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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine bzw. einen Motor mit einem Schalldämpfer für eine Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine mit einem eine Gehäusewand aufweisenden Schalldämpfergehäuse, mit mindestens einem durch die Gehäusewand geführten Einlassrohr und mit mindestens einem durch die Gehäusewand geführten Auslassrohr, wobei das Einlassrohr mindestens eine Ausströmöffnung aufweist, über die das Abgas aus dem Einlassrohr in das Auslassrohr strömen kann, wobei innerhalb des Schalldämpfergehäuses mindestens eine eine Kammerwand aufweisende Kopplungskammer mit einer Mittelachse vorgesehen ist, in der das Einlassrohr und das Auslassrohr münden, so dass die Kammerwand zusammen mit dem Einlassrohr und dem Auslassrohr einen Strömungskanal zwischen dem Einlassrohr und dem Auslassrohr bildet, wobei die Kammerwand das Einlassrohr oder das Auslassrohr mit Bezug zur Mittelachse in Umfangsrichtung U umschließt und nur mittelbar über das Einlassrohr oder das Auslassrohr oder die Schalldämpfergehäuse-Zwischenwand mit der Gehäusewand form- oder stoffschlüssig bzw. mechanisch verbunden ist. Die Ausströmöffnung kann jedwede bekannte Form aufweisen, also auch als Perforationszone mit einer beliebigen Anzahl von Austrittsöffnungen gleicher oder unterschiedlicher Größe ausgebildet sein.
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Es ist bereits ein Schalldämpfer aus der
US 2006/0219476 A1 bekannt. Der Schalldämpfer weist ein Schalldämpfergehäuse mit zwei darin mündenden Einlassrohren und ein mit einer Perforation versehenes Kopplungsrohr auf. Das Kopplungsrohr ist endseitig an das Gehäuse angeschlossen, wobei innerhalb des Kopplungsrohres ein Abgasrohr angeordnet ist, das ebenfalls eine Perforation aufweist und zur Ausleitung des Abgases dient.
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Aus der
EP 1 010 868 A2 ist ein Schalenschalldämpfer, gebildet aus einer Oberschale, einer Unterschale und zwei sandwichartig aufgenommenen Zwischenschalen bekannt. Die beiden Zwischenschalen begrenzen ein Teilvolumen innerhalb dessen das Einlassrohr und das Auslassrohr münden.
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Aus der
US 2007/0144828 A1 ist ein Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt, der aus zwei Gehäusehälften und zwei in der Teilungsebene parallel angeordneten Zwischenwänden besteht. Die beiden Zwischenwände begrenzen eine Einlasskammer, in der der Einlasskanal mündet. Der Einlasskanal wird durch beide Zwischenwände gebildet, während der Auslasskanal als Durchzug innerhalb der unteren Gehäusehälfte ausgebildet ist.
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Aus der
DE 10 2010 008 403 A1 ist ebenfalls ein Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Abgasschalldämpfer ist aus einer Gehäusewand gebildet, in der das Einlassrohr mündet. Innerhalb des Gehäuses ist eine endseitig offene Auslasskammer angeordnet, in der das Auslassrohr mündet.
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Aus der
DE 20 2008 005 168 U1 ist auch ein Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt. Innerhalb des Abgasgehäuses ist eine Mündungskammer vorgesehen, in die der Einlasskanal mündet. Das Abgasgehäuse weist zudem ein Auslassrohr auf, welches im Abgasgehäuse mündet.
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Aus der
DE 2 048 437 A ist ein Abgasgehäuse bekannt mit einem darin mündenden Einlassrohr sowie einem darin mündenden Auslassrohr, wobei zwischen Einlassrohr und Auslassrohr mehrere wabenförmige Kammern vorgesehen sind.
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Aus der
US 2010/0192880 A1 ist ein Abgasgehäuse bekannt mit einem Paar Einlassrohren und mit einem Paar Auslassrohren, die jeweils in unterschiedlichen, in Strömungsrichtung nacheinander platzierten Zwischenkammern münden. Die Zwischenkammern sind getrennt durch eine Trennwand mit einer darin angeordneten Katalysatoreinheit.
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Aus der
DE 102 12 050 A1 ist ein Nachschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt, der aus einem Gehäuse mit mehreren Kammern besteht. In eine stromabwärts liegende erste Kammer ist mindestens ein Abgaseingangsrohr eingeführt, während in die weiteren Kammern Abgasausgangsrohre einmünden und aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Die weiteren Kammern weisen jeweils eine Auskleidung mit Glaswolle auf. Die Rohrenden der Abgasausgangsrohre sind zur Vermeidung von Wärmeflecken rundum von einem mit Glaswolle ausgekleideten Freiraum umgeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer derart auszubilden und anzuordnen, dass verbesserte akustische Eigenschaften gewährleistet sind.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Einlassrohr in jeder Kopplungskammer mündet, wobei die Kammerwand der Kopplungskammer einen Durchmesser D und das Abgasrohr einen Außendurchmesser d aufweisen, wobei für das Verhältnis von D/d folgende Bedingung gilt: 20/10 >= D/d >= 11/10 oder 18/10 >= D/d >= 11/10, wobei das Einlassrohr oder das Auslassrohr einen Strömungsquerschnitt A und mehrere Ausströmöffnungen in Form mindestens einer Perforationszone mit einem Öffnungsquerschnitt Ai aufweist, wobei der Öffnungsquerschnitt Ai innerhalb einer Kopplungskammer und der Strömungsquerschnitt A folgende Bedingung erfüllen: Ai <= 3 A oder Ai <= 2,5 A oder Ai <= 2 A, wobei die mittlere Breite s der Löcher der Ausströmöffnung und der Öffnungsquerschnitt Ai aller Löcher bzw. Ausströmöffnungen derart gewählt werden, dass bei maximalem Massestrom oder bei Volllast des Motors in den Löchern der Ausströmöffnungen eine Machzahl von max. 0,25 bis 0,3 erreicht wird. Hierdurch wird zum einen erreicht, dass das Einlassrohr über die Kopplungskammer bzw. den so gebildeten Strömungskanal mit dem Auslassrohr in Strömungsverbindung steht, und das Abgas von der Ausströmöffnung des Einlassrohres in die für sich vom Schalldämpfergehäuse getrennte Kopplungskammer bzw. den Strömungskanal und von dort zumindest teilweise in das Auslassrohr leitbar ist.
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Die vorstehend genannte Bedingung für das Verhältnis von D/d schließt insbesondere die folgenden Einzelwerte D/d 11/10, 12/10, 13/10, 14/10, 15/10, 16/10, 17/10, 18/10 und 19/10 ein. Zum einen ist eine Begrenzung des Abstandes zwischen dem Abgasrohr und der Kammerwand notwendig, damit der gewünschte akustische Effekt eines verlängerten Auslassrohres erreicht wird. Ein Mindestabstand ist zum anderen notwendig, damit der akustische Effekt eines möglichst langen Auslassrohres erzielt wird. Das anspruchsgemäße Durchmesserverhältnis gewährleistet die Ausbildung eines optimalen Spaltes bzw. Strömungskanals zwischen der Kammerwand der Kopplungskammer und dem Einlassrohr. Das Maß der Vergrößerung wird bestimmt durch den damit erreichbaren akustischen Effekt als Ergebnis der akustischen Verlängerung bzw. Vergrößerung der dem Auslassrohr zugrundeliegenden Wirkungsgröße bzw. Wirkungslänge.
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Für Kopplungskammern mit einer Kammerwand, die eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform Q aufweist, ist anstelle des Durchmessers D ein mittlerer Durchmesser D' anzuwenden, als Grundlage für die Berechnung des Durchmesserverhältnisses D/d bzw. D'/d.
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Mit Einhaltung des Verhältnisses Ai zu A ist eine Strömungsgeschwindigkeit in den Ausströmöffnungen gewährleistet, die unterhalb des Grenzwertes für Strömungsrauschen liegt.
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Eine Machzahl von max. 0,25 bis 0,3 gilt vorzugsweise für alle Löcher bzw. Ausströmöffnungen, wobei es zumindest auf die meisten Löcher der Ausströmöffnungen zutreffen sollte. Unter Annahme eines konstanten Gasvolumenstroms wird die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Lochs der Ausströmöffnung im Wesentlichen bestimmt durch die mittlere Breite s bzw. die Größe und deren Anzahl bzw. des zur Verfügung gestellten Öffnungsquerschnitts Ai der Ausströmöffnung bzw. aller Löcher einerseits und des Strömungsquerschnitts A des Einlassrohres andererseits.
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Kennzeichnend für die Kopplungskammer ist eine Kammerwand, die das Einlassrohr mit Abstand umschließt. Somit ist zwischen dem Einlassrohr und der Kammerwand der Strömungskanal ausgebildet. Über den Strömungskanal wird das Abgas, ausgehend von der Auslassöffnung bzw. Perforationszone des Einlassrohres, zum Auslassrohr geführt. Bei der Variante, bei der das Einlassrohr innerhalb der Kopplungskammer angeordnet ist bildet die Kopplungskammer den radialen äußeren Teil des Strömungskanals während das Einlassrohr den radialen inneren Teil des Strömungskanals ausbildet. In axialer Richtung wird die Kopplungskammer begrenzt durch einen Kragen bzw. eine Stirnwand der Kammerwand oder einen Teil einer Schalldämpfergehäuse-Zwischenwand. Die Kopplungskammer bzw. die Kammerwand schottet somit die Auslassöffnung des Einlassrohres gegenüber dem Teil des Schalldämpfergehäuses, in dem sich die Auslassöffnung befindet, ab, sodass das Abgas zum bzw. in das Auslassrohr geführt wird. Die Kammerwand kann auch mit einer Perforation versehen sein, sodass die Kopplungskammer an den sie umgebenden Raum angekoppelt ist. Diese Ankopplung ist im Wesentlichen akustischer Natur, da keine nennenswerte Abgasströmung in diesen für sich geschlossenen Raum stattfindet.
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Somit wird auch erreicht, dass die akustisch wirksame Länge des Auslassrohres um das Volumen der Kopplungskammer vergrößert wird, sodass sich erhebliche akustische Vorteile bieten. Letzeres, insbesondere für die Entwicklung von Sportschalldämpfern.
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Durch das Umschließen des Abgasrohres wird der Umfang des so ausgebildeten Strömungskanals, mithin seine Länge vergrößert. Ergänzend oder alternativ hierzu kann zwecks Vergrößerung des Strömungskanals die Kopplungskammer auch in axialer Richtung zum Einlassrohr in ihrer Größe variiert werden.
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Durch Variation der Größe bzw. der Geometrie der Kopplungskammer kann diese akustische Wirkung nahezu beliebig ausgestaltet werden.
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Das Schalldämpfergehäuse kann dabei als endseitig verschlossenes Rohr ausgebildet oder auch durch zwei Halbschalen gebildet sein.
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Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn der Strömungskanal nur begrenzt ist durch das Einlassrohr, das Auslassrohr und
- a) die Kammerwand allein oder
- b) die Kammerwand und einen Teil einer Schalldämpfergehäuse-Zwischenwand oder
- c) die Kammerwand und zwei Teile von zwei Schalldämpfergehäuse-Zwischenwänden. Hierdurch lässt sich ergänzend zu einem sehr guten akustischen Verhalten ein einfacher Aufbau, mithin eine einfache Montage gewährleisten. Die Kopplungskammer erstreckt sich in Bezug auf die Richtung der Mittelachse über lediglich eine Teillänge des Einlassrohres oder des Auslassrohres und zwecks Begrenzung der Länge l der Kopplungskammer weist die Kammerwand einen Kragen auf, der an das Einlassrohr und/oder das Auslassrohr angeschlossen ist. Im Kragen ist lediglich eine Durchgangsöffnung für das Abgasrohr vorzusehen, sodass die Kopplungskammer zusammen mit dem jeweiligen Abgasrohr montiert bzw. eingebaut werden kann. Alternativ, wenn im Schalldämpfergehäuse eine an der Gehäusewand befestigte Zwischenwand vorgesehen ist, kann die Kammerwand an diese Zwischenwand angeschlossen werden. Der Einbau erfolgt dann zusammen mit der ohnehin einzubauenden Zwischenwand. In beiden Fällen ist eine einfache Vormontage der Komponenten möglich, die dann in das bspw. zylinderförmige Schalldämpfergehäuse eingeschoben und befestigt werden.
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Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Kammerwand ein rundes, ovales, polygonales oder mehreckiges Querschnittsform Q mit einer Mittelachse aufweist. Die Mittelachse verläuft dabei vorzugsweise parallel oder koaxial zur Mittelachse des Einlassrohres. Somit sind symmetrische Lageverhältnisse gegeben, die eine vereinfachte Fertigung begründen.
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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die jeweilige Ausströmöffnung als Perforationszone ausgebildet ist, wobei die Perforationszone mehrere Löcher mit einer Breite s aufweist und eine mittlere Breite s der Löcher der Ausströmöffnung folgende Bedingung erfüllt: 2 mm <= s <= 6 mm oder 2,5 mm <= s <= 4,5 mm oder 3 mm <= s <= 3,5 mm. Auf Grundlage eines durchschnittlichen Abgasstroms können mit Ausströmöffnungen dieser Größe sehr gute akustische Eigenschaften erzielt werden. In der Regel sind die Löcher der Ausströmöffnung alle gleich groß. Ausströmöffnungen unterschiedlicher Größe bzw. Breite Anwendung finden, so bezieht sich die mittlere Breite s auf alle Ausströmöffnungen einer Perforationszone.
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Vorteilhaft kann es auch sein, wenn jedes Auslassrohr über eine separate Kopplungskammer an das Einlassrohr gekoppelt ist oder mehrere Auslassrohre über eine Kopplungskammer an das Einlassrohr gekoppelt sind. Abhängig davon, ob nur ein Auslassrohr an die jeweilige Kopplungskammer angeschlossen ist oder mehrere Auslassrohre, ist die Größe bzw. die axiale Ausdehnung der Kopplungskammer wählbar. Eine Kopplungskammer, die mit Bezug auf die Länge des Einlassrohres mehrere nebeneinanderliegende Auslassrohre aufnimmt, ist grundsätzlich länger auszubilden als eine Kopplungskammer, die nur ein Auslassrohr aufnimmt. Gleiches gilt für den Fall, dass die Auslassrohre in Umfangsrichtung U zum Einlassrohr angeordnet werden. In diesem Fall kommt es auf die axiale Ausdehnung der Kopplungskammer, d. h. in Richtung der Mittelachse nicht an. Es können auch mehrere radial zur Mittelachse angeordnete Auslassrohre sozusagen stern- oder strahlenförmig an, die eine Kopplungskammer anschließen. Dies setzt jedoch letztlich voraus, dass sich die Kopplungskammer dann auch in Umfangsrichtung U erstreckt, sodass die Auslassrohre in Umfangsrichtung U angeordnet werden können. Der Aufbau des weiteren Innenraumes des Schalldämpfergehäuses ist zunächst unabhängig von dem Vorhandensein der Kopplungskammer. Erfahrungsgemäß kann es vorteilhaft sein, wenn der die Kopplungskammer umgebende Innenraum ganz oder zumindest teilweise, in Bezug auf einen ersten Raum, mit Dämpfungsmittel gefüllt ist. Dies gewährleistet den Einsatz von Perforationszonen am Auslassrohr selbst, sodass das Auslassrohr an besagtem Innenraum bzw. ersten Raum akustisch angekoppelt ist. Sollte dieser Raum dämpfungsmittelfrei ausgestaltet werden, so ließen sich dort andere übliche Gestaltungsformen für die Schallreflexion anwenden.
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Zudem kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Schalldämpfergehäuse einen Innenraum begrenzt, der zumindest einen ersten Raum aufweist, in dem die Kopplungskammer und das daran angeschlossene Auslassrohr angeordnet sind, wobei der erste Raum ohne oder mit Dämpfungsmittel versehen ist. Je nachdem, ob der Schalldämpfer auf Reflexions- oder Absorptionsprinzip basiert, ist Dämpfungsmittel im ersten Raum vorgesehen.
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Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn im Innenraum zumindest eine erste Zwischenwand und ein durch die Zwischenwand und das Schalldämpfergehäuse begrenzter weiterer Raum vorgesehen sind und wenn das Einlassrohr eine weitere Ausströmöffnung bzw. Perforationszone aufweist, wobei die weitere Perforationszone innerhalb des zweiten Raums platziert ist und der zweite Raum wahlweise mit Dämpfungsmittel gefüllt ist. Ergänzend zu der Anwendung von Kopplungskammern zum strömungstechnischen Anschließen des Auslassrohres an das Einlassrohr, lässt sich die akustische Eigenschaft des Schalldämpfers insgesamt auch dadurch verbessern, dass ein Teil des Einlassrohres an den Innenraum des Schalldämpfergehäuses bzw. einem zweiten Raum des Schalldämpfergehäuses über eine zweite Ausströmöffnung bzw. Perforationszone angekoppelt ist. Wahlweise können auch mehrere solcher Ausströmöffnungen oder Perforationszonen über die Länge des Einlassrohres vorgesehen sein, über die das Einlassrohr zumindest akustisch an den Innenraum angekoppelt ist. Je nachdem, ob der jeweilige Raum auf Reflexions- oder Absorptionsprinzip basiert, ist Dämpfungsmittel darin vorgesehen.
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Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn im Innenraum zumindest eine zweite Zwischenwand und ein durch die Zwischenwand und das Schalldämpfergehäuse begrenzter dritter Raum vorgesehen sind und wenn das Einlassrohr eine weitere Ausströmöffnung aufweist, wobei die weitere Ausströmöffnung innerhalb des dritten Raums platziert ist und der dritte Raum wahlweise, zumindest teilweise mit Dämpfungsmittel gefüllt ist.
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Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn die Kammerwand der Kopplungskammer geschlossen ausgebildet ist oder zumindest eine bzw. mehrere Kopplungsöffnungen bzw. eine Perforationszone aufweist, über die die Kopplungskammer an den ersten Raum zumindest akustisch angekoppelt ist. Die Kopplungskammer selbst kann geschlossen oder ebenfalls mit einer Perforationszone zwecks Ankopplung an den Innenraum ausgebildet sein. Letzteres ist entscheidend bei der Wahl des akustischen Verhaltens insgesamt. Dies betrifft sowohl die Anzahl als auch die Größe der Öffnungen für diese Perforationszone der einzelnen Kopplungskammer. Grundsätzlich können auch sowohl Kopplungskammern mit Perforationszone und Kopplungskammern ohne Perforationszone gemischt vorgesehen sein. Diese Auswahl wird, wie schon gesagt, nach Art des damit erreichten akustischen Verhaltens getroffen.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn die erste Zwischenwand mindestens eine bzw. mehrere Kopplungsöffnungen bzw. eine Perforationszone aufweist. Sofern der Innenraum mit Dämpfungsmittel gefüllt ist, stellt die Anwendung einer Perforationszone der jeweils trennenden Zwischenwand ebenfalls ein weiteres Mittel dar um die Akustik des Schalldämpfers insgesamt zu beeinflussen. Dabei sind die Anzahl der Zwischenwände einerseits sowie die Ausbildung der Perforationszone andererseits, frei wählbar um das gewünschte akustische Ergebnis zu erreichen. Dies betrifft auch die Anzahl der Kopplungskammern bzw. auch Auslassrohre, die jeweils in dem ersten, zweiten oder einem weiteren, durch Zwischenwände gebildeten Raum innerhalb des Schalldämpfergehäuses angeordnet sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
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1 bis 7 Querschnittdarstellungen des Schalldämpfers mit verschieden ausgestatteten Kopplungskammern;
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8 bis 8c Prinzipskizzen der Querschnittsform der Kopplungskammer.
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Ein in 1 dargestellter Schalldämpfer 1 weist ein Schalldämpfergehäuse 1.2 mit einer Gehäusewand 1.1 auf. Die Gehäusewand 1.1 begrenzt einen Innenraum 6, in dem ein Einlassrohr 2 sowie zwei Auslassrohre 4.1, 4.2 angeordnet sind, die über je eine Kopplungskammer 3a, 3b an das Einlassrohr 2 angeschlossen sind.
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Das Einlassrohr 2 ist in axialer Richtung zu einer Mittelachse 1.5 des Schalldämpfergehäuses 1.2 durch die Gehäusewand 1.1 geführt bzw. mit einem offenen Ende 2.6 innerhalb der Gehäusewand 1.1 gelagert. Das Einlassrohr 2 weist vier als Perforationszonen ausgebildete Ausströmöffnungen 2.1–2.4 auf, wobei die Fläche aller Ausströmöffnungen 2.1–2.4, d. h. der Öffnungsquerschnitt Ai der Perforationszonen 2.1–2.4 innerhalb einer Kopplungskammer 3a, 3b etwa um den Faktor 2,5 größer ist als ein Strömungsquerschnitt A des Einlassrohres 2. Ein der Einlassöffnung 2.6 gegenüberliegendes Ende 2.7 des Einlassrohres 2 ist durch Umformung verschlossen.
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Das Schalldämpfergehäuse 1.2 weist zwei Zwischenwände 1.3, 1.6 auf, die den Innenraum 6 in einen ersten Raum 6.1, einen weiteren Raum 6.2 sowie einen dritten Raum 6.3 unterteilen. Die jeweilige Zwischenwand 1.3, 1.6 weist mehrere Kopplungsöffnungen 1.3i, 1.6i auf, über die die drei Räume 6.1–6.3 akustisch gekoppelt sind.
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Innerhalb des Innenraumes 6 ist ein Dämpfungsmittel 5 wie E-Glas vorgesehen bzw. der jeweilige Raum 6.1–6.3 ist mit dem Dämpfungsmittel 5 zumindest teilweise gefüllt.
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Innerhalb des ersten Raumes 6.1 sind die beiden Auslassrohre 4.1, 4.2 angeordnet. Die Auslassrohre 4.1, 4.2 sind an ihrem Auslassende 4.3, 4.4 innerhalb der Gehäusewand 1.1 gelagert. Im Bereich des Einlassrohres 2 ist das jeweilige Auslassrohr 4.1, 4.2 über die Kopplungskammer 3a, 3b an das Einlassrohr 2 gekoppelt bzw. an dieses mechanisch angeschlossen. Die jeweilige Kopplungskammer 3a, 3b weist eine Kammerwand 3.1, 3.2 auf, deren Durchmesser D etwa 60% größer ist als ein Außendurchmesser d des Einlassrohres 2. Die Kammerwand 3.1 umschließt das Einlassrohr 2 in eine Umfangsrichtung U des Einlassrohres 2 und weist eine erste Ausnehmung 3.5, 3.6 auf, in der das jeweilige Auslassrohr 4.1, 4.2 an die Kopplungskammer 3a, 3b angeschlossen ist.
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Ferner weist die jeweilige Kopplungskammer 3a, 3b stirnseitig einen radial nach innen gerichteten Kragen 3.1a, 3.2a mit einer Durchgangsöffnung 3.7, 3.8 auf, über die das Einlassrohr 2 durch die beiden in axialer Richtung nacheinander angeordneten Teile der Kammerwand 3.1, 3.2 geführt ist. Der Kragen 3.1a, 3.2a bildet sozusagen den axialen Abschluss der Kopplungskammer 3a, 3b.
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Die jeweilige Kopplungskammer 3a, 3b ist vor dem Hintergrund des vorstehend definierten Durchmessers D zylinderförmig ausgebildet und nimmt das ebenfalls zylindrisch ausgebildete Einlassrohr 2 mit dem etwas kleineren Außendurchmesser d koaxial auf.
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Mithin sind eine Mittelachse 2.5 des Einlassrohres 2 und eine Mittelachse 2.5 der jeweiligen Kopplungskammer 3a, 3b identisch.
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Die jeweilige Kopplungskammer 3a, 3b ist im Bereich einer Perforationszone 2.1, 2.2 angeordnet, sodass ein aus der jeweiligen Perforationszone 2.1, 2.2 austretender Abgasstrom aufgrund der Kopplungskammer 3a, 3b bzw. der die Perforationszone 2.1, 2.2 umgebenden Kammerwand 3.1, 3.2 in das an die Kammerwand 3.1 angeschlossene Auslassrohr 4.1, 4.2 geleitet wird. Die Kammerwand 3.1, 3.2 ist an das Einlassrohr 2 angeschlossen. Letzteres bspw. durch Aufschieben auf das Einlassrohr 2 in eine dafür vorgesehene Durchgangsöffnung 3.7, 3.8 innerhalb eines Kragens 3.1a, 3.1b der Kammerwand 3.1, 3.2. Auf die Dichtigkeit zwischen der Kammerwand 3.1, 3.2 und dem Einlassrohr 2 kommt es dabei nicht unbedingt an, insbesondere wenn die Kammerwand 3.1, 3.2 Kopplungsöffnungen 3.1i, 3.2i in Form von Perforationszonen gemäß 3 aufweist.
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Das aus der jeweiligen Perforationszone 2.1, 2.2 austretende Abgas wird somit über die Kopplungskammer 3a, 3b bzw. einen zwischen dem Einlassrohr 2 und der Kopplungskammer 3a, 3b gebildeten Strömungskanal 3.3, 3.4 in das jeweilige Auslassrohr 4.1, 4.2 geleitet.
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Die Ausströmöffnungen 2.1, 2.2 sind gebildet aus mehreren Löchern mit jeweils einer mittleren Breite s (siehe bspw. 7) zwischen 3 mm und 3,5 mm.
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Hierbei weist das Einlassrohr 2 einen Strömungsquerschnitt A (siehe bspw. 8b) und eine Perforationszone 2.1, 2.2 gebildet aus mehreren Löchern mit einem gemeinsamen Öffnungsquerschnitt Ai (siehe bspw. 2) auf, der gebildet ist aus der Summe der Löcher der Ausströmöffnungen 2.1, 2.2. Der Strömungsquerschnitt A ist maximal um das 2,5-fache größer als der Öffnungsquerschnitt Ai der Ausströmöffnungen 2.1, 2.2 innerhalb der einen Kopplungskammer 3a, 3b.
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Innerhalb des weiteren Raumes 6.2 bzw. des dritten Raumes 6.3 ist weder ein Auslassrohr 4.1, 4.2 noch eine Kopplungskammer 3a, 3b vorgesehen. Über die jeweilige Perforationszone 2.3, 2.4 ist das Einlassrohr 2 an den Raum 6.2, 6.3 gekoppelt. Diese Kopplung wird über die vorgenannten Kopplungsöffnungen 1.3i, 1.6i der jeweiligen Zwischenwand 1.3, 1.6 in die drei Räume 6.1–6.3 übertragen.
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Nach Ausführungsbeispiel 2 sind die beiden Auslassrohre 4.1, 4.2 über eine gemeinsame Kopplungskammer 3a an das Einlassrohr 2 gekoppelt. Die Kopplungskammer 3a erstreckt sich dabei in axialer Richtung der Mittelachse 2.5 über die eine Perforationszone 2.1 und schottet diese gegenüber dem ersten Raum 6.1 gegen Abgas ab. Somit bleibt das vorstehend genannte Verhältnis von 2,5 zwischen dem Strömungsquerschnitt A und dem Öffnungsquerschnitt Ai konstant. Das aus der einen Perforationszone 2.1 austretende Abgas wird somit über die Kopplungskammer 3a in die beiden Auslassrohre 4.1, 4.2 geleitet.
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Nach 3 ist das jeweilige Auslassrohr 4.1, 4.2 analog zu 1 gesondert über die Kopplungskammer 3a, 3b an das Einlassrohr 2, im Bereich der jeweiligen Perforationszone 2.1, 2.2, angeschlossen. Die Kopplungskammer 3a, 3b schließt die Perforationszone 2.1, 2.2 jedoch nicht dichtend gegenüber dem ersten Raum 6.1 ab. Die Kammerwand 3.1, 3.2 weist mehrere Kopplungsöffnungen 3.1i, 3.2i auf, über die die Kopplungskammer 3a, 3b an den ersten Raum 6.1 angekoppelt ist.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, eine gemeinsame Kopplungskammer 3a nach 2 mit entsprechenden Kopplungsöffnungen 3.1i zu versehen. Größe und Anzahl der Kopplungsöffnungen 3.1i bzw. Größe und Ausbildung der jeweiligen Kopplungsöffnung bzw. Perforationszone 2.1 des Einlassrohres 2 sind hierbei dem gewünschten akustischen Verhalten des Schalldämpfers 1 insgesamt nach auszurichten.
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Gleiches gilt für das Verhältnis des Durchmessers D der jeweiligen Kopplungskammer 3a, 3b zum Durchmesser d des Einlassrohres 2 einerseits sowie für die jeweilige Länge l der Kopplungskammer 3a, 3b, die zumindest durch den Abstand zwischen den beiden Kammerwänden 1.3, 1.6 bzw. die Länge des Schalldämpfergehäuses 1.2 insgesamt begrenzt ist, andererseits.
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Als Verhältnis zwischen dem Durchmesser D, der Kammerwand 3.1, 3.2 der Kopplungskammer 3a, 3b zu dem Außendurchmesser d des Einlassrohres 2 ist derzeit ein Wert von etwa 16/10 vorgesehen.
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Bei Anwendung von lediglich einer Kammerwand 1.3 oder einer entsprechend ausgeformten Kammerwand 1.3 kann die Länge l der jeweiligen Kopplungskammer 3a, 3b entsprechend auf die Größe bzw. Länge des Schalldämpfers 1 insgesamt ausgedehnt werden.
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Das jeweilige Auslassrohr 4.1, 4.2 weist ebenfalls Kopplungsöffnungen 4.1i, 4.2i auf und ist somit Teil des Kopplungssystems, bestehend aus Perforationszonen 2.3, 2.4 und Kopplungsöffnungen 1.3i, 1.6i der Zwischenwände 1.3, 1.6.
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In der Seitenansicht gemäß 4 ist die Kammerwand 1.3 optional mit mehreren Kopplungsöffnungen 1.3i dargestellt. Am unteren Ende des Schalldämpfergehäuses 1.2 ist ein Dom 1.4 zu sehen, welcher als Lagerstelle für das Auslassrohr 4.2 dient.
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Nach Ausführungsbeispiel 5 ist eine weitere parallel zur Mittelachse 1.5 verlaufende Zwischenwand 1.7 vorgesehen, die sich von der Zwischenwand 1.6 bis zur Zwischenwand 1.3 erstreckt. Sie begrenzt einen vierten Raum 6.4 des Schalldämpfergehäuses 1.2, der kein Dämpfungsmittel 5 enthält. Die eine Kopplungskammer 3b ist ohne Kopplungsöffnungen 3.2i ausgebildet und bildet innerhalb des vierten Raumes 6.4 einen soweit abgeschotteten Strömungskanal 3.4. Über die Perforationszonen 2.1 steht das Einlassrohr 2 direkt in Strömungsverbindung mit dem vierten Raum 6.4 und dem Auslassrohr 4.1. Der vierte Raum 6.4 ist über die Kopplungsöffnungen 1.6i, 1.3i der Zwischenwand 1.6, 1.3 mit dem dritten bzw. zweiten Raum 6.3, 6.2 gekoppelt.
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Nach Ausführungsbeispiel 6 ist ausgehend von Ausführungsbeispiel 2 der dritte Raum 6.3 ohne Dämpfungsmittel 5 ausgestattet. Anstatt der Perforationszone 2.4 weist das Einlassrohr 2 eine Rohrstutzen 7 auf, über den das Einlassrohr 2 mit dem dritten Raum 6.3 kommuniziert. Die Kammerwand 3.1 der Kopplungskammer 3a ist zur linken Seite hin an die geschlossene Zwischenwand 1.6 angeschlossen, sodass der Strömungskanal 3.3 durch einen Teil der Zwischenwand 1.6 begrenzt wird. Zur rechten Seite hin weist die Kopplungskammer 3a den Kragen 3.2a auf, der an das Einlassrohr 2 angeschlossen ist. Die Kammerwand 3.1 ist durch die Zwischenwand 1.3 geführt.
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Nach Ausführungsbeispiel 7 ist das Auslassrohr 4.1 koaxial zum Einlassrohr 2 einerseits und koaxial zur Kammerwand 3.1 andererseits angeordnet. Die Kopplungskammer 3a wird im Bereich des Auslassrohres 4.1 durch einen Teil der Zwischenwand 1.3 begrenzt, wie zu Ausführungsbeispiel nach 6 linke Seite schon beschrieben. Dieser Teil der Zwischenwand 1.3 dient auch als Lager für das Auslassrohr 4.1. Im Bereich der Zwischenwand 1.6 weist die Kammerwand 3.1 den Kragen 3.1a auf, der an das Einlassrohr 2 angeschlossen ist. Demnach ist die Kammerwand 3.1 im Bereich des Kammerwanddurchmessers in der Zwischenwand 1.6 aufgenommen. Das Einlassrohr 2 ist an dem stirnseitigen Ende innerhalb der Kopplungskammer 3a geschlossen, sodass der Abgasstrom ausgehend von der Perforationszone 2.2, in die Kopplungskammer 3a bzw. den Strömungskanal 3.3 strömt, um von dort aus zumindest mittelbar über das Auslassrohr 4.1 auszuströmen. Der zweite Raum 6.2 ist nicht mit Dämpfungsmittel 5 gefüllt. Über die Kopplungsöffnung 1.3i kommuniziert er mit dem ersten Raum 6.1.
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Das jeweilige Loch der jeweiligen Ausströmöffnung 2.2 weist eine mittlere Breite s von etwa 3 mm bis 3,5 mm auf.
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Nach den 8a bis 8c kann die Kammerwand 3.1 eine kreisrunde, runde, ovale, mehreckige, wie bspw. sechseckige Querschnittsform Q aufweisen. Nach 8a sind die Kammerwand 3.1 und das Einlassrohr 2 im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach den 1–7, 8b und 8c nicht koaxial angeordnet, d. h. die Mittelachse 2.5 des Einlassrohres 2 ist versetzt zur Mittelachse 3.9 der Kopplungskammer 3a. Somit ist die Breite des Strömungskanals 3.3 über den Umfang U ungleichmäßig, sodass der Abstand zwischen dem Einlassrohr 2 und dem Auslassrohr 4.1 bspw. vergrößert ist, womit die akustischen Eigenschaften verändert werden. Andere Konstellationen, wie bspw. ein verkleinerter Abstand im Bereich des Auslassrohres 4.1 sind auch möglich. Nach 8b ist auch das Auslassrohr 4.1 koaxial zum Einlassrohr 2 angeordnet.
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Nach den 8b und 8c weist die jeweilige Kammerwand 3.1, ungeachtet ihrer von der Kreisform abweichenden Querschnittsform Q, einen mittleren Durchmesser D' auf, der als Grundlage für die Berechnung des Durchmesserverhältnisses D/d, in Bezug auf den Durchmesser d des Einlassrohres 2, dient.
