DE102014015762B4 - Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung (100) zumindest zur Modifikation einer Schallsignatur eines Abgasstromes (120), umfassend eine Abgasführungsvorrichtung (110), mit der der Abgasstrom (120) in seiner Strömungsrichtung (240) von einem Einlassbereich (250) zu einem Auslassbereich (170) geführt wird und umfassend eine aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung (210), mit der die Schallemission (220) des Abgasstromes (120) in vorbestimmten Betriebszuständen modifiziert wird, wobei eine Aktuatorik (200) der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung (210) in Umfangsrichtung (230) zu mehr als 30% von dem geführten Abgasstrom (120) umgeben ist, wobei der Abgasstrom (120) zumindest teilweise durch einen äußeren Mantel (130) der Abgasführungsvorrichtung (110) geführt wird, wobei der Abgasstrom (120) zumindest teilweise zwischen dem äußeren Mantel (130) und einem inneren Mantel (140) der Abgasführungsvorrichtung (110) geführt wird, wobei wenigstens einer der Mantel (130,140) zumindest abschnittsweise fluiddurchströmt ausgebildet ist, und wobei als ein erstes Kühlmittel (265) in dem wenigstens einen Mantel (130, 140) Wasser verwendbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung, zumindest zur Modifikation einer Schallsignatur eines Abgasstromes, umfassend eine Abgasführungsvorrichtung, mit der der Abgasstrom in seiner Strömungsrichtung von einem Einlassbereich zu einem Auslassbereich geführt wird und umfassend eine aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung, mit der die Schallemission des Abgasstromes in vorbestimmten Betriebszuständen modifiziert wird.
  • Abgasgeräusche von Brennkraftmaschinen können beispielsweise durch Abgasschalldämpfer nach dem Absorptionsprinzip beziehungsweise Reflektionsprinzip oder durch eine Kombination beider Arten modifiziert werden. Zudem können aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtungen eingesetzt werden, die nach dem Prinzip der Interferenz funktionieren. Derartige aktive Systeme können zur Reduzierung der Abgasgeräusche eingesetzt werden oder auch zur Modifikation des Abgasgeräusches um ein gewünschtes Klangbild der Abgasanlage zu erreichen. Dies gelingt durch selektive Verringerung oder Verstärkung ausgewählter Frequenzanteile. Eine derartige selektive Veränderung ausgewählter Frequenzanteile wird bevorzugt im Bereich von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um den gewünschten Soundeffekt der Abgasanlage zu erzielen. Üblicherweise werden dabei die aktiven Komponenten, die sogenannte Aktuatorik, seitlich außen an die abgasdurchströmten Rohrleitungen angebracht oder mit Hilfe von Blindrohrstücken an die Abgasleitung angekoppelt. Diese konstruktive Trennung von Aktuatorik und abgasführendem Bereich ist notwendig, da die heißen Abgase und das damit einhergehende hohe Temperaturniveau auf Dauer die Aktuatorik schneller verschleißen lässt. Dabei wird allerdings durch die seitliche äußere Ankupplung der Aktuatorik zusätzlicher Bauraum für dieselbe benötigt. Zudem ist eine Kühlung vorteilhaft, damit die Temperaturbeaufschlagung der Aktuatorik verringert werden kann und aufgrund der korrosiven Eigenschaften der Abgase ist eine korrosionsfeste Ausbildung der Aktuatorik vorzusehen.
  • Jedoch gelingt es trotz entsprechender konstruktiver Maßnahmen nicht ausreichend, eine geringere Beeinträchtigung durch die Abgastemperatur und eine Korrosionsfestigkeit der Aktuatorik derart zu gewährleisten, dass sich die Lebensdauer signifikant verbessern lässt. Zudem ist eine derartig seitlich an der Abgasführungsvorrichtung angebrachte Aktuatorik äußeren Einwirkungen gegenüber weitgehend ungeschützt ausgeliefert, so dass Beschädigungen an der Aktuatorik auftreten können.
  • Aus der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 2009/099399 A1 geht ein Abgasschalldämpfer hervor, der ein aktives Schall-Kontroll-System aufweist, welches zwei Mikrophone und einen Schallgenerator umfasst.
  • Aus der japanischen Patentanmeldung JP 2006-249947 A geht ein Abgasschalldämpfer mit einem Schallwellengenerierungsteil zur Generierung von Schallwellen für eine Geräuschunterdrückung hervor.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 04 778 A1 gehen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur aktiven Geräuschverminderung in einem Luftzuführungssystem für einen Verbrennungsmotor hervor, wobei eine örtliche Wärmeerzeugung genutzt wird, um ein akustisches Profil zu erzeugen, das die Störgeräusche des Motors, die durch ein Lufteinlassgehäuse verbreitet werden, zumindest verringert.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Lebensdauer, sowie durch einen geringen Bauraumbedarf auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst, indem eine Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • In einem Aspekt der Erfindung wird eine Emissions-Modifikationsvorrichtung zumindest zur Modifikation einer Schallsignatur eines Abgasstromes, umfassend eine Abgasführungsvorrichtung, mit der der Abgasstrom in seiner Strömungsrichtung von einem Einlassbereich zu einem Auslassbereich geführt wird und umfassend eine aktive Schallemissions-Modifikationsvor-richtung, mit der die Schallemission des Abgasstromes in vorbestimmten Betriebszuständen modifiziert wird, vorgeschlagen. Dabei kann eine Aktuatorik der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung in Umfangsrichtung zu mehr als 30% von dem geführten Abgasstrom umgeben sein.
  • Es kann die Aktuatorik der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung in Umfangsrichtung auch zu mehr als 50% von dem geführten Abgasstrom umgeben sein, insbesondere zu mehr als 60%, gegebenenfalls zu mehr als 70%, und beispielsweise auch zu mehr als 80%.
  • Vorteilhaft kann durch eine derartige konstruktive Ausgestaltung und Positionierung der Aktuatorik der Bauraumbedarf für eine aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung signifikant verringert werden, da die Aktuatorik nicht seitlich außen an den abgasdurchströmten Rohleitungen angebracht werden muss, sondern zumindest teilweise von der Abgasführungsvorrichtung beziehungsweise von dem Abgasstrom umgeben ausgebildet ist. Dadurch lässt sich die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung kompakter ausgestalten und zudem ist durch die zumindest teilweise umgebende Ausbildung der Abgasführungsvorrichtung die Aktuatorik gegenüber äußeren Einwirkungen geschützt, so dass Beschädigungen der Aktuatorik durch äußere Einwirkungen signifikant verringert werden können. Insofern wirkt die Abgasführungsvorrichtung durch die umgebende Anordnung als Containmentschutz für die Aktuatorik. Vorteilhaft kann durch eine derartige Positionierung der Aktuatorik im Inneren der Abgasführungsvorrichtung ebenfalls die gesamte aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung schützend von dem Abgasstrom beziehungsweise von der Abgasführungsvorrichtung umgeben sein.
  • Dabei versteht man unter einer Emissionssignatur eine beliebige Art von Signatur, die durch Emissionen eines Abgasstromes erzeugt werden können. Von dem Begriff Emissionssignatur sind demzufolge beispielsweise eine Wärmesignatur, eine Schallsignatur, eine Schadstoffsignatur oder anderweitige Emissionssignaturen umfasst.
  • Demzufolge ist eine Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung, eine Modifikationsvorrichtung mit der sich die beliebigen Emissionssignaturen in gewünschter Art und Weise modifizieren lassen. Beispielsweise kann dabei unter der Modifikation einer Schallsignatur jede beliebige Signaturveränderung der Schallemission verstanden werden, so beispielsweise eine Breitbandschallreduzierung oder auch eine Reduzierung der Amplitude in ausgewählten Schallfrequenzbereichen sowie auch eine Erhöhung der Amplitude in anderen ausgewählten Schallfrequenzbereichen.
  • Unter einer Abgasführungsvorrichtung mit der ein Abgasstrom, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, in gewünschter Art und Weise geführt wird, kann beispielsweise ein Abgasstrang verstanden werden oder eine Abgasleitung, wobei der Abgasstrang bzw. die Abgasleitung auch Wärmetauscher aufweisen kann, oder auch ein komplexes System aus Rohrbündeln, Umlenkplatten, Prallabscheidern oder dergleichen darstellen kann. Durch die vorgenannten nicht abschließend aufgezählten Abgasführungselemente kann das Abgas in seiner Strömungsrichtung von einem Einlassbereich zu einem Auslassbereich geführt werden.
  • Dabei versteht man unter einem Einlassbereich der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung denjenigen Bereich, in dem der Abgasstrom der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung zugeführt wird. Unter dem Auslassbereich der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung ist derjenige Bereich zu verstehen, in dem der Abgasstrom in die Umgebung entlassen wird oder in dem der Abgasstrom in einen nachfolgenden Abgasführungsabschnitt eingeleitet wird.
  • Die Strömungsrichtung des Abgasstromes ist dabei unabhängig von der tatsächlichen Strömungsrichtung innerhalb der Abgasführungsvorrichtung übergeordnet definiert als Richtung von dem Einlassbereich zu dem Auslassbereich. Etwaige Umlenkungen der Strömungsrichtung des Abgasstromes innerhalb der Abgasführungsvorrichtung bleiben hinsichtlich der vorbeschriebenen Ermittlung der Strömungsrichtung des Abgasstromes unbeachtlich.
  • Unter einer aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung ist eine Vorrichtung zu verstehen, mit der die Schallwellen des Abgasstromes beziehungsweise die Schallemission aktiv durch Ausstrahlung von Schall in gewünschter Art und Weise modifiziert werden kann. Dabei erzeugt die aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung Schall in der Art und Weise, dass die Schallemission des Abgases in gewünschter Art und Weise durch Interferenz modifiziert wird.
  • Dabei kann es möglich sein, dass nur in vorbestimmten Betriebszuständen eine derartig aktive Schallemissionsmodifikation vorgenommen wird, während in anderen Betriebszuständen keine aktive Schallemissions-Modifikation vorgenommen wird. Es ist auch denkbar dass in sämtlichen Betriebszuständen eine aktive Schallemissions-Modifikation vorgenommen wird.
  • Unter einer Aktuatorik der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung versteht man einen oder mehrere Wandler, die elektronische Signale in eine mechanische Bewegung umwandeln, wobei durch die umgewandelte mechanische Bewegung gegebenenfalls auch in Zusammenwirken mit anderen Bauelementen der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung Schall erzeugt wird, der in Wechselwirkung mit Schallwellen des Abgasstromes eine Modifikation der Schallemission des Abgasstromes erzeugt.
  • Unter der Umfangsrichtung im Bereich der Aktuatorik ist die Schnittkante einer senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden und durch die Aktuatorik verlaufenden Fläche mit dem Mantel der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung zu verstehen. In dieser Umfangsrichtung im Bereich der Aktuatorik ist dieselbe zu mehr als 30% von dem geführten Abgasstrom umgeben. Dabei ist die prozentuale Angabe in Umfangsrichtung auf einen Kreiswinkel von 360° zu beziehen, der 100% entspricht. Demzufolge wäre bei einem umgebenden Abgasstrom zu mehr als 50% die Aktuatorik zumindest in einem Kreiswinkel von 180° von dem Abgasstrom umgeben. Dabei kann der durch den Abgasstrom umgebende Bereich in Umfangsrichtung auch unterbrochen ausgebildet sein. In diesem Fall wird zur %-tualen Angabe nur der vom Abgasstrom durchströmte Bereich zur Berechnung herangezogen.
  • Des Weiteren wird der Abgasstrom zumindest teilweise durch einen äußeren Mantel der Abgasführungsvorrichtung geführt. Vorteilhaft kann dadurch der äußere Mantel zur Führung und gleichzeitig auch zur Kühlung des Abgasstromes verwendet werden, da der äußere Mantel an die Umgebung zumindest teilweise die Wärme des Abgasstromes abgeben kann.
  • Dabei versteht man unter einem äußeren Mantel der Abgasführungsvorrichtung beispielsweise die Rohrleitungswand oder auch die äußerste Wand der Abgasführungsvorrichtung, die mit der Umgebung in Kontakt steht. Zu vernachlässigen ist dabei ein etwaig auf den äußersten Mantel aufgebrachter Containmentschutz, der nicht unmittelbar zur Abgasführungsvorrichtung zugeordnet wird.
  • Des Weiteren wird der Abgasstrom zumindest teilweise zwischen dem äußeren Mantel und einem inneren Mantel der Abgasführungsvorrichtung geführt. Vorteilhaft kann durch die derartig randseitig ausgebildete Führung des Abgasstromes die an die Umgebung wärmeabgebende Fläche der Abgasführungsvorrichtung vergrößert werden. Zudem kann vorteilhaft ein innerer Bereich der Abgasführungsvorrichtung frei von dem Abgasstrom ausgestaltet werden. Dadurch ist in diesem inneren Bereich der Abgasführungsvorrichtung eine Positionierung von ggf. empfindlichen Bauelementen möglich, da diese gegen schädliche Einwirkungen des Abgasstromes geschützt sind. Dabei ist es auch denkbar, dass der jeweilige Mantel mehrlagig ausgebildet ist.
  • Gemäß der Erfindung ist wenigstens einer der Mäntel zumindest abschnittsweise fluiddurchströmt ausgebildet, dadurch kann vorteilhaft durch zumindest den abschnittsweise fluiddurchströmten Mantel dem Abgasstrom Wärme entzogen werden. Dadurch lässt sich mittels einer derartigen Ausführungsform die Wärmesignatur des Abgasstromes vorteilhaft modifizieren beziehungsweise reduzieren. Zudem muss der jeweilige Mantel nicht vollständig fluiddurchströmt ausgebildet sein, sondern kann abschnittsweise beziehungsweise in vorbestimmten Bereichen eine derartige fluiddurchströmte Ausbildung aufweisen. Dabei kann unter abschnittsweise ein Abschnitt in Umfangsrichtung, in Strömungsrichtung oder in einer beliebigen anderen Richtung verstanden werden.
  • Beträgt in Strömungsrichtung die Erstreckung des inneren Mantels mindestens 1% der Erstreckung des äußeren Mantels, so kann vorteilhaft der innere Mantel eine geringere endständige Erstreckung als der äußere Mantel aufweisen. Dadurch kann vorteilhaft im Auslassbereich ein von dem inneren Mantel befreiter Raum geschaffen werden, so dass die Schallwellen der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung direkt mit der Schallemission des Abgases in Kontakt treten können und dabei in gewünschter Art und Weise miteinander wechselwirken können, ohne durch den inneren Mantel behindert zu werden.
  • Dabei versteht man unter einer Erstreckung des jeweiligen Mantels in Strömungsrichtung die Strecke ausgehend von dem Einlassbereich, über die sich der jeweilige Mantel hin zum Auslassbereich erstreckt.
  • Es kann die Erstreckung des inneren Mantels auch mindestens 5% der Erstreckung des äußeren Mantels betragen, insbesondere mindestens 10%, gegebenenfalls mindestens 20%, und beispielsweise mindestens 50%.
  • Des Weiteren kann zumindest ein innerhalb des äußeren Mantels angeordnetes, den Abgasstrom führendes Bauelement vorgesehen sein, dass ebenfalls fluiddurchströmt ausgebildet sein kann. Vorteilhaft kann durch derartige Bauelemente wie beispielsweise ein Prallabscheider oder Umlenkbreche anderweitige Emissionen des Abgases verringert werden. Ebenfalls ist es denkbar, mit derartigen Bauelementen Wirbelströme im Abgas zu erzeugen, die ebenfalls zu einer Modifikation der Emissionssignatur, beispielsweise der Schallsignatur oder der Wärmesignatur, führen können.
  • Dabei versteht man unter einem den Abgasstrom führenden Bauelement, ein Bauelement das direkt mit dem Abgasstrom in Kontakt steht und eine Richtungsänderung des Abgasstromes zumindest teilweise verursacht.
  • Weiterhin kann eine senkrecht zur Strömungsrichtung stehende Querschnittsflechte des Auslassbereiches um maximal 90% kleiner sein, als eine senkrecht zur Strömungsrichtung stehende mittige Querschnittsfläche der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung. Vorteilhaft kann durch eine derartige Ausbildung der Querschnittsflächen die tatsächlich abgasführende Querschnittsfläche im Auslassbereich und innerhalb der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung ungefähr gleich groß ausgebildet werden, so dass zum einen der benötigte Bauraum im Bereich des Auslassbereiches verringert werden kann und zum anderen die mittige Aufweitung der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung keine anderweitigen negativen Einflüsse ausübt.
  • Dabei kann die senkrecht zur Strömungsrichtung stehende Querschnittsflechte des Auslassbereiches auch um maximal 80% kleiner sein, als die mittige Querschnittsflächebetragen, insbesondere um maximal 60%, gegebenenfalls um maximal 40%, und beispielsweise um maximal 20%.
  • Ist die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung zumindest zur Modifikation einer Wärmesignatur eines Abgasstromes ausgebildet, so kann vorteilhaft mit der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung auch die Wärmesignatur des Abgasstromes in gewünschter Art und Weise beeinflusst werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn durch die Wärmesignatur des Abgasstromes die Ortung beispielsweise eines U-Bootes, eines Überwasserschiffes, eines Kraftfahrzeuges oder eines schienengebundenen Kraftfahrzeuges möglich wird. Ist dementsprechend die Wärmesignatur des Abgasstromes derartig modifiziert, dass eine Ortung nicht mehr möglich ist und wird dies beispielsweise kombiniert mit einer dementsprechenden Modifikation der Schallsignatur, wird eine Ortungsmöglichkeit und ein Lärmpegel des jeweiligen Fahrzeugtypus signifikant verringert.
  • Weist die Wärmeemissions-Modifikationsvorrichtung eine ein erstes Kühlfluid aufweisende Kühlvorrichtung auf, so kann die Modifikation der Wärmesignatur des Abgasstromes effizient auch bei größeren Abgasmassenströmen durchgeführt werden, ohne dass beispielsweise bei auftretenden Wärmespitzen eine unerwünschte Wärmesignatur auftreten kann. Dabei kann beispielsweise als erstes Kühlfluid Wasser oder Seewasser, beispielsweise bei einer marinen Anwendung, verwendet werden. Gerade im Falle von vorhandenem Seewasser ist eine besonders effiziente und in einem breiten Betriebsbereich durchführbare Modifikation der Wärmeemission möglich, ohne dass ein erstes Kühlfluid als separates Arbeitsmittel mitgeführt werden muss.
  • Ist die Kühlvorrichtung zumindest teilweise durch einen fluiddurchströmten Mantel ausgebildet, so kann ebenfalls durch den fluiddurchströmten Mantel vorteilhaft dem Abgas Wärme entzogen werden.
  • Ist vorteilhaft eine ein zweites Kühlfluid aufweisende Kühlvorrichtung vorgesehen, mit der die Aktuatorik gekühlt werden kann, so kann mittels der zweiten Kühlvorrichtung vorteilhaft die Aktuatorik von der Wärmebeaufschlagung durch den heißen Abgasstrom geschont werden, so dass die Lebensdauer der Aktuatorik signifikant verlängert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Aktuatorik zumindest teilweise vom Abgasstrom umgeben anzuordnen, ohne dass die Aktuatorik durch den mittels des Abgasstromes verursachten Wärmeeintrag schneller verschleißt.
  • Ist die erste Kühlvorrichtung fluidtechnisch mit der zweiten Kühlvorrichtung verbunden und demzufolge nur ein Kühlfluid vorgesehen, kann mittels nur einer Kühlvorrichtung sowohl der Abgasstrom hinsichtlich seiner Wärmesignatur modifiziert werden und zudem mittels eines Kreislaufes und des gleichen Kühlfluides die Aktuatorik gekühlt und demzufolge deren Lebensdauer verlängert werden.
  • Ist dabei eine durch die Aktuatorik angetriebene Schallmembran der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung wasserbeständig, insbesondere seewasserbeständig, ausgebildet, so kann auch hinsichtlich der Schallmembran die Lebensdauer der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung insgesamt signifikant verlängert werden. Insbesondere bei einer marinen Anwendung, bei der gegebenenfalls das jeweilige Kühlfluid durch Seewasser ausgebildet ist, kann die Korrosion durch Seewasser signifikant verringert werden.
  • Ist die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung als separate Baugruppe ausgebildet, die in Strömungsrichtung mittig oder endständig an einem Abgasstrang positioniert ist, kann vorteilhaft die gesamte Baugruppe beispielsweise im Störungsfall ausgetauscht werden und durch eine störungsfrei funktionierende ersetzt werden.
  • Es ist aber auch denkbar, dass die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung integral beispielsweise durch Schweißverbindungen mit dem Abgasstrang ausgebildet ist. Dabei versteht man unter einer separaten Baugruppe eine Baugruppe, die durch kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung mit den anderen Teilen des Abgasstranges verbunden ist. Es ist aber auch denkbar, dass hinsichtlich eines Querschnittes senkrecht zur Strömungsrichtung die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung zentrisch oder exzentrisch angeordnet ist.
  • Es zeigen, jeweils schematisch:
  • 1 eine Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung mit einer innenliegenden Aktuatorik und einer zweiten, die Aktuatorik kühlenden Kühlvorrichtung,
  • 2 eine Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung mit einem fluiddurchströmten äußeren Mantel und einem fluiddurchströmten inneren Mantel.
  • Die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtungen 100, wie in 1 gezeigt, weist eine Abgasführungsvorrichtung 110 auf, die einen Abgasstrom 120 zumindest abschnittsweise zwischen einem äußeren Mantel 130 und einem inneren Mantel 140 führt.
  • Dabei ist eine Erstreckung 150 des äußeren Mantels 130 größer ausgebildet, als eine Erstreckung 160 des inneren Mantels 140. Demzufolge entsteht in einem Auslassbereich 170 der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung 100 ein Bereich 180 der frei vom inneren Mantel 140 ausgebildet ist. In diesem Bereich 180 können Schallwellen 190 erzeugt durch die Bewegung einer Aktuatorik 200 einer aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung 210 direkt mit der Schallemission 220 des Abgasstromes 120 in Wechselwirkung treten, so dass eine gewünschte Modifikation der Schallsignatur eingestellt werden kann. Aufgrund der Konstruktionsweise ist die Aktuatorik 200 in Umfangsrichtung 230 zumindest abschnittsweise von dem Abgasstrom 120 umgeben. Durch diese, hinsichtlich der Strömungsrichtung 240, mittige Anordnung der Aktuatorik 200 ist zum Einen der benötigte Bauraum für die aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung 210 verringert und zum Anderen wird die aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung 210 durch die Abgasführungsvorrichtung 110 vor äußeren Einwirkungen durch die Umgebung geschützt. Dabei erstreckt sich die Strömungsrichtung 240 von einem in den 1 und 2 nicht gezeigten Einlassbereich 250 zu dem Auslassbereich 170.
  • In der Ausführungsform gemäß der 1 ist der äußere Mantel 130 fluiddurchströmt ausgebildet, während der innere Mantel 140 lediglich beispielsweise durch ein Rohrblech oder der gleichen ausgebildet ist. Insofern bildet der äußere Mantel 130 eine erste Kühlvorrichtung 260 aus. Mit dieser ersten Kühlvorrichtung 260 kann die Wärmesignatur des Abgasstromes 120 mittels zumindest eines ersten Kühlfluides 265, dass in dem fluiddurchströmten äußeren Mantel 130 zirkuliert in gewünschter Art und Weise modifiziert werden. Der innere Mantel 140 ist dabei lediglich als Rohrblech ausgebildet, so dass in dem Spalt zwischen dem äußeren Mantel 130 und dem inneren Mantel 140 durch beide Mantel 130, 140 der Abgasstrom geführt werden kann.
  • Des Weiteren ist eine zweite Kühlvorrichtung 270 einer Wärmemissions-Modifikationsvorrichtung 275 vorgesehen, mittels der die Aktuatorik 200 gekühlt werden kann. Diese zweite Kühlvorrichtung 270 ist als eine Abzweigung 280 von der ersten Kühlvorrichtung 260 ausgebildet, wobei das den äußeren Mantel 130 durchströmende Fluid mittels der Abzweigung 280 zu dem Aktuator geführt wird, so dass die Aktuatorik 200 durch das erste Kühlfluid 265 der ersten Kühlvorrichtung 260 und mittels der zweiten Kühlvorrichtung 270 gekühlt wird. Demzufolge ist die erste Kühlvorrichtung 260 fluidtechnisch mit der zweiten Kühlvorrichtung 270 verbunden. Es ist aber auch denkbar, dass die zweite Kühlvorrichtung 270 ein separates zweites Kühlfluid 285 enthält, während die erste Kühlvorrichtung 260 mit einem anderen ersten Kühlfluid 265 als Arbeitsmittel betrieben wird.
  • Eine senkrecht quer zur Strömungsrichtung 240 stehende Querschnittsfläche 290 des Auslassbereiches 170 ist kleiner ausgebildet, als eine senkrecht zur Strömungsrichtung 240 stehende, mittige Querschnittsfläche 300. Demzufolge wird der randseitig, beziehungsweise mantelseitig geführte Abgasstrom 120 im Auslassbereich 170 wieder derart zusammengeführt, dass strömungstechnische und anderweitige Nachteile vermieden werden.
  • Eine Schallmembran 310 der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung 210 wird durch die Aktuatorik 200 derart angetrieben, dass die Schallwellen 190 in gewünschter Art und Weise ausgestrahlt werden können.
  • In der Ausführungsform der 2 wird die Kühlung der Aktuatorik 200 mittels eines zusätzlich fluiddurchströmten inneren Mantels 140 sichergestellt. In diesem Fall kann die erste Kühlvorrichtung 260 fluidtechnisch unabhängig von der zweiten Kühlvorrichtung 270 ausgebildet sein und ein zusätzliches zweites Kühlfluid 285 aufweisen oder es wird über dementsprechende Verbindungen eine fluidtechnische Kopplung der beiden Kühlvorrichtungen 260, 270 sichergestellt. Aufgrund der konstruktiven Anordnung dient die zweite Kühlvorrichtung 270 zum einen zur Kühlung des Abgasstromes 120 und auch zur Verringerung der Wärmebeaufschlagung der Aktuatorik 200 durch den Abgasstrom 120, da die zweite Kühlvorrichtung 270 zwischen dem Abgasstrom 120 und der Aktuatorik 200 angeordnet ist.

Claims (12)

  1. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung (100) zumindest zur Modifikation einer Schallsignatur eines Abgasstromes (120), umfassend eine Abgasführungsvorrichtung (110), mit der der Abgasstrom (120) in seiner Strömungsrichtung (240) von einem Einlassbereich (250) zu einem Auslassbereich (170) geführt wird und umfassend eine aktive Schallemissions-Modifikationsvorrichtung (210), mit der die Schallemission (220) des Abgasstromes (120) in vorbestimmten Betriebszuständen modifiziert wird, wobei eine Aktuatorik (200) der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung (210) in Umfangsrichtung (230) zu mehr als 30% von dem geführten Abgasstrom (120) umgeben ist, wobei der Abgasstrom (120) zumindest teilweise durch einen äußeren Mantel (130) der Abgasführungsvorrichtung (110) geführt wird, wobei der Abgasstrom (120) zumindest teilweise zwischen dem äußeren Mantel (130) und einem inneren Mantel (140) der Abgasführungsvorrichtung (110) geführt wird, wobei wenigstens einer der Mantel (130,140) zumindest abschnittsweise fluiddurchströmt ausgebildet ist, und wobei als ein erstes Kühlmittel (265) in dem wenigstens einen Mantel (130, 140) Wasser verwendbar ist.
  2. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in Strömungsrichtung (240) die Erstreckung (160) des inneren Mantels (140) mindestens 1% der Erstreckung (150) des äußeren Mantels (130) beträgt.
  3. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein innerhalb des äußeren Mantels (130) angeordnetes, den Abgasstrom (120) führendes Bauelement vorgesehen ist, das fluiddurchströmt ausgebildet sein kann.
  4. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine senkrecht zur Strömungsrichtung (240) stehende Querschnittsfläche (290) des Auslassbereichs (170) um 90% kleiner ist, als eine senkrecht zur Strömungsrichtung (240) stehende, mittige Querschnittsfläche (300) der Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung (100).
  5. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung (100) zumindest zur Modifikation einer Wärmesignatur eines Abgasstromes (120) ausgebildet ist.
  6. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Wärmeemissions-Modifikationsvorrichtung (275) vorgesehen ist, mit der die Wärmeemission des Abgasstromes (120) in vorbestimmten Betriebszuständen modifiziert wird.
  7. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeemissions-Modifikationsvorrichtung (275) eine das erste Kühlfluid aufweisende erste Kühlvorrichtung (260) umfasst.
  8. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Kühlvorrichtung (260) zumindest teilweise durch den fluiddurchströmten Mantel (130) ausgebildet ist.
  9. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine ein zweites Kühlfluid aufweisende zweite Kühlvorrichtung (270) vorgesehen ist, mit der die Aktuatorik (200) gekühlt werden kann.
  10. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach Anspruch 7 und 9, wobei die erste Kühlvorrichtung (260) fluidtechnisch mit der zweiten Kühlvorrichtung (270) verbunden ist.
  11. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine durch die Aktuatorik (200) angetriebene Schallmembran (310) der aktiven Schallemissions-Modifikationsvorrichtung (210) wasserbeständig, insbesondere seewasserbeständig, ausgebildet ist.
  12. Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emissionssignatur-Modifikationsvorrichtung (100) als separate Baugruppe ausgebildet ist, die in Strömungsrichtung mittig oder endständig in einem Abgasstrang positioniert ist.
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