DE102004040631B3

DE102004040631B3 - Flap arrangement, especially in exhaust gas system of internal combustion engine, has edge of flap merging into at least one deflecting surface which is inclined in flow direction of fluid

Info

Publication number: DE102004040631B3
Application number: DE102004040631A
Authority: DE
Inventors: Björn Dr. Damson; Jan Dr. Krüger
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-21
Filing date: 2004-08-21
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2024-08-22
Also published as: DE202005009092U1

Abstract

The flap arrangement, especially in the exhaust gas system of an internal combustion engine, has the edge (36,38) of the flap (26) merging into at least one deflecting surface (44) which is inclined in the flow direction (R) of the fluid. With the flap closed the deflecting surface is spaced away from the inner wall of the exhaust pipe (10), maintaining a flow passage through which flows fluid. The deflecting surface in the flow direction has a flow length which is greater than the distance between the deflecting surface and the inner wall.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die insbesondere in einer Frischluft-Ansauganlage oder einer Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor eingesetzt werden kann.The The invention relates to a flap arrangement according to the preamble of Claim 1, in particular in a fresh air intake system or an exhaust system for an internal combustion engine can be used.

Eine derartige Klappenanordnung ist aus der WO 01/81734 A1 bekannt.A Such flap arrangement is known from WO 01/81734 A1.

Die DE 103 04 364 A1 zeigt eine in einem Abgasrohr angeordnete Drosselklappe mit Strömungskanälen, welche in einer das Abgasrohr verschließender Drosselklappenstellung den Durchtritt einer geringen Abgasmenge durch die Drosselklappe ermöglichen.The DE 103 04 364 A1 shows a arranged in an exhaust pipe throttle with flow channels, which allow in a closing the exhaust pipe throttle position, the passage of a small amount of exhaust gas through the throttle valve.

Die Patent Abstracts of Japan offenbaren unter der Veröffentlichungsnummer 2001123902 A eine in einer Ansauganlage einer Brennkraftmaschine angeordnete abstimmbare Resonatoranordnung mit einer unterschiedliche Resonanzhälse tragenden Drehscheibe, mittels der jeweils ein ausgewählter Resonanzhals mit einer Durchtrittsöffnung in einer Trennwand der Ansauganlage zur Deckung bringbar ist.The Patent Abstracts of Japan disclose under the publication number 2001123902 A in an intake system of an internal combustion engine arranged tunable resonator arrangement with a different resonance necks supporting hub, by means of each a selected resonance neck with a passage opening in a partition wall of the intake system can be brought to cover.

In der DE 101 31 475 A1 ist ein Abgasschalldämpfer mit einem axial verschiebbaren Ventilkörper beschrieben, der gegen den Abgasdruck in eine dem Austrittsende eines Abgasrohrs nahe Stellung federvorgespannt ist.In the DE 101 31 475 A1 an exhaust muffler is described with an axially displaceable valve body which is spring-biased against the exhaust gas pressure in a position close to the outlet end of an exhaust pipe.

Das U.S.-Patent 1.483.354 und das europäische Patent 1.030.039 B1 haben eine verschwenkbare Klappe zum Gegenstand, welche gegen den Abgasdruck in Schließrichtung eines Abgasrohrendes federvorgespannt ist.The U.S. Patent 1,483,354 and European Patent 1,030,039 B1 a pivotable flap to the object, which against the exhaust pressure in the closing direction an exhaust pipe end is spring-biased.

Durch den getakteten Verbrennungsprozess in einem Verbrennungsmotor entstehen in dem von der Frischluft-Ansauganlage angesaugten Frischluftstrom so wie 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 unterschiedlicher Schalldämpfer 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 as in the exhaust 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 different silencers in the intake system or the exhaust system should in particular the audible for human hearing 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.

Da die Frequenzbreite der Schallwellen im Frischluftstrom bzw. Abgasstrom verhältnismäßig groß ist, werden zum Dämpfen der Schallwellen im Frischluftstrom bzw. Abgasstrom unterschiedliche Schalldämpfer eingesetzt. Um höhenfrequente Schallwellen zu dämpfen, ist es bekannt, den Frischluftstrom bzw. den Abgasstrom durch einen sogenannten Schallabsorber oder Absorptionsschalldämpfer zu leiten. Niederfrequente Schallwellen werden dagegen mit Hilfe sogenannter Resonatoren gedämpft.There the frequency width of the sound waves in the fresh air flow or exhaust gas flow is relatively large for steaming the sound waves in the fresh air flow or exhaust gas flow different silencers used. For high-frequency sound waves to dampen, it is known, the fresh air flow or the exhaust gas flow through a so-called sound absorber or absorption silencer too conduct. Low-frequency sound waves, however, are using so-called Resonators dampened.

Um den Frischluftstrom bzw. Abgasstrom immer dem jeweils geeigneten Schalldämpfer, also dem Absorptionsschalldämpfer oder dem Resonator, zuzuleiten, werden in Ansauganlagen und Abgasanlagen Klappenanordnungen verwendet, mit denen der Frischluftstrom bzw. Abgasstrom in der Ansauganlage bzw. Abgasanlage in Abhängigkeit von den Frequenzen der im pulsierenden Fluidstrom wirkenden Schwallwellen gezielt umgeleitet wird.Around the fresh air flow or exhaust gas flow always the appropriate one silencers, So the absorption silencer or the resonator, are used in intake and exhaust systems Flap arrangements used with which the fresh air flow or Exhaust gas flow in the intake system or exhaust system depending on from the frequencies of the surge waves acting in the pulsating fluid flow is specifically redirected.

Bei den zur Verbesserung der Akustik dienenden, bekannten Klappenanordnungen sind die verwendeten Klappen aufgrund der herrschenden Betriebsbedingungen, wie hohen Temperaturschwankungen und hohen Temperaturen des Fluides während des Betriebes, oder auch aufgrund hoher Fertigungstoleranzen und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien häufig undicht, so dass die gewünschte akustische Sperrwirkung der bekannten Klappenanordnungen nicht ausreicht oder über längere Betriebszeiträume betrachtet nachlässt. So gelangt an den undichten Stellen der Klappe in den von der Klappe an sich abzusperrenden Abschnitt der Ansaug- oder Abgasanlage nach der Klappe ein Fluidstrom, in dem Schallwellen mit Frequenzen schwingen, die von dem in diesem Abschnitt angeordneten Schalldämpfer nicht oder nur unzureichend gedämpft werden können. Dies hat zur Folge, dass die Ansaug- bzw. Abgasanlage die während des Verbrennungsprozesses entstehenden Schallwellen nicht in dem vorherbestimmten, gewollten Maß dämpfen.at the serving to improve the acoustics, known flap arrangements are the flaps used due to the prevailing operating conditions, such as high temperature fluctuations and high temperatures of the fluid during the Operation, or due to high manufacturing tolerances and different Expansion coefficients of the materials used often leak, so that the desired acoustic barrier effect of the known flap arrangements is insufficient or over longer Operating periods considered subsides. So gets to the leaks of the flap in the from the flap to be shut off section of the intake or exhaust system after the flap a fluid flow in which sound waves oscillate at frequencies that of the arranged in this section muffler not or only insufficiently steamed can be. This has the consequence that the intake or Exhaust system during the in the combustion process resulting sound waves not in the dampen predetermined, intended measure.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Klappenanordnung anzugeben, bei der auch bei vergleichsweise geringer Dichtigkeit der Klappe eine verglichen mit den bekannten Klappenanordnungen bessere akustische Sperrwirkung erzielbar ist.Of the The invention is based on the object, a flap assembly to indicate, in the case of comparatively low density the flap one compared with the known flap arrangements better acoustic barrier effect can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine Klappenanordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.These Task is by a flap assembly with the features after Claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Klappenanordnung dient nicht nur als Sperrglied, um einen Volumenstrom im Rohr aufzustauen. Sie dient gleichzeitig auch als akustisch wirksames Element, mit dem gezielt Schallwellen im Volumenstrom des pulsierenden Fluides gedämpft werden.The flap arrangement according to the invention serves not only as a blocking member to accumulate a volume flow in the pipe. It serves at the same time also as an acoustically effective element with which sound waves in the volume flow of the pulsating fluid are attenuated.

So hat sich gezeigt, dass bei einer nicht dichtschließenden Klappe ein Teil des Fluides an der Klappe vorbeiströmt und die Klappe in diesem Fall als Teil eines Resonators, nämlich als akustische Masse, wirkt. Die Dämpfungswirkung ist bei einem herkömmlichen Resonator mit konstanter Dämpfungswirkung, beispielsweise einem Helmholtz-Resonator, unter anderem durch die effektive Länge des Resonatorhalses auf eine bestimmte Frequenz oder einen äußerst begrenzten Frequenzbereich der Schallwellen begrenzt. Da die Klappe das Rohr nicht vollständig abdichtend verschließt, wirkt der vom Fluid durch die Undichtigkeit noch durchströmbare Querschnitt ähnlich wie ein Resonatorhals eines Helmholtz-Resonators, mit dem bestimmte Frequenzen im Fluidstrom gedämpft werden können. Die Resonanzfrequenz eines Helmholtz-Resonators berechnet sich hierbei vereinfacht durch:

wobei c_p,T die temperatur- und druckkorrigierte Schallgeschwindigkeit, A die durchströmte Querschnittsfläche des Resonatorhalses des Resonators, V das Volumen des Resonanzkörpers des Resonators sowie l_eff die durchströmte effektive Länge des Resonatorhalses darstellen.Thus, it has been shown that in a non-tight-fitting flap part of the fluid flows past the flap and the flap in this case acts as part of a resonator, namely as an acoustic mass. The damping effect is limited in a conventional resonator with constant damping effect, for example a Helmholtz resonator, inter alia, by the effective length of the Resonatorhalses to a certain frequency or a very limited frequency range of the sound waves. Since the flap does not completely seal the tube, the cross-section through which the fluid can still flow through the leak acts in a similar way to a resonator neck of a Helmholtz resonator with which certain frequencies in the fluid flow can be damped. The resonance frequency of a Helmholtz resonator is calculated in a simplified manner by:

where c _{p, T represent} the temperature- and pressure-corrected sound velocity, A the cross-sectional area of the resonator neck of the resonator, V the volume of the resonance body of the resonator and l _{eff represent} the effective length of the resonator neck.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Klappe so umzugestalten, dass sie definiert als Teil eines Resonators wirkt und Schallwellen bestimmter Frequenzen in dem an der geschlossenen Klappe vorbeiströmenden Fluid gezielt dämpft.According to the invention will now proposed to reshape the flap so that it is defined as part a resonator acts and sound waves of certain frequencies in selectively dampens the fluid flowing past the closed flap.

Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Rand der Klappe abschnittsweise mit mindestens einer Leitfläche zu versehen, die in Strömungsrichtung des Fluides geneigt ist. Die Leitfläche ist dabei so an der Klappe ausgebildet, dass die Leitfläche bei geschlossener Klappe unter Beibehalten eines vom Fluid durchströmbaren Querschnitts beabstandet zur Innenwand des Rohrs verläuft. Die Leitfläche der Klappe bildet so gemeinsam mit der Innenwand des Rohres einen Resonatorhals, während der der Klappe nachfolgende Rohrabschnitt als Resonanzkörper (akustische Feder) wirkt, wobei durch entsprechende Bemessung der effektiven Länge l_eff des von der Leitfläche und der Innenwand des Rohres gemeinsam begrenzten Querschnitts definiert die zu dämpfende Frequenz bzw. der zu dämpfende Frequenzbereich vorgegeben werden kann. Die Klappe wirkt bei der erfindungsgemäßen Klappenanordnung folglich einerseits, indem sie den Querschnitt des Rohrs fast vollständig verschließt, während die Klappe andererseits mit Hilfe ihrer Leitfläche durch Zusammenwirken der Leitfläche mit der Innenwand des Rohrs als Resonatorhals wirkt. Hierdurch ist es möglich, die Klappe so auszubilden, dass die Abschnitte des Randes der Klappe, welche aufgrund der Beweglichkeit der Klappe gut zu justieren sind, abdichtend an der Innenwand des Rohrs anliegen, während die Abschnitte des Randes der Klappe, welche allenfalls mit sehr hohem Aufwand abdichtend an die Innenwand angelegt werden können, mit der erfindungsgemäßen Leitfläche versehen sind, wobei durch das Zusammenwirken der Leitfläche mit der Innenwand des Rohres Schallwellen in dem an der Klappe vorbeiströmenden Fluid wirksam gedämpft werden. Dabei ist die wenigstens eine Leitfläche der Klappe so gestaltet, dass sie bei geschlossener Klappe derart zur Innenwand des Rohrs verläuft, dass sich der von diesen begrenzte durchströmte Querschnitt verjüngt. Hierdurch wird erreicht, dass durch den sich vermindernden, durchströmbaren Querschnitt Fertigungstoleranzen besser auszugleichen sind und sichergestellt ist, dass die gewünschte Frequenz oder der gewünschte Frequenzbereich gedämpft werden kann.For this purpose, the invention proposes to provide the edge of the flap in sections with at least one guide surface, which is inclined in the flow direction of the fluid. The guide surface is in this case formed on the flap such that the guide surface, with the flap closed, runs at a distance from the inner wall of the tube while maintaining a cross-section through which the fluid can flow. The guide surface of the flap thus forms a Resonatorhals together with the inner wall of the tube, while the flap subsequent pipe section acts as a resonant body (acoustic spring), by appropriate dimensioning of the effective length l _eff of the guide surface and the inner wall of the pipe together limited cross-section defines the frequency to be damped or the frequency range to be damped can be specified. The flap thus acts in the flap assembly according to the invention, on the one hand, by almost completely closing off the cross-section of the tube, while on the other hand the flap acts as a resonator neck by means of its guide surface through cooperation of the guide surface with the inner wall of the tube. This makes it possible to form the flap so that the portions of the edge of the flap, which are easy to adjust due to the mobility of the flap, sealingly abut the inner wall of the tube, while the portions of the edge of the flap, which at best with very high Effective sealing can be applied to the inner wall, are provided with the guide surface according to the invention, being effectively attenuated by the interaction of the guide surface with the inner wall of the tube sound waves in the flowing past the flap fluid. In this case, the at least one guide surface of the flap is designed so that it runs with the flap closed to the inner wall of the tube that tapers the limited flowed through this cross-section. This ensures that manufacturing tolerances are better compensated by the decreasing, flow-through cross-section and it is ensured that the desired frequency or the desired frequency range can be attenuated.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.Further Advantages of the invention will become apparent from the following description, the drawing and the dependent claims.

So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klappenanordnung vorgeschlagen, die wenigstens eine Leitfläche der Klappe so zu gestalten, dass sie bei geschlossener Klappe in Strömungsrichtung des Fluides betrachtet mit der Innenwand des Rohres eine über den gesamten durchströmbaren Querschnitt gleichbleibende Strömungslänge aufweist. Wie zuvor bereits erläutert, definiert gerade diese Strömungslänge die effektive Länge des durch die Leitfläche und die Innenwand des Rohrs gebildeten Resonatorhalses, so dass durch Einhalten einer möglichst gleichbleibenden Strömungslänge die zu dämpfende Frequenz definiert vorgegeben werden kann.So is in a particularly preferred embodiment of the flap assembly according to the invention proposed to design the at least one guide surface of the flap so that when the flap is closed, it is viewed in the flow direction of the fluid with the inner wall of the tube over the entire flow-through cross-section consistent Has flow length. As previously explained, just defines this flow length the effective length of the through the baffle and the inner wall of the tube formed Resonatorhalses, so that Keep as consistent as possible Flow length the frequency to be damped can be defined defined.

Ferner ist es von Vorteil, wenn der Neigungswinkel des Leitelementes bezogen auf die Strömungsrichtung des Fluides in einem Bereich von etwa 5 bis 30° liegt. In Versuchsreihen hat sich als besonders bevorzugt ein Winkel in einem Bereich von 10 bis 20° herausgestellt.Further it is advantageous if the inclination angle of the guide element related on the flow direction of the fluid is in a range of about 5 to 30 °. In test series has more preferably an angle in a range of 10 exposed to 20 °.

In Abhängigkeit vom Querschnittsverlauf des von der Klappe zu verschließenden Querschnittsbereiches des Rohres ist die Oberfläche der mindestens einen Leitfläche der Klappe vorzugsweise komplementär zur Oberfläche des Innenwandabschnitts des Rohrs ausgebildet, mit dem die Leitfläche bei geschlossener Klappe den durchströmbaren Querschnitt begrenzt. Hierdurch ist sichergestellt, dass der durchströmbare Querschnitt für jeden Abschnitt des Rohres in Strömungsrichtung des Fluides betrachtet in etwa konstant ist.In dependence from the cross-sectional profile of the flap to be closed by the cross-sectional area of the pipe is the surface the at least one guide surface the flap preferably complementary to the surface of the Inner wall portion of the tube formed with the guide surface at closed flap limited by the flow-through cross-section. This ensures that the flow-through cross section for each Section of the pipe in the flow direction of the fluid considered to be approximately constant.

Besonders bevorzugt ist der Rand der Klappe in mehrere voneinander beabstandete, in Strömungsrichtung des Fluides geneigte Leitflächen unterteilt, welche bei geschlossener Klappe unter Beibehalten mehrerer vom Fluid durchströmbarer Querschnitte beabstandet zur Innenwand des Rohres verlaufen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die mehreren Leitflächen der Klappe bei geschlossener Klappe zumindest annähernd gleich bemessene durchströmbare Querschnitte mit der Innenwand des Rohres begrenzen, um eine über den gesamten Strömungsquerschnitt des Rohres möglichst gleichbleibende Dämpfung zu erreichen.Especially Preferably, the edge of the flap is in a plurality of spaced apart, in the flow direction of the fluid inclined guide surfaces subdivided, which with the flap closed while maintaining several permeable by the fluid Cross-sections spaced from the inner wall of the tube. there It is particularly advantageous if the multiple fins of the Flap with closed flap at least approximately equal sized flow-through cross-sections with the inner wall of the pipe limit to one over the entire flow cross-section the pipe as possible constant damping to reach.

Die Leitflächen der Klappe sind vorzugsweise durch Umbiegen von Randabschnitten der Klappe gefertigt. So ist durch das Umbiegen der Randabschnitte ein sehr exaktes Einstellen des Neigungswinkels der Leitflächen relativ zur Oberfläche der Klappe und damit zur Strömungsrichtung des Fluides möglich.The baffles the flap are preferably by bending over edge portions the flap made. So is by bending over the edge sections a very precise adjustment of the inclination angle of the guide surfaces relative to the surface of the Flap and thus to the flow direction of the fluid possible.

Um den Strömungswiderstand der Klappe bei geöffneter Klappe möglichst gering zu halten, weist die Klappe vorzugsweise ein tragflächenförmiges Querschnittsprofil auf.Around the flow resistance the flap when opened Flap as possible low, the flap preferably has a wing-shaped cross-sectional profile on.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klappenanordnung ist die Klappe an einer quer zur Strömungsrichtung des Fluides verlaufenden Schwenkachse schwenkbar gelagert. So ist eine Schwenklagerung der Klappe sehr exakt und ohne großen Aufwand zu fertigen. Gleichzeitig ist ein sicheres Öffnen und Schließen der Klappe auch über lange Betriebszeiträume gewährleistet, da ein Klemmen der Klappe aufgrund der einfachen Gestaltung der Schwenklagerung nahezu ausgeschlossen ist.at a particularly preferred embodiment the flap assembly according to the invention the flap is at a transverse to the flow direction of the fluid Swiveling axis pivotally mounted. So is a swivel bearing the Flap very accurately and without large To produce effort. At the same time is a safe opening and closing the Flip over too long operating periods guaranteed because of a jamming of the flap due to the simple design of the Swivel bearing is almost impossible.

Die Tangentialebenen der Leitfläche der Klappe verlaufen vorzugsweise unter einem Winkel von 45 bis 135° quer zur Schwenkachse und schneiden die Schwenkachse. Da die Klappe beim Verschwenken um die Schwenkachse insbesondere mit Randabschnitten, deren Tagentialebenen in diesem Winkelbereich von 45 bis 135° quer zur Schwenkachse verlaufen, allenfalls mit sehr großem Aufwand so ausgebildet werden können, dass sie abdichtend an der Innenwand des Rohrs anliegen, ohne die Schwenklagerung zu behindern, ist es von besonderem Vorteil, wenn diese Randabschnitte der Klappe zu den erfindungsgemäßen Leitflächen ausgebildet sind.The Tangency planes of the guide surface the flap preferably extend at an angle of 45 to 135 ° across to the pivot axis and cut the pivot axis. As the flap at Pivoting about the pivot axis, in particular with edge sections, their tangency levels in this angular range from 45 to 135 ° across the Swivel axis run, possibly formed with great effort so can be that they rest sealingly against the inner wall of the tube, without the pivot bearing To obstruct, it is of particular advantage if these edge sections the flap are formed to the guide surfaces according to the invention.

Besonders bevorzugt ist die Schwenkachse seitlich versetzt zu dem von der Klappe zu verschließenden Querschnittsbereich des Rohrs angeordnet, wobei an der Klappe ein Abstandshalter vorgesehen ist, mit dem die Klappe in einem vorgegebenen Abstand zur Schwenkachse an der Schwenkachse derart gelagert ist, dass die Klappe in ihrer offenen Stellung vom Fluid beidseitig umströmt ist. Durch diese Art der Befestigung der Klappe an der Schwenkachse sowie die Anordnung der Schwenkachse relativ zum Rohr wird einerseits erreicht, dass der durch das Fluid an der geschlossenen Klappe wirkende Staudruck des Fluides lediglich ein in die Öffnungsrichtung der Klappe gerichtetes Öffnungsdrehmoment bewirkt, welches dem an der Klappe angreifenden Schließdrehmoment entgegenwirkt. Andererseits wird verhindert, dass durch den Staudruck ein in Richtung des Schließdrehmomentes wirkendes Stützdrehmoment entsteht, welches sich zwangsläufig ergibt, wenn die Schwenkachse im zu verschließenden Öffnungsbereich des Rohres angeordnet ist. Da der Staudruck lediglich ein Öffnungsdrehmoment bewirkt, kann das Schließdrehmoment der Klappe definiert vorgegeben werden. Sobald der Fluiddruck so ausreichend hoch ist, dass die Klappe geöffnet wird, unterstützt wiederum das an beiden Seiten vorbeiströmende Fluid das Öffnen der Klappe.Especially Preferably, the pivot axis is laterally offset from that of the Flap to be closed Cross-sectional area of the tube is arranged, wherein the flap Spacer is provided, with which the flap in a given Distance from the pivot axis is mounted on the pivot axis such that the flap in its open position flows around the fluid on both sides. By this type of attachment of the flap on the pivot axis as well the arrangement of the pivot axis relative to the tube is on the one hand ensures that the fluid acting on the closed flap by the fluid Back pressure of the fluid only one in the opening direction of the flap directed opening torque causes which counteracts the closing torque acting on the flap. On the other hand is prevented by the back pressure in the direction the closing torque acting support torque arises, which inevitably results when the pivot axis arranged in the opening region of the tube to be closed is. Since the dynamic pressure only causes an opening torque, can the closing torque the flap defined can be specified. As soon as the fluid pressure so is sufficiently high that the flap is opened, in turn, supports that flows past on both sides Fluid opening the flap.

Die Klappe ist vorzugsweise in ihrer geschlossenen Stellung elastisch vorgespannt, beispielsweise durch eine Spannfeder, und öffnet sich erst ab einem vorgegebenen Strömungsdruck des Fluides gegen die Vorspannkraft. Es ist jedoch auch denkbar, die Klappe mit Hilfe eines Aktuators, beispielsweise eines Stellmotors, zu betätigen, der vorzugsweise von der Steuerung des Verbrennungsmotors beispielsweise drehzahlabhängig angesteuert wird.The Flap is preferably elastic in its closed position biased, for example by a tension spring, and opens first from a given flow pressure of the fluid against the biasing force. However, it is also conceivable the flap by means of an actuator, such as a servomotor, to press, preferably by the control of the internal combustion engine, for example speed-dependent is controlled.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:following the invention with reference to an embodiment with reference on the attached Drawing closer explained. It shows:

1 eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts eines Abgasstranges einer Abgasanlage mit einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung, und 1 a sectional side view of a portion of an exhaust line of an exhaust system with a flap assembly according to the invention, and

2 eine geschnittene Draufsicht auf die in 1 gezeigte Klappenanordnung. 2 a sectional plan view of the in 1 shown flap arrangement.

In den 1 und 2 ist ein Abschnitt eines Abgasstranges 10 einer Abgasanlage 12 dargestellt. Der Abgasstrang 10 dient als Strömungskanal für Abgas und kann durch eine erfindungsgemäße Klappenanordnung 14 verschlossen werden, die den Abgasstrang 10 erst ab einem vorgegebenen Staudruck des Abgases mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit kontinuierlich freigibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Abgasstrang 10 einen etwa rechteckigen Strömungsquerschnitt, der von der Klappenanordnung 14 verschlossen werden kann. Je nach Anwendungsfall kann der Abgasstrang 10 jedoch anstelle eines rechteckigen Strömungsquerschnittes auch einen runden, ovalen oder mehreckigen Strömungsquerschnitt besitzen.In the 1 and 2 is a section of an exhaust line 10 an exhaust system 12 shown. The exhaust system 10 serves as a flow channel for exhaust gas and can by a flap assembly according to the invention 14 be closed, the exhaust tract 10 only from a predetermined back pressure of the exhaust gas continuously releases with increasing flow velocity. In the present embodiment, the exhaust system 10 an approximately rectangular flow cross-section of the flap assembly 14 can be closed. Depending on the application, the exhaust system 10 however instead of a rectangular flow cross-section also have a round, oval or polygonal flow cross-section.

An seiner in 1 unten gezeigten Seitenwand 16 hat der Abgasstrang 10 eine Ausnehmung 18, welche seitlich an der Seitenwand 16 des Abgasstrangs 10 gasdicht angeschweißt ist. In die Ausnehmung 18 ist eine etwa quer zur Längsrichtung des Abgasstranges 10 verlaufende Schwenkachse 20 der Klappenanordnung 14 befestigt, die in 1 lotrecht zur Papierebene verläuft.At his in 1 Sidewall shown below 16 has the exhaust system 10 a recess 18 , which are laterally on the side wall 16 of the exhaust system 10 gas-tight welded. In the recess 18 is an approximately transverse to the longitudinal direction of the exhaust line 10 extending pivot axis 20 the flap arrangement 14 attached in 1 runs perpendicular to the paper plane.

An der Schwenkachse 20 sind zwei parallel zueinander beabstandete, identisch ausgebildete Haltebügel 22 als Abstandshalter mit ihren jeweils einen Enden schwenkbar gelagert. Am anderen Ende sind die beiden Haltebügel 22 gemeinsam an der Rückseite 24 einer rechteckigen Klappe 26 befestigt. Die Haltebügel 22 stehen dabei so von der Klappe 26 ab, dass sie mit ihren Längsrichtungen geneigt zur Längsrichtung der Klappe 26 verlaufen, wodurch die Klappe 26 in ihrer geschlossenen Stellung, wie sie in 1 in durchgezogener Linie dargestellt ist, mit ihrer Längsrichtung unter einem Winkel α geneigt zur Längsrichtung des Abgasstranges 10 und damit unter dem Winkel α geneigt zur Strömungsrichtung R des Abgases verläuft.At the pivot axis 20 are two mutually parallel, identically formed headband 22 pivotally mounted as spacers with their one ends. At the other end are the two brackets 22 together at the back 24 a rectangular flap 26 attached. The headband 22 are doing so from the fold 26 starting with their longitudinal directions inclined to the longitudinal direction of the flap 26 lost, causing the flap 26 in their closed position, as in 1 is shown in a solid line, with its longitudinal direction at an angle α inclined to the longitudinal direction of the exhaust line 10 and thus extends at an angle α inclined to the flow direction R of the exhaust gas.

Wie 1 weiter zeigt, sind die Vorderseite 28 und die Rückseite 24 der Klappe 26 so gestaltet, dass die rechteckige Klappe 26 im Querschnitt betrachtet ein tragflächenförmiges Profil aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die Klappe 26 in ihrem geöffneten Zustand, wie er in 1 gestrichelt gezeigt ist, dem durch den Abgasstrang 10 strömenden Abgas einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegensetzt.As 1 further shows are the front 28 and the back 24 the flap 26 designed so that the rectangular flap 26 Viewed in cross section has a wing-shaped profile. This will ensure that the flap 26 in her open state, as he is in 1 shown by dashed lines through the exhaust line 10 flowing exhaust gas opposes the lowest possible flow resistance.

Auf die Schwenkachse 20 ist eine Torsionsfeder 30 aufgeschoben, die sich mit ihrem einen Schenkel 32 an der Innenwand der Ausnehmung 18 abstützt, während sie gleichzeitig mit ihrem anderen Schenkel 34 unter Vorspannung an einem der Haltebügel 22 anliegt und die Klappe 26 in ihre geschlossene Stellung mechanisch vorspannt. Die in Strömungsrichtung R betrachtet rechteckige Klappe 26 ist dabei so gestaltet, dass sie in ihrer geschlossenen Stellung mit ihrem in 1 oben und ihrem in 1 unten gezeigten Rand 36 bzw. 38 jeweils an einer der Innenwände des Abgasstranges 10 dichtend anliegt.On the pivot axis 20 is a torsion spring 30 deferred, with her one leg 32 on the inner wall of the recess 18 while supporting her with her other thigh 34 under tension on one of the brackets 22 rests and the flap 26 mechanically biased in its closed position. The rectangular flap viewed in the flow direction R. 26 is designed to be in its closed position with its in 1 above and her in 1 edge shown below 36 respectively. 38 each on one of the inner walls of the exhaust line 10 sealingly rests.

Wie 2 zeigt, in der eine Draufsicht der Klappenanordnung 14 dargestellt ist, sind die beiden rechtwinklig zu den Rändern 36 und 38 verlaufenden seitlichen Ränder 40 und 42 umgebogen und gehen in zwei Leitflächen 44 und 46 über. Die Leitflächen 44 und 46 sind dabei zumindest annähernd identisch bemessen und verlaufen unter einem Winkel β von etwa 10° geneigt zur Strömungsrichtung R des Abgases durch den Abgasstrang 10.As 2 shows, in the a plan view of the flap assembly 14 is shown, the two are perpendicular to the edges 36 and 38 running lateral edges 40 and 42 bent over and go into two fins 44 and 46 above. The fins 44 and 46 are dimensioned at least approximately identical and extend at an angle β of about 10 ° inclined to the flow direction R of the exhaust gas through the exhaust line 10 ,

Die Leitelemente 44 und 46 bilden im geschlossenen Zustand mit den diesen zugewandten Innenflächen des Abgasstranges 10 jeweils einen Strömungskanal 48 bzw. 50 aus. Diese beiden Strömungskanäle 48 und 50 bleiben auch bei vollständig geschlossener Klappe 26 offen, so dass das Abgas an der an sich geschlossenen Klappe 26 vorbei durch die beiden Strömungskanäle 48 und 50 in den Abschnitt nach der Klappenanordnung 14 einströmen kann.The guiding elements 44 and 46 form in the closed state with these facing inner surfaces of the exhaust line 10 each a flow channel 48 respectively. 50 out. These two flow channels 48 and 50 stay with the flap completely closed 26 open, leaving the exhaust at the closed flap 26 passing through the two flow channels 48 and 50 in the section after the flap arrangement 14 can flow in.

Die Strömungskanäle 48 und 50 wirken hierbei gemeinsam mit dem der Klappenanordnung 14 nachgeordneten Rohrabschnitt als Resonatoren, wobei insbesondere die durchströmte Querschnittsfläche jedes Strömungskanals 48 und 50 sowie die durch die Länge der jeweiligen Leitfläche 44 und 46 definierte effektive Länge l_eff (vgl. 1) jedes Strömungskanals 48 und 50 den Frequenzbereich der Schwallwellen vorgeben, der bei dem durch die Strömungskanale 48 und 50 hindurchströmenden Abgas gezielt gedämpft wird.The flow channels 48 and 50 in this case act together with the flap assembly 14 downstream pipe section as resonators, wherein in particular the flow-through cross-sectional area of each flow channel 48 and 50 as well as by the length of the respective guide surface 44 and 46 defined effective length l _eff (cf. 1 ) of each flow channel 48 and 50 specify the frequency range of the surge waves, at the through the flow channels 48 and 50 through flowing exhaust gas is selectively damped.

Im Gegensatz zu den beiden Leitflächen 44 und 46 an den Rändern 40 und 42 sind die Ränder 38 und 36 an der Klappe 26 so ausgebildet, dass sie mit möglichst hoher Dichtungswirkung an den Innenwänden des Abgasstranges 10 anliegen. So hat sich gezeigt, dass die Justierung der Klappe hinsichtlich der Ränder 38 und 36 verhältnismäßig einfach und ohne großen Aufwand realisiert werden kann, während eine Justierung der Ränder 40 und 42 an der Klappe 26 aufgrund deren Verlauf relativ zur Schwenkachse 20 ausgeschlossen ist, da ein abdichtendes Anliegen der Ränder 40 und 42 nur bedingt möglich ist, da die Ränder 40 und 42 sonst an den Innenwänden des Abgasstranges 10 beim Öffnen oder Schließen der Klappe 26 entlanggleiten würden, wodurch die Gefahr bestehen würde, dass die Klappe 26 im Abgasstrom 10 in einer Zwischenstellung klemmt.Unlike the two fins 44 and 46 on the edges 40 and 42 are the edges 38 and 36 at the flap 26 designed so that they with the highest possible sealing effect on the inner walls of the exhaust line 10 issue. So it has been shown that the adjustment of the flap with respect to the edges 38 and 36 relatively easy and can be realized without great effort, while an adjustment of the edges 40 and 42 at the flap 26 due to their course relative to the pivot axis 20 is excluded, since a sealing concern of the edges 40 and 42 only conditionally possible, since the edges 40 and 42 otherwise on the inner walls of the exhaust line 10 when opening or closing the flap 26 would slide along, which would risk the flap 26 in the exhaust stream 10 stuck in an intermediate position.

Sobald der an der Klappe 26 wirkende Staudruck des Abgases so hoch ist, dass der Staudruck größer ist als die Vorspannkraft der Torsionsfeder 30, wird die Klappe 26 durch den Strömungsdruck in ihre offene Stellung geschwenkt, wobei die Klappe 26 zumindest annähernd parallel zur Strömungsrichtung R des Abgases verläuft.Once at the flap 26 acting back pressure of the exhaust gas is so high that the dynamic pressure is greater than the biasing force of the torsion spring 30 , the door will shut 26 swung by the flow pressure into its open position, with the flap 26 at least approximately parallel to the flow direction R of the exhaust gas.

Nimmt der Strömungsdruck des Abgases wieder ab, wird die Klappe 26 durch die Torsionsfeder 30 wieder in ihre geschlossene Stellung bewegt, wobei die Leitflächen 44 und 46 mit den diesen jeweils zugewandten Innenflächen des Abgasstranges 10 wieder die als Resonatorhälse wirkenden Strömungskanäle 48 und 50 ausbilden.If the flow pressure of the exhaust gas decreases again, the flap becomes 26 through the torsion spring 30 moved back to its closed position, with the fins 44 and 46 with these each facing inner surfaces of the exhaust line 10 again the flow channels acting as Resonatorhälse 48 and 50 form.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde eine rechteckige Klappe 26 eingesetzt. Die an den Querschnitt des abzudichtenden Rohres angepasste Klappe 26 kann jedoch auch rund oder oval sein, wobei die Abschnitte des umlaufen den Randes, deren jeweilige Kurventangenten mit einem Winkel von weniger als 45° geneigt zur Schwenkachse 20 verlaufen, zum Abdichten der Klappe 26 an die Innenwand des Abgasstranges zur Anlage kommen, während an den Abschnitten des Randes, deren Kurventangenten unter einem Winkel größer oder gleich 45° geneigt zur Schwenkachse 20 verlaufen, die erfindungsgemäßen Leitflächen 44 und 46 ausgebildet sind.In the illustrated embodiment, a rectangular flap 26 used. The attached to the cross section of the tube to be sealed fit the flap 26 However, it can also be round or oval, with the portions of the circumvent the edge, their respective Kurventangenten inclined at an angle of less than 45 ° to the pivot axis 20 run, to seal the flap 26 come to rest on the inner wall of the exhaust line, while at the portions of the edge whose curve tangents at an angle greater than or equal to 45 ° inclined to the pivot axis 20 run, the guide surfaces according to the invention 44 and 46 are formed.

1010: Abgasstrangexhaust gas line
1212: Abgasanlageexhaust system
1414: Klappenanordnungdoor assembly
1616: SeitenwandSide wall
1818: Ausnehmungrecess
2020: Schwenkachseswivel axis
2222: Haltebügelheadband
2424: Rückseiteback
2626: Klappeflap
2828: Vorderseitefront
αα: Neigungswinkel der Klappetilt angle the flap
3030: Torsionsfedertorsion spring
3232: Schenkelendeleg end
3434: Schenkelendeleg end
3636: oberer Randupper edge
3838: unterer Randlower edge
4040: seitlicher Randlateral edge
4242: seitlicher Randlateral edge
4444: Leitflächebaffle
4646: Leitflächebaffle
αα: Neigungswinkel der Leitflächentilt angle the fins
4848: Strömungskanalflow channel
5050: Strömungskanalflow channel

Claims

Valve arrangement, in particular in a fresh air intake system or an exhaust system for an internal combustion engine, for damping the pulsation of a through a pipe ( 10 ) pulsating fluid, with a flap ( 26 ) between a closed position in which they are used to close a predetermined cross-sectional area of the tube ( 10 ) with its peripheral edge ( 36 . 38 . 40 . 42 ) on the inner wall of the tube ( 10 ) is at least partially abuts, and an open position is movable, in which they the cross-sectional area of the tube ( 10 ), whereby the edge ( 36 . 38 . 40 . 42 ) the flap ( 26 ) is inclined at least in sections in the flow direction (R) of the fluid and at least partially with the flap ( 26 ) while maintaining a cross-section through which fluid can flow ( 48 . 50 ) spaced from the inner wall of the tube ( 10 ), characterized in that the edge ( 36 . 38 . 40 . 42 ) the flap ( 26 ) in sections in at least one in the flow direction (R) of the fluid inclined guide surface ( 44 . 46 ), which with closed flap ( 26 ) while maintaining a cross-section through which fluid can flow ( 48 . 50 ) spaced from the inner wall of the tube ( 10 ) and dimensioned so that they together with the inner wall of the tube ( 10 ) forms a resonator neck of a Helmholtz resonator, and that the at least one guide surface ( 44 . 46 ) the flap ( 26 ) with the flap closed ( 26 ) so to the inner wall of the tube ( 10 ), that of the guide surface ( 44 . 46 ) and the inner wall limited cross-section ( 48 . 50 ) in the flow direction (R) of the fluid decreases.

Flap assembly according to claim 1, wherein the at least one guide surface ( 44 . 46 ) the flap ( 26 ) in the flow direction (R) of the fluid considered when the flap ( 26 ) with the inner wall of the tube ( 10 ) over the entire flow-through cross section ( 48 . 50 ) has constant flow _length (l _eff ).

Flap assembly according to claim 2, wherein the at least one guide surface ( 44 . 46 ) the flap ( 26 ) at an angle (β) in a range of 5 to 30 °, preferably at an angle (β) in a range of 10 ° to 20 °, to the flow direction (R) of the fluid.

Flap valve assembly according to one of the preceding claims, wherein the surface of the at least one guide surface ( 44 . 46 ) the flap ( 26 ) complementary to the surface of the inner wall portion of the tube ( 10 ) is formed, with which the guide surface ( 44 . 46 ) with the flap closed ( 26 ) the flow-through cross-section ( 48 . 50 ) limited.

Flap assembly according to one of the preceding claims, wherein the edge ( 36 . 38 . 40 . 42 ) the flap ( 26 ) in a plurality of spaced apart, in the flow direction (R) of the fluid inclined guide surfaces ( 44 . 46 ), which with closed flap ( 26 ) while maintaining a plurality of cross-sections through which the fluid can flow ( 48 . 50 ) spaced from the inner wall of the tube ( 10 ).

Flap assembly according to claim 5, wherein the guide surfaces ( 44 . 46 ) the flap ( 26 ) with the flap closed ( 26 ) at least approximately equally sized flow-through cross sections ( 48 . 50 ) with the inner wall of the tube ( 10 ) limit.

Flap assembly according to one of the preceding claims, wherein the guide surface (s) ( 44 . 46 ) the flap ( 26 ) by bending over edge sections ( 40 . 42 ) the flap ( 26 ) have been manufactured.

Flap assembly according to one of the preceding claims, wherein the flap ( 26 ) has an airfoil-shaped cross-sectional profile.

Flap assembly according to one of the preceding claims, wherein the flap ( 26 ) on a transverse to the flow direction (R) of the fluid pivot axis ( 20 ) is pivotally mounted.

Flap assembly according to claim 9, wherein the pivot axis ( 20 ) laterally offset from that of the flap ( 26 ) to be closed cross-sectional area of the tube ( 10 ) and that on the flap ( 26 ) at least one spacer ( 22 ) is provided, with which the flap ( 26 ) at a predetermined distance from the pivot axis ( 20 ) on the pivot axis ( 20 ) is mounted such that the flap ( 26 ) is surrounded on both sides in its open position by the fluid.

Flap assembly according to one of the preceding claims, wherein the flap ( 26 ) is resiliently biased in its closed position and moves only from a predetermined flow pressure of the fluid against the biasing force in its open position.

Flap assembly according to one of the preceding claims, wherein the flap ( 26 ) in its closed position at an angle (α) inclined to the flow direction (R) of the fluid.