DE102009037505A1 - Exhaust manifold for internal combustion engine, comprises exhaust gas collecting housing, and connecting piece for connecting exhaust gas collecting housing with outlet channels of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine, mit einem Abgassammelgehäuse und mit mindestens einem Anschlussstutzen zur Verbindung des Abgassammelgehäuses mit Auslasskanälen der Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine, with an exhaust gas collecting housing and with at least one connecting piece for connecting the exhaust gas collecting housing with exhaust ducts of the internal combustion engine.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Abgaskrümmern für Brennkraftmaschinen bekannt. Rein beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
Bei modernen Brennkraftmaschinen wird aufgrund des immer besser werdenden Wirkungsgrades sowie aufgrund höherer Leistungen eine ständig steigende Abgastemperatur erreicht, die eine starke Wärmeabstrahlung des Abgaskrümmers in den Motorraum zur Folge hat. Ein ebenso großes Problem besteht darin, dass der Abgaskrümmer von der Brennkraftmaschine zu Schwingungen angeregt wird, was zu einer relativ starken Geräuschentwicklung innerhalb des Motorraumes führt. Um zu verhindern, dass diese Geräusche auch in den Fahrgastraum eindringen, ist meist eine sehr aufwendige Dämmung des Motorraumes vorgesehen, welche einerseits sehr kostenintensiv ist, und andererseits einen großen Bauraum erfordert.In modern internal combustion engines, a constantly increasing exhaust gas temperature is achieved due to the ever-improving efficiency and higher performance, which has a strong heat radiation of the exhaust manifold in the engine compartment result. An equally big problem is that the exhaust manifold is excited by the engine to vibrate, resulting in a relatively strong noise within the engine compartment. In order to prevent these noises also penetrate into the passenger compartment, usually a very expensive insulation of the engine compartment is provided, which on the one hand is very costly, and on the other hand requires a large space.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem eine verringerte Wärme- und Geräuschabstrahlung in den Motorraum erreicht wird.It is therefore an object of the present invention to provide an exhaust manifold for an internal combustion engine, in which a reduced heat and noise radiation is achieved in the engine compartment.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in
Die erfindungsgemäße Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung mit der perforierten Wandung erzeugt eine Dämpfung des durch den Abgaskrümmer erzeugten Körperschalls, in dem die Luftmoleküle, welche durch die Schallbewegungen in die Poren der perforierten Wandung gelangen, abgebremst und in Wärme umgewandelt werden, wodurch sich eine Schalldämpfung ergibt. Durch die Schallbeaufschlagung oder eine Kraft- oder Geschwindigkeitsanregung des Abgaskrümmers entstehen Biegewellen, die den Abgaskrümmer, wenn auch nur in geringem Maße, verformen und damit zu der Schallabstrahlung durch den Abgaskrümmer führen. Die an dem Abgaskrümmer angebrachte, insbesondere fest mit demselben verbundene, perforierte Wandung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt, insbesondere in ihrer Ausgestaltung als Gewebe mit der dabei vorhandenen inneren Reibung, zusammen mit der sich durch die Anbringung der perforierten Wandung an dem Abgaskrümmer ergebenden Reibung zwischen der perforierten Wandung und dem Abgaskrümmer, eine hohe Dämpfung dieses Körperschalls. Des weiteren ergibt sich an der Oberfläche der perforierten Wandung ein akustischer Kurzschluss, bei dem die durch die Schwingungen angeregten Druckwellen innerhalb und an der Oberfläche der perforierten Wandung ausgeglichen werden.The heat and sound damping device according to the invention with the perforated wall produces a damping of the structure-borne noise generated by the exhaust manifold, in which the air molecules, which pass through the sound movements in the pores of the perforated wall, are decelerated and converted into heat, resulting in a sound attenuation. By the sound or a force or speed excitation of the exhaust manifold bend waves that deform the exhaust manifold, albeit only to a small extent, and thus lead to the sound radiation through the exhaust manifold. The attached to the exhaust manifold, in particular fixedly connected thereto, the perforated wall according to the present invention generates, in particular in its configuration as a fabric with the existing internal friction, together with the resulting by the attachment of the perforated wall to the exhaust manifold friction between the perforated wall and the exhaust manifold, a high attenuation of this structure-borne sound. Furthermore, an acoustic short circuit results on the surface of the perforated wall, in which the pressure waves excited by the vibrations are compensated within and on the surface of the perforated wall.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung sehr kostengünstig hergestellt werden, da sie nur auf einer relativ geringen Fläche, nämlich an einer oder mehrerer Wandungen des Abgaskrümmers angebracht wird. Dies führt zu dem weiteren Vorteil des sehr geringen Bauraumbedarfs, was bei den beengten Platzverhältnissen in Motorräumen von modernen Kraftfahrzeugen einen großen Vorteil darstellt und noch durch die sehr geringe Wandstärke der porösen Wandung begünstigt wird.Advantageously, the heat and sound damping device according to the invention can be produced very inexpensively, since it is mounted only on a relatively small area, namely on one or more walls of the exhaust manifold. This leads to the further advantage of very small space requirements, which is a great advantage in the confined spaces in engine compartments of modern motor vehicles and is still favored by the very small wall thickness of the porous wall.
Gleichzeitig stellt die erfindungsgemäße Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung ein Hitzeschild dar, welches den Abgaskrümmer gegen benachbarte Bauteile wärmemäßig isoliert und somit dafür sorgt, dass die von dem Abgaskrümmer abgegebene Wärme nicht in die Richtung abgestrahlt wird, in der die erfindungsgemäße Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung angeordnet ist.At the same time, the heat and sound damping device according to the invention is a heat shield, which thermally insulated the exhaust manifold against adjacent components and thus ensures that the heat emitted from the exhaust manifold is not radiated in the direction in which the heat and sound damping device according to the invention is arranged.
Insbesondere für den Fall, dass sich Kunststoffteile, wie beispielsweise Luftfiltergehäuse oder dergleichen, oder Elektronikbauteile, beispielsweise von Steuergeräten, in der Nähe des Abgaskrümmers befinden, ist eine solche Wärmedämmung mittels der erfindungsgemäßen Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung vorteilhaft.In particular, in the event that plastic parts, such as air filter housing or the like, or electronic components, such as control units, located in the vicinity of the exhaust manifold, such a thermal insulation by means of the heat and sound damping device according to the invention is advantageous.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die perforierte Wandung als ein Gewebe mit Kettdrähten und Schussdrähten und sich zwischen den Kettdrähten und den Schussdrähten befindlichen Poren ausgebildet ist. Ein derartiges Gewebe kann sehr einfach und schnell hergestellt werden, wodurch die Kosten für das Gewebe gering gehalten werden können. Da für ein solches Gewebe sehr dünne Drähte verwendet werden können, ist es möglich, eine sehr dünne und somit äußerst flexible und platzsparende perforierte Wandung der Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung zu bilden.In a very advantageous development of the invention can be provided that the perforated wall is formed as a fabric with warp wires and weft wires and located between the warp wires and weft wires pores. Such a fabric can be made very easily and quickly, whereby the cost of the fabric can be kept low. Since very thin wires can be used for such a fabric, it is possible to form a very thin and thus extremely flexible and space-saving perforated wall of the heat and sound damping device.
Wenn ein Gewebe als die perforierte Wandung verwendet wird, sorgen die zwischen den Kettdrähten und den Schussdrähten sowie zwischen den Schussdrähten untereinander gebildeten Poren für eine Absorption des in die Poren gelangenden Schalls, wodurch die Schallschnelleenergie des Schalls in Wärmeenergie umgewandelt und der Schall auf diese Weise gedämpft wird, sodass das Gewebe einen akustisch wirksamen Absorber bildet. Die Absorption, des Schalls wird dabei durch die Umlenkungen der Schallwellen innerhalb des Gewebes und durch die Reibung in der Grenzschicht des Gewebes erzeugt, welche einen Widerstand für die Schallwellen darstellen. Hierbei erzeugt ein höherer Strömungswiderstand des Gewebes eine höhere Dämpfung, es besteht also ein direkter Zusammenhang zwischen dem Strömungswiderstand des Gewebes und der Schallabsorption. Die Schallabsorption kann durch eine Verringerung der Porengröße bzw. eine Verringerung des Abstandes der Schuss- und/oder Kettdrähten beeinflusst werden.When a fabric is used as the perforated wall, the pores formed between the warp wires and the weft wires and between the weft wires provide for absorption of the sound entering the pores, thereby converting the sonic energy of the sound into heat energy and thus dampening the sound so that the fabric forms an acoustically effective absorber. The absorption, the sound is going through generates the deflections of the sound waves within the tissue and by the friction in the boundary layer of the tissue, which represent a resistance to the sound waves. Here, a higher flow resistance of the tissue produces a higher damping, so there is a direct relationship between the flow resistance of the tissue and the sound absorption. The sound absorption can be influenced by a reduction of the pore size or a reduction of the distance of the weft and / or warp wires.
Eine derartige Verringerung der Porengröße kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch dadurch erreicht werden, dass das Gewebe gewalzt ist.Such a reduction of the pore size can also be achieved in an advantageous development of the invention in that the fabric is rolled.
Alternativ zu der Verwendung eines Gewebes kann die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung auch durch ein mit Schlitzen versehenes Streckmetallblech oder durch ein mikroperforiertes Blech gebildet sein. Auch eine derartige Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung lässt sich sehr einfach und kostengünstig herstellen und bietet, zumindest für bestimmte Anwendungen, eine ausreichende Dämpfung des von dem Abgaskrümmer abgestrahlten Schalls und der von dem Abgaskrümmer ausgehenden Wärme.Alternatively to the use of a fabric, the heat and sound damping device may also be formed by a slotted expanded metal sheet or by a microperforated sheet. Also, such a heat and sound damping device can be produced very easily and inexpensively and offers, at least for certain applications, a sufficient damping of the radiated from the exhaust manifold sound and emanating from the exhaust manifold heat.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärme- und Schall dämpfungseinrichtung mit dem Abgassammelgehäuse verschweißt ist. Ein derartiges Verschweißen stellt ein sehr einfaches Verfahren dar, welches zudem eine hohe Prozesssicherheit bietet. Des weiteren wird auf diese Weise der Körperschall besser in die Struktur der Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung, insbesondere in das Gewebe, eingeleitet.In a very advantageous embodiment of the invention can be provided that the heat and sound damping device is welded to the exhaust manifold. Such welding is a very simple process, which also offers high process reliability. Furthermore, the structure-borne sound is better introduced into the structure of the heat and sound damping device, in particular in the tissue in this way.
Besonders einfach lässt sich die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung durch Punktverschweißen mit dem Abgassammelgehäuse verbinden.The heat and sound damping device can be particularly easily connected to the exhaust gas collecting housing by spot welding.
Alternativ kann die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung jedoch auch mit dem Abgassammelgehäuse verklebt, verlötet, verschraubt, geklemmt, gefügt und/oder vernietet sein.Alternatively, however, the heat and sound damping device can also be glued to the exhaust gas collecting housing, soldered, screwed, clamped, joined and / or riveted.
Um die Verbindung der Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung mit dem Abgassammelgehäuse zu vereinfachen, kann in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Abgassammelgehäuse wenigstens eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche für die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung aufweist.In order to simplify the connection of the heat and sound damping device to the exhaust gas collecting housing, it can be provided in a very advantageous development of the invention that the exhaust gas collecting housing has at least one substantially planar contact surface for the heat and sound damping device.
Je nach Ausgestaltung des Abgaskrümmers und seiner Lage innerhalb des Motorraums kann die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung nur auf einer Seite oder auf wenigstens zwei Seiten des Abgassammelgehäuses angeordnet sein. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Wärme- und Schalldämpfungswirkungen, so dass annähernd beliebige Anforderungen an eine Dämpfung der von einem Abgaskrümmer ausgehenden Wärme oder Schall erfüllt werden können.Depending on the design of the exhaust manifold and its location within the engine compartment, the heat and sound damping device may be arranged only on one side or on at least two sides of the exhaust gas collecting housing. This results in different heat and sound damping effects, so that almost any requirements can be met for a damping of emanating from an exhaust manifold heat or sound.
Um die aufgrund der hohen Temperaturen des Abgaskrümmers zu erwartende Wärmeausdehnung aufnehmen zu können, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung mehrere perforierte Wandungen aufweist.In order to absorb the expected due to the high temperatures of the exhaust manifold thermal expansion, it can be provided in a further advantageous embodiment of the invention that the heat and sound damping device has a plurality of perforated walls.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Further advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the remaining dependent claims. Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to the drawing is shown in principle.
Es zeigt:It shows:
Die
Um den von dem Abgaskrümmer
Die Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung
Die perforierte Wandung
Bei der perforierten Wandung
In den Poren
Zur Herstellung des Gewebes
Im vorliegenden Fall ist das Gewebe
Obwohl die eine Wärme- und Schalldämpfungseinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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