CN105121796B - 用于内燃机的排气设备和用于使排气设备运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的排气设备，该内燃机至少包括第一和第二气缸，第一气缸配有第一排气管，第二气缸配有第二排气管，第一排气管配有第一消声器，第二排气管配有第二消声器，其中：从第一排气管在第一闭锁机构上游分支出第一衰减管，第一衰减管先通到第一反射腔中，接着穿过第一消声器并在第二闭锁机构下游通到第二排气管中；从第二排气管在第二闭锁机构上游分支出第二衰减管，第二衰减管先通到第二反射腔中，接着穿过第二消声器并在第一闭锁机构下游通到第一排气管中；第一排气管在第一闭锁机构下游配有第三反射腔，和/或第二排气管在第二闭锁机构下游配有第四反射腔；第一与第三反射腔和/或第二与第四反射腔引导排气地连接。

Description

用于内燃机的排气设备和用于使排气设备运行的方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的排气设备以及一种用于使排气设备运行的方法。
背景技术
由德国公开文献DE 10 2009 032 213 A1例如已知一种内燃机的排气设备，其包括配设给内燃机第一气缸组的第一排气管并且包括配设给内燃机第二气缸组的第二排气管。每个排气管分别具有一个排气净化装置以及一个设置在相应的排气净化装置下游的第一消声器以及一个设置在相应的第一消声器下游的第二消声器和设置在相应的第二消声器下游的排气端管。
在该已知的现有技术中不利的是如下事实，即，消声器的衰减谐振器在声音方面不能可变地调节。
此外，由现有技术通常已知用于排气设备的按照吸收原理和/或反射原理工作的消声器。这样的消声器的开发通常意味着找到在通口噪声(在排气设备端管后面的音量)、排气背压和所需的消声器体积之间的尽可能最佳的折中。为了绕开这样的折中解决方案，通常消声器构造成有一个或多个可动的封闭元件或闭锁机构、例如排气活门，以便在消声器设备的排气管道中能实现不同的流动路径。在用于内燃机的消声器设备中通常设有两个、三个或者四个排气设备端管。在由现有技术已知的消声器实施方式中，设置封闭元件以不利的方式导致，根据封闭元件的位置，排气不再流过所有排气设备端管或端管分支元件。
但该现有技术具有如下缺点：
客户激怒，因为不是从所有排气设备端管流出排气(在低的外部温度时通过水蒸汽和从可见端管的不同污染程度可见)；
由于在排气设备端管中的狭窄处引起的高的排气背压；
由于在排气设备端管中的狭窄处引起的可听到的流动噪声；
在冷的和热的排气设备端管之间的热应力隐藏着形成裂纹的危险；
在消声器设备中的衰减管的复杂的导向；
消声器设备的重量大；
消声器设备的制造成本高；
各活门通常只能有条件分开地或在时间上错开地切换；这导致在排气管中的排气背压明显升高。
发明内容
本发明的目的在于，避免上述缺点并且同时将可变化性引入消声器设备的消声特性中。
所述目的在设备方面通过如下所述的特征实现：在按照本发明的用于内燃机的排气设备中，该内燃机至少包括一个第一和一个第二气缸，其中，第一气缸配设有第一排气管，而第二气缸配设有第二排气管，并且第一排气管配设有第一消声器，而第二排气管配设有第二消声器，所述排气设备的特征在于：从第一排气管在第一闭锁机构上游分支出第一衰减管，该第一衰减管首先通到第一反射腔中，接着被引导穿过第一消声器并且在第二闭锁机构下游通到第二排气管中；并且从第二排气管在第二闭锁机构上游分支出第二衰减管，该第二衰减管首先通到第二反射腔中，接着被引导穿过第二消声器并且在第一闭锁机构下游通到第一排气管中；所述第一排气管在第一闭锁机构下游配设有第三反射腔，和/或所述第二排气管在第二闭锁机构下游配设有第四反射腔；所述第一与第三反射腔和/或第二与第四反射腔引导排气地相互连接。
通过排气设备的按照本发明的设计方案避免上述全部问题。排气设备具有在排气背压方面有利的构造。通过按照本发明的构造，一个或两个闭锁机构也可以同时封闭，而不明显提高排气背压。相对于传统的排气设备，在闭锁机构、例如排气活门打开时存在最小的或者几乎不可测量的节流(排气背压升高)，因为利用了直至排气设备末端的整个排气管和衰减管容积。通过略微改变的构造，闭锁机构也可以在时间上错开地切换，以便改善在切换阶段期间的主观听觉印象。通过错开地切换这两个闭锁机构可以按有利的方式降低太引人注意的声学等级跳跃。
在功率和动力(内燃机的响应性能)方面，排气设备的基于按照本发明的设计方案非常低的排气背压非常积极地起作用。为了容易的声学匹配，第一消声器和第二消声器的体积也可以事后改变。此外，一个或多个可能必需的谐振器可以没有大的耗费地在保持对称性的情况下以简单的方式集成到排气设备中。通过排气设备的对称构造，该排气设备以及此外消声器本身可以非常有利地构造。
按照本发明的排气设备的很多构件可以作为成本低廉的相同部件生产或者使用：
消声器壳体例如可以作为成本低廉的卷绕消声器或者以壳结构方式实现。在作为卷绕消声器实现时，两侧部件可以构造成相同部件。在壳结构方式中，上壳和下壳可以分别由相同部件构造。
排气管同样可以作为相同构件制造和安装。
从排气管到衰减管的Y形分支元件例如可以作为内高压成型件(IHU)实现。带有穿孔的被引导穿过消声器的衰减管同样可作为相同部件实现。从Y形管件直至到反射腔中的衰减管同样如此。
对于生产来说，由于相同部件也可以为排气设备节省装配工具。根据制造商或供应商的生产如何构造，为了用于排气设备两侧的Y形分支元件和闭锁机构的预装配可以使用相同的装配设备。
上述所有这些点导致明显降低用于按照本发明的排气设备的工具和制造成本。
此外，通过大份额的相同部件和减少单个部件变型，可以明显更简单地实现可能希望的轻量化结构。
按照本发明的用于内燃机的排气设备的优选的进一步改进方案描述于从属权利要求中。
优选地，所述第一排气管经由穿孔引导排气地与第三反射腔相连接，和/或所述第二排气管经由穿孔引导排气地与第四反射腔相连接。利用该设计方案能以简单的方式实现多个方案。
所述第一与第三反射腔和/或第二与第四反射腔引导排气地相互连接。利用该设计方案可以使排气设备声音进一步精细。
优选地，所述第一和第二消声器设置在一个共同的壳体中。优选地，所述第一和第二反射腔设置在所述壳体中。优选地，所述第三和第四反射腔设置在所述壳体中。这些设计方案再次降低了制造成本。
所述目的在方法方面通过如下所述的特征实现：
用于使所述排气设备运行的方法包括如下方法步骤：打开第一和第二闭锁机构，用于最小的消声。利用该方法达到最小的消声。
用于使所述排气设备运行的方法包括如下方法步骤：打开第一闭锁机构并且闭合第二闭锁机构，用于中等的消声。利用该方法达到中等的消声。
用于使所述排气设备运行的方法包括如下方法步骤：闭合第一和第二闭锁机构，用于最大的消声。利用该方法达到最大的消声。
附图说明
下面在四张图中更详细地阐述一种按照本发明的排气设备和三种用于使按照本发明的排气设备运行的方法。
图1示意性地示出一种按照本发明的排气设备。
图2示出按照本发明的带有两个闭合的闭锁机构的排气设备。
图3示出按照本发明的带有两个打开的闭锁机构的排气设备。
图4示出按照本发明的带有一个闭合的和一个打开的闭锁机构的排气设备。
具体实施方式
图1示出一种按照本发明的用于未示出的内燃机的排气设备1的端部区段，该内燃机至少带有同样未示出的一个第一和一个第二气缸。第一和第二气缸有代表性地也代表内燃机的气缸组。例如在六缸内燃机中，气缸1至3对应于气缸组1，而气缸4至6对应于气缸组2。第一气缸配设有第一排气管2，而第二气缸配设有第二排气管3。此外，第一排气管2配设有第一消声器4，而第二排气管3配设有第二消声器5。
按照本发明，从第一排气管2在第一闭锁机构6上游分支出第一衰减管2’。该第一衰减管首先通到第一反射腔7中，接着被引导穿过第一消声器4并且在第二闭锁机构8下游又通到第二排气管3中。此外，从第二排气管3在第二闭锁机构8上游分支出第二衰减管3’，该第二衰减管首先通到第二反射腔9中，接着被引导穿过第二消声器5并且在第一闭锁机构6下游通到第一排气管2中。从图2至4可看出排气的通过箭头表示的流动方向。
如由现有技术已知的，第一衰减管2’和第二衰减管3’在第一消声器4的体积中和在第二消声器5的区域内具有穿孔，用于将声音排放输出到消声器4、5中以选择频率地衰减声压等级。衰减作用在图2至4中象征性地通过虚线在穿孔的区域内示出。
在本实施例中，第一和第二闭锁机构6、8涉及排气活门，在其他实施例中也可以是例如滚子。
此外，第一排气管2在第一闭锁机构6下游配设有第三反射腔10，而第二排气管3在第二闭锁机构8下游配设有第四反射腔11。在另一实施例中，也可以省去反射腔10、11。
优选地，第一排气管2经由穿孔12引导排气地与第三反射腔10相连接，和/或第二排气管3经由穿孔12引导排气地与第四反射腔11相连接。在另一实施例中，第一与第三反射腔7、10和/或第二与第四发射腔9、11也可以引导排气地相互连接，例如通过另外的穿孔。通过该措施，进一步的升学优化是可能的。
特别优选地，第一和第二消声器4、5设置在一个共同的壳体13中，由此节省生产成本。
在又一个进一步特别优选的实施例中，第一和第二反射腔7、9也设置在壳体13中。如果还有第三和第四反射腔10、11也设置在壳体13中，则达到最大的成本节省。
在又一个进一步的实施例中，第一和第二反射腔7、9也可以构造成谐振腔。
在另一实施例中，第三和第四反射腔10、11也可以构造成吸收腔。此外，未进一步描述反射腔、谐振腔或吸收腔的相应的设计方案，因为这在常见的教科书中已充分限定。
由于整个排气设备1的对称的结构方式，特别是可以降低制造成本，因为相同部件原理可以在宽的范围内应用。因此，例如Y形分支管(从排气管到衰减管的过渡区域)、衰减管2’、3’、闭锁元件6、8、端管分支部、反射腔7、9、10、11、消声器4、5和排气管2、3可以设计成相同部件。消声器4、5、反射腔7、9、10、11可以按特别有利的方式成本低廉地安置在一个唯一的共同的壳体13中。
对于生产来说，由于相同部件也可以为排气设备1节省装配工具。这同样导致明显降低工具成本。
在图2至4中对于相同的构件适用与在图1中相同的附图标记，在图2至4中再次示出与在图1中相同的排气设备1，但对于三种不同的运行状态。如上面已经说明的，排气流动方向分别示意性地通过箭头示出。
图2示出按照本发明的排气设备1带有用于第一运行方法的设定，其中，第一和第二闭锁机构6、8是闭合的。通过所述设定，对于排气设备1达到最大的消声。
图3示出按照本发明的排气设备1带有用于第二运行方法的设定，其中，第一和第二闭锁机构6、8是打开的。通过所述设定，对于排气设备1达到最小的消声。
图4示出按照本发明的排气设备1带有用于第三运行方法的设定，其中，第一闭锁机构6是闭合的，而第二闭锁机构8是打开的。通过所述设定，对于排气设备1达到中等的消声。
按照本发明的排气设备1具有在排气背压方面非常有利的构造。通过按照本发明的构造，一个或两个闭锁机构6、8也可以同时封闭，而不明显提高排气背压。相对于传统的排气设备，在闭锁机构6、8、例如排气活门打开时存在最小的或者几乎不可测量的节流(排气背压升高)，因为利用了直至排气设备1末端的整个排气管和衰减管体积。通过略微改变的构造，闭锁机构6、8也可以在时间上错开地切换，以便改善在切换阶段期间的主观听觉印象。通过错开地切换这两个闭锁机构6、8可以按有利的方式降低太引人注意的声学等级跳跃。
在功率和动力(内燃机的响应性能)方面，排气设备1的基于按照本发明的设计方案非常低的排气背压非常积极地起作用。为了容易的声学匹配，第一消声器4和第二消声器5的体积也可以事后改变。此外，一个或多个可能必需的也可构造成反射腔的谐振腔10、11可以没有大的耗费地在保持对称性的情况下以简单的方式集成到排气设备1中。
由于在第一排气管2中和在第二排气管3中沿排气的流动方向在排气端管前面设置第一和第二调节元件6、8，切换过程对于站在外面的人实际上是不可听到的。
附图标记列表
1 排气设备
2 第一排气管
2’ 第一衰减管
3 第二排气管
3’ 第二衰减管
4 第一消声器
5 第二消声器
6 第一闭锁机构
7 第一反射腔(谐振腔)
8 第二闭锁机构
9 第二反射腔(谐振腔)
10 第三反射腔(吸收腔)
11 第四反射腔(吸收腔)
12 穿孔
13 壳体

Claims (9)

1.用于内燃机的排气设备(1)，该内燃机至少包括一个第一和一个第二气缸，其中，第一气缸配设有第一排气管(2)，而第二气缸配设有第二排气管(3)，并且第一排气管(2)配设有第一消声器(4)，而第二排气管(3)配设有第二消声器(5)，
其特征在于：从第一排气管(2)在第一闭锁机构(6)上游分支出第一衰减管(2’)，该第一衰减管首先通到第一反射腔(7)中，接着被引导穿过第一消声器(4)并且在第二闭锁机构(8)下游通到第二排气管(3)中；并且从第二排气管(3)在第二闭锁机构(8)上游分支出第二衰减管(3’)，该第二衰减管首先通到第二反射腔(9)中，接着被引导穿过第二消声器(5)并且在第一闭锁机构(6)下游通到第一排气管(2)中；所述第一排气管(2)在第一闭锁机构(6)下游配设有第三反射腔(10)，和/或所述第二排气管(3)在第二闭锁机构(8)下游配设有第四反射腔(11)；所述第一与第三反射腔(7、10)和/或第二与第四反射腔(9、11)引导排气地相互连接。
2.根据权利要求1所述的排气设备，其特征在于：所述第一排气管(2)经由穿孔(12)引导排气地与第三反射腔(10)相连接，和/或所述第二排气管(3)经由穿孔(12)引导排气地与第四反射腔(11)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的排气设备，其特征在于：所述第一和第二消声器(4、5)设置在一个共同的壳体(13)中。
4.根据权利要求3所述的排气设备，其特征在于：所述第一和第二反射腔(7、9)设置在所述壳体(13)中。
5.根据权利要求3所述的排气设备，其特征在于：所述第三和第四反射腔(10、11)设置在所述壳体(13)中。
6.根据权利要求4所述的排气设备，其特征在于：所述第三和第四反射腔(10、11)设置在所述壳体(13)中。
7.用于使根据权利要求1至6之一所述的排气设备运行的方法，其特征在于如下方法步骤：
打开第一和第二闭锁机构(6、8)，用于最小的消声。
8.用于使根据权利要求1至6之一所述的排气设备运行的方法，其特征在于如下方法步骤：
打开第一闭锁机构(6)并且闭合第二闭锁机构(8)，用于中等的消声。
9.用于使根据权利要求1至6之一所述的排气设备运行的方法，其特征在于如下方法步骤：
闭合第一和第二闭锁机构(6、8)，用于最大的消声。
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