DE3807948A1 - Schalldaempfer fuer fahrzeugmotore - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Fahrzeugmotore mit einem aus Halbschalen gebildeten Gehäuse, das in mindestens zwei Kammern durch Trennwände unterteilt ist und mindestens einem, die Eintrittskammer und die Austrittskammer durchdrin­ genden Abgasrohr, das mindestens teilweise mit Abgasdurch­ trittsöffnungen versehen ist und einem weiteren, als Saugreso­ nator wirkenden Abgasrohr.

Derartige Schalldämpfer werden insbesondere als Vor- oder Mittelschalldämpfer für Personenfahrzeuge mit größerem Hub­ raum verwendet. Bei derartigen Fahrzeugen spielt die Schall­ dämpfung eine herausragende Rolle, wobei es in der Regel nicht genügt, die gesetzlichen Werte einzuhalten. Es wird vielmehr verlangt, daß diese unterschritten werden. Da die auftretenden Geräusche wesentlich von der Charakteristik der Brennkraftmaschine abhängt, muß an sich für jede vorgegebene Brennkraftmaschine ein spezieller Schalldämpfer entwickelt werden.

Ziel der Entwicklung ist es jedoch, einen Schall­ dämpfer aufzuzeigen, der ggf. mit einfachen Abwandlungen den Bedürfnissen mehrerer Brennkraftmaschinen angepaßt werden kann.

Es ist bereits eine Vielzahl von Schalldämpfern bekannt, von denen die einen insbesondere für eine Schalldämpfung im unteren und mittleren Frequenzbereich ausgelegt sind, während die ande­ ren insbesondere für die Dämpfung im höheren und hohen Frequenz­ bereich geeignet sind. Einen Schalldämpfer der erstgenannten Kategorie zeigt z.B. die DE-OS 27 11 191 mit einem aus fünf Kam­ mern aufgebauten Schalldämpfer, bei dem der Abgaseintritt in einer ersten Kammer und der Abgasaustritt aus der zweiten Kammer erfolgt, dessen vierte und fünfte Kammer als Saugresonatorkammern ausgebildet sind, während die dritte Kammer mit parallel geführ­ ten, perforierten Rohren als Resonanzkammer wirkt. Der Dämpfungs­ effekt wird hier neben der Resonanzdämpfung durch die langen Rohrmassen und die entsprechenden Kammervolumen bewirkt. Ein weiteres Beispiel aus dieser Kategorie ist die DE-OS 27 11 190 mit einem Schalldämpfer von ähnlichem Aufbau, jedoch mit sechs Kammern, wobei die vierte Kammer als Saugresonator ausgebildet ist, in der die Rohrresonanz abgesaugt wird. Als Beispiel für die zweitgenannte Kategorie sei die DE-OS 31 25 083 genannt. Diese Druckschrift zeigt einen aus drei Kammern bestehenden Schalldämpfer mit Abgaseintritt in der zweiten Kammer, einer ersten als Pufferkammer mit Schallschluckstoff gefüllten Kammer, an die ein Abgasrohr angeschlossen ist und eine Absorptions­ kammer als dritter Kammer.

Bei den Schalldämpfern mit Saugresonator sind diese als Reflexionsschalldämpfer aufgebaut und sind damit nur in be­ stimmten Frequenzbereichen wirksam, insbesondere im Bereich von 60 bis 150 Hz. Sie weisen außerdem durch ihre Konstruk­ tion eine hohe Oberflächenschallabstrahlung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer mit deutlich verbesserter Dämpfung, insbesondere des unteren Frequenzbereiches von etwa 60 bis 150 Hz und damit dem Erreichen einer verbesserten Breitbandigkeit der Dämpfung sowie eine deut­ liche Herabsetzung der Oberflächenabstrahlung bei besonders niedrigem Abgasgegendruck zu erreichen, wobei der Schalldämpfer außerdem kompakt sein soll, d.h. eine geringe Baulänge aufweisen soll und ferner durch einfach vorzunehmende Änderungen an Brenn­ kraftmaschinen unterschiedlicher Charakteristik angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Schalldämpfer der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß das die Eintrittskammer und die Aus­ trittskammer durchdringende Abgasrohr als mit Abgasdurchtritts­ öffnungen versehenes Hosenrohr mit zwei eingesetzten Abgasein­ trittsrohren und mindestens einem Abgasaustrittsstutzen ausge­ bildet ist, an das in der Austrittskammer ein als Saugresonator wirkendes weiteres Abgasrohr im Bereich der Zusammenführung der beiden Abgaseintrittsrohre mit dem Abgasaustrittsstutzen einge­ setzt ist, das in die Eintrittskammer mündet und in seinem End­ abschnitt mit Abgasaustrittsöffnungen versehen ist und daß fer­ ner sowohl die Eintrittskammer als auch die Austrittskammer mit Schallschluckstoff gefüllt ist und daß die Abgasdurchtritts­ öffnungen aufweisenden Abschnitte der Abgasrohre in dem diese Öffnungen aufweisenden Bereich eine Stahlwolleumhüllung zwischen Abgasrohr und Schallschluckstoff aufweisen. Eine weitere Ver­ besserung läßt sich dadurch erreichen, daß die eingesetzten Abgaseintrittsrohre Abgasdurchtrittsöffnungen aufweisen und in diesem Abschnitt von einer Stahlwolleschicht umgeben sind. Hiermit wird eine Gegenkopplung erreicht, was zur Verbesse­ rung der Schalldämpfung beiträgt. Dadurch, daß sowohl die Ab­ gaseintrittsrohre als auch der Saugresonator in das Hosen­ rohr eingesetzt sind, läßt sich dieser Schalldämpfer in ge­ wissem Umfang entsprechend der vorgegebenen Brennkraftmaschinen­ charakteristik variieren, indem unterschiedlich ausgestaltete Ab­ gaseintrittsrohre eingesetzt werden können, ebenso wie ein Saug­ resonator von unterschiedlicher Länge. Damit ist diese Anordnung in besonders weitem Rahmen anpassungsfähig. Die Durchströmrichtung des Schalldämpfers kann selbstverständlich auch umgekehrt werden, dann ergibt sich eine Anordnung mit z.B. einem Abgaseintritts­ stutzen und zwei Abgasaustrittsrohren. Für einen Einbau eines der­ artigen Schalldämpfers bei Fahrzeugen, bei denen eine geradlinige Abgasführung nicht möglich ist, ist gemäß einer Weiterführung der Erfindung das Hosenrohr aus zwei Halbschalen gebildet und in dem, dem Einsetzen der Abgaseintrittsrohre und des Saugresonators dienenden Abschnitt gegenüber dem Abschnitt mit dem Abgasaus­ trittsstutzen abgewinkelt. Diese Ausführung hat außerdem noch den Vorteil einer zusätzlichen Abgasumlenkung, was die Dämpfungs­ wirkung ebenfalls verbessert. Für Fahrzeuge, bei denen ein gerad­ liniger Verlauf der Abgasleitungen möglich ist, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die Abgaseintrittsrohre im wesentlichen parallel verlaufen und der Saugresonator zwischen den beiden Abgaseintrittsrohren verlaufend angeordnet ist. Dabei müssen die Abgaseintrittsrohre und der Saugresonator keineswegs in einer Ebene verlaufen. Es kann vielmehr der Saugresonator nach unten oder oben versetzt angeordnet sein. Für die Gegenkopplung hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die Fläche der Abgasdurchtrittsöffnungen in den beiden Abgaseintrittsrohren je­ weils etwa 3% bis 12% der Querschnittsfläche des jeweiligen Abgaseintrittsrohres beträgt. Eine besonders günstige Ausgestal­ tung des Saugresonators ergibt sich dadurch, daß die Fläche der Abgasdurchtrittsöffnungen in dem Endbereich des Saugresonators etwa das 0,8- bis 1,8fache der Querschnittsfläche des Saugreso­ nators beträgt. Gemäß einer Weiterführung ist die Abstimmung zwischen den Eintrittsrohren und dem Saugresonator derart, daß der Querschnitt des Saugresonators etwa das 0,6- bis 1,2fache des Querschnittes des Abgaseintrittsrohres beträgt. Eine weitere Verbesserung der Dämpfungseigenschaften wird dadurch erzielt, daß zwischen der Eintrittskammer und der Austrittskammer eine weitere Zwischenkammer angeordnet ist. Dabei kann diese Zwischenkammer mit Schallschluckstoff gefüllt sein und so eine Absorptionskammer darstellen. Die Abgaseintrittsrohre können durch diese Zwischen­ kammer unperforiert durchgeführt werden. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, daß mindestens eines der Abgaseintritts­ rohre im Bereich der Zwischenkammer mit Abgasaustrittsöffnungen versehen ist. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Abgaseintrittsrohre im Bereich der Zwischenkammer unterbrochen ist. Die Unterbrechung des Abgasrohres bzw. der Abgaseintrittsrohre kann dabei zwischen einem Spalt und annähernd der gesamten Breite der Zwischenkammer variieren. Dadurch ist eine besonders einfache Abstimmungsmaß­ nahme gegeben.

In den Abbildungen sind einzelne Ausführungsbeispiele vereinfacht und nur schematisch dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schalldämpfer für geradlinigen Einbau mit zwei Abgaseintrittsrohren und neben diesen Roh­ ren angeordneten Saugresonator

Fig. 2 eine Anordnung gemäß Fig. 1, jedoch mit zwischen den Abgaseintrittsrohren liegendem Saugresonator und einem unterbrochenen Abgaseintrittsrohr

Fig. 3 eine entsprechende Anordnung, jedoch mit zwei Ab­ gasaustrittsstutzen

Fig. 4 eine entsprechende Anordnung mit nur einem ab­ gewinkelten Abgaseintrittsrohr und Saugresonator.

In der folgenden Figurenbeschreibung werden jeweils gleiche Bezugszeichen für die gleichen Elemente benutzt.

Der in Fig. 1 dargestellte Schalldämpfer besteht aus einem Ge­ häuse, das rund oder oval sein kann, wobei die Formgebung auch von den fahrzeugseitigen Einbaubedingungen bestimmt wird und von einem Mantel 1 mit stirnseitigen Böden 2, 3 gebildet. Bei den Ausführungsbeispielen ist der Schalldämpfer durch Böden 4, 5 in insgesamt drei Kammern unterteilt, von denen die Eingangskammer 6 mit Schallschluckstoff 7 und die Austrittskammer 8 mit Schall­ schluckstoff 9 gestopft ist. Als geeigneter Werkstoff für den Schallschluckstoff hat sich die bekannte Basaltwolle bewährt.

Der Innenaufbau des Schalldämpfers besteht aus einem in der Aus­ trittskammer 8 angeordneten Hosenrohr 10. Dieses ist aus zwei Halbschalen gebildet und in den Böden 3 und 5 gehalten. Dieses Hosenrohr 10 weist auf der einen Seite einen Abgasaustritts­ stutzen 11, der den Boden 3 durchdringt, auf, auf der anderen Seite, die in der Austrittskammer 8 liegt, als Stutzen ausge­ bildete Rohre 12, 13, 14. Diese Rohre ragen bei dem Ausführungs­ beispiel in die Zwischenkammer 15, die ebenfalls mit Schall­ schluckstoff gefüllt sein kann, vorzugsweise jedoch als Re­ flexionskammer frei von Schluckstoff ist. Das Hosenrohr 10 weist Abgasaustrittsöffnungen 16 auf, und um eine Schädigung des Schallschluckstoffes 9 zu verhindern, werden die mit den Abgasaustrittsöffnungen 16 versehenen Abschnitte des Hosen­ rohres 10 von einer Lage oder mehreren Lagen von Stahlwolle 17 umhüllt. Hierbei hat sich Chromstahlwolle besonders gut bewährt. Die Zuführung des Abgases erfolgt über die Abgaseintrittsrohre 18 a und 18 b, wobei, wie in Fig. 4 gezeigt, diese beiden Rohre natürlich auch zu einem einzigen Rohr 18 zusammengefaßt sein können. Dieses Abgaseintrittsrohr 18 bzw. die beiden Abgasein­ trittsrohre 18 a und 18 b können als ungelochte Rohre die mit Schallschluckstoff 7 gefüllte Eintrittskammer durchdringen und bis in das Rohr 12 bzw. bei den beiden Abgaseintrittsrohren 18 a, 18 b bis in die Rohre 12, 13 des Hosenrohres 10 geführt sein. Sie können auch einstückig, also 18 a mit 12 und 18 b mit 13, ausge­ bildet sein. Die Rohre 18 a, 18 b können auch nur bis in die Zwischenkammer 15 ragend ausgebildet sein, und zwar nur eines oder beide oder sie können über - nicht dargestellte - Abgas­ austrittsöffnungen in einem oder beiden Rohren an die Zwischen­ kammer 15 akustisch angeschlossen sein. Gemäß einer bevorzugten Variante können die Abgaseintrittsrohre 18 a, 18 b (bzw. das Ab­ gaseintrittsrohr 18) auch Abgasdurchtrittsöffnungen 19 aufwei­ sen, und zwar im Bereich der mit Schallschluckstoff 7 gefüllten Eintrittskammer 6, so daß eine Gegenkopplung mit dem Saugreso­ nator 20, der ebenfalls im Bereich der mit Schallschluckstoff 7 versehenen Eintrittskammer 6 Abgasaustrittsöffnungen 21 auf­ weist. Auch hier, in der Eintrittskammer 6, sind die Abgasaus­ trittsöffnungen 19 bzw. 21 mit einer Lage oder mehreren Lagen von Stahlwolle 22 geschützt (für die Abgasaustrittsöffnungen 19 nicht dargestellt). Der beschriebene Saugresonator 20 durch­ dringt die Zwischenkammer (soweit vorhanden) und mündet in dem Rohr bzw. Stutzen 14 des Hosenrohres 10, kann aber natürlich auch direkt an das Hosenrohr angeformt sein. Damit ergibt sich als besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß entgegen aller bekannten Ausführungen der Saugresonator in einer mit Schallschluckstoff versehenen Kammer angeordnet ist und ggf. mit dem Abgaseintrittsrohr bzw. -rohren über die jeweiligen Abgasaustrittsöffnungen gegengekoppelt ist.

In der Fig. 2 ist ein gleichartig aufgebauter Schalldämpfer dargestellt, bei dem der Saugresonator 20 zwischen den beiden Abgaseintrittsrohren 18 a, 18 b angeordnet ist. Dabei können die Rohre 18 a, 18 b, 20 in einer Ebene liegen. Der Saugresonator 20 kann aber auch nach unten oder oben versetzt verlaufen, was natürlich auch bei der Ausführung gemäß Fig. 1 möglich ist.

In Fig. 3 ist eine gleiche Anordnung mit zwei Abgasaustritts­ stutzen 11 a, 11 b dargestellt.

Die Fig. 4 schließlich zeigt eine Ausführung, bei der die beiden Abgasrohre 18 a, 18 b zu einem Abgasrohr 18 zusammengeführt sind. Dieses Abgasrohr durchdringt den gesamten Schalldämpfer, und im Bereich der Austrittskammer 8 ist der Saugresonator 20 an­ geschlossen, der in die Eintrittskammer 6 ragt und dort Abgas­ austrittsöffnungen 21 aufweist.

Claims (12)

1. Schalldämpfer für Fahrzeugmotore mit einem aus Halbschalen gebildeten Gehäuse, das in mindestens zwei Kammern durch Trennwände unterteilt ist und mindestens einem, die Eintritts­ kammer und die Austrittskammer durchdringenden Abgasrohr, das mindestens teilweise mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehen ist und einem weiteren, als Saugresonator wirkenden Abgasrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das die Eintrittskammer (6) und die Austrittskammer (8) durchdringende Abgasrohr als mit Abgasdurchtrittsöffnungen (16) versehenes Hosenrohr (10) mit zwei eingesetzten Abgas­ eintrittsrohren (18 a, 18 b) und mindestens einem Abgasaus­ trittsstutzen (11) ausgebildet ist, an das in der Austritts­ kammer (8) ein als Saugresonator wirkendes weiteres Abgas­ rohr (20) im Bereich der Zusammenführung der beiden Abgas­ eintrittsrohre (18 a, 18 b) mit dem Abgasaustrittsstutzen (11) eingesetzt ist, das in die Eintrittskammer (6) mündet und in seinem Endabschnitt mit Abgasaustrittsöffnungen (21) versehen ist, und daß ferner sowohl die Eintrittskammer (6) als auch die Austrittskammer (8) mit Schallschluckstoff (9) gefüllt ist, und daß die Abgasdurchtrittsöffnungen (16) aufweisen­ den Abschnitte der Abgasrohre (12, 13, 14) in dem diese Öffnungen aufweisenden Bereich eine Stahlwolleumhüllung (17) zwischen dem jeweiligen Abgasrohr und Schallschluckstoff (9) aufweisen.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Abgaseintrittsrohre (18 a, 18 b) Abgas­ durchtrittsöffnungen (19) aufweisen und in diesem Abschnitt von einer Stahlwolleschicht umgeben sind.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hosenrohr (10) aus zwei Halbschalen gebildet ist und in dem, dem Einsetzen der Abgaseintrittsrohre (18 a, 18 b) und des Saugresonators (20) dienenden Abschnitt gegenüber dem Abschnitt mit dem Abgasaustrittsstutzen (11) abgewinkelt ist.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgaseintrittsrohre (18 a, 18 b) im wesent­ lichen parallel verlaufen und der Saugresonator (20) zwischen den beiden Abgaseintrittsrohren (18 a, 18 b) verlaufend ange­ ordnet ist.

5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fläche der Abgasdurchtrittsöffnungen (19) in den beiden Abgaseintrittsrohren (18 a, 18 b) jeweils etwa 3% bis 12% der Querschnittsfläche des jeweiligen Ab­ gaseintrittsrohres beträgt.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fläche der Abgasdurchtrittsöffnungen (21) in dem Endbereich des Saugresonators (20) etwa das 0,8 bis 1,8fache der Querschnittsfläche des Saugresonators (20) beträgt.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querschnitt des Saugresonators (20) etwa das 0,6 bis 1,2fache des Querschnittes eines Abgasein­ trittsrohres (18 a oder 18 b) beträgt.

8. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Eintrittskammer (6) und der Austrittskammer (8) eine weitere Zwischenkammer (15) ange­ ordnet ist.

9. Schalldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (15) mit Schallschluckstoff gefüllt ist.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Abgaseintrittsrohre (18 a, 18 b) im Bereich der Zwischenkammer (15) unterbrochen ist.

11. Schalldämpfer nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die Zwischenkammer (15) durchdringende Abgaseintrittsrohr (18) bzw. die beiden Abgaseintritts­ rohre (18 a, 18 b) im Bereich der Zwischenkammer (15) Ab­ gasdurchtrittsöffnungen aufweisen.

12. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der beiden Abgaseintrittsrohre (18 a, 18 b) nur ein Abgasaustrittsrohr (18) angeordnet ist.