CN111878192B - 用于内燃机的排气设备的排气消声器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的排气设备的排气消声器，所述排气消声器在消声器壳体中具有：可由排气流经的包括排气进入部(28)和排气排出部(36)的流动体积(42)；通过第一共振器颈部(68)朝流动体积(42)敞开的第一共振器室(44)；通过第二共振器颈部(74)朝流动体积(42)敞开的第二共振器室(46)；提供第一共振器颈部(68)和第二共振器颈部(74)的共振器管(52)。

Description

用于内燃机的排气设备的排气消声器
技术领域
本发明涉及用于一种内燃机的排气设备的排气消声器。
背景技术
为了可以影响或确定地预定排气消声器的消声特性，已知，将亥姆霍兹共振器集成到这样的排气消声器中。这样的亥姆霍兹共振器在排气消声器中具有通常原则上封闭的、亦即不由引导通过排气消声器的排气流流经的在共振器室中的共振器体积，所述共振器室通过共振器颈部朝在消声器壳体内部的由排气流流经的流动体积敞开。通过合适地选择共振器室的体积和共振器颈部的尺寸、尤其是共振器颈部的开口的横断面积和共振器颈部的长度，可以进行与特别关键的或相关的要衰减的频率的调谐。
发明内容
本发明的任务是，设置一种排气消声器，其用于尤其是在车辆中的内燃机的排气设备，所述排气消声器在结构上简单的设计时提供宽的消声频谱。
按照本发明，该任务通过一种排气消声器解决，其用于尤其是车辆中的内燃机的排气设备，所述排气消声器在消声器壳体中具有：
-由排气可流经的包括排气进入部和排气排出部的流动体积，
-通过第一共振器颈部朝流动体积敞开的第一共振器室，
-通过第二共振器颈部朝流动体积敞开的第二共振器室，
-提供第一共振器颈部和第二共振器颈部的共振器管。
在按照本发明构造的排气消声器中，可以利用唯一的共振器管构造两个亥姆霍兹共振器，其中，这两个亥姆霍兹共振器中的每个可以通过合适的尺寸确定与特别关键的频率调谐，亦即两个亥姆霍兹共振器可以以不同的共振频率提供。这在技术上简单可实现的并且要求小的数量的构件的设计中导致通过使用两个亥姆霍兹共振器扩大的衰减频谱。
消声器壳体可以具有沿壳体纵轴线方向细长延伸的周向壁和在周向壁的两个轴向的端部区域上分别具有一个端壁以及在所述端壁之间具有至少两个中间壁，其中，第一共振器室通过第一中间壁与流动体积分开并且第二共振器室通过第二中间壁与流动体积分开。在这里要指出的是，在本发明的意义上，流动体积作为在消声器壳体的内部中由排气流经的并且在一个或多个室中或由排气流流经的管中提供的体积看待。共振器室的如下体积尽管如此不是所述流动体积的一部分，所述体积通过共振器颈部朝该流动体积原则上敞开并且通过配置的共振器颈部原则上排气也可以进入所述体积中。
流动体积可以具有在第一中间壁和第二中间壁之间形成的流动室。该流动室可以例如是唯一的在消声器壳体的内部提供的并且可由要引导穿过排气消声器的排气流流经的室。但也可设置以多个通过管或/和构成有开口的中间壁相互连通的并且由排气流可流经的室。
为了提供共振器室与流动体积的连接，提出，第一共振器颈部贯穿第一中间壁或/和在第一中间壁的区域中朝第一共振器室敞开，并且第二共振器颈部贯穿第二中间壁或/和在第二中间壁的区域中朝第二共振器室敞开。为了可以在此将共振器室的体积有效地用于借此要提供的亥姆霍兹共振器，优选进一步设置为，第一中间壁除了由于第一共振器颈部提供的开口之外不具有提供流动体积和第一共振器室之间的连接的开口，并且第二中间壁除了由于第二共振器颈部提供的开口之外不具有提供流动体积和第二共振器室之间的连接的开口。
为了在具有用于两个亥姆霍兹共振器的唯一的共振器管的设计中，可以提供通过该共振器管提供的共振器颈部与流动体积的连接，提出，共振器管在其在流动体积中延伸的区段中在共振器管的管壁中具有至少一个建立流动体积和共振器管的管内部空间之间的连接的管壁开口。尤其是可以在此设置为，共振器管在其在流动体积中延伸的区段中具有包括多个管壁开口的开口区段。
配置于两个亥姆霍兹共振器设置的共振器管作为两个共振器颈部的作用可以例如如下实现，即，共振器管在开口区段的轴向的第一端部区域上连接到开口区段上的第一长度区域中提供第一共振器颈部并且在开口区段的轴向的第二端部区域上连接到开口区段上的第二长度区域中提供第二共振器颈部。
为了紧凑的构造，第一共振器室可以形成在两个端壁之一和第一中间壁之间，并且第二共振器室可以形成在所述两个端壁中的另一个和第二中间壁之间。
这样的紧凑的构造可以如下得到支持，即，共振器管贯穿流动室并且以轴向的第一端部区域朝第一共振器室敞开或/和处于第一共振器室中并且以轴向的第二端部区域朝第二共振器室敞开或/和处于第二共振器室中，并且共振器管在其在流动室中延伸的区段中具有所述至少一个管壁开口。
为了可以将要引导穿过排气消声器的排气流引入所述排气消声器中并且可以再次从中导出，提出，排气进入部具有在两个端壁之一的区域中敞开的并且提供进入通道的进入管，并且排气排出部具有在所述两个端壁中的另一个端壁的区域中敞开的并且提供排出通道的排出管。
为了可以获得与流动体积或提供流动体积或流动体积的显著的部分的流动室的流动连接，进入管可以引导通过两个共振器室之一，并且排出管可以引导通过两个共振器室中的另一个共振器室。在此可以尤其是设置为，进入管和排出管都不朝由其分别贯穿的共振器室敞开，从而共振器室实际上只通过分别配置给其的共振器颈部具有至流动体积的连接。
此外，进入管可以在将所述两个共振器室之一与流动体积分开的中间壁的区域中朝流动体积敞开，并且排出管可以在将所述两个共振器室中的另一个与流动体积分开的壳体中间壁的区域中朝流动体积敞开。
为了能够在紧凑的结构型式中实现配置于两个亥姆霍兹共振器设置的共振器管的相互作用，可以沿壳体纵轴线的方向相继地设置在所述两个端壁之一和第一中间壁之间形成的第一共振器室、在第一中间壁和第二中间壁之间形成的流动室以及在第二中间壁和所述两个端壁中的另一个端壁之间形成的第二共振器室。
在按照本发明的排气消声器中，两个在其中设置的并且与唯一的共振器管共同作用的或构造的亥姆霍兹共振器可以简单地与不同的共振频率调谐，其方式为第一共振器室和第二共振器室具有彼此不同的共振器室体积或/和第一共振器颈部和第二共振器颈部具有彼此不同的共振器颈部长度。原则上在共振器管提供两个共振器颈部的区域中，共振器管也可能具有不同的横截面大小，以便也由此进行对共振频率的影响或可以提供不同的共振频率。然而因为尤其是共振器颈部的长度的选择在共振器管的设计方面中提供对共振频率的影响的显著更简单的可能性，所以对于结构上特别简单地可实现的设计提出，共振器管在其整个长度上具有恒定的横截面尺寸。
附图说明
接着参考附图1详细说明本发明，其示出敞开示出的排气消声器。
具体实施方式
在图1中排气消声器总体地以10表示。排气消声器10具有消声器壳体12，所述消声器壳体包括沿壳体纵轴线A方向细长延伸的、例如基本上柱形构成的并且例如以板料构造的周向壁14。在两个轴向的端部区域16、18上，周向壁14分别与端壁20、22例如通过材料锁合或/和形锁合气密地连接。在处于两个端壁20、22之间的长度区域中，第一中间壁24和第二中间壁26例如通过材料锁合与周向壁14基本上气密地连接。端壁20、22和中间壁24、26也优选由板料制造。
总体地以28表示的排气进入部具有进入管30，所述进入管例如通过材料锁合基本上气密地一方面连接到在周向壁14的轴向的端部区域16上设置的端壁20上并且另一方面连接到第一中间壁24上并且在其内部提供通至流动室32的进入通道34。在端壁20的区域中，因此进入管30形成排气进入部28的朝进气通道34敞开的进入开口。在第一中间壁24的区域中，进入管30朝流动室32敞开。在此要指出，在示出的设计示例中，进入管30在第一中间壁24的区域中结束。进入管也可能超过第一中间壁24延伸到流动室32之中。
总体地以36表示的排气排出部具有气密地连接到一方面第二中间壁26上和另一方面在周向壁14的轴向的端部区域18上设置的端壁22上的排出管38。在排出管38中，形成排出通道40，通过所述排出通道，流经流动室32的排气可以离开排气消声器10。在端壁22的区域中，排出管38以其排出通道40朝环境或排气设备的沿流动方向跟随的区域敞开。在第二中间壁26的区域中，排出管38连接到其上或朝流动室32敞开。也在这里要指出，不同于示出的，排出管38可超过第二端壁26地延伸到流动室32之中。此外要指出，不仅进入管30而且排出管38超过与其连接的端壁20或22可以从消声器壳体12中延伸出来，以便可以实现到排气设备的上游或下游接着的区域上的较容易的连接。
进气通道34、排出通道40和流动室32在示出的示例中提供由要引导穿过排气消声器10的排气可流经的流动体积42。附加于该流动体积42，两个共振器室44、46集成到该排气消声器10中。在端壁20和第一中间壁24之间形成的、即基本上轴向通过这些壁限定的第一共振器室44配置给第一亥姆霍兹共振器48。在第二中间壁26和端壁22之间形成的、即基本上通过它们轴向限定的第二共振器室46配置给第二亥姆霍兹共振器50。在此，进入管30贯穿第一共振器室44，其中，进入管30不提供朝第一共振器室44敞开的开口，亦即相对于第一共振器室封闭。排出管38贯穿第二共振器室46并且同样地不具有朝第二共振器室敞开的开口，从而排出管38相对于第二共振器室46原则上封闭。
在消声器壳体12的内部设置总体地以52表示的共振器管。共振器管52原则上具有三个沿壳体纵轴线A方向彼此跟随的长度区域54、56、58。共振器管52的大致在共振器管52的长度中心区域中定位的长度区域54提供开口区段60，在所述开口区段中，共振器管52或在其中形成的管内部空间通过多个在共振器管52的管壁62中设置的管壁开口64朝流动室32或朝流动体积42敞开。管壁开口64可以例如在开口的多个沿壳体纵轴线A的方向延伸的排中以基本上有规律的开口图案设置并且因此沿共振器管52的管壁62的周向方向建立管内部空间和流动室32之间的基本上均匀作用的连接。
在开口区段60的较靠近第一中间壁24的轴向的端部区域66中连接的长度区域56形成第一亥姆霍兹共振器48的第一共振器颈部68。长度区域56或通过该长度区域56提供的第一共振器颈部68贯穿第一中间壁24中的开口并且优选基本上气密地连接到所述开口上。在共振器管52的在示出的示例中超过第一中间壁24延伸到第一共振器室44中嵌接地定位的轴向的第一端部区域70中，共振器管52或第一共振器颈部68朝第一共振器室44敞开并且因此结合第一共振器室基本上提供第一亥姆霍兹共振器48。除了对于共振器管52的长度区域56提供的或接纳所述长度区域的开口之外，第一中间壁24不具有其他的建立第一共振器室24和流动体积42或流动体积的流动室32之间的连接的开口。
共振器管52的连接到开口区段60的轴向的第二端部区域72上的长度区域58贯穿第二中间壁26中的开口并且与所述开口优选基本上气密地连接。长度区域58形成第二共振器颈部74并且在共振器管52的轴向的第二端部区域76的区域中朝第二共振器室26敞开。第二长度区域58延伸超过第二端壁26嵌接到第二共振器室46中并且与所述第二共振器室结合基本上提供第二亥姆霍兹共振器50。第二中间壁26除了由共振器管52贯穿的开口之外也不具有其他的提供第二共振器室46和流动体积42或流动室32之间的连接的开口。
通过管壁开口64，实现两个亥姆霍兹共振器48、50或其共振器颈部68、74到流动体积42或流过流动体积42的并且传输声音的排气上的声学连接。虽然该排气也填充共振器室44、46的体积和共振器管52的管内部空间，所述体积44、46还有共振器管52的管内部空间除了由排气原则上可流经的开口区段54之外不参与排气流并且因此在本发明的意义中也不应视为流动体积的部分。
通过选择两个共振器室44、46的体积和共振器颈部68、74的对应合适的尺寸，两个亥姆霍兹共振器48、50共振频率可以确定或限定地与特别关键的频率调谐，所述体积基本上通过轴向限定共振器室44、46的端壁20、22和中间壁24、26以及周向壁14限定，并且由进入管30或排出管38占据的体积分别从所述体积中减去。在此要认识到，在所述特别简单的结构上的设计中，共振器管52沿壳体纵轴线A的方向以基本上恒定的横截面尺寸、尤其是亦即也以恒定的内径构成，从而对在共振器颈部68、74的区域中的亥姆霍兹共振器的相应的共振频率的影响基本上通过其长度的合适的选择进行。这又可以如下进行，开口区段54在共振器52的两个轴向的端部区域70、76之间的合适的定位上、然而在共振器室32的轴向的延伸内设置并且也以沿壳体纵轴线A方向合适的伸展提供。共振器管52的开口区段54越长，则两个提供共振器颈部68、76的长度区域56、58的还可供使用的长度越短。
通过在按照本发明的构造中两个共振器室44、46轴向分别直接连接到由共振器管52贯穿的流动体积42、尤其是流动室32上地设置，一方面实现轴向紧凑的结构型式并且另一方面给出如下可能性，即，唯一的共振器管52可以提供配置给两个亥姆霍兹共振器48、50的共振器颈部68、74。
在此要指出，这也可以在如下情况中实现，即，流动体积具有多个流动室。例如可以在两个中间壁24、26之间设置另一个中间壁，在所述另一个中间壁中，例如通过一个或多个开口或/和一个或多个贯穿所述开口的管，建立这些室之间的连接，从而从进入部28朝排出部36流动的排气可以流经所有这些室。开口区段54于是可以设置在这些室之一中或可能处于两个室中地设置或分成两个区域，所述区域中的每个区域定位在可算作流动体积42的流动室之一中。然而在示出的特别优选的设计型式中，在第一中间壁24和第二中间壁26之间没有设置其他的将流动体积42划分成多个室的中间壁。例如排气排出部也可以具有多个、于是例如形成相应的末端管的排出管。

Claims (17)

1.排气消声器，所述排气消声器用于内燃机的排气设备，所述排气消声器在消声器壳体中具有：
-可由排气流经的包括排气进入部(28)和排气排出部(36)的流动体积(42)，
-通过第一共振器颈部(68)朝流动体积(42)敞开的第一共振器室(44)，
-通过第二共振器颈部(74)朝流动体积(42)敞开的第二共振器室(46)，
-提供第一共振器颈部(68)和第二共振器颈部(74)的共振器管(52)。
2.按照权利要求1所述的排气消声器，其特征在于，消声器壳体(12)具有沿壳体纵轴线(A)方向细长延伸的周向壁(14)且在周向壁(14)的两个轴向的端部区域(16、18)上分别具有一个端壁(20、22)以及在所述端壁(20、22)之间具有至少两个中间壁(24、26)，其中，第一共振器室(44)通过第一中间壁(24)与流动体积(42)分开并且第二共振器室(46)通过第二中间壁(26)与流动体积(42)分开。
3.按照权利要求2所述的排气消声器，其特征在于，所述流动体积(42)具有在第一中间壁(24)和第二中间壁(26)之间形成的流动室(32)。
4.按照权利要求2或3所述的排气消声器，其特征在于，第一共振器颈部(68)贯穿第一中间壁(24)或/和在第一中间壁(24)的区域中朝第一共振器室(44)敞开，并且第二共振器颈部(74)贯穿第二中间壁(26)或/和在第二中间壁(26)的区域中朝第二共振器室(46)敞开。
5.按照权利要求4所述的排气消声器，其特征在于，第一中间壁(24)除了由于第一共振器颈部(68)提供的开口之外不具有提供流动体积(42)和第一共振器室(44)之间的连接的开口，并且第二中间壁(26)除了由于第二共振器颈部(74)提供的开口之外不具有提供流动体积(42)和第二共振器室(46)之间的连接的开口。
6.按照权利要求1至3之一所述的排气消声器，其特征在于，共振器管(52)在其在流动体积(42)中延伸的区段中在共振器管(52)的管壁(62)中具有至少一个建立流动体积(42)和共振器管(52)的管内部空间之间的连接的管壁开口(64)。
7.按照权利要求6所述的排气消声器，其特征在于，共振器管(52)在其在流动体积(42)中延伸的区段中具有包括多个管壁开口(64)的开口区段(54)。
8.按照权利要求7所述的排气消声器，其特征在于，共振器管(52)在开口区段(54)的轴向的第一端部区域(66)上连接到开口区段(54)上的第一长度区域(56)中提供第一共振器颈部(68)并且在开口区段(54)的轴向的第二端部区域(72)上连接到开口区段(54)上的第二长度区域(58)中提供第二共振器颈部(74)。
9.按照权利要求2或3所述的排气消声器，其特征在于，
第一共振器室(44)形成在所述两个端壁(20、22)之一和第一中间壁(24)之间，并且第二共振器室(46)形成在所述两个端壁(20、22)中的另一个端壁和第二中间壁(26)之间。
10.按照权利要求3所述的排气消声器，其特征在于，共振器管(52)在其在流动体积(42)中延伸的区段中在共振器管(52)的管壁(62)中具有至少一个建立流动体积(42)和共振器管(52)的管内部空间之间的连接的管壁开口(64)，第一共振器室(44)形成在所述两个端壁(20、22)之一和第一中间壁(24)之间，并且第二共振器室(46)形成在所述两个端壁(20、22)中的另一个端壁和第二中间壁(26)之间，共振器管(52)贯穿流动室(32 )并且以轴向的第一端部区域(70)朝第一共振器室(44)敞开或/和处于第一共振器室(44)中并且以轴向的第二端部区域(76)朝第二共振器室(46)敞开或/和处于第二共振器室(46)中，并且共振器管(52)在其在流动室(32)中延伸的区段中具有至少一个管壁开口(64)。
11.按照权利要求2或3所述的排气消声器，其特征在于，排气进入部(28)具有在所述两个端壁(20、22)之一的区域中敞开的并且提供进入通道(34)的进入管(30)，并且排气排出部(36)具有在所述两个端壁(20、22)中的另一个端壁的区域中敞开的并且提供排出通道(40)的排出管(38)。
12.按照权利要求11所述的排气消声器，其特征在于，进入管(30)引导通过所述两个共振器室(44、46)中的一个共振器室，并且排出管(38)引导通过所述两个共振器室(44、46)中的另一个共振器室。
13.按照权利要求12所述的排气消声器，其特征在于，进入管(30)在将所述两个共振器室(44、46)中的所述一个共振器室与流动体积(42)分开的中间壁(24)的区域中朝流动体积(42)敞开，并且排出管(38)在将所述两个共振器室(44、46)中的所述另一个共振器室与流动体积(42)分开的壳体中间壁的区域中朝流动体积(42)敞开。
14.按照权利要求3所述的排气消声器，其特征在于，沿壳体纵轴线(A)的方向相继地设置在所述两个端壁(20、22)之一和第一中间壁(24)之间形成的第一共振器室(44)、在第一中间壁(24)和第二中间壁(26)之间形成的流动室(32)以及在第二中间壁(26)和所述两个端壁(20、22)中的另一个端壁之间形成的第二共振器室(46)。
15.按照权利要求1至3之一所述的排气消声器，其特征在于，第一共振器室(44)和第二共振器室(46)具有彼此不同的共振器室体积，或/和第一共振器颈部(68)和第二共振器颈部(74)具有彼此不同的共振器颈部长度。
16.按照权利要求1至3之一所述的排气消声器，其特征在于，共振器管(52)在其整个长度上具有恒定的横截面尺寸。
17.按照权利要求1至3之一所述的排气消声器，其特征在于，所述排气消声器是用于车辆中的内燃机的排气设备的排气消声器。
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