DE2822701C2

DE2822701C2 - Abgasschalldämpfer für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2822701C2
Application number: DE2822701A
Authority: DE
Inventors: Kanau Tokyo Iwashita; Takashi Tokorozawa Saitama Nakagawa; Tadashi Niiza Saitama Sugiuchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-05-25
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1984-08-09
Also published as: FR2392226A1; FR2392226B1; DE2822701A1; US4192404A; JPS53146047A

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Abgase von Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen erzeugen unerwünschte Geräusche, die durch Druckwellen verursacht werden, die durch den Unterschied zwischen dem Druck im Zylinder und dem Druck in der Abgasleitung jeweils im Augenblick des Öffnens des Auslaßventils erzeugt werden. Ferner tritt eine Resonanz in der Abgasleitung auf, die verstärkt wird, wenn sich die Druckwellen hin- und herbewegen. Schließlich erzeugt der Abgasstrom selbst Geräusche. Zur Beseitigung derartiger Abgasgeräusche werden Abgasschalldämpfer unterschiedlicher Bauarten verwendet.

Ein Abgasschalldämpfer mit einer Entspannungskammer der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 28 81 852 bekannt, bei dem die Trennwand unter rechtem Winkel zur Längsachse angeordnet ist. Die Trennwand weist Üurchtrittsöffnungen auf. Die in die beiden Abteilungen der Entspannungskammer eingeleiteten und sich dort entspannenden Abgase pulsieren entsprechend dem intermittierenden öffnen und Schließen des Auslaßventils des Motors, so daß der Druck in der Entspannungskammer sich entsprechend ändert. Durch diese Druckschwankungen wird die Gehäusewand in Schwingungen versetzt, wodurch zusammen mit der Eigenfrequenz dieser Wand Schallwellen erzeugt werden. Insbesondere wird die Außenwand abwechselnd nach innen und nach außen gebogen, wobei die starren Verbindungspunkte des Randes der Trennwand mit der Innenwand des Gehäuses Schwingungsknoten bildende Teile der Außenwand sind. Da ferner die Verbindungspunkte in einer Ebene liegen, neigt die Trennwand zu Eigenschwingungen, die ebenfalls Geräusche verursachen, die durch die mittige Wölbung der Trennwand nur unzulänglich gedämpft werden. Zur Vermeidung dieser Geräusche ist es daher erforderlich, die Steifigkeit der Außenwand des Schalldämpfergehäuses zu vergrößern, wobei ferner der Einfluß der Eigenfrequenz der Außenwand möglichst weitestgehend ausgeschaltet werden muß.
Aus der DE-OS 23 55 203 ist eine Anordnung bekannt, bei der die Trennwand als ebenes mit Öffnungen versehenes Prallblech ausgebildet ist, das zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses geneigt angeordnet und über Randabschnitte mit der Innenwand des Schalldämpfergehäuses verbunden ist. Zwar erreicht die schräge Anordnung eine Beeinflussung des Schwingungsverhaltens, jedoch wirkt sich dies auf die glatten Wandteile nur unwesentlich aus, so daß Schwingungen der Wandteile weiterhin auftreten, wobei ferner eine ebene Trennwand zu Eigenschwingungen nach Art einer Membran neigt

Gemäß der DE-OS 22 59 539 können in einem Schalldämpfergehäuse mit Rechteckquerschnitt mehrere ebene, gelochte zur Längsachse des Gehäuses geneigte Trennwände vorgesehen sein, wobei zwischen diesen gewölbte Umlenkbleche vorgesehen sein können, die im oberen oder unteren Bereich nicht bis zur Gehäusewand reichen, sondern dort einen Durchlaß für das Abgas freilassen. Die Schwingungssteifigkeit wird nur unwesentlich erhöht, wobei im Bereich des Durchganges des Gases die Gehäusewand nicht versteift wird, weshalb weder eine wesentliche Verbesserung der Steifigkeit des Schalldämpfergehäuses noch eine wesentliche Geräuschminderung erreicht wird.

Bei Abgasschalldämpfern mit Entspannungskammer und gewölbter zur Längsachse des Schaildämpfergehäuses senkrecht angeordneter Trennwand ist es ferner bekannt (US-PS 29 28 492), daß die Abgasleitung in die Entspannungskammer hineingeführt und in der Trennwand abgestützt ist, wobei die Abgasleitung im Inneren der Entspannungskammer Wandöfftwütgen aufweist, damit alle Abteilungen der Entspannungskammer mit Abgas versorgt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei erhöhter Festigkeit und Steifigkeit die Neigung zu Eigenschwingung herabgesetzt ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Unteranspruchs weitergebildet.

Dadurch, daß bei der Erfindung die Verbindungspunkie über den ganzen Umfang der Verbindung auf einer Kurve liegen, das heißt nicht gemeinsam in einer Ebene liegen, hat jeder Verbindungspunkt eine andere Schwingungscharakteristik, als der jeweils benachbarte Schwingungspunkt, so daß keine wirksame Eigenfrequenz des Schalldämpfergehäuses auftritt. Ferner werden Schwingungen der Außenwand des Schalldämpfergehäuses beherrscht, die auf den Abgasimpulsen entsprechende Druckschwankungen in der Entspannungskammer zurückzuführen sind. Dadurch wird sowohl die Entstehung von Geräuschen, als auch das Auftreten von Vibrationsgeräuschen als Folge von Schwingungen der Außenwand des Schalldämpfers vermieden. Dadurch ist ein einfach und mit geringen Kosten herstellbarer Abgasschalldämpfer möglich, bei dem eine bessere Schalldämpfungswirkung erzielt ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Vertikalschnitt den grundsätzlichen Aufbau eines Abgasschalldämpfers gemäß der Erfindung

F i g. 2 den Schnitt 2-2 in F i g. 1,

Fig.3 den Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform,

F i g. 4 den Schnitt 4-4 in F i g. 3,

Fig.5 den Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform in Verbindung mit einer Seitenansicht der Abgasanlage eines Motorrades,

F i g. 6 den Schnitt fi-6 in F i g. 5,

F i g. 1 und 2 zeigen einen Abgasschalldämpfer 10 mit einer innenliegenden Trennwand 17. Das Schalldämpfergehäuse 11 des Schalldämpfers 10 ist im wesentlichen zylindrisch und ist endseitig durch eine vordere Stirnwand 12 bzw. eine hintere Stirnwand 13 abgeschlossen. Mittig sind in den Stirnwänden 12 und 13 Rohre 14 bzw. 15 der Abgasleitung eingebaut, die an zugehörige Abschnitte einer Abgasanlage anschließbar sind. Der Inr.enraum des Schalldämpfergehäuses 11 bildet eine Entspannungskammer 16.

Der außen umlaufende Rand 18 der Trennwand 17 des Schalldämpfergehäuses 11 ist abgekantet und dort mit der Innenwand 21 des Schalldämpfergehäuses ti durch Verschweißen oder dergleichen verbunden. Die Trennwand 17 weist eine zentrale Öffnung 19 auf, die durch eine Rippe 20 berandet ist. Gemäß F i g. 1 ist die Trennwand 17 insgesamt derart gekrümmt bzw. gewölbt, daß die Verbindungspunkte zwischen dem Rand 18 und der Innenwand 21 nicht in einer sich im rechten Winkel zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses «1 erstreckenden gemeinsamen Ebene liegen.

Die Abstände L\ und Li zwischen den hohe Steifigkeit aufweisenden und damit Schwingungsknoten a bzw. b bildenden Teilen zwischen der Stirnwand 12 und dem Verbindungspunkt hoher Steifigkeit zwischen der Innenwand 21 des Schalldämpfergehäuses 11 und dem Rand 18 der Trennplatte 17 einerseits bzw. zwischen der Stirnwand 13 und den erwähnten Verbindungspunkten variieren kontinuierlich über den ganzen Umfang, so daß die Verbindungspunkte jeweils in unterschiedlichen Ebenen im rechten Winke! zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses 11 liegen. Damit sind diese Abstände L\ und Li über den gesamten Umfang des SchalldiimpfergehäiiSes 11 unterschiedlich.

Selbst wenn im Druck pulsierende Abgase in die Entspannungskammer 16 eingeführt werden, ergeben sich an den verschiedenen Teilen der Außenwand des Schalldämpfergehäuses Il '.unterschiedliche Schwingungsarten, so daß die Eigenfrequenz der als Membran wirkenden Abschnitte cmaximal unwirksam ist. Dadurch kann das Auftreten von Schwingungen maximalem Umfang unterdrückt werden. Durch Unterdrückung der Wirkung der Eigenfrequenz können die Geräusche weitgehend verringert werden. Ferner wird in ähnlicher Weise die Erzeugung von Vibrationsgeräuschen an der Außenwand des Schalldämpfergehäuses U weitgehend vermieden. Ferner trägt die gewölbte Form der Trennwand 17 zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit sowohl der Trennwand 17 als auch des Schalldämpfergehäuses 11 bei, was sich ebenfalls in einer Verringerung der Schwingungen und damit der Geräusche auswirkt.

Die verschiedenen Wirkungen führen somit insgesamt zu einer sehr wirksamen Dämpfung der Geräuschentwicklung.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Schalldämpfers 110 mit einem Schalldämpfergehäuse 111, dessen Entspannungskammer durch eine Trennwand 117 unterteilt ist, die über einen abgekanteten Rand 118 mit der Innenwand 121 des Schalldämpfergehäuses 111 durch Verschweißen oder dergleichen verbunden ist. Die gewölbte Trennwand 117 ist im unteren Teil von einem Verbindungsrohr 122 durchsetz.'. In der vorderen Stirnwand 112 und der hinteren Stirnwand 113 des Schalldämpfergehäuses 111 sind Rohre 114 bzw. 115 vorgesehen. Die erste Abteilung 116Λ der Entspannungskammer liegt an der Einströmseite und die zweite Abteilung 116ß an der Ausströmseite. Beide Abteilungen sind durch das Rohr 122 verbunden.

Durch die Wölbung der Trennwand 117 liegen die Verbindungspunkte zwischen dem Rand 118 und der Innenwand 121 des Schalldämpfergehäuses 111 nicht in einer gemeinsamen zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses 11 unter rechtem Winkef liegenden Ebene, so daß in der erläuterten Weise die Abstände Li und Li zwischen den hohe Steifigkeit aufweisenden Teilen (in Richtung der Längsachse des Sa;alldämpfergehäuses gemessen) über den gesamten Umfan_fe unterschiedliche Länge besitzen, weshalb die Eigenfrequenz der Wand des Schalldämpfergehäuses 11 unterdrückt wird.

Gleichzeitig wird die Erzeugung von Vibrationsgeräusciien oder dergleichen verhindert. Durch die Krümmung der verstärkenden Trennwand 117 wird die Festigkeit und Steifigkeit sowohl der Trennwand 117 als auch des Schalldämpfergehäuses 111 des Schalldämpfers 110 auf einen derart hohen Wert gebracht, daß die Unterdrückung von Schwingungen und Geräuschen in außerordentlichem Ausmaß unterdrückt wird. Wegen der Wölbung der Trennwand 117 liegen ferner auch die Verbindungspunkte zwischen der Trennwand 117 und der Innenwand 121 des Schalldämpfergehäuses 111 nicht in einer im rechten Winkel zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses 111 verlaufenden gemeinsamen Ebene, so daß mit Hilfe des Membrananteils d der Trennwand 117 die dadurch hervorgerufenen Schwingungen und Geräusche beherrschbar sind.

Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schalldämpfers 210 gemäß der Erfindung sowie dessen Verwendung bei einem Motorrad mit einem Motor 230.

Dem Motor 230 ist eine Abgasleitung 233- zugeordnet, die an einem Ende mit dem Abgasauciritt 232 des Zylinders 231 und am anderen Ende am Außenende eines Rohres 234 angeschlossen ist. Dieses Rohr 234 der Abgasleitung ragt in den Schalldämpfer 210 hinein, der in Seitenansicht dreieckförmig ist und der gemäß F i g. 6 in Längsrichtung elliptischen Querschnitt aufweist.

Der Aufbau des Schalldämpfers 210 entspricht allgemein demjenigen des Schalldämpfers 10 gemäß F i g. 1. Es ist eine gewölbte Trennwand 217 vorgesehen, die über einen abgekanteten Rand 218 mit der Innenwand des Schalldämpfergehäuses 211 durch Verschweißen oder dergleichen verbunden ist. Die Trennwand 217 weist mehrere Öffnungen 219 sowie eine zentrale Öffnung 223 auf, die das zugeordnete Ende des Rohres 234 abstützt. In drr dem Rohr 234 gegenüberliegenden Stirnwand 213 des Schalldämpfergehäuses 2il ist ein Rohr 215 vorgesehen, das die Ausströmseite bildet und einen Teil der Abgasleitung darstellt Ferner sind Tragflanschen 224 vorgesehen, mit denen der Schalldämpfer 210 an einem Fahrgestell oder dergleichen befestigbar ist.

Wie bei den bisher erläuterten Ausführungsformen ist die Trennwand 17 gewölbt und so angeordnet, daß die

Verbindungspunkte, mit denen sie mit der Innenwand des Schalldämpfergehäuses 211 verbunden ist, nicht in einer rechtwinklig zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses verlaufenden gemeinsamen Ebene liegen, um so die Eigenfrequenz zu unterdrücken und die Steifigkeil sowohl der Trennwand 217 als auch des Schalldämpfergehäuses 21 1 zu erhöhen.

Somit ist ein insbesondere für Motoren geeigneter Abgasschalldämpfer mit Entspannungskammer gebildet, bei dem das Entstehen von Vibrationen und Geräuselten in hohem Maße verhindert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20

25

JO

35

40

45

65

Claims

Patentansprüche:

1. Abgasschalldämpfer für eine Brennkraftmaschine, mit einer Entspannungskammer, die durch eine Abgasleitung mit der Brennkraftmaschine verbunden und durch eine quer zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses angeordnete gewölbte Trennwand unterteilt ist, wobei die Trennwand durch einen abgekanteten Rand umlaufend mit der Innenwand des Schalldämpfergehäuses verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (17, 117, 217) gegenüber der Längsachse des Schalldämpfergehäuses (11,111,211) geneigt ist und daß nicht alle Verbindungspunkte des Randes (18, 118,218) der Trennwand (17,117,217) mit der Innenwand (21, 121) des Schalldämpfergehäuses (11, 111, 211) in einer gemeinsamen, im rechten Winkel zur Längsachse des Schalldämpfergehäuses (11, 111, 211) verlaufenden Ebene liegen, derart, daß die Abstände (Lu L$ zwischen den Schwingungsknoten (a, b) bildenden Teilen der Außenwand des Schalldämpfers (10,110, 210) in Richtung der Längsachse über den gesamten Umfang kontinuierlich variieren.

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (234) die erste Abteilung der Entspannungskanuner (216) und die Trennwand (217), in der sie abgestützt wird, durchdringt und von in der Trennwand (217) angeordneten öffnungen (219) umgeben ist, die beide Teile der Entspannungskammer (216) miteinander verbinden.