CN106574540B - 用于内燃机的排气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于内燃机的排气设备(1),该排气设备具有通入第一消声器(6)中的第一排气管道(4)和在流动技术方面与第一排气管道(4)并行设置的、通入第二消声器(7)中的第二排气管道(5),其中,排气管道(4,5)在相应的消声器(6,7)的上游在分支部(3)处被连接在共同的排气输送管道(2)上。在此设计为,在所述第一排气管道(4)中在第一消声器(6)的上游布置有调节阀(12),其中,在流动技术方面在分支部(3)与调节阀(12)之间设有用于对排气共振进行减振的减振装置(13)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的排气设备,该排气设备具有通入第一消声器中的第一排气管道和在流动技术方面与第一排气管道并行设置的、通入第二消声器中的第二排气管道,其中,排气管道在相应的消声器的上游在分支部处被连接在共同的排气输送管道上。
背景技术
排气设备例如被分配给机动车,该机动车还具有内燃机。借助于该内燃机可以提供转矩,该转矩用于机动车的驱动、特别是牵引(Vortrieb)。排气设备用于排出由内燃机在其运行期间所产生的排气。排气现在应首先流过共同的排气输送管道。为此,排气输送管道例如被连接在内燃机的排气歧管上。
在分支部处将来自排气输送管道的排气导入第一排气管道和第二排气管道中。即第一排气管道和第二排气管道在分支部处从共同的排气输送管道分叉。特别地,排气输送管道在分支部处终止,而第一排气管道和第二排气管道从分支部开始。第一排气管道和第二排气管道就此来说都被布置在排气输送管道的下游。
第一排气管道通入第一消声器中,而第二排气管道通入第二消声器中。这也就表示,第一消声器以及第二消声器分别在分支部的下游位于相应的排气管道中,即位于第一排气管道或第二排气管道中。借助于消声器应减弱由内燃机或排气产生的噪声,即降低其声强。
例如,排气设备具有至少两个末端管,其中,所述末端管之一在流动技术方面与第一排气管道流动连接,而第二末端管在流动技术方面与第二排气管道流动连接。相应的末端管特别位于第一消声器或第二消声器的下游。
由现有技术例如已知了文献DE 10 2004 046 184 A1。该文献涉及一种用于减弱发动机的排气噪声的系统,具有第一组被接通的气缸和第二组可关断的气缸。该系统包括与第一组被接通的气缸连接的第一排气歧管和与第二组可关断的气缸连接的第二排气歧管。第二排气歧管与第一排气歧管连接,因此第二排气歧管用作共振器,以便在第二组气缸被关断时减弱第一组被接通的气缸的声音。
此外,WO2008/018630 A1描述了一种消声器以及一种用于内燃机的排气设备。
发明内容
本发明的目的是,提出一种用于内燃机的排气设备,该排气设备相对于现有技术具有优点,特别在占地面积或结构空间较小的同时能实现可调节的噪声特性。
所述目的根据本发明利用一种排气设备来实现,该排气设备具有通入第一消声器中的第一排气管道和在流动技术方面与第一排气管道并行设置的、通入第二消声器中的第二排气管道,其中,第一排气管道和第二排气管道在相应的消声器的上游在分支部处被连接在共同的排气输送管道上。在此规定,在所述第一排气管道中在第一消声器的上游布置有调节阀,其中,借助于调节阀能够调节:排气是仅流过第二排气管道还是流过两个排气管道;其中,在流动技术方面在分支部与调节阀之间设有用于对排气共振进行减振的减振装置。减振装置设计为流动调整器并且具有在第一排气管道与第二排气管道之间的流动连接,在所述流动连接中设有截面调节元件,并且其中,所述减振装置具有壳体,在所述壳体中布置有至少一个喷口。调节阀用于在第一排气管道中调节确定的通流截面。调节阀在流动技术方面被布置在分支部与第一消声器之间,从而能借助于调节阀调节分支部与第一消声器或与其通流截面之间的流动连接。特别可以中断、部分开启或完全开启流动连接,为此调节阀位于分别相应的位置中。
消声器例如设计为末端消声器,在该末端消声器上在相应排气管道的下游连接有末端管。整体上也就例如设有排气设备的下面的设计:由内燃机产生的排气首先被输送给排气输送管道,为此该排气输送管道特别连接在内燃机的排气歧管或叉形管上。排气输送管道一直延伸至分支部并在那里过渡到第一排气管道和第二排气管道中。也就是说,排气输送管道在分支部处终止并在那里通入第一排气管道和第二排气管道中。两个排气管道也就被彼此平行地连接在排气输送管道上。
排气可以经过排气管道朝向相应的消声器流动。消声器就此来说在分支部的下游被连接在相应的排气管道上。排气经过相应的排气管道到达相应的消声器中并从该消声器中到达相应的末端管中。因此规定,第一排气管道通入第一消声器中并且第一消声器被连接在第一末端管上,因此排气可以在调节阀被至少部分、特别是完全地打开时从第一排气管道到达第一消声器中并从该第一消声器到达第一末端管中。
而第二排气管道通入第二消声器中,在该第二消声器上连接有第二末端管,因此排气可以从第二排气管道到达第二消声器中并从该第二消声器到达第二末端管中。特别优选的是,分支部与第二消声器和/或第二末端管之间的流动连接被持久开启并就此来说被设计为无调节阀的。由内燃机产生的排气因此持久地流过第二排气管道、第二消声器和第二末端管。
在第一末端管和/或第二末端管的下游,排气到达排气设备或机动车的外部环境。借助于调节阀现在可以选择性地调节:排气仅流过第二排气管道还是流过两个排气管道并通过相应的末端管导出到外部环境中。
调节阀原则上可以被布置在第一消声器的下游。其优点是,减弱排气在第一消声器中的压力脉冲,因此不会导致不期望的共振现象。当然,这种布置是空间耗费大的,因此根据本发明,调节阀应被布置在第一消声器的上游。然而这种布置可能在第一排气管道中引起共振。
由于这种原因,为调节阀分配有用于减弱排气共振的减振装置。该减振装置在流动技术方面被布置在分支部与调节阀之间,就此来说也就被布置在调节阀的上游,例如在第一排气管道中。然而其至少被分配给第一排气管道。减振装置原则上能以任意的类型和方式设计。下面说明单独的实施例。
在本发明的一个优选的设计方案中设计为,所述减振装置具有在第一排气管道与第二排气管道之间的流动连接。通过该流动连接,排气可以从第一排气管道到达第二排气管道中并也可以从第二排气管道到达第一排气管道中。因此可以朝向第二排气管道降低压力脉冲,该压力脉冲可能在第一排气管道中特别当调节阀部分或完全关闭时出现。
流动连接例如具有连接管道,该连接管道一方面通入第一排气管道中,另一方面通入第二排气管道中。连接管道在第一排气管道中的通入位置在此位于调节阀的上游,优选直接位于调节阀的上游。这例如意味着,以从第一排气管道起点到调节阀或从分支部到调节阀的流动路段为基准或者说基准单位,连接管道在第一排气管道中的通入位置——从第一排气管道起点或分支部出发——处于至少50%处,至少60%处,至少70%处,至少75%处,至少80%处,至少90%处或至少95%处。特别是,流动路段在分支部与调节阀之间。
本发明的另一个设计方案设计为,在所述流动连接中设有节流阀或截面调节元件。节流阀实现了在流动连接或连接管道中的持久的截面减小。这表明,节流阀的最小流动截面小于第一排气管道和/或第二排气管道的最小通流截面。另选地,截面调节元件可以处于流动连接中。借助于截面调节元件可以调节流动连接或连接管道的通流截面。这种调节在此能以任意的类型和方式设置。
在本发明的另一个设计方案中设计为,所述截面调节元件作为被弹力加载的止回阀存在。止回阀在此特别这样设计:其仅允许从第一排气管道转换到第二排气管道中,因此在第一排气管道中出现的压力脉冲可以被朝向第二排气管道降低。而止回阀阻止从第二排气管道朝向第一排气管道的转换。
止回阀借助于弹性元件加载弹力。弹力在此这样选择,即止回阀在存在平均的压力水平时在第一排气管道中保持关闭并仅在超过该平均的压力水平时——例如通过压力脉冲——才被打开,从而可以降低压力脉冲并因此对排气共振进行减振。
本发明的一个优选的设计方案设计为,减振装置具有吸声器。吸声器例如包括空心体,该空心体被排气通流或溢流。空心体优选具有内部尺寸,该内部尺寸大于第一排气管道的截面尺寸,从而就此来说提供了足够大的减振体积。吸声器例如可以设计为膨胀室或吸收室。膨胀室可以理解为被排气通流的室或被通流的空腔,在其中例如存在突变的通流截面扩大和随后的通流截面缩小。通过截面突变得出了对排气共振的有效减振。
本发明的一个特别优选的设计方案设计为,所述吸声器作为共振吸收器存在。共振吸收器例如具有被以可转移的方式支承或悬挂的质量体。包含在排气共振中的能量可以借助于该质量体转换为动能。最大吸收在此出现在质量体的固有频率的范围中,在其中通常也可能出现质量体的最强烈振动。
在本发明的另一个设计方案中可以设计为,所述减振装置具有流动调整器。流动调整器用于有针对性地通过流动调整器对流动定向或对流动中的振动定向。流动调整器可以就此来说例如也被称为声音-快速-整流器(Schall-Schnelle-Gleichrichter)。
本发明的一个改进方案设计为,所述流动调整器具有至少一个通入自由射流体积中的喷口。通过流动调整器对所述流动的定向或调整借助于该喷口实现,其沿流动方向优选地设计为会聚式喷口。喷口就此来说首先实现通流截面沿流动方向减小,由此使振动被减振或沿流动方向被定向。喷口就此来说对振动进行减振或减弱在与流动方向或主流动方向垂直的方向上存在的湍流。
喷口通入自由射流体积中,这应理解为:在流动技术方面直接在喷口后面设有突然出现的截面扩大部。例如设计为,流动调整器具有壳体,在该壳体中布置有至少一个喷口,特别优选地沿流动方向依次布置有多个喷口,其中,直接在每个喷口的下游存在突然出现的、在壳体内部截面上的截面扩大部。在流动技术方面在喷口上游和在流动技术方面在喷口下游就此来说都存在相同的通流截面、即壳体内部截面。
根据本发明的另一个改进方案还可以设计为,所述第二排气管道被设计为无调节阀的。在前面已经提出了这种设计方案。在第二排气管道中就此来说不存在调节阀,从而在分支部与第二消声器之间的流动连接不会中断。特别优选地,在分支部与外部环境之间通过第二排气管道的全部流动连接被设计为不会被中断或无调节阀。
最后可以设计为,在所述分支部的上游设有排气涡轮增压器。排气涡轮增压器或排气涡轮增压器的、被布置在分支部的上游的涡轮用于将排气的流动能转化为动能,其随后被用于压缩空气、特别是新鲜空气。空气被随后、即在更高的压力水平上输送给内燃机。排气涡轮增压器就此来说用于提高内燃机的效率和/或提高内燃机的功率。
可以设计为,分支部存在于消声器中或由这种消声器形成。消声器在此例如作为前置消声器存在,然而特别优选地作为中间消声器存在。在这种设计方案中设计为,共同的排气输送管道通入消声器中,两个排气管道在下游从消声器通出。排气也就经过排气输送管道流入消声器中并通过两个排气管道重新从其中排出。
本发明当然也涉及一种具有排气设备的内燃机,其中,该排气设备可以根据前面的实施方式设计和改进。本发明还涉及一种具有内燃机的机动车,该内燃机具有所述排气设备。已经指出了排气设备的这种设计方案的优点。排气设备、内燃机和/或机动车可以根据前面的实施方式改进,因此就此来说参考上述内容。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例详细说明本发明,且不对本发明产生限制。图中:
图1示出用于内燃机的排气设备的区域的示意图,和
图2示出用于对排气共振进行减振的减振装置的一个实施方式。
具体实施方式
图1示出排气设备1的示意图,该排气设备例如被分配给这里未示出的内燃机。排气设备1具有排气输送管道2,该排气输送管道在分支部3处过渡到第一排气管道4和第二排气管道5中。第一排气管道4通入第一消声器6中,第二排气管道通入第二消声器7中。消声器6和7优选地设计为末端消声器或后置消声器。就此来说在各个消声器6和7处在背离相应的排气管道4或5的侧上连接有末端管8或9。
由内燃机产生的排气朝向分支部3流经排气输送管道2,该排气输送管道例如被连接在内燃机的排气歧管上。排气输送管道2在该分支部处终止或过渡到排气管道4和5中。排气可以就此来说从分支部3出发继续流经排气管道4和5。在分支部3处例如布置有另一个消声器10,该消声器特别设计为前置消声器或优选地设计为中间消声器。流经排气输送管道2的排气相应地流入消声器10中并从该消声器流入第一排气管道4以及第二排气管道5。排气随后可以通过消声器6和7到达末端管8和9中并通过该末端管排出到排气设备1的外部环境11中。
在第一消声器6的上游,在第一排气管道4中设有调节阀12,借助于该调节阀能调节第一排气管道4的通流截面。调节阀12可以相应地用于:完全阻断、部分开启或完全开启第一排气管道4。然而因为经过第一排气管道4从分支部3一直到调节阀12的流动路段相对较长,因此可能——特别是由于所谓的亥姆霍兹-共振——导致发生排气共振。以第一排气管道4的平均的通流截面为基准或者说基准单位,在分支部3与调节阀12之间或在第一排气管道4的起点与调节阀12之间的距离为至少10,至少12.5,至少15,至少17.5,至少20,至少25,至少30,至少40或至少50。
为了避免排气共振或至少为了对排气共振进行减振,设有减振装置13,该减振装置在此仅示意性示出。减振装置13可以具有在第一排气管道4与第二排气管道5之间的流动连接、吸声器或流动调整器。当然也可以考虑这些实施方式的任意组合,因此例如减振装置13具有流动连接和吸声器、具有减振装置和流动调整器、具有吸声器和流动调整器或具有流动连接、吸声器以及流动调整器。
在具有第一排气管道4与第二排气管道5之间的流动连接的实施方式中,例如设有节流阀或截面调节元件,其被布置在流动连接中。截面调节元件特别优选地作为被弹力加载的止回阀存在。吸声器可以作为膨胀室和/或吸收室存在。另选地,它也可以设计为共振吸收器。
图2示出减振装置13的一个实施方式,该减振装置在此设计为流动调整器。同样显示出第一排气管道4在减振装置13的上游和下游的区域以及调节阀12。减振装置13具有壳体14,该壳体首先具有恒定的内部通流截面。在壳体中然而布置有至少一个喷口15。优选地在壳体14中沿流动方向依次设有多个喷口15、这里例如是4个喷口15。
喷口15分别实现了从壳体14的内部通流截面——其也可以被称为壳体内部截面——出发的通流截面的减小。优选地在此持续地减小通流截面。至少一个喷口15——但优选每个喷口15——沿流动方向通入自由射流体积16中,排气在相应的喷口15的下游作为自由射流进入该自由射流体积中。排气朝向箭头17通流减振装置13。在此基本上实现了排气共振的减弱,特别是沿与通过箭头17表示的流动方向垂直的方向。
减振装置13沿流动方向的长度优选地这样规定,即大部分排气共振、特别是几乎所有排气共振被充分地减振,优选被完全排除。借助于减振装置13因此可以将调节阀12布置在第一消声器6的上游。后者例如由于排气设备1的结构空间原因是值得期望的,因为由此可以减小末端管8的长度。
Claims (7)
1.一种用于内燃机的排气设备(1),该排气设备具有通入第一消声器(6)中的第一排气管道(4)和在流动技术方面与第一排气管道(4)并行设置的、通入第二消声器(7)中的第二排气管道(5),其中,第一排气管道(4)和第二排气管道(5)在相应的消声器(6,7)的上游在分支部(3)处被连接在共同的排气输送管道(2)上,
其特征在于,
在所述第一排气管道(4)中在第一消声器(6)的上游布置有调节阀(12),其中,借助于调节阀(12)能够调节:排气是仅流过第二排气管道(5)还是流过两个排气管道(4,5);其中,在流动技术方面在分支部(3)与调节阀(12)之间设有用于对排气共振进行减振的减振装置(13),所述减振装置(13)设计为流动调整器并且具有在第一排气管道(4)与第二排气管道(5)之间的流动连接,在所述流动连接中设有截面调节元件,并且其中,所述减振装置(13)具有壳体(14),在所述壳体(14)中布置有至少一个喷口(15)。
2.根据权利要求1所述的排气设备,其特征在于,所述截面调节元件作为被弹力加载的止回阀存在。
3.根据权利要求1或2所述的排气设备,其特征在于,所述减振装置(13)具有吸声器。
4.根据权利要求3所述的排气设备,其特征在于,所述吸声器作为共振吸收器存在。
5.根据权利要求1或2所述的排气设备,其特征在于,所述至少一个喷口(15)通入自由射流体积(16)中。
6.根据权利要求1或2所述的排气设备,其特征在于,所述第二排气管道(5)被设计为无调节阀的。
7.根据权利要求1或2所述的排气设备,其特征在于,在所述分支部(3)的上游设有排气涡轮增压器。
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