DE19943246A1

DE19943246A1 - Silencer to reduce air noise in induction manifold, with resonator casing of circular cross section fitted round charge air tube

Info

Publication number: DE19943246A1
Application number: DE1999143246
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gruber; Kurt Lagelstorfer; Stephan Laepple
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2019-09-11
Also published as: DE19943246B4

Abstract

The silencer includes a resonator casing (10) of rounded, preferably circular, cross section, fitted concentrically round the air charge tube (13). The intermediate walls (15) are orthogonal to a set point of the common longitudinal axis of the induction and air chare tubes and the resonator casing, so that the resonator chambers are circular in shape.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a silencer according to the preamble of Claim 1.

Ein Schalldämpfer der vorgenannten Art, basierend auf einem sogenannten Helmholtz resonator, ist durch die DE 196 15 917 A1 bekannt geworden. Hierbei ist das Reso natorgehäuse abgeflacht ausgebildet und besteht aus zwei in einer Horizontalebene getrennten etwa gleichgroßen Hälften. Entsprechend sind auch die die einzelnen Resonatorkammern bildenden Zwischenwände (Kammerwände) etwa hälftig geteilt. Beim Zusammenbau ergeben sich hierdurch Dichtungsprobleme. Eine optimale Schalldämpfung im Ansaugrohr bzw. - bei Verwendung eines Abgasturboladers - im Ladeluftrohr erzeugter Frequenzen ist schon auf Grund der ungünstigen abgeflachten Form mit dem bekannten Schalldämpfer nicht möglich.A silencer of the aforementioned type, based on a so-called Helmholtz resonator, has become known from DE 196 15 917 A1. Here is the reso Nator housing flattened and consists of two in a horizontal plane separate halves of about the same size. The individual are accordingly Intermediate walls (chamber walls) forming resonator chambers are divided approximately in half. This results in sealing problems during assembly. An optimal one Sound absorption in the intake pipe or - when using an exhaust gas turbocharger - in Intercooler generated frequencies is flattened due to the unfavorable Shape with the known silencer not possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen auf dem sogenannten Helmholtz resonator basierenden Schalldämpfer zu schaffen, der unter Berücksichtigung der besonderen Frequenzgegebenheiten der Schallquelle einerseits und des im Bereich der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehenden knappen Bauraumes andererseits eine optimale Geräuschdämpfung ermöglicht.The object of the present invention is one on the so-called Helmholtz to create resonator-based silencers that take into account the particular frequency conditions of the sound source on the one hand and in the area the internal combustion engine available scarce space on the other hand enables optimal noise reduction.

Ausgehend von einem Schalldämpfer der eingangs bezeichneten Gattung löst die Erfindung die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruchs 1.Starting from a muffler of the type described at the outset, the Invention the task set by the characterizing features of the patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung enthalten die Patentansprüche 2-24. Advantageous developments of the basic idea of the invention contain the Claims 2-24.

Der erfindungsgemäße Schalldämpfer wird auf Grund der kompakten Konzeption, insbesondere der gerundeten, vorzugsweise kreisrunden Ausbildung bzw. Anordnung der Resonanzvolumina, dem begrenzten Bauraum im Bereich des Abgasturboladers, der für die konstruktive Verwirklichung des Geräuschminderungskonzeptes zur Ver fügung steht, in optimaler Weise gerecht. Die kritischen Raumpunkte der im Bereich des Abgasturboladers gegebenen Bauraumverhältnisse sind im wesentlichen durch den fahrzeugseitigen Längsträger bedingt, zu dem ein großer Mindestabstand von 20- 25 mm eingehalten werden muß, um die notwendigen Freiheitsgrade des Aggregates gegenüber dem Fahrzeugchassis im Betrieb sicherzustellen. Der geringste Abstand ergibt sich im Bereich der Anbindung des Schalldämpfers an den Ladeluftschlauch. Eine weitere Einschränkung des für den Einbau des Schalldämpfers zur Verfügung stehenden nur sehr knappen Bauraumes ergibt sich durch die Führung des Kühl wasserrücklaufes. Ein weiteres den Bauraum einschränkendes Element ist die als Steuerelement des Abgasturboladers fungierende sogenannte Unterdruckdose.The silencer according to the invention is due to the compact design, in particular the rounded, preferably circular design or arrangement the resonance volumes, the limited installation space in the area of the exhaust gas turbocharger, for the constructive realization of the noise reduction concept for ver is in an optimal way. The critical spatial points in the area of the exhaust gas turbocharger given space are essentially by the vehicle side member, to which a large minimum distance of 20- 25 mm must be adhered to to the necessary degrees of freedom of the unit against the vehicle chassis during operation. The smallest distance results in the area of the connection of the silencer to the charge air hose. Another limitation is available for installing the muffler standing only very tight space results from the management of the cooling water return. Another element restricting the installation space is the So-called vacuum box functioning as a control element of the exhaust gas turbocharger.

Desweiteren zeichnet sich der erfindungsgemäße Schalldämpfer durch eine Mini mierung des Druckverlustes längs des Strömungsweges in der Ladeluftleitung aus. Für den Einbau des Schalldämpfers lassen sich vorteilhafterweise vorhandene Anbindungsgegebenheiten nutzen. Insbesondere vermeidet der erfindungsgemäße Schalldämpfer durch seine strömungsgünstige Ausführung ein "Abknicken" der Strömungsführung, wodurch - neben einer Verringerung der Strömungsablösung - auch Querreflexionen von Schallwellen spektraler Anteile ab 2,5 kHz deutlich reduziert werden. Durch die strömungsgünstige Konzeption wird die Effizienz des Dämpfer konzeptes gegenüber bekannten Lösungen (s. o.) deutlich gesteigert.Furthermore, the silencer according to the invention is characterized by a mini mation of the pressure loss along the flow path in the charge air line out. For the installation of the silencer, existing ones can advantageously be used Use connection conditions. In particular, the invention avoids Silencer due to its streamlined design a "kinking" of the Flow guidance, which - in addition to reducing the flow separation - lateral reflections of sound waves of spectral components from 2.5 kHz are also significantly reduced become. Due to the streamlined design, the efficiency of the damper concept significantly increased compared to known solutions (see above).

Weitere Vorteile der Erfindung sind Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die in der Zeichnung dargestellt und im folgenden detailliert beschrieben sind. Es zeigt jeweils perspektivisch dargestellt):Further advantages of the invention can be found in exemplary embodiments which are shown in FIG Drawing shown and described in detail below. It shows each shown in perspective):

Fig. 1 Eine Ausführungsform eines Schalldämpfers zur Herab minderung der Ladeluftgeräusche eines Turboladers, in Zusammenbaudarstellung (aufgeschnitten), Fig. 1 shows an embodiment of a muffler for the diminution of the charge air noises of a turbocharger, in view of assembly (CUT)

Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 in - gegenüber Fig. 1 verkleinerter - Explosionsdarstellung, . FIG. 2 shows the subject of Figure 1 in - compared to FIG 1 miniaturized -. Exploded view,

Fig. 3 ein Teil des Gegenstandes von Fig. 1 bzw. 2, in Separatdar stellung, Fig. 3 shows a portion of the article of FIG. 1 or 2, position in Separatdar,

Fig. 4 das Teil aus Fig. 3, im - konzentrischen - Zusammenbau mit einer Ladeluftröhre, . Figure 4 shows the part of Figure 3, in the -. Concentric - assembly with a charge air tube,

Fig. 5 eine Abwandlung des Gegenstandes von Fig. 3 bzw. Fig. 4, in Darstellung entsprechend Fig. 4, und Fig. 5 shows a modification of the subject of Fig. 3 and Fig. 4, in a representation corresponding to Fig. 4, and

Fig. 6 den Gegenstand von Fig. 4 bzw. 5, jeweils in Pfeilrichtung A betrachtet. Fig. 6, the object of Fig. 4 and 5, each viewed in the direction of arrow A.

Es bezeichnet 10 ein als Gußteil ausgebildetes Resonatorgehäuse mit Kreisquerschnitt, das Augen 11, 12 zur Befestigung im Bereich des Turboladers einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, aufweist. Im Inneren des Resonatorgehäuses 10 sind mehrere Teile konzentrisch zueinander angeordet (siehe Fig. 1), die in Fig. 2 (sowie partiell auch in Fig. 3, 4 und 6) gesondert herausgezeichnet sind. Hierbei bezeichnet 13 ein Ladeluftrohr mit einer Vielzahl durchgehender Ausnehmungen 14, die als Resonanzbohrungen fungieren. Die Resonanzbohrungen 14 sind gruppenweise angeordet und über den gesamten Umfang des Kreisquerschnitt aufweisenden Ladeluftrohrs 13 verteilt.It designates 10 a resonator housing with a circular cross section, which is designed as a cast part and has eyes 11 , 12 for fastening in the region of the turbocharger of an internal combustion engine (not shown), for example for a motor vehicle. In the interior of the resonator housing 10 , several parts are arranged concentrically to one another (see FIG. 1), which are shown separately in FIG. 2 (and partially also in FIGS. 3, 4 and 6). Here, 13 denotes a charge air pipe with a plurality of continuous recesses 14 , which function as resonance bores. The resonance holes 14 are groups angeordet and distributed over the entire circumference of the circular cross-section having charge-air pipe. 13

Wie insbesondere aus Fig. 1 und 4 hervorgeht, wird der Innenraum des Resonator gehäuses 10 durch das konzentrisch im Resonatorgehäuse 10 angeordnete Ladeluft rohr 13 und dieses konzentrisch umgebende Zwischenwände 15 in mehrere kreisring förmige Resonatorkammern aufgeteilt, die wiederum durch Segmentierwände 16 in jeweils mehrere sektorförmige Resonanzkammern unterteilt sind. Bei den darge stellten Ausführungsbeispielen sind jeweils fünf Segmentierwände 16 vorgesehen, woraus je Resonatorkammer fünf Resonanzkammern 17-21 resultieren (siehe insbesondere Fig. 6). Fig. 2 und 3 machen deutlich, daß Zwischenwände 15 und Segmentierwände 16 miteinander zu einem skelettartigen, insgesamt mit 22 bezifferten Bauteile verbunden sind. As shown particularly in FIGS. 1 and 4 can be seen, the interior of the resonator housing 10 through the concentrically arranged in the resonator 10 the charge air pipe 13 and this concentrically surrounding partition walls 15 is divided into a plurality of circular ring-shaped resonator, which in turn by Segmentierwände 16 a plurality of sector-shaped resonance chambers in each case are divided. In the illustrated embodiments, five segmentation walls 16 are provided, resulting in five resonance chambers 17-21 per resonator chamber (see in particular FIG. 6). Fig. 2 and 3 make it clear that intermediate walls 15 and Segmentierwände 16 are interconnected to form a skeletal, overall numbered with 22 components.

Wie die Zeichnung desweiteren erkennen läßt, weisen Resonatorgehäuse 10, Ladeluftrohr 13 und skelettartiges Bauteil 22 eine im gleichen Sinne stetig gekrümmte Form auf. Die Leitkurve hierfür, zugleich gemeinsame Längsmittelachse der Teile 10, 13, 22, ist aus Fig. 3 ersichtlich und mit 23 bezeichnet. Hierbei ist jede der insgesamt vier Zwischenwände 15 orthogonal zu der Leitkurve 23, bezogen auf deren Schnitt punkt der durch die jeweilige Zwischenwand 15 gebildeten Ebene, angeordnet. Die Segmentierwände 16 sind sämtlichst radial zu der Leitkurve 23 ausgerichtet. Eine Besonderheit besteht darin, daß die einander entsprechenden Segmentierwände 16 jeweils die Zwischenwände 15 orthogonal schneidende gekrümmte Flächen bilden, wobei die Krümmung jeweils zu der Krümmung der Leitkurve 23 korrespondiert (siehe insbesondere Fig. 3). Die Leitkurve 23 ist so konzipiert, daß ihre Projektion in einer Auslegungsgegebenheiten, vorzugsweise der zu bedienenden Geräuschfrequenz, folgenden Ebene liegt. Die durch die Leitkurve 23 vorgegebene stetige Krümmung von Resonatorgehäuse 10, Ladeluftrohr 13 und skelettartigem Bauteil 22 dient dem Zweck einer Minimierung des Druckverlustes längs des Strömungsweges der Ansaug- bzw. Ladeluft. Druckverluste in der Ladeluftleitung würden nämlich eine Leistungsminderung der Brennkraftmaschine bewirken. Deshalb ist es angezeigt, die Druckverluste im gesamten Ladungswechsel auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Die den absoluten Druckverlust bestimmenden Faktoren sind die Strömungsgeschwindigkeit in der Ladeluftleitung und die Gestaltung der Richtungsänderungen innerhalb der Strömungs führung. Je höher die Strömungsgeschwindigkeiten sind und je schärfer eine Um lenkung der Strömung erfolgt, desto höher sind die zu erwartenden Strömungsverluste.As can also be seen in the drawing, resonator housing 10 , charge air tube 13 and skeleton-like component 22 have a continuously curved shape in the same sense. The guide curve for this, at the same time common longitudinal central axis of the parts 10 , 13 , 22 , can be seen from FIG . Here, each of the total of four partition walls 15 is arranged orthogonally to the guide curve 23 , based on the point of intersection of the plane formed by the respective partition wall 15 . The segmentation walls 16 are all radially aligned with the guide curve 23 . A special feature is that the corresponding segmentation walls 16 each form curved surfaces that intersect the intermediate walls 15 , the curvature corresponding in each case to the curvature of the guide curve 23 (see in particular FIG. 3). The guide curve 23 is designed in such a way that its projection lies in a design condition, preferably the noise frequency to be operated, on the following plane. The constant curvature of the resonator housing 10 , charge air tube 13 and skeleton-like component 22 predetermined by the guide curve 23 serves the purpose of minimizing the pressure loss along the flow path of the intake or charge air. Pressure losses in the charge air line would cause a reduction in the performance of the internal combustion engine. It is therefore advisable to reduce the pressure losses in the entire charge change to a minimum. The factors determining the absolute pressure loss are the flow velocity in the charge air line and the design of the changes in direction within the flow guide. The higher the flow velocities and the sharper the flow is deflected, the higher the flow losses to be expected.

Strömungsverluste entstehen durch lokale Strömungsablösungen in der Ladeluftleitung und stehen in direktem Zusammenhang mit Strömungsgeräuschen, die es neben den Druckpulsationen ebenfalls zu reduzieren gilt. Unter Berücksichtigung dieses Gesichts punktes wirkt sich die stetig gekrümmte Strömungsführung bei gegebener Anbindungs orientierung zu den umliegenden Motorelementen, Ladeluftschlauch und Abgasturbo lader, bei dem dargestellten Schalldämpfer sehr günstig aus. Flow losses result from local flow detachments in the charge air line and are directly related to flow noises that are next to the It is also important to reduce pressure pulsations. Taking this face into account point is the steadily curved flow for a given connection Orientation to the surrounding engine elements, charge air hose and exhaust gas turbo loader, very cheap from the muffler shown.

Die im Betrieb zu erwartenden maximalen Massendurchsätze der Ladeluft je Zeiteinheit sind im Lastenheft des Aggregates festgelegt, so daß ein geringer Druckverlust durch große Strömungsquerschnitte realisiert werden kann. Große Strömungsquerschnitte werden jedoch durch eine Reduzierung der zur Verfügung stehenden Resonanz volumina erkauft. Dieser Umstand ist besonders bei der durch das Lastenheft geforderten unteren Grenzfrequenz von 1.500 Hz von Bedeutung. Eine vergleichsweise tieffrequente Abstimmung eines Ladeluftdämpfers auf dem Prinzip des sogenannten Helmholtzresonators bedingt größere Resonanzkammern als vergleichbar hohe Abstimmungsfrequenzen. Der Zielkonflikt wird vorliegend dahingehend gelöst, daß der Innendurchmesser des Ladeluftrohres 13 im Schalldämpfer sich an dem Durchmesser des sich bei 24 (Fig. 1) anschließenden Turboladerdruckstutzens (nicht gezeigt) orientiert. Die untere Grenzfrequenz der so umgesetzten Konstruktion liegt je nach Gastemperatur und Gasdruck zwischen 1.550 Hz und 1.800 Hz. Weiterhin findet kein Durchmessersprung an der Schnittstelle zum Turbolader statt, was im Sinne einer Druckverlustminimierung und Vermeidung von strömungsbedingten Geräuschen erwünscht ist. Durchgeführte Versuchsreihen haben gezeigt, daß der Druckverlust bei stationärer Durchströmung lediglich in der Größenordnung von 27 mbar liegt.The maximum mass flow rates of the charge air per unit of time to be expected during operation are specified in the specification of the unit, so that a small pressure loss can be achieved through large flow cross sections. Large flow cross-sections are, however, bought by reducing the available resonance volumes. This is particularly important given the lower limit frequency of 1,500 Hz required by the specification. A comparatively low-frequency tuning of a charge air damper on the principle of the so-called Helmholtz resonator requires larger resonance chambers than comparable high tuning frequencies. The conflict of objectives is resolved in the present case in such a way that the inside diameter of the charge air pipe 13 in the muffler is based on the diameter of the turbocharger pressure connector (not shown) which adjoins at 24 ( FIG. 1). The lower cut-off frequency of the construction implemented in this way is between 1,550 Hz and 1,800 Hz depending on the gas temperature and gas pressure. Furthermore, there is no diameter jump at the interface to the turbocharger, which is desirable in order to minimize pressure loss and avoid flow-related noise. Carried out series of tests have shown that the pressure loss with a steady flow is only in the order of 27 mbar.

Die Konzeption des dargestellten Ladeluftschalldämpfers zeichnet sich desweiteren durch die Besonderheit aus, störende Geräusche und ihre Komponenten möglichst nahe an ihrem Entstehungsort zu bekämpfen, um eine Weiterleitung an potentiell schallabstrahlende Flächen zu unterbinden. Die Lage des Dämpfungskonzeptes möglichst nahe am Abgasturbolader ist deshalb von Wichtigkeit. Die Effektivität des Schallminderungskonzeptes wird weiterhin begünstigt, wenn die Geräuschquelle sich nicht weiter als eine Wellenlänge entfernt vom Ladeluftschalldämpfer befindet. Dabei wird dieses Kriterium von der jeweils interessierenden Frequenz bei gegebener Schallgeschwindigkeit gebildet. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes sind die Resonanzkammern 17-21 (Fig. 6) im Ladeluftschalldämpfer gegenüber der Geräuschquelle Abgasturbolader so angeordnet, daß hohe Frequenzen zuerst getilgt werden.The design of the charge air muffler shown is also characterized by the special feature of combating annoying noises and their components as close as possible to their source in order to prevent transmission to potentially sound-emitting surfaces. The location of the damping concept as close as possible to the exhaust gas turbocharger is therefore important. The effectiveness of the noise reduction concept is further enhanced if the noise source is no further than a wavelength away from the charge air silencer. This criterion is formed by the frequency of interest at a given speed of sound. Taking this into account, the resonance chambers 17-21 ( FIG. 6) are arranged in the charge air muffler with respect to the exhaust gas turbocharger noise source in such a way that high frequencies are eliminated first.

Diese Maßnahme kommt auch den räumlichen Gegebenheiten entgegen, da hier im Umfeld des Abgasturboladers ohnehin durch Kühlwasserzulauf und Unterdruckdose das Raumangebot eingeschränkt ist. Somit ist die Anordnung der Resonanzkammern 17-21 bzw. der durch die Zwischenwände 15 gebildeten Resonatorkammern in Strömungsrichtung (Pfeil 25, Fig. 1) vorgegeben. This measure also accommodates the spatial conditions, since the space available in the area of the exhaust gas turbocharger is limited anyway by the cooling water supply and vacuum box. The arrangement of the resonance chambers 17-21 or of the resonator chambers formed by the partition walls 15 in the flow direction (arrow 25 , FIG. 1) is thus predetermined.

Konzeptionelle Untersuchungen haben gezeigt, daß eine vergleichsweise tieffrequente Abstimmung dieses Schallminderungskonzeptes nicht notwendigerweise große Resonanzvolumina (17-21) erfordert, sondern daß vielmehr die Abstimmung eines gegebenen Resonanzvolumens mit den entsprechenden Resonanzbohrungen 14 die Lage des Resonanzbereiches bestimmt. Dieser Umstand ermöglicht bei gegebenem Bauraum eine vergleichsweise tieffrequente Abstimmung bei kleinen Resonanz volumina (17-21). Dadurch erscheint es als sinnvoll, den abzudeckenden Frequenz bereich mit vielen kleinen Resonanzkammern, vorliegend fünf je Resonatorkammer, nämlich jeweils die Resonanzkammern 17-21, zu realisieren, um eine feinere Auf lösung des Frequenzbereiches zu erzielen. Einbrüche der Dämpfung über das ge forderte Frequenzband können somit erheblich reduziert werden, und es kommt zu einer gleichmäßigen Einfügedämpfung über den Frequenzbereich.Conceptual studies have shown that a comparatively low-frequency tuning of this noise reduction concept does not necessarily require large resonance volumes ( 17-21 ), but rather that the tuning of a given resonance volume with the corresponding resonance holes 14 determines the position of the resonance area. For a given installation space, this fact enables a comparatively low-frequency tuning with small resonance volumes ( 17-21 ). It therefore makes sense to implement the frequency range to be covered with many small resonance chambers, in the present case five per resonator chamber, namely the resonance chambers 17-21 , in order to achieve a finer resolution of the frequency range. Dips in the attenuation over the required frequency band can thus be significantly reduced, and there is a uniform insertion loss over the frequency range.

Aus diesem Grunde sind vorliegend die durch die Zwischenwände 15 gebildeten ringförmigen Resonatorkammern in Umfangsrichtung noch durch die Segmentierwände 16 geteilt, um durch eine entsprechende Abstimmung das zu dämpfende Frequenzband von 1,5 kHz hinreichend bedienen zu können. Die hierdurch gebildeten Segmentvolumina (Resonanzkammern 17-21) sind so ausgelegt, daß die entsprechenden Resonanzfrequenzen sehr nahe beieinanderliegen, um eine möglichst kontinuierliche Einfügedämpfung zu erhalten. Die gegebenen Raumverhältnisse unter der Zusatzbedingung der Druckverlustminimierung in der Strömungsführung bedingen die bereits erwähnte gekrümmte Leitkurve 23 (Fig. 3), um die das System der Segmentierwände 16 rotationssymmetrisch aufgebaut wird. Prinzipbedingt wären demgemäß diejenigen Resonanzkammern, welche auf der Innenseite der Leitkurvenkrümmung angeordnet sind, kleiner im Volumen als die entsprechend außenliegenden Resonanzkammern.For this reason, in the present case, the annular resonator chambers formed by the partition walls 15 are still divided in the circumferential direction by the segmentation walls 16 , in order to be able to adequately operate the frequency band of 1.5 kHz to be damped by appropriate tuning. The segment volumes formed in this way (resonance chambers 17-21 ) are designed such that the corresponding resonance frequencies are very close to one another in order to obtain insertion loss that is as continuous as possible. The given spatial conditions under the additional condition of minimizing pressure loss in the flow guide necessitate the aforementioned curved guide curve 23 ( FIG. 3), around which the system of the segmentation walls 16 is constructed in a rotationally symmetrical manner. According to the principle, those resonance chambers which are arranged on the inside of the curve curve would be smaller in volume than the corresponding external resonance chambers.

Um auf der Innenseite der Leitkurvenkrümmung im wesentlichen gleichgroße Resonanzvolumina wie auf der Außenseite zu erhalten, sind die Winkelabstände (z. B. α) zwischen zwei Segmentierwänden 16 auf der Innenseite der Leitkurven krümmung größer gewählt als die Winkelabstände (z. B. β) auf der Außenseite (siehe Fig. 3). Auf diese Weise ergeben sich über den Umfang des Ladeluftrohres 13 etwa gleichgroße Volumina der Resonanzkammern 17-21. In order to obtain resonance volumes of essentially the same size on the inside of the guide curve curvature as on the outside, the angular distances (e.g. α) between two segmentation walls 16 on the inside of the guide curve curvature are chosen to be larger than the angular distances (e.g. β) the outside (see Fig. 3). In this way, approximately equal volumes of the resonance chambers 17-21 result over the circumference of the charge air tube 13 .

Die Krümmung der Leitkurve 23 ist über ihre gesamte Längserstreckung konstant, so daß die segmenteinschließenden Winkel (z. B. α, β, Fig. 6) für alle Resonatorkammern entlang der Leitkurve 23 beibehalten werden können. Somit ergibt sich eine Rippen struktur des Bauteils 22 (Fig. 3), die eine relativ hohe Eigensteifigkeit besitzt und die sich vorteilhaft im Spritzgußverfahren mit drei Schiebern relasisieren läßt. Wird diese Rippenstruktur (Bauteil 22) mit dem Resonatorgehäuse 10 verbunden, so ergibt sich hierdurch eine deutliche Erhöhung der Eigensteifigkeit der gesamten Schalldämpfer konstruktion. Durch Druckpulsationen hervorgerufene oszillierende Bewegungen des Resonatorgehäuses 10 (sog. "Atmen" der Gehäusewand) werden merkbar reduziert, was wiederum zu einer vorteilhaften, reduzierten Schallabstrahlung führt.The curvature of the guide curve 23 is constant over its entire longitudinal extent, so that the segment-enclosing angles (e.g. α, β, FIG. 6) can be maintained for all resonator chambers along the guide curve 23 . This results in a rib structure of the component 22 ( FIG. 3), which has a relatively high inherent rigidity and which can advantageously be relased in an injection molding process with three slides. If this rib structure (component 22 ) is connected to the resonator housing 10 , this results in a significant increase in the inherent rigidity of the entire silencer construction. Oscillating movements of the resonator housing 10 (so-called "breathing" of the housing wall) caused by pressure pulsations are noticeably reduced, which in turn leads to an advantageous, reduced sound radiation.

Durch die Segmentierung der ringförmigen Resonatorkammern zu sektorförmigen Resonanzkammern (17-21, Fig. 6) werden Resonanzvolumina kompakter Bauform erzeugt. "Kompakt" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die das jeweilige Resonanzvolumen beschreibenden Größen, Höhe, Breite, Tiefe der Resonanz kammern 17-21, kleiner sind als die Wellenlänge, welche der zu bedämpfenden Frequenz zugeordnet ist. Unter Einhaltung dieser Randbedingung wird sichergestellt, daß sich eine ebene Wellenform in dem Resonanzvolumen ausbreitet; es werden insbesondere Querreflexionen innerhalb des Resonanzvolumens vermieden, die einen unerwünschten Wirkungsgradverlust bedeuten würden.The segmentation of the ring-shaped resonator chambers to form sector-shaped resonance chambers (17-21, FIG. 6) produces resonance volumes of a compact design. "Compact" in this context means that the respective resonance volume descriptive sizes, height, width, depth of the resonance chambers 17-21 are smaller than the wavelength, which is assigned to be damped frequency. In compliance with this boundary condition it is ensured that a flat waveform spreads in the resonance volume; cross reflections within the resonance volume, which would mean an undesirable loss of efficiency, are avoided in particular.

Bei der aus der Zeichnung ersichtlichen und im vorstehenden beschriebenen Schall dämpferkonzeption bildet die Außenwand der Ladeluftröhre 13 einen mit den einzelnen Resonanzkammern 17-21 (Fig. 6) zusammenwirkenden Resonatorboden 26, der von den bereits erwähnten Resonanzbohrungen 14 durchsetzt ist. Anzahl und Anordnung der Resonanzbohrungen auf der Resonatorbodenfläche 26 erfolgt unter dem Gesichts punkt maximierter Wirksamkeit. Theoretische Überlegungen und ergänzende Versuchsreihen hierzu haben erbracht, daß durch kompakte Anordnung der Resonanz bohrungen 14 die Koppelfläche zur Ladeluftströmung als Summe der Einzelkoppelflächen dargestellt werden kann. Als Koppelflächen werden hierbei die Querschnittsflächen der Resonanzbohrungen 14 bezeichnet, über die die Druckpulsationen in der Ladeluftröhre 13 mit den Resonanzkammern 17-21 kommunizieren können. In the apparent from the drawing and described in the foregoing muffler concept, the outer wall of the charge tube 13 forms a with the individual resonance chambers 17-21 ( Fig. 6) interacting resonator base 26 , which is penetrated by the aforementioned resonance holes 14 . The number and arrangement of the resonance bores on the resonator base surface 26 takes place from the point of view of maximized effectiveness. Theoretical considerations and additional test series have shown that through a compact arrangement of the resonance holes 14, the coupling surface for the charge air flow can be represented as the sum of the individual coupling surfaces. The cross-sectional areas of the resonance bores 14 are referred to as coupling surfaces, via which the pressure pulsations in the charge air tube 13 can communicate with the resonance chambers 17-21 .

Als bestimmendes Kriterium dient wieder die mit der zu bedämpfenden Schallfrequenz assoziierende Wellenlänge, wonach der Umfang des Lochbildes der Resonanz bohrungen 14 möglichst klein gegenüber dieser Wellenlänge sein sollte. Eine zentrale Anordnung des Lochbildes auf der Resonatorbodenfläche 26 läßt eine maximale Wirkung erwarten. Die Umfänge der einzelnen Resonanzbohrungen 14 sollten eben falls klein sein gegenüber der in Rede stehenden Wellenlänge der Schallfrequenz.The determining criterion is again the associated with the sound frequency to be damped wavelength, according to which the circumference of the hole pattern of the resonance holes 14 should be as small as possible compared to this wavelength. A central arrangement of the hole pattern on the resonator bottom surface 26 allows a maximum effect to be expected. The circumferences of the individual resonance holes 14 should also be small if compared to the wavelength of the sound frequency in question.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Variante nach Fig. 5. Bei dieser Ausführungsform besteht die Besonderheit darin, daß auch die Segmentierwände - in Fig. 5 mit 16a beziffert - und/oder die Zwischenwände 15 von kreisrunden Ausnehmungen, hier mit 27 bezeichnet, durchsetzt sind. Die Ausnehmungen 27 verbinden die einzelnen Resonanzkammern 17-21 (Fig. 6) jeder einzelnen ringförmigen Resonatorkammer bzw. die Resonatorkammern untereinander in pneumatischer Hinsicht und sollen deshalb im folgenden als "Koppelelemente" bezeichnet werden. Bei dem sich durch die Koppelelemente 27 ergebenden gekoppelten System wird der vorteilhafte Effekt erzielt, daß sich benachbarte Kammersegmente (Resonanzkammern 17-21) hinsichtlich des Resonanzverhaltens gegenseitig günstig beeinflussen. Die benachbarten Resonanzkammern 17-21 jeder einzelnen Resonatorkammer können also pneumatisch miteinander kommunizieren. Die Anzahl der Freiheitsgrade des schwingungsfähigen Systems werden bei dieser Umsetzung verdoppelt, was einer Verdoppelung der Anzahl der Eigenfrequenzen der einzelnen Resonanzkammern 17-21 entspricht. Numerische Betrachtungen haben ergeben, daß sich die Bandbreite der Einfügedämpfung erheblich erweitern läßt. Dabei wird die obere Grenzfrequenz des Dämpfbandes tendenziell zu hohen Frequenzen bei Beibehaltung der unteren Grenzfrequenz verschoben. Hinsichtlich Anzahl, (gruppenförmige) Anordnung und Dimensionierung der Koppelelemente 27 (Koppelbohrungen) gelten dieselben Regeln wie für die Resonanzbohrungen 14 im Ladeluftrohr 13 (s. o.).The following explanations relate to the variant according to FIG. 5. In this embodiment, the special feature is that the segmentation walls - numbered 16a in FIG. 5 - and / or the intermediate walls 15 are penetrated by circular recesses, here designated 27 are. The recesses 27 connect the individual resonance chambers 17-21 ( FIG. 6) of each individual annular resonator chamber or the resonator chambers to one another in pneumatic terms and are therefore to be referred to below as “coupling elements”. In the case of the coupled system resulting from the coupling elements 27 , the advantageous effect is achieved that neighboring chamber segments (resonance chambers 17-21 ) mutually influence one another favorably with regard to the resonance behavior. The adjacent resonance chambers 17-21 of each individual resonator chamber can therefore communicate with one another pneumatically. The number of degrees of freedom of the oscillatory system is doubled in this implementation, which corresponds to a doubling of the number of natural frequencies of the individual resonance chambers 17-21 . Numerical considerations have shown that the range of insertion loss can be expanded considerably. The upper limit frequency of the attenuation band tends to be shifted to high frequencies while maintaining the lower limit frequency. With respect to number, (group-like) arrangement and dimensioning of the coupling elements 27 (coupling holes) The same rules apply as for the resonance holes 14 in the charge air pipe 13 (see above).

In Fig. 4 besteht eine Besonderheit darin, daß am äußersten Rand der Segmentierwände 16 und/oder der Zwischenwände 15 Aussparungen 27a als Koppelelemente ausgebildet sind.In Fig. 4 there is a special feature that at the outermost edge of the segmentation walls 16 and / or the intermediate walls 15 recesses 27 a are formed as coupling elements.

Aus Fig. 1 und 2 sind weitere konstruktive Besonderheiten des dargestellten Ladeluft schalldämpfers ersichtlich. So besitzt dieser zwecks Anbindung an den Luftausgang des (nicht dargestellten) Abgasturboladers ein Anschlußelement, welches aus zwei zueinander längs verschieblichen Flanschteilen 28, 29 besteht, zwischen denen sich in Zusammenbaustellung (Fig. 1) eine Ringnut 30 ausbildet. In der Ringnut 30 ist ein ring förmiges Dichtelement 31 aus elastischem Material angeordnet. Die axiale Verschieb lichkeit der beiden Flanschteile 28, 29 des Anschlußelements 24 im Zusammenwirken mit dem Dichtelement 31 bedeutet vorteilhafterweise einen Toleranzausgleich mit integrierter Dichtfunktion.From Fig. 1 and 2, further constructive particularities of the charge air are illustrated silencer can be seen. Thus, for the purpose of connection to the air outlet of the exhaust gas turbocharger (not shown), it has a connection element which consists of two mutually longitudinally displaceable flange parts 28 , 29 , between which an annular groove 30 is formed in the assembled position ( FIG. 1). In the annular groove 30 , a ring-shaped sealing element 31 made of elastic material is arranged. The axial displacement of the two flange parts 28 , 29 of the connecting element 24 in cooperation with the sealing element 31 advantageously means tolerance compensation with an integrated sealing function.

Fig. 1 und 2 lassen desweiteren erkennen, daß der Ladeluftschalldämpfer an seinem anderen, vom Abgasturbolader abgewandten (in Fig. 1 und 2 linksseitigen) Ende, an dem eine zum Lufteinlass der Brennkraftmaschine führende Ladeluftleitung (nicht gezeigt) angreift, ein rohrstutzenförmiges Kupplungsteil 32 mit mehreren an dessen Umfang angeordneten Rastnuten 33 zum Anschluß der Ladeluftleitung aufweist. Fig. 2 macht deutlich, daß hierbei das Kupplungsteil 32 gegenüber dem Resonatorgehäuse 10 ein separates Bauteil bildet. Fig. 2 zeigt weiterhin, daß das sich aus den Zwischenwänden 15 und den Segmentierwänden 16 (bzw. 16a bei der Variante nach Fig. 5) zusammensetzende skelettartige Bauteil 22 im Einbauzustand beidseitig über je ein elastisches Ringdichtelement 34, 35, 36 am Resonatorgehäuse 10 einerseits und am Kupplungsteil 32 andererseits abgestützt ist. Die Ringdichtelemente 34, 35, 36 dienen dem Längenausgleich von Herstellungstoleranzen zwischen den in Rede stehenden Teilen. Einem entsprechenden Zweck dienen weitere Ringdichtelemente 37, 38 an den Enden des Ladeluftrohrs 13.See further blank FIGS. 1 and 2 that the charge-air muffler at the other, facing away from the turbocharger (in Fig. 1 and 2 on the left side) end at which a leading to the air intake of the engine charge air line (not shown) engages, a pipe socket-shaped coupling part 32 with has a plurality of locking grooves 33 arranged on its circumference for connecting the charge air line. Fig. 2 shows that in this case the coupling member 32 forms a separate component with respect to the resonator 10th Fig. 2 also shows that the skeleton-like component 22 composed of the partition walls 15 and the segmentation walls 16 (or 16a in the variant according to FIG. 5) in the installed state on both sides via an elastic ring sealing element 34 , 35 , 36 on the resonator housing 10 on the one hand and is supported on the coupling part 32 on the other hand. The ring sealing elements 34 , 35 , 36 are used for length compensation of manufacturing tolerances between the parts in question. Further ring sealing elements 37 , 38 at the ends of the charge air tube 13 serve a corresponding purpose.

Um Druck- und Strömungsverluste nach Möglichkeit zu minimieren, ist es zweckmäßig, wenn der Innendurchmesser des Ladeluftrohres 13 turboladerseitig (in Fig. 1 und 2 rechtsseitig) dem Durchmesser des dort angreifenden Turboladerdruckstutzens und am anderen Ende (in Fig. 1 und 2 linksseitig) dem Durchmesser der sich dort anschließenden Ladeluftleitung (nicht gezeigt) angeglichen ist.In order to minimize pressure and flow losses as far as possible, it is expedient if the inside diameter of the charge-air pipe 13 on the turbocharger side (on the right in FIGS . 1 and 2) corresponds to the diameter of the turbocharger pressure connector acting there and on the other end (in FIGS. 1 and 2 on the left) Diameter of the charge air line adjoining there (not shown) is matched.

Claims

1. Silencer for reducing the air noise in the intake line of internal combustion engines, in particular the charge air noise of a turbocharger arranged in the intake or exhaust line, with an intake or charge air pipe ( 13 ) guiding the intake or charge air and a resonator housing enclosing it at a radial distance ( 10 ), which is divided into several resonator chambers by partitions ( 15 ), the resonator chambers being connected by recesses ( 14 ) in the intake or charge air tube wall to the interior of the intake or charge air tube ( 13 ), characterized in that Resonator housing ( 10 ) has a rounded cross section, preferably a circular cross section, and concentrically surrounds the intake or charge air tube ( 13 ) and that the partitions ( 15 ) are orthogonal or substantially orthogonal to the respectively assigned point of the common longitudinal axis ( 23 ) of intake or Charge air pipe ( 13 ) and resonator housing ( 10 ) are arranged such that the resonator chambers are rounded, ring-shaped, preferably circular.

2. Muffler according to claim 1, characterized in that the projection of the common longitudinal central axis ( 23 ) of intake or charge air pipe ( 13 ) and resonator housing ( 10 ) is provided in one plane, the design conditions, preferably the noise frequency to be followed.

3. Muffler according to claim 1 or 2, wherein the outer wall of the intake or charge air tube ( 13 ) forms a resonator base ( 26 ), characterized in that the continuous recesses ( 14 ) of the intake or charge air tube ( 13 ) a compact ( Represent group-shaped) hole pattern, which is connected centrally on the resonator bottom surface ( 26 ).

4. Silencer according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the common longitudinal central axis ( 23 ) of intake or charge air tube ( 13 ) and resonator housing ( 10 ) in order to minimize the pressure loss along the flow path of the intake or charge air a steady Has curvature.

5. Muffler according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the resonator chambers by radially between the intake or charge air tube ( 13 ) and resonator housing ( 10 ) extending segmentation walls ( 16 , 16 a) in rotation symmetrically the intake or charge air pipe ( 13 ) surrounding resonance chambers ( 17-21 ) are divided.

6. Silencer according to claim 5, characterized in that each corresponding segmentation walls ( 16 , 16 a) of the adjacent resonator chambers form common (radial) longitudinal surfaces.

7. Silencer according to one or more of the preceding claims, characterized in that the intermediate walls ( 15 ) and / or the segmentation walls ( 16 , 16 a) are flat, curved or stepped.

8. Silencer according to one or more of the preceding claims, characterized in that partitions ( 15 ) and segmentation walls ( 16 , 16 a) are arranged so that adjacent resonance chambers ( 17-21 ) have natural frequencies in the same order of magnitude, but each natural frequency only once occurs.

9. Silencer according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that those resonance chambers that have high natural frequencies have, near the sound source to be damped and resonance chambers with lower natural frequencies to the extent further away from the sound source are arranged as their natural frequencies decrease.

10. Silencer according to one or more of the preceding claims, characterized in that the quantities determining the resonance volume, such as the height, width and depth of the resonance chambers ( 17-21 ), are small with respect to the wavelength of the frequency of the sound source to be damped, such that that there is a compact design of the resonance chambers ( 17-21 ).

11. Silencer according to one or more of claims 5-10, characterized in that the segmentation walls ( 16 , 16 a) have continuous recesses ( 27 ) such that the individual resonance chambers (17-21) of each resonator chamber are pneumatically connected to one another ( Fig. 5).

12. Muffler according to claim 11, characterized in that the number, shape and diameter of the recesses (coupling elements 27 ) in the segmentation walls ( 16 , a) and / or partitions ( 15 ) on the frequency of the sound source to be damped and the available space are coordinated.

13. Silencer according to claim 11 or 12, characterized in that the recesses (coupling elements 27 ) in the segmentation walls ( 16 a) are arranged as a compact hole pattern, such that the circumference of the hole pattern is small with respect to the wavelength of the frequency to be damped .

14. Muffler according to claim 11 or 12, characterized in that the recesses (coupling elements 27 a) in the segmentation walls ( 16 ) and / or intermediate walls ( 15 ) are formed at the outermost edge ( Fig. 4).

15. Silencer according to one or more of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the intake or charge air pipe ( 13 ) over its length and / or circumference to the natural frequency of the at the respective point of the intake or charge air pipe ( 13 ) arranged resonance chamber ( 17-21 ) is matched.

16. Muffler according to one or more of the preceding claims, which is connected as a charge air damper to an exhaust gas turbocharger, characterized in that for the purpose of tolerance compensation from two longitudinally displaceable flange parts ( 28 , 29 ) existing connecting element ( 24 ) is provided and in one between the flange parts ( 28 , 29 ) formed annular groove ( 30 ) an annular sealing element ( 31 ) made of elastic material is arranged ( Fig. 1 and 2).

17. Muffler according to one or more of the preceding claims, which is connected as a charge air damper to an exhaust gas turbocharger, a charge air line leading to the air inlet of the internal combustion engine engaging at the end of the charge air damper facing away from the exhaust gas turbocharger, characterized in that the charge air damper has a pipe socket-shaped coupling part ( 32 ). with locking grooves ( 33 ) arranged on its periphery for connecting the charge air line.

18. Silencer according to claim 17, characterized in that the coupling part ( 32 ) forms a separate component with respect to the resonator housing ( 10 ).

19. Muffler according to claim 17 or 18, characterized in that the resonance chambers ( 17-21 ) forming partition walls ( 15 ) and segmentation walls ( 16 , 16 a) - skeletal - represent a separate part ( 22 ) relative to the resonator housing ( 10 ) and this separate part ( 22 ) in the installed state is supported on both sides by elastic ring sealing elements ( 34 , 35 , 36 ) on the resonator housing ( 10 ) on the one hand and on the coupling part ( 32 ) on the other hand ( Fig. 2).

20. Silencer according to one or more of claims 16-19 with a arranged in the center of the resonator package (10) charge-air pipe (13), characterized in that the inner diameter of the charge-air pipe (13) turbocharger side the diameter of the attacking there turbocharger pressure connection and at the other end of the Diameter of the charge air line connected there corresponds.

21. Muffler according to claim 20, characterized in that the charge air tube ( 13 ) forms a separate component with respect to the resonator housing ( 10 ) and is connected to the exhaust gas turbocharger pressure port on the one hand and the charge air line on the other, each with the interposition of an elastic ring seal ( 37 , 38 ) .

22. Use of a silencer according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the silencer on the Low-pressure side of the intake line, at the compressor inlet of the turbocharger, is arranged.

23. Use of a silencer according to one or more of claims 1-21, characterized in that the muffler in the exhaust line Internal combustion engine is arranged.

24. Use of a silencer according to one or more of claims 1-21, characterized in that the silencer for reducing the Air noise from a mechanical charger is used.