DE102020127256A1

DE102020127256A1 - Verfahren und systeme für ein auspuffschalldämpfersystem

Info

Publication number: DE102020127256A1
Application number: DE102020127256.1A
Authority: DE
Inventors: Hani Mohammad AYESH
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-04-22
Also published as: US20210115824A1; CN112664295A; US11649750B2

Abstract

Es sind Verfahren und Systeme für ein Auspuffgeräuschdämpfersystem mit mehreren Einlässen mit unterschiedlichen Durchmessern bereitgestellt. In einem Beispiel kann das Schalldämpfersystem mehrere Sätze von Einlassrohren zu einem Schalldämpfer beinhalten, wobei jeder Satz von Einlassrohren Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern beinhaltet, wobei Ventile den Abgasstrom in die Einlassrohre steuern. Abgas aus einer Motorbank kann über einen separaten Abgaskanal zu einem bestimmten Satz von Einlassrohren und einem bestimmten Auslassrohr des Schalldämpfers strömen.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für ein Auspuffgeräuschdämpfersystem mit mehreren Einlässen mit unterschiedlichen Durchmessern.
Allgemeiner Stand der Technik
Fahrzeugschalldämpfer nehmen Abgase von einem Motor auf, wie etwa einem Verbrennungsmotor oder einem Dieselmotor, um die Geräusche abzuschwächen, die mit dem sich bewegenden Abgasstrom assoziiert sind. Schalldämpfer können eine Vielzahl von Rohren und schalldämpfenden Kammern beinhalten, die durch Ablenkplatten und/oder Kammern innerhalb einer Hülle gebildet werden. Die Wände der Rohre können kleine Öffnungen beinhalten, um Schallwellen abzuschwächen und Geräuschpegel, die das Fahrzeug umgeben, zu verringern. Aufgrund von Vorschriften kann in bestimmten Regionen ein höherer Pegel der Geräuschdämpfung erwünscht sein.
Unterschiedliche Ansätze werden für Schalldämpfer bereitgestellt, die Auspuffgeräusche dämpfen und regulieren. In einem Beispiel, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 2009/0229913 gezeigt, lehrt Tonietto et al. einen Dualmodus-Auspuffgeräuschdämpfer für den Motor eines Fahrzeugs, der in einem leisen Modus und einem lauten Modus betrieben werden kann. Der Schalldämpfer kann drei Rohre beinhalten, wobei zwei Rohre Strukturen beinhalten, wie etwa Öffnungen zur Geräuschdämpfung. Ein Ventil kann den Abgasstrom, der in die Rohre eintritt, mit Abschwächungsstrukturen steuern. In einem gewünschten leisen Modus kann die Ventilöffnung eingestellt werden, um Abgas durch jedes der drei Rohre zu strömen, um die gewünschte Auspuffgeräuschdämpfung zu erreichen. Dagegen kann im lauten Modus das Ventil in eine Stellung betätigt werden, um Abgas daran zu hindern, durch die Dämpfungsrohre zu strömen, wodurch die höheren Geräuschpegel von Abgas aufrechterhalten bleiben, das über das Endrohr aus dem Fahrzeug austritt.
Die Erfinder haben jedoch in dieser Schrift mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel kann das Einbeziehen einer Vielzahl von Abschwächungsstrukturen in einem Schalldämpfer einen Anstieg des Abgasgegendrucks verursachen, was die Motorleistung nachteilig beeinflussen kann. In einem kleineren Fahrzeug können die Größe des Schalldämpfers und die Positionierungsoptionen für Schalldämpfereinlässe und -auslässe begrenzt sein, wodurch die Geräuschdämpfung zusammen mit der Abgasgegendruckverringerung erschwert wird. Abgasabstimmventile können zum Einstellen des Geräuschpegels von Abgas verwendet werden, das aus dem Fahrzeug austritt; jedoch verringert das Abstimmventil am Einlass des Schalldämpfers aufgrund von Platzbedarfsbeschränkungen den Abstimmspielraum. Die Nähe des Schalldämpfers zu dem Abgaskrümmer, der Turbine und den Katalysatoren kann dazu führen, dass sich die Temperatur des Schalldämpfers erhöht, was den Dämpfungswirkungsgrad des Schalldämpfers nachteilig beeinflussen kann.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen Motor bewältigt werden, das Folgendes umfasst: ein Schalldämpfersystem, das zwei oder mehr Sätze von Einlassrohren zu einem Schalldämpfer beinhaltet, wobei jeder Satz von Einlassrohren in den zwei oder mehr Sätzen Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern beinhaltet, zwei oder mehr Ventile, die den Abgasstrom durch die Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern steuern, und jeder Satz von Einlassrohren führt zu einem von zwei oder mehr Auslassrohren des Schalldämpfersystems. Auf diese Weise kann durch das Einstellen des Abgasströmungswegs durch Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern die Dämpfung von Auspuffgeräuschen ohne eine deutliche Erhöhung des Abgasgegendrucks verbessert werden.
Als ein Beispiel kann ein Schalldämpfersystem zwei Sätze von Einlassrohren beinhalten, wobei sich das Rohr mit dem kleineren Durchmesser zu einer mit einer Ablenkplatte versehenen Kammer innerhalb des Schalldämpfers öffnet und das Rohr mit dem größeren Durchmesser über Auslassperforationen direkt an ein Auslassrohr gekoppelt ist. Jeder Satz von Einlassrohren kann mit dem Abgaskrümmer einer Motorbank in Fluidverbindung stehen. Ein Ventil kann in dem Rohr mit dem größeren Durchmesser stromabwärts des Rohrs mit dem kleineren Durchmesser positioniert sein, um den Abgasstrom durch das Rohr mit dem kleineren Durchmesser und das Rohr mit dem größeren Durchmesser einzustellen. Wenn ein leiser Modus gewählt ist, kann das Ventil geschlossen werden und das Abgas kann über das Rohr mit dem kleineren Durchmesser, eine Mittelkammer des Schalldämpfers, Ablenkplattenperforationen, eine Außenkammer des Schalldämpfers, Auslassperforationen und das Auslassrohr geleitet werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn der leise Modus nicht ausgewählt ist, das Ventil in einer geöffneten Stellung gehalten werden und Abgas kann durch das Rohr mit dem größeren Durchmesser, die Auslassperforationen und das Auslassrohr strömen.
Auf diese Weise kann durch das Einstellen des Abgasströmungswegs durch Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern die Dämpfung von Auspuffgeräuschen bei gleichzeitiger Verringerung des Abgasgegendrucks erhöht werden. In dem leisen Modus kann eine höhere Dämpfung durch das Strömen von Abgas durch das Rohr mit dem kleineren Durchmesser und dann das Ausdehnen des Gases in der Mittelkammer erreicht werden. Der Abgasstrom durch die Ablenkplattenperforationen und Auslassperforationen kann eine akustische Impedanz hinzufügen, die das Geräusch weiter dämpfen kann. Die technische Wirkung des Betreibens des Schalldämpfersystems mit geöffnetem Ventil während Bedingungen, bei denen der leise Modus nicht erwünscht ist, besteht darin, dass das Rohr mit dem kleineren Durchmesser als ein Niederfrequenz-Helmholtz-Resonator fungieren kann, der die Akustik des Systems verbessern kann, ohne den Gegendruck wesentlich zu beeinflussen. Durch das Strömen des Abgases durch die Auslassperforationen kann eine Auspuffgeräuschdämpfung erreicht werden, ohne Motorleistung zu opfern. Durch das Verteilen des Abgasstroms auf mehrere Einlassrohre und Schalldämpferkammern kann die Schalldämpferhaltbarkeit aufgrund der verringerten Belastung jedes Rohrs und der Schalldämpferendkappe verbessert werden. Insgesamt kann ein Gleichgewicht zwischen Schalldämpfung und Abgasgegendruckverringerung erreicht werden, wodurch die Bedienerzufriedenheit und der Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Motor mit einem Schalldämpfersystem.
2 zeigt schematisch einen V-Motor mit einem Doppelbank-Abgassystem, das zum Schalldämpfersystem führt.
3A zeigt schematisch das Schalldämpfersystem mit mehreren Einlassrohren, das in einem ersten Modus betrieben wird.
3B zeigt schematisch das Schalldämpfersystem mit mehreren Einlassrohren, das in einem zweiten Modus betrieben wird.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben Schalldämpfersystems.
5 zeigt einen beispielhaften Betrieb des Schalldämpfersystems.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Systeme und Verfahren für ein Auspuffgeräuschdämpfersystem mit mehreren Einlassrohren mit unterschiedlichen Durchmessern. Die 1 und 2 zeigen ein Motorsystem mit zwei Zylinderbänken, wobei jede Bank zu einem Schalldämpfersystem führt. Das Schalldämpfersystem mit mehreren Einlassrohren ist in den 3A-B gezeigt. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, Steuerprogramme durchzuführen, wie etwa das beispielhafte Programm aus 4, um den Betrieb des Schalldämpfersystems auf Grundlage eines gewünschten Auspuffgeräuschpegels einzustellen. Ein beispielhafter Betrieb des Schalldämpfersystems ist in 5 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Zylinders eines Mehrzylindermotors 10 gezeigt, der in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs 5 beinhaltet sein kann. Das Fahrzeug 5 kann für einen Straßenantrieb konfiguriert sein. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Eine Brennkammer 30 (auch Zylinder 30 genannt) des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positioniert en Kolben 36 beinhalten. Der Kolben 36 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem (nicht gezeigt) an mindestens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad (nicht gezeigt) an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und Verbrennungsgase über einen Abgaskanal 48 abführen. Der Abgaskrümmer 48 kann einen Temperatursensor 72 beinhalten. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 48 können über ein entsprechendes Einlassventil 52 und ein entsprechendes Auslassventil 54 wahlweise mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist im Ansaugkrümmer 44 angeordnet in einer Konfiguration gezeigt, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts der Brennkammer 30 bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals FPW einspritzen. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die direkt an die Brennkammer 30 zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in diese auf eine Weise, die als Direkteinspritzung bekannt ist, gekoppelt ist.
Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 62 beinhalten, die eine Drosselklappe 64 aufweist. In diesem besonderen Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal verändert werden, welches einem Elektromotor oder einem Aktor bereitgestellt wird, der mit der Drossel 62 beinhaltet ist, eine Auslegung, die normalerweise als eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die Einlassluft zu verändern, die neben anderen Motorzylindern der Brennkammer 30 bereitgestellt wird. Die Stellung der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch das Drosselstellungssignal TP bereitgestellt werden. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 beinhalten, der stromaufwärts der Drossel 62 zum Messen der Strömungsrate der Luftladung gekoppelt ist, die durch die Drossel 62 in den Zylinder eintritt. Der Ansaugkanal 42 kann außerdem einen Krümmerluftdrucksensor 122 beinhalten, der stromabwärts der Drossel 62 zum Messen des Krümmerluftdrucks (manifold air pressure - MAP) gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen kann eine Verdichtungsvorrichtung, wie etwa ein Turbolader oder ein Kompressor, die mindestens einen Verdichter (nicht gezeigt) beinhaltet, entlang des Ansaugkrümmers 44 angeordnet sein. Bei einem Turbolader kann der Verdichter mindestens teilweise durch eine Turbine (nicht gezeigt), z. B. über eine Welle, angetrieben werden, wobei die Turbine entlang des Abgaskanals 48 angeordnet ist. Bei einem Kompressor kann der Verdichter mindestens teilweise durch den Motor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und enthält möglicherweise keine Turbine.
Ein Zündsystem 88 kann der Brennkammer 30 unter ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereitstellen. Obwohl Fremdzündungskomponenten gezeigt sind, kann/können in einigen Ausführungsformen die Brennkammer 30 oder ein oder mehrere andere Brennkammern des Motors 10 in einem Selbstzündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben sein.
Der Abgassensor 126 ist stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 an den Abgaskanal 58 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder ein UEGO- (universal exhaust gas oxygen sensor - Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine Schmalbandlambdasonde (ältere Systeme betrachten sie als binäre Vorrichtung) oder ein EGO- , ein HEGO- (beheizter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionssteuerungsvorrichtung 70 ist entlang des Abgaskanals 58 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet gezeigt. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC), ein SCR-Katalysator, eine NOx-Falle, ein Benzinpartikelfilter (gasoline particulate filter - GPF), eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser Vorrichtungen oder eine von verschiedenen anderen Emissionssteuervorrichtungen sein.
Ferner kann der Motor 10 ein Abgasrückführungs-(AGR-)system (nicht gezeigt) beinhalten, um dabei zu helfen, NOx und andere Emissionen zu senken. Das AGR-System kann dazu konfiguriert sein, einen Teil des Abgases vom Motorauslass zum Motoreinlass zurückzuführen. In einem Beispiel kann das AGR-System ein Niederdruck-AGR-System sein, wobei Abgas von stromabwärts des Benzinpartikelfilters 70 zum Motoreinlass zurückgeführt wird.
Der Abgaskanal 58 kann außerdem einen Schalldämpfer 71 beinhalten. Der Schalldämpfer 71 kann Auspuffgeräusche dämpfen. Ein niedriger Pegel von Auspuffgeräuschen kann manchmal durch den Betrieb gewünscht sein, wie etwa auf Grundlage der Fahrumgebung (in der Nähe der Schule) oder der Tageszeit (früher Morgen). In einem Beispiel kann ein Bediener einen leisen Betriebsmodus des Schalldämpfers 71 über eine Eingabe in eine Armaturenbrettkonsole (wie etwa einen Touchscreen an einer Mensch-Maschine-Schnittstelle) oder eine intelligente Vorrichtung (wie etwa ein Smartphone, ein Tablet), das kommunikativ mit dem Motorsteuersystem verbunden ist, auswählen. Auf Grundlage des ausgewählten Auspuffgeräuschpegels kann die Steuerung ein Ventil des Schalldämpfers 71 einstellen, um Abgas durch einen gewünschten Strömungsweg zu leiten, der dem ausgewählten Geräuschpegel entspricht.
Ein Abgaskanal, der Abgas von einer Motorbank aufnimmt, kann zu einem von zwei oder mehreren Sätzen von Einlassrohren führen. Jeder Satz von Einlassrohren in den zwei oder mehreren Sätzen beinhaltet ein erstes Einlassrohr und ein zweites Einlassrohr, wobei ein Durchmesser des ersten Einlassrohrs von einem Durchmesser des zweiten Einlassrohrs verschieden ist. In einem Beispiel kann der Durchmesser des ersten Einlassrohrs kleiner als der Durchmesser des zweiten Einlassrohrs sein. In einem weiteren Beispiel kann der Durchmesser des ersten Einlassrohrs größer als der Durchmesser des zweiten Einlassrohrs sein. Der Abgaskanal von der Motorbank kann sich gabeln, um das erste Einlassrohr und das zweite Einlassrohr zu bilden. Das erste Einlassrohr kann zu einer Mittelkammer des Schalldämpfers 71 führen, wobei der Schalldämpfer 71 eine Mittelkammer beinhaltet, die zwischen einer ersten Außenkammer und einer zweiten Außenkammer positioniert ist. Das zweite Einlassrohr kann direkt zu einem Auslassrohr des Schalldämpfers 71 führen. Die Mittelkammer des Schalldämpfers 71 kann durch eine erste Ablenkplatte von der ersten Außenkammer getrennt sein und die Mittelkammer kann durch eine zweite Ablenkplatte von der zweiten Außenkammer getrennt sein, wobei jede der ersten Ablenkplatte und der zweiten Ablenkplatte Ablenkplattenperforationen beinhaltet. Das zweite Einlassrohr kann über Auslassperforationen mit einer der ersten Außenkammer und der zweiten Außenkammer in Fluidverbindung stehen. Ein Ventil kann stromabwärts einer Verbindungsstelle des ersten Einlassrohrs und des zweiten Einlassrohrs und stromaufwärts der Auslassperforationen positioniert sein, um den Abgasstrom durch jedes von dem ersten Einlassrohr und dem zweiten Einlassrohr zu regulieren. Wenn das Ventil in eine geöffnete Stellung betätigt wird, kann in der geöffneten Stellung jedes Ventils Abgas aus dem Abgaskanal über jedes von dem zweiten Einlassrohr, den Auslassperforationen und dem Auslassrohr geleitet werden. Wenn das Ventil in eine geschlossene Stellung betätigt wird, kann Abgas aus dem Abgaskanal über jedes von dem ersten Einlassrohr, der Mittelkammer, den Ablenkplattenperforationen, einer der ersten Außenkammer und der zweiten Außenkammer, Auslassperforationen, das zweite Einlassrohr und das Auslassrohr geleitet werden. Jede der Ablenkplattenperforationen und Auslassperforationen kann eine Vielzahl von einzelnen Öffnungen beinhalten. Der Schalldämpfer 71 wird in Bezug auf 2 und 3 ausführlicher erörtert.
Das Fahrzeug 5 kann ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug mit lediglich einem Motor oder ein Elektrofahrzeug mit lediglich (einer) elektrischen Maschine(n). Im gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 53. Die elektrische Maschine 53 kann ein Elektromotor oder ein Elektromotor/Generator sein. Die Kurbelwelle 40 des Motors 10 und die elektrische Maschine 53 sind über ein Getriebe 57 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 in Eingriff gebracht sind. Im dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 53 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 56 ist zwischen der elektrischen Maschine 53 und dem Getriebe 57 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung in Eingriff zu bringen oder außer Eingriff zu bringen, um die Kurbelwelle 40 mit der elektrischen Maschine 53 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 53 mit dem Getriebe 57 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen trennen. Das Getriebe 57 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebe oder eine andere Getriebeart sein. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, die Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeuge beinhalten.
Die elektrische Maschine 53 nimmt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 59 auf, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 53 kann außerdem als ein Generator betrieben werden, um elektrische Leistung bereitzustellen, um die Batterie 59 zu laden, zum Beispiel während eines Bremsvorgangs.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen unterschiedliche Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, welche die Messung der Folgenden beinhalten: des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) vom Luftmassenstromsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) vom Temperatursensor 112, der an die Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsmesssignals (profile ignition pickup -PIP) vom Hall-Sensor 118 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselstellung (throttle position - TP) von einem Drosselstellungssensor; einer Stellung des aktiven Abgasventils 75 vom Stellungssensor 76; einer Abgastemperatur im Abgaskrümmer vom Sensor 72 und eines Absolutkrümmerdrucksignals, MAP (absolute manifold pressure - Absolutkrümmerdruck), vom Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Vakuums, oder Drucks, in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass unterschiedliche Kombinationen aus den vorstehenden Sensoren verwendet werden können, wie etwa ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anzeige des Motordrehmoments bereitstellen. Ferner kann dieser Sensor, gemeinsam mit der erfassten Motordrehzahl, eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (die Luft beinhaltet) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der ebenfalls als ein Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen für jede Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen. Ferner kann die Steuerung 12 ein oder mehrere Kurbelwellenbeschleunigungssignale von einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor, ein Fahrzeugraddrehzahlsignal von einem Raddrehzahlsensor, Lenkbewegungen von einem Lenkungssensor und Winkelgeschwindigkeit und Schlupfwinkel eines Giersensors empfangen. Zusätzlich kann die Steuerung 12 mit einer Clusteranzeigevorrichtung in Verbindung stehen, um zum Beispiel den Fahrer auf Fehler im Motor- oder Abgassystem aufmerksam zu machen. Der Speichermedium-Festwertspeicher 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die vom Prozessor 102 zum Durchführen der nachfolgend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorgesehen aber nicht konkret aufgeführt sind, durchgeführt werden können.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen des Motorgeräuschpegels ein Betätigen des aktiven Auslassventils 75 umfassen, um die Menge des durch das aktive Auslassventil 75 strömenden Abgases einzustellen.
Ein Navigationssystem 54 kann mit der Steuerung 12 gekoppelt sein, um einen Echtzeitstandort des Fahrzeugs 5 zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt (z. B. während einer Fahrzeugfahrt) über ein Globales Positionsbestimmungssatelliten (Global Positioning Satellite - GPS)-System zu bestimmen. Das Navigationssystem kann über drahtlose Kommunikation mit einem externen Server und/oder einer Netzwerk-Cloud verbunden sein. Die Steuerung 12 kann zur direkten Kommunikation des Fahrzeugs 5 mit einer Netzwerk-Cloud an eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung gekoppelt sein. Unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und des Navigationssystems 54 kann die Steuerung 14 Straßenzustände, Verkehrsbedingungen, Höhenlage und andere Fahrbedingungen abrufen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Beispielversion des Motors 10, der mehrere Zylinder beinhaltet, die in einer V-Konfiguration (z. B. V-Motor) angeordnet sind, als V-Motor 202 gezeigt. Der Motor 202 beinhaltet eine Vielzahl von Brennkammern oder Zylindern. Die Vielzahl von Zylindern des Motors 202 sind als Gruppen von Zylindern auf unterschiedlichen Motorbänken angeordnet. Im dargestellten Beispiel beinhaltet der Motor 202 zwei Motorzylinderbänke 30A, 30B. Somit sind die Zylinder als eine erste Gruppe von Zylindern (vier Zylinder in dem dargestellten Beispiel), die auf der ersten Motorbank 30A angeordnet und als A1-A4 gekennzeichnet sind, und eine zweite Gruppe von Zylindern (vier Zylinder in dem dargestellten Beispiel), die auf der zweiten Motorbank 30B angeordnet und als B1-B4 gekennzeichnet sind. Es versteht sich, dass obwohl das in 1 dargestellte Beispiel einen V-Motor zeigt, bei dem die Zylinder auf verschiedenen Bänken angeordnet sind, dies keine Einschränkung darstellen soll, und in alternativen Beispielen der Motor ein Reihenmotor sein kann, bei dem sich alle Motorzylinder auf einer gemeinsamen Motorbank befinden können.
Der Motor 202 kann Ansaugluft über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen, der mit dem verzweigten Ansaugkrümmer 44A, 44B in Verbindung steht. Insbesondere nimmt die erste Motorbank 30A Ansaugluft vom Ansaugkanal 42 über einen ersten Ansaugkrümmer 44A auf, während die zweite Motorbank 30B Ansaugluft vom Ansaugkanal 142 über den zweiten Ansaugkrümmer 44B aufnimmt. Obwohl die Motorbänke 30A, 30B mit einem gemeinsamen Ansaugkrümmer gezeigt sind, versteht es sich, dass der Motor in alternativen Beispielen zwei getrennte Ansaugkrümmer beinhalten kann. Die den Zylindern des Motors zugeführte Luftmenge kann durch das Einstellen einer Stellung der Drossel 62 an der Drosselklappe 64 gesteuert werden. Zusätzlich kann eine jeder Gruppe von Zylindern an den spezifischen Bänken zugeführte Luftmenge durch das Verändern einer Einlassventilsteuerung eines oder mehrerer an die Zylinder gekoppelten Einlassventile eingestellt werden.
An den Zylindern der ersten Motorbank 30A erzeugte Verbrennungsprodukte werden zu einer oder mehreren Emissionssteuervorrichtungen im ersten Abgaskrümmer 48A geleitet, wo die Verbrennungsprodukte behandelt werden, bevor sie an die Umgebung abgegeben werden. Eine erste Emissionssteuervorrichtung 70A ist an den ersten Abgaskrümmer 48A gekoppelt. Die erste Emissionssteuervorrichtung 70A kann einen oder mehrere Abgaskatalysatoren beinhalten. Das an der ersten Motorbank 30A erzeugte Abgas wird an der Emissionssteuervorrichtung 70A behandelt.
An den Zylindern der zweiten Motorbank 30B erzeugte Verbrennungsprodukte werden über den zweiten Abgaskrümmer 48B an die Umgebung abgegeben. Eine zweite Emissionssteuervorrichtung 70B ist an den zweiten Abgaskrümmer 48B gekoppelt. Die zweite Emissionssteuervorrichtung 70B kann einen oder mehrere Abgaskatalysatoren beinhalten. Das an der zweiten Motorbank 30B erzeugte Abgas wird an der Emissionssteuervorrichtung 70B behandelt.
Obwohl 2 jede Motorbank an entsprechende Unterbauemissionssteuervorrichtungen gekoppelt zeigt, kann in alternativen Beispielen jede Motorbank an entsprechende Emissionssteuervorrichtungen 70A, 70B gekoppelt sein, jedoch mit einer gemeinsamen Unterbauemissionssteuervorrichtung, die stromabwärts in einem gemeinsamen Abgasdurchgang positioniert ist.
Es können unterschiedliche Sensoren an den Motor 202 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein erster Abgassensor 126A an den ersten Abgaskrümmer 48A der ersten Motorbank 30A stromaufwärts der ersten Emissionssteuervorrichtung 70A gekoppelt sein, während ein zweiter Abgassensor 126B an den zweiten Abgaskrümmer 48B der zweiten Motorbank 30B stromaufwärts der zweiten Emissionssteuervorrichtung 70B gekoppelt ist. In weiteren Beispielen können zusätzliche Abgassensoren stromabwärts der Emissionssteuervorrichtungen gekoppelt sein. Noch andere Sensoren, wie etwa Temperatursensoren, können zum Beispiel an die Unterbauemissionssteuervorrichtungen gekoppelt beinhaltet sein. Wie in 2 ausgeführt, können die Abgassensoren 126A und 126B Abgas-Lambdasonden beinhalten, wie etwa EGO- , HEGO- oder UEGO-Sensoren. Es können unterschiedliche Temperatursensoren im Abgassystem des Motors 202 beinhaltet sein, welche die Abgaskrümmer-Temperatursensoren 72A und 72B (angepasst, um die Abgastemperatur im Abgaskrümmer zu messen, an den sie gekoppelt sind) beinhalten. In alternativen Ausführungsformen beinhaltet das Abgassystem möglicherweise einige oder alle dieser Temperatursensoren nicht, und stattdessen können Temperaturen auf Grundlage von anderen Motorbetriebszuständen modelliert werden, wie in dieser Schrift genauer erläutert.
Der erste Abgaskrümmer 48A kann über die erste Emissionssteuervorrichtung 70A zu einem ersten Abgaskanal 58A führen und der zweite Abgaskrümmer 48B kann über die zweite Emissionssteuervorrichtung 70B zu einem zweiten Abgaskanal 58B führen. Der erste Abgaskanal 58A kann sich in ein erstes Einlassrohr 208 und ein zweites Einlassrohr 212 gabeln, das zum Schalldämpfer 71 führt. Der zweite Abgaskanal 58B kann sich in ein drittes Einlassrohr 206 und ein viertes Einlassrohr 210 gabeln, das zum Schalldämpfer 71 führt. Der Durchmesser des ersten Einlassrohrs 208 und des dritten Einlassrohrs 206 kann in Bezug auf den Durchmesser des zweiten Einlassrohrs 212 und des vierten Einlassrohrs 210 kleiner sein. Ein erstes Auslassrohr 216 und ein zweites Einlassrohr 214 können an den Schalldämpfer 71 gekoppelt sein, um Abgas vom Schalldämpfer 71 nach außen zum Endrohr und in die Umgebung zu strömen. Ein Betriebsverfahren des Schalldämpfers 71 wird unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
In einem Beispiel kann der Motor eine einzelne Motorbank beinhalten und Abgas von der einzelnen Motorbank kann über zwei Einlassrohre (wie etwa das erste Einlassrohr 208 und das zweite Einlassrohr 212) zum Schalldämpfer geleitet werden. Abgas kann über ein einzelnes Auslassrohr 216 (wie etwa das einzelne Auslassrohr 216) aus dem Schalldämpfer 71 strömen.
Die 3A-B zeigen ein Schalldämpfersystem 301, das einen Schalldämpfer 302 beinhaltet. In einem Beispiel kann der Schalldämpfer 302 der Schalldämpfer 71 in den 1-2 sein. Auf einer Seite kann sich ein erster Abgaskanal 324 (der von einer ersten Motorbank ausgeht) in ein erstes Einlassrohr 326 und ein zweites Einlassrohr 327 gabeln, das zum Schalldämpfer 302 führt. Auf einer weiteren Seite kann sich ein zweiter Abgaskanal 304 (der von einer zweiten Motorbank ausgeht) in ein drittes Einlassrohr 306 und ein viertes Einlassrohr 307 gabeln, das zum Schalldämpfer 302 führt. Jedes von dem ersten Einlassrohr 326 und dem zweiten Einlassrohr 327 kann von der einen Seite in den Schalldämpfer eintreten, und jedes von dem dritten Einlassrohr 306 und dem vierten Einlassrohr 307 kann von der anderen Seite in den Schalldämpfer 302 eintreten. Das erste und zweite Einlassrohr können sich parallel zueinander erstrecken, während sich das dritte und vierte Einlassrohr parallel zueinander erstrecken. In einem Beispiel kann jedes der Einlassrohre einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Jedes von dem ersten Einlassrohr 326 und dem dritten Einlassrohr 306 kann in Bezug auf den Durchmesser des zweiten Einlassrohrs 327 und des vierten Einlassrohrs 307 einen kleineren Durchmesser aufweisen. In einem Beispiel können der Durchmesser des ersten Einlassrohrs 326 (wie durch D1 in 3A gezeigt) und des dritten Einlassrohrs 306 (wie durch D1 in 3A gezeigt) 2 Zoll (z. B. 5 cm) betragen, während der Durchmesser von jedem von dem zweiten Einlassrohr 327 (wie durch D2 in 3A gezeigt) und dem vierten Einlassrohr 307 (wie durch D2 in 3A gezeigt) 2,75 Zoll (z. B. 7 cm) betragen kann. In einem weiteren Beispiel kann der Querschnitt von jedem der Einlassrohre oval, quadratisch, rechteckig und eine beliebige andere Form sein. Als ein Beispiel kann die Querschnittsfläche des zweiten Einlassrohrs 327 und des vierten Einlassrohrs 307 25-50 % größer sein als die des ersten Einlassrohrs 326 und des dritten Einlassrohrs 306.
Der Schalldämpfer 302 kann eine Mittelkammer 316, eine erste Außenkammer 314 und eine zweite Außenkammer 312 beinhalten. Die Mittelkammer 316 kann über eine erste Ablenkplatte 320 von der ersten Außenkammer 314 getrennt sein, während die Mittelkammer 316 über eine zweite Ablenkplatte 318 von der zweiten Außenkammer 312 getrennt sein kann. Die erste Ablenkplatte 320 kann erste Ablenkplattenperforationen 311 beinhalten, um eine Fluidverbindung zwischen der Mittelkammer 316 und der ersten Außenkammer 314 zu ermöglichen. Die zweite Ablenkplatte 318 kann zweite Ablenkplattenperforationen 309 beinhalten, um eine Fluidverbindung zwischen der Mittelkammer 316 und der zweiten Außenkammer 312 zu ermöglichen. In einem Beispiel kann jede der ersten Ablenkplattenperforationen und der zweiten Ablenkplattenperforationen 36 einzelne Perforationen beinhalten, wobei jede Perforation einen Durchmesser von 5 mm aufweist.
Jedes von dem ersten Einlassrohr 326 und dem dritten Einlassrohr 306 kann sich zu der Mittelkammer 316 öffnen. Ein erstes Ventil 334 kann an das zweite Einlassrohr 327 gekoppelt sein, um den Abgasstrom durch das zweite Einlassrohr 327 zu regulieren. Ein zweites Ventil 336 kann an das vierte Einlassrohr 307 gekoppelt sein, um den Abgasstrom durch das vierte Einlassrohr 307 zu regulieren.
Die ersten Auslassperforationen 329 können eine Fluidverbindung zwischen der ersten Außenkammer 314 und dem zweiten Einlassrohr 327 ermöglichen. Die zweiten Auslassperforationen 310 können eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Außenkammer 312 und dem vierten Einlassrohr 307 ermöglichen. Die ersten Auslassperforationen 329 und die zweiten Auslassperforationen 310 können stromabwärts des ersten Ventils 334 bzw. des zweiten Ventils 336 positioniert sein. In einem Beispiel kann jede der ersten Auslassperforationen 329 und der zweiten Auslassperforationen 310 194 einzelne Perforationen (Öffnungen) beinhalten, wobei jede Perforation einen Durchmesser von 5 mm aufweist. Stromabwärts der ersten Auslassperforationen 329 kann das zweite Einlassrohr 327 zu einem ersten Auslassrohr 328 führen, und stromabwärts der zweiten Auslassperforationen 310 kann das vierte Einlassrohr 327 zu einem zweiten Auslassrohr 308 führen. Jedes von dem ersten Auslassrohr 328 und dem zweiten Auslassrohr 308 kann von der Oberseite des Schalldämpfers 302 aus dem Schalldämpfer austreten.
3A zeigt einen beispielhaften Betrieb 300 des Schalldämpfersystems 301 in einem ersten Modus. Der erste Modus kann auch als der Motorleistungsprioritätsmodus bezeichnet werden, da während des Betriebs in diesem Modus der Abgasgegendruck verringert wird, wodurch die Motorleistungsausgabe verbessert wird. In dem ersten Modus kann sich jedes von dem ersten Ventil 334 und dem zweiten Ventil 336 in seiner jeweiligen geöffneten Stellung befinden. Abgas von einer ersten Motorbank kann über den ersten Abgaskanal 324 in das Schalldämpfersystem strömen, während Abgas von einer zweiten Motorbank über den zweiten Abgaskanal 304 in das Schalldämpfersystem strömen kann. Aufgrund der geöffneten Stellung des ersten Ventils 334 kann das Abgas, das durch den ersten Abgaskanal 324 eintritt, ungehindert durch das zweite Einlassrohr 327 strömen. Gleichermaßen kann aufgrund der geöffneten Stellung des zweiten Ventils 336 das Abgas, das durch den zweiten Abgaskanal 304 eintritt, ungehindert durch das vierte Einlassrohr 307 strömen. Das in das zweite Einlassrohr 327 eintretende Abgas kann dann durch die ersten Auslassperforationen 329 strömen, während das in das vierte Einlassrohr 307 eintretende Abgas dann durch die zweiten Auslassperforationen 310 strömen kann. Die Auslassperforationen können einen kontrollierten Pegel einer Breitbanddämpfung mit höherer Frequenz zu dem Schall des Abgases hinzufügen, das durch das Schalldämpfersystem strömt. Die Frequenz und der Bereich der Schalldämpfung an den Auslassperforationen können von der Größe jeder Perforation sowie der Position der Perforationen entlang der Rohre 327 und 307 abhängig sein. Nach dem Durchlaufen der Auslassperforationen kann das Abgas, das durch das zweite Einlassrohr 327 (und durch das vierte Auslassrohr 307) strömt, zu dem Endrohr (und dann in die Umgebung) geleitet werden.
Ein kleinerer Teil des Abgases von jedem von dem ersten Abgaskanal 324 und dem zweiten Abgaskanal 304 kann über das erste Einlassrohr 326 bzw. das dritte Einlassrohr 306 in die Mittelkammer 316 eintreten. Das Mischen des Abgases aus den Motorbänken kann die Qualität und den Charakter des Klangs verbessern. Nach dem Mischen in der Mittelkammer kann das Abgas in die erste Außenkammer 314 und die zweite Außenkammer 312 über die ersten Ablenkplattenperforationen 311 bzw. zweiten Ablenkplattenperforationen 309 eintreten. Die Übermittlung eines kleinen Teils des Abgases durch die Rohre mit geringerem Durchmesser (erstes Einlassrohr 326 und drittes Einlassrohr 306) kann die Qualität und den Charakter des Auspuffgeräuschs verbessern. Von der ersten Außenkammer 314 wird das Abgas über die ersten Auslassperforationen 329 zu dem zweiten Einlassrohr 327 geleitet und von der zweiten Außenkammer 312 wird das Abgas über die zweiten Auslassperforationen 310 zu dem vierten Einlassrohr 307 geleitet. Der kleinere Teil des Abgases, das durch die Mittelkammer geleitet wird, kann sich mit dem primären Abgasstrom durch das zweite Einlassrohr 327 und das vierte Einlassrohr 307 wieder verbinden.
Da während des Betriebs im ersten Modus der primäre Abgasstrom auf innerhalb der Einlassrohre beschränkt ist und ein größeres Volumen des Abgases nicht durch den Schalldämpfer 302 strömen kann und sich nicht ausdehnt oder beeinträchtigt wird, kann der Abgasgegendruck verringert werden. Die Verringerung des Abgasgegendrucks kann zu einer erhöhten Motorleistung und Kraftstoffeffizienz führen. Während des Betriebs im ersten Modus können die Rohre mit geringerem Durchmesser (erstes Einlassrohr 326 und drittes Einlassrohr 306) und das Volumen des Schalldämpfers 302 als Niederfrequenz-Helmoltz-Resonator fungieren. Die Abstimmung verbessert die Qualität des Auspuffgeräuschs, während sie eine minimale Auswirkung auf den Abgasgegendruck hat. Der Grad der erreichten Abstimmung kann auf Grundlage von Größe und Form (wie etwa Länge, Durchmesser, Anzahl von Ablenkplattenperforationen) der Rohre mit niedrigerem Durchmesser und des Schalldämpfers 302 eingestellt werden. Auf diese Weise kann der Abgasgegendruck verringert werden, während das Auspuffgeräusch gedämpft wird und die Auspuffgeräuschqualität verbessert wird. Da das gesamte Abgasvolumen nicht durch den Schalldämpfer geleitet wird, kann die Haltbarkeit des Schalldämpfers verbessert werden.
3B zeigt einen beispielhaften Betrieb 350 des Schalldämpfersystems 301 in einem zweiten Modus. Der zweite Modus kann auch als der leise Modus bezeichnet werden, da während des Betriebs in diesem Modus ein niedrigerer Pegel von Auspuffgeräusch (für die Fahrgäste des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs hörbares Geräusch aufgrund des Abgasstroms vom Motor an die Umgebung über das Abgassystem und das Endrohr) gewünscht ist. In dem zweiten Modus kann sich jedes von dem ersten Ventil 334 und dem zweiten Ventil 336 in seiner jeweiligen geschlossenen Stellung befinden. Abgas von der ersten Motorbank kann über den ersten Abgaskanal 324 in das Schalldämpfersystem strömen, während Abgas von der zweiten Motorbank über den zweiten Abgaskanal 304 in das Schalldämpfersystem strömen kann.
Da das erste Ventil 334 und das zweite Ventil 336 geschlossen sind, kann das Abgas aus dem ersten Abgaskanal 324 in das erste Einlassrohr 326 eintreten und das Abgas aus dem zweiten Abgaskanal 304 kann in das dritte Einlassrohr 306 eintreten. Da der Abgasstrom zuerst durch die Rohre mit dem kleineren Durchmesser (erstes Einlassrohr 326 und drittes Einlassrohr 306) strömt, kann das Auspuffgeräusch gedämpft werden. Abgas von jedem von dem ersten Einlassrohr 326 und dem dritten Einlassrohr 306 kann dann in die Mittelkammer 316 eintreten, in welcher der Abgasstrom ausgedehnt wird. Die Ausdehnung des Gases erzeugt eine Breitbanddämpfung des Schalls. Ferner kann der Abgasstrom in der Mittelkammer 316 Impulse des Abgasstroms durch das Mischen des Abgasstroms aus zwei Motorbänken glätten, was den Schall weiter abschwächen kann.
Aus der Mittelkammer 316 kann das Abgas in die erste Außenkammer 314 und die zweite Außenkammer 312 über die ersten Ablenkplattenperforationen 311 bzw. zweiten Ablenkplattenperforationen 309 eintreten. Der Abgasstrom durch die Ablenkplattenperforationen kann eine akustische Impedanz hinzufügen, wodurch die Schalldämpfung erhöht wird. Der erreichte Dämpfungspegel und die damit verbundene Änderung des Gegendrucks können auf Grundlage der Anzahl der einzelnen Öffnungen in den Ablenkplattenperforationen eingestellt werden. Der Abgasstrom kann sich beim Eintreten in die Außenkammer weiter ausdehnen und eine Geräuschpegeldämpfung verursachen.
Von der ersten Außenkammer 314 wird das Abgas über die ersten Auslassperforationen 329 zu dem zweiten Einlassrohr 327 geleitet und von der zweiten Außenkammer 312 wird das Abgas über die zweiten Auslassperforationen 310 zu dem vierten Einlassrohr 307 geleitet. Der Abgasstrom durch die Auslassperforationen kann eine Impedanz hinzufügen, wodurch das Auspuffgeräusch weiter gedämpft wird. Der erreichte Dämpfungspegel und die entsprechende Änderung des Abgasgegendrucks können auf Grundlage der Anzahl der einzelnen Öffnungen in den Auslassperforationen eingestellt werden. Die Position der Auslassperforationen (bei jedem von dem zweiten Einlassrohr 327 und dem vierten Einlassrohr 307) kann eingestellt werden, um eine stehende Welle in den Rohren mit dem größeren Durchmesser (das zweite Einlassrohr 327 und das vierte Einlassrohr 307) zu beeinflussen und das Abstimmen des Geräuschs unterstützen. Auf diese Weise kann im leisen Modus durch das Strömen von Abgas durch das Rohr mit dem kleineren Durchmesser und das Ausdehnen des Abgases innerhalb der Schalldämpferkammern eine höhere Dämpfung des Auspuffgeräusches erreicht werden. Durch das Begrenzen der Anzahl von Ablenkplatten innerhalb des Schalldämpfers 302 kann der Abgasgegendruck verringert werden.
Auf diese Weise können die Komponenten aus den 1 und 2 einer fahrzeuginternen Steuerung, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte computerlesbare Anweisungen beinhaltet, Folgendes ermöglichen: bei Anzeige des Betriebs des Schalldämpfersystems in einem leisen Modus, das Betätigen eines Ventils, das stromabwärts einer Verbindungsstelle eines Einlassrohrs mit dem kleineren Durchmesser und eines Einlassrohrs mit dem größeren Durchmesser gekoppelt ist, das von einem an eine Motorbank gekoppelten Abgaskanal ausgeht, in eine geschlossene Stellung, das Leiten von Abgas durch das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser, eine Mittelkammer eines Schalldämpfers, Ablenkplattenperforationen in einer Ablenkplatte, welche die Mittelkammer von einer Außenkammer trennt, Auslassperforationen, die das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser und die Außenkammer in Fluidverbindung bringen, das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser und ein Auslassrohr, um das Auspuffgeräusch zu dämpfen. Wenn kein leiser Modus angezeigt ist, wird das Ventil in eine geöffnete Stellung betätigt, um Abgas direkt von dem Abgaskanal zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten und dann das Abgas über die Auslassperforationen zu dem Auslassrohr zu leiten, um den Abgasgegendruck zu verringern.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betreiben eines Schalldämpfersystems (wie etwa das Schalldämpfersystem 301 in den 3A-B). Wie vorstehend erläutert, kann ein Abgassystem eines Fahrzeugs ein Schalldämpfersystem beinhalten, das dazu ausgelegt ist, das Auspuffgeräusch auf einen gewünschten Pegel zu steuern. Das Auspuffgeräusch ist als ein Geräusch definiert, das für die Fahrgäste des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs aufgrund des Abgasstroms vom Motor an die Umgebung über das Abgassystem und das Endrohr hörbar ist. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 400 und der übrigen in dieser Schrift beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1) auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf die 1-3 A,B beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Das Verfahren beginnt bei 402 und beinhaltet das Schätzen und/oder das Messen von Motorbetriebsbedingungen. Motorbetriebsbedingungen können Motordrehzahl und/oder -last, Motortemperatur, Umgebungstemperatur, Abgaskrümmertemperatur, Abgastemperaturen in den Abgasrohren, Gasdrücke, Luftmassenstrom usw. beinhalten. Der Fahrzeugstandort kann auf Grundlage von Eingaben von einem fahrzeuginternen Navigationssystem und/oder von einem externen Server bestimmt werden. Ferner können zulässige Geräuschpegel am Standort des Fahrzeugs aus einer fahrzeuginternen und/oder fahrzeugexternen Datenbank abgerufen werden.
Bei 404 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob ein leiser Betriebsmodus für das Schalldämpfersystem gewünscht ist. In einem leisen Betriebsmodus wird das Auspuffgeräusch auf einen höheren Pegel in Bezug auf den Schalldämpferbetrieb außerhalb des leisen Modus gedämpft. Ein geringeres Auspuffgeräusch kann durch den Bediener während der Fahrzeugfahrt durch bestimmte Nachbarschaften (wie etwa in der Nähe von Schulen und/oder Krankenhäusern) wünschenswert sein. Außerdem kann der Bediener während bestimmter Zeiträume des Tages, wie etwa am frühen Morgen, ein geringeres Auspuffgeräusch wünschen. Der Bediener kann einen leisen Betriebsmodus des Schalldämpfers über eine Eingabe in eine Armaturenbrettkonsole (wie etwa einen Touchscreen an einer Mensch-Maschine-Schnittstelle) oder eine intelligente Vorrichtung (wie etwa ein Smartphone, ein Tablet), das kommunikativ mit dem Motorsteuersystem verbunden ist, auswählen. Ferner kann die Steuerung das Schalldämpfersystem im leisen Modus betreiben, wenn bestimmt wird, dass die zulässigen Geräuschpegel am Standort des Fahrzeugs unter einem Schwellenwertpegel liegen (wie etwa unter 74 dBA).
Wenn bestimmt wird, dass der leise Modus gewünscht/ausgewählt ist, kann das Schalldämpfersystem in einem zweiten Modus betrieben werden, wie unter Bezugnahme auf 3B ausgeführt. Bei 406 können die Schalldämpfersystemventile (wie etwa das erste Ventil 334 und das zweite Ventil 336 in den 3A-B), die einen Abgasstrom in die Einlassrohre mit dem größeren Durchmesser (wie etwa das zweite Einlassrohr 327 und das vierte Einlassrohr 307 in den 3A-B) zulassen, geschlossen werden. Die Steuerung kann ein Signal an die Aktoren der entsprechenden Ventile senden, um die Ventile in ihre jeweilige vollständig geschlossene Stellung zu betätigen. Aufgrund des Schließens der Schalldämpfersystemventile kann das Abgas derartig geleitet werden, dass es aus den Abgaskanälen strömt, die jeder Motorbank entsprechen, um in die Einlassrohre mit dem kleineren Durchmesser (erstes Einlassrohr 326 und drittes Einlassrohr 306 in den 3A-B) einzutreten.
Bei 410 kann das Abgas durch die Einlassrohre mit dem kleineren Durchmesser strömen und in die Mittelkammer (wie etwa die Mittelkammer 316 in den 3A-B) des Schalldämpfers (wie etwa der Schalldämpfer 302 in den 3A-B) eintreten. Bei 412 kann in der Mittelkammer das Abgas, das von zwei Motorbänken über die zwei Einlassrohre mit dem kleineren Durchmesser kommt, gemischt und ausgedehnt werden. Die Strömung von Abgas durch die Rohre mit dem kleineren Durchmesser und die anschließende Ausdehnung in der Mittelkammer können eine Dämpfung des Auspuffgeräuschs verursachen.
Bei 414 kann Abgas aus der Mittelkammer zu zwei Außenkammern (wie etwa der ersten Außenkammer 314 und der zweiten Außenkammer 312 in den 3A-B), die sich auf jeder Seite der Mittelkammer befinden, über Ablenkplattenperforationen (wie etwa die ersten Ablenkplattenperforationen 311 und die zweiten Ablenkplattenperforationen 309 in den 3A-B) an Ablenkplatten (wie etwa die Ablenkplatten 320 und 318 in den 3A-B), welche die Mittelkammer von den Außenkammern trennen, geleitet werden. Das Abgas kann in den Außenkammern weiter ausgedehnt werden. Eine Strömung durch die Ablenkplattenperforationen und eine weitere Ausdehnung können eine akustische Impedanz hinzufügen und das Auspuffgeräusch weiter abschwächen.
Bei 416 kann Abgas von den Außenkammern zu den Rohren mit dem größeren Durchmesser über Auslassperforationen (wie etwa die ersten Auslassperforationen 329 und die zweiten Auslassperforationen 310 in den 3A-B) geleitet werden, welche die Außenkammern mit den Rohren mit dem größeren Durchmesser in Fluidverbindung bringen. Das Strömen von Abgas durch die Vielzahl von Öffnungen in den Auslassperforationen erhöht die Impedanz und kann die Schalldämpfung weiter unterstützen. Von den Rohren mit dem größeren Durchmesser kann bei 418 das Abgas über die Auslassrohre (wie etwa die Auslassrohre 328 und 308 in den 3A-B) zu dem Endrohr strömen. Auf diese Weise kann das Abgas durch Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern und Schalldämpferkammern zur wirksamen Schalldämpfung ohne eine erhebliche Zunahme des Abgasgegendrucks geleitet werden.
Wenn bei 404 bestimmt wird, dass der leise Modus nicht gewünscht ist, kann das Schalldämpfersystem in einem ersten Modus betrieben werden, wie unter Bezugnahme auf 3A ausgeführt. Bei 420 können die Schalldämpfersystemventile geöffnet werden, die den Abgasstrom in die Einlassrohre mit dem größeren Durchmesser ermöglichen. Die Steuerung kann ein Signal an die Aktoren der entsprechenden Ventile senden, um die Ventile in ihre jeweilige geöffnete Stellung zu betätigen. Aufgrund des Öffnens der Schalldämpfersystemventile kann das Abgas bei 422 derartig geleitet werden, dass es aus den Abgaskanälen strömt, die jeder Motorbank entsprechen, um in die Einlassrohre mit dem größeren Durchmesser einzutreten und durch die geöffneten Ventile zu strömen.
Bei 422 kann Abgas aus den Rohren mit dem größeren Durchmesser über die Auslassperforationen zum Auslassrohr geleitet werden. Die Auslassperforationen können eine Breitbanddämpfung mit höherer Frequenz zu dem Schall des Abgases hinzufügen, das durch das Schalldämpfersystem strömt. Bei 426 kann das Abgas über die Auslassrohre zu dem Endrohr strömen. Wenn der leise Modus nicht gewünscht ist, kann der Gegendruck durch das Beschränken des Abgasstroms auf die Rohre mit dem größeren Durchmesser und die Auslassrohre verringert werden. Die Verringerung des Abgasgegendrucks kann zu einer erhöhten Motorleistung und Kraftstoffeffizienz führen. Während des Betriebs im ersten Modus können die Rohre mit geringerem Durchmesser und das Volumen des Schalldämpfers als Niederfrequenz-Helmoltz-Resonator fungieren und die Qualität des Auspuffgeräusches verbessern.
In einem Beispiel können die Schalldämpfersystemventile beseitigt werden und der Abgasstrom im ersten Modus kann während aller Motorbetriebsbedingungen ausgeführt werden. Ohne die Schalldämpfersystemventile kann die Auspuffgeräuschdämpfung, wie sie durch den Abgasstrom durch die Auslassperforationen und den Betrieb der Einlassrohre mit dem kleineren Durchmesser als Abstimmvorrichtungen erreicht wird, für alle Bedingungen ausreichend sein und eine weitere Dämpfung wird möglicherweise gewünscht. Durch das Beschränken der Strömung eines größeren Teils des Abgases innerhalb der Einlass- und Auslassrohre, ohne sich innerhalb des Schalldämpferkörpers auszudehnen, kann der Abgasgegendruck verringert werden.
Auf diese Weise kann während einer ersten Bedingung ein Schalldämpfersystem in einem ersten Modus betrieben werden, um Abgas aus einem Abgaskanal durch ein Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser eines Schalldämpfers zu leiten, wobei ein Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser und eine Schalldämpferkammer vor dem Austreten aus dem Schalldämpfersystem über ein Auslassrohr umgangen werden; und während einer zweiten Bedingung kann ein Schalldämpfersystem in einem zweiten Modus betrieben werden, um Abgas aus dem Abgaskanal zuerst durch das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser, die Schalldämpferkammer und dann das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten, bevor es über das Auslassrohr aus dem Schalldämpfersystem austritt. Während der ersten Bedingung wird der Auspuffgeräuschpegel gesenkt und während der zweiten Bedingung wird der Abgasgegendruck gesenkt. Im ersten Modus wird ein Ventil, das die Strömung in jedes von dem Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser und dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser reguliert, in eine geöffnete Stellung betätigt und im zweiten Modus wird das Ventil in eine geschlossene Stellung betätigt.
5 zeigt eine beispielhafte Zeitachse 500, die den Betrieb eines Schalldämpfersystems (wie etwa des Schalldämpfersystems 301 in den 3A-B) veranschaulicht, um Auspuffgeräusch und Abgasgegendruck auf Grundlage eines ausgewählten Betriebsmodus zu verringern. Die Horizontale (x-Achse) kennzeichnet die Zeit und die vertikalen Markierungen t1-t3 stellen wichtige Zeitpunkte im Programm für den Schalldämpfersystembetrieb dar.
Der erste Verlauf, Linie 502, zeigt eine Veränderung der Motordrehzahl, die über einen Kurbelwellenstellungssensor geschätzt wird. Der zweite Verlauf, Linie 504, zeigt einen Betriebsmodus des Schalldämpfersystems. Der Schalldämpfer kann in einem ersten Modus (in dieser Schrift auch als Motorleistungsprioritätsmodus bezeichnet) oder einem zweiten Modus (in dieser Schrift auch als leiser Modus bezeichnet) betrieben werden. In dem ersten Modus wird die Abgasgegendruckverringerung mit der Auspuffgeräuschdämpfung priorisiert und in dem zweiten Modus wird die Auspuffgeräuschdämpfung priorisiert, während niedrigere Abgasgegendruckpegel aufrechterhalten werden. Das Schalldämpfersystem kann als Standard im ersten Modus betrieben werden, während der Bediener einen leisen Betriebsmodus (zweiter Modus) des Schalldämpfers über eine Eingabe in eine Armaturenbrettkonsole (wie etwa einen Touchscreen an einer Mensch-Maschine-Schnittstelle) oder eine intelligente Vorrichtung (wie etwa ein Smartphone oder ein Tablet), das kommunikativ mit dem Motorsteuersystem verbunden ist, auswählen kann. Der dritte Verlauf, Linie 506, zeigt eine Stellung eines ersten Schalldämpferventils (wie etwa des Ventils 334 in den 3A-B), das den Abgasstrom in einen ersten Satz von Einlassrohren mit dem kleineren Durchmesser oder Einlassrohren mit dem größeren Durchmesser des Schalldämpfersystems reguliert. Der vierte Verlauf, Linie 507, zeigt eine Stellung eines zweiten Schalldämpferventils (wie etwa des Ventils 336 in den 3A-B), das den Abgasstrom in einen zweiten Satz von Einlassrohren mit dem kleineren Durchmesser oder Einlassrohren mit dem größeren Durchmesser des Schalldämpfersystems reguliert. Der fünfte Verlauf, Linie 508, zeigt einen Auspuffgeräuschpegel, der für die Fahrgäste des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs aufgrund des Abgasstroms vom Motor an die Umgebung über das Abgassystem und das Endrohr hörbar ist. Der sechste Verlauf, Linie 510, zeigt einen Pegel des Abgasgegendrucks.
Vor dem Zeitpunkt t1 wird der Motor nicht betrieben und das Fahrzeug wird nicht über Motordrehmoment angetrieben. Zum Zeitpunkt t1 wird der Motor aus dem Ruhezustand durch das Verbrennen von Kraftstoff und Luft in den Motorzylindern angelassen und die Motordrehzahl nimmt allmählich zu. Da der leise Modus nicht durch den Bediener angezeigt wird, kann das Schalldämpfersystem im standardmäßigen ersten Modus mit den Schalldämpferventilen in der geöffneten Stellung betrieben werden. In dem ersten Modus wird das Abgas hauptsächlich über die Einlassrohre mit dem größeren Durchmesser zu den Auslassrohren des Schalldämpfersystems geleitet, ohne in eine oder mehrere Schalldämpferkammern einzutreten. Aufgrund des Betriebs des Schalldämpfersystems im ersten Modus kann ein niedrigerer Abgasgegendruck aufrechterhalten werden, wobei das Auspuffgeräusch innerhalb geregelter Grenzen bleibt (wie etwa unter 74 dBA).
Zum Zeitpunkt t2 wird als Reaktion auf eine Anzeige von einem Bediener (z. B. das Anfordern, in dem zweiten Modus zu arbeiten) der Betrieb des Schalldämpfersystems von dem ersten Modus in den leiseren, zweiten Modus geschaltet. Um das Schalldämpfersystem im zweiten Modus zu betreiben, sendet die Steuerung ein Signal an die Aktoren der Schalldämpferventile, um die Ventile in ihre jeweilige geschlossene Stellung zu betätigen. In der geschlossenen Stellung wird das Abgas, das in das Schalldämpfersystem eintritt, durch die Einlassrohre mit dem kleineren Durchmesser, die Mittelkammer des Schalldämpfers, die Ablenkplattenperforationen, die Außenkammern des Schalldämpfers, die Auslassperforationen, die Einlassrohre mit dem größeren Durchmesser und schließlich das Auslassrohr geleitet. Aufgrund des Abgasstroms durch die Einlassrohre mit dem kleineren Durchmesser, gefolgt von der Ausdehnung des Abgases in den Schalldämpferkammern, wie aus der Änderung der Auspuffgeräuschpegel ersichtlich, wird die Dämpfung des Auspuffgeräuschs verbessert. Mit der Abnahme der Auspuffgeräuschpegel während des Betriebs des Schalldämpfersystems im zweiten Modus kommt es zu einem Anstieg des Abgasgegendrucks. Die Größe der Änderung des Gegendrucks beeinflusst jedoch die Motorleistung nicht wesentlich.
Zum Zeitpunkt t3 kann die Steuerung als Reaktion auf eine Anzeige durch den Bediener, dass der leise Betriebsmodus des Schalldämpfersystems nicht mehr gewünscht ist, ein Signal an den/die Aktor(en) der Schalldämpferventile senden, um die Ventile in ihre jeweilige geöffnete Stellung zu betätigen. In dem ersten Modus wird das Abgas hauptsächlich über die Einlassrohre mit dem größeren Durchmesser zu den Auslassrohren des Schalldämpfersystems geleitet, ohne in eine oder mehrere Schalldämpferkammern einzutreten, um die Abgasgegendruckverringerung und die Motorleistung zu priorisieren.
Auf diese Weise kann durch das Einstellen einer Schalldämpfersystemventilstellung und das Strömen von Abgas durch Einlassrohre mit unterschiedlichen Durchmessern das Schalldämpfersystem in einem von einem leisen Prioritätsmodus und einem Motorleistungsprioritätsmodus betrieben werden. In dem leisen Modus kann eine höhere Geräuschdämpfung durch das Strömen von Abgas durch das Rohr mit dem kleineren Durchmesser, das Ausdehnen des Gases in der Mittelkammer und das Strömen durch die Ablenkplattenperforationen und Auslassperforationen erreicht werden. Im Motorleistungsprioritätsmodus kann der Abgasgegendruck durch das Beschränken des Abgasstroms mit Rohren mit dem größeren Durchmesser und das Nichtausdehnen des Abgases in den Schalldämpferkammern verringert werden. Insgesamt kann durch Betreiben eines Schalldämpfersystems mit unterschiedlichen Einlassrohrdurchmessern eine Dämpfung des Auspuffgeräuschs und der Abgasgegendruckverringerung erreicht werden, wodurch die Motorleistung und die Bedienerzufriedenheit verbessert werden.
In einem Beispiel umfasst ein System für einen Motor: ein Schalldämpfersystem, das zwei oder mehr Sätze von Einlassrohren zu einem Schalldämpfer beinhaltet, wobei jeder Satz von Einlassrohren in den zwei oder mehr Sätzen Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern beinhaltet, zwei oder mehr Ventile, die den Abgasstrom durch die Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern steuern, und jeder Satz von Einlassrohren führt zu einem von zwei oder mehr Auslassrohren des Schalldämpfersystems. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das System ferner zusätzlich oder optional einen Abgaskanal, der dazu konfiguriert ist, Abgas von einer Motorbank aufzunehmen, wobei der Abgaskanal zu einem Satz von Einlassrohren der zwei oder mehr Sätze von Einlassrohren führt, wobei der Motor zwei oder mehr Motorbänke beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet jeder Satz von Einlassrohren der zwei oder mehr Sätze zusätzlich oder optional ein erstes Einlassrohr und ein zweites Einlassrohr, wobei ein Durchmesser des ersten Einlassrohrs von einem Durchmesser des zweiten Einlassrohrs verschieden ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der Durchmesser des ersten Einlassrohrs zusätzlich oder optional kleiner als der Durchmesser des zweiten Einlassrohrs. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gabelt sich der Abgaskanal von der Motorbank zusätzlich oder optional in das erste Einlassrohr und das zweite Einlassrohr. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele führt das erste Einlassrohr zusätzlich oder optional zu einer Mittelkammer des Schalldämpfers, wobei die Mittelkammer zwischen einer ersten Außenkammer und einer zweiten Außenkammer des Schalldämpfers positioniert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele führt das zweite Einlassrohr zusätzlich oder optional direkt zu einem Auslassrohr. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist die Mittelkammer zusätzlich oder optional durch eine erste Ablenkplatte von der ersten Außenkammer getrennt und ist die Mittelkammer durch eine zweite Ablenkplatte von der zweiten Außenkammer getrennt, wobei jede der ersten Ablenkplatte und der zweiten Ablenkplatte Ablenkplattenperforationen beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele steht das zweite Einlassrohr zusätzlich oder optional über Auslassperforationen mit einer der ersten Außenkammer und der zweiten Außenkammer in Fluidverbindung. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele befindet sich ein Ventil der zwei oder mehr Ventile zusätzlich oder optional stromabwärts einer Verbindungsstelle des ersten Einlassrohrs und des zweiten Einlassrohrs und stromaufwärts der Auslassperforationen. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional in einer geöffneten Stellung jedes Ventils Abgas aus dem Abgaskanal über jedes von dem zweiten Einlassrohr, den Auslassperforationen und dem Auslassrohr geleitet, und in der geschlossenen Stellung jedes Ventils wird Abgas aus dem Abgaskanal über jedes von dem ersten Einlassrohr, der Mittelkammer, den Ablenkplattenperforationen, einer von der ersten Außenkammer und der zweiten Außenkammer, Auslassperforationen, dem zweiten Einlassrohr und dem Auslassrohr geleitet. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional jede der Ablenkplattenperforationen und Auslassperforationen eine Vielzahl von einzelnen Öffnungen.
Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen Motor umfasst Folgendes: während einer ersten Bedingung das Betreiben eines Schalldämpfersystems in einem ersten Modus, um Abgas aus einem Abgaskanal durch ein Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser eines Schalldämpfers zu leiten; und während einer zweiten Bedingung das Betreiben eines Schalldämpfersystem in einem zweiten Modus, um Abgas aus dem Abgaskanal zuerst durch das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser, die Schalldämpferkammer und dann das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten, bevor es über das Auslassrohr aus dem Schalldämpfersystem austritt. In dem vorhergehenden Beispiel beinhaltet die zweite Bedingung zusätzlich oder optional eine Anzeige durch einen Bediener, das Schalldämpfersystem in dem ersten Modus zu betreiben, und das Schalldämpfersystem in dem zweiten Modus wird in Abwesenheit der Anzeige durch den Bediener betrieben. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional in dem ersten Modus ein Ventil, das die Strömung in jedes des Einlassrohrs mit dem kleineren Durchmesser und des Einlassrohrs mit dem größeren Durchmesser reguliert, in eine geöffnete Stellung betätigt, wodurch ermöglicht wird, dass Abgas direkt aus dem Abgaskanal zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser strömt, und in dem zweiten Modus wird das Ventil in eine geschlossene Stellung betätigt, um Abgas über das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser und die Schalldämpferkammer zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele strömt das Abgas in dem zweiten Modus zusätzlich oder optional von dem Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser zu einer Schalldämpfermittelkammer, dann strömt das Abgas von der Schalldämpfermittelkammer über Ablenkplattenperforationen an einer Ablenkplatte, welche die Schalldämpfermittelkammer von der Schalldämpferaußenkammer trennt, zu einer Schalldämpferaußenkammer und dann strömt das Abgas durch Auslassperforationen, die in dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser untergebracht sind, zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele leitet der Abgaskanal zusätzlich oder optional Abgas von einer Bank des Motors zu dem Schalldämpfersystem, wobei der Motor zwei oder mehr Bänke beinhaltet, wobei jede Bank an einen separaten Abgaskanal gekoppelt ist, der sich in ein bestimmtes Einlassrohr mit kleinerem Durchmesser und ein bestimmtes Einlassrohr mit einem größeren Durchmesser gabelt.
In noch einem weiteren Beispiel umfasst ein Schalldämpfersystem für ein Motor Folgendes: eine Steuerung, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte computerlesbare Anweisungen beinhaltet, um: bei Anzeige des Betriebs des Schalldämpfersystems in einem leisen Modus, ein Ventil, das stromabwärts einer Verbindungsstelle eines Einlassrohrs mit dem kleineren Durchmesser und eines Einlassrohrs mit dem größeren Durchmesser gekoppelt ist, in eine geschlossene Stellung zu betätigen, wobei jedes von dem Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser und dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser von einem Abgaskanal ausgehen, der an eine Motorbank gekoppelt ist; Abgas durch das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser, eine Mittelkammer eines Schalldämpfers, Ablenkplattenperforationen in einer Ablenkplatte, welche die Mittelkammer von einer Außenkammer trennt, Auslassperforationen, die das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser und die Außenkammer in Fluidverbindung bringen, das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser und ein Auslassrohr zu leiten, um das Auspuffgeräusch zu dämpfen. Im vorhergehenden Beispiel beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, um: wenn kein leiser Modus angezeigt ist, das Ventil in eine geöffnete Stellung zu betätigen; und Abgas direkt von dem Abgaskanal zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten und dann das Abgas über die Auslassperforationen zu dem Auslassrohr zu leiten, um den Abgasgegendruck zu verringern. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird der leise Modus zusätzlich oder optional durch einen Bediener über eine Eingabe in eine Armaturenbrettkonsole oder eine intelligente Vorrichtung angezeigt, die kommunikativ mit der Steuerung verbunden ist.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzprogramme mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -programme können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Programme können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der auf nichtflüchtigem Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nichtnaheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne ist der Ausdruck „ungefähr“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs auszulegen, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nichtnaheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0229913 [0003]

Claims

System für einen Motor, umfassend: ein Schalldämpfersystem, das zwei oder mehr Sätze von Einlassrohren zu einem Schalldämpfer beinhaltet, wobei jeder Satz von Einlassrohren in den zwei oder mehr Sätzen Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern beinhaltet; zwei oder mehr Ventile, die den Abgasstrom durch die Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern steuern, und wobei jeder Satz von Einlassrohren zu einem von zwei oder mehreren Auslassrohren des Schalldämpfersystems führt.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Abgaskanal, der dazu konfiguriert ist, Abgas von einer Motorbank aufzunehmen, wobei der Abgaskanal zu einem Satz von Einlassrohren der zwei oder mehr Sätze von Einlassrohren führt, wobei der Motor zwei oder mehr Motorbänke beinhaltet.
System nach Anspruch 2, wobei der Satz von Einlassrohren von den zwei oder mehreren Sätzen ein erstes Einlassrohr und ein zweites Einlassrohr beinhaltet, wobei ein Durchmesser des ersten Einlassrohrs von einem Durchmesser des zweiten Einlassrohrs verschieden ist.
System nach Anspruch 3, wobei der Durchmesser des ersten Einlassrohrs kleiner als der Durchmesser des zweiten Einlassrohrs ist.
System nach Anspruch 3, wobei sich der Abgaskanal von der Motorbank in das erste Einlassrohr und das zweite Einlassrohr gabelt.
System nach Anspruch 3, wobei das erste Einlassrohr zu einer Mittelkammer des Schalldämpfers führt, wobei die Mittelkammer zwischen einer ersten Außenkammer und einer zweiten Außenkammer des Schalldämpfers positioniert ist, und wobei das zweite Einlassrohr direkt zu einem Auslassrohr führt.
System nach Anspruch 6, wobei die Mittelkammer des Schalldämpfers durch eine erste Ablenkplatte von der ersten Außenkammer getrennt ist und wobei die Mittelkammer durch eine zweite Ablenkplatte von der zweiten Außenkammer getrennt ist, wobei jede der ersten Ablenkplatte und der zweiten Ablenkplatte Ablenkplattenperforationen beinhaltet.
System nach Anspruch 6, wobei das zweite Einlassrohr über Auslassperforationen mit einer der ersten Außenkammer und der zweiten Außenkammer in Fluidverbindung steht und wobei jede der Ablenkplattenperforationen und Auslassperforationen eine Vielzahl von einzelnen Öffnungen beinhaltet.
System nach Anspruch 8, wobei sich ein Ventil der zwei oder mehr Ventile stromabwärts einer Verbindungsstelle des ersten Einlassrohrs und des zweiten Einlassrohrs und stromaufwärts der Auslassperforationen befindet.
System nach Anspruch 8, wobei in einer geöffneten Stellung jedes Ventils Abgas aus dem Abgaskanal über jedes von dem zweiten Einlassrohr, den Auslassperforationen und dem Auslassrohr geleitet wird, und wobei in der geschlossenen Stellung jedes Ventils Abgas aus dem Abgaskanal über jedes von dem ersten Einlassrohr, der Mittelkammer, den Ablenkplattenperforationen, einer von der ersten Außenkammer und der zweiten Außenkammer, Auslassperforationen, dem zweiten Einlassrohr und dem Auslassrohr geleitet wird.
Verfahren für einen Motor, umfassend: während einer ersten Bedingung, das Betreiben eines Schalldämpfersystems in einem ersten Modus, um Abgas aus einem Abgaskanal durch ein Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser eines Schalldämpfers zu leiten; und und während einer zweiten Bedingung das Betreiben eines Schalldämpfersystem in einem zweiten Modus, um Abgas aus dem Abgaskanal zuerst durch das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser, die Schalldämpferkammer und dann das Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten, bevor es über das Auslassrohr aus dem Schalldämpfersystem austritt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweite Bedingung eine Anzeige durch einen Bediener beinhaltet, das Schalldämpfersystem in dem ersten Modus zu betreiben, und wobei das Schalldämpfersystem in dem zweiten Modus in Abwesenheit der Anzeige durch den Bediener betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem ersten Modus ein Ventil, das die Strömung in jedes des Einlassrohrs mit dem kleineren Durchmesser und des Einlassrohrs mit dem größeren Durchmesser reguliert, in eine geöffnete Stellung betätigt wird, wodurch ermöglicht wird, dass Abgas direkt aus dem Abgaskanal zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser strömt, und wobei in dem zweiten Modus das Ventil in eine geschlossene Stellung betätigt wird, um Abgas über das Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser und die Schalldämpferkammer zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem zweiten Modus das Abgas von dem Einlassrohr mit dem kleineren Durchmesser zu einer Schalldämpfermittelkammer, dann von der Schalldämpfermittelkammer über Pufferperforationen an einem Puffer, der die Schalldämpfermittelkammer von der Schalldämpferaußenkammer trennt, zu einer Schalldämpferaußenkammer strömt und dann das Abgas durch Auslassperforationen, die in dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser untergebracht sind, zu dem Einlassrohr mit dem größeren Durchmesser strömt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Abgaskanal Abgas von einer Bank des Motors zu dem Schalldämpfersystem leitet, wobei der Motor zwei oder mehr Bänke beinhaltet, wobei jede Bank an einen separaten Abgaskanal gekoppelt ist, der sich in ein bestimmtes Einlassrohr mit kleinerem Durchmesser und ein bestimmtes Einlassrohr mit einem größeren Durchmesser gabelt.