DE3641942C2

DE3641942C2 -

Info

Publication number: DE3641942C2
Application number: DE3641942A
Authority: DE
Inventors: Hermann 8500 Nuernberg De Ermer
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1992-10-22
Also published as: ES2022280B3; DE3641942A1; EP0274659B1; ATE63973T1; EP0274659A1

Abstract

An absorption silencer, particularly a multi-stage silencer, having a main silencer with a built-in resonator silencer connected upstream of a secondary silencer, the main silencer comprising a directly stressed resonator (8), tuned to low frequencies, with a resonator tube (7) projecting into the exhaust gas flow against the flow direction of the main gas flow. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Absorptions-/Reflexions-Abgasschalldämpfer, insbesondere in einer mehrstufigen Abgasschalldämpferanlage mit einem einem Nachschalldämpfer vorgeschalteten Hauptschalldämpfer, mit einem auf tiefe Frequenzen abgestimmten, direkt beaufschlagten Resonator, mit einem im Abgasstrom entgegen der Strömungsrichtung des Hauptgasstroms angeordneten Resonatorrohr.The invention relates to an absorption / reflection exhaust silencer, especially in a multi-stage Exhaust silencer system with a rear silencer upstream main silencer, with a directly applied to low frequencies Resonator, with one in the exhaust gas flow against the flow direction of the main gas flow arranged resonator tube.

Neben reinen Absorptions-Schalldämpfern und entsprechend reinen Resonator-Schalldämpfern sind auch bereits Kombinationsanordnungen vorgeschlagen worden (man vergleiche beispielsweise die Deutsche Offenlegungsschrift 30 35 332), bei denen innerhalb eines Schalldämpfergehäuses ein Abgasschalldämpfer mit einem Resonator kombiniert ist, um spezielle Frequenzen selektiv im Resonator zu bedämpfen. Ein wesentliches Problem besteht dabei in der Ankopplung des Resonators, damit er auch wirklich einen nennenswerten Anteil des im Hauptgasstrom geführten Schallfrequenzbereichs auskoppeln und entsprechend bedämpfen kann.In addition to pure absorption mufflers and accordingly pure resonator silencers are already combination arrangements has been proposed (compare for example German Offenlegungsschrift 30 35 332), in which an exhaust silencer is located within a silencer housing is combined with a resonator to make special To dampen frequencies selectively in the resonator. A The main problem is the coupling of the Resonators, so that he really has a significant share the sound frequency range in the main gas flow can decouple and dampen accordingly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Absorptions-/Reflexions-Abgasschalldämpfer der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er bei einfachem Aufwand eine hohe Auskopplung des im Reflektor zu bedämpfenden Schallanteils gewährleistet und insbesondere auf diese Weise der sog. Anfahrbrumm beseitigt werden kann.The invention is therefore based on the object of an absorption / reflection exhaust silencer of the above Art to design so that he with simple effort a high decoupling of that to be damped in the reflector Guaranteed sound share and in particular on this Way the so-called start hum can be eliminated.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Resonatorrohr in den Abgasstrom hineinragt, wobei das Verhältnis des Querschnitts zum Querschnitt des ihn umgebenden Abgaskanals im Einmündungsbereich des Resonatorrohrs etwa 1 : 3 beträgt. To achieve this object, the invention provides that the resonator tube protrudes into the exhaust gas stream, wherein the ratio of the cross section to the cross section of the surrounding one Exhaust duct in the mouth of the resonator tube is about 1: 3.

Das direkte Hineinragen des Resonatorrohrs in den Abgasstrom - das im Gegensatz zum Aufbau eines Abgasschalldämpfers steht, wie er in der DE-PS 28 39 756 beschrieben ist - hat auch eine Reihe von Konsequenzen hinsichtlich der Schalldämpfung, die bei der Anordnung nach dieser Patentschrift nicht auftreten können. So ergibt sich durch das direkte Hineinragen des Resonatorrohrs 7 in den schallführenden Kanal 6 eine Querschnittsverengung, die zu einer Reflexionsdämpfung entsprechend der FormelThe direct protrusion of the resonator tube into the exhaust gas flow - which is in contrast to the construction of an exhaust gas silencer as described in DE-PS 28 39 756 - also has a number of consequences with regard to sound attenuation, which do not occur in the arrangement according to this patent specification can. The direct protrusion of the resonator tube 7 into the sound-conducting channel 6 results in a cross-sectional constriction, which results in a reflection attenuation according to the formula

führt. leads.

Eine ganz wesentliche Besonderheit dieses direkten Hineinragens des Resonatorrohrs, das bei der DE-PS 28 39 756 nicht vorhanden ist, ergibt sich auch aus der besonderen Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, nämlich der Dämpfung tiefer Frequenzen. Geht man nämlich beispielsweise von einer Frequenz von 60 Hz aus, so ist die Wellenlänge bei einer Abgastemperatur von 400°C (errechnet aus der FormelA very important special feature of this direct protrusion of the resonator tube, which in DE-PS 28 39 756 does not exist, also arises from the special Objective of the present invention, namely damping lower frequencies. For example, if you start from at a frequency of 60 Hz, the wavelength is at an exhaust gas temperature of 400 ° C (calculated from the formula

also ca. 8,7 m. Eine Welle dieser Wellenlänge kann aber überhaupt nur über ein Resonatorrohr in einen Resonator eingekuppelt werden, wenn die Schallwelle unmittelbar in das Resonatorrohr hineinläuft. Würde man beispielsweise seitlich ein Querrohr ankoppeln, das quer zum schallführenden Kanal verläuft, so kann man eine Schallwelle mit einer derart großen Wellenlänge überhaupt nicht einkoppeln. Da nun aber bei der Entgegenhaltung 3 das schallführende Gas nicht wirklich an dem Resonatorrohr R vorbeiströmt, so daß die vorstehend genannte direkte Einlaufkopplung stattfinden kann - der Abgasstrom hat sich ja längst vor Beginn des Resonatorrohrs R bereits links und rechts in die Rohre L verzweigt -, wird auch dort nicht die erfindungsgemäß angestrebte starke Einkopplung tiefer Frequenzen überhaupt stattfinden können.therefore approx.8.7 m. A wave of this wavelength can only be coupled into a resonator via a resonator tube if the sound wave runs directly into the resonator tube. If, for example, a cross tube were connected to the side, which runs transversely to the sound-conducting channel, a sound wave with such a large wavelength cannot be coupled in at all. However, since document 3 does not really pass the sound-conducting gas past the resonator tube R , so that the above-mentioned direct inlet coupling can take place - the exhaust gas flow has long since branched into the tubes L left and right long before the start of the resonator tube R , the strong coupling of low frequencies aimed for according to the invention will not be able to take place there either.

Besonders günstige Bedämpfungen erzielt man dabei in Weiterbildung der Erfindung, wenn der Abstand zwischen dem Resonatorrohr und dem Abgaskanaleintrittsquerschnitt etwa gleich dessen Durchmesser ist.Particularly favorable damping is achieved in further training of the invention when the distance between the resonator tube and the exhaust duct inlet cross section approximately is equal to its diameter.

Um eine Durchstrahlung des Absorptions-Schalldämpferteils zu vermeiden, soll das den Absorberteil durchsetzende gelochte Abgasrohr möglichst gekrümmt ausgebildet sein, wobei es sich weiter als vorteilhaft erwiesen hat, wenn das Abgasrohr stromabwärts der Einmündung des Resonatorrohrs einen Gegenkonus aufweist.To irradiate the absorption silencer part to avoid the perforated penetrating the absorber part Exhaust pipe should be as curved as possible, wherein it has further proven advantageous if the exhaust pipe downstream of the mouth of the resonator tube has a counter cone.

Sehr günstige Verhältnisse, insbesondere auch was den Aufbau anlangt, da in diesem Fall der Deckel zwischen Resonator und Absorberteil ohne Einfädeln des Resonatorrohrs einfach eingelegt werden kann, ergeben sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß das etwa um 180° gebogene Resonatorrohr mit seinem Mittelabschnitt unmittelbar der einen schmalen Seitenwand des flach ausgebildeten Schalldämpfergehäuses benachbart verläuft, wobei das Schalldämpfergehäuse in an sich bekannter Weise bevorzugt aus gezogenen Halbschalen aufgebaut sein kann, was eine besonders günstige Anpassung an den Unterboden des Fahrzeugs und damit eine Reduzierung des CW-Werts erlaubt. Very favorable conditions, especially what the construction arrives because in this case the lid is between the resonator and absorber part simply without threading the resonator tube can be inserted, result in a further embodiment the invention in that the bent about 180 ° Resonator tube with its middle section immediately the one narrow side wall of the flat-shaped Muffler housing runs adjacent, the Muffler housing preferred in a conventional manner can be constructed from drawn half shells, which is a special favorable adaptation to the underbody of the vehicle and thus allows a reduction in the CW value.

Obgleich der vorstehend beschriebene Absorptions-Abgasschalldämpfer mit zusätzlich eingebautem speziellem Resonator auch für sich alleine verwendet werden kann, hat es sich als besonders wirksam erwiesen, ihn in als Teil einer mehrstufigen Abgasschalldämpferanlage einzusetzen, wobei es wegen seiner sehr günstigen Dämpfungseigenschaften ausreicht, einen ihm nachgeschalteten Nachschalldämpfer als einfachen Helmholtz-Resonator auszubilden, während es bei bisherigen mehrstufigen Abgasschalldämpfern zur Erzielung der gewünschten Dämpfungswerte meist erforderlich war, auch den Nachschalldämpfer sehr bauaufwendig auszulegen. Dabei bleibt es den jeweiligen speziellen Motorverhältnissen überlassen, ob zusätzlich noch ein Vorschalldämpfer eingesetzt wird oder nicht, wobei der Aufbau des Vorschalldämpfers hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften des Hauptschalldämpfers relativ unkritisch ist.Although the above-described absorption exhaust silencer with an additional built-in special resonator can be used on its own, it has turned out to be special proven effective in being part of a multi-stage Exhaust silencer system to use, because of its very favorable damping properties is sufficient, a downstream Rear silencer as a simple Helmholtz resonator train while using previous multi-stage exhaust silencers to achieve the desired damping values was mostly required, also the rear silencer was very complex to interpret. It remains the respective special Engine conditions, whether an additional front silencer is used or not, the structure of the front silencer with regard to the damping properties of the main silencer is relatively uncritical.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigtFurther advantages, features and details of the invention result itself from the following description of an embodiment as well as from the drawing. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Absorptions- Schalldämpfer mit angekoppeltem Resonator, Fig. 1 shows a section through an inventive absorption silencer with a coupled resonator,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1, and

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Nachschalldämpfer, wie er bevorzugt in Verbindung mit einem Schalldämpfer nach den Fig. 1 und 2 bei mehrstufigen Abgasschalldämpferanlagen Verwendung finden kann. Fig. 3 shows a longitudinal section through a rear silencer, as it can preferably be used in connection with a silencer according to FIGS. 1 and 2 in multi-stage exhaust silencer systems.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte, insbesondere als Mittelschalldämpfer in mehrstufigen Abgasschalldämpferanlagen geeignete Schalldämpfer umfaßt ein vorzugsweise aus gezogenen Halbschalen aufgebautes Schalldämpfergehäuse 1, in welchem eine erste Absorber-Schalldämpferkammer 2 angeordnet ist, die von einem gekrümmten, mit nur andeutungsweise gezeigten Gasaustrittsbohrungen 4 versehenen Abgasrohr 3 durchsetzt ist. Vom Eintrittsrohr 5, das beispielsweise an den Auslaß eines Vorschalldämpfers gekoppelt sein kann, erweitert sich das Abgasrohr zunächst bis zu einem Nenn-Abgaskanaleintrittsquerschnitt D. Etwa in diesem Bereich mündet entgegen der Gasströmrichtung ein Resonatorrohr 7 in den Abgaskanal ein, welches im wesentlichen U-förmig gebogen in eine Resonatorkammer 8 mit dem Volumen V einmündet. Zur Montageerleichterung ist dabei die Anordnung so gewählt, daß der Mittelabschnitt 9 des U-förmigen Resonatorrohrs im wesentlichen eng benachbart an einer der Schmalseiten des flachen Schalldämpfergehäuses 1 verläuft, so daß er zwischen dieser Schmalseite und einer entsprechenden Einbuchtung 10 des zwischen dem Absorberabschnitt 2 und dem Resonatorraum 8 angeordneten Deckels 11 eingelegt werden kann. Stromabwärts von der Mündungsstelle des Resonatorrohrs 7, deren Abstand vom Punkt 6, an dem der Nenn-Abgaskanaleintrittsquerschnitt D erreicht ist, etwa diesem Durchmesser D entsprechen soll, ist ein Gegenkonus 12 vorgesehen.The illustrated in FIGS. 1 and 2, especially as a middle muffler in multi-stage muffler systems suitable silencer comprises a preferably constructed of drawn half-shells muffler housing 1, in which a first absorber muffler chamber 2 is arranged, of a curved, with only schematically shown gas outlet holes 4 provided exhaust pipe 3 is penetrated. From the inlet pipe 5 , which can be coupled, for example, to the outlet of a pre-silencer, the exhaust pipe initially widens to a nominal exhaust duct inlet cross section D. Approximately in this area, a resonator tube 7 opens into the exhaust gas duct in the direction opposite to the gas flow direction and opens into a resonator chamber 8 with the volume V in a substantially U-shaped manner. To facilitate assembly, the arrangement is chosen so that the central section 9 of the U-shaped resonator tube runs essentially closely adjacent to one of the narrow sides of the flat muffler housing 1 , so that it is between this narrow side and a corresponding indentation 10 between the absorber section 2 and the Resonator space 8 arranged lid 11 can be inserted. A counter cone 12 is provided downstream of the mouth of the resonator tube 7 , the distance of which from the point 6 , at which the nominal exhaust gas duct cross section D is reached, should correspond approximately to this diameter D.

Die Frequenz F, bei der der Anfahrbrumm auftritt, wird bestimmt durch die Motorgrundfrequenz bei der entsprechenden Drehzahl n und ergibt sich zu (Zylinderanzahl), was für einen 4-Zylindermotor eine Frequenz von etwa 50 Hz und für einen 6-Zylindermotor eine Frequenz von 75 Hz bedeutet. Auf diesen entsprechenden Frequenzwert legt man die Frequenz des durch das Resonatorrohr 7 und den Resonanzraum 8 gebildeten Resonators, wobei sich diese Frequenz ergibt zuThe frequency F at which the starting hum occurs is determined by the basic engine frequency at the corresponding speed n and results in (number of cylinders), which is a frequency of approximately 50 Hz for a 4-cylinder engine and a frequency of 75 for a 6-cylinder engine Hz means. The frequency of the resonator formed by the resonator tube 7 and the resonance chamber 8 is placed on this corresponding frequency value, this frequency resulting

wobei V das Resonatorvolumen, A die Querschnittsfläche des Resonatorrohrs und l dessen Länge ist. Andeutungsweise ist im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 auch das Flächenverhältnis des Resonatorrohrquerschnitts zum Abgaskanaleintrittsquerschnitt D zu etwa 1 : 3 gewählt, wodurch sich - wie durch umfangreiche Versuche nachgewiesen werden konnte - besonders gute Dämpfungseigenschaften ergeben. In Fig. 3 ist ein einfacher Helmholtzresonator dargestellt, wie er in Verbindung mit einem Schalldämpfer nach den Fig. 1 und 2 als Nachschalldämpfer verwendet werden kann. Durch die besonders vorteilhaften Dämpfungseigenschaften des Resonators nach den Fig. 1 und 2 bedarf es keines komplizierten Nachschalldämpfers, sondern es genügt für praktisch alle Anwendungsfälle ein derart einfacher Nachschalldämpfer, wie er in Fig. 3 gezeigt ist.where V is the resonator volume, A is the cross-sectional area of the resonator tube and l is its length. Indicatively, in the embodiment of Figures 1 and 2, the area ratio of Resonatorrohrquerschnitts to the exhaust channel inlet cross-section D to about 1: 3 is selected, whereby - as has been demonstrated by extensive testing - give particularly good damping properties.. In Fig. 3, a simple Helmholtz resonator is shown how it can be used in conjunction with a silencer according to FIGS. 1 and 2 as a silencer. Due to the particularly advantageous damping properties of the resonator according to FIGS. 1 and 2, no complicated rear silencer is required, but a simple rear silencer such as that shown in FIG. 3 is sufficient for practically all applications.

Claims

1. Absorption / reflection exhaust silencer, in particular in a multi-stage exhaust silencer system with a main silencer upstream of a rear silencer, with a resonator tube tuned to low frequencies, with a resonator tube arranged in the exhaust gas flow counter to the flow direction of the main gas flow, characterized in that the resonator pipe ( 7 ) protrudes into the exhaust gas flow, the ratio of the cross section (A _r ) of the resonator tube ( 7 ) to the cross section (A _AK ) of the surrounding exhaust gas duct in the mouth region of the resonator tube ( 7 ) being approximately 1: 3.

2. Exhaust silencer according to claim 1, characterized in that the natural frequency of the resonator to the frequency of the start hum is matched, where V is the volume of the resonator, l is the length and A is the cross section of the resonator tube, n is the speed of the motor and z is the number of cylinders.

3. Exhaust silencer according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the resonator tube ( 7 ) and the exhaust duct inlet cross-section ( 6 ) is approximately equal to its diameter (D) .

4. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the perforated exhaust pipe passing through the absorber part ( 3 ) is curved.

5. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust pipe ( 3 ) downstream of the mouth of the resonator tube ( 7 ) has a counter cone ( 12 ).

6. Exhaust muffler according to one of claims 1 to 5, characterized in that the approximately 180 ° bent resonator tube with its central portion directly adjacent to a narrow side wall of the flat muffler housing ( 1 ).

7. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the silencer housing ( 1 ) is constructed from drawn half-shells.

8. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is a simple Helmholtz resonator built-up rear silencer is connected downstream.