CN111051661A - 排气系统及设有该排气系统的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的内燃机的排气系统(12)。所述排气系统包括单个排气入口管线(16)、以排气传导的方式连接到排气入口管线(16)的两个排气出口管线(18)以及以声音传导的方式连接到两个排气出口管线(18)的有源消声装置。本发明还涉及一种具有这种排气系统(12)的机动车辆。

Description

排气系统及设有该排气系统的机动车辆
本发明涉及一种用于机动车辆的内燃机的排气系统。
此外，本发明涉及一种带有排气系统的机动车辆。
从现有技术中已知带有一个或多个尾管的排气系统，其中，当要为一个排气流提供相对较大的流动截面时，使用多个尾管。相关机动车辆的外观也可借由尾管的数量来设计。在这种情况下，特别是运动型机动车辆通常例如具有两个或更多个尾管。
带有多于一个排气尾管的排气系统也称为多流。
此外，从现有技术已知的是，为排气系统配备有源消声装置，以便由此消音排气系统发出到周围环境中的噪声，或者在理想情况下完全消除它们。
为此，有源消声装置通常包括扬声器，有源消声装置借助于该扬声器产生声音，该声音叠加在排气流所携带的声音上。理想地，破坏性地进行叠加，即试图将扬声器产生的声音异相叠加在排气流所携带的声音上。
例如从DE 100 85 230 B3、EP 2 915 967 A1和DE 10 2012 200 712 A1中已知配备有有源消声装置的多流排气系统。每个排气道都分配有有源消声装置。结果，这种排气系统在消声装置方面具有复杂的构造，因此相对昂贵。
另外，已知具有若干个排气入口管线的多流排气系统。因此，这样的排气系统具有若干个排气入口和若干个排气出口。这种排气系统尤其与气缸布置成V形构造的内燃机结合使用。于是，一个排气入口管线以排气引导的方式连接到第一气缸排的各气缸，而另一排气入口管线以排气引导的方式连接到第二气缸排的各气缸。这种排气系统还可以配备消声装置，例如可以从EP 2 818 654 A1或EP 0 481 450 A1中获悉。在此，有源消声装置作用于途经两个尾管中的排气。这种排气系统尤其由于两个排气入口管线而具有复杂的结构。另外，它们不太适合与直列发动机一起使用。
本发明的目的在于提供一种改进的排气系统，其相对于排气出口是多流的并且包括有源消声装置。该排气系统的构造和生产应尽可能简单。此外，对于所有尾管，应确保对通过排气流向周围环境发出的声音的有效消音。此外，旨在提出一种带有这种排气系统的机动车辆。
该目的通过开头提到的类型的排气系统来实现，这类排气系统包括单个排气入口管线、以排气传导的方式连接到排气入口管线的两个排气出口管线以及有源消声装置，该有源消声装置以声音传导的方式连接到两个排气出口管线。排气入口管线以排气传导的方式连接到内燃机的气缸上。在内燃机与排气入口管线之间可以布置另外的排气系统元件，这些排气系统元件例如用于清洁排气。排气出口管线形成为将排气传导至排气系统的周围。它们也可以被称为排气尾管。因此，根据本发明的排气系统将单个排气入口管线和单个消声装置与两个排气出口管线相结合。因此，排气系统具有特别简单的构造。特别地，与现有技术相比，可以省去第二排气入口管线和/或第二有源消声装置。消声装置与两条排气出口管线的声音传导连接附加地确保了有效的消声。
根据本发明的一个实施例，消声装置也可以形成为所谓的声音致动器，其中，声音设计是重要的方面(替代于或附加于消声)。
有源消声装置可以包括声音产生装置、特别是扬声器，其被布置在声音产生装置壳体中。因此，声音产生装置本身具有从现有技术已知和被证明的构造。因此，它坚固且可靠。此外，它可以成本有效地生产或在市场上获得。
根据一种变型，排气入口管线通过无源消声器以排气传导的方式连接到排气出口管线。无源消声器可以是后消声器。无源消声器用于减少发出到周围环境的声音。因此，无源消声器和有源消声装置用于相同的目的。有源消声装置和无源消声器可以彼此匹配。例如，这可以这样实现，即，无源消声器设计为对相对低的频率消音，而有源消声装置设计为对相对高的频率消音。总而言之，无源消声器确保了对通过排气系统向环境发出的声音的特别好的消音。
无源消声器优选地包括消声器壳体。
排气入口管线的部分和/或至少一个排气出口管线、优选两个排气出口管线可以部分地在无源消声器的消声器壳体内部延伸。排气入口管线因此穿过消声器壳体的壁的一部分。因此，从消声器壳体内部观察，排气入口管线从消声器壳体的壁的一部分突出。排气入口管线的突出部分、因此排气入口管线在消声器壳体内部延伸的部分可以包括截面变化和/或定向变化，例如呈曲率的形式。这同样适用于至少一个排气出口管线或两个排气出口管线。可以选择排气入口管线和/或排气出口管线的截面变化和/或定向变化，使得借助于无源消声器实现改善的消音效果。因此，特别有效地对发出到排气系统周围环境的声音进行了消音。
在另一种变型中，有源声音生成装置设计成使得其完全或几乎完全消除了排气系统向周围环境发出的声音，可以省去无源消声器。在此，所谓完全消除是指，所发出的声音被消音以使得不超过预定阈值。这种排气系统具有特别简单且节省空间的构造。
在一种实施例中，两个排气出口管线与排气入口管线或中间排气管线形成T形连接或Y形连接，其中，中间排气管线以排气传导的方式连接到两个排气出口管线和排气入口管线。在排气系统不包括无源消声器的情况下，排气出口管线优选与排气入口管线形成T形或Y形连接。如果使用无源消声器，则排气出口管线优选与中间排气管线形成T形或Y形连接。中间排气管线优选地完全在无源消声器的消声器壳体内部延伸，并且因此通过无源消声器的内部容积以排气传导的方式与排气入口管线连接。T形或Y形连接优选地通过形成T形或Y形连接的排气管线的焊接或钎焊来实现，这些排气管线例如以排气导管的形式实现。因此确保了排气系统的简单且成本有效的构造。
T形和Y形连接都是三个管段的连接。它们的不同之处在于各管段、更确切地说是各管段的中心轴线相对于彼此所取的角度。而在T形连接的情形中，两个管段基本上具有共同的中心轴线，而第三管段基本上垂直于该中心轴线定向，术语Y形连接涵盖了三个管段的所有不能称为T形连接的连接。
根据发展，两个排气出口管线由共同的排气出口管的相对部分形成。换句话说，排气出口管在中心部分中与排气入口管线或中间排气管线形成T形或Y形连接。这种T形或Y形连接将排气出口管分成两个部分，分别位于T形或Y形连接的相对两侧，各自代表排气出口管线。因此，在排气系统的生产中，仅需要将两个管(即形成排气入口管线或中间排气管线的管以及共同的排气出口管)彼此连接。排气系统的生产因此特别简单。
有源消声装置可以通过声音耦入管线以声音传导的方式连接到排气出口管线，其中，声音耦入管线在外部围绕排气出口管线的面向排气入口的端部并且与排气出口管线的面向排气入口的端部基本上同心地延伸。在排气出口管线由共同的排气出口管形成的情形中，声音耦入管线在外部围绕共同的排气出口管的中心部分并且与其基本上同心。因此，声音耦入管线的直径在其在外部围绕共同的排气出口管或排气出口管线的面向排气入口的端部的区域中的直径总是大于共同的排气出口管或排气出口管线的面向排气入口的端部的直径。因此，声音耦入管线的轴向端部与排气出口管线或共同的排气出口管一起形成环形开口。这些环形开口优选是封闭的。这种耦合通常被称为弱音器连接(Sourdine-verbindung)。这得到了将来自有源消声装置的声音耦合到排气出口管线中的一种简单而有效的方式。
声音耦入管线可以至少部分地在无源消声器的消声器壳体内部延伸。声音耦入管线优选地部分地在消声器壳体内部延伸并且部分地在消声器壳体外部延伸。因此，排气系统仅需要很小的安装空间。
而且，中间排气管线或排气入口管线可以穿过声音耦入管线的壁。这样的结果是，在中间的排气管线或排气入口管线与两个排气出口管线之间的T形或Y形连接位于声音耦入管线内部。这也导致排气系统的紧凑结构。
根据一种实施例，至少一个排气出口管线、优选两个排气出口管线在由声音耦入管线围绕的区域中包括穿孔部分。来自声音耦入管线的声音可以通过形成穿孔部分穿孔的开口进入排气出口管线内。有源消声单元产生的声音因此可以与排气出口管线中被引导的排气相互作用，并消音或完全消除排气流所携带的声音。当两个排气出口管线都包括穿孔部分时，这些穿孔部分可例如在形成穿孔的开口的数量、尺寸和布置方面进行不同的设计。穿孔因此可被设计为使得对于由排气系统发出的声音实现最大的消音效果。
有利地，两个排气出口管线都包括穿孔部分，并且这些穿孔部分布置在中间排气管线的相对侧上或在排气入口管线的相对侧上。因此，穿孔部分也位于T形或Y形连接的相对侧。因此实现了排气系统的紧凑构造。
有源消声装置优选地通过声音管线以声音传导的方式连接到声音耦入管线。因此，有源消声装置布置成距声音耦入管线一定距离，该距离可以基本上对应于声音管线的长度。有源消声装置由此也与排气系统的排气引导部件间隔开。这样的结果是，有源消声装置的各部件可以始终在一定温度下运行，该温度大大低于在排气系统中被引导的排气的温度。由此确保了有源消声装置的特别可靠和耐久的功能。
声音管线可以在无源消声器的消声器壳体外部延伸。因此，声音管线还与消声器壳体外部的声音耦入管线耦合。由此，可以在排气系统的紧凑结构与有源消声装置至排气引导部件之间足够长的距离之间实现良好折衷。
排气出口管线优选是排气尾管。因此，排气出口管线直接通向排气系统的周围环境。排气瓣可以可选地设置在排气出口管线中，以便选择性地关闭排气出口管线。
排气入口管线在面向排气出口的端部处可以具有基本上卵形的截面。排气系统的紧凑结构可以通过以这种方式设计的截面来实现。
此外，该目的通过带有根据本发明的排气系统的机动车辆来实现。由于排气系统的简单构造，这种机动车辆同样具有简单的构造。另外，这种机动车辆通过其排气系统向周围环境仅发出相对较小的声音。
以下参考在附图中示出的各种实施例来阐述本发明。在附图中：
－图1示意性地示出了根据本发明的机动车辆，其带有根据第一实施例的根据本发明的排气系统；
－图2示出了图1中根据本发明的排气系统；
－图3示出了图2中根据本发明的排气系统的一部分，其中的一部分被透明地表示；
－图4示意性地示出了图1至3中根据本发明的排气系统的细节；以及
－图5示意性地示出了根据第二实施例的根据本发明的排气系统。
图1示出了带有根据第一实施例的排气系统12的机动车辆10，该排气系统12联接到具有成排布置的三个气缸的内燃机14。
如特别地在图2中也可以看出的，排气系统12包括单个排气入口管线16和以排气传导的方式与其连接的两个排气出口管线18，在所示实施例中，这两个排气出口管线18是排气尾管。
此外，排气系统12具有有源消声装置20，该有源消声装置20以声音传导的方式连接到两个排气出口管线18。
从现有技术中已知的有源消声装置被用作有源消声装置20，该有源消声装置包括扬声器，借助该扬声器，该有源消声装置可以产生与排气流所携带的声音异相的声音。
为此，有源消声装置20通过声音管线22和声音耦入管线24耦合到排气出口管线18。
换言之，有源消声装置20通过声音管线22以声音传导的方式连接到声音耦入管线24。
声音耦入管线24进而以声音传导的方式连接到排气出口管线18。
排气系统12还具有带有消声器壳体28的无源消声器26。
在第一实施例中，排气入口管线16通过无源消声器26以排气传导的方式连接到排气出口管线18。
在图3中，消声器壳体28的上侧被透明地表示，从而可以看到其内部。
在此，排气入口管线16和两个排气出口管线18部分地在消声器壳体28内部延伸。
更精确地，排气入口管线16的背离内燃机14的部分、即其面向排气出口的端部在消声器壳体28内部延伸。
面向排气出口的端部可以具有基本上卵形截面。
在这种情况下，截面通常被选择为使得既实现无源消声器26的良好消音性能，又实现排气系统12整体的紧凑结构。
因此，对排气出口管线18而言，分别面向内燃机14或排气入口管线16的部分在消声器壳体28内部延伸。
另外，两个排气出口管线18与中间排气管线30形成T形连接32。两个排气出口管线18因此以排气传导的方式连接到中间排气管线30。
T形连接32完全位于消声器壳体28内部。
此外，中间排气管线30通过无源消声器26的内容积以排气传导的方式连接到排气入口管线16。
在第一实施例中，两个排气出口管线18由共同的排气出口管34的相对部分形成。
如已经提到的那样，有源消声装置20通过声音耦入管线24以声音传导的方式连接到排气出口管线18，因此在该情形中也连接到排气出口管34。
在此，声音耦入管线24的直径大于排气出口管线18的直径，并且在外部围绕排气出口管线18的面向排气入口的端部(具体参见图4)。因此，在该情形中，声音耦入管线24也围绕排气出口管34。
同时，声音耦入管线24与排气出口管线18基本同心地延伸，排气出口管线18当然由共同的排气出口管34形成。
声音耦入管线24部分地在消声器壳体28内部延伸并且部分地在消声器壳体28外部延伸(参见图4)。
为了使有源消声单元20所产生的异相声音与经由排气出口管线18中的排气流能够相互作用，两个排气出口管线18都具有穿孔部分36。
为了说明两个穿孔部分36可以设计为相同但不一定如此，在图4中，它们在属于穿孔部分36的开口的数量以及开口的布置方面有所区别。
穿孔部段36布置在排气出口管线18的被声音耦入管线24包围的区域中。
此外，穿孔部分36位于中间排气管线30的相对侧上。
中间排气管线30穿过声音耦入管线24的壁。因此，T形连接32位于声音耦入管线24内部。
声音管线22完全在消声器壳体28外部延伸。
总之，从内燃机14出来的排气因此通过排气入口管线16流入无源消声器26的消声器壳体28中。从那里，排气经过中间排气管线30而进入两个排气出口管线18中，该中间排气管线30经由T形连接32联接到两个排气出口管线18。这些将排气引导到周围环境中。
在使排气所携带的声音消音的意义上，在有源消声装置20中产生异相声音，通常也称之为抗噪声。从那里，异相声音通过声音管线22进入到声音耦入管线24中。因此，它进入到环形空间中，该环形空间由声音耦入管线24和各排气出口管线18的面向排气入口的端部形成。由此，声音可以通过穿孔部分36的开口逸出到排气管线18的内部，在这里它与排气所携带的声音相互作用，以使该声音消音。
与第一实施例相反，图5中所示的排气系统12的第二实施例省去了无源消声器26。
当排气系统12要以特别节省空间的方式设计时，可以选择该变型。
当有源消声装置20以如下方式设计时，也可以使用该变型，即，该有源消声装置20可以确保在不借助无源消声器的情况下使排气所携带的声音充分消音。
另外，在第二实施例中，不使用中间排气管线30，从而使得排气入口管线16与排气出口管线18形成T形连接32。因此，排气直接从排气入口管线16流入排气出口管线18。
由有源消声装置20产生的异相声音的路径及其与排气所携带的声音的叠加以与第一实施例相同的方式实现。因此，请参考上文的陈述。
在此，穿孔部分36再次被不同地设计。这用于说明它们可以做成相同的但不必如此。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆(10)的内燃机(14)的排气系统(12)，所述排气系统带有单个排气入口管线(16)、以排气传导的方式连接到所述排气入口管线(16)的两个排气出口管线(18)以及以声音传导的方式连接到两个所述排气出口管线(18)的有源消声装置(20)。
2.根据权利要求1所述的排气系统(12)，其特征在于，所述排气入口管线(16)通过无源消声器(26)以排气传导的方式连接到所述排气出口管线(18)。
3.根据权利要求2所述的排气系统(12)，其特征在于，所述排气入口管线(16)和/或至少一个所述排气出口管线(18)、优选两个所述排气出口管线(18)部分地在所述无源消声器(26)的消声器壳体(28)内部延伸。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，所述两个排气出口管线(18)与所述排气入口管线(16)或中间排气管线(30)形成T形连接(32)或Y形连接，其中，所述中间排气管线(30)以排气传导的方式连接到两个所述排气出口管线(18)和所述排气入口管线(16)。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，所述两个排气出口管线(18)由共同的排气出口管(34)的相对部分形成。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，所述有源消声装置(20)通过声音耦入管线(24)以声音传导的方式连接到所述排气出口管线(18)，其中，所述声音耦入管线(24)在外部围绕所述排气出口管线(18)的面向排气入口的端部并且与所述排气出口管线(18)的面向排气入口的端部基本上同心地延伸。
7.根据前述权利要求中任一权利要求且特别是根据权利要求6和权利要求2所述的排气系统(12)，其特征在于，所述声音耦入管线(24)至少部分地在所述无源消声器(26)的消声器壳体(28)内部延伸。
8.根据权利要求6和7中任一权利要求以及权利要求4所述的排气系统(12)，其特征在于，所述中间排气管线(30)或所述排气入口管线(16)穿过所述声音耦入管线(24)的壁。
9.根据权利要求6至8中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，至少一个所述排气出口管线(18)、优选两个所述排气出口管线(18)在由所述声音耦入管线(24)围绕的区域中包括穿孔部分(36)。
10.根据权利要求9和权利要求4所述的排气系统(12)，其特征在于，两个所述排气出口管线(18)都包括穿孔部分(36)，并且所述穿孔部分(36)布置在所述中间排气管线(30)的相对侧上或在所述排气入口管线(16)的相对侧上。
11.根据权利要求6至10中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，所述有源消声装置(20)通过声音管线(22)以声音传导的方式连接到所述声音耦入管线(24)。
12.根据权利要求11和权利要求2所述的排气系统(12)，其特征在于，所述声音管线(22)在所述无源消声器(26)的消声器壳体(28)的外部延伸。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，所述排气出口管线(18)是排气尾管。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的排气系统(12)，其特征在于，所述排气入口管线(16)在面向排气出口的端部处具有基本上卵形的截面。
15.一种带有根据前述权利要求中任一权利要求所述的排气系统(12)的机动车辆(10)。
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