AT505406B1 - EXHAUST SYSTEM FOR A TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

EXHAUST SYSTEM FOR A TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

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Description

2 AT 505 406 B12 AT 505 406 B1

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, dessen Abgasleitung in eine Reflexionskammer ragt, die eine der Mündungsöffnung der Abgasleitung mit axialem Abstand gegenüberliegende, die Reflexionskammer von einer Auslasskammer trennende Reflexionswand aufweist, und mit einer einerseits mit der Reflexionskammer und anderseits mit der Auslasskammer in Strömungsverbindung stehenden Zwischenkammer auf der der Auslasskammer gegenüberliegenden Seite der Reflexionskammer.The invention relates to an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine having at least one cylinder, the exhaust pipe protrudes into a reflection chamber, which has one of the mouth opening of the exhaust pipe with axial distance opposite, the reflection chamber of an outlet chamber separating the reflection wall, and on the one hand with the Reflection chamber and on the other hand with the outlet chamber in fluid communication intermediate chamber on the opposite side of the discharge chamber of the reflection chamber.

Um eine vorteilhafte gasdynamische Rückwirkung auf die Abgase einer Zweitakt-Brennkraftmaschine auszuüben und damit das Spül- und Ladeverhalten durch eine entsprechende Schwingungsanregung der Abgase zu verbessern, ist es bekannt, die Abgasleitung in einer Reflexionskammer münden zu lassen, die eine der Mündungsöffnung der Abgasleitung gegenüberliegende Reflexionswand für die Druckwellen der Abgasströmung aufweist. Da der in der Abgasleitung vorzusehende Abgaskatalysator üblicherweise unweit der Mündungsöffnung der Abgasleitung im Bereich der Reflexionskammer vorgesehen wird, soll der Katalysator über die Reflexionskammer keine Kühlung erfahren. Aus diesem Grund werden zur Sicherstellung vergleichweiser kurzer Baulängen die heißen Abgase aus der Reflexionskammer über eine Zwischenkammer einer Auslasskammer zugeführt, wobei die Reflexionswand die Reflexionskammer von der Auslasskammer trennt und die Zwischenkammer auf der der Auslasskammer gegenüberliegenden Seite der Reflexionskammer liegt. Durch Strömungskanäle einerseits zwischen der Reflexionskammer und der Zwischenkammer sowie anderseits zwischen der Zwischenkammer und der Auslasskammer wird für eine entsprechende Strömungsverbindung gesorgt.In order to exert an advantageous gas-dynamic reaction to the exhaust gases of a two-stroke internal combustion engine and thus to improve the flushing and charging behavior by a corresponding vibration excitation of the exhaust gases, it is known to open the exhaust pipe in a reflection chamber, the one of the mouth opening of the exhaust pipe opposite reflection wall for the pressure waves of the exhaust gas flow. Since the exhaust catalyst to be provided in the exhaust pipe is usually provided not far from the mouth opening of the exhaust pipe in the region of the reflection chamber, the catalyst should experience no cooling via the reflection chamber. For this reason, to ensure comparatively short overall lengths, the hot exhaust gases from the reflection chamber are fed via an intermediate chamber to an outlet chamber, the reflection wall separating the reflection chamber from the outlet chamber and the intermediate chamber lying on the opposite side of the reflection chamber from the outlet chamber. By flow channels on the one hand between the reflection chamber and the intermediate chamber and on the other hand between the intermediate chamber and the outlet chamber is provided for a corresponding flow connection.

Um Schalldämpfer zu schaffen, die sich auf einfache Weise den jeweiligen Erfordernissen anpassen lassen, ist es darüber hinaus bekannt (DE 32 18 456 A1), die die einzelnen Kammern voneinander trennenden Wände und folglich auch die Reflexionswand der Reflexionskammer aus in ein zylindrisches Gehäuse einführbaren Einsätzen zu bilden, die einen konischen Außenring und eine achsnormale zentrische Scheibe umfassen, wobei die zentrische Scheibe gegenüber dem konischen Außenring durch eine Muffe abgegrenzt ist, die wahlweise Rohrstutzen aufnehmen kann. Liegt in einer möglichen Ausführungsform die Mündung der an den Muffendurchmesser angepassten Abgasleitung dieser Reflexionswand mit Abstand gegenüber, so hat der konische Außenring kaum Einfluss auf die Reflexion der Druckwellen der Abgasströmung. Zur hinsichtlich der Strömungsverhältnisse verbesserten Umlenkung der aus der Abgasleitung in die Reflexionskammer austretenden Abgase ist es schließlich bekannt (DE 83 00 742 U1, FR 1 325 060 A, US 2 609 856 A, US 3 853 201 A, US 4 143 739 A), die Reflexionswand in Bezug auf die Abgasleitung koaxial und konkav auszubilden, was jedoch keinen merklichen Einfluss auf das gasdynamische Schwingungsverhalten der Abgassäule in der Abgasleitung nach sich zieht.In order to create silencers that can be easily adapted to the respective requirements, it is also known (DE 32 18 456 A1), the individual chambers from each other separating walls and consequently also the reflection wall of the reflection chamber insertable into a cylindrical housing inserts to form, which comprise a conical outer ring and an axis-normal centric disc, wherein the central disc relative to the conical outer ring is delimited by a sleeve which can accommodate optional pipe socket. If, in one possible embodiment, the mouth of the exhaust pipe adapted to the sleeve diameter is located at a distance from this reflection wall, then the conical outer ring has hardly any influence on the reflection of the pressure waves of the exhaust gas flow. Finally, with regard to the flow conditions, improved deflection of the exhaust gases emerging from the exhaust gas line into the reflection chamber is known (DE 83 00 742 U1, FR 1 325 060 A, US Pat. No. 2,609,856 A, US Pat. No. 3,853,201 A, US Pat. No. 4,143,739 A). , Coaxially and concave form the reflection wall with respect to the exhaust pipe, but this does not have a significant influence on the gas-dynamic vibration behavior of the exhaust column in the exhaust pipe by itself.

Obwohl sich mit Hilfe von Auspuffanlagen der eingangs geschilderten Art vorteilhafte Spül- und Ladebedingungen ergeben, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gasdynamische Verhalten der Abgasströmung weiter zu verbessern und eine zusätzliche Geräuschdämpfung zu erreichen.Although arise with the help of exhaust systems of the type described advantageous rinsing and charging conditions, the invention has for its object to further improve the gas-dynamic behavior of the exhaust gas flow and to achieve additional noise attenuation.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Reflexionswand mit einer der Mündungsöffnung der Abgasleitung gegenüberliegenden, zur Mündungsöffnung koaxialen, eine Bündelung der reflektierten Druckwellen im Bereich der Abgasleitung bewirkenden Auswölbung gegen die Auslasskammer hin versehen ist.The invention solves this problem by the fact that the reflection wall with one of the mouth opening of the exhaust pipe opposite, coaxial with the mouth opening, a bundling of the reflected pressure waves in the region of the exhaust pipe causing bulge is provided against the outlet chamber out.

Die der Mündungsöffnung der Abgasleitung gegenüberliegende, zur Abgasleitung koaxiale Auswölbung der Reflexionswand hat zweierlei Auswirkungen. Zum einen wird durch die der Reflexionskammer gegenüber konkave Form eine Bündelung der reflektierten Druckwellen im Bereich der Abgasleitung erreicht und zum anderen in der Auslasskammer zufolge der gegenüber dieser Kammer konvexen Form der Auswölbung eine Zerstreuung der akustisch wirksa- 3 AT 505 406 B1 men Druckwellen erzielt. Mit der Bündelung der reflektierten Druckwellen des aus der Abgasleitung strömenden Abgases wird das gasdynamische Schwingungsverhalten der Abgassäule innerhalb der Abgasleitung unterstützt und damit der Spül- und Ladevorgang der Zweitakt-Brennkraftmaschine verbessert. Die Streuung der Druckwellen im Bereich der Auslasskammer bringt eine Geräuschdämpfung mit sich, weil durch die Überlagerung von Über- und Unterdruckwellen die Druckwellenspitzen abgebaut werden, sodass sich im Bereich der Auslasskammer günstigere akustische Verhältnisse ergeben.The opening of the exhaust pipe opposite, the exhaust pipe coaxial bulge of the reflection wall has two effects. On the one hand, a bundling of the reflected pressure waves in the region of the exhaust pipe is achieved by the reflection chamber opposite the concave shape and, on the other hand, in the outlet chamber, a dispersion of the acoustically effective pressure waves is achieved due to the convex shape of the convexity relative to this chamber. With the bundling of the reflected pressure waves of the exhaust gas flowing out of the exhaust gas line, the gas-dynamic vibration behavior of the exhaust gas column within the exhaust gas line is assisted and thus the purging and charging process of the two-stroke internal combustion engine is improved. The scattering of the pressure waves in the region of the outlet chamber brings about a noise damping, because the pressure wave peaks are reduced by the superimposition of positive and negative pressure waves, so that more favorable acoustic conditions result in the region of the outlet chamber.

Damit in der Reflexionskammer ein günstiger Bündelungseffekt der reflektierten Druckwellen gewährleistet werden kann, empfiehlt es sich, den Durchmesser der Auswölbung zumindest angenähert entsprechend dem der Mündungsöffnung der Abgasleitung zu wählen. Außerdem ist für einen für das Reflexionsverhalten günstigen Abstand zwischen der Reflexionswand und der Mündungsöffnung der Abgasleitung zu sorgen. Entspricht die sich in Verlängerung der Abgasleitung zwischen der Mündungsöffnung der Abgasleitung und der Reflexionswand ergebende zylindrische Ringfläche zumindest der Fläche der Mündungsöffnung der Abgasleitung, höchstens aber dem Doppelten dieser Fläche, so können für die meisten Anwendungsfälle vorteilhafte Resonanzschwingungen der Abgassäule in der Abgasleitung erreicht und damit die Spül- und Ladevorgänge der Zweitakt-Brennkraftmaschine günstig beeinflusst werden, ohne das Abströmen des Abgases in den das Mündungsende der Abgasleitung umschließenden Bereich der Reflexionskammer zu beeinträchtigen.So that a favorable bundling effect of the reflected pressure waves can be ensured in the reflection chamber, it is recommended that the diameter of the bulge at least approximately corresponding to that of the mouth opening of the exhaust pipe to choose. In addition, it is necessary to ensure a favorable for the reflection behavior distance between the reflection wall and the mouth opening of the exhaust pipe. Corresponds to the extending in the extension of the exhaust pipe between the mouth of the exhaust pipe and the reflection wall cylindrical annular surface at least the surface of the mouth of the exhaust pipe, but not more than twice that area, so can be achieved for most applications advantageous resonant vibrations of the exhaust column in the exhaust pipe and thus the Flushing and charging of the two-stroke internal combustion engine are favorably influenced without affecting the outflow of the exhaust gas in the end of the mouth of the exhaust pipe enclosing portion of the reflection chamber.

Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die Reflexionswand doppelwandig ausgebildet wird. Die doppelwandige Ausführung der Reflexionswand unterbindet nicht nur einen störenden Schwingungsdurchgriff zwischen der Reflexionskammer und der Auslasskammer über die Reflexionswand, sondern erschwert auch einen unerwünschten Wärmeübergang von der Reflexionskammer auf die Auslasskammer. Zur Verbesserung der Geräuschdämpfung können die Teilwände der doppelwandigen Reflexionswand zumindest im Bereich der Auswölbung flächig aneinanderliegen. Die Berührung der Teilwände der Reflexionswand gerade im Bereich der Auswölbung ergibt zwischen den Teilwänden eine Mikroreibung, die eine zusätzliche dämpfende Wirkung auf die Schallwellen in der Auslasskammer ausübt.Particularly advantageous construction conditions arise when the reflection wall is double-walled. The double-walled design of the reflection wall not only prevents a disturbing vibration penetration between the reflection chamber and the outlet chamber via the reflection wall, but also impedes an undesirable heat transfer from the reflection chamber to the outlet chamber. To improve the noise attenuation, the partial walls of the double-walled reflection wall can lie against one another, at least in the region of the bulge. The contact of the partial walls of the reflection wall just in the region of the bulge results in a micro friction between the partial walls, which exerts an additional damping effect on the sound waves in the outlet chamber.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine in einem schematischen Längsschnitt gezeigt.In the drawing, the subject invention is illustrated, for example, and indeed an exhaust system according to the invention for a two-stroke internal combustion engine is shown in a schematic longitudinal section.

Die Auspuffanlage gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine an den Auslasskanal 1 wenigstens eines Zylinders einer Zweitakt-Brennkraftmaschine angeflanschte, sich diffusionsartig erweiternde Abgasleitung 2 auf, die in eine Reflexionskammer 3 ragt und im Bereich der Reflexionskammer 3 einen Abgaskatalysator 4 aufnimmt. Mit axialem Abstand von der Mündungsöffnung 5 der Abgasleitung 2 bildet die Reflexionskammer 3 eine doppelwandige Reflexionswand 6, die die Reflexionskammer 3 von einer Auslasskammer 7 trennt. Die Strömungsverbindung zwischen der Reflexionskammer 3 und der Auslasskammer 7 erfolgt über eine Zwischenkammer 8, die auf der der Auslasskammer 7 gegenüberliegenden Seite der Reflexionskammer 3 angeordnet ist und die Abgasleitung 2 umschließt. Die Abgase aus der Reflexionskammer 3 strömen gemäß dem Strömungspfeil 9 durch Verbindungsstutzen 10, 11 zunächst in die Zwischenkammer 8 und dann von der Zwischenkammer 8 in die Auslasskammer 7, um die Auslasskammer 7 durch ein Endrohr 12 zu verlassen.The exhaust system according to the illustrated embodiment has a flanged to the exhaust passage 1 at least one cylinder of a two-stroke internal combustion engine, expanding diffusion-like exhaust pipe 2, which projects into a reflection chamber 3 and in the region of the reflection chamber 3 receives an exhaust gas catalyst 4. At an axial distance from the mouth opening 5 of the exhaust pipe 2, the reflection chamber 3 forms a double-walled reflection wall 6, which separates the reflection chamber 3 from an outlet chamber 7. The flow connection between the reflection chamber 3 and the outlet chamber 7 via an intermediate chamber 8, which is arranged on the outlet chamber 7 opposite side of the reflection chamber 3 and the exhaust pipe 2 encloses. The exhaust gases from the reflection chamber 3 flow according to the flow arrow 9 through connection pieces 10, 11 first into the intermediate chamber 8 and then from the intermediate chamber 8 into the outlet chamber 7 to leave the outlet chamber 7 through an end tube 12.

Die Reflexionswand 6 ist im Bereich der Mündungsöffnung 5 der Abgasleitung 2 mit einer zur Abgasleitung 2 koaxialen Auswölbung 13 gegen die Auslasskammer 7 hin versehen. Diese auf der Seite der Reflexionskammer 3 konkave Auswölbung 13 bedingt eine Bündelung der an der Reflexionswand 6 reflektierten Druckwellen der Abgasströmung im Bereich der Abgasleitung 2, wie dies durch die strichliert eingezeichneten Pfeile angedeutet wird. Auf der gegenüberliegenden, konvexen Seite der Auswölbung 13 werden die Druckwellen zerstreut, wie dies ebenfallsThe reflection wall 6 is provided in the region of the mouth opening 5 of the exhaust pipe 2 with a coaxial with the exhaust pipe 2 bulge 13 against the outlet chamber 7 out. This on the side of the reflection chamber 3 concave bulge 13 causes a bundling of reflected at the reflection wall 6 pressure waves of the exhaust gas flow in the region of the exhaust pipe 2, as indicated by the dashed arrows. On the opposite, convex side of the bulge 13, the pressure waves are scattered, as is also the case

Claims (5)

4 AT 505 406 B1 durch strichlierte Pfeile veranschaulicht ist. Dieser Streuung der Druckwellen in der Auslasskammer 7 bedingt eine Verkleinerung der Druckspitzen durch Überlagerung von Über- und Unterdruckwellen, sodass sich im Schallwellenbereich eine Verringerung des Geräuschpegels einstellt. Der Geräuschdämpfung dient außerdem die doppelwandige Ausführung der Reflexionswand 6, wenn die Teilwände der Reflexionswand 6 zumindest im Bereich der Auswölbung 13 aneinanderliegen, weil dann durch die Mikroreibung zwischen den Teilwänden der Reflexionswand 6 Schallenergie verbraucht wird. Damit das Schwingungsverhalten der Abgassäule in der Abgasleitung 2 über die Auswölbung 13 der Reflexionswand 6 besonders wirksam unterstützt werden kann, ist für entsprechende Abstandsverhältnisse zwischen Abgasleitung 2 und Reflexionswand 6 zu sorgen. Vorteilhafte Abstandsverhältnisse ergeben sich immer dann, wenn die Fläche der Mündungsöffnung 5 der Abgasleitung 2 in einem bestimmten Verhältnis zu jener Ringfläche steht, die sich in axialer Verlängerung der Abgasleitung 2 zwischen ihrer Mündungsöffnung 5 und der Reflexionswand 6 ergibt. Diese Ringfläche ist in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet und mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Liegt das Verhältnis zwischen der Ringfläche 14 und der Fläche der Mündungsöffnung 5 der Abgasleitung 2 zwischen 1 und 2, so können vorteilhafte Reflexionsbedingungen für die Bündelung der reflektierten Druckwellen im Bereich der Auswölbung 13 sichergestellt werden, ohne das Abströmen des Abgases durch diese Ringfläche 14 zwischen der Abgasleitung 2 und der Reflexionswand 6 zu beeinträchtigen. Der Durchmesser der Auswölbung 13 entspricht dabei im Wesentlichen dem Durchmesser der Mündungsöffnung 5 der Abgasleitung 12. Patentansprüche: 1. Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, dessen Abgasleitung in eine Reflexionskammer ragt, die eine der Mündungsöffnung der Abgasleitung mit axialem Abstand gegenüberliegende, die Reflexionskammer von einer Auslasskammer trennende Reflexionswand aufweist, und mit einer einerseits mit der Reflexionskammer und anderseits mit der Auslasskammer in Strömungsverbindung stehenden Zwischenkammer auf der der Auslasskammer gegenüberliegenden Seite der Reflexionskammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionswand (6) mit einer der Mündungsöffnung (5) der Abgasleitung (2) gegenüberliegenden, zur Mündungsöffnung (5) koaxialen, eine Bündelung der reflektierten Druckwellen im Bereich der Abgasleitung bewirkenden Auswölbung (13) gegen die Auslasskammer (7) hin versehen ist.4 AT 505 406 B1 is illustrated by dashed arrows. This scattering of the pressure waves in the outlet chamber 7 causes a reduction of the pressure peaks by superposition of positive and negative pressure waves, so that a reduction of the noise level occurs in the acoustic wave range. The noise attenuation also serves the double-walled design of the reflection wall 6, when the partial walls of the reflection wall 6 abut each other at least in the region of the bulge 13, because then 6 sound energy is consumed by the micro friction between the partial walls of the reflection wall. Thus, the vibration behavior of the exhaust column in the exhaust pipe 2 via the bulge 13 of the reflection wall 6 can be supported particularly effective, is to provide for appropriate spacing between the exhaust pipe 2 and 6 reflection wall. Advantageous spacing conditions always result when the area of the mouth opening 5 of the exhaust pipe 2 is in a specific relationship to that annular surface which results in the axial extension of the exhaust pipe 2 between its mouth 5 and the reflection wall 6. This annular surface is indicated by dash-dotted lines in the drawing and provided with the reference numeral 14. If the ratio between the annular surface 14 and the surface of the orifice 5 of the exhaust pipe 2 between 1 and 2, advantageous reflection conditions for the bundling of the reflected pressure waves in the region of the bulge 13 can be ensured without the outflow of the exhaust gas through this annular surface 14 between the Exhaust pipe 2 and the reflection wall 6 to affect. The diameter of the bulge 13 corresponds substantially to the diameter of the mouth opening 5 of the exhaust pipe 12. Claims: 1. Exhaust system for a two-stroke internal combustion engine with at least one cylinder, the exhaust pipe protrudes into a reflection chamber, which is one of the mouth opening of the exhaust pipe with axial distance opposite , which has a reflection chamber separating reflection chamber from an outlet chamber, and with an intermediate chamber in fluid communication with the outlet chamber on the opposite side of the reflection chamber, characterized in that the reflection wall (6) with one of the mouth opening (5 ) of the exhaust pipe (2) opposite, to the mouth opening (5) coaxial, a bundling of the reflected pressure waves in the region of the exhaust pipe causing bulge (13) is provided against the outlet chamber (7) out. 2. Auspuffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Auswölbung (13) zumindest angenähert dem der Mündungsöffnung (5) der Abgasleitung (2) entspricht.2. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the diameter of the bulge (13) at least approximately corresponds to the mouth opening (5) of the exhaust pipe (2). 3. Auspuffanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in Verlängerung der Abgasleitung (2) zwischen deren Mündungsöffnung (5) und der Reflexionswand (6) ergebende zylindrische Ringfläche (14) zumindest der Fläche der Mündungsöffnung (5) der Abgasleitung (2), höchstens aber dem Doppelten dieser Fläche entspricht.3. Exhaust system according to claim 1 or 2, characterized in that in extension of the exhaust pipe (2) between the mouth opening (5) and the reflection wall (6) resulting cylindrical annular surface (14) at least the surface of the mouth opening (5) of the exhaust pipe (2), but not more than twice that area. 4. Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionswand (6) doppelwandig aufgebildet ist.4. Exhaust system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reflection wall (6) is double-walled. 5. Auspuffanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwände der doppelwandigen Reflexionswand (6) zumindest im Bereich der Auswölbung (13) flächig aneinanderliegen. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen5. Exhaust system according to claim 4, characterized in that the partial walls of the double-walled reflection wall (6) at least in the region of the bulge (13) lie flat against each other. For this purpose 1 sheet of drawings
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