-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Abgassystem eines turbogeladenen
Verbrennungsmotors und betrifft genauer den Aufbau von dessen Schalldämpfer.
-
Die
folgenden zwei Punkte sind für
das Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors unter dem
Gesichtspunkt der Leistung wichtig:
-
1) niedriger Abgasgegendruck
-
Bei
einem turbogeladenen Motor muß wegen
dessen großer
Abgasmenge ein dem Schalldämpfer
vorgelagerter Katalysator mit starker Leistung vorgesehen werden,
so daß im
Motor die Tendenz zu einem hohen Abgasdruck besteht. Um die Motorleistung
zu erhöhen,
muß der
Abgasgegendruck im Motor gesenkt werden.
-
2) Verringern des hochfrequenten
Strömungsgeräusches
-
In
dem turbogeladenen Verbrennungsmotor wird wegen dessen großer Abgasmenge
und hoher Abgasgeschwindigkeit ein relativ starkes Gasströmungsgeräusch (ein
hochfrequentes Geräusch)
erzeugt, so daß ein
untergeordneter Schalldämpfer 1 (ein
vorderer Schalldämpfer 1 mit
einer Hochfrequenz-Resonanzkammer, wie in den 8 und 9 dargestellt)
vorgesehen werden muß.
Obwohl beispielsweise der in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
HEI 6-25506 offenbarte Schalldämpfer
eine Hochfrequenz-Resonanzkammer aufweist, wird ein Druckverlust
am verengten Einlaß erzeugt,
da ein Einlaßrohr 5 am
Einlaß des
Schalldämpfers
relativ zu einem Auslaßrohr
verengt ist, und infolgedessen kann der niedrige Abgasgegendruck, der
für das
Abgassystem eines turbogeladenen Motors erforderlich ist, nicht
erreicht werden. Ferner sind, um ein Säulenresonanzgeräusch (ein
niederfrequentes Geräusch),
das während
des Bremsens wegen der Länge
der Abgasleitung auftritt, zu senken und um die Geräuschübertragung
durch ein Rohr zu unterbrechen, ein Haupt-Schalldämpfer 2 (ein
hinterer Schalldämpfer 2,
wie er in 8 und 10 dargestellt ist) mit einer
vergrößerten Kammer 3 (und
einer Niederfrequenz-Resonanzkammer 7) und ein diskontinuierliches
Rohr 6 vorgesehen. Da der Haupt-Schalldämpfer 2 jedoch eine
vergrößerte Kammer
aufweist, wird ein Gasströmungsgeräusch (ein
hochfrequentes Geräusch)
aufgrund von Turbulenzen des Gasstroms am Einlaß zum Rohr 6a im Haupt-Schalldämpfer erzeugt,
so daß im Haupt-Schalldämpfer oder
dem Haupt-Schalldämpfer
nachgelagert ein weiterer Schalldämpfer 4 zum Senken des hochfrequenten
Geräuschs
erforderlich ist.
-
Für den herkömmlichen
Haupt-Schalldämpfer
(den hinteren Schalldämpfer)
wird ein Schalldämpfer
mit vergrößerter Kammer
und dem gleichen Aufbau und der gleichen Größe wie diejenigen eines herkömmlichen
Motors (eines nicht-turbogeladenen Motors) verwendet, um die Teile
zu vereinheitlichen. Infolgedessen kann es leicht zu folgenden Problemen
kommen:
- a) es ist schwierig, einen niedrigen
Abgasgegendruck zu erhalten
Da im Haupt-Schalldämpfer 2 mit
der vergrößerten Kammer 3 der
Druckverlust groß ist,
da der Abgas-Strömungskanal
einen U-Kurvenabschnitt aufweist und seinen Querschnitt ändert, ist
es schwierig, einen niedrigen Abgasgegendruck zu erhalten.
- b) Es wird wahrscheinlich ein Gasströmungsgeräusch (ein hochfrequentes Geräusch) erzeugt.
Ein
Gasströmungsgeräusch (ein
hochfrequentes Geräusch)
wird im hinteren Schalldämpfer
erzeugt. Besonders am Einlaß des
Rohrs 6a ist der Gasstrom turbulent und erzeugt ein Gasströmungsgeräusch. Um
das Geräusch
zu vermindern, wird ein Schalldämpfer 4,
der ein hochfrequentes Geräusch
senkt, im Haupt- Schalldämpfer installiert,
was einen Anstieg der Größe des Schalldämpfers 2 und
eine komplizierte Struktur des Schalldämpfers 2 mit sich
bringt.
- c) das Volumen des Schalldämpfers
ist groß und die
Geräuschdämpfungswirkung
des Schalldämpfers
ist niedrig.
Obwohl die Abgasenergie an der Turbine des turbogeladenen
Motors absorbiert wird und wahrscheinlich kein Geräusch einer
Motorverbrennungsfolge (kein niederfrequentes Geräusch) zum
nachgelagerten Abschnitt übertragen
wird, weist der herkömmliche
Haupt-Schalldämpfer
des turbogeladenen Motors im wesentlichen den gleichen Aufbau auf
wie der eines herkömmlichen Motors
(eines nicht turbogeladenen Motors), der so ausgelegt ist, daß er das
Geräusch
einer Motorverbrennungsfolge senkt. Dies bedeutet, daß das Volumen
des herkömmlichen
Haupt-Schalldämpfers
des turbogeladenen Verbrennungsmotors unnötig groß ist und die Geräuschsenkungseffizienz
pro Volumeneinheit niedrig ist.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Abgassystems für
einen turbogeladenen Verbrennungsmotor, mit dem ein niedriger Abgasdruck
erhalten, das Gasströmungsgeräusch vermindert
und das Schalldämpfervolumen verringert
wird.
-
Die
genannte Aufgabe kann durch ein Abgassystem eines turbogeladenen
Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Erfindung wie folgt
gelöst
werden:
- (1) Ein Abgassystem eines turbogeladenen
Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Erfindung schließt ein mit
einem turbogeladenen Verbrennungsmotor verbundenes Abgasrohr sowie
einen vorderen Schalldämpfer
und einem hinteren Schalldämpfer
ein, die im Abgasrohr in Strömungsrichtung
des Abgases in der Reihenfolge vorderer Schalldämpfer und hinterer Schalldämpfer angeordnet
sind.
Sowohl der vordere als auch der hintere Schalldämpfer enthalten
ein Innenrohr. Das Innenrohr verläuft gerade und ununterbrochen
vom Einlaß zum
Auslaß jedes Schalldämpfers,
und sein Durchmesser ist zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Schalldämpfers jeweils
nicht verengt. Keiner der Schalldämpfer enthält eine vergrößerte Kammer.
- (2) der vordere Schalldämpfer
schließt
eine Hochfrequenz-Resonanzkammer außerhalb des Innenrohrs des
vorderen Schalldämpfers
ein, und der hintere Schalldämpfer
schließt
eine Hochfrequenz-Resonanzkammer und eine Niederfrequenz-Resonanzkammer außerhalb
des Innenrohrs des hinteren Schalldämpfers ein.
- (3) die Niederfrequenz-Resonanzkammer und die Hochfrequenz-Resonanzkammer
außerhalb
des Innenrohrs des hinteren Schalldämpfers sind in Strömungsrichtung
des Abgases in der Reihenfolge Niederfrequenz-Resonanzkammer und
Hochfrequenz-Resonanzkammer angeordnet.
- (4) Sowohl das Innenrohr des vorderen Schalldämpfers als
auch das Innenrohr des hinteren Schalldämpfers schließen in einem
Abschnitt des jeweiligen Innenrohrs, außerhalb dessen sich die Hochfrequenz-Resonanzkammer
befindet, eine darin ausgebildete Blende ein, damit das Innere jedes
Innenrohrs und die Hochfrequenz-Resonanzkammer außerhalb
des Bereichs des Innenrohrs jeweils miteinander kommunizieren können.
- (5) Das Innere sowohl der Hochfrequenz-Resonanzkammer außerhalb
des Innenrohrs des vorderen Schalldämpfers als auch der Hochfrequenz-Resonanzkammer
außerhalb
des Innenrohrs des hinteren Schalldämpfers ist ein leerer Raum,
der nicht mit irgendeinem schallabsorbierenden Material gefüllt ist.
-
Da
im Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
dem obigen Punkt (1) das Innenrohr gerade verläuft und dessen Durchmesser
vom Einlaß zum
Auslaß des
Schalldämpfers
nicht verengt ist, ist der Druckverlust sehr gering und der Abgasgegendruck
ist sehr niedrig. Infolgedessen ist die Ausgangsleistung des turbogeladenen
Verbrennungsmotors in hohem Maß gesteigert.
-
Da
sich im Schalldämpfer
keine vergrößerte Kammer
befindet, ist die Erzeugung von Strömungsturbulenzen, die am Einlaß des Innenrohrs
der vergrößerten Kammer
in einem herkömmlichen Schalldämpfer entstehen,
unwahrscheinlich, so daß das
Gasströmungsgeräusch gesenkt
ist.
-
Da
in dem Schalldämpfer
außerdem
keine vergrößerte Kammer
vorhanden ist, kann das Volumen des Schalldämpfers dadurch reduziert werden, daß man die
Niederfrequenz-Resonanzkammer so klein wie möglich wählt.
-
Da
im Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
dem obigen Punkt (2) der vordere Schalldämpfer eine Hochfrequenz-Resonanzkammer
außerhalb
des Innenrohrs des vorderen Schalldämpfers einschließt und der hintere
Schalldämpfer
eine Hochfrequenz-Resonanzkammer und eine Niederfrequenz-Resonanzkammer
außerhalb
des Innenrohrs des hinteren Schalldämpfers einschließt, können sowohl
ein Gasströmungsgeräusch (d.h.
ein hochfrequentes Geräusch)
als auch ein Geräusch
aufgrund einer Säulenresonanz
während
des Bremsens (d.h. ein niederfrequentes Geräusch) gesenkt werden.
-
Da
im Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
dem obigen Punkt (3) die Niederfrequenz-Resonanzkammer und die Hochfrequenz-Resonanzkammer
außerhalb
des Innenrohrs des hinteren Schalldämpfers in Strömungsrichtung
des Abgasstroms in der Reihenfolge Niederfrequenz-Resonanzkammer
und Hochfrequenz-Resonanzkammer angeordnet sind, kann das Gasströmungsgeräusch, das
vom hinteren Ende des Abgasrohrs ausgeht, unterdrückt werden.
-
Da
im Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
dem obigen Punkt (4) das Innenrohr eine Spaltöffnung enthält, die darin ausgebildet ist,
um das Innere des Innenrohrs und die Hochfrequenz-Resonanzkammer
außerhalb des
Innenrohrs miteinander kommunizieren zu lassen, kann aufgrund der
Verwendung der Spaltöffnung
trotz des Fehlens eines schallabsorbierenden Materials wie Glaswolle
praktisch der gleiche Schalldämpfungseffekt
erreicht werden wie bei einer Hochfrequenzkammer, die mit schallabsorbierendem
Material gefüllt
ist.
-
Da
im Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
dem obigen Punkt (5) kein schallabsorbierendes Material verwendet
wird, besteht kein Grund zur Sorge, daß schallabsorbierendes Material
verstreut wird.
-
Die
genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung in Zusammenschau mit den begleitenden Figuren ersichtlich
und verständlich,
worin:
-
1 eine
Skizze des Abgassystems eines turbogeladenen Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
-
2 eine
schematische Querschnittsdarstellung eines vorderen Schalldämpfers des
Abgassystems des turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist;
-
3 eine
schematische Querschnittsdarstellung eines hinteren Schalldämpfers des
Abgassystems des turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist;
-
4 eine
Draufsicht auf das Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
-
5 Skizzen für drei Fälle A, B und C sind, deren
Spezifikationen sich untereinander unterscheiden;
-
6 der
Graph eines Schalldruckpegels gegen die Motordrehzahl der Fälle A, B
und C von 5 ist;
-
7 der
Graph eines Schalldruckpegels gegen die Frequenz ist, und zwar auf
der Grundlage von Daten, die aus 6 bei einer
Motordrehzahl von 4000 U/min genommen wurden;
-
8 die
Skizze eines herkömmlichen
Abgassystems eines turbogeladenen Verbrennungsmotors ist;
-
9 eine
schematische Querschnittsdarstellung eines vorderen Schalldämpfers des
herkömmlichen
Abgassystems eines turbogeladenen Verbrennungsmotors ist; und
-
10 eine
schematische Querschnittsdarstellung eines hinteren Schalldämpfers des
herkömmlichen
Abgassystems eines turbogeladenen Verbrennungsmotors ist;
-
Das
Abgassystem eines turbogeladenen Verbrennungsmotors entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1–7 erklärt.
-
Ein
Abgassystem 10 eines turbogeladenen Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Erfindung schließt ein mit einem turbogeladenen
Verbrennungsmotor verbundenes Abgasrohr 11 und Schalldämpfer 12 und/oder 13 ein,
die im Abgasrohr 11 angeordnet sind. Die Schalldämpfer 12 und/oder 13 umfassen
mindestens einen Schalldämpfer
als vorderen Schalldämpfer
(Haupt-Schalldämpfer) 12 und/oder
als hinteren Schalldämpfer
(untergeordneten Schalldämpfer) 13.
Die Schalldämpfer 12 und/oder 13 können auch
nur ein hinterer Schalldämpfer 13 sein.
Falls sowohl ein vorderer Schalldämpfer 12 als auch
ein hinterer Schalldämpfer 13 vorgesehen
sind, können
der vordere Schalldämpfer 12 und
der hintere Schalldämpfer 13 getrennt
voneinander vorgesehen sein oder sie können als Einheit bereitgestellt
sein.
-
In 1 handelt
es sich bei dem turbogeladenen Motor von 1 um einen
Diesel- oder -Otto-V-Motor mit acht oder sechs Zylindern und rechten und
linken Bänken.
Auf dem Abgasrohr jeder Bank ist die Turbine eines Turboladers angeordnet,
und eine Dieselpartikel-Beseitigungsvorrichtung sowie ein Katalysatorwandler
sind der Turbine nachgelagert in Strömungsrichtung des Abgases angeordnet.
Es kann auch nur ein Katalysatorwandler angeordnet sein. Dem Katalysatorwandler
nachgelagert sind die Abgasrohre der rechten und linken Bänke zu einem einzigen
Rohr vereinigt, und in dem einen Rohr ist der hintere Schalldämpfer 13 angeordnet.
Der Motor ist nicht auf einen V-Motor beschränkt, sondern kann auch ein
Reihenmotor sein. Die Zahl der Zylinder ist nicht auf acht oder
sechs begrenzt, sondern kann beispielsweise zwölf und vier betragen. Die Turbine und
der vordere Schalldämpfer
können
in einem V-Motor dem Vereinigungspunkt der rechten und linken Rohre
nachgelagert in dem einen Rohr angeordnet sein oder können in
einem Reihenmotor in dem einen Rohr angeordnet sein.
-
Wie
in 2 und 3 dargestellt, schließen sowohl
der vordere Schalldämpfer 12 als
auch der hintere Schalldämpfer 13 ein
Innenrohr 14 und ein äußeres Gehäuse 15 ein,
das außerhalb
des Innenrohrs 14 vorgesehen ist.
-
Das
Innenrohr 14 verläuft
direkt und ununterbrochen vom Einlaß 16 zum Auslaß 17 jedes
Schalldämpfers 12, 13.
Der Durchmesser des Innenrohrs 14 ist zwischen dem Einlaß 16 und
dem Auslaß 17 jedes
Schalldämpfers 12, 13 nicht
verengt. Eine Vergrößerung der
Querschnittsfläche
des Innenrohrs ist möglich,
aber eine Verengung der Querschnittsfläche des Innenrohrs wird um
der Unterdrückung
eines Druckverlusts willen nicht zugelassen. Das Innenrohr 14 weist
keine Fläche
auf, die senkrecht zur Strömungsrichtung
steht.
-
Weder
der vordere Schalldämpfer 12 noch der
hintere Schalldämpfer 13 weisen
im Schalldämpfer
eine vergrößerte Kammer
auf.
-
Der
Raum zwischen dem Innenrohr 14 und dem Außengehäuse 15,
das außerhalb
des Innenrohrs 14 vorgesehen ist, definiert eine Resonanzkammer.
-
Der
vordere Schalldämpfer 12 schließt eine Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 ein und schließt keine Niederfrequenz-Resonanzkammer
ein. Der hintere Schalldämpfer 13 schließt eine
Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 und eine Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 ein.
-
Die
Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 und die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 des hinteren Schalldämpfers 13 sind in
Strömungs richtung
des Abgases in der Reihenfolge Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 und
Hochfrequenz-Resonanzkammer angeordnet.
-
Die
Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 dämpft ein Gasströmungsgeräusch (ein
hochfrequentes Geräusch
von 1 kHz-Schall und mehr, das sich wie „sha-" anhört).
Die Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 dämpft ein Geräusch während der Motorbremsung
und ein Geräusch
der Motorverbrennungsfolge (ein niederfrequentes Geräusch unter
1 kHz, zum Beispiel 150–200
Hz, das sich wie „bo-" anhört).
-
Sowohl
das Innenrohr 14 des vorderen Schalldämpfers 12 als auch
das Innenrohr 14 des hinteren Schalldämpfers 13 schließen in einem
Abschnitt des jeweiligen Innenrohrs, außerhalb dessen sich die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 befindet,
eine Vielzahl von Spaltöffnungen 20 ein,
die darin ausgebildet sind, damit das Innere jedes Innenrohrs 14 und
die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb des Abschnitts des
Innenrohrs 14 miteinander kommunizieren können. Die
Spaltöffnungen 20 verlaufen
in radialer Richtung des Innenrohrs 14 nach außen. Die
Spaltöffnungen 20 werden
dadurch hergestellt, daß Schlitze
in einer flachen Platte oder einem Rohr ausgebildet werden und dann
senkrecht zu den Schlitzen eine Spannung an die flache Platte oder
das Rohr angelegt wird. Die Spaltöffnungen 20 sind nicht
kreisförmig.
-
Das
Innere sowohl der Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 des vorderen Schalldämpfers 12 als auch
der Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb des Innenrohrs 14 des
hinteren Schalldämpfers 13 ist
ein leerer Raum, der nicht mit irgendeinem schallabsorbierenden
Material gefüllt
ist.
-
Die
Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 und die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 des hinteren Schalldämpfers 13 sind durch
ein Trennelement 21 voneinander getrennt.
-
Die
Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 außerhalb des Innenrohrs 14 des
hinteren Schalldämpfers 13 schließt einen
Raum ein, der zwischen dem Innenrohr 14 und einer Schürze 22,
die mit dem Innenrohr 14 verbunden ist, eine Säule definiert.
Ein Ende des eine Säule
definierenden Raums öffnet sich
zu einem Raum, der zwischen dem Innenrohr 14 und dem Außengehäuse 14 definiert
ist, und das andere Ende des eine Säule definierenden Raums ist geschlossen
und steht über
eine Verbindungsöffnung 23,
die im Innenrohr 14 ausgebildet ist, mit einem Abgaskanal
innerhalb des Innenrohrs 14 in Verbindung. Die Verbindungsöffnung 23 kann
ein rundes Loch sein oder ein Schlitz, der in Umfangsrichtung des
Innenrohrs 14 verläuft.
-
Im
herkömmlichen
Abgassystem ist der hintere Schalldämpfer, der eine vergrößerte Kammer aufweist,
im Volumen größer als
der vordere Schalldämpfer,
und der hintere Schalldämpfer
ist ein Haupt-Schalldämpfer
und der vordere Schalldämpfer ist
ein untergeordneter Schalldämpfer.
-
Dagegen
ist im Abgassystem entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie
in 4 dargestellt, der hintere Schalldämpfer vom
Volumen her kleiner als jeder der beiden vorderen Schalldämpfer 12,
da der hintere Schalldämpfer
keine vergrößerte Kammer
aufweist und kompakt aufgebaut ist. Infolgedessen ist der vordere
Schalldämpfer 12 ein Haupt-Schalldämpfer, und
der hintere Schalldämpfer 13 ist
ein untergeordneter Schalldämpfer.
Zum Beispiel liegt in der vorliegenden Erfindung das Volumen der
beiden vorderen Schalldämpfer 12 bei
9,3 l (wobei l für
Liter steht, was 1000 cm3 entspricht) und
das Volumen des einzelnen hinteren Schalldämpfers 13 liegt bei
7,5 l (wobei l für
Liter steht).
-
Tests
zum Untersuchen des Abgasgegendrucks wurden mit einem Achtzylinder-V-Dieselmotor durchgeführt. Im
Falle des Abgassystems eines herkömmlichen turbogeladenen Verbrennungsmotors übersteigt
der Motorgegendruck 50 kPa, während
im Fall des Abgassystems des erfindungsgemäßen turbogeladenen Verbrennungsmotors 10,
wo ein Dieselpartikel-Beseitigungsmechanismus (DPNR), eine Oxidationskatalysatorvorrichtung
(20R), der Haupt-Schalldämpfer 12 (M/M),
der untergeordneter Schalldämpfer 13 (S/M)
in dieser Reihenfolge angeordnet wurden, der Motorgegendruck um etwa
8 kPa im Vergleich zum herkömmlichen
Motor gesenkt war, wobei ein sehr geringer Motorgegendruck erhalten wurde.
-
Im
Vergleich zum Druckverlust am Haupt-Schalldämpfer (dem hinteren Schalldämpfer, der
eine vergrößerte Kammer
aufweist) des herkömmlichen
Abgassystems, war der Druckverlust am Haupt-Schalldämpfer (dem
vorderen Schalldämpfer, der
keine vergrößerte Kammer
hat) des erfindungsgemäßen Abgassystems 10 immerhin
so niedrig wie etwa 5 kPa. Der Druckverlust am DPNR und der Druckverlust
am Oxidationskatalysator (20NR) waren beim erfindungsgemäßen und
beim herkömmlichen
Abgassystem gleich.
-
5–7 erläutern die
Testergebnisse in Bezug auf Abgasgeräusche unter Zugrundelegen einer
Vielzahl von Fällen,
A, B und C, mit unterschiedlichen Spezifikationen. Bei den im Test
verwendeten Motoren handelte es ich um einen Achtzylinder-V-Dieselmotor mit einem
Ansaugluftvolumen von 296 g/s, einer Leistung von 210 kW und einem
Moment von 660 Nm.
-
Wie
in 5 dargestellt, handelt es sich beim
Gehäuse
A um ein Gehäuse
mit untergeordnetem Schalldämpfer
(hinterem Schalldämpfer 13),
und der Durchmesser des Innenrohrs im untergeordneten Schalldämpfer war
61 mm.
-
Fall
B war ein Fall ohne untergeordneten Schalldämpfer (ohne hinterem Schalldämpfer 13), und
der Durchmesser des Abgasrohrs war 70 mm.
-
Fall
C war ein Fall ohne untergeordneten Schalldämpfer (ohne hinteren Schalldämpfer 13), und
der Durchmesser des Abgasrohrs war 60,5 mm.
-
Wie
in 6 dargestellt, wurde beim Beschleunigen im Fall
A (wo ein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen war und der
Rohrdurchmesser 61 mm betrug) eine größere Abgasgeräusch-senkende
Wirkung erhalten als in Fall C (wo kein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen
war und der Rohrdurchmesser 60,5 mm betrug), und in Fall B (wo kein
untergeordneter Schalldämpfer
vorgesehen war und der Rohrdurchmesser 70 mm betrug) wurde eine größere Abgasgeräusch-senkende
Wirkung erhalten als in Fall A (wo ein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen
war und der Rohrdurchmesser 61 mm betrug). Aus 6 ist
ersichtlich, daß beim
Beschleunigen das Gasströmungsgeräusch vorherrschte,
und das Geräusch
im Fall A mit untergeordnetem Schalldämpfer geringer war als im Fall
C ohne untergeordneten Schalldämpfer.
Ferner ist ersichtlich, daß bei
einem großen
Rohrdurchmesser (d.h. wenn das Rohr nicht verengt war) die Abgasgeräusch-senkende
Wirkung anstieg.
-
Wie
in 6 dargestellt, wurde beim Beschleunigen im Fall
A (wo ein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen war und der
Rohrdurchmesser 61 mm betrug) eine größere Abgasgeräusch-senkende
Wirkung erhalten als in Falls B (wo kein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen
war und der Rohrdurchmesser 61 mm betrug). Aus 6 ist
ersichtlich, daß beim
Abbremsen die Bereitstellung eines untergeordneten Schalldämpfers (des
hinteren Schalldämpfers 13)
beim Senken des Abgasgeräuschs
wirksam ist.
-
7 erläutert die
Ergebnisse der Frequenzanalyse unter Vollast bei 4000 U/min und
bei Nullast in 6.
-
Aus 7 ist
ersichtlich, daß in
einem Hochfrequenzbereich (Gasströmungsgeräusch-Bereich), dessen Frequenz über 1 kHz
lag, im Fall A (wo ein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen war und der
Rohrdurchmesser 61 mm betrug) eine stärkere Abgasgeräusch-senkende
Wirkung erhalten wurde als im Fall C (wo kein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen
war und der Rohrdurchmesser 60,5 mm betrug, und im Fall B (wo kein
untergeordneter Schalldämpfer
vorgesehen war und der Rohrdurchmesser 70 mm betrug) eine größere Abgasgeräusch-senkende
Wirkung erhalten wurde als in Fall A (wo ein untergeordneter Schalldämpfer vorgesehen
war und der Rohrdurchmesser 61 mm betrug). Aus 7 ist
ersichtlich, daß beim
Beschleunigen das Gasströmungsgeräusch vorherrschte
und daß bei
großem
Rohrdurchmesser (d.h, wenn das Rohr nicht verengt war) die Abgasgeräusch-senkende
Wirkung stark wurde.
-
Nun
werden Wirkungen und technische Vorteile der vorliegenden Erfindung
erklärt.
-
Da
im Abgassystem 10 eines turbogeladenen Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Erfindung das Innenrohr 14 gerade
verläuft und
sein Durchmesser vom Einlaß zum
Auslaß des Schalldämpfers 12, 13 im
Vergleich mit dem Abgasrohr nicht verengt ist, ist der Abgasgegendruck
sehr niedrig und kann unter einem Gegendruck-Richtwert von 50 kPa liegen. Infolgedessen
ist die Ausgangsleistung des turbogeladenen Verbrennungsmotors in hohem
Maß gesteigert.
-
Da
in einem herkömmlichen
turbogeladenen Verbrennungsmotor die Abgasenergie von einer Turbine
aufgenommen wird und ein Kompressor von der aufgenommenen Energie
angetrieben wird, wodurch eine große Menge an Luft in den Motor
eingetragen wird, ist die Motorleistung hoch und ist das Abgasvolumen
hoch. Wenn ein Haupt-Schalldämpfer
mit einer vergrößerten Kammer
im Abgasrohr installiert wird, wie im herkömmlichen Abgassystem, wird
daher der Druckverlust am Haupt-Schalldämpfer zu groß, so daß es schwierig
wird, auf effiziente Weise eine hohe Motorleistung zu erhalten.
Dagegen ist im Abgassystem 10 entsprechend der vorliegenden
Erfindung der Abgasgegendruck des Motors sehr gering, da der Druckverlust
am Schalldämpfer 12, 13 gering
ist, wodurch die Motorleistung enorm gesteigert wird.
-
Da
im Schalldämpfer 12, 13 keine
vergrößerte Kammer
vorgesehen ist, ist die Erzeugung von Strömungsturbulenzen, die am Einlaß des Innenrohrs
von der vergrößerten Kammer
im herkömmlichen
Schalldämpfer
entstehen, unwahrscheinlich, so daß ein Gasströmungsgeräusch, das
im herkömmlichen
Schalldämpfer
erzeugt wird, der eine vergrößerte Kammer
aufweist, gesenkt wird. Im herkömmlichen
Schalldämpfer
mit einer vergrößerten Kammer ist
ein Hochfrequenzgeräusch-senkender
Schalldämpfer
mit großen
Abmessungen, der ein schallabsorbierendes Material enthält, stromabwärts von
der vergrößerten Kammer
vorgesehen, um das Gasströmungsgeräusch zu
senken. Im Gegensatz dazu kann entsprechend der vorliegenden Erfindung
der hintere Schall dämpfer 13 kompakt
gestaltet werden und die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 des
hinteren Schalldämpfers 13 kann
kompakt gestaltet werden.
-
Da
in dem Schalldämpfer 12, 13 keine
vergrößerte Kammer
vorhanden ist, kann das Volumen des Schalldämpfers ferner dadurch reduziert
werden, daß man
die Niederfrequenz-Resonanzkammer so klein wie möglich wählt.
-
Da
es unwahrscheinlich ist, daß ein
Motorverbrennungsfolge-Geräusch
(niederfrequentes Geräusch)
die Turbine passiert und durch ein der Turbine nachgelagertes Abgasrohr übertragen
wird, muß keine
Niederfrequenz-Resonanzkammer mit großem Volumen vorgesehen werden.
Trotzdem wird im herkömmlichen
Motor ein Schalldämpfer
mit vergrößerte Kammer,
der eine unnötig
große
Niederfrequenz-Resonanzkammer aufweist, verwendet, um die Teile zwischen
dem turbogeladenen Motor und dem nicht-turbogeladenen Motor zu vereinheitlichen.
In der vorliegenden Erfindung kann jedoch dadurch, daß man das
Volumen der Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 im hinteren
Schalldämpfer 13 so klein
wie möglich
wählt,
das Volumen des Schalldämpfers
minimiert werden. Infolgedessen kann der Schalldämpfer leicht in einem Fahrzeug
eingebaut werden.
-
Da
der vordere Schalldämpfer 12 eine
Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb des Innenrohrs 14 des
vorderen Schalldämpfers 12 einschließt, und
der hintere Schalldämpfer 13 eine Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 und
eine Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 außerhalb
des Innenrohrs 14 des hinteren Schalldämpfers einschließt, können sowohl
das Gasströmungsgeräusch (d.h.
ein hochfrequentes Geräusch)
während
des Beschleunigens als auch ein Geräusch aufgrund einer Säulenresonanz
während
des Abbremsens (d.h. ein niederfrequentes Geräusch) gesenkt werden.
-
Da
die Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 und die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 des hinteren Schalldämpfers 13 in Strömungsrichtung
des Abgases in der Reihenfolge Niederfrequenz-Resonanzkammer 19 und Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 angeordnet sind,
kann das Gasströmungsgeräusch, das
vom hinteren Ende des Abgasrohrs ausgeht, wirksam unterdrückt werden.
-
Da
das Innenrohr 14 eine Spaltöffnung oder mehrere Spaltöffnungen 20 enthält, die
darin ausgebildet sind, um das Innere des Innenrohrs 14 und
die Hochfrequenz-Resonanzkammer 18 außerhalb
des Innenrohrs 14 miteinander kommunizieren zu lassen, kann
durch die Spaltöffnung 20 im
wesentlichen die gleiche schalldämpfende
Wirkung erhalten werden wie durch eine Hochfrequenz-Resonanzkammer 18, die
mit schallabsorbierendem Material gefüllt ist, obwohl kein schallabsorbierendes
Material, wie Glaswolle, vorgesehen ist.
-
Da
kein schallabsorbierendes Material vorgesehen ist, besteht kein
Grund zur Sorge, daß das schallabsorbierende
Material verstreut wird oder daß die
geräuschabsorbierenden
Eigenschaften aufgrund eines Verstreuens des schallabsorbierenden Materials
verschlechtert werden.