DE19703414A1 - Noise damper for induction pipe of internal combustion engine - Google Patents

Noise damper for induction pipe of internal combustion engine

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Abstract

The noise damper has four internal walls or diaphragm sectors which form four separate quarter-circle-shaped channels (5-8) in the internal airflow cavity within the outer tube (1). The channels are formed between the inner wall (4) and the diaphragm sectors (9). The internal walls have a large number of small blind bores (10) or micro-chambers. The blind bores open into the channels carrying the noisy air flow. Their depth is a quarter of the wavelength of the noise frequency to be damped. There may be plate-like internal walls (2), or a cruciform or star-pattern in cross-section either side of the blind bores.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geräuschdämpfer der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a muffler in the upper part handle of claim 1 mentioned art.

Geräuschdämpfer zum Dämpfen der mit Gasen, insbesondere Luft, in Rohrleitungen geführte Geräusche im hörbaren akusti­ schen Bereich sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungen be­ kannt, und zwar insbesondere auch für Anwendungen im Kraftfahrzeugbau. Hier vor allem sind Geräuschdämpfer in den Abgasleitungen und in der Ansaugleitung der Brennkraftma­ schine gebräuchlich.Muffler to dampen gases, in particular Air, pipeline noise in audible acousti range are in a variety of configurations knows, especially for applications in Motor vehicle construction. Above all, there are silencers in the Exhaust pipes and in the intake pipe of the internal combustion engine apparently in use.

Ein typischer Geräuschdämpfer zur Verwendung in Abgaslei­ tungen ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 35 31 353 C2 bekannt. Das Abgas wird durch einen mit radia­ len Öffnungen durchbrochenen Rohrabschnitt geführt, der au­ ßen von einer mit Absorptionsmaterial gefüllten Ringkammer umgeben ist. Die Geräuschdämpfung erfolgt durch Absorption der Schallenergie in diesem Dämpfungsmaterial. Absoprtions­ schalldämpfer dieser Art eignen sich zur Dämpfung ver­ gleichsweise niedriger Frequenzen am unteren Ende des hör­ baren akustischen Bereichs und für Gasströme nicht allzu ho­ her Strömungsenergie. Geräusche höherer Frequenz passieren solche Filter, während Gasströme mit höherer dynamischer Energie das zumeist locker gestopfte Absorptionsmaterial zer­ stören. Dämpfer dieser Art sind dementsprechend nicht für die Ansaugleitung von Brennkraftmaschinen geeignet, insbesonde­ re sind sie nicht für die Ansaugleitungen von Brennkraftma­ schinen mit vorgeschaltetem Lader, d. h. mit Turboladern oder Kompressoren, geeignet.A typical silencer for use in exhaust gas is, for example, from the German patent DE 35 31 353 C2 known. The exhaust gas is generated by a radia len openings broken pipe section, the au from an annular chamber filled with absorption material is surrounded. The noise reduction is done by absorption the sound energy in this damping material. Absorption silencers of this type are suitable for damping ver equally low frequencies at the lower end of the hearing acoustic range and not too high for gas flows forth flow energy. Higher frequency sounds happen such filters, while gas flows with higher dynamic Energy the mostly loosely stuffed absorption material to disturb. Accordingly, dampers of this type are not for the  Suction line of internal combustion engines suitable, in particular re they are not for internal combustion engine intake lines machines with upstream loader, d. H. with turbochargers or Compressors, suitable.

Aus diesem Grunde werden in Ansaugleitungen für Brenn­ kraftmaschinen Resonanzschalldämpfer (deutsche Offenle­ gungsschrift DE 32 34 634 A1 und DE 41 34 408 A1) oder Re­ flexionsschalldämpfer (deutsche Patentschrift DE 580 923 C1 und deutsche Patentschrift DE 743 418 C1) verwendet. Mit Ge­ räuschdämpfern dieser Bauart lassen sich Ladergeräusche auch druckseits der Lader bis zu etwa 5 kHz schmalbandig dämpfen. Dabei läßt sich sowohl bei den Resonanzschall­ dämpfern als auch bei den Reflexionsschalldämpfern durch axiales Hintereinanderschalten solcher Dämpferbaugruppen mit unterschiedlichen Ankoppelfrequenzen eine gewisse "Pseudobreitbandigkeit" erreichen, die jedoch spürbare Fre­ quenzlöcher und damit keine wirklich geschlossene Breitban­ digkeit aufweist.For this reason, in intake lines for burning engine resonance silencer (German Offenle supply document DE 32 34 634 A1 and DE 41 34 408 A1) or Re flexion silencer (German patent DE 580 923 C1 and German patent DE 743 418 C1) used. With Ge Noise dampers of this type can be used for loader noises also up to about 5 kHz narrowband on the pressure side of the loader dampen. You can use both the resonance sound dampers as well as for the reflection silencers Axial series connection of such damper assemblies a certain with different coupling frequencies Achieve "pseudo broadband", but the noticeable Fre quenz holes and therefore not a really closed wide ban shows

Die vorstehend beschriebenen Reflexionsschalldämpfer und Resonanzschalldämpfer sind jedoch aufgrund der kürzeren Wellenlängen im höheren Frequenzbereich, d. h. im Frequenz­ bereich von über ungefähr 8 kHz, nicht mehr einsetzbar. In aber eben diesem höheren Frequenzbereich, speziell im Fre­ quenzbereich zwischen 10 und 15 kHz, liegt die Abstrahlung der Lader für große Dieselmotoren wie sie beispielsweise für große Nutzfahrzeuge wie Omnibusse und Lastkraftwagen Ver­ wendung finden. Insbesondere in Omnibussen für den Fernrei­ severkehr stellt das lautstarke Laderpfeifen im oberen hörba­ ren akustischen Frequenzbereich eine lästige Beeinträchtigung des Bordkomforts dar.The reflection silencers described above and However, resonance silencers are due to the shorter Wavelengths in the higher frequency range, i.e. H. in frequency range above about 8 kHz, no longer usable. In but just this higher frequency range, especially in the open air frequency range between 10 and 15 kHz, the radiation is the charger for large diesel engines such as those for large commercial vehicles such as buses and trucks Ver  find application. Especially in buses for long-distance travel Severkehr provides the loud loader whistle in the upper audible annoying impairment of on-board comfort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ge­ räuschdämpfer für geräuschbeladene Gase führende, insbe­ sondere Luft führende Rohrleitungen mit effektiver breitbandi­ ger Dämpfungsleistung im Frequenzbereich von rund 5 bis 20 kHz zu schaffen, die insbesondere für den druckseitigen Ein­ bau in der Ansaugleitung zwischen Turbolader und einer Die­ selkraftmaschine einsetzbar sind.The invention has for its object a Ge silencers for gases containing noise, esp special air-carrying pipelines with effective broadband damping performance in the frequency range from around 5 to 20 kHz to create, especially for the print side build in the intake pipe between the turbocharger and a die Selkraftmaschine can be used.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch einen Geräuschdämp­ fer, der die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale auf­ weist.The invention solves this problem with a noise damper fer of the features mentioned in claim 1 points.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.Embodiments of the invention are the subject of the Unteran claims.

Das Wesen der Erfindung und die mit dieser erzielten Vorteile beruhen also auf dem Prinzip einer Kombination einer Refle­ xionsschalldämpfung und einer λ/4-Resonanzdämpfung in ei­ nem einzigen kompakten Bauteil. Die kompakte Bauweise wird dabei speziell dadurch erzielt, daß die Reflektoren auf der In­ nenwand des die geräuschbeladenen Gase führenden Außen­ rohres und die λ/4-Resonatoren auf entsprechend dickwandig ausgebildeten Einsatzteilen angeordnet bzw. ausgebildet sind und beide Strukturen in Teilströmungskanälen so koordiniert wirksam sind, daß die zu dämpfenden Teilströme gleichzeitig, jedoch an getrennten akustischen Dämpferkonstruktionen durch Reflexion und λ/4-Resonanzlöschung gedämpft werden.The essence of the invention and the advantages achieved with it are based on the principle of a combination of a reflect xion sound attenuation and a λ / 4 resonance attenuation in egg one compact component. The compact design will specifically achieved in that the reflectors on the In inner wall of the outside carrying the noise-laden gases tubes and the λ / 4 resonators on accordingly thick-walled trained insert parts are arranged or formed and coordinated both structures in partial flow channels  effective that the partial flows to be damped at the same time, however, on separate acoustic damper constructions can be attenuated by reflection and λ / 4 resonance cancellation.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is in connection with the drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 im Radialschnitt den prinzipiellen Aufbau des Ge­ räuschdämpfers gemäß der Erfindung; und Fig. 1 in radial section the basic structure of the Ge silencer according to the invention; and

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Ausführungs­ beispiel für den in Fig. 1 angedeuteten λ/4-Resonanzdämpfer. Fig. 2 is a perspective view of an embodiment example for the λ / 4 resonance damper indicated in Fig. 1.

Der in Fig. 1 in radialer Seitensicht, teils im Radialschnitt schematisch dargestellte Geräuschdämpfer ist ein Aluminium­ druckgußteil, das als kreisrunder zylindrischer Rohrabschnitt ausgebildet ist und aus einem Außenrohr 1 und einem im Ra­ dialschnitt kreuzförmigen plattenförmigen Innenwandeinsatz 2 besteht. Bis auf einen hier nicht gesondert dargestellten ein­ laßseitigen und auslaßseitigen Stutzenbereich ist die axiale Länge des Innenwandeinbauteils 2 gleich der axialen Länge des Außenrohrs 1. Die radial außenliegenden Längskanten 3 des Innenwandeinsatzes 2 sind über ihre gesamte Länge gas­ dicht an der zylindrischen Innenwand 4 des Außenrohres 1 an­ geschlossen. Im Außenrohr 1 entstehen dadurch 4 Teilleitun­ gen 5, 6, 7, 8 für die durch diesen Geräuschdämpfer geführte druckbeaufschlagte und geräuschbeladene Ladeluft. The aluminum in Fig. 1 in the radial side view, partly schematically illustrated in radial section muffler is diecast part, which is formed as a circular cylindrical pipe section and consists of an outer tube 1 and an in Ra dialschnitt cross-shaped plate-shaped inner wall element 2. Except for an inlet-side and outlet-side nozzle area (not shown separately here), the axial length of the inner wall mounting part 2 is equal to the axial length of the outer tube 1 . The radially outer longitudinal edges 3 of the inner wall insert 2 are gas-tight over their entire length on the cylindrical inner wall 4 of the outer tube 1 to. In the outer tube 1 , this creates 4 partial lines 5 , 6 , 7 , 8 for the pressurized and noise-laden charge air guided by this noise damper.

Auf der zylindrischen Innenwand 4 des Außenrohres 1 sind in axialer Folge Ringblenden 9 mit ebenfalls gasdichtem Wandanschluß an die Innenwand 4 ausgebildet. In Strömungs­ richtung gesehen, nehmen die axialen Abstände der Ringblen­ den 9 voneinander von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin stetig zu.On the cylindrical inner wall 4 of the outer tube 1 , ring diaphragms 9 are formed in axial succession with a gas-tight wall connection to the inner wall 4 . Seen in the direction of flow, the axial distances between the ring balls 9 from one another increases steadily from the inlet side to the outlet side.

Die Wände des Innenwandeinsatzes weisen auf all ihren Ra­ dialflächen eine Vielzahl von einseitig offenen und einseitig geschlossenen Bohrungen 10, sogenannten Sacklochbohrun­ gen oder Blindbohrungen, auf, deren Tiefe so bemessen ist daß sie genau einem Viertel der Wellenlänge der aus dem Ge­ räuschspektrum herauszudämpfenden Frequenz entspricht. Durch eine planvoll angelegte Veränderung der Tiefe der Boh­ rungen 10 über die Gesamtheit der Wandflächen hinweg wird eine hervorragende Breitbandigkeit der Dämpfung erzielt. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in einer den Zeichnungen nicht zu entnehmenden Weise die Tiefe der Boh­ rungen 10 jeweils in einer radialen Reihe gleich und nehmen von der einströmseitigen Schmalseite der Innenwandplatten 2 zur ausströmseitigen Schmalseite der Innenwandplatten in ab­ gestimmt kleinen Schritten zu, und zwar dergestalt, daß eine kontinuierliche Geräuschabsorption im Zielband 10 bis 15 kHz erhalten wird. Dabei stellt es den Fachmann vor lediglich übli­ che Abstimmaufgaben, für den speziellen Anwendungsfall eine optimierte Verteilung der λ/4-Resonanzlochtiefen in Anpassung an die Ringblendenabschnitte festzulegen. The walls of the inner wall insert have on all of their Ra dial surfaces a plurality of unilaterally open and unilaterally closed bores 10 , so-called blind holes or blind bores, the depth of which is such that it corresponds exactly to a quarter of the wavelength of the frequency to be attenuated from the noise spectrum. By means of a planned change in the depth of the holes 10 over the entirety of the wall surfaces, an excellent broadband damping is achieved. In the embodiment described here, the depth of the bores 10 are each the same in a radial row in a manner not shown in the drawings and increase from the inflow-side narrow side of the inner wall panels 2 to the outflow-side narrow side of the inner wall panels in small steps, in such a way that continuous noise absorption in the target band 10 to 15 kHz is obtained. It presents the specialist with only usual tuning tasks to determine an optimized distribution of the λ / 4 resonance hole depths for the special application in adaptation to the ring diaphragm sections.

In der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise sind dabei bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Geräuschdämpfers die Bohrungen 10 auf den beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Wandplatten 2 axial versetzt gegenein­ ander angeordnet, um auch im Bereich der größeren Tiefen der Bohrungen 10 in jedem Fall einen akustischen Kurzschluß zwischen den einzelnen λ/4-Resonanz-Mikrokammern zu ver­ meiden.In the manner shown in Fig. 1 manner are arranged in the described embodiment of the noise damper, the bores 10 are axially offset on the two opposing major surfaces of the wall panels 2 gegenein other to an audible also in the area of the greater depths of the bores 10 in each case, Avoid short circuit between the individual λ / 4 resonance microchambers.

Zum Zweck von Vergleichsversuchen wurden zu dem hier be­ schriebenen Ausführungsbeispiel des Geräuschdämpfers zwei weitere im übrigen identische Dämpfer hergestellt, von denen jedoch der eine keine Ringblenden 9, der andere zwar Ring­ blenden 9 aber im Innenwandeinsatz 2 keine λ/4-Resonanzbohrungen 10 aufwies. Die mit diesen drei Dämpfern an ein Versuchsfahrzeug aufgenommenen Absorptionskurven zeigten, daß bei diesen Auslegungen der Geräuschdämpfer je­ des der beiden Dämpfungselemente, nämlich sowohl die Ring­ blenden 9 als auch die λ/4-Resonanzbohrungen 10 ungefähr zu 50% an der erzielten Gesamtdämpfung beteiligt sind, wobei jedoch die für den hier beschriebenen Geräuschdämpfer er­ zielte Gesamtdämpfung tatsächlich um etwa 20% größer als die für die beiden Teildämpfer erzielten Dämpfer zusammen­ genommen ist.For the purpose of comparative experiments, two further, identical dampers were produced for the exemplary embodiment of the noise damper described here, one of which, however, did not have ring diaphragms 9 , the other indeed ring diaphragms 9 but had no λ / 4 resonance bores 10 in the inner wall insert 2 . The absorption curves recorded on a test vehicle with these three dampers showed that with these designs of the noise damper, each of the two damping elements, namely both the ring diaphragms 9 and the λ / 4 resonance bores 10 are approximately 50% involved in the overall damping achieved. however, the total damping he aimed for in the noise damper described here is actually around 20% greater than the dampers achieved for the two partial dampers taken together.

Claims (6)

1. Geräuschdämpfer für geräuschbeladene Gase führende, insbesondere Luft führende Rohrleitungen, insbesondere für die Ansaugleitung einer aufgeladenen Brennkraftma­ schine, bestehend aus einem die Luftströmung führenden, nicht notwendigerweise rundem Außenrohr mit einer axialen Folge innenliegender und in den Luftströmungs­ raum des Geräuschdämpfers hineinragender Blenden, gekennzeichnet durch Innenwände, die im innen liegenden Luftströmungsraum im Außenrohr (1) unter Einbezug der Innenwand (4) des Au­ ßenrohres (1) und der auf dieser angeordneten Blenden­ abschnitte (9) Teilleitungen (5, 6, 7, 8) für die Luftströmung bilden, und die mit einer Vielzahl von einseitig geschlos­ senen Bohrungen (10) oder Mikrokammern versehen sind die sich in den die geräuschbeladene Luftströmung füh­ renden Teilleitungsabschnitt hinein öffnen und eine tiefe von λ/4 haben, bezogen auf die Wellenlänge der zu dämpfenden Geräuschfrequenz.1.muffler for noise-laden gases leading, in particular air-guiding pipelines, in particular for the intake line of a charged internal combustion engine, consisting of an air pipe leading, not necessarily round outer tube with an axial sequence of internal and protruding into the air flow space of the silencer, characterized by Inner walls, which form sub-lines ( 5 , 6 , 7 , 8 ) for the air flow in the inner air flow space in the outer tube ( 1 ), including the inner wall ( 4 ) of the outer tube ( 1 ) and the diaphragm sections ( 9 ) arranged thereon, and which are provided with a plurality of unilaterally closed bores ( 10 ) or microchambers which open into the partial line section leading the noise-laden air flow and have a depth of λ / 4, based on the wavelength of the noise frequency to be damped. 2. Geräuschdämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Radialschnitt kreuzförmig oder sternförmig angeordnete beidseitig mit den Sacklochbohrungen (10) versehene plattenförmige Innenwände (2), die sich zumindest im we­ sentlichen über die gesamte axiale Länge des Außenroh­ res (1) erstrecken und mit ihren radial außenliegenden Längskanten (3) gasdicht an der Innenwand (4) des Au­ ßenrohres (1) angeschlossen sind.2. Muffler according to claim 1, characterized by a radial cross-shaped or star-shaped arrangement on both sides with the blind holes ( 10 ) provided plate-shaped inner walls ( 2 ) which at least substantially extend over the entire axial length of the outer tube res ( 1 ) and with their radially outer longitudinal edges ( 3 ) are gas-tightly connected to the inner wall ( 4 ) of the outer tube ( 1 ). 3. Geräuschdämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine axiale Folge radial ausgerichteter Reihen von Sack­ lochbohrungen (10) mit jeweils von Reihe zu Reihe zu­ nehmender Tiefe und jeweils gleicher Tiefe jeder der Sacklochbohrungen in jeweils einer Reihe.3. Muffler according to one of claims 1 or 2, characterized by an axial sequence of radially aligned rows of blind bores ( 10 ), each with a depth to be increased from row to row and in each case the same depth of each of the blind holes in a row. 4. Geräuschdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine axiale Folge von Ringblenden (9) auf der Innenwand (4) des Außenrohres (1).4. Muffler according to one of claims 1 to 3, characterized by an axial sequence of ring diaphragms ( 9 ) on the inner wall ( 4 ) of the outer tube ( 1 ). 5. Geräuschdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch eine axiale Folge von Blenden (9) auf der Innenwand (4) des Außenrohres (1), die in axialer Richtung variable Ab­ stände voneinander aufweisen.5. A silencer according to one of claims 1 to 4, characterized by an axial sequence of diaphragms ( 9 ) on the inner wall ( 4 ) of the outer tube ( 1 ), which have variable distances from one another in the axial direction. 6. Geräuschdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Geräuschdämpfers als Aluminium­ druckgußteil.6. A silencer according to one of claims 1 to 5, marked by the silencer is made of aluminum die-cast part.
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