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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, beispielsweise in einem Fahrzeug.
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Aus der
DE 10 2015 222 088 A1 ist ein Schalldämpfer bekannt, bei welchem eine Abgas in ein Schalldämpfergehäuse und aus dem Schalldämpfergehäuse leitende Abgasrohrgruppe vorgesehen ist. Die Abgasrohrgruppe dieses bekannten Schalldämpfers umfasst ein Eintrittsrohr, welches an einem stromabwärtigen Eintrittsrohrende zu einer in dem Gehäuse gebildeten Expansionskammer offen ist. Ein erstes Austrittsrohr ist mit einem stromaufwärtigen Austrittsrohr-Endbereich durch eine am Eintrittsrohrende gebildete Eintrittsrohröffnung hindurch in das Eintrittsrohr eingeführt und erstreckt sich mit seinem Austrittsrohr-Endbereich im Eintrittsrohr, so dass das Eintrittsrohr im Bereich der Eintrittsrohröffnung über einen zwischen dem Eintrittsrohr und dem ersten Austrittsrohr gebildeten Zwischenraum zur Expansionskammer offen ist. Ein zweites Austrittsrohr ist an seinem im Inneren des Schalldämpfergehäuses liegenden stromaufwärtigen Ende zur Expansionskammer offen. Über das Eintrittsrohr in das Schalldämpfergehäuse eingeleitetes Abgas verlässt das Schalldämpfergehäuse über das erste Austrittsrohr und das zweite Austrittsrohr.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzusehen, welches bei geringem Druckverlust und geringen Strömungsgeräuschen in einfacher Art und Weise an das für eine Brennkraftmaschine vorzusehende akustische Profil angepasst werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Schalldämpfergehäuse und wenigstens eine Abgasrohrgruppe, wobei die wenigstens eine Abgasrohrgruppe umfasst:
- - ein zu einer in dem Schalldämpfergehäuse gebildeten Expansionskammer offenes Austrittsrohr, wobei über die wenigstens eine Abgasrohrgruppe eingeleitetes Abgas das Schalldämpfergehäuse über das Austrittsrohr verlässt,
- - ein erstes Eintrittsrohr, wobei das erste Eintrittsrohr einen in das Austrittsrohr eingeführten und in dem Austrittsrohr sich erstreckenden Eintrittsrohr-Endbereich aufweist,
- - ein zweites Eintrittsrohr, wobei das zweite Eintrittsrohr zu der Expansionskammer offen ist.
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Durch die Anpassung der Länge des in das Austrittsrohr eingeführten Endbereichs des ersten Eintrittsrohrs wird bei Überlagerung der durch die beiden Eintrittsrohre bereitgestellten Abgasströme eine effiziente Anpassung an ein gewünschtes akustisches Verhalten eines derartigen Schalldämpfers möglich. Da im Übergang vom ersten Eintrittsrohr zum Austrittrohr grundsätzlich eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts auftritt, wird eine Zunahme eines zu Strömungsgeräuschen und auch Leistungsverlusten einer Brennkraftmaschine führenden Strömungswiderstandes weitestgehend vermieden.
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Zur Ankopplung des Austrittsrohrs an die Expansionskammer wird vorgeschlagen, dass das Austrittsrohr an einem stromaufwärtigen Ende des Austrittsrohrs eine das erste Eintrittsrohr aufnehmende Austrittsrohröffnung aufweist, und dass das Austrittsrohr über einen zwischen dem Austrittsrohr und dem ersten Eintrittsrohr gebildeten Zwischenraum im Bereich der Austrittsrohröffnung zu der Expansionskammer offen ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass
- - das Austrittsrohr über wenigstens eine in einer Rohrwandung des Austrittsrohrs vorgesehene Durchtrittsöffnung zu der Expansionskammer offen ist,
oder/und
- - das erste Eintrittsrohr über wenigstens eine in einer Rohrwandung des ersten Eintrittsrohrs vorgesehene Durchtrittsöffnung zu der Expansionskammer offen ist,
oder/und
- - das erste Eintrittsrohr über wenigstens eine in einer Rohrwandung des ersten Eintrittsrohrs vorgesehene Durchtrittsöffnung zu einem zwischen dem Austrittsrohr und dem ersten Eintrittsrohr gebildeten Zwischenraum offen ist.
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Um dabei den Austritt von über das erste Eintrittsrohr zugeführtem Abgas in die Expansionskammer zu unterbinden, andererseits aber eine effiziente Einleitung von über das zweite Eintrittsrohr in die Expansionskammer geleitetem Abgas in das Austrittsrohr zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass in der Rohrwandung eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen ist, oder/und dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Durchtrittsöffnung im Erstreckungsbereich des Eintrittsrohr-Endbereichs vorgesehen ist.
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Zur weiteren Beeinflussung des akustischen Verhaltens kann in dem Schalldämpfergehäuse wenigstens eine von der Expansionskammer durch eine Wandung getrennte weitere Kammer vorgesehen sein. Dabei kann in der Wandung wenigstens eine eine Verbindung zwischen der Expansionskammer und der durch die Wandung von dieser getrennten weiteren Kammer herstellende Öffnung vorgesehen sein. Ferner kann das Austrittsrohr über wenigstens eine in einer Rohrwandung des Austrittsrohrs vorgesehene Durchtrittsöffnung zu der weiteren Kammer offen sein.
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Das Austrittsrohr kann zum Austritt von Abgas aus dem Schalldämpfergehäuse wenigstens ein, vorzugsweise zwei Austrittsrohr-Endrohre umfassen. Derartige Austrittsrohr-Endrohre können gleichzeitig auch die Endrohre einer gesamten Abgasanlage bilden, über welche das gegebenenfalls zur Verringerung des Schadstoffausstoßes in einer oder mehreren Katalysatoranordnungen behandelte Abgas nach außen abgegeben wird. Grundsätzlich kann über derartige Austrittsrohr-Endrohre jedoch auch eine Anbindung an einen stromabwärts folgenden Bereich einer Abgasanlage, beispielsweise einen weiteren Schalldämpfer, erfolgen.
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Für eine stabile Verbindung kann das erste Eintrittsrohr mit dem Austrittsrohr verbunden sein durch
- - wenigstens einen Schweißbereich , vorzugsweise Schlitzschweißbereich,
oder/und
- - wenigstens ein stabartiges Verbindungselement,
oder/und
- - wenigstens ein scheibenartiges Verbindungselement mit wenigstens einer, vorzugsweise einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen.
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Ferner kann zur Beeinflussung des Abgasströmungsverhaltens und damit auch der akustischen Charakteristik in dem ersten Eintrittsrohr eine vorzugsweise abgasdruckbetätigte Abgasklappe vorgesehen sein.
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Das erste Eintrittsrohr und das Austrittsrohr können wenigstens in ihrem ineinander eingeführten Längenbereich eine runde Querschnittsgeometrie aufweisen, wobei wenigstens ein Rohr von erstem Eintrittsrohr und Austrittsrohr eine kreisrunde Querschnittsgeometrie aufweist oder/und wenigstens ein Rohr von erstem Eintrittsrohr und Austrittsrohr eine abgeflacht runde, vorzugsweise elliptische oder ovale, Querschnittsgeometrie aufweist.
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Insbesondere für Abgasanlagen, die in Zusammenwirkung mit größeren Brennkraftmaschinen einzusetzen sind, können für eine effiziente und Leistungsverluste in der Brennkraftmaschine so weit als möglich vermeidende Abgasführung zwei Abgasrohrgruppen vorgesehen sein, wobei das Austrittsrohr und das zweite Eintrittsrohr einer ersten der Abgasrohrgruppen zu einer ersten Expansionskammer offen sind und das Austrittsrohr und das zweite Eintrittsrohr einer zweiten der Abgasrohrgruppen zu einer zweiten Expansionskammer offen sind. Beispielweise können die Zylinder einer Brennkraftmaschine in zwei Gruppen aufgeteilt sein, und jeder dieser beiden Gruppen von Zylindern kann eine der Abgasrohrgruppen zugeordnet sein.
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Um dabei eine Trennung der Abgasströme auch im Inneren des Schalldämpfergehäuses beibehalten zu können, wird vorgeschlagen, dass zwischen der ersten Expansionskammer und der zweiten Expansionskammer keine Abgasaustauschverbindung besteht.
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Zur Einstellung des akustischen Profils eines zwei Abgasrohrgruppen umfassenden Schalldämpfers können beispielsweise die erste Abgasrohrgruppe und die zweite Abgasrohrgruppe sich unterscheiden in:
- - der Querschnittsform oder/und der Querschnittsgröße des Austrittsrohrs oder/und des ersten Eintrittsrohrs,
oder/und
- - der Querschnittsform oder/und der Querschnittsgröße eines zwischen dem Austrittsrohr und dem Eintrittsrohr-Endbereich des ersten Eintrittsrohrs gebildeten Zwischenraums,
oder/und
- - der Länge des im Austrittsrohr sich erstreckenden Eintrittsrohr-Endbereichs,
oder/und
- - der Querschnittsform oder/und der Querschnittsgröße des zweiten Eintrittsrohrs,
oder/und
- - der Anzahl an Austrittsrohr-Endrohren,
oder/und
- - der Anzahl oder/und Positionierung oder/und Größe von in einer Rohrwandung des Austrittsrohrs oder/und einer Rohrwandung des ersten Eintrittsrohrs vorgesehenen Durchtrittsöffnungen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Schalldämpfer mit erfindungsgemäßem Aufbau und in Zuordnung zu der wenigstens einen Abgasrohrgruppe ein Abgas zu dem ersten Eintrittsrohr und dem zweiten Eintrittsrohr leitendes Abgasführungssystem. Über das Abgasführungssystem wird das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas, gegebenenfalls nach Durchströmung einer oder mehrerer Abgasbehandlungsanordnungen zum Verringern des Schadstoffanteils im Abgas zu dem Schalldämpfer geleitet.
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Dabei kann ein weiterer Einfluss auf das akustische Verhalten auch im Betrieb einer Brennkraftmaschine dadurch ermöglicht werden, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Abgasrohrgruppe das Abgasführungssystem in Zuordnung zu dem ersten Eintrittsrohr eine Abgasklappe umfasst. Eine derartige Abgasklappe umfasst eine im Allgemeinen durch einen elektromotorischen Stellantrieb verstellbare Klappenblende, die zur Veränderung des Abgasstroms zum jeweiligen ersten Eintrittsrohr zwischen einer den Abgasstrom maximal freigebenden Freigabestellung und einer den Abgasstrom maximal drosselnden bzw. unterbindenden Schließstellung verstellbar ist und für eine im Wesentlichen stufenlose Veränderung des akustischen Verhaltens vorzugsweise auch Zwischenstellungen zwischen der Freigabestellung und der Schließstellung einnehmen kann.
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Zum Zuleiten von Abgas zu den beiden Eintrittsrohren einer jeweiligen Abgasrohrgruppe wird vorgeschlagen, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Abgasrohrgruppe das Abgasführungssystem einen Abgas-Hauptstrang und einen an einer Aufzweigstelle von dem Abgas-Hauptstrang zu dem ersten Eintrittsrohr führenden ersten Abgas-Zweigstrang sowie einen von dem Abgas-Hauptstrang zu dem zweiten Eintrittsrohr führenden zweiten Abgas-Zweigstrang umfasst.
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Wenn dabei die Aufzweigstelle eine Abgasstrom-Regulieranordnung umfasst und durch die Abgasstrom-Regulieranordnung der Abgasstrom in den ersten Abgas-Zweigstrang und der Abgasstrom in den zweiten Abgas-Zweigstrang veränderbar sind, kann durch die Beeinflussung der Abgasströme, d.h. der durch die beiden Eintrittsrohre jeweils geleiteten Anteile des gesamten Abgasstroms, ein weiterer Einfluss auf das akustische Verhalten erreicht werden.
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Bei derartiger Ausgestaltung kann bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Abgasrohrgruppe die Abgasklappe im ersten Abgas-Zweigstrang vorgesehen sein. Somit kann einerseits durch die Abgasklappe und andererseits durch die Abgasstrom-Regulieranordnung einen Einfluss auf die Verteilung der durch die jeweiligen Eintrittsrohre geleiteten Abgas-Teilströme und somit auch auf das akustische Verhalten des Schalldämpfers genommen werden.
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Bei einer anderen Ausgestaltungsart kann bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Abgasrohrgruppe eine Abgasklappe im ersten Eintrittsrohr vorgesehen sein.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren geschrieben. Es zeigt:
- 1 in prinzipartiger Darstellung eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Schalldämpfer und einem Abgas zu dem Schalldämpfer leitenden Abgasführungssystem;
- 2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart einer Abgasanlage bzw. eines dafür vorgesehenen Schalldämpfers;
- 3 in ihren Darstellungen a)-e) verschiedene Querschnittsformen eines in einer Austrittsrohr eingeführten ersten Eintrittsrohrs eines Schalldämpfers gemäß 1 oder 2;
- 4 in ihren Darstellungen a), b) und c) verschiedene Arten der Verbindung eines Austrittsrohrs mit einem ersten Eintrittsrohr;
- 5 einen Ausschnitt des in 1 dargestellten Schalldämpfers mit alternativen Ausgesta ltungsaspekten.
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In 1 ist in prinzipartiger Darstellung eine allgemein mit 10 bezeichnete Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine beispielsweise in einem Fahrzeug dargestellt. Die Abgasanlage 10 umfasst als wesentlichen Bestandteil einen Schalldämpfer 12, der beispielsweise als Nachschalldämpfer an einem Endbereich einer Abgasanlage im Allgemeinen im Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet sein kann. Der Schalldämpfer 12 umfasst ein im Allgemeinen im Wesentlichen zylindrisch, beispielsweise mit kreisrundem Querschnitt gebildetes Schalldämpfergehäuse 14 mit einer Umfangswandung 16 und an den beiden Längsendbereichen derselben jeweils einer Stirnwandung 18, 21. Zum Ein- bzw. Ausleiten von aus einer Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas weist der Schalldämpfer 12 ferner eine allgemein mit 19 bezeichnete Abgasrohrgruppe auf. Die Abgasrohrgruppe 19 umfasst ein Austrittsrohr 20, das an der Stirnwandung 18 einerseits und beispielsweise einer im Inneren des Schalldämpfergehäuses 16 angeordneten Zwischenwandung 22 andererseits getragen sein kann. Ein stromaufwärtiges Ende 24 des Austrittsrohrs 20 liegt dabei in einer im Wesentlichen zwischen der Stirnwandung 21 und der Zwischenwandung 22 gebildeten Expansionskammer 26. An einem stromabwärtigen Endbereich 28 weist das Austrittsrohr 20 zwei die Stirnwandung 18 durchsetzende Austrittsrohr-Endrohre 30, 32 auf, die beispielsweise auch die Endrohre der gesamten Abgasanlage 10 sein können, über welche das aus einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas zur Umgebung hin abgegeben wird. Mit seinem zwischen der Zwischenwandung 22 und der Stirnwandung 18 sich erstreckenden Längenbereich verläuft das Austrittsrohr 20 im Wesentlichen in einer weiteren Kammer 34, in welcher auch die Aufzweigung des Austrittsrohrs 20 in die beiden Austrittsrohr-Endrohre 30, 32 vorgesehen sein kann. Grundsätzlich könnte diese Aufzweigung auch außerhalb der Kammer 34 bzw. des Schalldämpfergehäuses 14 angeordnet sein. Die die Expansionskammer 26 von der weiteren Kammer 34 trennende Zwischenwandung 22 kann, wie dargestellt, mit einer Vielzahl von Öffnungen 36 vorgesehen sein, um eine Verbindung zwischen den beiden Kammern 26, 34 herzustellen. Die wesentliche Funktion der Zwischenwandung 22 kann dabei in der Bereitstellung einer Abstützung für das Austrittsrohr 20 liegen.
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Die Abgasrohrgruppe 19 umfasst ferner ein erstes Eintrittsrohr 38. Das erste Eintrittsrohr 38 ist durch die Stirnwandung 21 hindurch in das Innere des Schalldämpfergehäuses 14 geführt und durchsetzt die Expansionskammer 26. Mit einem Eintrittsrohr-Endbereich 40 ist das erste Eintrittsrohr 38 durch eine Austrittsrohröffnung 42 am stromaufwärtigen Austrittsrohrende 24 hindurch und in das Austrittsrohr 20 sich hinein erstreckend angeordnet. Der Eintrittsrohr-Endbereich 40 bildet somit den im Inneren des Austrittsrohrs 20 sich erstreckenden Längenbereich des ersten Eintrittsrohrs 38. An einem stromabwärtigen Ende 44 ist das erste Eintrittsrohr 38 in das Austrittsrohr 20 offen. Das Austrittsrohr 20 wiederum ist über einen zwischen dem Eintrittsrohr-Endbereich 40 und dem Austrittsrohr 20 gebildeten Zwischenraum 46 zur Expansionskammer 26 offen.
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Ein zweites Eintrittsrohr 48 führt durch die Stirnwandung 21 hindurch in die Expansionskammer 26 und ist zur Expansionskammer 26 offen. Somit besteht grundsätzlich auch eine Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eintrittsrohr 48 und dem Austrittsrohr 20 über den Zwischenraum 46.
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Zum Zuführen von Abgas zu dem Schalldämpfer 12 bzw. den beiden Eintrittsrohren 38, 48 ist ein in 1 nur schematisch dargestelltes Abgasführungssystem 50 vorgesehen. Dieses umfasst einen beispielsweise als Rohr ausgebildeten Abgas-Hauptstrang 52, der an einer Aufzweigstelle 54 in einen zum ersten Eintrittsrohr 38 führenden ersten Abgas-Zweigstrang 56, beispielsweise ebenfalls ausgebildet als Rohr, und einen zum zweiten Eintrittsrohr 48 führenden zweiten Abgas-Zweigstrang 58, beispielsweise ebenfalls ausgebildet ist als Rohr, aufgezweigt ist. Während der zweite Abgas-Zweigstrang 58 beispielsweise direkt zum zweiten Eintrittsrohr 48 führen kann, kann der erste Abgas-Zweigstrang 56 über eine Abgasklappe 60 zum ersten Eintrittsrohr 38 führen. Durch eine verstellbare Klappenblende 62 der Abgasklappe 60 kann der dem ersten Eintrittsrohr 38 zugeleitete Anteil des über den Abgas-Hauptstrang 52 heranströmenden Abgases verändert werden. Die Klappenblende 62 kann beispielsweise durch einen elektromotorischen Aktuator zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar sein, oder kann in Richtung Schließstellung vorgespannt sein und durch den Abgasdruck aus der Schließstellung in Richtung Offenstellung verstellt werden. Eine weitere Beeinflussung der zu den beiden Eintrittsrohren 38, 48 geleiteten Abgas-Teilströme kann durch eine z. B. an der Abzweigstelle 54 vorgesehene Abgas-Regulierungsanordnung 64 vorgenommen werden. Diese kann beispielsweise vermittels einer verstellbaren Klappe die zu den jeweiligen Abgas-Zweigsträngen 56, 58 geleiteten Abgasmengen einstellen, so dass beispielsweise der gesamte Abgasstrom über den zweiten Abgas-Zweigstrom 58 oder der gesamte Abgasstrom über den ersten Abgas-Zweigstrang 56 oder über jeden dieser Zweigstränge 56, 58 ein in seiner Menge verstellbarer Anteil des Abgasstroms geleitet werden kann. Durch die auch im Betrieb einer Brennkraftmaschine ansteuerbaren und somit verstellbaren Baugruppen Abgasklappe 60 und Abgasstrom-Regulieranordnung 64 kann aufgrund der damit veränderbaren Abgasströme ein Einfluss auf das akustische Verhalten des Schalldämpfers 12 im Betrieb genommen werden.
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Ein weiterer, bei der Konzeption des Schalldämpfers 12 festzulegender Einfluss auf dessen akustisches Verhalten kann durch die Wechselwirkung des ersten Eintrittsrohrs 38 mit dem Austrittsrohr 20 erreicht werden. Dessen Eintauchtiefe in das Austrittsrohr 20 und auch die Querschnittsform und Querschnittsabmessung des zwischen dem Eintrittsrohr-Endbereich 40 und dem Austrittsrohr 20 gebildeten Zwischenraums 46 haben einen substantiellen Einfluss auf das akustische Verhalten des Schalldämpfers 12. Da dabei in demjenigen Bereich, in dem das über den ersten Abgas-Zweigstrang 56 geleitete Abgas aus dem ersten Eintrittsrohr 38 in das Austrittsrohr 20 austritt eine Erweiterung des Strömungsquerschnitts vorliegt, erfolgt in diesem Bereich auch keine Drosselwirkung, welche die Leistung einer Brennkraftmaschine beeinträchtigen könnte.
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Die Eintauchtiefe des ersten Eintrittsrohrs 38 in das Austrittsrohr 20 könnte beispielsweise auch derart gewählt werden, dass das erste Eintrittsrohr 38 im Erstreckungsbereich der Expansionskammer endet. Auch könnte eine Strömungsverbindung zwischen dem Austrittsrohr 20 und der Expansionskammer 26 dadurch oder zusätzlich dadurch realisiert sein, dass in einer Rohrwandung des Austrittsrohrs 20 eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen ist, durch welche hindurch der über das zweite Eintrittsrohr 48 in die Expansionskammer 26 geleitete Anteil des Abgasstroms in das Austrittsrohr 20 einströmen kann. Um dabei zu verhindern, dass über das erste Eintrittsrohr 38 eingeleitetes Abgas durch derartige Durchtrittsöffnungen hindurch in die Expansionskammer 26 strömt, sind vorzugsweise derartige Durchtrittsöffnungen in demjenigen Längenbereich des Austrittsrohrs 20 positioniert, in welchem der Eintrittsrohr-Endbereich 40 sich erstreckt, so dass aus dem Eintrittsrohr 38 austretendes Abgas in denjenigen Bereich des Austrittsrohrs 20 eintritt, in welchem keine derartigen Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind. Da ferner dafür gesorgt werden soll, dass das über das erste Eintrittsrohr 48 zugeführte Abgas grundsätzlich nicht zur Expansionskammer 26 austritt, weist das erste Eintrittsrohr 38 in seinem die Expansionskammer 26 durchsetzenden Längenbereich, insbesondere auch dem außerhalb des Austrittsrohrs 20 sich erstreckenden Längenbereich, keine eine direkte Strömungsverbindung zur Expansionskammer 26 herstellenden Durchtrittsöffnungen in seiner Rohrwandung auf, so dass das erste Eintrittsrohr als reines Durchgangsrohr wirksam ist.
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Weiter ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich zur Beeinflussung des akustischen Verhaltens des Schalldämpfers 12 auch mehr Zwischenwandungen vorgesehen sein können bzw. diese an anderer Stelle positioniert sein können oder/und das Schalldämpfergehäuse 16 wenigstens bereichsweise mit schalldämmendem Material, beispielsweise Fasermaterial, ausgekleidet sein kann.
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Eine alternative Ausgestaltungsart ist in 2 gezeigt. Diese nutzt grundsätzlich die Ausgestaltungsprinzipien, welche vorangehend mit Bezug auf die 1 und die dort dargestellte Abgasrohrgruppe 19 erläutert worden sind, weist jedoch im Gegensatz zur Ausgestaltungsform der 1 zwei derartige Abgasrohrgruppen 19, 19' auf. Die Abgasrohrgruppe 19 der in 2 dargestellten Ausgestaltungsform kann in Aufbau und Funktion im Wesentlichen der Abgasrohrgruppe 19 der in 1 dargestellten Ausgestaltungsform entsprechen. Dies gilt auch für das in 2 nur teilweise dargestellte, der ersten Abgasrohrgruppe 19 zugeordnete Abgasführungssystem 50 mit seinen beiden Abgas-Zweigsträngen 56, 58 und der im ersten Abgas-Zweigstrang vorgesehenen Abgasklappe 60.
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Auch die in 2 dargestellte zweite Abgasrohrgruppe 19' umfasst ein Austrittsrohr 20', welches einerseits an der Zwischenwandung 22 und andererseits an der Stirnwandung 21 getragen ist. Anders als das Austrittsrohr 20 der ersten Abgasrohrgruppe 19, weist das Austrittsrohr 20 der zweiten Abgasrohrgruppe 19' nur ein im Wesentlichen durch dessen stromabwärtigen Endbereich 28' bereitgestelltes Abgasrohr-Endrohr 30' auf, welches beispielsweise durch die Stirnwandung 21 hindurchgeführt ist. Das erste Eintrittsrohr 38' der zweiten Abgasrohrgruppe 19' erstreckt sich durch die Stirnwandung 18 hindurch und verläuft mit seinem Eintrittsrohr-Endbereich 40' im stromaufwärtigen Teil des Austrittsrohrs 20' der zweiten Abgasrohrgruppe 19'.
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Der zweiten Abgasrohrgruppe 19' ist ein Abgasführungssystem 50' zugeordnet, welches grundsätzlich so aufgebaut sein kann, wie das in Zuordnung zur ersten Abgasrohrgruppe 19 vorgesehene Abgasführungssystem 50 und einen ersten Abgas-Zweigstrang 56' sowie einen zweiten Abgas-Zweigstrang 58' aufweisen kann. Beispielsweise können die den beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' zugeordneten Abgasführungssysteme 50, 50' mit jeweils verschiedenen Gruppen von Zylindern einer Brennkraftmaschine zusammenwirken bzw. das von diesen ausgestoßene Abgas zu den jeweiligen Abgasrohrgruppen 19, 19' des Schalldämpfers 12 leiten.
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Um die beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' funktional voneinander zu entkoppeln, ist bei dem in 2 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel die Zwischenwandung 22 vorzugsweise ohne Öffnungen ausgebildet, so dass in Zuordnung zu jeder Abgasrohrgruppe 19, 19' im Schalldämpfergehäuse 14 6 eine separate Expansionskammer 26 bzw. 26' gebildet ist und keine Abgasaustauschverbindung zwischen den beiden Expansionskammern 26, 26' besteht.
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Bei dem in 2 veranschaulichten Aufbau können auch hinsichtlich des akustischen Verhaltens die beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' insbesondere in der Wechselwirkung des jeweiligen ersten Eintrittsrohrs 26, 26' mit dem Austrittsrohr 20, 20' in unterschiedlicher Art und Weise zusammenwirken. So kann, wie in 2 veranschaulicht, die Eintauchtiefe des jeweiligen ersten Eintrittsrohrs 38, 38' in das Austrittsrohr 20, 20' unterschiedlich bemessen sein. Auch die Relativpositionierung quer zur Längserstreckungsrichtung kann unterschiedlich gewählt sein. Zusätzlich ist es möglich, die Querschnittsform oder/und die Querschnittsabmessung der ersten Eintrittsrohre 38, 38' unterschiedlich zu wählen, ebenso wie die Querschnittsform oder/und die Querschnittsabmessung der jeweiligen Austrittsrohre 20, 20'. Auch die zweiten Eintrittsrohre 48, 48' können hinsichtlich Querschnittsform oder/und Querschnittsabmessung unterschiedlich gewählt werden. Es ist hier darauf hinzuweisen, dass, sofern auf die Querschnittsabmessung Bezug genommen ist, dies beispielsweise die durchströmbare Querschnittsfläche oder bei kreisrunder Ausgestaltung den Innendurchmesser oder den Innenradius der jeweils betroffenen Rohre bezeichnen kann.
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Die 3 veranschaulicht in ihren Darstellungen a)-e) verschiedene Möglichkeiten, wie die Wechselwirkung des ersten Eintrittsrohrs 38 mit dem Austrittsrohr 20 unterschiedlich gestaltet werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass dies in der Ausgestaltungsform der 2 selbstverständlich auch die Wechselwirkung des ersten Eintrittsrohrs 38' mit dem Austrittsrohr 20' der zweiten Abgasrohrgruppe 19' betrifft.
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Die 3a) zeigt, dass die beiden ineinander eingeschobenen Rohre 20, 38 mit jeweils kreisrunder Querschnittsform bereitgestellt sein können und das erste Eintrittsrohr 38 mit seinem Eintrittsrohr-Endbereich 40 bezüglich einer Längsmittenachse des Austrittsrohrs 20 exzentrisch angeordnet sein kann, beispielsweise mit seiner Umfangswandung die Umfangswandung des Austrittsrohrs 20 berühren kann und daran beispielsweise durch Materialschluss, wie z. B. Verschweißen oder Verlöten, festgelegt sein kann. Der zwischen diesen beiden Rohren 38, 20 gebildete Zwischenraum 46 weist somit eine im Wesentlichen sichelförmige Gestalt auf.
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Bei der in 3b) dargestellten Ausgestaltungsform sind die beiden mit runder, insbesondere kreisrunder Querschnittsgeometrie ausgebildeten Rohre 20, 38 zueinander konzentrisch angeordnet, so dass der Zwischenraum 46 eine im Wesentlichen kreisringartige Gestalt aufweist. Auch eine derartige konzentrische Anordnung beispielsweise mit elliptischer Querschnittsgeometrie ausgebildeter Rohre ist möglich.
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Die 3c) veranschaulicht ein Ausgestaltungsbeispiel, bei welchem das Austrittsrohr 20 zumindest in seinem das erste Eintrittsrohr 38 bzw. dessen Eintrittsrohr-Endbereich 40 aufnehmenden Längenabschnitt oder einem Teil davon mit kreisrunder Querschnittsform ausgebildet ist, während der Eintrittsrohr-Endbereich 40 mit einer von einer kreisrunden Querschnittsform abweichenden Querschnittsform, beispielsweise einer elliptischen oder ovalen Querschnittsform, ausgebildet sein kann. Hier könnte selbstverständlich auch die Ausgestaltung derart sein, dass das Austrittsrohr 20 eine derartige von einer kreisrunden Querschnittsform abweichende Geometrie aufweist, während der Eintrittsrohr-Endbereich 40 mit kreisrunder oder beispielsweise ebenfalls nicht kreisrunder Querschnittsform bereitgestellt ist. Die beiden Rohre 20, 38 berühren sich in einem Umfangsbereich, so dass sie in diesem Bereich der gegenseitigen Berührung, wie nachfolgend erläutert, miteinander verbunden sein können.
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Bei dem in 3d) dargestellten Ausgestaltungsbeispiel weist das Austrittsrohr 20 zumindest in seinem den Endbereich 40 des ersten Eintrittsrohrs 38 aufnehmenden Längenbereich eine runde, elliptische Querschnittsgeometrie auf, während das erste Eintrittsrohr 38 zumindest in seinem im Austrittsrohr 20 sich erstreckenden Endbereich 40 eine kreisrunde Querschnittsgeometrie aufweist. Auch bei diesem Ausgestaltungsbeispiel berühren die beiden Rohre 20, 38 sich in einem Umfangsbereich, könnten aber auch so angeordnet sein, dass das erste Eintrittsrohr 38 auch in Höhenrichtung im Austrittsrohr 20 zentriert angeordnet ist.
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Die 3e) zeigt eine Ausgestaltung der beiden Rohre 38, 20 jeweils mit abgeflacht runder, beispielsweise elliptischer Querschnittsgeometrie, wobei auch hier die beiden Rohre 20, 38 sich in einem Umfangsbereich, insbesondere in Bereichen jeweils mit dem größten Krümmungsradius gegenseitig berühren.
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In 4 sind verschiedene Möglichkeiten der gegenseitigen Verbindung der Rohre 20, 38 dargestellt. So zeigt die 4a) die Verbindung der mit der in 3d) dargestellten Querschnittsgeometrie ausgebildeten Rohre 20, 38. In ihren sich gegenseitig berührenden Bereichen sind die Rohre 20, 38 in einer Mehrzahl von beispielsweise in der Rohrlängsrichtung aufeinanderfolgenden Schlitzschweißbereichen 68 miteinander verbunden. Hierzu können in der Rohrwandung des Austrittsrohrs 20 mehrere z. B. in der Rohrlängsrichtung aufeinanderfolgende Schlitze vorgesehen sein. Durch diese Schlitze hindurch bzw. entlang der Berührungslinie der beiden Rohre 20, 38 können diese miteinander verschweißt sein.
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Bei der in 4b) dargestellten Art der Verbindung können die beiden Rohre 20, 38 durch eine oder mehrere im Zwischenraum 46 angeordnete, ringartige Scheiben 70 miteinander verbunden sein. Insbesondere kann eine derartige Scheibe 70 am stromaufwärts liegen Ende des Austrittsrohrs 20 dort, wo das erste Eintrittsrohr 38 in dieses eintritt, vorgesehen und sowohl am Austrittsrohr 20, als auch am ersten Eintrittsrohr 38 durch Verschweißung festgelegt sein. In der Scheibe 70 sind, wie durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet, mehrere in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Durchtrittsöffnungen vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen dem Zwischenraum 46 und der Expansionskammer 26 bereitstellen.
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Die 4c) zeigt die Verbindung der beiden Rohre 20, 38 unter Einsatz stabartiger oder bolzenartiger Verbindungselemente 74. Diese können am Außenumfang des ersten Eintrittsrohrs 38 und an Innenumfang des Austrittsrohrs 20 beispielsweise durch Verschweißung festgelegt sein. Es ist darauf hinzuweisen, dass mehr als zwei stabartige oder bolzenartige Verbindungselemente 74 über den Umfang und in Rohrlängsrichtung verteilt vorgesehen sein können. Auch können diese insbesondere in Rohrlängsrichtung und somit auch in Abgasströmungsrichtung plattenartig langgestreckt sein und beispielsweise tropfenartig oder tragflächenartig profiliert sein.
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Die 5 zeigt konstruktive Varianten des Austrittsrohrs 20 bzw. des in dieses eingeführten ersten Eintrittsrohrs 38. Es ist darauf hinzuweisen, dass die nachfolgend erläuterten konstruktiven Varianten einzeln oder in beliebiger Kombination auch bei dem in 1 dargestellten Schalldämpfer und auch bei einer oder beiden der in 2 dargestellten Abgasrohrgruppen 19, 19' realisiert sein können.
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In 5 ist veranschaulicht, dass im Austrittsrohr 20 oder/und im ersten Eintrittsrohr 38 an verschiedenen Positionen Durchtrittsöffnungen 66 in der jeweiligen Rohrwandung vorgesehen sein können. So können im ersten Eintrittsrohr 38 in dessen außerhalb des Austrittsrohrs 20 jedoch in der Expansionskammer 26 sich erstreckenden Längenbereich derartige Durchtrittsöffnungen 66 vorgesehen sein, über welche das erste Eintrittsrohr 38 zur Expansionskammer 26 offen ist. Auch im Austrittsrohr 20 können in dessen Erstreckungsbereich in der Expansionskammer 26 Durchtrittsöffnungen 66 vorgesehen sein, über welche der Zwischenraum 46 zur Expansionskammer 26 offen ist. Auch in seinem in der weiteren Kammer 34 sich erstreckenden Längenbereich kann das Austrittsrohr 20 mit Durchtrittsöffnungen 66 versehen sein. Diese können beispielsweise in dem Längenbereich des Austrittsrohrs 20 vorgesehen sein, in welchem der Endbereich 40 des ersten Eintrittsrohrs 38 sich erstreckt, so dass über derartige Durchtrittsöffnungen 66 der Zwischenraum 46 zur weiteren Kammer 34 offen ist. Auch in anderen im Bereich der weiteren Kammer 34 sich erstreckenden Längenbereichen des Austrittsrohrs 20 können derartige Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein. So zeigt die 5 Durchtrittsöffnungen 66 im stromabwärtigen Endbereich 28 des Austrittsrohrs 20 dort, wo dies eine näherungsweise Y-förmige Gestalt aufweist und in die beiden Endrohre 30, 32 übergeht.
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Es ist zu betonen, dass derartige in verschiedenen Bereichen der Rohre 20, 38 vorgesehene Durchtrittsöffnungen 66 hinsichtlich ihrer Gruppierungsdichte oder/und ihrer Querschnittsgeometrie oder/und ihrer Größe sich unterscheiden können. Auch können bei dem in 2 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel bei den beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' derartige Durchtrittsöffnungen an jeweils gleichen Positionen und mit gleicher Gestalt bzw. Größe vorgesehen sein. Alternativ können die beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' sich in der Anzahl oder/und Größe oder/und Formgebung oder/und Positionierung derartiger Durchtrittsöffnungen 66 unterscheiden.
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Ein weiterer in 5 veranschaulichter Ausgestaltungsaspekt ist das Vorsehen einer Abgasklappe 60 bzw. einer verstellbaren Klappenblende 62 derselben im ersten Eintrittsrohr 38 vorzugsweise in seinem im Schalldämpfergehäuse 14 sich erstreckenden Längenbereich. Da dieser Bereich für eine motorische Betätigung der Klappenblende 62 nur schwer zugänglich ist, eignet sich hier ein derartiger Aufbau der Abgasklappe 60, bei welchem die Klappenblende 62 beispielsweise durch eine Feder in eine Schließstellung vorgespannt ist und durch den Abgasdruck im ersten Eintrittsrohr 38 in Richtung zu einer Offenstellung verstellt werden kann.
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Auch hinsichtlich des Vorsehens einer derartigen Abgasklappe 60 im Inneren des Schalldämpfers 12 ist anzumerken, dass eine derartige Ausgestaltung bei einer oder beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' der in 2 dargestellten Ausgestaltungsform realisiert sein kann. Auch könnte bei einer der beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' eine derartige passive Abgasklappe 60 im ersten Eintrittsrohr 38 im Inneren des Schalldämpfers 12 vorgesehen sein, während bei der anderen der beiden Abgasrohrgruppen 19, 19' eine in 2 dargestellte Abgasklappe 60 außerhalb des Schalldämpfers im Abgasführungssystem vorgesehen sein könnte und beispielsweise elektromotorisch betätigt sein könnte.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Schalldämpfers insbesondere in der Zusammenwirkung eines Eintrittsrohrs mit einem dieses aufnehmenden Austrittsrohr wird es möglich, das akustische Verhalten bzw. das akustische Profil eines Schalldämpfers in einem weiten Bereich zu variieren und somit ein für eine Brennkraftmaschine gewünschtes akustisches Profil bereitstellen zu können. Dies kann dadurch unterstützt werden, dass bereits in der Abgaszuführung ein Einfluss genommen werden kann auf die einem ersten Eintrittsrohr und einem zweiten Eintrittsrohr jeweils zugeleiteten Teilströme des von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases, so dass einerseits durch die konstruktive Ausgestaltung des Schalldämpfers ein akustisches Grundprofil vorgegeben werden kann und andererseits dieses akustische Grundprofil, beispielsweise durch Einwirkung auf eine Abgasklappe oder/und eine Abgasstrom-Regulieranordnung, betriebsabhängig variiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015222088 A1 [0002]
