DE2822777A1

DE2822777A1 - Schalldaempfer fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2822777A1
Application number: DE19782822777
Authority: DE
Inventors: Kanau Iwashita; Takashi Nakagawa; Tadashi Sugiuchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-05-26
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2392227A1; DE7815666U1; US4192403A; JPS53162242U; FR2392227B1; JPS5713373Y2

Description

B. ESCHRE IBUUG

Die Erfindung betrifft Schalldämpfer bzw. Auspuffköpfe für Brennkraftmaschinen.

Durch die Erfindung ist ein Entspannungskammer-Schalldämpfer geschaffen worden, der sich in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine einschalten läßt; zu diesem Schalldämpfer gehört eine Trennwand oder Platte, die in einer Entspannungskammer angeordnet ist, um ihren Innenraum zu unterteilen. Diese Platte weist zahlreiche Öffnungen auf, über welche die beiden Teile der Entspannungskammer in Verbindung miteinander stehen. Durch die eine Teilkammer erstreckt sich in der Längsrichtung ein Abgaseinlaßrohr, das in die andere Teilkammer hineinragt, und deren Ende geschlossen ist. Die in der Umfangsrichtung verlaufende Wand des Einlaßrohrs ist mit zahlreichen Öffnungen versehen, um die Erzeugung von Geräuschen durch die Außenwand des Schalldämpferkörpers zu verhindern und hierdurch die Schalldämpfungswirkung zu verbessern.

Bei jeder Brennkraftmaschine führen die Abgase zum Entstehen von Geräuschen» Dieses Abgasgeräusch wird durch Druck-

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wellen erzeugt, die auf den Unterschied zwischen dem Druck im Zylinder und dem Druck in der Abgasleitung zurückzuführen sind, welcher im Augenblick des üffnens des Auslaßventils vorhanden ist; diese Geräusche werden durch eine Resonanz in der Abgasleitung verstärkt, wenn sich die Druckwellen in der Leitung hin- und herbewegen; hierzu trägt auch der mitgerissene Luftstrom bei.

Zur Beseitigung des Auspuffgeräusches wurde bereits vorgeschlagen, Schalldämpfer der Entspannungsbauart oder der Resananzbauart oder der Interferenzbauart oder der Schallabsorptionsbauart oder Schalldämpfer zu verwenden, bei denen Merkmale der genannten Schalldämpfer kombiniert sind.

Bei einem Schalldämpfer der Plntspannungsbauart ist eine Entspannung«kammer vorhanden, die einen größeren Rauminhalt hat als die Abgasleitung, und die in die Abgasleitung so eingeschaltet ist, daß die Abgase in die Entsρannungskammer eingeleitet v/erden können; hierbei kann die Schallwellenkomponente in der Entsρannungskammer gedämpft werden, um das Geräusch zu dämpfen. Hit Hilfe eines solchen Entspannungs-Schalldämpfers ist es bekanntlich möglich, Geräusche innerhalb eines großen Frequenzbereichs zu dämpfen, der sich von tiefen bis zu hohen Frequenzen erstreckt.

Bei solchen Entspannungs-üchalldämpfern ergibt sich periodisch ein Frequenzpaßbandbereich, innerhalb dessen das Geräunch überhaupt nicht gedämpft wird; dies richtet sich nach der Größe der Entsρannungskammer. Da sich eine bessere Schalldämpfungswirkung erzielen läßt, wenn man das Auftreten eines solchen Frequenzpaßbandes vermeidet, ist es bis jetzt üblich, die Frequenz des Paßbandes in einen höheren Frequenzbereich zu verlegen; zu diesem Zweck wird die Entspannungskammer unterteilt, oder man wählt eine bestimmte Lage der öffnungen bei den miteinander verbundenen Rohren,

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d.h. man ordnet die Öffnungen an unterschiedlichen Stellen zwischen der Vorderwand und der Rückwand an, doch werden hierdurch die nachstehend genannten Probleme nicht gelöst.

'■Jird die Entsρannungskammer unterteilt, verkleinert sich der Rauminhalt jeder Teilkammer, so daß sich der Gegendruck gegenüber dem Motor im Vergleich zu einem Schall! damper mit nur einer Kammer etwas erhöht, was sich ungünstig auf die Motorleistung auswirkt. Außerdem führt die Verkleinerung des Rauminhalts der Kammern zu einer Verringerung der Jchalldämpfungswirkung im unteren Frequenzbereich. ^T:^renn die die Rohre verbindenden Öffnungen relativ zueinander in der Vorderwand und der Rückwand der Kammer an verschiedenen Stellen angeordnet sind, verbleibt eine Hohlraumresonanz der Paßbandfrequenz innerhalb der Kammer, so daß an der Wand des Schalldämpfers Druckwellen entstehen, durch welche die Wand in Schwingungen versetzt wird, so daß ein Wandschv/ingunggerausch bzw. ein Vibrationsgeräusch erzeugt wird. Diese Erscheinung würde auch dann auftreten, wenn die Entsρannungskammer in mehrere Teilkammern unterteilt wäre, und wenn die miteinander verbundenen Rohre gegenüber den Kammerwänden unterschiedlich angeordnet würden.

Im Hinblick hierauf wurde bereits ein Schalldämpfer vorgeschlagen, bei dem zu der die Entsρannungskammer unterteilenden Trennwand eine durchlässige Platte gehört, so daß infolge des Vorhandenseins der Öffnungen in der Trennwand Schwingungen auftreten, welche die Öffnungen durchdringen, sowie Schwingungen, die auf beiden Seiten der Trennwand entstehen. Bei dieser Konstruktion v/erden die auf die Unterteilung der Kammer zurückzuführenden Schwingungen durch die durchlässige Platte gedämpft, das Entstehen einer Resonanz in den Teilkammern wird verhindert, die Schalldämpfungswirkung innerhalb des Schalldämpfers wird verbessert, und es ist möglich, das durch Resonanzschwingungen hervorgerufene

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Vibrationsgeräusch der Außenwand des Schalldämpfers zu beherrschen.

Vfegen des Vorhandenseins der durchlässigen Trennwand müßte ein solcher Schalldämpfer eigentlich die Merkmale eines Schalldämpfers mi^:- nur einer Kammer mit den Merkmalen eines Schalldämpfers mit einer unterteilten Kammer vereinigen, so daß en möglich sein müßte, die genannten Probleme zu vermeiden. Jedoch läßt sich auch bei einem solchen Schalldämpfer der Nachteil eines .'challdämpfers mit unterteilter Kammer nicht vermeiden. Mit anderen '..'orten, wegen der Unterteilung der Entspannungskammer durch die Trennwand ist der Gegendruck gegenüber dem Motor notwendigerweise etwas höher als bei einem Schalldämpfer mit nur einer Kammer, so daß sich die Leistung des Motors verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem die vorstehend genannten Probleme möglichst weitgehend vermieden sind.

Erfindungsgemäß ict diese Aufgabe durch die Schaffung eines Schalldämpfers für eine Brennkraftmaschine gelöst, der einen Schalldämpferkörper aufweist, welcher eine Entsρannungskammer umschließt. Der Schalldämpferkörper enthält eine durchlässige Platte, welche die Entspannungskammer unterteilt. Durch die durchlässige Platte ragt ein Einlaßrohr zum Zuführen der Abgase. Dieses Einlaßrohr ist an seinem in die Strömungsrichtung weisenden Ende geschlossen. Das Einlaßrohr weist dort, wo es sich durch die Entsρannungskammer erstreckt, zahlreiche Öffnungen auf, so daß es in Verbindung mit der Entspannungskammer stellt.

Ferner ist durch die Erfindung ein Schalldämpfer geschaffen worden, der sich in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine einschalten läßt und eine Entsρannungskammer aufweist, deren

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Rauminhalt erheblich größer ist als derjenige der Abgasleitung; diese Entspannungskammer steht mit zwei Teilen der /bgasleitung vor bzw. hinter dem Schalldämpfer in Verbindung, und sie ist durch eine durchlässige Trennwand unterteilt. In die Entspannungskammer ragt ein Abgaseinlaßrohr hinein, das sich durch die durchlässige Wand hindurch bis in die zweite Teilkammer hinein erstreckt. Das jsinlaßrohr ist an seinem in die Strömungsrichtung weisenden Ende geschlossen und in seiner Umfangswand innerhalb beider Teilkammern mit zahlreichen Öffnungen versehen.

Der erfindungsgemäße Schalldämpfer bie tet verschiedene Vorteile. Die in der Entspannungskammer hervorgerufene Resonanz läßt sich durch die Verwendung der durchlässigen Trennwand in einem maximalen Ausmaß beherrschen und dämpfen; auch die Erzeugung von Vibrationsgerauschen durch eine Resonanz des Schalldämpferkörpers wird in einem maximalen Ausmaß verhindert; es läßt sich eine hervorragende Schalldämpfungswirkung erzielen, und der Schalldämpfer erzeugt selbst keine Geräusche,

Die beschriebene Ausbildung des Abgaseinlaßrohrs führt bei dem erfindungsgemäßen schalldämpfer dazu, daß sich der Ventilationswiderstand in einem maximalen Ausmaß verringert; der Schalldämpfer übt keine nachteilige Wirkung auf die Leistung des Motors aus; vielmehr wird die Leistung des Motors gesteigert, während gleichzeitig eine bessere Schalldämpfungswirkung erzielt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer erstreckt sich das an einem Ende geschlossene, mit zahlreichen öffnungen versehene Abgaseinlaßrohr nur durch die durchlässige Trennwand. Hieraus ergibt sich ein einfacher Aufbau des Schalldämpfers, der eine hervorragende 3challdämpfungswirkung hervorruft und einen günstigen Einfluß auf die Motorleistung hat.

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AuGführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematiceher Zeichnungen näher erläutert. Ss zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 den Schnitt 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen senkrechten Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers; und

Fig. 5 eine Seitenansicht des Motors eines Motorrades, der mit einem in einem Axialschnitt dargestellten Schalldämpfer nach der Erfindung ausgerüstet ist.

In Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 dargestellt, zu dem ein Schalldämpferkörper 2 gehört, der eine zylindrische Form hat und an seinen Enden durch eine vordere Stirnwand 3 bzw. eine hintere Stirnwand 6 abgeschlossen ist. Etwa in der Ilitte zwischen den Enden des Schalldämpferkörpers 2 ist eine '.Trennwand 10 angeordnet, um den Innenraum in eine vordere Entspannungskammer 15 und eine hintere Entsρannungskammer 16 zu unterteilen. Die Trennwand 10 steht mit der Außenfläche einer Abkantung 11 in Berührung mit der Innenwand 9 des Schalldämpf erkörpers 2, mit der sie durch Punktschweißungen o.dgl. fest verbunden ist.

Die Trennwand 10 weist zahlreiche Öffnungen 14 auf, die sich quer zu ihrer Hauptebene erstrecken. Die Rammern 15 und 16 stehen über die öffnungen 14 in Verbindung miteinander, werden jedoch durch die massiven Teile der Trennwand zwischen

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den Öffnungen voneinander getrennt gehalten.

Die stirnwand 3 weist eine zentrale öffnung 4 auf, die von einer nach außen ragenden Abkantung 5 umgeben ist. Die Trennwand 10 besitzt eine zentrale Öffnung 12, an deren Rand sich eine nach hinten ragende Abkantung 13 anschließt; die Öffnung 12 ist konzentrisch mit der Trennwand 10 angeordnet. Ferner ist ein Abgaseinlaßrohr 17 vorhanden, das sich so durch die Öffnungen 4 und 12 erstreckt, mit deren Rändern e-3 verbunden ist, daß es in die Kammer 15 über die öffnung 4 eintritt, sich längs der Achse dieser Kammer erstreckt, durch die öffnung 12 ragt und bis in die Kammer 16 hinein verlängert ist; die Innenflächen der Abkantungen 5 und 13 dienen zum Unterstützen und Befestigen des Abgaseinlaßrohrs.

Die durch die Kammern 15 und 16 ragenden Teile der Umfangswand des Abgaseinlaßrohrs 17 sind mit zahlreichen öffnungen 21 versehen. Zu den Öffnungen 21 gehören insbesondere öffnungen 22 und 23, die den Innenraum 20 des Abgaseinlaßrohrs 17 mit den Kammern 15 bzw. 16 verbinden. Gemäß Fig. 1 ist die Öffnung 18 am rechten Ende des Abgaseinlaßrohrs 17, das in die Kammer 16 hineinragt, mittels eines kappenförmigen Verschlußteils 24 verschlossen.

Der obere Teil der rechten Stirnwand 6 v/eist eine Öffnung 7 auf, die ähnlich wie die beschriebenen Öffnungen 4 und 12 von einer Abkantung 8 umgeben ist. In die Öffnung 7 ist ein Abgasauslaßrohr 25 fest eingebaut, um die Kammer 16 mit der nächsten Stufe der ; "j> challdämpf ungs anlage zu verbinden.

Der Schalldämpfer nach Anspruch 1 bis 3 arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Die Abgase werden über den Kanal 20 des Abgaseinlaßrohrs 17 in die Kammern 15 und 16 eingeleitet. Da das Rohr 17 gemäß Fig. 1 an seinem rechten Ende durch das Verschlußteil 24 abgeschlossen ist, strömen die

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Abgase in die Kammern 15 und 16 über die zahlreichen öffnungen 21 ein, mit denen die gesamte Umfangswand des Rohrs 17 über seine ganze Länge so versehen ist, daß Öffnungen in beiden Kammern angeordnet sind; hierbei sind die Öffnungen 22 der Kammer 15 und die Offnungen 23 der Kammer 16 zugeordnet. Von der vorderen Kammer 15 aus strömen die Abgase durch die Öffnungen 14 der Trennwand 10 zu der hinteren Kammer 16. Der Teil der Abgase, der über die Öffnungen 23 am Umfang de.o Rohrs 17 in die Kammer 16 eingetreten ist, entweiche über das Aunlaßrohr 25 zur nächsten Stufe der ochalldämpfungsanlage.

3ei dieser Konstruktion v/erden die Schallwellen in den Kammern 15 und 16 gedämpft, doch enthält das Paßband drei Schwingungsarten, und zwar zwei Schwingungsarten, die auf eine Reflexion zwischen den Stirnwänden 3 und 6 einerseits und der dazwischen angeordneten Trennwand 10 andererseits zurückzuführen sind, sowie eine Schwingungsart, die ihre Ursache in einer Reflexion zwischen den Stirnwänden 3 und 6 durch die öffnungen 14 der Trennwand 10 hindurch hat. Somit ergeben sich Schwingungsarten, die sich von denjenigen unterscheiden, welche bei den bekannten Schalldämpfern mit unterteilter Entspannungskammer auftreten, und diese Schwingungsarten werden in dem Schalldämpfer so zu einer Wechselwirkung gebracht, daß sie sich gegenseitig auslöschen. Daher führt der Schalldruck innerhalb des erwähnten Frequenzbereichs nicht zu einer ausgesprochenen Resonanz. Der Einfluß des ochalldrucks auf die Umfangswand des Schalldämpferkörpers 2 wird in einem maximalen Ausmaß verringert, um die Entstehung von Vibrationsgerauschen als Folge einer Resonanz der Umfangswand zu verhindern. Außerdem werden die Schallwellen, die zwischen den Stirnwänden 3 und 6 reflektiert v/erden, da die gelochte Trennwand 10 vorhanden ist, in einem maximalen Ausmaß gedämpft, da wegen des Vorhandenseins der Öffnungen die drei genannten Schwingungsarten auftreten, so daß eine maximale Verringerung der Resonanz erzielt wird.

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Ferner werden die Schallwellen in der lün^spannungskammer nicht nur durch eine Reflexion zwischen den Umfange.wänden des Schalldämpferkörpers 2 und des Rohrn 17 gedämpft, sondern da das Rohr 17 zahlreiche Öffnungen 21 auf v/eist, werden die Schallwellen weitgehend dadurch gedämpft, daß sie auf die blinden Teile der Trennwand 10 auf treffen, v/o sie reflektiert bzw. absorbiert werden, so daß sich auch eine Verbesserung der Schalldämpfungswirkung bei Frequenzen außerhalb des Paßbandes ergibt.

Da das Rohr 17 an seinem rechten Ende durch die Kappe 24 abgeschlossen ist und mit den beiden Kammern 15 und 16 über die Öffnungen 22 und 23 in Verbindung steht, ist der Strömungswiderstand des Schalldämpfers geringer als bei den bekannten Schalldämpfern, bei denen nur eine Trennwand mit Öffnungen versehen ist. Obwohl die Entspannungskammer unterteilt ist, wird der Druck in allen Teilen der Abgas- und Schalldämpfirngsanlage weitgehend herabgesetzt, so daß eine Verringerung der Motorleistung vermieden wird.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers, bei dem Teile, die Teilender ersten Ausführungsform entsprechen, jeweils mit um 100 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet sind.

Bei dieser Ausführungsform unterteilt eine Trennwand 110 den Innenraum des Körpers 102 eines Schalldämpfers 101. Die Trennwand 110 unterstützt ein Abgaseinlaßrohr 117 und ist von gekrümmter Form und geneigt angeordnet, um die Starrheit der Trennwand zu vergrößern, so daß auch der Körper 102 eine größere Starrheit erhält, um die Außenwand des Schalldämpfers zu verstärken und ihre Schwingungen zu beherrschen. Wegen der Krümmung und der Neigung der Fläche 126 der Trennwand 110 folgen die Schwingungsarten, die sich zwischen der Trennwand einerseits und der vorderen Stirnwand 103 und der hinteren

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■Stirnwand 106 andererseits ergeben, keinem bestimmten Muster, und wegen des Vorhandenseins der öffnungen 114 in der Trennwand läßt sich eine Resonanz noch wirksamer verringern. Außerdem lassen sich die Schwingungen der Außenwand und damit die Entstehung von Vibrationsgeräuschen in einem optimalen Ausmaß beherrschen.

Während die Trennwand 110 gekrümmt und geneigt angeordnet ist, entsprechen die übrigen Teile der Ausführungsform nach Fig. 4 genau den betreffenden Teilen der ersten Ausführungsform, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigen dürfte.

Fig. 5 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers bei der Abgasanlage eines Motorrades. Zu dem dargestellten Motor 230 eines Motorrades gehört ein Abgasrohr 233» das an einem Ende mit einem Abgasauslaß 232 eines Zylinders 231 des Motors verbunden ist, während das andere Ende an ein Abgaseinlaßrohr 217 angeschlossen ist, das sich längs der Achse des Körpers 202 eines Schalldämpfers 201 erstreckt, v/elcher von einem Fahrgestell oder dgl. getragen wird. In dem Körper 202 ist eine durchlässige Trennwand 210 angeordnet, und das Rohr 217 erstreckt sich innerhalb des Körpers 202 durch eine erste Entsρannungskammer 215 und einen Teil einer zweiten Entsρannungskammer 216. Der sich durch den Körper 202 erstreckende Teil des Rohrs 217 weist Öffnungen 221 auf, und die Trennwand 210 ist mit Öffnungen 214 versehen. Gemäß Fig. 5 ist das rechte Ende des Rohrs 217 durch eine Kappe 224 abgeschlossen. Die zweite Kammer 216 ist mit der nächsten Stufe der Abgas- und Schalldämpfungsanlage durch ein Auslaßrohr 225 verbunden. Der Schalldämpfer 201 ähnelt weitgehend dem anhand von Fig. 1 beschriebenen.

I-iit Hilfe der e rf indungs gemäßen Schalldämpfer ist es bei einem Motorrad möglich, die Geräusche wirksam zu dämpfen, ohne daß die liOtorleiGtung beeinträchtigt wird.

Der Patentanwalt:

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eerseife

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCH«= RLlGH D-8000 MDNCHEN 22 Dipi.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr.rer.not. W. KÖRBER ^ ⁽⁰⁸⁹⁾ ' ²⁹ " ⁸⁴

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS 24. Mai 1973

PATENTANWÄLTE

HONDA GIKEN KOGYO KABÜSHIKI KAI3HA

6-27-8, Jingumae, Shibuya-ku 2822///

Tokio / Japan

ANSPRÜCHE

(i). Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch einen eine Entspannungskammer umschließenden 3challdämpferkörper (2; 102), eine in dem Schalldämpferkörper angeordnete, die Entspannungskammer unterteilende durchlässige Platte (10; 110) und ein sich durch die durchlässige Platte erstreckendes Abgaseinlaßrohr (17; 117), das an seinem in die Strömungsrichtung weisenden Ende geschlossen ist, und bei dem sein in der Sntspannungskammer angeordeter Teil zahlreiche Öffnungen (14; 114) aufweist, um den Innenraum des Abgaseinlaßrohrs mit dem Innenraum der Entspannungskammer zu verbinden.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Schalldämpferkörpers (2; 102) durch die durchlässige Trennwand (10; 110) in eine vordere Kammer (15; 115) und eine hintere Kammer (16; 116) unterteilt ist, daß das Abgaseinlaßrohr (17; 117) durch eine vordere Wand (3; 103) des Schalldämpferkörpers in die vorderer Kammer hineinragt, daß sich das Abgaseinlaßrohr durch die durchlässige Trennwand hindurch in die hintere Kammer erstreckt und an seinem in die Strömungsrichtung weisenden Ende verschlossen ist, daß das Abgaseinlaßrohr zahlreiche Öffnungen (14; 114) aufweist, welche den Innenraum des Abgaseinlaßrohrs mit der vorderen und der hinteren Kammer verbinden, und daß die hintere Kammer durch ein Abgasauslaßrohr (25; 125) mit dem benachbarten Ende eines v/eiteren Teils

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 einer Abgasanlage verbunden ist.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlässige Trennwand (10) im wesentlichen eben lot.
4. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlässige Trennwand (110) gekrümmt ist und eine gekrümmte Fläche (126) aufweist.

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