DE202006004006U1

DE202006004006U1 - Schalldämpfer für eine Abgasanlage

Info

Publication number: DE202006004006U1
Application number: DE200620004006
Authority: DE
Original assignee: ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2016-03-15

Abstract

Schalldämpfer (10) für eine Abgasanlage, mit einem Gehäuse (12), einem Einlaßrohr (14), das im Inneren des Gehäuses (12) mündet, einem ersten Auslaßrohr (18) und einem zweiten Auslaßrohr (30), die vom Inneren des Gehäuses (12) nach außen führen, und einem klappernartigen Verschluß (26), der druckabhängig öffnet und im geöffneten Zustand ein Abströmen von Abgas aus dem Gehäuse (12) durch das zweite Auslaßrohr (30) ermöglicht, wobei das erste Auslaßrohr (18) an zumindest einer Stelle einen Drosselquerschnitt aufweist, der verglichen mit dem Querschnitt des Einlaßrohres (14) sehr klein ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage.
Schalldämpfer für Abgasanlagen sind in den verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. Grundsätzlich dienen sie dazu, den Schalldruck des pulsierenden Abgasstromes, der von einer Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, zu dämpfen. In zunehmendem Maße wird der Schalldämpfer auch dazu benutzt, einen unter Marketing-Gesichtspunkten als gewünscht vorgegebenen „Sound" eines Kraftfahrzeugs einzustellen. Zu diesem Zweck ist beispielsweise bekannt, Schalldämpfer mit zwei unterschiedlichen Wegen für den Abgasstrom bereitzustellen, wobei in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine zwischen den beiden Wegen umgeschaltet wird. Hierfür ist dann mindestens eine Unterdruck-Schaltdose erforderlich, die mit dem Ansaugtrakt in physischer Verbindung steht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schalldämpfer zu schaffen, mittels dem auf konstruktiv einfachem Wege der Weg des Abgasstromes beeinflußt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Schalldämpfer für eine Abgasanlage vorgesehen, mit einem Gehäuse, einem Einlaßrohr, das im Inneren des Gehäuses mündet, einem ersten Auslaßrohr und einem zweiten Auslaßrohr, die vom Inneren des Gehäuses nach außen führen, und einem klappenartigen Verschluß, der druckabhängig öffnet und im geöffneten Zustand ein Abströmen von Abgas aus dem Gehäuse durch das zweite Auslaßrohr ermöglicht, wobei das erste Auslaßrohr an zumindest einer Stelle einen Drosselquerschnitt aufweist, der verglichen mit dem Querschnitt des Einlaßrohres sehr klein ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das erste Auslaßrohr, indem es mit einem sehr kleinen Drosselquerschnitt versehen wird, als selbstschließende Drossel verwendet werden kann. Bei einem sehr geringen Abgasvolumenstrom strömt das gesamte Abgas ausschließlich durch das erste Auslaßrohr, da der klappenartige Verschluß geschlossen ist. Mit steigendem Abgasvolumenstrom steigt auch die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Gehäuses des Schalldämpfers und der Umgebung. Wenn das sogenannte kritische Druckverhältnis erreicht ist, strömt der Abgasvolumenstrom durch das erste Auslaßrohr mit einer solchen Geschwindigkeit, daß sie am Drosselquerschnitt in den Bereich der Schallgeschwindigkeit kommt. In diesem Zustand ist der maximale Abgasvolumenstrom erreicht, der durch das erste Auslaßrohr ausströmen kann, da sich strömungsbedingt dieser Durchfluß selber sperren wird, d.h. der Gegendruck extrem stark ansteigt. Steigt der Abgasvolumenstrom durch das Einlaßrohr weiter an, führt dies dazu, daß sich im Innenvolumen des Schalldämpfers ein Überdruck bildet, sich der klappenartige Verschluß öffnet und der Überschuß durch das zweite Auslaßrohr aus dem Schalldämpfer ausströmt. Auf diese Weise kann bis zu einem bestimmten Betriebspunkt, der dem maximal durch das erste Auslaßrohr ausströmbaren Volumenstrom entspricht, ein erster Strömungsweg und damit auch ein erstes Dämpfungsverhalten für den Abgasstrom verwendet werden, und oberhalb dieses Betriebspunktes kann ein zusätzlicher Strömungsweg mit entsprechendem Dämpfungsverhalten gewählt werden.
Der Drosselquerschnitt kann so klein gewählt werden, daß er bereits bei einem Abgasvolumenstrom, der dem Volumenstrom etwa beim Leerlauf einer an den Schalldämpfer angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine entspricht, als Volumenstrombegrenzer wirkt. Dies bedeutet, daß das Abgas den Schalldämpfer im Leerlauf nur über das erste Auslaßrohr verläßt und bei allen anderen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine über die beiden Auslaßrohre.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
1 in einem schematischen Schnitt einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer;
2 in einer schematischen, abgebrochenen Ansicht das auslaßseitige Ende des Schalldämpfers gemäß 1 in einer Variante; und
3 eine weitere Variante des auslaßseitigen Endes des Schalldämpfers.
In 1 ist ein Schalldämpfer 10 zu sehen, der ein Gehäuse 12 aufweist, in das ein Einlaßrohr 14 führt. Das Einlaßrohr ist stromaufwärts mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt und führt den Abgasstrom der Verbrennungskraftmaschine in das Gehäuse 12 hinein. Genauer gesagt mündet das Einlaßrohr 14 im Inneren des Gehäuses 12 in einer ersten Kammer 16, von der auch ein erstes Auslaßrohr 18 abgeht. Dieses führt aus dem Gehäuse 12 hinaus.
Von der ersten Kammer 16 ist durch eine Zwischenwand 20 eine zweite Kammer 22 abgegrenzt, die mit der ersten Kammer 16 durch ein Überströmrohr 24 in Verbindung steht. An dem in der zweiten Kammer 22 mündenden Ende des Überströmrohres 24 ist ein klappenartiger Verschluß in der Form einer Überströmklappe 26 angeordnet, die von einer Feder 28 in eine geschlossene Stellung beaufschlagt wird. In der geschlossenen Stellung verschließt sie das Ende des Überströmrohres 24 in der zweiten Kammer 22, so daß kein Abgas von der ersten Kammer 16 in die zweite Kammer 22 überströmen kann.
Von der zweiten Kammer 22 führt ein zweites Auslaßrohr 30 aus dem Schalldämpfer 10 heraus. Das zweite Auslaßrohr 30 endet an derselben Seite wie das erste Auslaßrohr 18. Die beiden Auslaßrohre 18, 30 durchqueren dabei eine dritte Kammer 32, die mittels einer Zwischenwand 34 von der ersten Kammer 16 abgetrennt ist. Dies kann z.B. durch Perforation in der Zwischenwand 34 an die Kammer 16 angeschlossen sein.
Wie in 1 deutlich zu sehen ist, ist der Querschnitt des ersten Auslaßrohres 18 sehr klein im Vergleich mit dem Querschnitt des Einlaßrohres 14. Der Querschnitt des ersten Auslaßrohres 18 ist dabei so klein gewählt, daß er als Drossel wirkt, an der bei einem bestimmten Betriebspunkt des Schalldämpfers der Abgasvolumenstrom Schallgeschwindigkeit erreicht. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das erste Auslaßrohr 18 mit konstantem, kleinem Querschnitt gezeigt. Alternativ ist auch möglich, ein erstes Auslaßrohr mit einem größeren Querschnitt zu verwenden, welches nur an einer bestimmten Stelle mit einem kleinen Drosselquerschnitt versehen ist.
Nachfolgend wird der Betrieb des gezeigten Schalldämpfers bei steigendem Abgasvolumenstrom erläutert. Die Feder 28 sorgt dafür, daß die Überströmklappe 26 im Ruhezustand geschlossen ist. Wenn ein kleiner Abgasvolumenstrom durch das Einlaßrohr 14 in den Schalldämpfer eintritt, muß daher dieser Abgasvolumenstrom den Schalldämpfer durch das erste Auslaßrohr 18 verlassen; der Weg durch das zweite Auslaßrohr 30 wird von der Überströmklappe 26 verschlossen. Mit steigendem Abgasvolumenstrom wird der Punkt erreicht, an dem der Abgasstrom im ersten Auslaßrohr 18 Schallgeschwindigkeit erreicht. Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten ist zu diesem Zeitpunkt der maximale Volumenstrom erreicht, der den Schalldämpfer 10 durch das erste Auslaßrohr 18 verlassen kann; eine schnellere Geschwindigkeit als Schallgeschwindigkeit kann im engsten Querschnitt des ersten Auslaßrohres nicht erreicht werden.
Bis zum Erreichen des Betriebspunktes, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit im ersten Auslaßrohr etwa gleich der Schallgeschwindigkeit wird, ist die Überströmklappe 26 noch geschlossen. Erst wenn über das Einlaßrohr 14 ein größerer Volumenstrom in den Schalldämpfer eintritt, als vom ersten Auslaßrohr 18 abgeführt werden kann, ergibt sich ein solcher Druckanstieg in der ersten Kammer 16, daß die Überströmklappe 26 entgegen der Wirkung der Feder 28 öffnet. Der Überschuß an Abgas, der nicht durch das erste Auslaßrohr 18 abströmen kann, strömt dann durch das zweite Auslaßrohr 30 aus.
Es spielt im Zusammenhang mit der Erfindung keine Rolle, auf welche Weise der Abgasstrom gedämpft wird, wenn er den Schalldämpfer durch das erste Auslaßrohr 18 und gegebenenfalls zusätzlich durch das zweite Auslaßrohr 30 verläßt. Auch ist die in 1 gezeigte Unterteilung des Gehäuses 12 in verschiedene Kammern nur beispielhaft. Grundsätzlich kann auf jedem der beiden Strömungswege das Abgas in geeigneter Weise gedämpft werden, beispielsweise durch Reflexion und/oder Absorption. Entscheidend ist allein, daß das erste Abgasrohr 18 aufgrund seines kleinen Drosselquerschnittes als selbstschließende Drossel arbeitet, die einen zweiten Strömungsweg für das Abgas erzwingt, sobald der Abgasvolumenstrom einen bestimmten Wert überschreitet. Für dieses „Umschalten" von einem Strömungsweg auf zwei parallele Strömungswege ist kein aktives Schaltelement wie etwa eine Unterdruckdose erforderlich.
In 2 ist eine alternative Ausgestaltung der Endabschnitte der beiden Auslaßrohre 18, 30 gezeigt. Hier ist der Endabschnitt des ersten Auslaßrohres 18 aufgeweitet, so daß sich ein breiterer Abströmquerschnitt nach außen ergibt. Dadurch kann der Eindruck erweckt werden, daß der Schalldämpfer mit zwei Endrohren gleichen Querschnitts bestückt ist.
In 3 ist eine weitere alternative Ausgestaltung gezeigt. Hier wird das erste Auslaßrohr 18 mit dem zweiten Auslaßrohr 30 zusammengeführt, so daß nur ein einziges Endrohr gebildet ist.

10: Schalldämpfer
12: Gehäuse
14: Einlaßrohr
16: erste Kammer
18: Auslaßrohr
20: Zwischenwand
22: zweite Kammer
24: Überströmrohr
26: Überströmklappe
28: Feder
30: zweites Auslaßrohr
32: dritte Kammer
34: Zwischenwand

Claims

Schalldämpfer (10) für eine Abgasanlage, mit einem Gehäuse (12), einem Einlaßrohr (14), das im Inneren des Gehäuses (12) mündet, einem ersten Auslaßrohr (18) und einem zweiten Auslaßrohr (30), die vom Inneren des Gehäuses (12) nach außen führen, und einem klappernartigen Verschluß (26), der druckabhängig öffnet und im geöffneten Zustand ein Abströmen von Abgas aus dem Gehäuse (12) durch das zweite Auslaßrohr (30) ermöglicht, wobei das erste Auslaßrohr (18) an zumindest einer Stelle einen Drosselquerschnitt aufweist, der verglichen mit dem Querschnitt des Einlaßrohres (14) sehr klein ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt so gewählt ist, daß er bereits bei einem Abgasvolumenstrom, der weniger als die Hälfte des maximalen Abgasvolumenstroms ist, als Volumenstrombegrenzer wirkt.
Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt so gewählt ist, daß er bereits bei einem Abgasvolumenstrom, der weniger als ein Viertel des maximalen Abgasvolumenstroms ist, als Volumenstrombegrenzer wirkt.
Schalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt so gewählt ist, daß er bereits bei einem Abgasvolumenstrom, der dem Volumenstrom etwa beim Leerlauf einer an den Schalldämpfer angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine entspricht, als Volumenstrombegrenzer wirkt.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (12) mindestens zwei Kammer (16, 22) vorgesehen sind, wobei der klappenartige Verschluß (26) im geschlossenen Zustand ein Überströmen von einer Kammer in die andere verhindert.
Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (14) in einer ersten Kammer (16) mündet, daß von der ersten Kammer (16) ein Überströmrohr (24) in eine zweite Kammer (22) führt, daß der klappenartige Verschluß (26) am in der zweiten Kammer (22) angeordneten Ende des Überströmrohres (24) angeordnet ist und daß das zweite Auslaßrohr (30) von der zweiten Kammer (22) nach außen führt.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Auslaßrohr (18, 30) außerhalb des Gehäuses (12) zu einem einzigen Endrohr zusammengeführt werden.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Auslaßrohr (18) außerhalb des Gehäuses (12) aufgeweitet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der klappenartige Verschluß eine Überströmklappe (26) ist.