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Gerät zur Verminderung der Schwingungseffekte und des Rückstaues im Auspuffsystem eines
Verbrennungsmotors
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zusatzgerät zum Anbau an eine Auspuffanlage von Verbrennungmotoren und setzt sich zum Ziel, ein Gerät zu schaffen, durch welches eine Verminderung der Schwingungseffekte und des Rückstaues im Auspuffsystem erreicht wird.
Der Gasstrom im Auspuffsystem eines Mehrzylinderverbrennungsmotors ist sehr unausgeglichen, da sich grosse Druckwellen mit dazwischen auftretenden schwachen abwechseln. Am offenen Ende des Auspuffrohres tritt eine Reflexion des Gasstromes auf. Dadurch werden bei den gebräuchlichen Auspuffsystemen, ja sogar bei Auspuffanlagen, bei denen die Gase ohne Behinderung durchgehen, oder Schalldämpfern die positiven Druckwellen am Ende des Rohres reflektiert und in den Auspuffkanal zurückgeworfen.
Diese Impulse können mit den frei ausströmenden Gasen des Motors interferieren und verursachen einen plötzlichen Gegendruck, der zu verschiedenen Zeiten im gesamten Geschwindigkeitsbereich, ohne Rücksicht auf das Arbeitsprinzip des Motors, dem freien Austritt der Auspuffgase aus dem Auslasskanal entgegenwirkt.
Es ist nun bereits ein solches Zusatzgerät bekanntgeworden. Dieses Gerät besteht aus einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung filr die Auspuffgase auf der einen Seite und wenigstens zwei Auslassöffnungen auf der andern Seite, welches einen nahezu ungehindertenDurchfluss der Auspuffgase von den Einlassöffnungen
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luft in das Gehäuse aufweist, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die einströmende Frischluft die plötzliche Rückstauwirkung verhindert oder zumindest reduziert.
Das beschriebene Gerät ist dazu bestimmt, durch seine Arbeitsweise Energie nutzbar zu machen, die früher verloren war, indem Rückdruckwellen bzw. Pulsationen im Auspuffsystem unterdrückt werden. Durch Beobachtung der Schwingungsausbildung mittels eines Kathodenstrahloszillographen und Studium des Effektes und der Wirkungsweise des Gerätes in einem Auspuffsystem ist der Erfinder zur Erkenntnis gelangt, dass gewisse Veränderungen an dem bekannten Gerät notwendig waren, um einen maximalen EnergieRückgewinn, grössere Anfahrbeschleunigung und Brennstofferspamis zu erzielen. Diese Veränderungen beziehen sich auf bestimmte als kritisch zu erachtende Abmessungen des Gehäuses.
Die vorstehend aufgezählten Vorteile werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Querschnittsfläche des Gehäuses ungefähr 6,5mal so gross wie die äussere Öffnung der Lufteinlassdüse ist, die Ihrerseits ungefähr 6, 25mal so gross ist wie die innere Öffnung der Düse. Mitbestimmen für den angestrebten Mehreffekt ist entsprechend weiteren zweckmässigen Erfindungsmerkmalen die Ausbildung einer Querwand des Gehäuses, welche die wirksame Länge des Gehäuses bestimmt, das innere Ende der Auspuffgaseinlassdüse und der Frischlufteinlassdüse trägt und welche in einer Entfernung von ungefähr 1/6 der Gesamtlänge des Gehäuses von dessen einem Ende angeordnet ist.
In den Zeichnungen ist eine Ausführung der Erfindung dargestellt, ohne dass sich diese darauf beschränkt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Gerät, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. l, Fig. 3 ist eine Seitenansicht, gesehen von der rechten Seite gemäss Fig. 1.
Das Gerät besteht aus einem ovalen Gehäuse 10 : es kann auch die Form gemäss Fig. 2, eine runde oder jede beliebige andere aufweisen. An einem Ende des Gehäuses ist ein kurzes Rohr 11 vorgesehen, mittels dessen das Gehäuse an das etwas verkürzte Auspuffrohr eines normalen Kraftwagenschalldlmpfers angeschlossen werden kann. An der andern Seite weist das Gehäuse 10 zwei parallel angeordnete Auslassrohre 12 und 13 auf. Das Auslassrohr 12 liegt dem Einlassrohr 11 axial genau gegenüber. Am Einlassende 10
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ist eine Öffnung 14 vorgesehen, in die die Düse 15 eingepasst ist. Diese Düse dient dem Einlass von Frisch- luft in das Gehäuse. Der Luftstrom wird durch die Bewegung des Fahrzeuges reguliert.
Es ist festzustellen, dass die Düse 15 dem Auslassrohr 13 genau gegenüber liegt.
Das im Einklang mit der Erfindung vorteilhafteste Ausführungsbeispiel weist folgende Dimensionen für das Gehäuse und die Lufteinlassöffnung auf :
Fläche a = ungefähr 6, 5 a2 (günstiger 6, 66 a a2 = 6, 25 a (günstiger 6, 3 a).
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Das Gehäuse des Gerätes selbst hat eine Länge 12 und wird dadurch gebildet, dass-eine Trennwand 10a am Gehäuse eingezogen ist, die durch das innere Ende des Rohres 11 und die Lufteinlassdüse 14 unterbro- chen ist.
Das oben beschriebene Gerät ist ein Zusatzgerät zur normalen Kraftfahrzeugauspuffanlage. Der darin entstehende Luftstrom, der durch die Bewegung des Fahrzeuges verursacht und durch die Konstruktion der
Düse geregelt ist, verhindert oder verringert den partiellen Vakuumeffekt. Das Beharrungsvermögen der
Luft im Gehäuse und das ständige Zufliessen von Kaltluft verhindern im wesentlichen das Rückströmen vom freiliegenden Ende des Auspuffrohres in die Auspuffanlage selbst.
Bei geeigneten Abmessungen und entsprechender Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder des Luftstromes kann die Wirkweise des Zusatzgerätes dahingehend erweitert werden, dass es wie ein Auspuffgasabsauger wirkt, wodurch seine Wirksamkeit naturgemäss erhöht wird.
Obwohl das Gerät im Prinzip für die Verwendung an einem (straight-through) den Gasdurchgang nicht behindernden Schalldämpfer konstruiert wurde, ist seine Anwendung auch bei andern Schalldämpferanla- gen von Vorteil, denn es beruhigt die restlichen Schwingungen, wodurch deren Einfluss reduziert und der
Rückstau im ganzen System auf ein Minimum eingeschränkt wird.
Abgesehen von der Steigerung der Motorleistung steigert das im Einklang mit der Erfindung stehende
Gerät auch die Leistung des Schalldämpfers und zeitigt dieselbe angenehme Wirkungsweise wie ein Dop- pelauspuffsystem, wobei die Kosten und die Herstellungsschwierigkeiten weit geringer sind als die beiden in herkömmlicher Bauweise hergestellten Doppelauspuffsystemen.
In den Fällen, in denen ein Hochfrequenzabsorber eingebaut wird, kann das gegenständliche Zusatz- gerät anstatt hinter auch vor dem normalen Schalldämpfer des Auspuffsystems angebracht werden.
In besonderen Fällen kann auch ein Ventilator montiert werden, um das Gehäuse des Zusatzgerätes mit Frischluft zu versorgen.
Das beschriebene Gerät kann auch als Hauptschalldämpfer allein verwendet werden ; die Kaltluft kühlt die Auspuffgase und verringert den Druck. Dadurch, dass sich die Frischluft mit den Auspuffgasen vermischt, dämpft sie die Schwingungsamplituden und drückt bei richtig gewählter Düse und entsprechender Geschwindigkeit die Auspuffgase aus dem Gehäuse, wodurch eine Lärmverringerung eintritt, die im wesentlichen der eines Schalldämpfers herkömmlicher Bauweise entspricht. Darüber hinaus ergeben sich die Vorteile einer geringen Grösse, geringer Anfälligkeit gegen Verstopfungen (Verrussen) und vor allem einer starken Verminderung des Rückstaues. Da weiters das Auftreten von Stosswellen fast vollkommen ausgeschaltet wird, ergibt sich eine wesentlich gleichmässigere Auspuffcharakteristik des Motors.
Ein erfindungsgemäss konstruierter Schalldämpfer kann an jedem Fahrzeug (z. B. Auto, Schiff), ja sogar an jeder Maschine montiert werden, die-eine Beschleunigung des Gasstromes durch einen sich in bezug auf den Schalldämpfer'in Bewegung befindlichen Luftstrom ermöglicht. Der Luftstrom kann durch die Bewegung des Fahrzeuges, in dem der Schalldämpfer montiert ist, hervorgerufen werden oder durch eine Luftpumpe oder einen Ventilator, ja sogar durch die Sogwirkung der Auspuffgase selbst. Das Gerät kann als normales Zusatzgerät zu einem normalen Schalldämpfer, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, verwendet werden oder bei offenen Auspuffrohren, wie sie Rennmaschinen aufweisen.
Im letzteren Fall wird das entsprechend dimensionierte Gerät am Ende des Auspuffrohres montiert, wodurch die Mängel der bestehenden Auspuffsysteme zum Teil ausgeglichen werden. Seine Wirksamkeit hängt von der des schon bestehenden Schalldämpfers ab, eine wesentliche Verbesserung ist jedoch auf alle Fälle gegeben.
An das beschriebene Gerät kann auch ein Hochfrequenzschalldämpfer angeschlossen werden (z. B. an der Ein-oder Auslassseite oder auch an beiden). Dieser Hochfrequenzschalldämpfer kann aus einem Gehäuse bestehen, das mit Glaswolle oder einem andern Dämpfungsmaterial angefüllt ist. Dieses Material umgibt ein oder mehrere durchlöcherte Rohre, die mit den Auslassöffnungen der Rohre 12 oder 13 des eigentlichen Schalldämpfers verbunden sind.
Zusammenfassend kann gesagt werden : Die gegenständliche Erfindung stellt einen Schalldämpfer (Auspuffsystem) relativ geringen Konstruktionsaufwandes dar, dessen Wirksamkeit auf Expansion, Kühlung
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und Beruhigung der Auspuffgase, auf Reduzierung oder vollkommene Ausschaltung des Rückstosses und seiner Auswirkung auf das System beruht, was dadurch erreicht wird, dass den Rückstosswellen durch Zuleiten eines relativ starken, kalten Luftstromes entgegengearbeitet wird, was unter besonderen Umständen einer Absaugwirkung gleichkommt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zur Verminderung der Schwingpngseffekte und des Rückstaues im Auspuffsystem eines Verbrennungsmotors, bestehend aus einem Gehäuse, welches ein nahezu ungehindertes Durchströmen der Abgase zwischen den Endbegrenzungen gestattet und auf einer Seite eine Einlassöffnung für die Abgase und mindestens eine Einlassdüse für Frischluft in das Gehäuse und an der gegenüberliegenden Seite mindestens zwei Ausströmdüsen für die Abgase aufweist, wobei die Düse für die Abgase bzw.
für die Luft die gleiche Achse wie je eine der Ausströmdüsen hat und die Einlassdüse für die Abgase direkt an ein Gehäuseende und die Ausströmdüse direkt an das gegenüberliegende Ende des Gehäuses anschliessen und der Raum des Gehäuses zwischen den Ein-und Ausströmöffnungen zur Ermöglichung eines ungehinderten Durchströ-