DE102004022972A1 - Resonator for exhaust-gas system, has control unit adjustable relative to neck such that flow through cross section of resonator is varied and effective length of resonator is varied for adjusting resonance frequency of the resonator - Google Patents

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Jan Dr. Krüger
Björn Dr. Damson
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J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Abstract

The resonator has a resonance body (18) and a neck (22) that has a flow channel (12) for vibrating gas streams. A movable control unit is provided in the body. The unit is adjustable relative to the neck in such a manner that flow through cross section of the resonator is varied and an effective length of the resonator is varied for adjusting resonance frequency of the resonator. An independent claim is also included for an exhaust-gas system of a motor vehicle comprising a resonator.

Description

Die Erfindung betrifft einen Resonator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Reduktion von Geräuschen bei Anlagen mit pulsierenden Gasströmen, insbesondere bei einer Abgasanlage oder einer Ansauganlage eines Verbrennungsmotors. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Abgasanlage bzw. eine Ansauganlage für einen Verbrennungsmotor, die mit einem erfindungsgemäßen Resonator ausgestattet ist.The The invention relates to a resonator according to the preamble of the claim 1 for the reduction of noise in systems with pulsating gas streams, especially in a Exhaust system or an intake system of an internal combustion engine. Of Furthermore, the invention relates to an exhaust system or an intake system for one Internal combustion engine equipped with a resonator according to the invention is.

Durch den getakteten Verbrennungsprozess in einem Verbrennungsmotor entstehen in dem von der Frischluftansauganlage angesaugten Frischluftstrom sowie in dem durch die Abgasanlage des Verbrennungsmotors strömenden Abgasstrom Druckimpulse, welche in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zur Entstehung von Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen im Frischluftstrom bzw. im Abgasstrom führen. Durch den Einsatz von Schalldämpfern in der Ansauganlage bzw. der Abgasanlage sollen insbesondere die für das menschliche Gehör hörbaren Frequenzen gedämpft werden. Darüber hinaus soll mit Hilfe von Schalldämpfern verhindert werden, dass Schallwellen von der Ansauganlage oder der Abgasanlage an die Karosserie sowie das Chassis des Fahrzeugs übertragen werden und diese zum Schwingen anregen.By the clocked combustion process in an internal combustion engine arise in the fresh air stream sucked in by the fresh air intake system and in the exhaust gas stream flowing through the exhaust system of the internal combustion engine Pressure pulses, which depend on from the speed of the internal combustion engine to the formation of sound waves different frequencies in the fresh air flow or in the exhaust gas flow to lead. Through the use of silencers in the intake system or the exhaust system in particular the for the human hearing audible Frequencies muted become. About that In addition to be prevented with the help of silencers that Sound waves from the intake system or the exhaust system to the body as well as the chassis of the vehicle and make them vibrate.

Um höherfrequente Schallwellen zu dämpfen, ist es bekannt, den Frischluftstrom bzw. den Abgasstrom durch einen sogenannten Schallabsorber oder Absorptionsschalldämpfer zu leiten, bei dem die Energie der Schallwellen in einem Dämpfungsmaterial durch Reibung in Wärme umgewandelt wird und so die Schallwellen gedämpft werden. Niederfrequente Schallwellen können mit Hilfe eines sogenannten Resonators gedämpft werden, der aus einem mit dem Gas kanal, durch den die pulsierenden Gasströme hindurchströmen, beispielsweise dem Abgasrohr, in Verbindung stehenden Rohrabschnitt, auch Resonatorhals genannt, und einem mit dem Resonatorhals verbundenen Resonanzkörper gebildet ist. Durch die niederfrequenten Schallwellen werden die im Resonatorhals und im Resonanzkörper enthaltenen Gasvolumina in Resonanzschwingungen versetzt, wobei die den Gasvolumina jeweils eigenen Massen ein Dämpfen der niederfrequenten Anteile der Schallwellen bewirken.Around higher frequency To dampen sound waves, it is known, the fresh air flow or the exhaust gas flow through a so-called sound absorber or absorption silencer too conduct, in which the energy of the sound waves in a damping material by friction in heat is converted and so the sound waves are attenuated. low Sound waves can be damped with the help of a so-called resonator, which consists of a with the gas channel through which the pulsating gas flows, for example the exhaust pipe, related pipe section, and resonator neck called, and is formed with a resonator connected to the resonator neck. Due to the low-frequency sound waves in the Resonatorhals and in the sound box Gas volumes contained in resonant vibrations, wherein the gas volumes each own masses a damping of low-frequency Contribute proportions of sound waves.

Die Dämpfungswirkung ist bei einem herkömmlichen Resonator mit konstanter Dämpfungswirkung, beispielsweise einem Helmholtz-Resonator, jedoch durch das Volumen des Resonanzkörpers sowie den Strömungsquerschnitt und die Länge des Resonatorhalses auf eine bestimmte Frequenz oder einen äußerst begrenzten Frequenzbereich der Schallwellen beschränkt. So berechnet sich die Resonanzfrequenz des Helmholtz-Resonators vereinfacht durch:

Figure 00020001
wobei cp,T die temperatur- und druckkorrigierte Schallgeschwindigkeit, A die durchströmte Querschnittsfläche des Resonatorhalses des Helmholtz-Resonators, V das Volumen des Resonanzkörpers des Helmholtz-Resonators sowie Ieff die durchströmte effektive Länge des Resonatorhalses darstellen.The damping effect is limited in a conventional resonator with a constant damping effect, for example a Helmholtz resonator, but by the volume of the resonator and the flow cross-section and the length of the Resonatorhalses to a certain frequency or a very limited frequency range of the sound waves. Thus, the resonance frequency of the Helmholtz resonator is simplified by:
Figure 00020001
where c p, T represent the temperature- and pressure-corrected sound velocity, A the cross-sectional area of the resonator neck of the Helmholtz resonator, V the volume of the resonance body of the Helmholtz resonator, and I eff the effective length of the resonator neck.

Da ein herkömmlicher Verbrennungsmotor beim Durchlaufen seines Drehzahlbereichs jedoch tiefe Frequenzen in einem großen Frequenzbereich von etwa 30 bis 180 Hertz erzeugt, können Helmholtz-Resonatoren mit konstanter Dämpfungswirkung lediglich einen kleinen Ausschnitt dieses Frequenzbereiches wirksam dämpfen.There a conventional one Internal combustion engine while passing through its speed range but deep Frequencies in a big one Frequency range generated from about 30 to 180 hertz, Helmholtz resonators with constant damping effect only a small section of this frequency range effective dampen.

Aus diesem Grund wird seit längerem versucht, Resonatoren mit variabler Dämpfungswirkung für Ansauganlagen und Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren bereitzustellen, die in der Lage sind, möglichst den gesamten Fre quenzbereich tiefer Frequenzen zu dämpfen, die beim Betrieb eines Verbrennungsmotors entstehen.Out This reason has been going on for some time attempts to use variable damping resonators for intake systems and exhaust systems of internal combustion engines to be provided in are able, as possible to attenuate the entire frequency range of low frequencies, the occur during operation of an internal combustion engine.

So offenbart die DE 200 18 689 U1 einen Resonator, bei dem als Resonanzkörper ein mit dem Abgasrohr der Abgasanlage in Strömungsverbindung stehendes Rohr konstanten Querschnitts zum Einsatz kommt. Um die Resonanzfrequenz des Resonanzkörpers zu verstellen, ist in den Resonanzkörper ein Kolben als Stellelement eingeführt, durch den das Volumen des Resonanzkörpers gezielt verändert werden soll.So revealed the DE 200 18 689 U1 a resonator in which a tube of constant cross-section, which is in fluid communication with the exhaust pipe of the exhaust system, is used as the resonance body. In order to adjust the resonant frequency of the resonator, a piston is introduced as an actuator in the resonator, by which the volume of the resonator is to be selectively changed.

In der EP 1 085 200 A2 ist ein Resonator für eine Abgasanlage beschrieben, bei dem in den Resonanzkörper ein Kolben eingeführt werden kann, um das Volumen des Resonators zu verändern.In the EP 1 085 200 A2 For example, a resonator for an exhaust system is described, in which a piston can be introduced into the resonance body in order to change the volume of the resonator.

Aus der DE 196 18 432 A1 ist ein Resonator für eine Ansaugvorrichtung eines Verbrennungsmotors bekannt. Bei diesem Resonator wird mit Hilfe umschaltbarer Rohrabschnitten und Klappen das wirksame Dämpfungsvolumen in seiner Größe variiert.From the DE 196 18 432 A1 For example, a resonator for an intake device of an internal combustion engine is known. In this resonator, the effective damping volume is varied in size by means of switchable tube sections and flaps.

Die EP 1 067 511 A2 offenbart eine Anordnung, bei der zwei U-förmig verlaufende Resonanzkörper auf entsprechend gestaltete Anschlussstutzen am Abgasrohr der Abgasanlage aufgeschoben sind, wobei die durchströmte Länge und das Volumen der beiden Resonanzkörper durch jeweiliges Hin- und Herverschieben entlang der Anschlussstutzen verändert werden kann.The EP 1 067 511 A2 discloses an arrangement in which two U-shaped resonating body are pushed onto correspondingly shaped connecting pieces on the exhaust pipe of the exhaust system, wherein the flow-through length and the volume of the two resonant body by respective back and forth displacement along the connecting piece verän can be changed.

Aus der DE 100 04 991 A1 ist ein Helmholtz-Resonator mit variabler Resonanzfrequenz bekannt, bei dem der Resonanzkörper durch zwei Rohrabschnitte mit dem Abgasrohr in Strömungsverbindung steht, wobei die Öffnungsquerschnitte der beiden Rohrabschnitte mit Hilfe von Blenden verändert werden können, um unterschiedliche Resonanzfrequenzen einzustellen.From the DE 100 04 991 A1 a Helmholtz resonator with variable resonance frequency is known in which the resonance body is in flow communication with the exhaust pipe through two pipe sections, wherein the opening cross sections of the two pipe sections can be changed by means of diaphragms to set different resonance frequencies.

Die DE 197 54 840 A1 , die WO 99 17012 A sowie die DE 43 05 333 C1 offenbaren jeweils einen Resonator, bei dem der Resonanzkörper durch Anschlussstutzen mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten mit dem Abgasrohr der Ab gasanlage bzw. dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors verbindbar ist. Dabei soll die Resonanzfrequenz des Resonators durch unterschiedliches Aktivieren der verschieden bemessenen Anschlussstutzen verändert werden.The DE 197 54 840 A1 WO 99 17012 A and the DE 43 05 333 C1 each reveal a resonator in which the resonator is connected by connecting pieces with different flow cross-sections with the exhaust pipe from the gas system or the intake pipe of the internal combustion engine. In this case, the resonant frequency of the resonator should be changed by activating the differently dimensioned connecting pieces.

Die DE 100 02 984 C2 beschreibt einen akustischen Absorber mit einer Resonanzkammer, in der eine elastische Membran angeordnet ist, deren Schwingungsverhalten durch Anlegen eines Drucks zum Einstellen der Resonanzfrequenz verändert werden kann.The DE 100 02 984 C2 describes an acoustic absorber with a resonance chamber, in which an elastic membrane is arranged, whose vibration behavior can be changed by applying a pressure for adjusting the resonance frequency.

Aus der EP 1 381 025 A2 ist eine Geräuschdämpfungseinrichtung mit einem Helmholtz-Resonator bekannt, bei der der Resonatorkörper durch zwei Verbindungshälse mit einem Gaskanal verbunden ist, durch den ein pulsierender Gasstrom strömt. Einer der Verbindungshälse ist mit einer Klappe versehen, welche von einem Aktuator verschlossen werden kann, um den Verbindungshals zu sperren. Mit dieser bekannten Einrichtung können jedoch nur zwei unterschiedliche Frequenzen gedämpft werden. Ferner bestehen Dichtigkeitsprobleme an der Klappe, welche aufgrund der insbesondere in einer Abgasanlage auftretenden thermischen Ausdehnung kleiner bemessen sein muß, um ein Festsetzen der Klappe zu verhindern.From the EP 1 381 025 A2 a noise damping device with a Helmholtz resonator is known in which the resonator body is connected by two connecting necks with a gas passage through which a pulsating gas flow flows. One of the connecting necks is provided with a flap which can be closed by an actuator to lock the connecting neck. However, only two different frequencies can be damped with this known device. There are also tightness problems on the flap, which must be dimensioned smaller due to the thermal expansion occurring in particular in an exhaust system in order to prevent seizing of the flap.

Die zuvor geschilderten unterschiedlichen Lösungsansätze zeigen zwar unter Laborbedingungen eine gute Dämpfungswirkung. Aufgrund der hohen Temperaturen und der hohen Druckschwankungen, die insbesondere in Abgasanlagen vorherrschen, sind Undichtigkeiten konstruktiv jedoch nicht zu vermeiden, was die Verwendung dieser bekannten Resonatoren in einem Kraftfahrzeug einschränkt.The Although previously described different approaches show under laboratory conditions a good damping effect. Due to high temperatures and high pressure fluctuations, which prevail especially in exhaust systems are leaks constructive but not avoid what the use of this Restricted known resonators in a motor vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Resonator zur Reduktion von Geräuschen bei Anlagen mit pulsierenden Gasströmen bzw. eine mit einem derartigen Resonator ausgestattete Abgasanlage bzw. Ansauganlage für einen Verbrennungsmotor anzugeben, bei dem bzw. durch dessen Einsatz ein Einstellen der Resonanzfrequenz über einen großen Frequenzbereich auf einfache Weise möglich ist.Of the Invention is based on the object, a resonator for reduction of noises in systems with pulsating gas streams or one with such Resonator equipped exhaust system or intake system for a Specify internal combustion engine, in which or by its use Setting the resonance frequency over a big Frequency range is easily possible.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Resonator mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Des Weiteren löst die Erfindung diese Aufgabe durch eine Abgasanlage nach Anspruch 18 sowie durch eine Ansauganlage nach Anspruch 20, die jeweils mit einem erfindungsgemäßen Resonator ausgestattet sind.The Invention solves This object is achieved by a resonator with the features of claim 1. Furthermore solves the invention of this object by an exhaust system according to claim 18 and by an intake system according to claim 20, each with a resonator according to the invention are equipped.

Bei dem erfindungsgemäßen Resonator wird mit Hilfe des beweglichen Stellelementes nicht nur die durchströmte Querschnittsfläche A des Resonatorhalses, sondern gleichzeitig auch die für die Resonanzwirkung wirksame Länge Ieff des Resonatorhalses und/oder das wirksame Volumen V des Resonanzkörpers verändert.In the resonator according to the invention not only the flow-through cross-sectional area A of the Resonatorhalses, but at the same time effective for the resonance effect length I eff of the Resonatorhalses and / or the effective volume V of the resonator is changed by means of the movable actuator.

Da sich bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor die Drehzahl in einem Verhältnis von etwa 1:6 ändert, wird aus der oben angegebenen Formel deutlich, dass die nötige Änderung der Resonanzfrequenz fres um diesen Faktor nur möglich ist, wenn die Querschnittsfläche A oder die effektive Länge Ieff des Resonatorhalses bzw. das Volumen des Resonanzkörpers jeweils um den Faktor 36 geändert wird.Since in a conventional internal combustion engine, the speed changes in a ratio of about 1: 6, it is clear from the above formula that the necessary change in the resonant frequency f res by this factor is only possible if the cross-sectional area A or the effective length I eff of the resonator neck and the volume of the resonator each by a factor 36 will be changed.

Bei dem erfindungsgemäßen Resonator ist es nun möglich, gleichzeitig neben der durchströmten Querschnittsfläche A zumindest einen weiteren der beiden anderen genannten Parameter einzustellen, nämlich die wirksame Länge Ieff des Resonators oder das Resonatorvolumen V des Resonanzkörpers, so dass sich bei dem erfindungsgemäßen Resonator bei realistischen Größenverhältnissen und Steuerweglängen eine verglichen mit dem Stand der Technik deutlich größere Veränderung der Resonanzfrequenz einstellen läßt. Darüber hinaus sind bei dem erfindungsgemäßen Resonator keinerlei Abdichtungen im Resonatorhals erforderlich, da zur Veränderung der Resonanzfrequenz lediglich das Stellelement in seiner Lage relativ zum Resonatorhals verändert werden muß, so dass die gesamte Anordnung unempfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen oder temperaturabhängigen Maßänderungen ist und die beim Stand der Technik auftretenden Dichtigkeitsprobleme gelöst sind.In the case of the resonator according to the invention, it is now possible to set at least one of the two other parameters mentioned above, in addition to the cross-sectional area A flowed through, namely the effective length I eff of the resonator or the resonator volume V of the resonator body, so that in the resonator according to the invention at realistic size ratios and control path lengths make it possible to set a significantly greater change in the resonant frequency as compared with the prior art. In addition, in the resonator according to the invention no seals in the resonator neck are required because to change the resonant frequency only the actuator must be changed in position relative to the resonator neck, so that the entire assembly is insensitive to manufacturing tolerances or temperature-dependent dimensional changes and occurring in the prior art Leakage problems are solved.

Wie schon erste Versuchsreihen mit dem erfindungsgemäßen Resonator gezeigt haben, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Resonator tiefe Frequenzen im Verhältnis von etwa 1 : 5 wirksam dämpfen, so dass nahezu der gesamte Frequenzbereich tiefer Frequenzen üblicher Verbrennungsmotoren abgedeckt ist.As have already shown the first series of experiments with the resonator according to the invention, can be with the resonator according to the invention low frequencies in relation to effectively dampen from about 1: 5, so that almost the entire frequency range is lower frequencies more common Internal combustion engines is covered.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.Further advantageous developments of the invention will become apparent from the subsequent description, the drawings and the subclaims.

So ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators das Stellelement so gestaltet, dass sich beim Verstellen des Stellelementes der Abstand seiner Außenkontur zur Innenkontur des Resonatorhalses ändert, während sich gleichzeitig die Länge ändert, mit der das Stellelement in den Resonatorhals eingeführt ist. So wird der für die Resonanzfrequenz wesentliche, durchströmte Querschnitt im Resonatorhals bei dieser Ausführungsform durch den Abstand der Außenkontur des Stellelementes zur Innenkontur des Resonatorhalses vorgegeben, während die wirksame Länge des Resonatorhalses davon abhängt, wie weit das Stellelement in den Resonatorhals eingeführt oder aus diesem herausgezogen ist. In dem der Abstand des Stellelementes zum Resonatorhals sowie die Länge verändert wird, mit der das Stellelement in den Resonatorhals eingeführt ist, kann die Resonanzfrequenz des Resonators auf einfache Weise verändert werden.So is in a particularly preferred embodiment of the resonator according to the invention the Control element designed so that when adjusting the control element the distance of its outer contour to the inner contour of the Resonatorhalses changes while at the same time Length changes, with the adjusting element is inserted in the resonator neck. So that becomes for the resonant frequency essential, flowed through Cross section in the resonator neck in this embodiment by the distance the outer contour of the adjusting element to the inner contour of the Resonatorhalses, while the effective length of the resonator neck depends on how far the actuator is inserted into or out of the resonator neck this is pulled out. In which the distance of the actuating element to the resonator neck and the length changed is introduced with the actuator in the resonator neck, For example, the resonance frequency of the resonator can be changed easily.

Um ein Anschlagen des Stellelementes an der Innenkontur des Resonatorhalses wirksam zu vermeiden, ist es bei dieser Ausführungsform ferner von Vorteil, wenn das Stellelement so relativ zur Innenkontur des Resonatorhalses bewegbar gestaltet ist, dass es in jeder Stellung beabstandet zur Innenkontur des Resonatorhalses angeordnet ist.Around a striking of the actuating element on the inner contour of the resonator neck to avoid effectively, it is also advantageous in this embodiment, when the actuator so relative to the inner contour of the Resonatorhalses is designed to be movable in any position spaced from the Inner contour of the Resonatorhalses is arranged.

Des Weiteren wird bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der zuvor geschilderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators vorgeschlagen, das Stellelement so zu gestalten, dass es vollständig aus dem Resonatorhals herausbewegt werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass der gesamte Öffnungsbereich des Resonatorhalses wirksam wird.Of Further, in a particularly preferred embodiment of previously described embodiment of the resonator according to the invention proposed to make the actuator so that it is completely off can be moved out of the resonator neck. This ensures that the entire opening area the resonator neck is effective.

Bei einer besonders bevorzugten, weiteren Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Resonator einen sich im Strömungsquerschnitt erweiternden Resonatorhals auf, in den das Stellelement zumindest teilweise eingeführt wird, wobei die Außenkontur des Stellelementes zumindest abschnittsweise an die sich verjüngende Innenkontur des Resonatorhalses angepasst ist. Indem das Stellelement relativ zum Öffnungsbereich bewegt wird, kommt es dabei nicht nur zu einer Veränderung der durchströmten Querschnittsfläche A des Resonatorhalses, sondern gleichzeitig auch zu einer Veränderung der effektiven Länge Ieff des Resonatorhalses, während das wirksames Volumen V des Resonanzkörpers unverändert bleibt.In a particularly preferred further embodiment, the resonator according to the invention has a resonator neck which widens in the flow cross section and into which the actuating element is at least partially introduced, the outer contour of the actuating element being adapted at least in sections to the tapering inner contour of the resonator neck. By the actuator is moved relative to the opening area, it comes not only to a change in the flowed through cross-sectional area A of the Resonatorhalses, but also to a change in the effective length of the resonator neck I eff , while the effective volume V of the resonator remains unchanged.

Der Resonatorhals ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise trichterförmig erweitert ausgebildet, d.h. der Öffnungsbereich hat eine rotationssymmetrisch verlaufende Innenkontur, wodurch sich die Fertigung des Resonatorhalses als rotationssymmetrisches Bauteil deutlich vereinfacht. Die Außenkontur des Stellelementes ist bei dieser Ausführungsform des Resonators zumindest abschnittsweise als Kegel bzw. als Kegelstumpf ausgebildet. Der Resonatorhals ist dabei vorzugsweise in Richtung des Resonanzkörpers erweitert ausgebildet.Of the Resonator neck is preferably widened funnel-shaped in this embodiment formed, i. the opening area has a rotationally symmetrical inner contour, whereby the Production of the resonator neck as a rotationally symmetrical component much easier. The outer contour of the actuating element is at least in this embodiment of the resonator partially formed as a cone or as a truncated cone. Of the Resonator neck is preferably expanded in the direction of the resonator educated.

Bei einer entsprechenden Gestaltung des sich erweiternden Resonatorhalses kann das Stellelement beispielsweise auch keilförmig oder pyramidenförmig ausgebildet sein, während die Innenkontur des Resonatorhalses einen komplementären Verlauf zeigt.at a corresponding design of the expanding resonator neck For example, the actuator can also be wedge-shaped or pyramid-shaped be while the inner contour of the resonator neck shows a complementary course.

Bei einer alternativen Ausführungsform kommt ein plattenförmiges Stellelement zum Einsatz, welches im Resonanzkörper angeordnet ist und relativ zur Mündungsöffnung des Resonatorhalses im Resonanzkörper hin und her beweglich ist. Durch Verstellen des Abstandes des Stellelementes zur Mündungsöffnung kann gleichzeitig der durchströmte Querschnitt, der von dem Stellelement und dem Wandabschnitt des Resonanzkörpers begrenzt ist, durch den das Gas pulsiert, sowie das Resonanzvolumen des Resonanzkörpers verstellt werden, welches von der Position des Stellelementes im Resonanzkörper abhängt.at an alternative embodiment comes a plate-shaped Actuator used, which is arranged in the resonator and relative to the mouth of the Resonator neck in the resonator body is movable back and forth. By adjusting the distance of the control element to the mouth opening can at the same time the flow-through cross-section, delimited by the actuator and the wall portion of the resonator is, through which the gas pulsates, as well as the resonance volume of the resonance body adjusted be, which depends on the position of the actuating element in the sound box.

Dabei ist es von besonderem Vorteil bei dieser alternativen Ausführungsform, wenn das plattenförmige Stellelement mit seiner Flachseite quer zur Pulsationsrichtung des im Resonatorhals pulsierenden Gases verläuft und axial in Pulsationsrichtung gesehen hin und her verstellbar ist und die Flachseite des Stellelementes so bemessen ist, dass sie größer ist als die Querschnittsfläche der Mündungsöffnung des Resonatorhalses, damit das Stellelement die Mündungsöffnung vollständig überdeckt. Der durchströmte Querschnitt wird dann von dem Wandabschnitt, vorzugsweise dem Boden, des Resonanzkörpers, in dem die Mündungsöffnung ausgebildet ist, und der der Mündungsöffnung zugewandten Flachseite des Stellelementes begrenzt.there it is of particular advantage in this alternative embodiment, if the plate-shaped Control element with its flat side transverse to the pulsation of the runs in the resonator neck pulsating gas and seen axially in the pulsation direction back and forth is adjustable and the flat side of the control element is sized so that it is bigger as the cross-sectional area the mouth of the Resonator neck, so that the actuator completely covers the mouth opening. The perfused Cross section is then from the wall section, preferably the floor, of the sound box, in which the mouth opening is formed is, and facing the mouth opening Flat side of the actuator limited.

Das Stellelement ist bevorzugt aus einem Flachmaterial, vorzugsweise einem Metallblech, gefertigt, wobei lediglich das Flachmaterial die Außenkontur des Stellelementes bildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Stellelement ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist und der Aktuator zum Verstellen des Stellelementes folglich entsprechend klein dimensioniert werden kann. Des Weiteren ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators von besonderem Vorteil, wenn das Stellelement an seinem dem in den Resonatorhals einzuführenden Ende entgegengesetzten Ende offen ist, so dass das Resonanzvolumen des Resonanzkörpers vom Stellelement kaum beeinflusst ist.The adjusting element is preferably made of a flat material, preferably a metal sheet, wherein only the flat material forms the outer contour of the actuating element. This results in the advantage that the actuating element has a comparatively low weight and the actuator for adjusting the adjusting element can consequently be dimensioned correspondingly small. Furthermore, in this embodiment of the resonator according to the invention, it is particularly advantageous if the actuating element is at its end opposite the end to be inserted into the resonator neck is open, so that the resonance volume of the resonator body is hardly affected by the actuator.

Zum Einstellen der Resonanzfrequenz wird das Stellelement vorzugsweise zwischen jeweils vorgegebenen Positionen hin und her bewegt, so dass die Ansteuerung des Aktuators vergleichsweise einfach ist.To the Setting the resonance frequency, the actuator is preferably moved between each predetermined positions back and forth, so that the control of the actuator is comparatively easy.

Zum Verstellen des Stellelementes wird als Aktuator vorzugsweise ein elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigter Aktuator eingesetzt. Insbesondere die Verwendung eines elektrisch zu betätigenden Aktuators hat den Vorteil, dass der Aktuator mit vergleichsweise hoher Stellgeschwindigkeit und ausreichend hoher Genauigkeit das Stellelement verstellen kann. Auch eine Verstellung durch das Abgas selbst ist prinzipiell vorstellbar.To the Adjusting the control element is preferably an actuator used electrically, hydraulically or pneumatically actuated actuator. In particular, the use of an electrically operated Actuator has the advantage that the actuator with comparatively high positioning speed and sufficiently high accuracy Adjustment can adjust. Also an adjustment by the exhaust itself is conceivable in principle.

Besonders bevorzugt wird als Aktuator ein Servomotor eingesetzt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine Unterdruckdose als Aktuator einzusetzen, die beispielsweise mit einem vorgeordneten Abschnitt der Abgasanlage oder einem Abschnitt der Ansauganlage zum Betätigen verbunden ist. Die Verwendung einer Unterdruckdose ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Stellelement lediglich zwischen zwei Positionen zu verstellen ist.Especially Preferably, a servo motor is used as the actuator. alternative but it is also possible to use a vacuum box as an actuator, for example with an upstream section of the exhaust system or a section the intake system to operate connected is. The use of a vacuum box is especially then advantageous if the actuator only between two positions to adjust.

Um eine möglichst genaue Übereinstimmung der Resonanzfrequenz des Resonators mit der störenden Frequenz zu erreichen, ist es von besonderem Vorteil, wenn das Stellelement in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Temperatur des Gasstroms in der Abgasanlage bzw. der Ansauganlage verstellt wird. Alternativ ist es möglich, das Stellelement entsprechend einem vorgegebenen Kennfeld der Motorsteuerung zu verstellen. Insbesondere das Einstellen des Stellelementes in Abhängigkeit von der Drehzahl oder dem Kennfeld des Verbrennungsmotors hat den Vorteil, dass bei entsprechender Berücksichtigung einer entsprechenden Verzögerung, die in Abhängigkeit von der Dauer vorgegeben wird, die beispielsweise der Abgasstrom nach Veränderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors benötigt, um zum Resonator zu gelangen, das Stellelement in eine optimierte Dämpfungsstellung bewegt werden kann. Das Stellelement kann dabei entweder in jeweils vorgegebene Positionen bewegt werden. Alternativ ist es auch möglich, das Stellelement, insbesondere bei Einsatz eines Servomotors als Aktuator, sehr fein in seiner Position relativ zum Resonatorhals zu variieren. Des Weiteren kann das Verstellen des Stellelementes in Abhängigkeit von einer akustisch relevanten Größe am Ausgang der Abgasanlage oder am Eingang der Ansauganlage erfolgen.Around one possible exact match to achieve the resonance frequency of the resonator with the disturbing frequency it is particularly advantageous if the actuator depending on the speed of the internal combustion engine and / or in dependence from the flow rate and / or the temperature of the gas flow in the exhaust system or the intake system is adjusted. Alternatively, it is possible to adjust the actuator accordingly to adjust a predetermined map of the engine control. Especially the adjustment of the actuating element as a function of the speed or the map of the internal combustion engine has the advantage that with appropriate consideration a corresponding delay, the dependent is predetermined by the duration, for example, the exhaust gas flow after change the speed of the internal combustion engine needed to get to the resonator, the actuator can be moved in an optimized damping position can. The actuator can either in each case predetermined positions to be moved. Alternatively, it is also possible, the actuator, in particular when using a servomotor as an actuator, very fine in its position to vary relative to the resonator neck. Furthermore, the adjustment of the actuating element in dependence of an acoustically relevant size at the outlet of the exhaust system or at the inlet of the intake system.

Bei Versuchsreihen mit dem erfindungsgemäßen Resonator hat sich herausgestellt, dass mit einer Kombination aus sich erweiterndem Resonatorhals und verstellbarem Stellelement ein Resonanzfrequenzbereich von etwa 30 Hertz bis 180 Hertz eingestellt werden kann.at Test series with the resonator according to the invention has been found that with a combination of expanding resonator neck and adjustable actuator a resonant frequency range of about 30 hertz to 180 hertz can be adjusted.

Eine Abstimmung des erfindungsgemäßen Resonators auf tiefere Frequenzen lässt sich durch eine Verringerung des Halsquerschnitts erreichen. Bei einem zu kleinen Querschnitt lässt jedoch die Wirksamkeit zwangsläufig nach. Eine Abstimmung des Resonators auf tiefere Frequenzen lässt sich auch durch eine Verlängerung des Resonatorhalses erreichen. Um die Verstelleinrichtung nicht zu groß und zu schwer werden zu lassen, ist es daher günstig für tiefe Frequenzen einen zweiten Resonatorhals vorzusehen, der selbst nicht variabel gestaltet werden muss.A Tuning of the resonator according to the invention to lower frequencies to achieve by reducing the throat area. at a too small cross section leaves however, the effectiveness inevitably to. A tuning of the resonator to lower frequencies is also possible through an extension reach the Resonatorhalses. Not to the adjustment too big and Therefore, it is favorable for low frequencies a second Resonator neck provide that are not made even variable got to.

Dieser zweite Resonatorhals ist dabei in seiner Länge und seinem Querschnitt so bemessen, dass er wirksam wird, sobald die Wirksamkeit des variablen Resonators wegen eines zu kleinen durchströmten Querschnittes A deutlich nachläßt. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen statt des erfindungsgemäßen variablen ersten Resonatorhalses ein Hals mit Klappe verwendet wird, ist für den variablen Resonatorhals keine besondere Dichtigkeit nötig. Prinzipiell kann auch der zweite Resonatorhals variabel gestaltet sein.This second resonator neck is in its length and its cross section so that it becomes effective once the effectiveness of the variable Resonator because of a too small flowed through cross-section A clearly subsides. In contrast to known solutions, in which instead of the variable first resonator neck according to the invention A neck with flap is used for the variable resonator neck no special tightness necessary. In principle, the second resonator neck can also be made variable be.

Da der Resonanzkörper von dem Abgas nicht unmittelbar durchströmt wird, kann der Resonanzkörper ganz oder teilweise aus Kunststoff oder einem Leichtmetall oder einer Kombination von mehreren Kunststoffen und Leichtmetallen gefertigt sein. Der Resonator sowie dessen Komponenten können jedoch auch aus demselben Werkstoff gefertigt sein, wie die Abgasanlage oder die Ansauganlage.There the sound box from the exhaust gas is not flowed through directly, the resonator can completely or partially made of plastic or a light metal or a Combination made of several plastics and light metals be. However, the resonator and its components can also be made of the same Material be made, such as the exhaust system or the intake system.

In gleicher Weise kann auch das Stellelement aus einem Kunststoff oder einem Leichtmetall oder einer Kombination aus diesen bestehen.In Similarly, the actuator can also be made of a plastic or a light metal or a combination of these.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, die mit einem erfindungsgemäßen Resonator, wie er zuvor beschrieben wurde, ausgestattet ist. Der Resonator steht dabei vorzugsweise mit einem Rohrabschnitt des Abgasrohres in Strömungsverbindung, der, verglichen mit anderen Rohrabschnitten des Abgasrohres, den geringsten Strömungsquerschnitt aufweist. So hat sich gezeigt, dass durch das Verbinden des Resonators mit einem Rohrabschnitt des Abgasrohrs mit geringstem Strömungsquerschnitt die größte Dämpfungswirkung erzielt werden kann.According to one In another aspect, the invention relates to an exhaust system for a motor vehicle, with a resonator according to the invention, equipped as described above. The resonator stands preferably with a pipe section of the exhaust pipe in fluid communication, the, compared with other pipe sections of the exhaust pipe, the lowest Has flow cross-section. It has been shown that by connecting the resonator with a pipe section of the exhaust pipe with the smallest flow cross-section the largest damping effect can be achieved.

Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Ansauganlage für einen Verbrennungsmotor, die mit einem erfindungsgemäßen Resonator ausgestattet ist.According to a third aspect, the invention relates to an intake system for an internal combustion engine, which with a Re sonator is equipped.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference on the attached Drawing. It shows:

1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Resonators mit einem variablen Resonatorhals und einem Tiefenfrequenzhals, 1 1 is a schematic, perspective view of a resonator with a variable resonator neck and a bass frequency neck according to the invention;

2 eine schematische Schnittansicht eines vergrößerten Ausschnittes des erfindungsgemäßen Resonators, 2 a schematic sectional view of an enlarged section of the resonator according to the invention,

3 ein Diagramm, in dem die Durchgangsdämpfung bezogen auf die Frequenz dargestellt ist und 3 a diagram in which the transmission loss based on the frequency is shown and

4 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Resonators. 4 a schematic sectional view of an embodiment of the resonator according to the invention.

In 1 ist in schematischer perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäßer Resonator 10 gezeigt, der mit einem Abgasrohr 12 einer nicht dargestellten Abgasanlage eines Verbrennungsmotors in Strömungsverbindung steht. Das Abgasrohr 12 ist im vorliegenden Fall an seinen beiden Enden mit Flanschen 14 und 16 versehen, so dass der Resonator 10 gemeinsam mit dem Abgasrohr 12 in eine bestehende Abgasanlage als Einheit eingesetzt werden kann.In 1 is a schematic perspective view of an inventive resonator 10 shown with an exhaust pipe 12 a not shown exhaust system of an internal combustion engine is in flow communication. The exhaust pipe 12 is in the present case at its two ends with flanges 14 and 16 provided so that the resonator 10 together with the exhaust pipe 12 can be used in an existing exhaust system as a unit.

Der Resonator 10 hat einen zylinderförmigen Resonanzkörper 18 mit einem Resonanzvolumen 20. Das eine Ende des Resonanzkörpers 18 steht durch einen sich in Richtung des Resonanzkörpers 18 erweiternden Resonatorhals 22 über eine Öffnung 24 mit dem Abgasrohr 12 der Abgasanlage in Strömungsverbindung. Das andere Ende des Resonanzkörpers 18 ist durch eine Platte 26 verschlossen.The resonator 10 has a cylindrical resonator body 18 with a resonance volume 20 , The one end of the resonator 18 stands by one in the direction of the resonator 18 expanding resonator neck 22 over an opening 24 with the exhaust pipe 12 the exhaust system in flow communication. The other end of the resonator 18 is through a plate 26 locked.

Im Zentrum der Platte 26 ist eine erste Gleitführung 28 angeordnet. Beabstandet zur ersten Gleitführung 28 ist im Inneren des Resonanzkörpers 18 eine zweite Gleitführung 30 angeordnet, welche konzentrisch zur ersten Gleitführung 28 positioniert ist und durch drei radial von der zweiten Gleitführung 30 nach außen abstehende Abstandshalter 32 im Inneren des Resonanzkörpers 18 gehalten ist.In the center of the plate 26 is a first sliding guide 28 arranged. Spaced to the first slide 28 is inside the sound box 18 a second sliding guide 30 arranged, which concentric with the first sliding guide 28 is positioned and by three radially from the second sliding guide 30 outwardly projecting spacers 32 inside the resonator 18 is held.

Die beiden Gleitführungen 28 und 30 dienen als Führungen für eine Stange 34, an deren Ende ein kegelstumpfförmiges Stellelement 36 befestigt ist, welches mit seinem Ende geringeren Durchmessers in Richtung des sich trichterförmig erweiternden Resonatorhalses 22 zeigt.The two sliding guides 28 and 30 serve as guides for a pole 34 , at the end of a frusto-conical actuator 36 is fastened, which with its end of smaller diameter in the direction of the funnel-shaped expanding resonator neck 22 shows.

Das kegelstumpftörmige Stellelement 36 ist durch ein Flachmaterial, im vorliegenden Fall ein Blech, gebildet, wobei das Flachmaterial so ausgeformt ist, dass die kegelförmige Außenkontur des Stellelementes 36 an die Innenkontur des sich trichterförmig erweiternden Resonatorhalses 22 angepasst ist, wobei die Stirnseite des Stellelementes 36 geschlossen ist. Um das Gewicht des Stellelementes 36 möglichst gering zu halten und damit das Stellelement 36 das Resonanzvolumen 20 des Resonanzkörpers 18 möglichst nicht beeinflußt, ist das kegelstumpfförmige Stellelement 36 an seinem Ende größeren Durchmessers offen.The truncated cone-shaped actuator 36 is formed by a flat material, in the present case a sheet, wherein the flat material is formed so that the conical outer contour of the actuating element 36 to the inner contour of the funnel-shaped expanding resonator neck 22 is adapted, wherein the end face of the actuating element 36 closed is. To the weight of the control element 36 keep as low as possible and thus the actuator 36 the resonance volume 20 of the resonator 18 not affected as possible, is the frusto-conical actuator 36 open at its end of larger diameter.

Das kegelstumpfförmige Stellelement 36 kann mit Hilfe eines nicht dargestellten Servomotors innerhalb des Resonanzkörpers 18 hin und her bewegt werden, wobei das Stellelement 36 in den sich trichterförmig erweiternden Resonatorhals 22 eingeführt oder aus diesem herausgezogen werden kann, um die Resonanzfrequenz des Resonanzkörpers 18 zu verändern, wie später noch im Detail beschrieben wird.The frustoconical actuator 36 can with the help of a servomotor, not shown inside the resonator 18 be moved back and forth, where the actuator 36 in the funnel-shaped expanding resonator neck 22 can be inserted or withdrawn from the resonant frequency of the resonator 18 to change, as will be described in detail later.

Benachbart zum Resonatorhals 22 ist ein Tiefenfrequenzhals 38 angeordnet, der in Form eines rechtwinklig gebogenen Rohrs ausgebildet ist. Das eine Ende des Tiefenfrequenzhalses 38 steht durch eine Öffnung 40 mit dem Abgasrohr 12 in Strömungsverbindung, während das andere Ende des Tiefenfrequenzhalses 38 durch eine nicht dargestellte Öffnung in das Innere des Resonanzkörpers 18 ragt. Hierdurch wird erreicht, dass das Resonanzvolumen 20 des Resonanzkörpers 18 sowohl durch den Resonatorhals 22 als auch durch den Tiefenfrequenzhals 38 gemeinsam genutzt wird, wodurch sich ein besonders kompakter Aufbau des Resonators 10 ergibt.Adjacent to the resonator neck 22 is a deep-frequency neck 38 arranged, which is formed in the shape of a right angle bent tube. The one end of the deep-frequency neck 38 stands through an opening 40 with the exhaust pipe 12 in fluid communication, while the other end of the deep frequency neck 38 through an opening, not shown, in the interior of the sound box 18 protrudes. This ensures that the resonance volume 20 of the resonator 18 both through the resonator neck 22 as well as through the deep-frequency neck 38 is shared, resulting in a particularly compact design of the resonator 10 results.

Nachfolgend wird anhand der 2 und 3 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Resonators 10 näher erläutert.The following is based on the 2 and 3 the mode of action of the resonator according to the invention 10 explained in more detail.

Wie eingangs bereits beschrieben wurde, ändern sich die Drehzahlen eines herkömmlichen Verbrennungsmotors bei seinem Betrieb in einem Verhältnis von etwa 1 : 6, so dass unter anderem niederfrequente Schallwellen in einem Bereich von 30 bis 180 Hertz entstehen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Resonators 10 ist es nun möglich, gezielt bestimmte niederfrequente Schallwellen im Abgasstrom zu dämpfen.As already described, the rotational speeds of a conventional internal combustion engine change in its operation in a ratio of about 1: 6, so that inter alia low-frequency sound waves occur in a range of 30 to 180 hertz. With the help of the resonator according to the invention 10 It is now possible to specifically attenuate certain low-frequency sound waves in the exhaust stream.

Zu diesem Zweck wird der nicht dargestellte Aktuator mit der Steuerung des Verbrennungsmotors verbunden und in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors unter Einhaltung einer entsprechend vorgegebenen zeitlichen Verzögerung das kegelstumpfförmige Stellelement 36 relativ zu dem sich trichterförmig erweiternden Resonatorhals 22 verstellt. Dabei ist es möglich, das Stellelement 36 entweder zwischen fest vorgegebenen Positionen hin und her zu bewegen oder aber das Stellelement 36 für eine besonders genaue Einstellung der Dämpfungswirkung stufenlos relativ zu dem sich trichterförmig erweiternden Resonatorhals 22 zu verstellen.For this purpose, the actuator, not shown, is connected to the control of the internal combustion engine and in dependence on the rotational speed of the internal combustion engine in compliance with a correspondingly predetermined time delay, the frusto-conical actuator 36 relative to that funnel-shaped expanding resonator neck 22 adjusted. It is possible, the actuator 36 either to move back and forth between fixed predetermined positions or the actuator 36 for a particularly accurate adjustment of the damping effect stepless relative to the funnel-shaped expanding resonator neck 22 to adjust.

Wird das Stellelement 36 weiter in den sich trichterförmig erweiternden Resonatorhals 22 des Resonanzkörpers 18 eingeführt, nimmt einerseits der noch freie Öffnungsquerschnitt A, durch den das Abgas in den ersten Resonanzkörper 18 einströmen kann, kontinuierlich ab, während gleichzeitig die effektive Länge Ieff, welche durch das Stellelement 36 und den Resonatorhals 22 definiert ist, vergrößert wird, wie 2 zeigt, in der der sich trichterförmig erweiternde Resonatorhals 22 und das Stellelement 36 vergrößert im Schnitt dargestellt sind.Will the actuator 36 further into the funnel-shaped expanding resonator neck 22 of the resonator 18 introduced, on the one hand takes the still free opening cross-section A, through which the exhaust gas in the first resonator 18 can flow continuously, while at the same time the effective length I eff , which through the actuator 36 and the resonator neck 22 is defined, is enlarged, how 2 shows, in the funnel-shaped expanding resonator neck 22 and the actuator 36 enlarged shown in section.

Auf diese Weise können unterschiedliche Frequenzen wirksam gedämpft werden.On this way you can different frequencies are effectively damped.

Die Dämpfungswirkung des erfindungsgemäßen Resonators 10 konnte in ersten Versuchsreihen nachgewiesen werden. In 3 ist die hohe Dämpfungswirkung des erfindungsgemäßen Resonators 10 in dB bezogen auf die Frequenz in Hertz dargestellt.The damping effect of the resonator according to the invention 10 could be proven in first series of experiments. In 3 is the high damping effect of the resonator according to the invention 10 expressed in dB relative to the frequency in Hertz.

So zeigt der erfindungsgemäße Resonator 10 bei vollständig aus dem Resonatorhals 22 gezogenem Stellelement 36 die punktierte Dämpfungskurve D1 mit der höchsten Dämpfungswirkung zwischen 160 und 170 Hertz.Thus, the resonator according to the invention 10 at completely out of the resonator neck 22 pulled actuator 36 the dotted damping curve D 1 with the highest damping effect between 160 and 170 hertz.

Sollen Schallwellen in niedrigeren Frequenzbereichen gedämpft werden, muss lediglich das Stellelement 36 in den Resonatorhals 22 hineinbewegt werden, wodurch der durchströmte Querschnitt A abnimmt, während die wirksame Länge Ieff des Resonatorhalses 22 zunimmt und sich somit die Resonanzfrequenz des Resonators 10 vermindert.If sound waves are to be attenuated in lower frequency ranges, only the control element needs to be damped 36 in the resonator neck 22 are moved in, whereby the flow-through cross-section A decreases, while the effective length I eff of the resonator neck 22 increases and thus the resonant frequency of the resonator 10 reduced.

Durch entsprechendes Verstellen des Stellelementes 36 lassen sich somit unterschiedlichste Frequenzbereiche gezielt dämpfen, wie die verschiedenen weiteren Dämpfungskurven D2 bis D5 in 3 zeigen.By appropriate adjustment of the control element 36 Thus, different frequency ranges can be specifically damped, as are the various other damping curves D 2 to D 5 in FIG 3 demonstrate.

Ist das Stellelement 36 vollständig in den Resonatorhals 22 bewegt, wobei ein geringer Abstand zwischen der Innenkontur des Resonatorhalses 22 und dem Stellelement 36 verbleibt, hat der Resonanzkörper 18 nurmehr eine beschränkte Dämpfungswirkung. In diesem Betriebszustand kommt der Tiefenfrequenzhals 38 zum Einsatz. Die wirksame Länge Ieff sowie der Strömungsquerschnitt A des Tiefenfrequenzhalses 38 ist dabei so gewählt, dass besonders niederfrequente Schallwellen mit einer Frequenz von weniger als etwa 35 Hertz durch den Resonator 10 gedämpft werden, wie die in 3 gezeigte Dämpfungskurve D5 zeigt.Is the control element 36 completely in the resonator neck 22 moves, with a small distance between the inner contour of the Resonatorhalses 22 and the actuator 36 remains, the resonator has 18 only a limited damping effect. In this operating state comes the Tiefenfrequenzhals 38 for use. The effective length I eff and the flow cross-section A of the deep-frequency neck 38 is chosen so that particularly low-frequency sound waves with a frequency of less than about 35 hertz through the resonator 10 be dampened, like those in 3 shown damping curve D 5 shows.

Sollen wieder höherfrequente Anteile in den Schallwellen gedämpft werden, muß dass Stellelement 36 lediglich wieder aus dem Resonatorhals 22 herausgezogen werden.If higher-frequency components in the sound waves are to be damped again, the actuator must 36 only back from the resonator neck 22 be pulled out.

In 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform des in den 1 und 2 gezeigten Resonators 10 gezeigt, wobei identische Bauteile der Einfachheit halber mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. So hat der in 4 gezeigte Resonator 50 gleichfalls einen Resonanzkörper 18, der durch einen Resonatorhals 52 mit dem Abgasrohr 12 in Strömungsverbindung steht. Des Weiteren hat der Resonator 50 gleichfalls einen Tiefenfrequenzhals 38, der, wie bei dem in 1 gezeigten Resonator 10, in dem Resonanzkörper 18 endet.In 4 is a modified embodiment of the in the 1 and 2 shown resonator 10 shown, wherein identical components are identified for simplicity with identical reference numerals. So has the in 4 shown resonator 50 also a resonator 18 passing through a resonator neck 52 with the exhaust pipe 12 is in flow communication. Furthermore, the resonator has 50 also a deep-frequency neck 38 who, like the one in 1 shown resonator 10 in which sound box 18 ends.

Der Resonatorhals 52 ist in diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel als Rohr mit konstantem Querschnitt ausgebildet und endet in einer konzentrisch zum zylindrischen Resonanzkörper 18 in dessen flachen Boden 54 ausgebildeten Mündungsöffnung 56, so dass die Pulsationsrichtung P des Abgases im wesentlichen in Längsrichtung des Resonanzkörpers 18 gerichtet ist.The resonator neck 52 is formed in this modified embodiment as a tube with a constant cross section and ends in a concentric with the cylindrical resonator body 18 in its flat bottom 54 trained mouth opening 56 such that the pulsation direction P of the exhaust gas is substantially in the longitudinal direction of the resonance body 18 is directed.

Im Resonanzkörper 18 ist ferner ein an der Stange 34 gehaltenes Stellelement 58 vorgesehen, welches bei diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel als kreisrunde Platte ausgebildet ist. Das konzentrisch zur Mündungsöffnung 56 angeordnete Stellelement 58 ist dabei so bemessen, dass es einerseits die Mündungsöffnung 56 überdeckt, andererseits jedoch ausreichend Abstand zur Innenumfangsfläche des Resonanzkörpers 18 hält. Hierdurch ist ein Ringspalt 60 gebildet, durch den der pulsierende Abgasstrom mit dem Inneren des Resonanzkörpers 18 kommunizieren kann.In the sound box 18 is also one on the pole 34 held actuator 58 provided, which is formed in this modified embodiment as a circular plate. The concentric to the mouth opening 56 arranged actuator 58 is dimensioned so that there is on the one hand the mouth opening 56 covered, on the other hand, however, sufficient distance to the inner peripheral surface of the resonator 18 holds. This is an annular gap 60 formed by the pulsating exhaust gas flow to the interior of the resonator 18 can communicate.

Wie 4 zu entnehmen ist, wird dabei der durchströmte Querschnitt A des Ringspaltes 60 durch den Abstand der Unterseite des Stellelementes 58 zum Boden 54 definiert, während die wirksame Länge Ieff vom Durchmesser des Stellelementes 58 abhängt.As 4 can be seen, while the flowed through cross section A of the annular gap 60 by the distance of the underside of the control element 58 to the ground 54 defined while the effective length I eff from the diameter of the actuator 58 depends.

Um die Resonanzfrequenz des Resonators 50 zu ändern, muß lediglich das Stellelement 58 von der Mündungsöffnung 56 weg oder auf diese zu bewegt werden. Dabei ändert sich einerseits der Abstand des Stellelementes 58 zum Boden 54 und damit der durchströmte Querschnitt A des Ringspaltes 60. Andererseits ändert sich das Resonanzvolumen 20 des Resonanzkörpers 18, das durch die Platte 26, die Wand des Resonanzkörpers 18 sowie die Oberseite des Stellelementes 58 begrenzt ist.To the resonant frequency of the resonator 50 to change, only the actuator must 58 from the mouth opening 56 away or moved towards this. On the one hand, the distance of the control element changes 58 to the ground 54 and thus the flow-through cross-section A of the annular gap 60 , On the other hand, the resonance volume changes 20 of the resonator 18 that through the plate 26 , the wall of the resonator 18 as well as the top of the control element 58 is limited.

Wird das Stellelement 58 in den Resonanzkörper 18 von der Mündungsöffnung 56 wegbewegt, nimmt der durchströmte Querschnitt A zu, während das Resonanzvolumen 20 abnimmt, wodurch die Resonanzfrequenz zunimmt. Um die Resonanzfrequenz zu verringern, wird das Stellelement 58 in Richtung der Mündungsöffnung 56 bewegt, wodurch der durchströmte Querschnitt A abnimmt, während das Resonanzvolumen 20 zunimmt.Will the actuator 58 in the sound box 18 from the mouth opening 56 moves away, the cross-section A flows through, while the resonance volume 20 decreases, whereby the resonance frequency increases. To reduce the resonance frequency, the actuator becomes 58 in the direction of the mouth opening 56 moves, whereby the flow-through cross-section A decreases, while the resonance volume 20 increases.

Ist das Stellelement 58 mit geringem Abstand zum Boden 54 gehalten, ohne diesen zu berühren, ist der Ringspalt 60 nicht mehr wirksam, während der Tiefenfrequenzhals 38 als Dämpfungseinheit wirksam wird.Is the control element 58 at a short distance to the ground 54 held without touching it, is the annular gap 60 no longer effective during the deep-frequency neck 38 acts as a damping unit.

Mit den erfindungsgemäßen Resonatoren 10 und 50 ist es möglich, in Abhängigkeit von Parametern, wie zum Beispiel der aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors, gezielt niederfrequente Schallwellen im Abgasstrom zu dämpfen. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Resonatoren 10 und 50 besteht dabei darin, dass der Resonator 10 bzw. 50 vergleichsweise einfach aufgebaut ist und verglichen mit den bisher bekannten Resonatoren mit variabler Dämpfungswirkung ein geringes Bauvolumen aufweist, gleichzeitig jedoch in der Lage ist, über einen sehr großen Frequenzbereich niederfrequente Schallwellen wirksam zu dämpfen. Ferner ist an kritischen Bereichen keine Abdichtung des Resonators gegen den Abgasstrom erforderlich.With the resonators according to the invention 10 and 50 It is possible depending on parameters such as the current speed of the internal combustion engine to selectively attenuate low-frequency sound waves in the exhaust gas flow. An essential advantage of the resonators according to the invention 10 and 50 consists in the fact that the resonator 10 respectively. 50 is comparatively simple and compared to the previously known resonators with variable damping effect has a low overall volume, but at the same time is able to effectively attenuate low-frequency sound waves over a very large frequency range. Furthermore, no sealing of the resonator against the exhaust gas stream is required at critical areas.

Die in den 1 bis 4 beschriebenen Resonatoren 10 und 50 können auch in einer Ansauganlage eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden, um die Ansauggeräusche wirksam zu dämpfen.The in the 1 to 4 described resonators 10 and 50 can also be used in an intake system of an internal combustion engine to effectively damp the intake noise.

1010
Resonatorresonator
1212
Abgasrohrexhaust pipe
1414
Flanschflange
1616
Flanschflange
1818
Resonanzkörpersound
2020
Resonanzvolumenresonance volume
2222
Resonatorhalsresonator neck
2424
Öffnungopening
2626
Platteplate
2828
erste Gleitführungfirst slide
3030
zweite Gleitführungsecond slide
3232
Abstandshalterspacer
3434
Stangepole
3636
Stellelementactuator
3838
TiefenfrequenzhalsLow frequency neck
4040
Öffnungopening
D, bis D5 D, to D 5
Dämpfungskurven attenuation curves
5050
Resonatorresonator
5252
Resonatorhalsresonator neck
5454
Bodenground
5656
Mündungsöffnungmouth
5858
Stellelementactuator
6060
Ringspaltannular gap
PP
PulsationsrichtungPulsationsrichtung

Claims (20)

Resonator zur Reduktion von Geräuschen bei Anlagen mit pulsierenden Gasströmen, insbesondere bei Abgasanlagen oder Ansauganlagen eines Verbrennungsmotors, mit einem Resonanzkörper (18), der durch einen Resonatorhals (22; 52) mit einem Strömungskanal (12) für die pulsierenden Gasströme in Strömungsverbindung bringbar ist, und einem beweglichen Stellelement (36; 58) zum Einstellen der Resonanzfrequenz des Resonators (10; 50), dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (36; 58) derart relativ zum Resonatorhals (22; 52) verstellbar ist, dass der die Resonanzfrequenz (fres) vorgebende durchströmte Querschnitt (A) des Resonators (10, 50) sowie gleichzeitig die die Resonanzfrequenz beeinflussende wirksame Länge (Ieff) des Resonators (10, 50) oder/und das Resonanzvolumen (V) des Resonanzkörpers (18) zum Einstellen der Resonanzfrequenz des Resonators (10, 50) variierbar ist.Resonator for reducing noise in installations with pulsating gas flows, in particular in exhaust systems or intake systems of an internal combustion engine, with a resonance body ( 18 ), which by a resonator neck ( 22 ; 52 ) with a flow channel ( 12 ) can be brought into fluid communication for the pulsating gas flows, and a movable control element ( 36 ; 58 ) for adjusting the resonant frequency of the resonator ( 10 ; 50 ), characterized in that the actuating element ( 36 ; 58 ) relative to the resonator neck ( 22 ; 52 ) is adjustable, that of the resonant frequency (f res ) prevailing flow-through cross-section (A) of the resonator ( 10 . 50 ) as well as simultaneously the resonant frequency influencing effective length (I eff ) of the resonator ( 10 . 50 ) and / or the resonance volume (V) of the resonance body ( 18 ) for adjusting the resonant frequency of the resonator ( 10 . 50 ) is variable. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Verstellen des Stellelementes (36) der Abstand der Außenkontur des Stellelementes (36) zur Innenkontur des Resonatorhalses (22) sowie die Länge ändert, mit der das Stellelement (36) in den Resonatorhals (22) eingeführt ist.Resonator according to claim 1, characterized in that by adjusting the adjusting element ( 36 ) the distance of the outer contour of the actuating element ( 36 ) to the inner contour of the resonator neck ( 22 ) and the length with which the actuator ( 36 ) in the resonator neck ( 22 ) is introduced. Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Stellelementes (36) zur Innenkontur des Resonatorhalses (22) in jeder Stellung des Stellelementes (36) beabstandet ist.Resonator according to claim 2, characterized in that the outer contour of the actuating element ( 36 ) to the inner contour of the resonator neck ( 22 ) in each position of the actuating element ( 36 ) is spaced. Resonator nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (36) aus dem Resonatorhals (22) vollständig herauszubewegen ist.Resonator according to at least one of claims 2 or 3, characterized in that the actuating element ( 36 ) from the resonator neck ( 22 ) is completely moved out. Resonator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Resonatorhals (22) im Strömungsquerschnitt erweitert und dass das Stellelement (36) in seiner Außenkontur zumindest abschnittsweise an die sich erweiternde Innenkontur des Resonatorhalses (22) angepaßt ist und zum Einstellen der Resonanzfrequenz des Resonators (10) in den sich erweiternden Resonatorhals (22) hinein oder aus diesem heraus bewegbar ist.Resonator according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the resonator neck ( 22 ) in the flow cross-section and that the actuating element ( 36 ) in its outer contour at least in sections to the widening inner contour of the Resonatorhalses ( 22 ) and for adjusting the resonant frequency of the resonator ( 10 ) in the expanding resonator neck ( 22 ) into or out of this is movable. Resonator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonatorhals (22) trichterförmig ausgebildet ist und sich vorzugsweise in Richtung des Resonanzkörpers (18) erweitert, und dass die Außenkontur des Stellelementes (36) zumindest abschnittsweise als Kegel bzw. Kegelstumpf ausgebildet ist.Resonator according to claim 5, characterized in that the resonator neck ( 22 ) is funnel-shaped and preferably in the direction of the resonator ( 18 ), and that the outer contour of the actuating element ( 36 ) is formed at least in sections as a cone or truncated cone. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Resonanzkörper (18) ein plattenförmiges Stellelement (58) aufgenommen ist, welches relativ zur Mündungsöffnung (56), mit der der Resonatorhals (52) im Resonanzkörper (18) endet, derart hin und her beweglich ist, dass durch Verstellen des Abstandes des Stellelementes (58) zur Mündungsöffnung (56) gleichzeitig der durchströmte Querschnitt (A) und das Resonanzvolumen (20) des Resonanzkörpers (18) verstellbar ist.Resonator according to claim 1, characterized in that in the resonant body ( 18 ) a plate-shaped actuating element ( 58 ), which is relative to the mouth ( 56 ), with which the resonator neck ( 52 ) in the sound box ( 18 ), is movable back and forth, that by adjusting the distance of the actuating element ( 58 ) to the mouth opening ( 56 ) at the same time the flow-through cross-section (A) and the resonance volume ( 20 ) of the resonance body ( 18 ) is adjustable. Resonator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Stellelement (58) mit seiner Flachseite quer zur Pulsationsrichtung (P) des im Resonatorhals (52) pulsierenden Abgases verläuft und axial in Pulsationsrichtung (P) gesehen hin und her verstellbar ist, dass die Flachseite des Stellelementes (58) größer bemessen ist als die Querschnittsfläche der Mündungsöffnung (56) des Resonatorhalses (52) und dass das Stellelement (58) die Mündungsöffnung (56) vollständig überdeckt, wobei der durchströmte Querschnitt (A) von dem Wandabschnitt, vorzugsweise dem Boden (54), des Resonanzkörpers (18), in dem die Mündungsöffnung (56) ausgebildet ist, und der der Mündungsöffnung (56) zugewandten Flachseite des Stellelementes (58) begrenzt ist.Resonator according to claim 7, characterized in that the plate-shaped control element ( 58 ) with its flat side transverse to the pulsation direction (P) of the resonator neck ( 52 ) pulsating exhaust gas and axially in the direction of pulsation (P) is adjustable back and forth that the flat side of the actuating element ( 58 ) is greater than the cross-sectional area of the mouth opening ( 56 ) of the resonator neck ( 52 ) and that the actuator ( 58 ) the mouth opening ( 56 ) completely covered, wherein the flow-through cross-section (A) of the wall portion, preferably the bottom ( 54 ), the sound box ( 18 ), in which the mouth opening ( 56 ) is formed, and the mouth opening ( 56 ) facing flat side of the actuating element ( 58 ) is limited. Resonator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (36) aus einem Flachmaterial, vorzugsweise einem Metallblech, gefertigt ist und lediglich das Flachmaterial die Außenkontur des Stellelementes (36) bildet, wobei das Stellelement (36) an seinem dem in den Resonatorhals (22) einzuführenden Ende entgegengesetzten Ende vorzugsweise offen ist.Resonator according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the actuating element ( 36 ) is made of a flat material, preferably a metal sheet, and only the flat material, the outer contour of the actuating element ( 36 ), wherein the actuating element ( 36 ) at its end into the resonator neck ( 22 ) end to be inserted is preferably open. Resonator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (36; 58) zum Einstellen der Resonanzfrequenz in jeweils vorgegebene Positionen zu bewegen ist.Resonator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuating element ( 36 ; 58 ) is to be moved to set the resonance frequency in each predetermined positions. Resonator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch zu betätigenden Aktuator, der zum Verstellen des Stellelementes (36; 58) mit diesem gekoppelt ist.Resonator according to at least one of the preceding claims, characterized by an actuator which can be actuated electrically, hydraulically or pneumatically and which is used for adjusting the actuating element ( 36 ; 58 ) is coupled with this. Resonator nach mindestens einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator das Stellelement (36; 58) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes in der Abgasanlage und/oder in Abhängigkeit vom Kennfeld der Motorsteuerung verstellt.Resonator according to at least one of claims 10 or 11, characterized in that the actuator is the actuator ( 36 ; 58 ) as a function of the rotational speed of the internal combustion engine and / or adjusted in dependence on the flow velocity of the gas stream in the exhaust system and / or in dependence on the characteristic map of the engine control. Resonator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (10; 50) einen zweiten Resonatorhals (38) aufweist, der beabstandet zum ersten Resonatorhals (22; 52) durch eine zweite Öffnung (40) mit dem Strömungskanal (12) in Strömungsverbindung bringbar ist.Resonator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resonator ( 10 ; 50 ) a second resonator neck ( 38 ) which is spaced from the first resonator neck ( 22 ; 52 ) through a second opening ( 40 ) with the flow channel ( 12 ) can be brought into fluid communication. Resonator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Resonatorhals (38) beabstandet zum ersten Resonatorhals (22; 52) in den Resonanzkörper (18) mündet.Resonator according to claim 13, characterized in that the second resonator neck ( 38 ) spaced from the first resonator neck ( 22 ; 52 ) in the sound box ( 18 ) opens. Resonator nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Resonatorhals (38) ein Rohr mit vorzugsweise konstantem Strömungsquerschnitt ist.Resonator according to one of claims 13 or 14, characterized in that the second resonator neck ( 38 ) is a tube with preferably constant flow cross-section. Resonator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkörper (18) aus einem Kunststoff, einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Titan oder einer Titanlegierung, oder einer Kombination aus Kunststoff und Leichtmetall gefertigt ist.Resonator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resonant body ( 18 ) is made of a plastic, a light metal, preferably made of aluminum, an aluminum alloy, titanium or a titanium alloy, or a combination of plastic and light metal. Resonator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (36; 58) aus einem Kunststoff, einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Titan oder einer Titanlegierung, oder einer Kombination aus Kunststoff und Leichtmetall gefertigt ist.Resonator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuating element ( 36 ; 58 ) is made of a plastic, a light metal, preferably made of aluminum, an aluminum alloy, titanium or a titanium alloy, or a combination of plastic and light metal. Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem Resonator (10; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.Exhaust system for a motor vehicle, having a resonator ( 10 ; 50 ) according to one of claims 1 to 17. Abgasanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt des Abgasrohres (12), mit dem der Resonator (10; 50) in Strömungsverbindung steht, verglichen mit anderen Rohrabschnitten des Abgasrohres, den geringsten Strömungsquerschnitt aufweist.Exhaust system according to claim 18, characterized in that the pipe section of the exhaust pipe ( 12 ), with which the resonator ( 10 ; 50 ) is in flow communication, compared to other pipe sections of the exhaust pipe, having the smallest flow cross-section. Ansauganlage für einen Verbrennungsmotor, mit einem Resonator (10; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.Intake system for an internal combustion engine, with a resonator ( 10 ; 50 ) according to one of claims 1 to 17.
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