DE1299648B

DE1299648B - Silencer

Info

Publication number: DE1299648B
Application number: DEG38082A
Authority: DE
Inventors: Frietzsche Guenther
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 1963-07-02
Filing date: 1963-07-02
Publication date: 1969-07-24

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schalldämpfer für strömende Gase, insbesondere für starkpulsierendeMotorabgase mit wesentlichen hochfrequenten Anteilen. Die hier herrschenden Bedingungen machen es erforderlich, besondere Vorkehrungen zu treffen, um eine befriedigende Wirkung der Schalldämpferanlage zu erreichen. Die bestehenden Probleme sollen nachstehend im einzelnen dargelegt werden: Die Konstrukteure von Ottomotoren für Automobile greifen nun in ihrem Bestreben, die Motorleistung zu steigern, auf an sich bereits bekannte Erkenntnisse bezüglich der Ausgestaltung der Auspuffsammelrohre zurück. Bisher war es allgemein üblich, die üblicherweise vier oder sechs Zylinder eines Motors in symmetrischer Anordnung an ein gemeinsames Auspuffrohr anzuschließen. Dies ist jedoch, wie an sich bekannt, nicht unbedingt die beste Lösung der Führung der Abgase in Motornähe. Diese Abgasführung kann insonderheit z. B. auch durch größere Querschnitte auf einem längeren Weg wesentlich verbessert werden. So werden neuerdings Sammelrohre angewandt, bei denen nur die Hälfte der Zylinderzahl in ein Sammelrohr geführt wird, während die andere Hälfte der Zylinder in ein eigenes Sammelrohr mündet. Diese beiden Sammelrohre werden über eine gewisse Länge als Doppelleitung geführt und dann erst in einem Rohr vereinigt. Durch Abstimmung der einzelnen Längen können Leistungsgewinne erzielt und gleichzeitig die thermische Belastung des Motors verbessert werden, unter Umständen ist sogar eine Erhöhung der Verdichtung des Motors möglich.The present invention is a muffler for flowing Gases, especially for strongly pulsating engine exhaust gases with essentially high frequencies Shares. The prevailing conditions here make it necessary to take special precautions to meet in order to achieve a satisfactory effect of the silencer system. The existing problems will be detailed below: The designers of gasoline engines for automobiles are now engaging in their endeavor to increase engine performance to increase to already known knowledge regarding the design the exhaust manifolds back. So far it has been common practice that customary four or six cylinders of an engine in a symmetrical arrangement on a common Connect the exhaust pipe. However, as is known per se, this is not necessarily the case the best solution for guiding the exhaust gases close to the engine. This exhaust system can be special z. B. also significantly improved by larger cross-sections on a longer route will. So recently manifolds are used where only half of the Number of cylinders is fed into a manifold, while the other half of the cylinder opens into its own manifold. These two headers are about a certain Length as a double line and only then combined in a pipe. By voting of the individual lengths can achieve gains in performance and at the same time the thermal The load on the engine can be improved, possibly even an increase the compression of the engine possible.

Durch derartige leistungssteigernde Anordnungen in der Abgasführung wird jedoch die Schalldämpfung außerordentlich erschwert. Während beim konventionellen Sammelrohr durch die symmetrische Anordnung der einzelnen Rohrabschnitte und den nur einzigen vorgesehenen Austritt ein Teil der Schallenergien bereits im Sammelrohr vernichtet wurde (allerdings meistens verbunden mit einer ungünstigen Leistungsbeeinflussung), wird bei der neuen Sammelrohranordnung durch die Einmündung jeweils nur der Hälfte der Zylinder in eine Leitung praktisch die Motorgrundfrequenz in den einzelnen Leitungen halbiert, wodurch diese in einen tieferen Frequenzbereich verlagert wird. Hinzu kommt, daß die beiden Gasströmungen eine zeitliche Phasenverschiebung aufweisen, durch die der Geräuschcharakter (insbesondere dessen Klangfarbe) insgesamt erheblich verändert wird. Die Eintrittslautstärke im Schalldämpfer steigt bei solchen Sammelrohranordnungen gegenüber dem konventionellen Sammelrohr um 8 bis 10 dB an. Dies hat zur Folge, daß demgemäß auch die Schalldämpferanlage eine um 8 Iris 10 dB größere Dämpfung erbringen muß.Such performance-enhancing arrangements in the exhaust system however, the sound attenuation is extremely difficult. While with the conventional Collector pipe due to the symmetrical arrangement of the individual pipe sections and the only a single intended exit part of the sound energies already in the collecting pipe has been destroyed (but mostly associated with an unfavorable effect on performance), With the new manifold arrangement, only half is due to the confluence the cylinder in one line practically the basic motor frequency in the individual lines halved, which shifts it to a lower frequency range. In addition comes that the two gas flows have a temporal phase shift, due to which the character of the noise (especially its timbre) is considerable overall is changed. The entry volume in the muffler increases with such manifold arrangements compared to the conventional collecting pipe by 8 to 10 dB. As a consequence, that accordingly the silencer system also has an attenuation that is 8 Iris 10 dB greater must provide.

Diese größere Dämpfung: kann an sich durch -die Anordnung von zwei Schalldämpfern recht gut erreicht werden, so däß die stationären Betriebszustände genügend ausgedämpft sind. Sehr empfindlich sind jedoch solche Anlagen gegenüber instationären Strömungsvorgängen, wie sie z. B. beim Anfahren und Schalten oder beim rasch wechselnden Betätigen des Gaspedals auftreten. Es bilden sich dann die bekannten Schnattergeräusche und außerdem Körperschall im ersten Schalldämpfer, in den die Abgase noch mit außerordentlich hoher kinetischer und akustischer Energie eintreten. Da Vorschalldämpfer, schon wegen der Einbauverhältnisse, üblicherweise nur verhältnismäßig klein ausgebildet werden können, ist es außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich, hier die erforderliche Dämpfwirkung zu erzielen. Selbst die Anwendung doppelwandiger Bleche für die Schalldämpferteile, insonderheit für dessen Gehäuse, vermögen hier nicht in genügendem Umfange Abhilfe zu schaffen, da eine Schallbrücke zwischen Ein- und Ausgangsstutzen infolge des kleinen Gehäuses praktisch unvermeidlich ist.This greater attenuation: can in itself by -the arrangement of two Silencers can be reached quite well, so that the steady-state operating conditions are sufficiently damped. However, such systems are very sensitive to this unsteady flow processes as they occur, for. B. when starting and switching or occur when the accelerator pedal is depressed rapidly. Then the known chatter noises and also structure-borne noise in the first silencer, in which the exhaust gases still have extremely high kinetic and acoustic energy enter. Since the front silencer, due to the installation conditions, usually can only be made relatively small, it is extremely difficult if not impossible to achieve the required damping effect here. Even the Use of double-walled sheets for the silencer parts, in particular for its Housings are not able to remedy this to a sufficient extent, as one Sound bridge between the inlet and outlet nozzles is practical due to the small housing is inevitable.

Es besteht also die Aufgabe, einen Schalldämpfer bzw. ein Schalldämpfersystem zu entwickeln, das eine ausreichende Dämpfung unter den geschilderten schwierigen Verhältnissen sicherstellt.So there is the task of a silencer or a silencer system to develop that sufficient damping among the difficult described Conditions.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Schalldämpfer, der an sich die Kombination folgender für sich bekannter Merkmale vereinigt: a) Ein mit dem Eingangsstutzen verbundener Vorschalldämpfer weist in axialen Abständen Querböden auf, von denen die -äußeren perforiert sind und die inneren ein perforiertes, koaxiales Innenrohr tragen und miteinander eine Kammer bilden.The invention solves this problem by a muffler that on the combination of the following characteristics that are known per se is combined: a) A with The front silencer connected to the inlet connection has transverse floors at axial intervals on, of which the -outer are perforated and the inner one perforated, coaxial Wear inner tube and form a chamber with one another.

b) Das Gehäuse des Vorschallldämpfers ist über seine gesamte Länge mit allseitig radialem Abstand von einem Gasführungsrohr umgeben, das im Abstand vom letzten Querboden mittels eines Stirnbodens geschlossen ist.b) The housing of the front silencer is over its entire length Surrounded with a radial distance on all sides by a gas guide tube, which at a distance is closed from the last transverse floor by means of an end floor.

c) Das Gasführungsrohr ist unter Bildung einer Kammer mit allseitig radialem Abstand und mit axialem Abstand von seinem vorderen und hinteren Ende von einem gegebenenfalls aus zwei Halbschalen gebildeten Gehäuse umgeben, das vom Eingangsstutzen durchdrungen wird und einen Austrittsstutzen aufweist, wobei im vom Gehäuse und Gasführungsrohr gebildeten Ringraum in axialen Abständen perforierte Zwischenböden angeordnet sind.c) The gas pipe is to form a chamber with all sides radially spaced and axially spaced from its front and rear ends of a housing, optionally formed from two half-shells, surrounded by the inlet port is penetrated and has an outlet nozzle, in which from the housing and Gas guide tube formed annular space at axial intervals perforated intermediate floors are arranged.

Die Mäntel der Gehäuse können wenigstens zum Teil in an sich bekannter Weise doppelwandig ausgebildet sein.The jackets of the housing can be at least partially known per se Way be double-walled.

Da der Vorschalldämpfer keine direkte Verbindung mit der Außenwandung des Schalldämpfers aufweist, erhält letzteres eine wesentlich verminderte Anregung durch die einströmenden Auspuffgase. Die bei der vorbeschriebenen neuen Abgasleitungsführung gegebenen außerordentlich hohen kinetischen und akustischen Energien werden beim Durchströmen des Vorschaudämpfers schon erheblich herabgemindert.Because the front silencer has no direct connection with the outer wall of the silencer, the latter receives a significantly reduced excitation through the incoming exhaust gases. The new exhaust pipe routing described above given extraordinarily high kinetic and acoustic energies The flow through the preview damper is already considerably reduced.

Durch doppelwandige Ausbildung der Mäntel der Gehäuse kann die Körperschallverminderung weiter erheblich verbessert werden. Durch die Doppelwandigkeit wird vor allem auch erreicht, daß die Abgase exakt den ihnen vorgeschriebenen Weg durch das Schalldämpferirmere nehmen und Partialkurzschlüsse zwischen Schalldämpferein- und -ausgang praktisch unterdrückt werden, was weiterhin den Dämpfungseffekt erheblich verbessert.The structure-borne noise can be reduced by the double-walled design of the casing of the housing can be further improved considerably. The double-walled structure is also above all achieves that the exhaust gases exactly the prescribed route through the muffler and partial short circuits between the muffler inlet and outlet are practical are suppressed, which further improves the damping effect considerably.

Die vorbeschriebene Anordnung kann, je nach den gegebenen Betriebsbedingungen, als einziger Schalldämpfer einer Anlage vorgesehen sein, wenn z. B. an die Dämpfung der nachfolgenden Rohrleitungen keine zu hohen Anforderungen mehr gestellt werden, sie kann auch in Verbindung mit einem Nachschalldämpfer üblicher Bauart eingebaut werden, wenn dies notwendig oder erwünscht erscheint. Die beanspruchten Einzelmerkmale des neuen Schalldämpfers sind, wie schon ausgeführt wurde, zwar an sich vorbekannt, jedoch bringt die Vereinigung derselben in einem Aggregat die vorgeschriebenen Vorteile mit sich. Bei einer bekannten Ausführungsform wird z. B. der Gasstrom, ebenfalls zweifach, umgelenkt, hier fehlt aber die Ausbildung der inneren Konstruktionsteile des Vorschaudämpfers. Es ist lediglich ein einfacher Eingangsstutzen vorgesehen. Ähnliches gilt für eine weitere bekannte Ausführungsform. Auch hier fehlt ein sich an den Eingangsstutzen anschließender Vorschalldämpfer, außerdem die Anordnung von perforierten Zwischenböden in dem durch die äußere Kammer und dem mittleren Gasführungsrohr gebildeten Ringraum. Alle vorbekannten Schalldämpferformen waren ganz eindeutig nicht auf .die eingangs umrissene Aufgabe ausgerichtet, nämlich auch unter den geschilderten schwierigen Umständen eine ausreichende Dämpfung sicherzustellen. Demgemäß konnten auch die älteren Erfinder nicht zu dem erfindungsgemäßen Vorschlag der Ausbildung eines Schalldämpfers gelangen.The arrangement described above can, depending on the given operating conditions, be provided as the only silencer of a system if, for. B. to the damping the following pipelines are no longer subject to excessively high requirements, it can also be installed in connection with a rear silencer of the usual type if this appears necessary or desirable. The claimed As already stated, individual features of the new silencer are on known in advance, but the combination of these in one aggregate brings the prescribed Advantages with itself. In a known embodiment, for. B. the gas flow, also twofold, diverted, but the design of the inner construction parts is missing here of the preview damper. Only a simple inlet connection is provided. The same applies to a further known embodiment. Here, too, one is missing front silencer connected to the inlet connection, as well as the arrangement of perforated intermediate floors in the through the outer chamber and the middle gas guide tube formed annulus. All previously known forms of silencers were very clear not aimed at. the task outlined at the beginning, namely also among those described to ensure adequate damping in difficult circumstances. Accordingly could even the older inventors did not agree with the proposed training according to the invention a muffler.

In der nachfolgenden Beschreibung ist an Hand einer in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dieser weiter erläutert.In the following description, one is shown in the drawing for example and schematically illustrated embodiment of the subject matter of the invention this is explained further.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Schalldämpfer in seiner Längsachse; in F i g. 2 ist ein waagerechter Längsschnitt, etwa nach der Linie 11-II der F i g. 1, wiedergegeben.F i g. 1 shows a vertical longitudinal section through the inventive Silencer in its longitudinal axis; in Fig. 2 is a horizontal longitudinal section, approximately after the line 11-II of FIG. 1, reproduced.

Die vom Motor kommenden Abgase treten durch einen Eingangsstutzen 1 in einen Vorschaudämpfer ein, welcher als abgeschlossener Topf im Inneren des eigentlichen Schalldämpfers untergebracht ist. Der Topf dieses Vorschalldämpfers besteht aus Gründen wirtschaftlicher Herstellung vorzugsweise aus zwei Schalenhälften 2 und 3, die mit tiefen Sicken 4 versehen sind, die in Radialebenen zur Längsachse des Topfs verlaufen. Diese Sicken 4 erlauben eine einwandfreie Festlegung der Innenausstattung des Vorschalldämpfers. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht diese aus Zwischenböden 5, 6, 7 und 8, wobei die beiden Zwischenböden 5 und 8 perforiert sind und die beiden Zwischenböden 6 und 7 ein Interferenzrohr 9 haltern, dessen Perforation 10 eine Verbindung mit der Kammer 11 schafft, die durch die beiden Böden 6 und 7 gebildet wird.The exhaust gases coming from the engine pass through an inlet connection 1 into a preview damper, which is a closed pot inside the actual muffler is housed. The pot of this pre-silencer For reasons of economic production, it preferably consists of two shell halves 2 and 3, which are provided with deep beads 4, which are in radial planes to the longitudinal axis of the pot. These beads 4 allow a perfect definition of the interior of the front silencer. In the embodiment shown, this consists of intermediate floors 5, 6, 7 and 8, the two intermediate floors 5 and 8 being perforated and the two Intermediate floors 6 and 7 hold an interference tube 9, the perforation 10 of which a Connection with the chamber 11 creates, which is formed by the two floors 6 and 7 will.

Der Vorschaudämpfer ist demnach als Resonanzsystem von Tiefton- und Hochtonresonatoren ausgebildet. Die außerordentlich hohe kinetische und akustische Energie der durch den Eingangsstutzen einströmenden Motorabgase werden hier also schon ganz erheblich gemindert.The preview damper is therefore as a resonance system of bass and High frequency resonators trained. The extraordinarily high kinetic and acoustic The energy of the engine exhaust gases flowing in through the inlet connection is therefore here already considerably reduced.

Der so ausgebildete Vorschalldämpfer ist mit allseitigem radialem Abstand von einem gleichachsigen Rohr 13 umgeben, das mit seinem Stirnboden 20 am Ausgang des Vorschalldämpfers eine Kammer 12 bildet. Von dieser gelangen die Abgase durch den durch die Schalen 2 und 3 des Vorschalldänpfers und das Gasführungsrohr 13 gebildeten Ringraum in eine Kammer 14 an der Eintrittsseite des Schalldämpfers. Hier haben nun die Abgase bereits eine so weitgehende Minderung ihrer kinetischen und akustischen Energie erfahren, daß sie über einen weiteren, beim dargestellten Beispiel nicht mehr kreisförmigen Ringraum, der durch das Rohr 13 und das äußere Gehäuse, das ebenfalls aus zwei Halbschalen 18 und 19 bestehen kann, dem Ausgangsstutzen zugeführt werden können. In dem durch das Rohr 13 und das äußere Gehäuse 18, 19 gebildeten Ringraum sind perforierte Zwischenböden 15, 16, 17 eingefügt, die fest in Sicken des äußeren Gehäuses 18, 19 sitzen und das Gasführungsrohr 13 haltern.The front silencer designed in this way is radial on all sides Distance surrounded by an equiaxed tube 13, which with its end base 20 on A chamber 12 forms the exit of the pre-silencer. The exhaust gases come from here through the shells 2 and 3 of the pre-sound absorber and the gas pipe 13 formed annulus in a chamber 14 on the inlet side of the muffler. Here the exhaust gases already have such an extensive reduction in their kinetic properties and acoustic energy learn that they have a further, at the depicted Example no longer circular annulus, the through the pipe 13 and the outer Housing, which can also consist of two half-shells 18 and 19, the outlet nozzle can be fed. In that through the tube 13 and the outer housing 18, 19 formed annulus are perforated intermediate floors 15, 16, 17 inserted, which are fixed sit in beads of the outer housing 18, 19 and hold the gas guide tube 13.

Die Kammer 12 ist durch einen Stirnboden 20 abgeschlossen, der den Ausgangsstutzen 21 neben dessen Führung durch den Außenmantel 18 stützt und haltert.The chamber 12 is closed by an end base 20, which the Output connector 21 in addition to its guidance through the outer jacket 18 supports and holds.

Bei besonders hohen Anforderungen an den Schalldämpfer können entsprechende Teile desselben doppelwandig ausgebildet sein, wie z. B. die das Außengehäuse bildenden Schalenteile 18, 19, das Gasführungsrohr 13, die Schalenhälften 2 und 3 sowie der Boden 20. In the case of particularly high demands on the muffler, corresponding parts of the same can be double-walled, such as. B. the shell parts 18, 19 forming the outer housing, the gas guide tube 13, the shell halves 2 and 3 and the base 20.

Der Schalldämpfer ist in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausbildung außerordentlich schwingungssteif, hat eine hohe Dauerfestigkeit und erlaubt eine zweimalige Ummikehrung des Abgasstroms, ohne daß beim Rückströmen die bereits gedämpften Schallwellen desselben mit neuer Energie (sekundärem Körperschall) im Bereich des Schalldämpfereingangs beaufschlagt würden, was eine Verschlechterung der Dämpfung zur Folge hätte.The muffler is in the embodiment proposed according to the invention extraordinarily vibration-resistant, has a high fatigue strength and allows a Twice reversal of the exhaust gas flow without the already attenuated in the return flow Sound waves of the same with new energy (secondary structure-borne sound) in the area of the The muffler input would be applied, resulting in a deterioration in the attenuation would result.

Vor allem ist eine befriedigende Dämpfung auch bei Hochleistungsmotoren mit der eingangs geschilderten neuen Abgasrohrführung gegeben, und dies bei der durch die Ineinanderschachtelung erzielten sehr kleinen und raumsparenden Bauweise. Vor allem hochfrequente Anteile der Schnattergeräusche werden gut ausgedämpft, so daß der üblicherweise gewünschte und angestrebte, in seiner Klangfarbe angenehme dunkle Ton der Auspuffgeräusche ohne störende hochfrequente Beimengungen erzielt wird.Above all, there is a satisfactory damping even with high-performance engines given with the new exhaust pipe system described above, and this with the very small and space-saving design achieved by nesting. Above all, high-frequency components of the chatter noises are well muffled, so that the usually desired and strived for, pleasant in its timbre Dark tone of the exhaust noises achieved without disturbing high-frequency admixtures will.

Claims

1. A silencer for flowing gases, particularly for starkpulsierende engine exhaust gases with significant high-frequency components, characterized by the combination of the following per se known features: a) A to the input port (1) pre-silencer connected has in axial distances cross floors (5, 6, 7 , 8), of which the outer (5, 8) are perforated and the inner (6, 7) carry a perforated, coaxial inner tube (10) and together form a chamber (11). b) The housing of the pre-silencer is surrounded over its entire length with a radial spacing on all sides by a gas duct (13) which is closed at a distance from the last transverse base (8) by means of an end base (20). c) The gas guide tube (13) is surrounded by a housing, optionally formed from two half-shells (18, 19), which is penetrated by the inlet connection and which is radially spaced on all sides and axially spaced from its front and rear ends, forming a chamber (14) has an outlet nozzle (21), with perforated intermediate floors (15, 16, 17) being arranged at axial intervals in the annular space formed by the housing and gas guide tube.

2. Silencer according to claim 1, characterized in that that the jackets of the housing are at least partially double-walled in a manner known per se are trained.