DE2907755C2

DE2907755C2 - Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2907755C2
Application number: DE19792907755
Authority: DE
Inventors: Peter Köflach-Pichling Fuchs
Original assignee: TUNNER HERBERT KOEFLACH AT; Tunner Herbert Koeflach
Current assignee: Herbert Tunner "sebring"-Auspuffanlagen Koeflach
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1983-09-08
Also published as: AT357381B; ATA141578A; DE7905550U1; DE2907755A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Zwenaktbrennkraftmaschinen, mit einem eingangsseitig angeordneten kegelstumpfförmigen Diffusor, an dessen Ende größeren Durchmessers das Ende größeren Durchmessers eines Kegelstumpfmantels unmittelbar anschließt, und mit in Strömungsrichtung nach diesem Kegelstumpfmantel angeordneten Umlenkeinrichtungen für den Gasstrom.

Ein Schalldämpfer dieser Art ist durch die AT-PS 2 03 682 bekannt und umfaßt einen an einen Diffusor anschließenden zweiteiligen Konfusor, dessen durchmesserkleinerer Teil mit in die Vorkammer eines

JO anschließenden akustischen Dämpfers mündenden Mantellöchern versehen ist. Da das durchmesserkleinere Ende des zweiten Abschnitts des Konfusors immer noch einen größeren Durchmesser als der Eintrittsdurchmesser des Diffusors hat. ist die mit diesem

J5 Schalldämpfer erzielbare Interferenz- bzw. Reflexions-Schalldämpfung verhältnismäßig schlecht. Ferner ergibt sich insbesondere für hohe Frequenzen eine starke Körperschallabstrahlung, was zu dem besonders störenden sogenannten »Zweitaktmeckern« führt.

Auch bei dem Schalldämpfer nach der US-PS 40 46 219 schließt an einen Diffusor ein Konfusor an. wobei das Ende des Kegelstuinpfmantels kleineren Durchmessers des Konfusors an einen offenen Rohrstutzen anschließt, welcher in einen spiralförmig aufgebauten Absorptionsschalldämpfer mündet. Das mit dem Eintrittsquerschnitt des Konfusors etwa durchmessergleiche Außenrohr wird von dem Absorptionsfilter abgeschlossen, so daß ein auf einen bestimmten Frequenzbereich abgestimmter Resonanzhohlraum entsteht.

Dieser Resonanzhohlraum ist über Bohrungen im Rohrstutzen an den Ausgang des Konfusors angeschlossen. Auch bei diesem Aufbau ergibt sich eine verhältnismäßig große Körperschallabstrahlung im Bereich des Konfusors.

Die US-PS 1844 105 beschreibt einen reinen Absorptionsschalldämpfer, welcher aus einem gelochten Kegelstumpfmantel innerhalb eines zylindrischen Außenmantels besteht und hei dem zwischen dem Kegelstumpfmafltel und dem Außenmantel schallabsorbierendes Material angeordnet ist. Dieser Absorptionsschalldämpfer hat einen Austrittsquerschnitt von gleicher Größe wie der Eintrittsquerschnitt und soll insbesondere einen niederen Abgasgegendruck bewirken. Aufgrund seines Aufbaus hat dieser Absorptionsschalldämpfer keine nennenswerte Reflexionsschaildämpfung.

Auch die US-PS 37 86 791 beschreibt einen Schall-

dämpfer, bei welchem an einen Diffusor ein doppelmanteliger Konfusor angeschlossen ist, der in einen ebenfalls doppelmanteligen, den Endabschnitt des Schalldämpfers bildenden Rohrstutzens übergeht. Durch den doppelmanteligen Aufbau des Konfusors soll eine Trennung des Gasstromes bewirkt werden, damit die hochfrequenten Schwingungsanteile der Druckwelle von den niederfrequenten getrennt und separat dem als Absorptionsfilter ausgebildeten doppelwandigen Rohrstutzen zugeführt werden. Wegen der Ausbildung des doppelwandigen Rohrstutzens als Absorptionsfilter ist der innere Rohrstutzen gelocht. Für die niederfrequenten Anteile der Druckwelle wirkt der innere Kegelstumpfmantel des Konfusors als Reflektor, so daß ein Teil dieser Schalldruckwelle auf den Verbrennungsraum zurückwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem Schalldämpfer der eingangs bezeichneten Art, die Leistungsabstimmung in einem breiten Drehzahlbereich bei möglichst starker Dämpfung auch der hohen Frequenz zu optimieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der KegcL'.umpfmantel einen Teil eines an sich bekannten Absorptionsfilters bildet, mit Löchern versehen ist und von einem schallabsorbierenden Material, vorzugsweise von Stahlwolle umgeben ist, wobei an das Ende des Kegelstumpfmantels kleineren Durchmessers ein Rohrstutzen anschließt, der einen Teil der UmlenkeinrichHingen bildet

Durch die Maßnahme der Erfindung wrd in vorteilhafter Weise ein Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen geschaffen, bei dem der mit einem Diffusor kombinierte Konfusor gleichzeitig als Reflexionsschalldämpfer und als Absorptionsschalldämpfer ausgebildet ist. Durch diese Anordnung wird eine starke Dämpfung auch der hohen Frequenzen, und zwar sowohl bezüglich der vorlaufenden als auch der zurücklaufenden Schallwelle bewirkt und gleichzeitig die Körperschallabstrahlung stark verringert. Bei dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer wird der Gasstrom durch den Diffusor in der Abgasleitung zwischen Zylinder und Diffusor entspannt und beschleunigt, was zur besseren Füllung des Motors während des Saughubs beiträgt. An dem an den Diffusor anschließenden Gegenkonus wird die Schalldruckwelle breitbandig reflektiert und führt das beim vorhergehenden Spülvorgang abgesaugte, teilweise bereits im Auspuffrohr befindliche Senzin-Luftgemisch im richtigen Zeitpunkt der Kurbelwellenstellung, das heißt, vor dem Verschließen des Auslaßschlkzes durch den Kolben, in den Verbrennungsraum zurück. Damit ergibt sich eine Leistungsoptimierung, die zu einer Verringerung des Benzinverbrauchs führt.

Ein derartig ausgebildeter Schalldämpfer ermöglicht nicht nur eine raumsparende und verkürzte Bauweise, welche insbesondere bei einspurigen Kraftfahrzeugen einen wesentlichen Vorteil darstellt, sondern entspricht auch durch den durch die ständig fortschreitende Entwicklung im Motorbau mit immer höheren Leistungen und zunehmenden Drehzahlen gestellten Anforderungen an die Schalldämpfung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Durch die in diesen Unteransprüchen enthaltenen Dimensionierungsangabcn werden die Bereich besonders günstiger Ergebnisse hinsichtlich Schalldämpfung und Leistiingsverhalten umrissen.

Die Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen wird anhand von auf die /..cichnung bezugnehmenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schalldämpfer gemäß der Erfindung im Längsschnitt;

Fig.2 eine Ausführungsform des Schalldämpfers gemäß der Erfindung mit geknickter Führung.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schalldämpfer weisen eingangsseitig einen Diffusor 1 auf, der mit seinem Ende 2 kleineren Durchmessers an die Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeschlossen

ίο ist. Das Ende 3 größeren Durchmessers des Diffusors 1 ist unmittelbar mit dem Ende 4 größeren Durchmessers eines kegalstumpfförmig ausgebildeten Absorptionsfiiters 5 verbunden, der von einem Schalldämpfergthäuse 6 umgeben ist. Der Kegelstumpfmantel 7 ist mit Löchern 8 versehen und mit einem schallabsorbierenden Material 9, vorzugsweise mit Stahlwolle, umgeben, welches Material im Inneren des Schalldämpfergehäuses 6 angeordnet ist Das Ende 10 kleirjeren Durchmessers des Absorptionsfilters 5 ist mit dem einen Ende

•20 eines Rohrstntzens 1J verbunden, dessen anderes Ende durch eine Stirnwand 12 abgeschlosse ist, die bis zum SchaUdämpfergehäusc 6 reicht. Die Stirnwand 12 begrenzt zusammen mit einem Teil des Schalldämpfergehäuses 6 und einer Zwischenwand 13 eine den

-⁵ Rohrstutzen 11 umgebende Kammer 14. In dem der Stirnwand 12 benachbarten Bereich des Rohrstutzens 11 und zwar etwa im letzten Drittel dieses Rohrstutzens sind öffnungen 15 vorgesehen, über welche die Gase aus dem Rohrstutzen 11 in die Kammer 14 austreten

i⁽> können. Da die Kammer 14 durch die Stirnwand 12 abgeschlossen ist. werden die aus den Öffnungen 15 austretenden Gase um 180° umgelenkt und gelangen in den der Zwischenwand 13 benachbarten Bereich der Kammer, in welchen, vorzugsweise vier. Rohre 16

^}> münden, die parallel zum Rohrstutzen 11 verlaufen und die die Stirnwand 12 durchsetzen. Das der Stirnwand 12 gegenüberliegende Ende der Rohre 16 ist beispielsweise durch eine gelochte Zwischenwand 17 abgestützt.

Die durch die Kammer 14 rückströmenden Oase gelangen, über Rohre 16, welche einen Strömungsgleichrichter bilden, in die Kammer 18 und treten von dort ü jer Austrittsöffnungen 19 ins Freie aus.

Die Zwischenwand 13 ist vorzugsweise aus gelochtem Blech hergestellt. Der Rohrstutzen 11 kann auch einen

⁴' sich ändernden Durchmesser aufweisen.

Das Verhältnis des Durchmessers d\ des Diffusors zum Durchmesser D\ des Diffusors 1 beträgt etwa 1 : 23. Das Verhältnis des Durchmessers d\ des Diffusors 1 zu der axialen Länge U des Diffusors 1 beträgt etwa

'" 1:10. Das Verhältnis des Durchmessers D<, des Absorptionsfilters 5 zum Durchmesser d=, des Absorptionsfilters 5 beträgt etwa 1 :033. Das Verhältnis des Durchmessers Ch des Absorptionsfilters zur axialen Länge ',, des Absorptionsfilters beträgt etwa 1 :2,85.

^y> Die axiale Länge Lw des Rohrstutzens 11 beträgt etwa die Hälfte der axialen Länge L=, des Absorptio.isfilters 5. Das Verhältnis der Summe der Querschnitte der Öffnungen 15 zurr Querschnitt des Diffusors 1 im Bereich seines kleinsten Durchmessers d\ beträgt etwa

*" 0.2:1.

Bei der in F i g, 1 dargestellten Ausführungsform bilden die Achse 20 des Diffusors und die Achse 31 des Absorptionsfilters eine Linie. Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 1 lediglich dadurch, daß die Achse 20 des Diffusors mit der Achse 21 des Absorptionsfilters einen Winkel λ einschließt, der geringer als 180" ist. Dadurch wird eine raumsparende Bauweise erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalldampfer für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Zweitaktbrennkraftmaschinen. mit einem eingangsseitig angeordneten kegelstumpfförmigen Diffusor, an dessen Ende größeren Durchmessers das Ende größeren Durchmessers eines Kegelstumpfmantels unmittelbar anschließt, und mit in Strömungsrichtung nach diesem Kegelstumpfmantel angeordneten Umlenkeinrichtungen für den Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelstumpfmantel (7) einen Teil eines an sich bekannten Absorptionsfilters (5) bildet, mit Löchern (8) versehen ist und von einem schallabsorbierenden Material (9), vorzugsweise von Stahlwolle umgeben ist, wobei an das Ende (10) des Kegelstumpfmantels (7) kleineren Durchmessers (d₅) ein Rohrstutzen (11) anschließt, der einen Teil der Umlenkeinrichtungen bildet

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des kleineren Durchmessers (d;) des Diffusor« (1) zum größeren Durchmesser (Di) zwischen 1 :2 und 1 :3, vorzugsweise 1 :23 beträgt.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des kleineren Durchmessers (d\) des Diffusors (1) zu seiner axialen Länge (L\) zwischen 1 :8 und 1 :12, vorzugsweise 1 :10 beträgt.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des größeren Durchmessers (Ds) des Absorptionsfilters (5) zum kleineren Durchmesser (ds) zwischen 1 :0,25 und 1 :0.4. vorzugsweise 1 : \/,33 beträgt.

5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet. duJ das Verhältnis des größeren Durchmessers (Ds) des Absorptionsfilters zu seiner axialen Länge (Ls) zwischen 1 :2,7 und 1 :3. vorzugsweise 1 : 2.85 beträgt.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (Lu) des an das Ende (10) kleineren Durchmessers (ds) des Absorptionsfilters (5) anschließenden Rohrstutzen (11) etwa die Hälfte der axialen Länge (Ls) des Absorptionsfilters (5) beträgt.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (II) an seinem austrittsseittgen Ende stirnseitig abgeschlossen ist und in der Rohrwand dieses Rohrstutzens (Ii) in dem den stirnseitigen Abschluß benachbarten Bereich, vorzugsweise in einem sich über ein Drittel seiner axialen Länge erstreckenden Bereich mit mehreren öffnungen (15) versehen ist.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Summe der Querschnitte der Öffnungen (15) zum Querschnitt des Diffusors (1) im Bereich (2) seines kleinsten Durchmessers (d\) zwischen 0,15:1 und 0.25:1. vorzugsweise0,2 : 1 beträgt.

9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (11) von einer Kammer (14) umgeben ist, die an ihrem den öffnungen (15) des Rohrstutzens (11) benachbarten Teil mit einer vorzugsweise einstückig mit dem stirnseitigen Abschluß des Rohrstutzens ausgebildeten Stirnwand (12) versehen ist, die von sich über einen Großteil der axialen Länge der Kammer (14) erstreckenden Rohren (16) durchsefzt ist.

welche mit ihrem dieser Stirnwand abgewendeten Ende in einer im wesentlichen parallel zur Stirnwand (12) in Abstand von dieser angeordneten Zwischenwand (17) der Kammer abgestützt sind.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Rohre (16) mindestens ein Drittel der axialen Länge (L₁) des Diffusors (1) beträgt.

1!. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Actae (20) des Diffusors (1) mit der Achse (21) des Absorptionsfiiters (5) einen von 180° abweichenden Winkel (α) einschließt.