DE102021123653A1

DE102021123653A1 - exhaust silencer

Info

Publication number: DE102021123653A1
Application number: DE102021123653.3A
Authority: DE
Inventors: Gerd Reisinger
Original assignee: Remus Innovation GmbH
Current assignee: Remus Innovation GmbH
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-03-16
Also published as: GB202212296D0; CN115807703A; GB2611178A

Abstract

Bei einem Abgasschalldämpfer für einen Verbrennungsmotor umfassen die in einem durch eine Außenwand (31) umgrenzten Funktionsraum (F) angeordneten strömungsleitenden Einbauten (E) eine Klappenanordnung (32) mit einer Strömungsführung (14) und einer zugeordneten Klappe (16) sowie eine zu deren Strömungsführung (14) der Kappenanordnung (32) strömungstechnisch parallel geschaltete Bypassanordnung. Deren Strömungspfad umfasst vier in Reihe durchströmbare schraubenlinienförmige Wendelkanäle (21, 22, 27, 28), welche untereinander über zwei Umlenkzonen (23, 34) und eine Übergangszone (Ü) strömungstechnisch verbunden und über benachbart der Klappenanordnung (32) angeordnete Durchtritte (24, 35) strömungstechnisch an das Zuströmrohr (4) bzw. das Abströmrohr (5) angeschlossen sind.In an exhaust gas silencer for an internal combustion engine, the flow-guiding internals (E) arranged in a functional space (F) delimited by an outer wall (31) comprise a flap arrangement (32) with a flow guide (14) and an associated flap (16) and one for guiding the flow (14) the cap arrangement (32) fluidically connected bypass arrangement. Its flow path comprises four helical spiral channels (21, 22, 27, 28) through which fluid can flow in series, which are fluidically connected to one another via two deflection zones (23, 34) and a transition zone (Ü) and via passages (24, 35) are fluidically connected to the inflow pipe (4) or the outflow pipe (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben, einen Abgasschalldämpfer für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen durch eine Außenwand umgrenzten, einen Abgaseintritt, einen Abgasaustritt und strömungsleitende Einbauten aufweisenden Funktionsraum, wobei die strömungsleitenden Einbauten mindestens eine Klappenanordnung mit einer Strömungsführung, welche an ein mit dem Abgaseintritt kommunizierendes Zuströmrohr und an ein mit dem Abgasaustritt kommunizierendes Abströmrohr angeschlossen ist, und einer der Strömungsführung zugeordneten, der Veränderung des freien Strömungsquerschnitts der Strömungsführung dienenden verstellbaren Klappe umfassen, und wobei ferner eine zu der Strömungsführung der Klappenanordnung in strömungstechnischer Parallelschaltung bestehende Bypassanordnung in Abhängigkeit von dem momentanen freien Strömungsquerschnitt der Strömungsführung durchströmbar ist.As specified in the preamble of claim 1, the present invention relates to an exhaust gas muffler for an internal combustion engine, comprising a functional space delimited by an outer wall, having an exhaust gas inlet, an exhaust gas outlet and flow-conducting internals, the flow-conducting internals having at least one flap arrangement with a flow guide which is attached to an inflow pipe communicating with the exhaust gas inlet and connected to an outflow pipe communicating with the exhaust gas outlet, and an adjustable flap assigned to the flow guide and serving to change the free flow cross section of the flow guide, and further comprising a bypass arrangement existing in fluidic parallel connection for the flow guide of the flap arrangement in Depending on the current free flow cross section of the flow guide can be flowed through.

Abgasschalldämpfer der gattungsgemäßen Art, bei denen mittels einer Klappenanordnung auf das Betriebsverhalten, namentlich auf die Durchströmung der Einbauten und somit auf das Schalldämpfungsverhalten einwirkbar ist, sind in diversen verschiedenen Ausgestaltungen bekannt und im Einsatz. Was speziell die Klappenanordnung angeht, so kann - je nach individueller Konzeption - mittels der Klappe die Strömungsführung der Klappenanordnung verschließbar und (ggf. auf verschiedene Strömungsquerschnitte) öffenbar sein, oder aber die Klappe verändert in Abhängigkeit von ihrer aktuellen Stellung nur den Strömungsquerschnitt der Strömungsführung, ohne die Möglichkeit des (vollständigen) Verschließens der Strömungsführung. Zu differenzieren ist ferner dahingehend, ob die Verstellung der Klappe passiv, d. h. selbsttätig (z. B. durch die an ihr selbst bestehenden Druckverhältnisse) erfolgt, oder aber aktiv mittels eines auf sie einwirkenden, mit Fremdenergie betriebenen und ggf. über eine Steuerung betätigten Aktuators.Exhaust gas mufflers of the generic type, in which a flap arrangement can be used to influence the operating behavior, namely the flow through the internals and thus the soundproofing behavior, are known and used in various different configurations. As far as the flap arrangement is concerned, depending on the individual design, the flow guide of the flap arrangement can be closed and opened (possibly to different flow cross sections) by means of the flap, or the flap only changes the flow cross section of the flow guide depending on its current position, without the possibility of (completely) closing the flow guide. A distinction must also be made as to whether the adjustment of the flap is passive, i. H. takes place automatically (e.g. due to the pressure conditions existing on it), or actively by means of an actuator acting on it, operated with external energy and possibly actuated via a control.

Zum Stand der Technik auf dem Gebiet gattungsgemäßer Abgasschalldämpfer ist beispielsweise zu verweisen auf die US 7,896,130 B2 , US 8,201,660 B2 , WO 2010/135095 A1 , US 8,468,813 B2 , WO 2016/111326 A1 , US 10,518,632 B2 , US 10,788,136 B1 und US 2019/0360374 A1 .Regarding the state of the art in the field of generic exhaust gas silencers, reference is made, for example, to U.S. 7,896,130 B2 , US 8,201,660 B2 , WO 2010/135095 A1 , U.S. 8,468,813 B2 , WO 2016/111326 A1 , U.S. 10,518,632 B2 , US 10,788,136 B1 and U.S. 2019/0360374 A1 .

An Abgasschalldämpfer für Verbrennungsmotoren werden in der Praxis diverse, teilweise miteinander im Konflikt stehende Anforderungen gestellt. Hierzu gehören generell ein - jedenfalls bei einer definierten Klappenstellung - breitbandiges, d. h. sich über einen vergleichsweise großen Betriebsbereich des betreffenden Verbrennungsmotors erstreckendes gutes Schalldämpfverhalten, geringe Abmessungen, geringe Strömungsverluste und somit geringer Gegendruck, ein geringes Gewicht, Langlebigkeit und geringe Herstellungskosten. Vielfach wird zusätzlich angestrebt, ohne bzw. mit nur geringem Mehraufwand eine individuelle hersteller- und/oder fahrzeugspezifische Soundcharakteristik realisieren zu können.In practice, exhaust silencers for internal combustion engines are subject to various, sometimes conflicting, requirements. These generally include a - at least with a defined flap position - broadband, i. H. good soundproofing behavior extending over a comparatively large operating range of the internal combustion engine in question, small dimensions, low flow losses and thus low back pressure, low weight, longevity and low production costs. In many cases, an additional aim is to be able to implement an individual manufacturer- and/or vehicle-specific sound characteristic with little or no additional effort.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, einen im vorstehenden Sinne besonders praxistauglichen Abgasschalldämpfer der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, wobei von den verschiedenen Anforderungen (s. o.) möglichst geringe Abmessungen bzw. eine besonders kompakte Gestaltung als besonders wichtig gewertet werden.The present invention has set itself the task of providing an exhaust gas silencer of the generic type that is particularly practical in the above sense, with the smallest possible dimensions and a particularly compact design being rated as particularly important from the various requirements (see above).

Gelöst wird die dargelegte Aufgabenstellung, indem bei einem Schalldämpfer der gattungsgemäßen Art die Bypassanordnung einen Strömungspfad umfasst mit

- einem schraubenlinienförmigen ersten Wendelkanal, welcher über einen benachbart der Klappenanordnung angeordneten ersten Durchtritt strömungstechnisch an das Zuströmrohr angeschlossen ist,
- einem schraubenlinienförmigen, im Bereich einer ersten Umlenkzone an den ersten Wendelkanal strömungstechnisch angeschlossenen, zur Abgasströmung im ersten Wendelkanal entgegengerichtet durchströmbaren zweiten Wendelkanal,
- einem schraubenlinienförmigen, im Bereich einer Übergangszone an den zweiten Wendelkanal strömungstechnisch angeschlossenen dritten Wendelkanal und
- einem schraubenlinienförmigen, im Bereich einer zweiten Umlenkzone an den dritten Wendelkanal strömungstechnisch angeschlossenen, zur Abgasströmung im dritten Wendelkanal entgegengerichtet durchströmbaren vierten Wendelkanal, welcher über einen benachbart der Klappenanordnung angeordneten zweiten Durchtritt strömungstechnisch an das Abströmrohr angeschlossen ist.

The stated task is solved in that, in the case of a muffler of the generic type, the bypass arrangement includes a flow path

- a helical first spiral channel, which is fluidically connected to the inflow pipe via a first passage arranged adjacent to the flap arrangement,
- a helical second helical duct which is fluidically connected to the first helical duct in the region of a first deflection zone and through which flow can take place in the opposite direction to the exhaust gas flow in the first helical duct,
- a helical third helical duct fluidically connected to the second helical duct in the region of a transition zone and
- a helical fourth spiral channel which is fluidically connected to the third spiral channel in the region of a second deflection zone and through which flow can take place in the opposite direction to the exhaust gas flow in the third spiral channel, which is fluidically connected to the outflow pipe via a second passage arranged adjacent to the flap arrangement.

Auf diese Weise lassen sich gattungsgemäße Abgasschalldämpfer, die bei hoher Effizienz besonders geringe Abmessungen aufweisen und somit ganz besonders kompakt sind, realisieren. Hierauf sind die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile aber mitnichten beschränkt. Im Gegenteil: Auch unter diversen anderen Blickwinkeln erweist sich die vorliegende Erfindung als sehr vorteilhaft. So ist beispielsweise bei geeigneter Umsetzung der Erfindung die Herstellung der betreffenden Abgasschalldämpfer mit besonders geringem Aufwand möglich. Dazu trägt auch bei, dass sich die erfindungsgemäße Bauweise in besonders ausgeprägtem Maße für ein Baukastenkonzept in dem Sinne eignet, dass bei Verwendung ansonsten übereinstimmender Bauteile bereits durch Modifikation einzelner Komponenten eine Anpassung des Abgasschalldämpfers an unterschiedliche Anforderungen (z. B. verschiedene Motorbaureihen des gleichen Fahrzeugtyps) möglich ist. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung insoweit auf einem breiten Einsatzgebiet umsetzbar, als das betreffende Konzept sich sowohl für Klappenanordnungen mit sich passiv verstellender Klappe als auch für Klappenanordnungen mit einer - mittels eines Aktuators - aktiv verstellbaren Klappe eignet. Namentlich die an zweiter Stelle genannte Variante ist dabei im Hinblick auf die praxisrelevanten Anforderungen ganz besonders günstig, denn sie erlaubt die aktive individuelle Modifikation der Soundcharakteristik während des Betriebs des betreffenden Fahrzeugs. Dies gilt, wie weiter unten weitergehend zum Ausdruck kommt, in ganz besonderer Weise im Falle, dass der Aktuator für eine proportionale Klappen-Verstellung ausgeführt ist, wozu insbesondere auch eine regelungstechnische Rückführung eines Signals, welches die tatsächliche Stellung des Aktuators bzw. der von diesem betätigten Klappe repräsentiert, in eine Steuerung gehören kann.In this way, exhaust gas silencers of the generic type which have particularly small dimensions while being highly efficient and are therefore particularly compact can be implemented. However, the advantages that can be achieved with the invention are in no way limited to this. On the contrary: the present invention also proves to be very advantageous from various other perspectives. For example, with a suitable implementation of the invention, the production of the relevant exhaust gas silencer is possible with particularly little effort. It also contributes to the fact that the construction according to the invention is particularly suitable for a modular concept in the sense that when using otherwise identical components, the exhaust silencer can already be adapted to different requirements (e.g. different engine series of the same vehicle type) by modifying individual components ) is possible. In addition, the present invention can be implemented in a wide range of applications to the extent that the concept in question is suitable both for flap arrangements with a passively adjustable flap and for flap arrangements with a flap that can be actively adjusted—by means of an actuator. The variant mentioned second in particular is particularly favorable with regard to the practical requirements, because it allows the active individual modification of the sound characteristics during operation of the vehicle in question. As is further expressed below, this applies in a very special way in the case that the actuator is designed for a proportional flap adjustment, including in particular a control-technical feedback of a signal which indicates the actual position of the actuator or of this actuated flap represents, can belong in a controller.

In Vergleichsversuchen ließ sich ermitteln, dass zu dem überaus vorteilhaftem Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers - in synergistischem Zusammenwirken mit der einen besonders langen Strömungsweg ermöglichenden vierfachen Wendelströmung - unter anderem die mehrfache dezidierte Strömungsumlenkung sehr beiträgt, d. h. neben den Strömungsumlenkungen in der ersten sowie der zweiten Umlenkzone die Umlenkungen beim Durchströmen des ersten sowie des zweiten Durchtritts. Je nach den individuellen Randbedingungen kann sich eine - zwischen dem zweiten und dem dritten Wendelkanal erfolgende - fünfte dezidierte Strömungsumlenkung (s. u.) als günstig erweisen.In comparative tests, it was found that the multiple dedicated flow deflection, among other things, contributes greatly to the extremely advantageous operating behavior of the exhaust gas muffler according to the invention—in synergistic interaction with the quadruple helical flow that enables a particularly long flow path. H. in addition to the flow deflections in the first and the second deflection zone, the deflections when flowing through the first and the second passage. Depending on the individual boundary conditions, a fifth dedicated flow deflection (see below) - taking place between the second and the third spiral channel - can prove to be beneficial.

Was die Geometrie der Wendelkanäle angeht, so beträgt gemäß einer auf typische Verbrennungsmotoren ausgerichteten ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Steigung des ersten und des zweiten Wendelkanals zwischen dem 1-fachen und dem 6-fachen des Innendurchmessers des Zuströmrohres. In entsprechender Weise beträgt die Steigung des dritten und des vierten Wendelkanals bevorzugt zwischen dem 1-fachen und dem 6-fachen des Innendurchmessers des Abströmrohres. Besonders bevorzugt beträgt die Steigung des ersten und des zweiten Wendelkanals zwischen dem 1,5-fachen und dem 4-fachen, ganz besonders bevorzugt zwischen dem 2-fachen und dem 3-fachen des Innendurchmessers des Zuströmrohres; und die Steigung des dritten und des vierten Wendelkanals beträgt besonders bevorzugt zwischen dem 1,5-fachen und dem 4-fachen, ganz besonders bevorzugt zwischen dem 2-fachen und dem 3-fachen des Innendurchmessers des Abströmrohres.As far as the geometry of the helical channels is concerned, according to a first preferred development of the invention geared towards typical internal combustion engines, the pitch of the first and second helical channels is between 1 and 6 times the inside diameter of the inflow pipe. Correspondingly, the pitch of the third and fourth spiral channels is preferably between 1 and 6 times the inner diameter of the outflow pipe. The pitch of the first and second spiral channels is particularly preferably between 1.5 times and 4 times, very particularly preferably between 2 times and 3 times the inner diameter of the inflow pipe; and the gradient of the third and the fourth spiral channel is particularly preferably between 1.5 times and 4 times, very particularly preferably between 2 times and 3 times the inner diameter of the outflow pipe.

Die vorstehenden Bemessungsregeln erweisen sich insbesondere in Verbindung mit weiteren für die geometrische Situation sowie die Strömungsverhältnisse innerhalb des Abgasschalldämpfers maßgeblichen Bemessungsregeln als ganz besonders vorteilhaft. In diesem Sinne erstrecken sich der erste und der zweite Wendelkanal und/oder der dritte und der vierte Wendelkanal jeweils bevorzugt über einen Verschraubungswinkel zwischen 180° und 720°, besonders bevorzugt zwischen 225° und 630°, ganz besonders bevorzugt zwischen 270° und 540°.The above dimensioning rules have proven to be particularly advantageous, in particular in connection with other dimensioning rules that are decisive for the geometric situation and the flow conditions within the exhaust gas silencer. In this sense, the first and the second helical channel and/or the third and the fourth helical channel each preferably extend over a screwing angle of between 180° and 720°, particularly preferably between 225° and 630°, very particularly preferably between 270° and 540° .

Im Hinblick auf eine für die akustische Wirkung besonders günstige Strömungssituation ist, gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, der erste Durchtritt durch einen schrägen Teil-Anschnitt des Anströmrohres und/oder der zweite Durchtritt durch einen schrägen Teil-Anschnitt des Abströmrohres begrenzt. Diese Weiterbildung zeichnet sich zudem durch eine besonders einfache Herstellbarkeit des entsprechenden Abgasschalldämpfers aus.With regard to a flow situation that is particularly favorable for the acoustic effect, according to yet another preferred development of the invention, the first passage is limited by an oblique partial cut of the inflow pipe and/or the second passage by an oblique partial cut of the outflow pipe. This further development is also distinguished by the fact that the corresponding exhaust gas silencer can be produced in a particularly simple manner.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können der erste und der zweite Wendelkanal radial zueinander versetzt, d. h. durch unterschiedliche Durchmesser aufweisende Schraubenlinien definiert sein, insbesondere indem einer der beiden Wendelkanäle den anderen, innen liegenden, radial außen umgibt; bei dieser Ausgestaltung verlaufen, mit anderen Worten, der erste und der zweite Wendelkanal mit unterschiedlichen Radien in zwei verschiedenen, z. B. das Zuströmrohr konzentrisch umgebenden Ringräumen. Entsprechendes gilt für das Paar aus drittem und viertem Wendelkanal. Namentlich unter Gesichtspunkten der Baugröße ist indessen eine andere Ausgestaltung besonders vorteilhaft, indem nämlich der erste und der zweite Wendelkanal durch einen primären Helix-Einsatz voneinander abgegrenzt mit dem identischen Radius in dem gleichen, radial außen durch ein primäres Mantelrohr gebildeten primären Ringraum verlaufen und/oder der dritte und der vierte Wendelkanal durch einen sekundären Helix-Einsatz voneinander abgegrenzt mit dem identischen Radius in dem gleichen, radial außen durch ein sekundäres Mantelrohr gebildeten sekundären Ringraum verlaufen. Hier sind die erste und die zweite Wendelströmung bzw. die dritte und die vierte Wendelströmung gewissermaßen jeweils paarweise gegenläufig ineinander verschraubt. Die erste und die zweite Wendelströmung weisen dabei - bezogen auf ihre Achse und ihre längs dieser bestimmte axiale Strömungskomponente - den übereinstimmenden Dreh- bzw. Schraubsinn im Sinne einer Rechts- oder aber einer Linksverschraubung auf. Entsprechendes gilt für das Paar aus dritter und vierter Wendelströmung. So ergibt sich im Bereich der ersten bzw. der zweiten Umlenkzone jeweils eine hinsichtlich der Schalldämpfung besonders effiziente 180° Strömungs-Umlenkung.Within the scope of the present invention, the first and the second helical channel can be radially offset from one another, ie defined by helices having different diameters, in particular by one of the two helical channels surrounding the other, inner, radially outer; in this configuration, in other words, the first and the second helical channel run with different radii in two different, e.g. B. the inflow tube concentrically surrounding annuli. The same applies to the pair of third and fourth helical channels. However, another configuration is particularly advantageous, specifically from the point of view of size, in that the first and second spiral channels are separated from one another by a primary helix insert and run with the identical radius in the same primary annular space formed radially on the outside by a primary jacket tube and/or the third and the fourth helical channel separated from one another by a secondary helix insert with the identical radius run in the same secondary annulus formed radially on the outside by a secondary casing tube. Here, the first and the second helical flow or the third and the fourth helical flow are, as it were, screwed together in pairs in opposite directions. The first and the second helical flow have - in relation to their axis and their axial flow component determined along this - the corresponding direction of rotation or screwing in the sense of a right or left screwing. The same applies to the pair of third and fourth helical flow. This results in a 180° flow deflection that is particularly efficient in terms of sound absorption in the area of the first and second deflection zone.

Die Querschnittsfläche des primären Ringraumes beträgt bevorzugt zwischen dem 1,5-fachen und dem 4,5-fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 2-fachen und dem 4-fachen, ganz besonders bevorzugt zwischen dem 2,5-fachen und dem 3,5-fachen der Querschnittsfläche des Zuströmrohres; und in entsprechender Weise beträgt die Querschnittsfläche des sekundären Ringraumes bevorzugt zwischen dem 1,5-fachen und dem 4,5-fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 2-fachen und dem 4-fachen, ganz besonders bevorzugt zwischen dem 2,5-fachen und dem 3,5-fachen der Querschnittsfläche des Abströmrohres. Solche Bemessungen erweisen sich als besonders vorteilhaft im Hinblick auf ein sehr gutes Schalldämpfverhalten auch bei vergleichsweise kompakter Bauweise des Abgasschalldämpfers und geringen Strömungsverlusten, d. h. einem vergleichsweise geringen Gegendruck.The cross-sectional area of the primary annulus is preferably between 1.5 times and 4.5 times, more preferably between 2 times and 4 times, most preferably between 2.5 times and 3.5 times - times the cross-sectional area of the inflow tube; and correspondingly, the cross-sectional area of the secondary annulus is preferably between 1.5 times and 4.5 times, more preferably between 2 times and 4 times, most preferably between 2.5 times and 3.5 times the cross-sectional area of the outflow pipe. Such dimensions have proven to be particularly advantageous with regard to very good soundproofing behavior even with a comparatively compact design of the exhaust gas silencer and low flow losses, i. H. a comparatively low back pressure.

Gemäß einer anderen Bemessungsregel erweist sich als günstig, wenn die senkrecht zur jeweiligen Wendel-Leitlinie ermittelte Querschnittsfläche des ersten Wendelkanals und des zweiten Wendelkanals, d. h. die Querschnittsfläche des ersten bzw. zweiten Wendelkanals in einer zu der Richtung der Verschraubungslinie in dem jeweiligen Flächenmittelpunkt senkrecht orientierten Ebene, zwischen dem 0,2-fachen und dem 2-fachen, bevorzugt zwischen dem 0,4-fachen und dem 1,5-fachen und besonders bevorzugt zwischen dem 0,6-fachen und dem 1,0-fachen der Querschnittsfläche des Zuströmrohres beträgt. In entsprechender Weise beträgt die senkrecht zur jeweiligen Wendel-Leitlinie ermittelte Querschnittsfläche des dritten Wendelkanals und des vierten Wendelkanals bevorzugt zwischen dem 0,2-fachen und dem 2-fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 0,4-fachen und dem 1,5-fachen und ganz besonders bevorzugt zwischen dem 0,6-fachen und dem 1,0-fachen der Querschnittsfläche des Abströmrohres.According to another dimensioning rule, it proves to be advantageous if the cross-sectional area of the first helical channel and the second helical channel, determined perpendicularly to the respective helical directrix, i. H. the cross-sectional area of the first or second spiral channel in a plane oriented perpendicularly to the direction of the screw connection line in the respective center of the area, between 0.2 times and 2 times, preferably between 0.4 times and 1.5 times times and particularly preferably between 0.6 times and 1.0 times the cross-sectional area of the inflow pipe. Correspondingly, the cross-sectional area of the third helical channel and the fourth helical channel determined perpendicular to the respective helical directrix is preferably between 0.2 times and 2 times, particularly preferably between 0.4 times and 1.5 times and most preferably between 0.6 and 1.0 times the cross-sectional area of the downcomer tube.

Das vorstehend erläuterte primäre und/oder sekundäre Mantelrohr, welches den primären bzw. sekundären Ringraum radial außen begrenzt, bildet bevorzugt einen Teil der den Funktionsraum umgrenzenden Außenwand. Dies gilt namentlich für die besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Abgasschalldämpfer baulich ausschließlich aus einem die Klappenanordnung und ggf. einen zugeordneten Aktuator umfassenden Klappenmodul, dem Zuströmrohr und dem Abströmrohr, dem primären und dem sekundären Mantelrohr sowie dem primären und dem sekundären Helix-Einsatz besteht. Allerdings können sich unter akustischen Gesichtspunkten auch Gestaltungen als vorteilhaft erweisen, bei denen das jeweilige Mantelrohr nicht oder allenfalls abschnittsweise einen Teil der den Funktionsraum umgrenzenden Außenwand bildet. Letzteres gilt namentlich für solche Ausgestaltungen, bei denen das primäre Mantelrohr und/oder das sekundäre Mantelrohr perforiert ausgeführt und mit radialem Abstand von einem zugeordneten Hüllrohr umgeben ist, wobei der zwischen dem perforierten Mantelrohr und dem Hüllrohr bestehende Ringraum zumindest teilweise mit einem Absorptionsmaterial gefüllt ist. Hier kann das betreffende Hüllrohr einen Teil der den Funktionsraum umgrenzenden Außenwand bilden. Für beide konzeptionelle Ausgestaltungen gilt, dass dem jeweiligen Mantelrohr neben der dargelegten strömungstechnischen Funktion auch eine gravierende statische Funktion als das entscheidende tragende Bauteil zukommen kann.The primary and/or secondary jacket tube explained above, which delimits the primary or secondary annular space radially on the outside, preferably forms part of the outer wall delimiting the functional space. This applies in particular to the particularly advantageous embodiment of the invention, in which the exhaust gas muffler structurally consists exclusively of a flap module comprising the flap arrangement and possibly an associated actuator, the inflow pipe and the outflow pipe, the primary and the secondary jacket pipe and the primary and the secondary helix use exists. From an acoustic point of view, however, configurations can also prove to be advantageous in which the respective jacket tube does not form part of the outer wall delimiting the functional space, or at most partially forms it. The latter applies in particular to configurations in which the primary jacket tube and/or the secondary jacket tube is perforated and surrounded by an associated jacket tube at a radial distance, with the annular space existing between the perforated jacket tube and the jacket tube being at least partially filled with an absorption material. Here, the enveloping tube in question can form part of the outer wall delimiting the functional space. For both conceptual configurations, the respective jacket pipe can also have a serious static function as the decisive supporting component in addition to the fluidic function described.

Der vorstehend erläuterte primäre und/oder sekundäre Helix-Einsatz ist in abermals besonders bevorzugter Ausgestaltung als profiliertes Helix-Rohr ausgeführt, welches längs schraubenlinienförmiger äußerer und innerer Kontaktlinien außen an dem zugeordneten Mantelrohr und innen an dem Zuström- bzw. Abströmrohr anliegt. Als Kontaktlinien im vorstehenden Sinne sind dabei keineswegs allein Linien im mathematischen Sinne anzusehen, sondern vielmehr und insbesondere auch Kontaktbänder, d. h. schraubenlinienförmige Kontaktflächen. Solche Kontaktbändern ergeben sich insbesondere, wenn die Wendelkanäle, was auch unter strömungstechnischen Aspekten bevorzugt der Fall ist, einen angenähert trapezförmigen Querschnitt aufweisen.The primary and/or secondary helix insert explained above is designed in a particularly preferred embodiment as a profiled helix tube which rests along helical outer and inner contact lines on the outside of the associated jacket tube and on the inside of the inflow or outflow tube. Contact lines in the above sense are by no means only lines in the mathematical sense, but rather and in particular also contact bands, i. H. helical contact surfaces. Such contact bands result in particular when the helical channels have an approximately trapezoidal cross-section, which is also the case preferably from the point of view of flow technology.

Die erfindungsgemäße Konzeption lässt sich sehr breit anwenden, indem nach ihr aufgebaute Abgasschalldämpfer sich hervorragend an die in dem jeweiligen Fahrzeug bestehende Einbausituation anpassen lassen. Insbesondere lassen sich auf eine besonders kurze Baulänge oder aber auf einen besonders geringen Querschnitt hin optimierte erfindungsgemäße Schalldämpfer realisieren. Bei der an erster Stelle genannten Ausgestaltung sind die beiden Paare aus erstem und zweitem Wendelkanal einerseits und aus drittem und viertem Wendelkanal andererseits einander überlagernd bzw. überlappend angeordnet in dem Sinne, dass das eine Wendelkanal-Paar das andere radial außen umgibt; sämtliche vier Wendelkanäle umgeben entweder nur das Zuströmrohr oder nur das Abströmrohr schraubenlinienförmig, wobei die vier Wendelkanäle bevorzugt paarweise auf zwei zueinander konzentrische Ringräume verteilt sind. Bei der an zweiter Stelle genannten Ausgestaltung sind die beiden Paare aus erstem und zweitem Wendelkanal einerseits und aus drittem und viertem Wendelkanal andererseits demgegenüber in axialer Richtung zueinander versetzt, d. h. nebeneinander angeordnet. Die weiter oben erwähnte, vorzugweise vorgesehene fünfte dezidierte Strömungsumlenkung lässt sich in diesem Fall realisieren, indem der dritte Wendelkanal mit einem dem zweiten Wendelkanal entgegengesetzt gerichteten Schraubsinn ausgeführt ist.The conception according to the invention can be applied very broadly in that exhaust gas silencers constructed according to it can be excellently adapted to the installation situation existing in the respective vehicle. In particular, silencers according to the invention that are optimized for a particularly short overall length or for a particularly small cross section can be implemented. In the configuration mentioned first, the two pairs of the first and second helical channels on the one hand and the third and fourth helical channels on the other hand are arranged superimposed or overlapping in the sense that one pair of helical channels surrounds the other radially on the outside; all four helical channels surround either only the inflow pipe or only the outflow pipe helically, with the four helical channels preferably being distributed in pairs over two annular spaces concentric with one another. In the configuration mentioned second, the two pairs are made up of the first and second helical channels on the one hand and of the third and the fourth helical channel on the other hand offset from one another in the axial direction, ie arranged next to one another. The fifth dedicated flow deflection mentioned above, which is preferably provided, can be implemented in this case in that the third helical channel is designed with a screw direction that is directed in the opposite direction to the second helical channel.

Sind die beiden Paare aus erstem und zweitem Wendelkanal einerseits und aus drittem und viertem Wendelkanal andererseits in dem vorstehenden Sinne in axialer Richtung zueinander versetzt, so sind sie gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf unterschiedlichen Seiten der Klappenanordnung positioniert. Dabei umgeben der erste und der zweite Wendelkanal jeweils das Zuströmrohr und der dritte und der vierte Wendelkanal jeweils das Abströmrohr schraubenlinienförmig, wobei der erste Wendelkanal zur Abgasströmung im Zuströmrohr und der vierte Wendelkanal zur Abgasströmung im Abströmrohr entgegengesetzt gerichtet durchströmbar sind. Dies ist nicht nur unter Gesichtspunkten der besonders leichten, baukastenartigen individuellen Anpassbarkeit des Schalldämpfers an unterschiedliche Anforderungen sehr vorteilhaft, sondern auch in strömungstechnischer Hinsicht und im Hinblick auf die - für die Langlebigkeit relevante - Statik und die leichte Herstellbarkeit.If the two pairs of first and second helical channels on the one hand and third and fourth helical channels on the other are offset in the above sense in the axial direction, they are positioned on different sides of the flap arrangement according to a very particularly preferred embodiment of the invention. The first and second helical channels each surround the inflow pipe and the third and fourth helical channels each helically surround the outflow pipe, with the first helical channel being able to flow through in the opposite direction to the exhaust gas flow in the inflow pipe and the fourth helical channel to the exhaust gas flow in the outflow pipe. This is not only very advantageous from the point of view of the particularly easy, modular individual adaptability of the silencer to different requirements, but also in terms of flow technology and with regard to the statics - relevant for longevity - and the ease of manufacture.

Ebenfalls unter baulichen Gesichtspunkten ist besonders vorteilhaft, wenn die Strömungsführung der Klappenanordnung und der die Klappenanordnung umgehende Bypass in einem einheitlichen Klappengehäuse ausgeführt sind. Details hierzu, beispielsweise die mögliche strukturelle Anbindung von Zuströmrohr und Abströmrohr an das Klappengehäuse, sind weiter unten weitergehend ausgeführt. In strömungstechnischer Hinsicht ist besonders vorteilhaft, wenn das Klappengehäuse eine den ersten Durchtritt begrenzende strömungsumlenkende erste Aussparung und/oder eine den zweiten Durchtritt begrenzende strömungsumlenkende zweite Aussparung aufweist.Also from a structural point of view, it is particularly advantageous if the flow guidance of the flap arrangement and the bypass bypassing the flap arrangement are implemented in a single flap housing. Details on this, for example the possible structural connection of the inflow pipe and outflow pipe to the flap housing, are explained in greater detail below. In terms of flow technology, it is particularly advantageous if the flap housing has a flow-deflecting first cutout delimiting the first passage and/or a flow-deflecting second cutout delimiting the second passage.

Die erfindungsgemäße Konzeption erleichtert eine individuelle Anpassung des jeweiligen Abgasschalldämpfers an die bestehende Einbau- und Betriebssituation (einschließlich der Abstimmung auf den jeweiligen Verbrennungsmotor). Namentlich können, jeweils in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung, hierzu unterschiedliche Ausgestaltungsmerkmale (ggf. miteinander kombiniert) zur Anwendung kommen. So kann der erste Wendelkanal über in dem Zuströmrohr vorgesehene Perforierungen, deren Querschnitt klein ist gegenüber dem ersten Durchtritt, mit dem Innenraum des Zuströmrohres kommunizieren und/oder kann der vierte Wendelkanal über in dem Abströmrohr vorgesehene Perforierungen, deren Querschnitt klein ist gegenüber dem zweiten Durchtritt, mit dem Innenraum des Abströmrohres kommunizieren. Auch kann der zweite Wendelkanal über in dem Zuströmrohr vorgesehene Perforierungen, deren Querschnitt klein ist gegenüber dem ersten Durchtritt, mit dem Innenraum des Zuströmrohres kommunizieren und/oder kann der dritte Wendelkanal über in dem Abströmrohr vorgesehene Perforierungen, deren Querschnitt klein ist gegenüber dem zweiten Durchtritt, mit dem Innenraum des Abströmrohres kommunizieren.The concept according to the invention facilitates an individual adaptation of the respective exhaust gas silencer to the existing installation and operating situation (including the adjustment to the respective internal combustion engine). Specifically, in a preferred development of the invention, different design features (possibly combined with one another) can be used for this purpose. The first helical duct can communicate with the interior of the inflow pipe via perforations provided in the inflow pipe, the cross section of which is small compared to the first passage, and/or the fourth helical duct can communicate with the interior of the inflow pipe via perforations provided in the outflow pipe, the cross section of which is small compared to the second passage communicate with the interior of the outflow pipe. The second helical duct can also communicate with the interior of the inflow pipe via perforations provided in the inflow pipe, the cross section of which is small compared to the first passage, and/or the third helical duct can communicate with the interior of the inflow pipe via perforations provided in the outflow pipe, the cross section of which is small compared to the second passage communicate with the interior of the outflow pipe.

Gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung verlaufen der erste und der zweite Wendelkanal durch einen primären Helix-Einsatz voneinander abgegrenzt mit dem identischen Radius in dem gleichen, radial außen durch ein primäres Mantelrohr gebildeten primären Ringraum und/oder verlaufen der dritte und der vierte Wendelkanal durch einen sekundären Helix-Einsatz voneinander abgegrenzt mit dem identischen Radius in dem gleichen, radial außen durch ein sekundäres Mantelrohr gebildeten sekundären Ringraum. Durch individuelle Ausgestaltung des jeweiligen Helix-Einsatzes, welcher besonders bevorzugt als profiliertes Helix-Rohr, welches längs schraubenlinienförmiger äußerer und innerer Kontaktlinien an dem zugeordneten Mantelrohr und dem Zuström- bzw. Abströmrohr anliegt, ausgeführt ist, ergeben sich wieder hervorragende Möglichkeiten der individuellen Anpassung des jeweiligen Abgasschalldämpfers an die spezifische Anwendung. Namentlich kann der betreffende Helix-Einsatz hierzu eine elektrisch beheizbare Oberfläche und/oder eine katalytisch wirksame Oberflächenbeschichtung und/oder eine poröse, nachgiebige oder auf sonstige Weise akustisch dämpfend wirksame Oberflächenstruktur aufweisen. Er kann weiterhin perforiert sein, so dass die beiden mittels des betreffenden Helix-Einsatzes voneinander abgegrenzten Wendelkanäle über die betreffende Perforation miteinander kommunizieren. Weiterhin kann der betreffende Helix-Einsatz mehrlagig-sandwichartig aufgebaut sein mit einer zwischen zwei perforierten formsteifen Außenlagen angeordneten Absorptionsschicht. All die hierdurch möglichen, insbesondere akustisch wirksamen Adaptionen lassen die Konzeption und den Aufbau im Übrigen unberührt.According to yet another preferred development of the invention, the first and second helical channels run, separated from one another by a primary helix insert with the identical radius, in the same primary annular space formed radially on the outside by a primary jacket tube and/or the third and fourth helical channels run delimited by a secondary helix liner of identical radius in the same secondary annulus formed radially outward by a secondary casing. The individual design of the respective helix insert, which is particularly preferably designed as a profiled helix tube which rests along helical outer and inner contact lines on the associated jacket tube and the inflow or outflow tube, again results in excellent possibilities for individual adaptation of the respective exhaust silencer to the specific application. Specifically, the helix insert in question can have an electrically heatable surface and/or a catalytically active surface coating and/or a porous, flexible or otherwise acoustically dampening surface structure. It can also be perforated, so that the two helical channels delimited from one another by the helix insert in question communicate with one another via the perforation in question. Furthermore, the helix insert in question can have a multi-layer, sandwich-like structure with an absorption layer arranged between two perforated, dimensionally stable outer layers. All the adaptations that are possible as a result, in particular those that are acoustically effective, leave the design and structure otherwise unaffected.

Während sich die vorliegende Erfindung mit Vorteil auch im Zusammenhang mit passiven Klappenanordnungen umsetzen lässt, kommen ihre besonderen Vorzüge doch im Zusammenhang mit aktiven Klappenanordnungen besonders ausgeprägt zum Tragen. In diesem Sinne ist der Klappenanordnung vorzugsweise ein Aktuator zugeordnet, mittels dessen die Klappe aktiv verstellbar ist. Namentlich kann dabei der Aktuator für eine proportionale Klappen-Verstellung ausgeführt sein, was eine differenzierte Beeinflussung der Schalldämpfcharakteristik ermöglicht.While the present invention can also be advantageously implemented in connection with passive flap arrangements, its particular advantages are particularly pronounced in connection with active flap arrangements. In this sense, the flap arrangement is preferably assigned an actuator, by means of which the flap can be actively adjusted. In particular, the actuator can be designed for a proportional flap adjustment, which is a different graceful influencing of the sound-damping characteristics.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung veranschaulichter bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt

1 einen Abgasschalldämpfer nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht,
2 einen vertikalen Axialschnitt durch den Abgasschalldämpfer nach 1,
3 einen horizontalen Axialschnitt durch den Abgasschalldämpfer nach den 1 und 2,
4 in einem ausschnittsweise gezeigten Axialschnitt eine erste Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach dem 1 bis 3,
5 in einem ausschnittsweise gezeigten Axialschnitt eine zweite Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach dem 1 bis 3,
6 in einem ausschnittsweise gezeigten Axialschnitt eine dritte Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach dem 1 bis 3,
7 in einem ausschnittsweise gezeigten Axialschnitt eine vierte Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach dem 1 bis 3,
8 einen Abgasschalldämpfer nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem (schematischen) ersten Axialschnitt und
9 den Abgasschalldämpfer nach 8 in einem (schematischen) zweiten, zu 7 normalen Axialschnitt.

The present invention is explained below using a number of preferred exemplary embodiments illustrated in the drawing. while showing

1 a perspective view of an exhaust silencer according to a first embodiment of the invention,
2 a vertical axial section through the exhaust silencer 1 ,
3 a horizontal axial section through the exhaust silencer according to 1 and 2 ,
4 in a fragmentary axial section shown a first modification of the exhaust silencer after 1 until 3 ,
5 in an axial section shown in part, a second modification of the exhaust silencer after 1 until 3 ,
6 in an axial section shown in part, a third modification of the exhaust silencer after 1 until 3 ,
7 in a fragmentary axial section shown a fourth modification of the exhaust silencer after 1 until 3 ,
8th an exhaust silencer according to a second embodiment of the invention in a (schematic) first axial section and
9 the exhaust silencer 8th in a (schematic) second, to 7 normal axial section.

Der Abgasschalldämpfer nach den 1 bis 3 besteht baulich aus einem Klappenmodul 1, zwei beidseits dichtend an dieses angesetzten Mantelrohren in Form eines (zuströmseitigen) primären Mantelrohrs 2 und eines (abströmseitigen) sekundären Mantelrohrs 3, einem Zuströmrohr 4 und einem Abströmrohr 5 sowie einem primären Helix-Einsatz 6 und einem sekundären Helix-Einsatz 7. Das Zuströmrohr 4 und das Abströmrohr 5 fluchten dabei zueinander; sie liegen auf der Längsachse L des Abgasschalldämpfers. Das primäre Mantelrohr 2 umfasst dabei neben dem zylindrischen Rohrabschnitt 8 ein mit diesem verbundenes Endstück 9, welches den durch das Zuströmrohr 4 und den dieses umgebenden Rohrabschnitt 8 definierten und begrenzten primären Ringraum 10 endseitig verschließt. Entsprechendes gilt für die abströmseitige Gestaltung des Abgasschalldämpfers, namentlich den sekundären Ringraum 11 und den zugeordneten sekundären Helix-Einsatz 7.The exhaust silencer after the 1 until 3 consists structurally of a flap module 1, two jacket pipes attached to it on both sides sealingly in the form of a (inflow-side) primary jacket pipe 2 and a (outflow-side) secondary jacket pipe 3, an inflow pipe 4 and an outflow pipe 5 as well as a primary helix insert 6 and a secondary helix -Insert 7. The inflow pipe 4 and the outflow pipe 5 are aligned with each other; they lie on the longitudinal axis L of the exhaust silencer. In addition to the cylindrical tube section 8, the primary jacket tube 2 includes an end piece 9 connected to it, which closes the primary annular space 10 defined and delimited by the inflow tube 4 and the tube section 8 surrounding it. The same applies to the outflow-side design of the exhaust gas silencer, namely the secondary annular space 11 and the associated secondary helix insert 7.

Das Klappenmodul 1 umfasst ein Klappengehäuse 13 mit einem dieses durchsetzenden, eine Strömungsführung 14 bildenden Durchbruch 15, eine der Veränderung des freien Strömungsquerschnitts der Strömungsführung 14 dienende verstellbare, d. h. um eine Schwenkachse A schwenkbare Klappe 16 und einen der Veränderung der Schwenkstellung der Klappe 16 dienenden Aktuator 17.The flap module 1 comprises a flap housing 13 with an opening 15 passing through it and forming a flow guide 14; H. Flap 16 that can be pivoted about a pivot axis A and an actuator 17 that serves to change the pivot position of the flap 16.

Der primäre Helix-Einsatz 6 ist als profiliertes Helix-Rohr 18 ausgeführt, welches längs einer schraubenlinienförmigen äußeren Kontaktlinie 19 an dem zylindrischen Rohrabschnitt 8 des primären Mantelrohrs 2 und längs einer schraubenlinienförmigen inneren Kontaktlinie 20 an dem Zuströmrohr 4 anliegt. Es grenzt auf diese Weise zwei Wendelkanäle, nämlich einen ersten Wendelkanal 21 und einen zweiten Wendelkanal 22 voneinander ab. Während der primäre Helix-Einsatz 6, d. h. das diesen bildende profilierte Helix-Rohr 18 an seinem einen Ende stirnseitig an dem Klappengehäuse 13 anliegt, hält er an dem gegenüberliegenden Ende einen Abstand zu dem Endstück 9 ein. Auf diese Weise entsteht eine den ersten Wendelkanal 21 und den zweiten Wendelkanal 22 strömungstechnisch miteinander verbindende erste Umlenkzone 23. Zu strömungstechnischen Anbindung des ersten Wendelkanals 21 an das Zuströmrohr 4 ist ein erster Durchtritt 24 vorgesehen, welcher durch einen schrägen Teil-Anschnitt 25 des Zuströmrohres 4 sowie eine in dem Klappengehäuse 13 ausgeführte strömungsumlenkende erste Aussparung 26 begrenzt ist. Vorstehendes gilt analog für den - einen dritten Wendelkanal 27 und einen vierten Wendelkanal 28 voneinander abgrenzenden - sekundären Helix-Einsatz 7, das Abströmrohr 5 und die letzterem zugeordnete Seite des Klappengehäuses 13.The primary helix insert 6 is designed as a profiled helix tube 18 which bears against the cylindrical tube section 8 of the primary jacket tube 2 along a helical outer contact line 19 and against the inflow pipe 4 along a helical inner contact line 20 . In this way, it delimits two helical channels, namely a first helical channel 21 and a second helical channel 22 from one another. While the primary helix insert 6, i. H. the profiled helix tube 18 forming this forms abuts at one end on the front side of the flap housing 13, it keeps a distance from the end piece 9 at the opposite end. This creates a first deflection zone 23 that connects the first spiral channel 21 and the second spiral channel 22 to one another in terms of flow. A first passage 24 is provided to connect the first spiral channel 21 to the inflow pipe 4 in terms of flow and a flow-deflecting first recess 26 formed in the flap housing 13 is limited. The above applies analogously to the - a third spiral channel 27 and a fourth spiral channel 28 delimiting one another - secondary helix insert 7, the outflow pipe 5 and the side of the flap housing 13 assigned to the latter.

Zur strömungstechnischen Verbindung des dritten Wendelkanals 27 mit dem zweiten Wendelkanal 22 weist das Klappengehäuse 13 - als Bypass 29 zu der Strömungsführung 14 eine Übergangszone Ü bildend - eine Durchtrittsöffnung 30 auf. For the fluidic connection of the third spiral channel 27 to the second spiral channel 22 , the flap housing 13 has a passage opening 30 , forming a transition zone Ü as a bypass 29 to the flow guide 14 .

Bei dem Abgasschalldämpfer nach den 1 bis 3 wird die Außenwand 31, welche den strömungsleitende Einbauten E aufweisenden Funktionsraum F umgrenzt, somit in erster Linie durch die beiden Mantelrohre 2, 3 gebildet. Das Zuströmrohr 4 bildet (auch) den Abgaseintritt AE des Abgasschalldämpfers aus und das Abströmrohr (auch) den Abgasaustritt AA. Und die zu der Strömungsführung 14 der

- durch diese und die mit ihr zusammenwirkende Klappe definierte - Klappenanordnung 32 bereitgestellte Bypassanordnung umfasst
- - einen das Zuströmrohr 4 schraubenlinienförmig umgebenden ersten Wendelkanal 21, welcher über einen benachbart der Klappenanordnung 32 angeordneten ersten Durchtritt 24 strömungstechnisch an das Zuströmrohr 4 angeschlossen und - was die axiale Komponente der Wendelströmung betrifft - zur Abgasströmung S im Zuströmrohr 4 entgegengesetzt gerichtet durchströmbar ist,
- - einen im Bereich einer ersten Umlenkzone 23 an den ersten Wendelkanal 21 strömungstechnisch angeschlossenen, das Zuströmrohr 4 schraubenlinienförmig umgebenden, zur Abgasströmung S im Zuströmrohr 4 gleichgerichtet durchströmbaren zweiten Wendelkanal 22,
- - einen an den zweiten Wendelkanal 22 strömungstechnisch angeschlossenen, die Klappenanordnung 32 umgehenden Bypass 29,
- - einen an den Bypass 29 strömungstechnisch angeschlossenen, das Abströmrohr 5 schraubenlinienförmig umgebenden, zur Abgasströmung T im Abströmrohr 5 gleichgerichtet durchströmbaren dritten Wendelkanal 27 und
- - einen im Bereich einer zweiten Umlenkzone 34 an den dritten Wendelkanal 27 strömungstechnisch angeschlossenen, das Abströmrohr 5 schraubenlinienförmig umgebenden vierten Wendelkanal 28, welcher zur Abgasströmung T im Abströmrohr 5 entgegengesetzt gerichtet durchströmbar und über einen benachbart der Klappenanordnung 32 angeordneten zweiten Durchtritt 35 strömungstechnisch an das Abströmrohr 5 angeschlossen ist.

With the exhaust silencer after the 1 until 3 the outer wall 31, which delimits the functional space F having the flow-guiding internals E, is thus primarily formed by the two

casing pipes

2, 3. The inflow pipe 4 (also) forms the exhaust gas inlet AE of the exhaust gas silencer and the outflow pipe (also) forms the exhaust gas outlet AA. And to the flow guide 14 of

- Flap assembly 32 provided bypass assembly includes - defined by this and the interacting with her flap
- - A first spiral channel 21 surrounding the inflow pipe 4 in a helical manner, which has an adjacent flap arrangement The first passage 24 arranged in the opening 32 is fluidically connected to the inflow pipe 4 and--as far as the axial component of the helical flow is concerned--can be flowed through in the opposite direction to the exhaust gas flow S in the inflow pipe 4,
- - a second helical duct 22 which is fluidically connected to the first helical duct 21 in the region of a first deflection zone 23, surrounds the inflow pipe 4 in a helical manner and can be flowed through in the same direction as the exhaust gas flow S in the inflow pipe 4,
- a bypass 29 which is fluidically connected to the second helical channel 22 and bypasses the flap arrangement 32,
- - A fluidically connected to the bypass 29, the outflow pipe 5 helically surrounding, to the exhaust gas flow T in the outflow pipe 5 through which flow is rectified third spiral channel 27 and
- - a fourth spiral channel 28, which is fluidically connected to the third spiral channel 27 in the area of a second deflection zone 34 and surrounds the outflow pipe 5 in a helical manner, through which the flow can flow in the opposite direction to the exhaust gas flow T in the outflow pipe 5 and via a second passage 35 arranged adjacent to the flap arrangement 32 in terms of flow to the outflow pipe 5 is connected.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform entspricht die

- jeweils senkrecht zur Längsachse L ermittelte - Querschnittsfläche des primären Ringraumes 10 etwa dem 2,8-fachen der Querschnittsfläche des Zuströmrohres 4. Die Steigung des ersten Wendelkanals 21 und des zweiten Wendelkanals 22 beträgt etwa das 2,3-fache des Innendurchmessers des Zuströmrohres 4. Und der erste Wendelkanal 21 und der zweite Wendelkanal 22 erstrecken sich jeweils über einen Verschraubungswinkel von etwa 450°. Die senkrecht zur jeweiligen Wendel-Leitlinie ermittelte Querschnittsfläche des ersten Wendelkanals 21 und des zweiten Wendelkanals 22, d. h. die Querschnittsfläche des ersten bzw. zweiten Wendelkanals 21 bzw. 22 in einer zu der Richtung der Verschraubungslinie in dem jeweiligen Flächenmittelpunkt senkrecht orientierten Ebene, beträgt etwa das 0,73-fache der Querschnittsfläche des Zuströmrohres 4. Für die abströmseitige Situation gilt Entsprechendes.

In the illustrated embodiment, the

- each determined perpendicular to the longitudinal axis L - cross-sectional area of the primary annular space 10 is approximately 2.8 times the cross-sectional area of the inflow pipe 4. The pitch of the first spiral channel 21 and the second spiral channel 22 is approximately 2.3 times the inner diameter of the inflow pipe 4 And the first helical channel 21 and the second helical channel 22 each extend over a screw angle of about 450°. The cross-sectional area of the first helical channel 21 and the second helical channel 22 determined perpendicular to the respective helical directrix, i.e. the cross-sectional area of the first or second helical channel 21 or 22 in a plane oriented perpendicularly to the direction of the screw connection line in the respective center of the area, is approximately 0.73 times the cross-sectional area of the inflow pipe 4. The same applies to the outflow situation.

4 veranschaulicht eine Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach den 1 bis 3 dahingehend, dass der erste Wendelkanal 21 über in dem Zuströmrohr 4 vorgesehene Perforierungen 36, deren Querschnitt klein ist gegenüber dem ersten Durchtritt 24, mit dem Innenraum des Zuströmrohres 4 kommuniziert. 4 illustrates a modification of the exhaust silencer according to the 1 until 3 to the effect that the first helical channel 21 communicates with the interior of the inflow pipe 4 via perforations 36 provided in the inflow pipe 4, the cross section of which is small compared to the first passage 24.

5 veranschaulicht eine Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach den 1 bis 3 dahingehend, dass der erste Wendelkanal 21 über in dem - den primären Helix-Einsatz 6 bildenden - Helixrohr 18 vorgesehene Perforierungen 37 mit dem zweiten Wendelkanal 22 kommuniziert. 5 illustrates a modification of the exhaust silencer according to the 1 until 3 to the extent that the first helical channel 21 communicates with the second helical channel 22 via perforations 37 provided in the helix tube 18 forming the primary helix insert 6 .

6 veranschaulicht eine Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach den 1 bis 3 dahingehend, dass das primäre Mantelrohr 2, namentlich dessen zylindrischer Rohrabschnitt 8, perforiert ausgeführt und mit radialem Abstand von einem zugeordneten Hüllrohr 38 umgeben ist, wobei der zwischen dem perforierten Mantelrohr 2 und dem Hüllrohr 38 bestehende Ringraum 39 mit einem Absorptionsmaterial 40 gefüllt ist. 6 illustrates a modification of the exhaust silencer according to the 1 until 3 to the effect that the primary jacket tube 2, specifically its cylindrical tube section 8, is perforated and surrounded at a radial distance by an associated jacket tube 38, with the annular space 39 existing between the perforated jacket tube 2 and the jacket tube 38 being filled with an absorption material 40.

7 veranschaulicht eine Abwandlung des Abgasschalldämpfers nach den 1 bis 3 dahingehend, dass der primäre Helix-Einsatz 6 mehrlagig-sandwichartig aufgebaut ist mit einer zwischen zwei perforierten formsteifen Außenlagen 41 angeordneten Absorptionsschicht 42. 7 illustrates a modification of the exhaust silencer according to the 1 until 3 in that the primary helix insert 6 is constructed in a multi-layer sandwich-like manner with an absorption layer 42 arranged between two perforated, dimensionally stable outer layers 41.

Das in den 8 und 9 veranschaulichte Ausführungsbeispiel für einen Abgasschalldämpfer nach der vorliegenden Erfindung erklärt sich einem Fachmann weitgehend von selbst aus den vorstehenden Erläuterungen des in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiels. Gleichen Bauteile sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet. Es ist erkennbar, dass hier der primäre Ringraum 10, welcher durch den primären Helix-Einsatz 6 in den ersten Wendelkanal 21 und den zweiten Wendelkanal 22 untergliedert ist, und der sekundäre Ringraum 11, welcher durch den sekundären Helix-Einsatz 7 in den dritten Wendelkanal 27 und den vierten Wendelkanal 28 untergliedert ist, radial ineinander verschachtelt liegen. Sie sind durch ein Trennrohr 43 voneinander abgegrenzt. Der primäre Ringraum 10 umgibt konzentrisch den sekundären Ringraum 11, welcher seinerseits das Abströmrohr 5 umgibt. Die strömungstechnische Verbindung des dritten Wendelkanals 27 mit dem zweiten Wendelkanal 22 erfolgt über eine in dem Klappengehäuse 13 ausgeführte Umlenk-Mulde 44. Der Eintritt des Abgasstroms in den ersten Wendelkanal 21 erfolgt hier über einen dem Durchtritt 24 strömungstechnisch nachgeschalteten Durchbruch 45 in dem Klappengehäuse 13.That in the 8th and 9 illustrated embodiment for an exhaust silencer according to the present invention is largely self-explanatory to a person skilled in the art from the above explanations of the 1 until 3 illustrated first embodiment. The same reference symbols are assigned to the same components. It can be seen that here the primary annular space 10, which is divided into the first helical channel 21 and the second helical channel 22 by the primary helix insert 6, and the secondary annular space 11, which is divided by the secondary helix insert 7 into the third helical channel 27 and the fourth helical channel 28 is subdivided, are radially nested. They are separated from one another by a separating tube 43 . The primary annular space 10 concentrically surrounds the secondary annular space 11 which in turn surrounds the outflow pipe 5 . The fluidic connection of the third helical duct 27 to the second helical duct 22 takes place via a deflection trough 44 in the flap housing 13. The exhaust gas flow enters the first helical duct 21 here via an opening 45 in the flap housing 13, which is downstream of the passage 24 in terms of flow.

Ersichtlich lassen sich die in den 4 bis 7 dargestellten Abwandlungen und Modifikationen - teilweise entsprechend adaptiert - mit vergleichbaren Vorteilen auch auf das Ausführungsbeispiel nach den 8 und 9 anwenden.Can be seen in the 4 until 7 Variations and modifications shown - partially adapted accordingly - with ver similar advantages to the embodiment according to the 8th and 9 use.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims

Exhaust silencer for an internal combustion engine, comprising a functional space (F) bounded by an outer wall (31) and having an exhaust gas inlet (AE), an exhaust gas outlet (AA) and flow-conducting built-in components (E), the flow-conducting built-in components (E) having at least one flap arrangement (32 ) with a flow guide (14), which is connected to an inflow pipe (4) communicating with the exhaust gas inlet (AE) and to an outflow pipe (5) communicating with the exhaust gas outlet (AA), and one associated with the flow guide (14), the change of the free flow cross-section of the flow guide (14), and wherein, in addition, a bypass arrangement existing in fluidic parallel connection to the flow guide (14) of the flap arrangement (32) can be flown through depending on the instantaneous free flow cross-section of the flow guide (14). , characterized in that the bypass arrangement comprises a flow path t with - a helical first spiral channel (21), which is fluidically connected to the inflow pipe (4) via a first passage (24) arranged adjacent to the flap arrangement (32), - a helical, in the area of a first deflection zone (23) to the first helical duct (21) which is fluidically connected to the second helical duct (22) and through which flow can take place in the opposite direction to the exhaust gas flow in the first helical duct (21), - a helical third helical duct (27) which is fluidically connected to the second helical duct (22) in the area of a transition zone (Ü) and - a helical fourth helical duct (28), which is fluidically connected to the third helical duct (27) in the region of a second deflection zone (34) and through which flow can take place in the opposite direction to the exhaust gas flow in the third helical duct (27), which has a second passage arranged adjacent to the flap arrangement (32). (35) fluidically to the Abströmr ear (5) is connected.

exhaust silencer after claim 1 , characterized in that the first and the second helical channel (21, 22) each surround the inflow pipe (4) and that the third and the fourth helical channel (27, 28) each enclose the outflow pipe (5) helically, with the first helical channel (21 ) to the exhaust gas flow (S) in the inflow pipe (4) and the fourth spiral channel (28) to the exhaust gas flow (T) in the outflow pipe (5) and the transition zone (Ü) comprises a bypass (29) surrounding the flap arrangement (32). .

exhaust silencer after claim 2 , characterized in that the third helical channel (27) is designed with a second helical channel (22) in the opposite direction of screwing.

exhaust silencer after claim 2 or claim 3 , characterized in that the flow guide (14) of the flap arrangement (32) and the bypass (29) are designed in a single flap housing (13).

exhaust silencer after claim 4 , characterized in that the flap housing (13) has a flow-deflecting first cutout (26) delimiting the first passage (24) and/or a flow-deflecting second cutout delimiting the second passage (35).

exhaust silencer after claim 1 , characterized in that all four spiral channels (21, 22, 27, 28) surround either only the inflow pipe (4) or only the outflow pipe (5) helically, the four spiral channels (21, 22, 27, 28) preferably in pairs two mutually concentric annular spaces (10, 11) are distributed.

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the first spiral channel (21) communicates with the interior of the inflow pipe (4) via perforations (36) provided in the inflow pipe (4), the cross section of which is preferably small compared to the first passage (24) and/or that the fourth spiral channel (28) communicates with the interior of the outflow pipe (5) via perforations provided in the outflow pipe (5), the cross section of which is preferably small compared to the second passage (35).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the second spiral channel (22) communicates with the interior of the inflow pipe (4) via perforations (36) provided in the inflow pipe (4), the cross section of which is preferably small compared to the first passage (24) and/or that the third helical channel (27) communicates with the interior of the outflow pipe (5) via perforations provided in the outflow pipe (5), the cross section of which is preferably small compared to the second passage (35).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the first and the second spiral channel (21, 22) with different radii in two different primary annular spaces (10) concentrically surrounding the inflow pipe (4) and/or that the third and the fourth spiral channel (27, 28) with different radii in two different that Outflow pipe (5) concentrically surrounding secondary annular spaces (11).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the first and the second spiral channel (21, 22) are delimited from one another by a primary helix insert (6) with the identical radius in the same primary annular space formed or delimited radially on the outside by a primary jacket tube (2). (10) run.

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the third and the fourth spiral channel (27, 28) are delimited from one another by a secondary helix insert (7) with the identical radius in the same secondary annular space formed or delimited radially on the outside by a secondary jacket tube (3). (11) run.

exhaust silencer after claim 10 or claim 11 , characterized in that the wall of the primary helix insert (6) that delimits the first helical channel (21) and the second helical channel (22) from one another and/or that the wall that delimits the third helical channel (27) and the fourth helical channel (28) from one another Wall of the secondary helix insert (7) has a perforation (37) via which the two relevant spiral channels (21, 22; 27, 28) communicate with each other.

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that the primary helix insert (6) and/or the secondary helix insert (7) are designed as a profiled helix tube (18) which along helical outer and inner contact lines (19, 20) on the associated Casing pipe (2; 3) and the inflow and outflow pipe (4; 5) rests.

exhaust silencer after Claim 13 , characterized in that the at least one profiled helix tube (18) on the front side of a flap housing (13) within the meaning of claim 4 applied.

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 14 , characterized in that the primary jacket tube (2) and/or the secondary jacket tube (3) forms part of the outer wall (31) surrounding the functional space (F).

exhaust silencer after claim 15 , characterized in that the exhaust gas silencer structurally consists exclusively of a flap module (1) comprising the flap arrangement (32) and an associated actuator (17), the inflow pipe (4) and the outflow pipe (5), the primary and the secondary jacket pipe (2, 3) and the primary and secondary helix inserts (6, 7).

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 14 , characterized in that the primary jacket tube (2) and/or the secondary jacket tube (3) is perforated and surrounded at a radial distance by an associated jacket tube (38), the gap between the perforated jacket tube (2, 3) and the jacket tube (38) existing annular space (39) is at least partially filled with an absorption material (40).

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 17 , characterized in that the first and/or the second helix insert (6, 7) has an electrically heatable surface.

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 18 , characterized in that the first and/or the second helix insert (6, 7) has a catalytically active surface coating.

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 19 , characterized in that the first and/or the second helix insert (6, 7) has a porous, flexible or otherwise acoustically dampening surface structure.

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 20 , characterized in that the first and/or the second helix insert (6, 7) has a multi-layer sandwich-like structure with an absorption layer (42) arranged between two perforated, dimensionally stable outer layers (41).

Exhaust silencer according to one of Claims 10 until 21 , characterized in that the cross-sectional area of the primary annular space (10) is between 1.5 times and 4.5 times, particularly preferably between 2 times and 4 times, very particularly preferably between 2.5 times times and 3.5 times the cross-sectional area of the inflow pipe (4) and/or that the cross-sectional area of the secondary annular space (11) is between 1.5 times and 4.5 times, particularly preferably between 2 times and 4 times, very particularly preferably between 2.5 times and 3.5 times times the cross-sectional area of the outflow pipe (5).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 22 , characterized in that the cross-sectional area of the first helical channel (21) and the second helical channel (22), determined perpendicularly to the respective spiral directrix, is between 0.2 times and 2 times, preferably between 0.4 times and the 1.5 times, particularly preferably between 0.6 times and 1.0 times the cross-sectional area of the inflow pipe (4) and/or that the cross-sectional area of the third helical channel (27) and of the fourth helical channel (28) between 0.2 times and 2 times, preferably between 0.4 times and 1.5 times, particularly preferably between 0.6 times and 1.0 times the cross-sectional area of the outflow pipe (5).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 23 , characterized in that the pitch of the first and the second spiral channel (21, 22) between 1-fold and 6-fold, preferably between 1.5-fold and 4-fold, particularly preferably between 2-fold and 3 times the inner diameter of the inflow pipe (4) and/or that the pitch of the third and fourth spiral channel (27, 28) is between 1 and 6 times, preferably between 1.5 and 4 times, particularly preferably between 2 times and 3 times the inner diameter of the outflow pipe (5).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 24 , characterized in that the first and the second spiral channel (21, 22) and/or that the third and the fourth spiral channel (27, 28) each extend over a screwing angle between 180° and 720°, preferably between 225° and 630° , particularly preferably between 270° and 540°.

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 25 , characterized in that the first passage (24) is limited by an oblique partial cut (25) of the inflow pipe (4) and/or that the second passage (35) is limited by an oblique partial cut of the outflow pipe (5).

Exhaust silencer according to one of Claims 1 until 26 , characterized in that the flap arrangement (32) is assigned an actuator (17) by means of which the flap (16) is actively adjustable.

exhaust silencer after Claim 27 , characterized in that the actuator (17) is designed for a proportional flap adjustment.