DE112011103989T5

DE112011103989T5 - Auslassventil in Kombination mit einem aktiven Geräuschdämpfungssystem

Info

Publication number: DE112011103989T5
Application number: DE112011103989T
Authority: DE
Inventors: Kwin Abram; James Egan
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-08-29
Also published as: KR20130129394A; CN103270261A; CN103270261B; JP2013545024A; KR101861882B1; WO2012074625A1; US8857561B2; US20130233642A1

Abstract

Eine Fahrzeugabgasanlage umfasst mindestens eine Auslasskomponente, die einen Auslasskanal von einem Motor zu einem Abgasauslass definiert. Eine aktive Geräuschdämpfungskomponente steht mit der Auslasskomponente in Verbindung. Ein Ventil ist im Inneren der Auslasskomponente stromabwärts von dem Motor und stromaufwärts von der aktiven Geräuschdämpfungskomponente positioniert. Das Ventil und die aktive Geräuschdämpfungskomponente wirken miteinander zusammen, um durch die Abgasanlage erzeugte Geräusche zu dämpfen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/418,502, eingereicht am 1. Dezember 2010.
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein eine Fahrzeugabgasanlage mit aktiver Geräuschdämpfung, und sie betrifft insbesondere eine Abgasanlage, die ein Ventil mit einem aktiven Geräuschdämpfungssystem kombiniert, um die Verminderung niederfrequenter Geräusche zu verbessern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aktive Geräuschdämpfungssysteme werden in vielen Fahrzeugabgasanlagen verwendet, um einen durch die Abgasanlage erzeugten Schallpegel zu steuern. Schwierigkeiten bei der Geräuschdämpfung entstehen dann, wenn es darum geht, hohe Schallpegel bei sehr niedrigen Frequenzen zu steuern. Diese Kombination erfordert einen sehr großen Geräuschdämpfungstreiber, um das Auspuffgeräusch wirksam zu verringern oder zu unterdrücken. Nachteiligerweise erfordert dies eine beachtliche Menge an Bauraum und erhöht außerdem Kosten und Gewicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Fahrzeugabgasanlage wird eine Kombination aus einem Auslassventil und einer aktiven Geräuschdämpfungskomponente bzw. einem aktiven Geräuschdämpfungssystem verwendet, um das durch die Abgasanlage erzeugte Geräusch zu dämpfen.
In einem Beispiel weist eine Fahrzeugabgasanlage mindestens eine Auslasskomponente auf, die einen Auslasskanal von einem Motor zu einem Abgasauslass definiert. Eine aktive Geräuschdämpfungskomponente steht mit der Auslasskomponente in Verbindung. Ein Ventil ist im Inneren der Auslasskomponente stromabwärts von dem Motor und stromaufwärts von der aktiven Geräuschdämpfungskomponente positioniert.
In einem Beispiel wird das Ventil durch eine Steuerung aktiv gesteuert, um einen Ventilkörper zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung zu bewegen.
In einem weiteren Beispiel ist das Ventil ein passives Ventil, dessen Öffnungsbewegung allein durch den Druck der Abgasströmung gesteuert wird.
In einem Beispiel umfasst die aktive Geräuschdämpfungskomponente einen Lautsprecher mit einer durch eine Steuerung gesteuerten Ausgabe.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung und den Zeichnungen am besten verständlich, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Fahrzeugabgasanlage mit der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein aktives Geräuschdämpfungssystem.
3 ist eine schematische Darstellung einer passiven Ventilbaugruppe.
4 ist eine schematische Darstellung einer aktiv gesteuerten Ventilbaugruppe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine Fahrzeugabgasanlage 10 weist eine Auslasskomponente 12 auf, die einen Abgaskanal 14 definiert, der sich zum Beispiel von einem Motor 16 zu einem Abgasauslass 18 an einem Endrohr erstreckt. Die Auslasskomponente 12 besteht aus einem oder mehreren Abgasrohren, die miteinander und mit anderen Komponenten der Abgasanlage verbunden sind, um den Abgaskanal 14 zu definieren.
Eine aktive Geräuschdämpfungskomponente bzw. ein aktives Geräuschdämpfungssystem 20 steht mit der Auslasskomponente 12 in Verbindung. In bestimmten Ausführungen können eine oder mehrere optionale Auslasskomponenten 22 in der Auslasskomponente 12 stromaufwärts von dem aktiven Geräuschdämpfungssystem 20 positioniert sein. Daneben, oder optional, können eine oder mehrere Auslasskomponenten 24 in der Auslasskomponente 12 stromabwärts von dem aktiven Geräuschdämpfungssystem 20 positioniert sein. Diese Auslasskomponenten 22, 24 könnten zum Beispiel Schalldämpfer, Resonatoren, Wandler, etc. umfassen.
Ein Ventil 30 ist in der Auslasskomponente 12 an einer Stelle stromabwärts von dem Motor 16 und stromaufwärts von dem aktiven Geräuschdämpfungssystem 20 positioniert. Das Ventil 30 ist in einer Ausführung ohne Bypass in dem Abgasrohr so positioniert, dass das gesamte Abgas durch das Ventil 30 strömen muss, bevor es aus dem Auslass 18 austritt. Komponenten der Abgasanlage können sich zwischen dem Motor 16 und dem Ventil 30 und/oder zwischen dem Ventil 30 und dem aktiven Geräuschdämpfungssystem 20 befinden oder nicht. Das Ventil 30 und das aktive Geräuschdämpfungssystem 20 wirken miteinander zusammen, um das durch die Abgasanlage 10 erzeugte Geräusch zu dämpfen.
In der Fahrzeugabgasanlage 10 kann jede Art von aktivem Geräuschdämpfungssystem 20 verwendet werden; das aktive Geräuschdämpfungssystem 20 muss jedoch in der Lage sein, eine aktive Geräuschdämpfung und/oder Schallverbesserung bereitzustellen. In einem in 2 dargestellten Beispiel umfasst das aktive Geräuschdämpfungssystem 20 einen Lautsprecher 32 und eine Steuerung 34. Das aktive Geräuschdämpfungssystem 20 kann optional einen oder mehrere Sensoren 36 und/oder ein Mikrophon 38 umfassen, die Abgas- oder Schallmerkmale zu der Steuerung 34 übertragen. Die Steuerung 34 erzeugt dann ein Steuersignal 40, das bewirkt, dass der Lautsprecher 32 einen außer Phase befindlichen Schall erzeugt, der bekanntlich ein durch die Abgasanlage erzeugtes Geräusch aufhebt.
Durch die Kombination eines aktiven Geräuschdämpfungssystems 20 mit einem im Inneren der Auslasskomponente 12 befindlichen Ventil 30 kann die Gesamtgröße des aktiven Geräuschdämpfungssystems 20 sehr kompakt gestaltet werden. Durch Verringern der Größe kann weiterhin die zum Betreiben des aktiven Geräuschdämpfungssystems 20 erforderliche Energie signifikant verringert werden.
Das Ventil 30 besteht aus einem Ventilkörper 50, der im Inneren der Abgasrohrkomponente 12 positioniert ist. In einem Beispiel umfasst das Ventil 30 ein passives Ventil, das durch verschiedene Stellungen zwischen einer geschlossenen Stellung, wo ein signifikanter Teil des Kanals durch den Ventilkörper 50 (in 3 dargestellt) versperrt ist, und einer geöffneten Stellung (in gestrichelten Linien dargestellt) bewegbar ist. Der Ventilkörper 50 ist typischerweise durch ein elastisches Element 52 in die geschlossene Stellung vorgespannt. Die Bewegung des Ventilkörpers 50 in die geöffnete Stellung ist allein abhängig von dem durch die Abgasströmung F gegen eine stromaufwärtige Fläche 54 des Ventilkörpers 50 ausgeübten Druck. Wenn der Druck der Abgasströmung F ausreichend zunimmt, um die Vorspannkraft des elastischen Elements 52 zu überwinden, kann der Ventilkörper 50 in die geöffnete Stellung bewegt werden. Ein Beispiel für ein passives Ventil ist in dem US-Patent Nr. 7,628,250 beschrieben, das auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und das durch Bezugnahme hierin mit einbezogen ist.
In einem weiteren in 4 dargestellten Beispiel umfasst das Ventil 30 ein aktiv gesteuertes Ventil, das über eine Steuerung 60 durch verschiedene Stellungen zwischen einer geöffneten Stellung (gestrichelte Linien) und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist. Das aktiv gesteuerte Ventil hat einen Ventilkörper 62, der in Reaktion auf von der Steuerung 60 erzeugte Steuersignale in verschiedene Stellungen bewegt und dort gehalten wird. Die Nachteile bei einem aktiv gesteuerten Ventil im Vergleich zu einem passiven Ventil sind mehr Gewicht und Größe sowie höhere Kosten.
Durch Implementieren eines Ventils 30 stromaufwärts von der aktiven Geräuschdämpfung in der Abgasanlage 10 wird der niederfrequente Anteil das durch Abgas erzeugten Schalls wesentlich verringert werden. Dadurch kann die Dämpfung von hochfrequenten Geräuschen durch das unterdrückte aktive Geräusch erfolgen. Weil Geräusche niedrigerer Frequenz durch das Ventil gedämpft werden, kann das aktive Geräuschdämpfungssystem einen ”Treiber”, z. B. einen Lautsprecher, zur Geräuschunterdrückung nutzen, der kleiner, leichter und kostengünstiger ist und der weniger Energie braucht als Ausführungen, wo alle Arten von Geräuschen durch das aktive Geräuschdämpfungssystem gedämpft werden.
Wenngleich eine Ausführungsform dieser Erfindung offenbart wurde, würde ein Durchschnittsfachmann doch erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang dieser Erfindung fallen würden. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.
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 7628250 [0019]

Claims

Fahrzeugabgasanlage, umfassend: mindestens eine Auslasskomponente, die einen Abgaskanal von einem Motor zu einem Abgasauslass definiert; eine aktive Geräuschdämpfungskomponente, die mit der mindestens einen Auslasskomponente in Verbindung steht; und ein Ventil, das im Inneren der Auslasskomponente stromabwärts von dem Motor und stromaufwärts von der aktiven Geräuschdämpfungskomponente positioniert ist.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein passives Ventil umfasst.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 2, wobei das passive Ventil in eine geschlossene Stellung elastisch vorgespannt ist und wobei eine Öffnungsbewegung des passiven Ventils in eine geöffnete Stellung allein durch die Abgasströmung gesteuert wird.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein aktiv gesteuertes Ventil umfasst, das auf ein Steuersignal anspricht.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, wobei die aktive Geräuschdämpfungskomponente eine Steuerung und einen Lautsprecher umfasst.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 5, wobei der Lautsprecher ein außer Phase befindliches Geräusch erzeugt, um ein durch die Abgasanlage erzeugtes Geräusch in Reaktion auf ein durch die Steuerung erzeugtes Steuersignal zu unterdrücken.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, mit einem stromaufwärts von dem Ventil positionierten Schalldämpfer.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, mit einem stromabwärts von der aktiven Geräuschdämpfungskomponente positionierten Schalldämpfer.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, wobei das Ventil durch die Abgasanlage erzeugte niederfrequente Geräusche reduziert und die aktive Geräuschdämpfungskomponente durch die Abgasanlage erzeugte hochfrequente Geräusche dämpft.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Auslasskomponente ein Abgasrohr umfasst.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 10, wobei das Ventil in einer Ausführung ohne Bypass im Inneren des Abgasrohres positioniert ist und eine erste zusätzliche, stromaufwärts von dem Ventil positionierte Auslasskomponente und eine zweite zusätzliche, stromabwärts von dem Ventil positionierte Auslasskomponente umfasst.
Fahrzeugabgasanlage, umfassend: ein Abgasrohr, das einen Abgaskanal definiert, um Abgase von einem Motor zu einem Abgasauslass zu leiten; eine aktive Geräuschdämpfungskomponente, die mit dem Abgasrohr in Verbindung steht; und ein Ventil, das im Inneren des Abgasrohres stromabwärts von dem Motor und stromaufwärts von der aktiven Geräuschdämpfungskomponente positioniert ist, wobei das Ventil so gestaltet ist, dass es durch die Abgasanlage erzeugte niederfrequente Geräusche dämpft, und die aktive Geräuschdämpfungskomponente so gestaltet ist, dass sie durch die Abgasanlage erzeugte hochfrequente Geräusche dämpft.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 10, wobei die aktive Geräuschdämpfungskomponente eine Steuerung, einen Lautsprecher und mindestens einen Sensor und/oder ein Mikrophon umfasst, das die Abgas- oder Schallmerkmale zu der Steuerung überträgt, und wobei der Lautsprecher ein außer Phase befindliches Geräusch erzeugt, um ein durch die Abgasanlage erzeugtes Geräusch in Reaktion auf ein durch die Steuerung erzeugtes Steuersignal zu unterdrücken.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 13, wobei das Ventil ein aktiv gesteuertes Ventil umfasst, das auf ein Steuersignal anspricht.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 13, wobei das Ventil ein passives Ventil umfasst, das in eine geschlossene Stellung elastisch vorgespannt ist, und wobei die Öffnungsbewegung des passiven Ventils in eine geöffnete Stellung allein durch den Druck der Abgasströmung gesteuert wird, und wobei das passive Ventil in einer Ausführung ohne Bypass im Inneren des Abgasrohres positioniert ist und eine erste zusätzliche, stromaufwärts von dem Ventil positionierte Auslasskomponente sowie eine zweite zusätzliche, stromabwärts von dem Ventil positionierte Auslasskomponente umfasst.
Verfahren zur Dämpfung von durch eine Fahrzeugabgasanlage erzeugten Geräuschen, mit den folgenden Schritten: (a) Bereitstellen einer Auslasskomponente, die einen sich von einem Motor zu einem Abgasauslass erstreckenden Abgaskanal definiert; (b) Verbinden eines aktiven Geräuschdämpfungssystems mit der Auslasskomponente; und (c) Positionieren eines Ventils stromabwärts von dem Motor und stromaufwärts von dem aktiven Geräuschdämpfungssystem, so dass das Ventil und das aktive Geräuschdämpfungssystem miteinander zusammenwirken, um durch die Fahrzeugabgasanlage erzeugte Geräusche zu dämpfen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Ventil in eine geschlossene Stellung elastisch vorgespannt ist und wobei einzig und allein das Ventil in Reaktion auf den Druck der Abgasströmung, der ausreicht, um eine auf das Ventil aufgebrachte Vorspannkraft zu überwinden, in eine geöffnete Stellung bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Bewegung des Ventils aktiv gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das aktive Geräuschdämpfungssystem mindestens einen Lautsprecher und eine Steuerung umfasst und wobei mit dem Lautsprecher ein außer Phase befindliches Geräusch erzeugt wird, um ein durch die Abgasanlage erzeugtes Geräusch in Reaktion auf ein durch die Steuerung erzeugtes Steuersignal zu unterdrücken.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem niederfrequente Geräusche mit dem Ventil gedämpft werden und hochfrequente Geräusche mit dem aktiven Geräuschdämpfungssystem gedämpft werden.