CN105164381A - 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

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)，其中：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’)，该第一衰减管被引导穿过第一消声器(4)并且在第二闭锁机构(7)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(7)上游分支出第二衰减管(3’)，该第二衰减管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。通过按照本发明的设计方案，在排气设备中的排气背压被降低到最小。

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
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的用于内燃机的排气设备以及按照权利要求5至7的特征的用于使排气设备运行的方法。
背景技术
由德国公开文献DE102009032213A1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，通常将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流动噪声；
在冷的和热的排气设备端管之间的热应力(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衰减特性中。
所述目的在设备方面通过权利要求1的特征部分中的特征实现，而在方法方面通过权利要求5至7的特征实现。
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。
此外，通过排气设备的对称的构造，可以非常有利地构造消声器。
排气设备的很多构件可以作为有利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构造成相同部件。
排气管(图1，区域a)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(图1，区域b直至闭锁机构/从闭锁机构起)例如可以作为IHU(内高压成型)成型件实现。因此，它可以作为相同部件在闭锁机构前面和后面以及在消声器两侧使用。
用于端管分支元件的管分支部(图1，区域c)同样如此。这些端管分支元件同样可以构造成用于两侧的相同部件。
带有穿孔的被引导穿过消声器的衰减管(图1，区域d)同样可作为相同部件实现。
如果需要一个谐振器，则所需的用于两侧的分隔壁同样可以作为相同部件实现。
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。
根据权利要求2至4所述的设计方案是特别优选的实施方案。
利用按照权利要求5所述的用于使用于内燃机的排气设备运行的方法达到最小的消声。
利用按照权利要求6所述的用于使用于内燃机的排气设备运行的方法达到中等的消声。
利用按照权利要求7所述的用于使用于内燃机的排气设备运行的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一个闭合的和一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两个打开的闭锁机构的排气设备。
具体实施方式
在下文中，在图1至4中相同的附图标记适用于相同的构件。
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。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’，该第一衰减管被引导穿过第一消声器4并且在第二闭锁机构7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7上游分支出第二衰减管3’，该第二衰减管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11，用于将声音排放排出到消声器4、5中以选择频率地衰减声压等级。
在本实施例中，第一和第二闭锁机构6、7涉及排气活门，在其他实施例中也可以是例如滚子。
在本实施例中，第一和第二消声器4、5出于相同部件的原因设置在一个共同的壳体8中。在其他实施例中，它们也可以具有更昂贵的分开的壳体。
此外，在本实施例中，第一衰减管2’配设有第一谐振腔9，而第二衰减管3’配设有第二谐振腔10。在第一衰减管2’与第一谐振腔9或者第二衰减管3’与第二谐振腔10之间的声学耦合分别通过一个用12标记的赫尔姆霍茨谐振器实现。优选地，第一和第二谐振腔9、10集成到共同的壳体8中。在其他实施例中，谐振腔9、10也可以在分开的壳体中示出。在另一实施例中，第一和第二谐振腔9、10也可以构造成反射腔。
由于按照本发明的排气设备1的对称设计，该排气设备可以成本非常低廉地构造。如上所述，很多构件可以作为有利的相同部件生产和使用。
消声器壳体8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构造成相同部件。
排气管2、3(图1，区域a)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(图1，区域b直至闭锁机构6、7/从闭锁机构起)例如可以作为IHU(内高压成型)成型件实现。因此，它可以作为相同部件在闭锁机构6、7前面和后面以及在消声器4、5两侧使用。
用于未单独标记的端管分支元件的管分支部(图1，区域c)同样如此。这些端管分支元件同样可以构造成用于两侧的相同部件。
带有穿孔的被引导穿过消声器4、5的衰减管3、4(图1，区域d)同样可作为相同部件实现。
如果需要一个谐振器9、10，则所需的用于两侧的分隔壁同样可以作为相同部件实现。
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。根据制造商或供应商的生产如何构造，为了用于排气设备1两侧的Y形分支元件和闭锁机构6、7的预装配可以使用相同的装配设备。
这同样导致明显降低工具成本。
图2至4示出与图1相同的排气设备，但没有也可以构造成反射腔的第一和第二谐振腔9、10。
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、7是闭合的。通过所述设定，为排气设备1达到最大的消声。排气的流动方向用箭头标出。
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，第一闭锁机构6是闭合的，而第二闭锁机构7是打开的。通过所述设定，对于排气设备1达到中等的消声。主排气流通过粗箭头示出，减弱的排气流通过细箭头示出。
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，第一和第二闭锁机构6、7是打开的。通过所述设定，为排气设备1达到最小的消声。主排气流也通过粗箭头示出，减弱的排气流通过细箭头示出。
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、7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、7、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末端的整个排气和衰减管体积。通过略微改变的构造，闭锁机构6、7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、7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9、10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。
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第二闭锁机构
8壳体
9第一谐振腔/反射腔
10第二谐振腔/反射腔
11穿孔
12赫尔姆霍茨谐振器
a排气管
b分支部分
c端管分支元件
d衰减管

Claims (7)

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’)，该第一衰减管被引导穿过第一消声器(4)并且在第二闭锁机构(7)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(7)上游分支出第二衰减管(3’)，该第二衰减管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。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气设备，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(8)中。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的排气设备，其特征在于：所述第一衰减管(2’)配设有第一谐振腔(9)，而所述第二衰减管(3’)配设有第二谐振腔(10)。
4.根据权利要求2或3所述的用于内燃机的排气设备，其特征在于：所述第一和第二消声器(4、5)集成到所述共同的壳体(8)中。
5.用于使根据权利要求1至4之一所述的用于内燃机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、7)，用于最小的消声。
6.用于使根据权利要求1至4之一所述的用于内燃机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(7)，用于中等的消声。
7.用于使根据权利要求1至4之一所述的用于内燃机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、7)，用于最大的消声。
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