DE10331620A1

DE10331620A1 - Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10331620A1
Application number: DE10331620A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dipl.-Ing. Hofmann; Sascha Dipl.-Ing. Rossa; Roudolf Prof. Dr. Starobinski
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-07-12
Filing date: 2003-07-12
Publication date: 2005-02-03
Also published as: EP1644622A1; US20070029133A1; WO2005005800B1; WO2005005800A1; US7377359B2

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug, welches eine Brennkraftmaschine (1) mit wenigstens zwei mit derselben verbundenen gasführenden Leitungen (6, 7) aufweist, sind die wenigstens zwei gasführenden Leitungen (6, 7) mittels einer Überströmstrecke (8) miteinander verbunden. Die Überströmstrecke (8) ist durch ein die wenigstens zwei gasführenden Leitungen (6, 7) umschließendes Gehäuse (9) gebildet, welches wenigstens zwei den wenigstens zwei gasführenden Leitungen (6, 7) zugeordnete und diese im wesentlichen umschließende Kammern (11, 12) aufweist. Jede der gasführenden Leitungen (6, 7) ist mit der sie umschließenden Kammer (11, 12) über eine jeweilige Überströmöffnung (13, 15) verbunden. Die beiden Kammern (11, 12) sind über wenigstens eine Überströmöffnung (14) miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug nach der im Obergebriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, bei Brennkraftmaschinen mit zweiflutigen Abgasanlagen eine sogenannte Überströmstrecke zwischen diesen beiden Abgasfluten vorzusehen, um eine Resonanzentladung der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Meist handelt es sich hierbei um Brennkraftmaschinen mit sechs, acht oder zwölf Zylindern in V-Anordnung.

Aufgrund der Zündfolge solcher Brennkraftmaschinen und durch das Überströmen des Abgases von einer Abgasflut in die anderen ist jedoch zu beobachten, dass sich beispielsweise im Klangbild einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine die ungeradzahligen Vielfachen der 1,5-ten Motorordnung, also insbesondere die 1,5-te und die 4,5-te Motorordnung, gegenseitig aufheben. Gerade diese Nebenordnungen sind jedoch für ein sportliches Geräusch notwendig, so dass Brennkraftmaschinen in V-Bauweise mit derartigen Abgasanlagen häufig einen vom Fahrer als nicht sportlich genug angesehenen Klang besitzen. Dies gilt in ähnlicher Weise auch für Brennkraftmaschinen mit anderen Zylinderzahlen.

Gemäß der DE 102 12 257 A1 wird versucht, das im Allgemeinen bestehende Problem eines nicht ausreichend sportlichen Klangs durch eine vom Ansaugrohr abzweigende Leitung und einen in dieser Leitung angeordneten Hohlkörper mit einem darin angeordneten schwingfähigen Element zu beseitigen. Zwar ist diese bekannte Vorrichtung durchaus wirkungsvoll, allerdings stellt sie auch einen relativ großen Aufwand dar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug zu schaffen, welche einerseits ein Überströmen zwischen den wenigstens zwei gasführenden Leitungen ermöglicht, welche andererseits jedoch mit einfachen Mitteln für einen sportlichen Klangeindruck der Brennkraftmaschine sorgt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Überströmstrecke mit den den wenigstens zwei gasführenden Leitungen zugeordneten Kammern des Gehäuses und den jeweiligen Überströmöffnungen strömt der Abgasstrom auch weiterhin durch die beiden Abgasfluten und verlässt so die Abgasanlage, sodass auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Resonanzentladung der Brennkraftmaschine möglich ist und keine negative Beeinflussung von Leistung und Verbrauch in Kauf genommen werden muss.

Durch den Umweg, den die Schallwellen aufgrund der erfindungsgemäßen Verbindung der beiden gasführenden Leitungen und der dadurch erreichten akustischen Kopplung derselben zurücklegen müssen, ergibt sich aber im Gegensatz zu den Lösungen gemäß dem Stand der Technik eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömungen in den jeweiligen gasführenden Leitungen und den damit verbundenen Schallwellen, wodurch z.B. bei 6-Zylinder-Brennkraftmaschinen das bislang vorhandene Auslöschen der ungeradzahligen Vielfachen der 1,5-ten Motorordnung verhindert wird. Erfindungsgemäß sind also auch die ungeradzahligen Vielfachen der 1,5-ten Motorordnung, also die Nebenordnungen, weiterhin Teil des Klangbilds der Brennkraftma schine, sodass trotz des Vorhandenseins der Überströmstrecke vorteilhafterweise ein sportliches Klangbild erreicht werden kann. Bei Brennkraftmaschinen mit anderen Zylinderzahlen ergibt sich eine ähnliche Wirkung, also ein entsprechendes Verhindern des Auslöschens bestimmter Motorordnungen.

Ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Anspruch 9 angegeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Dabei zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einer zweiflutigen Abgasanlage und einer erfindungsgemäßen Überströmstrecke zwischen den beiden Abgasfluten;
2 eine vergrößerte Darstellung der Überströmstrecke aus 1;
3 einen Schnitt durch die Überströmstrecke nach der Linie III-III aus 2;
4 eine Hülse zum wenigstens teilweisen Verschließen einer Überströmöffnung in einer der gasführenden Leitungen in einer ersten Stellung;
5 die Hülse aus 4 in einer zweiten Stellung; und
6 eine Brennkraftmaschine mit einer zweiflutigen Abgasanlage und einer Überströmstrecke zwischen den beiden Abgasfluten gemäß dem Stand der Technik.
6 zeigt in sehr schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug, welche im vorliegenden Fall zwei Zylinderbänke 2 und 3 mit jeweils drei Zylindern 4 aufweist. Zu der in V-Bauweise ausgeführten Brennkraftmaschine 1 führt eine nicht dargestellte Ansauganlage mit entsprechenden Einlassleitungen, welche von bekannter Bauart sein kann.
Die in den Zylindern 4 der Brennkraftmaschine 1 entstehenden Abgase verlassen dieselbe über eine Abgasanlage 5, welche zwei den beiden Zylinderbänken 2 und 3 zugeordnete Abgasfluten 6 und 7 als gasführende Leitungen aufweist. Die beiden Abgasfluten 6 und 7 sind mittels einer sogenannten Überströmstrecke 8 miteinander verbunden, die eine Resonanzentladung der Zylinder 4 der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht. Da die prinzipielle Funktion der Überströmstrecke 8 und die dadurch ermöglichte Resonanzentladung an sich bekannt sind, wird im folgenden nicht näher darauf eingegangen.
Durch das Überströmen der Abgase von der einen Abgasflut 6 zu der anderen Abgasflut 7 und umgekehrt über die Überströmstrecke 8 und durch die spezielle Zündfolge der Brennkraftmaschine 1 in V-Bauweise werden bestimmte Frequenzen bzw. Motorordnungen im Klangbild der Brennkraftmaschine 1 ausgelöscht oder zumindest annähernd ausgelöscht. Im vorliegenden Fall der Brennkraftmaschine 1 mit sechs Zylindern 4 handelt es sich um die ungeradzahligen Vielfachen der 1,5-ten Motorordnung, also um die 1,5-te, die 4,5-te, die 7,5-te usw. Motorordnung, die ausgelöscht werden und somit nicht mehr zum Klangbild der Brennkraftmaschine 1 beitragen können.
Zwar könnte dieses Problem durch eine Verkleinerung des Durchmessers im Bereich der Überströmstrecke 8 beseitigt oder zumindest verringert werden, dadurch wäre jedoch keine Resonanzentladung mehr möglich, sodass die Performance der Brennkraftmaschine 1 stark absinken würde. Somit ergibt sich in diesem Bereich also ein ständiger Zielkonflikt zwischen einer guten Performance und einem ansprechenden Klangbild der Brennkraftmaschine 1.
Um diesen Zielkonflikt zu beseitigen, ist die Überströmstrecke 8 bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 wie in den 1, 2 und 3 dargestellt ausgebildet. Die Überströmstrecke 8 weist ein die beiden Abgasfluten 6 und 7 umschließendes Gehäuse 9 auf, welches mittels einer Wandung 10 in zwei Kammern 11 und 12 aufgeteilt ist. Hierbei umgibt die Kammer 11 die Abgasflut 6 und die Kammer 12 umgibt die Abgasflut 7. In 3 ist dies noch deutlicher zu erkennen.
Um trotz der leitungsmäßig zunächst vollständigen Trennung der beiden Abgasfluten 6 und 7 dennoch ein Überströmen von der Abgasflut 6 zu der Abgasflut 7 und umgekehrt und damit eine Resonanzentladung der Brennkraftmaschine 1 zu ermöglichen, ist die Abgasflut 6 mit einer zu der Kammer 11 führenden Überströmöffnung 13 versehen, die beiden Kammern 11 und 12 sind mittels einer Überströmöffnung 14 in der Wandung 10 miteinander verbunden und die Abgasflut 7 ist mit einer zu der Kammer 12 führenden Überströmöffnung 15 versehen. Trotz dieses Aufbaus strömt der Abgasstrom auch weiterhin durch die beiden Abgasfluten 6 und 7 und verlässt so die Abgasanlage 5, wobei auch mit dieser Überströmstrecke 8 eine Resonanzentladung der Brennkraftmaschine 1 möglich und zudem eine akustische Verbindung gegeben ist.
Durch den längeren Weg, den das Abgas durch diese Ausbildung der Überströmstrecke 8 durch die Kammern 11 und 12 zurücklegt, liegt eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Abgasströmungen und den damit verbundenen Schallwellen in den beiden Abgasfluten 6 und 7 vor, so dass das mit Bezugnahme auf 6 beschriebene vollständige Auslöschen der ungeradzahligen Vielfachen der 1,5-ten Motorordnung verhindert wird. Somit befinden sich diese ungeradzahligen Vielfachen der 1,5-ten Motorordnung auch weiterhin im Klangbild der Brennkraftmaschine 1, sodass ein sportliches Klangbild derselben auch mit der Überströmstrecke 8 gegeben ist. Hierbei ist die Überströmöffnung 14 möglichst weit von den Überströmöffnungen 13 und 15 entfernt, sodass sich ein möglichst großer für das Abgas zurückzulegender Weg innerhalb der Kammern 11 und 12 und damit eine möglichst große Phasenverschiebung ergibt.
In der vergrößerten Darstellung von 2 ist erkennbar, dass die Überströmöffnungen 13 und 15 von den beiden Abgasfluten 6 und 7 zu den Kammern 11 und 12 durch eine Perforierung der Abgasfluten 6 und 7 gebildet ist. In ähnlicher Weise wird auch die Überströmöffnung 14 in der Wandung 10 zwischen den beiden Kammern 11 und 12 dadurch gebildet, dass die Wandung 10 in diesem Bereich perforiert bzw. als Lochblech ausgebildet ist.
Um eine Beeinflussung des Klangbildes der Brennkraftmaschine 1 zu erreichen, kann um eine oder auch um beide Abgasfluten 6 und 7 eine in den 4 und 5 sehr schematisch dargestellte Hülse 16 angeordnet sein, welche in Längsrichtung der jeweiligen Abgasflut 6 bzw. 7 gemäß dem Pfeil A verschieblich ist und auf diese Weise die Überströmöffnung 13 bzw. 15 zumindest teilweise verschließen und so die mit den Pfeilen B angedeutete Abgasströmung beschränken kann. Dadurch ergibt sich eine Beeinflussung sowohl von Amplitude als auch von Phasenlage der den jeweiligen Abgasfluten 6 und 7 zugeordneten Schallwellen. Auch für die Überströmöffnung 14 zwischen den beiden Kammern 11 und 12 ist denkbar, dass diese in nicht dargestellter Weise z.B. mittels einer Platte oder ähnlichem zumindest teilweise verschließbar ist, um das Klangbild der Brennkraftmaschine 1 beeinflussen zu können. Ein derartiges Verschließen der Überströmöffnung 13, 14 oder 15 kann auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 erfolgen.
Im vorliegenden Fall ist die Überströmstrecke 8 für die beiden Abgasfluten 6 und 7 als gasführende Leitungen ausgeführt, es könnte sich bei den gasführende Leitungen jedoch auch um zu der Brennkraftmaschine 1 führende Einlassleitungen han deln, die mittels der in ähnlicher oder identischer Weise ausgeführten Überströmstrecke 8 verbunden sein könnten. Theoretisch könnte die Überströmstrecke 8 auch für mehr als zwei gasführende Leitungen ausgebildet sein.

Claims

Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug, welches eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei mit derselben verbundenen gasführenden Leitungen aufweist, wobei die wenigstens zwei gasführenden Leitungen mittels einer Überströmstrecke miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmstrecke (8) durch ein die wenigstens zwei gasführenden Leitungen (6, 7) umschließendes Gehäuse (9) gebildet ist, welches wenigstens zwei den wenigstens zwei gasführenden Leitungen (6, 7) zugeordneten und diese im wesentlichen umschließende Kammern (11, 12) aufweist, wobei jede der gasführenden Leitungen (6, 7) mit der sie umschließenden Kammer (11, 12) über eine jeweilige Überströmöffnung (13, 15) verbunden ist, und wobei die beiden Kammern (11, 12) über wenigstens eine Überströmöffnung (14) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnungen (13, 15) von den gasführenden Leitungen (6, 7) zu den zugehörigen Kammern (11, 12) durch Perforierungen der gasführenden Leitungen (6, 7) gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnung (14) zwischen den wenigstens zwei Kammern (11, 12) durch eine Perforierung einer die beiden Kammern (11, 12) abtrennenden Wandung (10) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnungen (13, 15) zwischen den gasführenden Leitungen (6, 7) und den zugehörigen Kammern (11,12) zumindest teilweise verschließbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschließen der Überströmöffnungen (13, 15) eine entlang der gasführenden Leitungen (6, 7) verschiebbare Hülse (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnung (14) zwischen den wenigstens zwei Kammern (11, 12) zumindest teilweise verschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen Abgasfluten (6, 7) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen Einlassleitungen sind.
Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.