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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Abstract
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: 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: 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
In
der
Aus
der
Die
Aus
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Die
Die
Aus
der
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
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:
In
Der
Resonator
Im
Zentrum der Platte
Die
beiden Gleitführungen
Das
kegelstumpftörmige
Stellelement
Das
kegelstumpfförmige
Stellelement
Benachbart
zum Resonatorhals
Nachfolgend
wird anhand der
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
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
Wird
das Stellelement
Auf diese Weise können unterschiedliche Frequenzen wirksam gedämpft werden.On this way you can different frequencies are effectively damped.
Die
Dämpfungswirkung
des erfindungsgemäßen Resonators
So
zeigt der erfindungsgemäße Resonator
Sollen
Schallwellen in niedrigeren Frequenzbereichen gedämpft werden,
muss lediglich das Stellelement
Durch
entsprechendes Verstellen des Stellelementes
Ist
das Stellelement
Sollen
wieder höherfrequente
Anteile in den Schallwellen gedämpft
werden, muß dass
Stellelement
In
Der
Resonatorhals
Im
Resonanzkörper
Wie
Um
die Resonanzfrequenz des Resonators
Wird
das Stellelement
Ist
das Stellelement
Mit
den erfindungsgemäßen Resonatoren
Die
in den
- 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
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012024162A1 (en) * | 2012-12-04 | 2014-06-05 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, diese vertreten durch den Präsidenten der Physiklisch-Technischen Bundesanstalt | Helmholtz damper has reflective and damping adjusting devices for changing natural frequency of resonance space by varying reflective element spacing and damping of Helmholtz resonance by varying damping element distance |
DE102007043147B4 (en) * | 2006-09-15 | 2020-06-18 | Hanon Systems | Continuously variable tuned resonator |
Citations (1)
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-
2004
- 2004-05-10 DE DE200410022972 patent/DE102004022972A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
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