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Die Erfindung betrifft eine Schalldämpferanordnung in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In Verbindung mit Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist der Einsatz von Schalldämpfern allgemein bekannt. Beispielsweise werden zwei oder mehr Schalldämpfer in derartigen Abgassträngen eingesetzt, zum Beispiel als Vorschalldämpfer, Mittelschalldämpfer und/oder Nachschalldämpfer. Beispielsweise ist aus der
US 6,598,390 B2 eine Schalldämpferanordnung bekannt, bei der zwei Einlassrohre in ein mehrkammriges Schalldämpfergehäuse einmünden. Ein erstes Einlassrohr lässt dabei das Abgas in eine erste und zweite Gehäusekammer einströmen, während ein zweites Einlassrohr lediglich die zweite Gehäusekammer mit Abgas beaufschlagt. Dieses zweite Einlassrohr ist zudem gleichzeitig durch das Schalldämpfergehäuse hindurch geführt und geht in ein Auslassrohr über. Ferner ist noch ein zweites Auslassrohr vorgesehen, dass mit einer dritten Kammer und der zweiten Gehäusekammer in Strömungsverbindung steht. Die beiden Einlassrohre zweigen sich einlassseitig von einem gemeinsamen Abgasrohr ab, wobei im Abzweigungsbereich eine Schwenkklappe angeordnet ist, die mittels eines Schwenkantriebs betätigbar ist, um den Abgasmassenstrom in die beiden zum Schalldämpfergehäuse geführten Einlassrohre zu regeln.
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Einen ähnlichen Aufbau mit einem Drehventil zeigt auch die
DE 1 601 350 A sowie die
DE 295 01 002 U1 , die ebenfalls jeweils eine einlassseitige Regulierung des Abgasmassenstroms vorsehen.
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Aus der
US 4,916,897 ist ein Aufbau eines Schalldämpfers bekannt, bei dem auslassseitig mehrere separate Rohre durch die Gehäusewand des Schalldampfers hindurch nach draussen geführt sind. Außerhalb des Schalldämpfergehäuses münden diese Auslassrohre dann in eine einzige gemeinsame Abgasleitung. Zur Steuerung des Abgasflusses ist es auch bekannt, lediglich eine abgasseitige Klappenanordnung vorzusehen, die schwenkbar im Mündungsbereich der einzelnen Auslassrohre gelagert ist.
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Weiter ist aus der
DE 100 02 593 A1 eine Motorabgaseinrichtung für ein Motorrad bekannt, bei der eine Rohr-in-Rohr-Anordnung von Auslassrohren vorgesehen ist, wobei eine Schwenkklappe an einem der Auslassrohre angeordnete ist, um eines der Auslassrohre entsprechend schließen bzw. freigeben zu können. Ein ähnlicher Aufbau mit einer einem Auslassrohr zugeordneten Schwenkklappe ist auch der
DE 10 2005 041 692 A1 bekannt, bei der das Dämpfersystem bei geöffnetem und geschlossenem Rohr aktiv ist und bei geöffnetem Rohr eine andere Dämpfungscharakteristik aufweist als bei geschlossenem Rohr.
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Mit derartigen Schalldämpferanordnungen besteht das Problem, dass die Abgasmassenströme für die Schalldämpferanordnung nicht zufriedenstellend gelenkt und geführt werden können, so dass es nach wie vor zu unerwünschten Rausch-Auffälligkeiten, die insbesondere durch ein Gasrauschen erzeugt werden, kommt.
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Desweiteren sind derartige Aufbauten insgesamt bauteiltechnisch und fertigungstechnisch relativ aufwendig, so dass die Herstellung insgesamt relativ teuer ist.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schalldämpferanordnung in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, zu schaffen, die kompakt und damit preiswert hergestellt werden kann, und mit der eine vorteilhafte Akustik erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Mit einer erfindungsgemäßen Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1 wird ein fertigungstechnisch und bauteiltechnisch einfach herstellbarer und damit kompakter und preiswerter Aufbau möglich, bei dem durch die auslasseitige Anordnung der Schwenkklappe als Strömungsleitelement weiter gleichzeitig eine gezielte und vorteilhafte Beeinflussung des Abgasstroms durch die Schalldämpferanordnung dergestalt möglich ist, dass die Schalldämpferanordnung zum einen weniger Rausch-Auffälligkeiten aufweist und zum anderen, insbesondere im Hinblick auf die Soundgestaltung, ein besonders vorteilhaftes Akustikventil ausbildet.
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Durch die zwei Auslassrohre, die im Bereich stromab des Strömungsleitelementes in einen gemeinsamen, einzigen Rohrabschnitt übergehen, welcher gemeinsame Rohrabschnitt bevorzugt durch ein gemeinsames Endrohr gebildet ist, ergibt sich eine besonders vorteilhafte, einen kompakten Aufbau sicherstellende Bauteil- und Funktionsintegration, da keine zwei separaten Auslassrohre mehr, zum Beispiel als Endrohre, fahrzeugseitig zu verbauen und anzuordnen sind.
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Die Auslassrohre gehen im Bereich deren Durchtritts durch eine Schalldämpferwand des Schalldämpfers in den gemeinsamen Rohrabschnitt, insbesondere in das gemeinsame Endrohr über. Mit einem derartigen Aufbau ergibt sich auch eine besonders stabile und kompakte Lagerungsmöglichkeit für die Schwenkklappe im Ausström-Rohrabschnitt.
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Dabei ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, im schalldämpfernahen Zuführleitungsbereich keine den Abgasstrom und/oder die Abgasmenge beeinflussende und/oder verändernde Abgassteuereinrichtung anzuordnen, so dass die Abgasmenge und/oder der Abgasstrom einzig und allein von dem auslassrohrseitigen Strömungsleitelement, insbesondere von einer auslassrohrseitigen Schwenkklappe, beeinflusst und/oder verändert wird. Wie erfinderseitige Versuche überraschend gezeigt haben, genügt die erfindungsgemäße auslassrohrseitige Anordnung eines Strömungsleitelements, um eine Schalldämpferanordnung mit gutem Akustikverhalten und wenig Rausch-Auffälligkeit zur Verfügung zu stellen.
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Der Einsatz einer Schwenkklappe als Strömungsleitelement bringt gegenüber zum Beispiel einem Drehventil den Vorteil, dass diese sowohl fertigungstechnisch als auch herstellungstechnisch einfacher und preiswerter ist. Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Funktionssicherheit.
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Der gemeinsame Wandabschnitt, an dem die Schwenkklappe schwenkbar angelenkt ist, ist insbesondere und bevorzugt im Zwickelbereich der im Bereich ihrer jeweiligen Auslass-Mündungsöffnungen zusammengeführten Auslassrohre ausgebildet. Ein derartiger konkreter Aufbau, bei dem die Schwenkklappe an einem gemeinsamen Wandabschnitt, insbesondere an einem Zwickelbereich der zusammengeführten Auslassrohre ausgebildet beziehungsweise angeordnet ist, lässt sich fertigungstechnisch relativ einfach realisieren. Zudem wird hierdurch eine stabile Anbindung der Schwenkklappe möglich.
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Gemäß einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung ist in einer ersten Schwenkstellung der Schwenkklappe eine erste Auslass-Mündungsöffnung verschlossen und einer zweiten Auslass-Mündungsöffnung freigegeben. Entsprechend ist in einer zweiten Schwenkstellung der Schwenkklappe die erste Auslass-Mündungsöffnung freigegeben und die zweite Auslass-Mündungsöffnung verschlossen. In einer diesbezüglich dritten Schwenkstellung der Schwenkklappe sind beide Auslass-Mündungsöffnungen in einem definierten Maße freigegeben. Die Schwenkklappe wird insbesondere in Abhängigkeit von definierten Parametern angesteuert und in ihre jeweils gewünschte Stellung verschwenkt. Als Parameter eignen sich insbesondere Drehzahl und/oder eingelegter Gang und/oder Geschwindigkeit. Diese Parameter können beispielsweise in einem Kennfeld abgelegt sein.
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Die Auslass-Mündungsöffnungen können je nach den gewünschten Soundeigenschaften grundsätzlich einen gleichen Öffnungsquerschnitt und eine gleiche Öffnungsform aufweisen. Es ist jedoch insbesondere zur Einstellung von individuellen Soundeigenschaften auch möglich, dass die Auslass-Mündungsöffnungen unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen, die selbstverständlich von der Schwenkklappe ebenfalls bevorzugt jeweils vollständig abdeckbar und verschließbar sind. Gemäß einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auslassrohre unterschiedlich lang und/oder mit, bezogen auf die Rohrlänge, wenigstens bereichsweise unterschiedlichen Rohrquerschnitten bzw. -durchmessern ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich individuellste Soundeigenschaften einstellen, die eine effektive Soundgestaltung ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann wenigstens eines der Auslassrohre aus dem gleichen Grund in definierten Bereichen mit wenigstens einem Perforationsloch versehen sein.
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Desweiteren kann es, wie erfinderseitige Versuche gezeigt haben, hinsichtlich der Rausch-Auffälligkeiten und/oder der Soundgestaltung von Vorteil sein, dass die Auslassrohre im Schalldämpfer wenigstens eine definierte Krümmung von zum Beispiel in etwa 180° oder mehr aufweisen. Zum Beispiel kann dann hier ein Aufbau vorgesehen sein, bei dem die Einlass-Mündungsöffnungen der Auslassrohre dem Ausström-Rohrabschnitt zugewandt und von diesem mit einem definierten Abstand beabstandet sind, wobei die Auslassrohre anschließend von einem einlassmündungsöffnungsnahen Rohrabschnitt ausgehend in Richtung zum Ausström-Rohrabschnitt umgebogen sind, wobei der Biegewinkel, wie bereits zuvor erwähnt, zum Beispiel in etwa 180° beträgt.
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Ein derartiger Aufbau ist insbesondere von Vorteil mit einer Ausgestaltung, bei dem die Auslassrohre mit ihren endseitigen und/oder rohrwandseitigen Einlassöffnungen in eine gleiche und/oder unterschiedliche Kammer einmünden und mit Abgas beaufschlagt werden, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Auslassrohre bis zum Ausström-Rohrabschnitt durch separate Rohrleitungen gebildet sind.
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Eine einfach herstellbare und funktionssicher bedienbare Schwenkklappe weist eine D-Form auf, wobei dementsprechend die Auslassrohr-Mündungsöffnungen bevorzugt einen Doppel-D-Querschnitt aufweisen.
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Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, kann somit mit einer erfindungsgemäßen Anordnung der Schwenkklappe im Ausström-Rohrabschnitt bevorzugt auf die bisher stets im Bereich des Einströmrohres vorgesehene Abgassteuereinrichtung, die durch eine Abgassteuerklappe oder dergleichen gebildet ist, verzichtet werden. Die Formulierung von Verfahrensansprüchen zum Betreiben einer Abgasanlage mit einer erfindungsgemäßen Schalldämpferanordnung behält sich die Anmelderin ausdrücklich vor.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schalldämpferanordnung, und
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2 schematisch einen Querschnitt durch einen Ausström-Rohrabschnitt der 1 in unterschiedlichen Schwenkstellungen.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Schalldämpferanordnung 1 mit einem zum Beispiel einen Nachschalldämpfer ausbildenden Schalldämpfer 2. Dieser Schalldämpfer 2 weist ein Schalldämpfergehäuse 3 auf, das durch eine oder zwei Trennwände 4, 5 in unterschiedliche Kammern unterteilt ist. Die Trennwand 5 ist hier beispielsweise strichliert dargestellt, was bedeuten soll, dass diese optional sein kann.
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In dieses Schalldämpfergehäuse 3 mündet eine Zuführleitung 6 ein, die das zugeführte Abgas 7 beispielsweise über wandseitige Einströmöffnungen 8 in eine mittlere Kammer 9 und zudem über eine Zuführleitung-Ausströmöffnung 10 in eine dritte Kammer 11 einlässt.
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Eine erste Kammer 12 ist zum Beispiel mit einem Fasermaterial, Wolle oder dergleichen gefüllt.
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Wie dies der 1 weiter entnommen werden kann, mündet hier ein erstes Auslassrohr 13 mit seiner Einlass-Mündungsöffnung 15 in den Bereich der mittleren Kammer 9 ein, wobei dieses Auslassrohr 13 von seiner Einlass-Mündungsöffnung 15 ausgehend hier in etwa um 180° gekrümmt zu einer in der Bildebene der 1 rechten Schalldämpfergehäusewand geführt ist. Dieses erste Auslassrohr 13 ist somit im hier gezeigten Beispielfall zweifach in der Trennwand 4 abgestützt, gehaltert und gelagert.
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Ein zweites Auslassrohr 14 mündet dagegen mit seiner Einlass-Mündungsöffnung 16 in der ersten Kammer 12 und ist von dort aus zur in der Bildebene der 1 rechten Schalldämpfergehäusewand geführt, wo die beiden Auslassrohre 13, 14 mit ihren jeweiligen Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 in einen gemeinsamen Ausström-Rohrabschnitt 19 münden, in dem eine einflügelige Schwenkklappe 20 dergestalt angeordnet ist, dass diese die Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 in Abhängigkeit von definierten Betriebsparametern wahlweise verschließt oder in einem definierten Maße freigibt, wie dies durch die Schwenkklappenpositionen 1, 2 und 3 lediglich schematisch eingezeichnet ist.
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Weiter kann das Auslassrohr 13 gegebenenfalls auch verlängert sein und in der gegebenenfalls vorhandenen Wand 5 münden, wie dies in 1 strichliert dargestellt ist.
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Diese unterschiedlichen Schwenkklappenstellungen sind insbesondere aus den 2a bis 2c ersichtlich, in denen die 2a die Schwenkposition 1 der Ausgestaltung nach 1 zeigt, während die 2b die Schwenkposition 2 nach 1 und die 2c die Schwenkposition 3 nach 1 zeigt.
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Aus der Zusammenschau der 1 und 2 ist sehr gut ersichtlich, dass die Schwenkklappe im Zwickelbereich 21 der im Bereich ihrer jeweiligen Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 zusammengeführten Auslassrohre 13, 14 schwenkbar angelenkt ist. Die Betätigung der Schwenkklappe 20 erfolgt dabei von außerhalb des Rohres her durch einen entsprechenden Aktuator, der hier allerdings nicht dargestellt ist.
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Insbesondere den 2a bis 2c kann entnommen werden, dass die beiden Auslass-Mündungsöffnungsquerschnitte hier eine im Wesentlichen gleiche D-Form aufweisen und dementsprechend auch die Schwenkklappe 20 einen D-förmigen Aufbau aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist es hierbei weiter, dass, wie dies insbesondere aus der 1 ersichtlich ist, die beiden Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 in ein und derselben Mündungsebene liegen.
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Wie dies in der 1 mit den Querschnittsflächenpfeilen a1 und a2 schematisch angedeutet ist, können diese Auslass-Mündungsöffnungsquerschnitte der Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 aber gegebenenfalls auch eine unterschiedliche Größe aufweisen, wobei dann die Schwenkklappe 20 und die entsprechende Ausström-Rohrabschnittdimensionierung so vorgenommen werden muss, dass die dann unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisenden Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 von der einzigen Schwenkklappe 20 zuverlässig abgedeckt werden können.
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Wie dies der schematischen Darstellung der 1 weiter entnommen werden kann, werden die beiden Auslassrohre 13, 14 in deren Durchtrittsbereich durch das Schalldämpfergehäuse 3 so zusammengeführt, dass diese in einem gemeinsamen Ausström-Rohrabschnitt 19 münden, das heißt, dass diese beiden Auslassrohre 13, 14 dann in einen einzigen Rohrabschnitt übergehen, der zum Beispiel ein Endrohr 22 eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine ist.
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Wie dies der 1 zudem weiter entnommen werden kann, weisen die Auslassrohre 13, 14 hier unterschiedliche Rohrquerschnitte auf und sind zudem die Auslassrohre 13, 14 unterschiedlich lang gestaltet. Dadurch können je nach Schwenkklappenstellung individuelle Soundeigenschaften auch dadurch eingestellt werden, dass eine definierte Menge eines Abgasmassenstroms über die unterschiedlich langen und unterschiedliche Rohrquerschnitte aufweisenden Auslassrohre abströmen kann. Dies erhöht den Spielraum für die Soundgestaltung wesentlich. Dieser Spielraum kann noch weiter dadurch erhöht werden, dass in definierten Bereichen der Auslassrohre 13, 14 zudem Perforationslöcher 23 vorgesehen sind, die in der Darstellung der 1 lediglich äußerst schematisch und beispielhaft eingezeichnet sind.
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Selbstverständlich kann auch das Auslassrohr 14, welches hier von der Länge her kürzer ausgebildet ist als das Auslassrohr 13 grundsätzlich einen kleineren Querschnitt aufweisen als das Auslassrohr 13. Die hier gezeigte Variante ist lediglich beispielhaft zu verstehen.
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Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Anordnung einer Schwenkklappe 20 im zusammengeführten Mündungsbereich der Auslass-Mündungsöffnungen 17, 18 der Auslassrohre 13, 14 kann eine Abgasmengen- und/oder Abgasstromregulierung auf so effektive Art und Weise durchgeführt werden, dass auf eine entsprechende Steuerklappe im Bereich der Zuführleitung 6 verzichtet werden kann. Die Ergebnisse hinsichtlich Soundgestaltung und Gasrauschen sind so optimal, dass auf eine derartige zuführleitungsseitige Steuerklappe verzichtet werden kann. Insgesamt wird daher mit einem derartigen Aufbau eine kompakte und wenig bauteilintensive Schalldämpferanordnung 1 zur Verfügung gestellt, die fertigungstechnisch und bauteiltechnisch einfach herzustellen ist.
