広がりβよりも小さい場合、個々の弁部材９５、９７は、共通の接続開孔９１を決して完全に閉じることはできず、それによりバイパス開口が常に維持される（図示せず）。
【0096】
図５および図６に示されるパイプ接合部９は、弁部材９５、９７が回転軸Ａ９５またはＡ９７の回りを自由に回転することができるように、それぞれの左側または右側弁部材９５、９７が配置された実質的に円筒状の接合区間５６、７６を有する。機械的、電気的、または電子的制約は、図２〜図４に示される実施形態に対して上記されたのと同様のやり方で提供されてもよい。接合区間５６、７６の半径方向寸法Ｒ５６、Ｒ７６は、弁部材がそれぞれの左側接続パイプ５５または右側接続パイプ７５の接合区間５６、７６の１つ、２つまたはそれ以上の区間と密封係合することができるように、壁１０９の半径方向寸法Ｒと実質的に同じである。本文脈では、「密封係合する」とは、好ましくは、熱膨張を可能にするためにおよび／または弁部材９５、９７とパイプ接合部９の接合区間５６、７６の壁との間の摩耗を低減させるために、壁１０９の円周方向外側と接合区間７６または５６の円周方向内壁との間に小さな間隙が維持されてもよいことを意味する。
【0097】
図５および図６によるパイプ接合部９の入口区間５５ｉ、７５ｉおよび出口区間５５ｏ、７５ｏは、それぞれの左側または右側接合区間５６、７６の回転軸Ａ９５、Ａ９７に対して半径方向に延在するように実現される。接合区間５６、７６は、好ましくは入口区間５５ａ、７５ａと出口区間５５ｂ、７５ｂとの間に延在する休止面をその円周方向内側に備える。弁部材９５、９７の壁１０９は、弁部材が入口区間５５ａ、７５ａ、出口区間５５ｂ、７５ｂ、または共通の接続開孔９１に通じる接合区間５６、７６の開口のいずれの開口も狭めないように、休止面に配置されてもよい。図示されていない代替の実施形態では、休止領域は、代わりに、入口区間５５ａ、７５ａと共通の接続開孔９１との間および／または共通の接続開口９１の出口区間５５ｂ、７５ｂの間に設けられてもよい。接合区間５６、７６の休止領域は、壁１０９の円周方向寸法αよりも大きな円周方向寸法を有する。
【0098】
入口区間の円周方向広がりχ１および／または出口区間の円周方向寸法χ０は、弁部材９５、９７が接合区間５６、７６の各開孔を閉じることができるように、好ましくはαよりも小さい。
【0099】
図５および図６ａに関して上記されたような接合区間９は、図２および図３に示される実施形態による接合区間９と実質的に同一の働きをする。しかしながら、図１ａに示されるような排気システム１の好ましい実施形態では、図５および図６に関して記載されたような設計によるパイプ接合部は、以下の図７、図８および図９に記載されるさらなる設定に使用されてもよい。同じ参照番号が以前と同じまたは同様のパイプ接合部の構成要素に使用されている。
【0100】
図７は、弁部材９５、９７が、管開孔を部分的に閉じることによって、接合区間５６、７６から出口区間５５ｂ、７５ｂに向かって主排気管を通る流れを部分的に、好ましくは約５０％制限している状態のパイプ接合部を示す。
【0101】
バイパス作動弁１３を含む共通の弁装置９０としてのパイプ接合部９の使用可能性は、図８および図９に示される接合部９の状態を考慮して特に明らかになる。図８では、弁部材９５、９７は、排気ガスがパイプ接合部を通ってシリンダ３５、３７のいずれからも排気開孔へ流れることができないように、それぞれの左右の接合区間５６、７６とパイプ接合部９の上流のパイプ腕部５５ａ、７５ａとの間の管開孔を両方とも閉じている。弁部材９５、９７が接合区間５６、７６と出口区間５５ｂ、７５ｂとの間で管開孔を閉じるように配置された場合、図８に示されるような接合区間９の閉鎖とほとんど同一の効果が達成されてもよい。
【0102】
図９は、両方のシリンダ列３５、３７からの排気がパイプ接合部９を通るが、左側排気開孔５３に向かってのみ通過することができる状態を示す。この目的のために、右側接合区間７６と右側パイプ腕部７５ｂとの間の管開孔は、右側弁部材９７によって閉じられ、一方、左側弁部材９６は、左側接合区間５６の休止領域に位置する。この排気ガス輸送は、矢印５８ａおよび矢印７８ｂによって示されている。
【0103】
また、図５および図６の好ましい実施形態によるパイプ接合部９は、左側接合区間５５と左側パイプ脚部５５ｂとの間の管開孔が左側弁部材９５によって閉じられ、一方、右側弁部材９７が右側接合区間７６の右側休止領域の壁１０９に配置されている場合、図示されてないが、図９に示されるのと同様のやり方で、全エンジン３からの排気ガスをもっぱら右側排気口７３へ導くために使用されてもよい。
【0104】
パイプ接合部９のさらなる代替の実施形態が図１０〜図１３に示されている。図１０に示されるようなさらなる代替のパイプ接合部９は、図１に示される好ましい実施形態による排気システム１で使用されてもよいが、図１ａに示される好ましい実施形態による排気システム１に好ましくは実装される。以前に使用されたのと同様または同一の参照番号が同じまたは同様の構成要素を示すために使用されている。
【0105】
図１０〜図１３に示されるようなパイプ接合部９は、互いに独立して動かされる２つの弁部材９３ｂ、１３ｂを有する。中央弁部材９３ｂは、第１の電子モータ９９に接続されたシャフト１０１を有し、第２の弁部材１３ｂすなわち共通の弁部材は、第２の電動モータ９９に接続された第２のシャフト１１１を有する。シャフト１０１、１１１は両方とも、左側接続パイプ５５、右側接続パイプ７５、ならびに（両方の図１０および図１１では閉じられて示されている）共通の接続開孔９１を通って実質的に垂直に延在する回転軸Ａ１３に対して同軸で配置されている。左側接続パイプ５５および右側接続パイプ７５の接合区間５６、７６は、断面が実質的に矩形であり、共通の接続開孔９１が形成される共通の側壁を形成する。接合区間５６、７６の上流のパイプ腕部５５ａ、７５ａ、ならびに接合区間５６、７６の下流のパイプ脚部５５ｂ、７５ｂは、入口開口５５ａ、７５ａの実質的に円形断面または出口開口５５ｏ、７５ｏの実質的に円形断面に向かって、実質的に矩形断面を有する接合区間５６、７６との間の移行を実現するために、切頭されたように成形されている。
【0106】
図１０〜図１３に示される実施形態によるパイプ接合部９の接合区間５６、７６は、休止容積１１８に対する左右の接続パイプ５５、７５の移行容積１１５、１１７の分離を実現する内部隔壁１１６を有する。エンジン３からの排気ガスは、共通の弁部材１３ｂが少なくとも部分的に開いている（図示せず）、または完全に開いている（図示せず）限り、左右の接続パイプ５５、７５の移行容積１１５、１１７を通過することができる。共通の弁部材１３ｂを開けるために、共通の弁部材１３ｂは、左側接合区間５６と左側出口区間５５との間の、および右側接合区間７６と右側出口区間７５ｂとの間の管開孔を通る流れを抑止しないように、パイプ接合部９の休止容積１１８内へ動かされる。第２の弁部材１３ｂは、図１３に詳細に示されるそのフラップが左側の管区間５ならびに右側の管区間７において管開孔を実質的に全く同一に狭めるように成形されているため、共通の弁部材と呼ばれる。共通の弁部材１３ｂのフラップ区間は、ショベルまたはシリンダ表面の区間のように実質的に成形され、軸Ａ１３の回りで回転可能となるように互いにおよびシャフト１０１に接続されている。軸Ａ１３の回りの回転は、共通の弁部材１３ｂを、図１０および図１１に示されるような上述の管開孔を完全に閉じる全閉位置から、共通の弁部材１３ｂが、管開孔を狭めないように、休止容積１１８内に実質的に完全に受け取られる全開位置へ移動させることができる。
【0107】
中央弁部材９３ｂは、実質的に半円形を有し、中央弁部材９３ｂによってカバーされた面積は、理想的な半円の面積よりも大きく、好ましくは半円の面積のせいぜい１５０％であり、より好ましくは理想的な半円の面積の１２５％未満である。図１０に示されるように、中央弁部材９３ｂは、排気ガスが左側の管５から右側の管７に、または逆に流入することができないように、左側移行容積１１５を右側移行容積１１７から分離し、したがって、左側接続パイプ５５を右側接続パイプ７５から効果的に分離する閉状態に配置されてもよい。左側排気管５と右側排気管７との間の流体接続を提供するために、中央弁９３ｂは、弁部材９３ｂが休止容積１１８内へ動かされるように、その軸Ａ１３の回りで回転させられてもよい（図示せず）。
【0108】
図１０〜図１３の実施形態によるパイプ接合部は、休止容積１１８を大気から密封する蓋１１９を備える。中央弁部材９３ｂおよび共通の弁部材１３ｂは、一方が隔壁１１６に、もう一方がパイプ接合部９のケーシングに密封係合するが、熱膨張を可能にするために、ならびに移動可能な構成要素と静止した構成要素との間の摩耗を減少させるために、移動可能な共通の弁部材１３ｂおよび／または中央弁部材９３ｂおよび／またはパイプ接合部９のケーシングならびに隔壁１１６の両方との間に小さな間隙が存在してもよいことは明らかであろう。排気ガスは、間隙を通過することができるが、それにもかかわらず（エンジン３から排気口５３、７３へのパイプ接合部９内部の流れに影響を及ぼさない）わずかな量が、パイプ接合部９で制御されないやり方で大気中に出るべきでないことは明らかである。
【0109】
図１および図１ａに示される好ましい実施形態による排気システム１は、以下の設定に従って使用されてもよい。ラフなスポーツ設定と呼ばれることがある第１の設定によると、左側シリンダ群４５からの排気ガスは、もっぱら左側排気管５を通って両方の左側排気口５３ａ、５３ｂへ進むことが許容され、右側シリンダ群４７からの排気ガスは、もっぱら右側排気管７を通って右側排気主開口７３ａおよび右側バイパス開口７３ｂへ進むことが許容される。Ｖ８エンジンと組み合わせたこの第１の設定は、軽快でラフな甲高いＶ８音を可能にする。この第１の設定は、特に共通の接続開孔９１を完全に閉じることによって、および特に右側弁装置１３、７２の右側排気管開孔を完全に閉じ、特に左側弁装置１３、５２の左側排気管開孔を完全に開けることによって達成される。甲高い音は、シリンダの点火順序のために左右の管の排気ガスが分離されているために達成される。Ｖ８エンジンの典型的な点火順序は、「Ｌ、Ｌ、Ｒ、Ｒ、Ｌ、Ｒ、Ｌ、Ｒ」であり、Ｌは、左側群３５のシリンダの点火に関し、Ｒは、右側群３７のシリンダの点火に関する。左側排気管５および右側排気管７が、互いに分離されている場合、管内のガス流は、互いに干渉せず、これも甲高い音につながる。この第１の設定は、管パイプ容積が、低ｒｐｍおよび低排気ガス流に対して寸法が過大であるという事実により、低ｒｐｍ域、特に毎分３，０００回転未満、好ましくは２，０００ｒｐｍ未満での性能に特に有益である。低ｒｐｍ域では、パイプ接合部９でのガスの膨張に対してわずかなスペースしか必要とされない。
【0110】
第１の設定は、例えば、図３に示されるような、または図５ｂに示されるようなパイプ接合部９によって、あるいは閉じられた中央弁部材９３ｂおよび完全に開いた共通の弁部材１３ｂを有する図１０の実施形態のパイプ接合部によって実現されてもよい（図示せず）。
【0111】
バランスのとれたスポーツ設定として記載されてもよい第２の設定が適用されてもよく、その場合、左側または右側シリンダ群３５、３７の一方からの排気ガスが、左右の排気管５、７を通って排気口５３、７３のいずれか一方に移送されてもよい。このようにして、洗練されバランスがとれているが、軽快な大きな音出力が達成されてもよい。この設定に対して、共通の接続開孔９１は、排気ガスが左側排気管５と右側排気管７との間で移送されることができるように開いている。さらに、弁管５、７の弁装置１３、５２、７２が開いている。この設定は、排気管のパイプ内の背圧を低下させることによってエンジン性能を改善するために、中〜高ｒｐｍ域で特に有利である。特に、３，０００ｒｐｍよりも大きく、好ましくは４，０００ｒｐｍよりも大きな高ｒｐｍ域で。同じ左側シリンダ群３５または右側シリンダ群３７の、２つの近接した連続する圧力パルス「Ｌ、Ｌ」または「Ｒ、Ｒ」は、同じ管入口５１または７１において２つの圧力パルスを生成し、結果として、圧力パルスが互いに干渉するため、圧力パルスの振幅が高くなり、圧力パルスの持続期間が長くなる。左右の排気管５、７の接続は、この場合、利用可能なパイプ容積を２倍にし、これによって、圧力膨張の改善および背圧の低下が可能になる。第２の設定は、例えば図２、図５ａに示されるようなパイプ接合部９によって、または図１０〜図１３による完全に開いた共通の弁部材１３ｂ、およびパイプ接合部９の完全に開いた中央弁部材９３ｂによって達成されてもよい。
【0112】
特に、第２の設定では、ガス流、および圧力、ならびにエンジン性能を改善する２つの現象がパイプ接合部で起きる。第１の効果は、圧力パルス効果およびその反射と呼ばれる。排気管５、７の単一の管入口から左右の除去パイプ５９および７９の両方に流入することが許容された排気ガスの膨張により、一方の入口管５１、７１から来る正圧パルスは、それぞれのもう一方の入口管７１または５１において、部分的に負圧パルスに反転させられ、エンジンに向かって後ろ向きに（または上流に）進む。この反射された負圧パルスは、最後に言及された「もう一方の」管入口７１または５１において後続の９０°遅延した正圧パルスに当たり、これによって最後に言及された管入口７１または５１において排気ガスを掃気するのを支援する。このようにして、排気システムにおけるポンピング損失が低減され、このことが特に中ｒｐｍ域（例えば２，０００〜４，０００ｒｐｍ）においてエンジン性能に好影響を与える。この効果は、プッシュプル効果と呼ばれることがある。第２の効果は、「ガス流効果」と呼ばれることがある。高い運転パラメータ（全負荷、高ｒｐｍ域）の下では、第１の入口管から来る排気ガスは、それぞれのもう一方の管の出口での相対的な圧力のためにパイプ接合部９で分割される（噴射器効果）。したがって、約１％〜２％の総パワー増加の性能向上がもたらされる可能性がある。
【0113】
スムーズ設定またはサイレント設定と呼ばれることがある第３の排気システム設定では、排気ガスは、排気管５と排気管７との間で移送されることが許容されるが、もっぱらバイパス開口５３ｂ、７３ｂを通って出るために比較的小さな直径のバイパス管路５７、７７を流れるように強いられる。
【0114】
スムーズ設定に対しては、共通のパイプ開孔９１は、開けられているが、弁装置１３、５２および７２は、ガスがバイパス管路５７、７７を通ってバイパス排気口５３ｂ、７３ｂにのみ流れるこができるように作動させられる。このサイレント設定は、例えばバイパス作動弁１３がパイプ接合部９の下流に配置されている図１に示されるような排気システム１において、図２、５ａに示されるようなパイプ接合部設定、または図１０〜図１３に示されるようなパイプ接合部９の全開の共通弁部材１３ｂおよび全開の中央弁部材９３ｂによって達成される。
【0115】
第４の設定では、共通の接続開孔９１ならびに弁装置１３、５２、７２の管開孔は、両方とも完全に閉じられている。これは、性能を改善しないが、音放出を低減させることができる。
【0116】
第５の設定では、排気ガスは、左側排気管５と右側排気管７との間で移送されることが許容されるが、弁装置１３の少なくとも１つの管開孔は、少なくとも部分的に閉じられ、それぞれの主排気口５３ａおよび／または７３ａを通る排気ガスの自由な流れを阻害する。これは、図１ａによる排気システムに関して、例えば、図７に示される実施形態に従って、または図１０の実施形態のパイプ接合部９の実施形態における完全に開けられた中央弁部材９３ｂおよび部分的に開けられた共通の弁部材１３ｂによって実現されてもよい（図示せず）。
【0117】
第６の設定では、排気ガスは、左側排気管５と右側排気管７との間で移送されてもよいが、もっぱら左側排気口５３あるいは右側排気口７３通って排気システム１を出ることができる。この設定は、例えば図２または図１０に示されるようなパイプ接合部９を有する排気システムにおいて図９に示されるような実施形態によって達成されてもよく、第６の設定は、さらなる弁が左側または右側バイパス管路５７、７７の少なくとも１つに設けられている場合にのみ達成されてもよい（図示せず）。
【0118】
第５および第６の設定は、現代の高性能エンジン、特にＶ６エンジンおよびＶ８エンジンにおいて好ましくは使用されてもよく、これらのエンジンは、エンジンのシリンダ、例えば左側シリンダ列３５または右側シリンダ列３７の一部の解放を可能にする。排気システムは、通常、全負荷運転時の背圧を最小にするために寸法決めされており、これは、いわゆるパーシャル・スロットル運転またはシリンダ解放動作時の不快なブーミング音および／または望ましくないエンジン・ノイズを引き起こす可能性がある。第５または第６の設定は、これらの望ましくない影響を低減させることができる。
【0119】
一般に、管と管との間、すなわち左側の管５と右側の管７との間に流体連通がある場合、半分のエンジン（１つのシリンダ列）の基本点火順序周波数の音が強調される。管５と管７との間の開放接続は、全エンジン（両方のシリンダ列）の基本点火順序周波数を強調する。偶数のシリンダの場合、後者は、前者よりもほぼ２倍高い。排気システムの排気音の最も支配的な要因である点火順序および周波数は、その高調波次数にも影響を及ぼす。共通の接続開孔９１を開けるまたは閉じることによって、排気システムから放出される音は、著しく変えられることがあり、したがって、異なる音特性を有する２つの独特な設定が達成されることがある。
【0120】
図１４および図１５による音マップは、排気システムによって放出されたノイズレベル（ｄＢＡ）を示し、およそ８５ｄＢＡを上回るノイズレベルが黒で示され、およそ８５ｄＢＡを下回るノイズレベルが白で示されている。上記されたように、本発明による排気システムは、以下でさらに詳細に記載される２つの独特な音特性の選択を可能にする。排気音測定は、エンジンの毎分回転数、および排気出口の近くに配置されたマイクロホンからの信号を検出する測定機器の使用によって車両に対して行われてもよい。エンジンのあらゆる可能なｒｐｍ設定に対して信号を抽出して周波数領域（ＦＦＴ）で分析されるように、いわゆる次数追跡プロセスが使用されてもよい。その場合、ｒｐｍ依存の音スペクトルが図１４および図１５に示されるように、マトリックスに組み合わされてもよい。
【0121】
図１４および図１５による音マップは、音の周波数および音量特性をエンジンのｒｐｍ設定に応じて１つのグラフで表わしている。内燃式エンジンは、その回転数に対して比例または線形出力を提供するため、音放出の次数または高調波は、８５ｄＢＡ以上の音放出に対して、音カラーマップで直線として表わされている。図１４および図１５に示される音測定は、本発明による排気システムに接続されたＶ８バイターボ・エンジンを用いて行われた。
【0122】
図１４は、左右の主排気管間の開けられた接続に対する音マップを示す。図１５は、左側の管と右側の管との間の接続（共通の接続開孔）が閉じられている本発明による排気システムに対する音マップを示す。
【0123】
図１４を参照すると、最も支配的な高調波次数は、Ｖ８バイターボ・エンジンの全ｒｐｍ域にわたって３．０〜３．５である。Ｖ８バイターボ・エンジンの中ｒｐｍ域では、４．０、４．５および５．０の高調波次数も支配的である。より高い次数（６〜１０）は、存在するが、はるかに強さが小さい。１．５〜２．０次の低周波音は、存在しない。
【0124】
管と管との間の閉じられた接続に関する図１５の音マップでは、音放出は、明らかに異なる。特に、左側排気管と右側排気管との間の開けられた接続は、より低い高調波次数、すなわち１．５〜２．０次も聞こえることを可能にする。さらに、上記の閉じられた配置とは異なり、次数４〜１０の、この範囲の２分の１の次数すべてを含む、広いスペクトルも存在し、このスペクトルは、強い広帯域音を規定する。具体的には、４，０００〜６，２００ｒｐｍのｒｐｍ域では、この広帯域は、図１４の閉じられた接続の音マップと比較してはるかに強い。
【0125】
図１４および図１５に示される音響放出の違いは、人間の耳によって十分検出される。図１４に提示された音は、それほど強くなく、より滑らかで、洗練されている。図１５による音は、より積極的で、より高いピッチを有し、エンジンの基本的な特性を強調する。
【0126】
エンジン・シリンダの全数がＮ（例えば、図１に示されるように８）であり、エンジンタイプが４ストロークタイプである場合、各エンジンのシリンダ・バンクまたはシリンダ群は、Ｎ／２のシリンダ（図１に示されるエンジン３の左側列３５ならびに右側列３７の両方とも４つのシリンダ）を有し、その結果、左側の管５および右側の管７が接続されている場合の基本点火音順序周波数は、式、ＦＯｃｏｎ＝Ｎ・ｆ／２で計算されてもよく、ここでｆは、エンジンの毎秒回転速度である。
【0127】
エンジン速度が理想的なｒｐｍから最大のｒｐｍまで可変であるため、各点火順序は、最小周波数から最大周波数までの範囲を有する。管５と管７との間の接続が完全に閉じられている場合は、点火音または順序周波数に対する基本式は、ＦＯｄｉｓｃｏｎ＝Ｎ・ｆ／４である。
【0128】
点火順序周波数は、エンジンのレイアウト（シリンダヘッドとクランク室のレイアウトとの間の角度）のためにわずかにずらされてもよい。しかしながら、音の支配は、両方の動作状態間で維持されている。
【0129】
上記の説明、図および特許請求の範囲で開示された特徴は、任意の組合せのように本発明の異なる実施形態において個々に本発明を実現するために重要である場合がある。
【符号の説明】
【0130】
１ 排気システム３ 内燃式自動車エンジン
５ 左側排気管
７ 右側排気管
９ パイプ接合部
１１ 制御ユニット
１３ 弁装置
１４ リアマフラ
３５ 左側シリンダ群
３７ 右側シリンダ群
５１、７１ 管入口
５２、７２ 弁装置
５３、７３ 排気出口
５３ａ、７３ａ 主排気出口
５３ａ、７３ｂ バイパス排気出口
５０、７２、５８ａ、５８ｂ、５４ 排気ガス
７４、７８ａ、７８ｂ、６０、８０ 排気ガス
５５、７５ 接続パイプ
５５ａ、７５ａ 入口区間
５５ｂ、７５ｂ 出口区間
５５ｉ、７５ｉ 入口開口
５５ｏ、７５ｏ 出口開口
５７、７７ バイパス管路
５９、７９ 除去パイプ
５６、７６ 接合区間
９０ 共通の弁装置
９１ 共通の接続開孔
９３、９５、９７ 弁部材
９４ バイパス開孔
９６ 上部回転プレート
９８ 下部回転プレート
９９ 電子モータ
１０１、１１１ シャフト
１０３ 軸受
１０５、１０７ ギアボックス
１０９、１１６ 壁
１１５、１１７ 移行容積
１１８ 休止容積
１１９ 蓋
Ａ 回転軸
Ｒ 半径方向広がり
α 壁の円周方向広がり
β 共通の接続開孔の円周方向広がり
χ０ 出口区間の円周方向寸法
χ１ 入口区間の円周方向寸法