DE3836589A1 - Kompaktschalldaempfer fuer nutzfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompaktschalldämpfer, vorzugs­ weise für Nutzfahrzeuge mit mehreren in einem Gehäuse ange­ ordneten Kammern, von denen mindestens die erste und die letzte als Absorptionskammer ausgebildet ist, mindestens einer das Abgas der zweiten Kammer zuführenden Abgasein­ trittsleitung und einer mit Abgasdurchtrittsöffnungen ver­ sehenen Abgasaustrittsleitung, bei welchem die erste Kammer von der zweiten Kammer durch eine perforierte Wand getrennt ist und die Abgasaustrittsleitung eine nichtperforierte Trennwand zwischen der zweiten und der dritten Kammer durch­ dringt.

Solche Kompaktschalldämpfer werden insbesondere bei Nutz­ fahrzeugen mit Turbomotoren hoher Leistung eingesetzt. Für derartige Fahrzeuge sind natürlich bereits Schalldämpfer bekannt, die auch bei geringem Abgasgegendruck eine breit­ bandige Dämpfung bewirken. So zeigt z. B. die DE-PS 31 25 083 einen geeigneten Schalldämpfer der gattungsgemäßen Art. Es hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit durch Turbolader aufgeladenen Motoren die Dämpfungseigen­ schaften noch verbessert werden müssen. So ist z. B. die Kör­ perschallabstrahlung am Boden und Mantel dieser Schalldämpfer noch zu hoch, außerdem treten relativ hohe Oberflächentempera­ turen an dem Schalldämpfermantel auf. Außerdem ist dieser be­ kannte Schalldämpfer noch relativ großvolumig, so daß ein Ein­ bau in die Bodengruppe von Fahrzeugen große Schwierigkeiten bereitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß eine sehr breitbandige Dämpfung des Mündungsschalles bei sehr ge­ ringem Abgasgegendruck, ferner eine geringe Schallabstrahlung am Boden und Mantel und eine geringere Oberflächentemperatur des Schalldämpferkörpers erreicht wird und eine kompakte An­ ordnung vorliegt, die auch bei beengten Einbauverhältnissen verwendet werden kann. Ausgehend von dem gattungsbildenden Schalldämpfer nach der DE-PS 31 25 083 wird diese Aufgabe da­ durch gelöst, daß bei dem Schalldämpfer die Abgaseintritts­ leitung die erste Absorptionskammer durchdringt und bis in den Bereich der Trennwand zwischen der zweiten und der dritten Kammer geführt ist und im Bereich der zweiten Kammer Abgas­ durchtrittsöffnungen aufweist, daß die Abgasaustrittsleitung in der zweiten Kammer etwa parallel zur Abgaseintrittsleitung verläuft und in der dritten Kammer in Richtung eines entfernt gelegenen Mantelabschnittes abgewinkelt verläuft und aus dem Gehäuse unter den durch den Verlauf in der dritten Kammer vor­ gegebenen Winkel in einem Austrittsstutzen austritt, und daß der in der dritten Kammer angeordnete Teil der Abgasaustritts­ leitung eine größere Querschnittsfläche aufweist als im Be­ reich der zweiten Kammer und im Austrittsstutzen. Mit dieser Anordnung ergibt sich die angestrebte Schalldämpfung bei geringem Einbauvolumen. Für die Verwendung in einer Zwei­ stranganlage ist in einem Winkel 90° zur Abgaseintritts­ leitung ein der Zuführung des Abgases in die zweite Kammer dienender Abgasstutzen am Gehäuse angeordnet. Dabei erfolgt die Zuleitung des Abgases aus der zweiten Abgasleitung über den Stutzen in die zweite Kammer hinein, ohne daß das Rohr in diese Kammer hineinragen muß. Ein bevorzugter Ort für diesen Stutzen ist die räumliche Nähe zu dem Abgasaustritts­ rohr. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Kompaktschalldämpfers ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem querschnittsgrößeren, schräggestellten Abschnitt der Abgasaustrittsleitung ein teilweise mit einer Perforation versehener, stirnseitig geschlossener Abzweigresonator ange­ ordnet ist, dessen perforierter Abschnitt in eine durch eine Trennwand von der dritten Kammer abgeteilten als Absorptions­ kammer ausgebildeten Endkammer ragt. Mit dieser Ausführung wird eine weitere Verbesserung der Schalldämpfeigenschaften erreicht. Eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers, insbesondere hinsichtlich seiner Herstellung, ergibt sich dadurch, daß der schräggestellte Abschnitt der Abgasaustrittsleitung als ein aus Halbschalen gebildetes Bauteil ausgebildet ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß das Verhältnis von Durchmesser zur Länge des Kompaktschall­ dämpfers etwa 1,2 bis 1,3 beträgt. Es hat sich gezeigt, daß bei diesen Verhältnissen die Größe der einzelnen Kammern und die Führung der Abgasrohre sowie deren Zuordnung zueinander besonders günstig sind. Zu einer weiteren Verbesserung der Schalldämpfleistung trägt auch bei, daß gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung die Querschnittsflächen­ vergrößerung des schräggestellten Teiles der Abgasaustritts­ leitung etwa das 1,2- bis 1,3fache der jeweiligen Querschnitts­ fläche der beiderseits angeschlossenen Abschnitte beträgt. Nach einer weiteren Ausgestaltung beträgt die Querschnittsfläche des Abzweigresonators etwa das 0,8- bis 1fache jeder der Quer­ schnittsflächen der Abschnitte, die beiderseits des schrägge­ stellten Abschnittes der Abgasaustrittsleitung angeordnet sind. Bezüglich der Wahl der Perforation in den einzelnen Rohren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Perforation der Leitungsabschnitte im Be­ reich der zweiten Kammer einen Durchmesser von etwa 8 bis 12 mm und die des schräggestellten Teiles der Abgasaustritts­ leitung einen Durchmesser von etwa 3,5 mm beträgt. Hierbei ist insbesondere das Verhältnis der Durchmesser zueinander wichtig, so daß es zweckmäßig ist, bei der Änderung des Durchmessers in den Leitungsabschnitten in der zweiten Kammer im entsprechenden Verhältnis die Perforation in dem schräggestellten Teil der Ab­ gasaustrittsleitung zu wählen.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Figur ein Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Kompaktschalldämpfers beschrie­ ben. Die Abbildung zeigt dabei schematisch den Aufbau des Kompaktschalldämpfers.

Der in der Abbildung dargestellte Schalldämpfer besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem eingeschweißten oder gefalzten ein­ trittsseitigen Boden 2 und einem austrittsseitigen Boden 3 und ist in einzelne Kammern unterteilt. Die stromab erste Kammer 4 ist als Absorptionskammer mit einer Füllung aus Absorptionsstoff 5 ausgebildet und gegenüber der zweiten Kammer 6 durch eine Trennwand 7 begrenzt, die eine Abgasdurchtrittsöffnung 8 zur akustischen Ankopplung der Kammer 6, die als Eintrittskammer anzusehen ist, aufweist. An die zweite Kammer 6 schließt sich eine dritte Kammer 9 an, die von der zweiten Kammer 6 durch eine Trennwand 10 abgegrenzt ist und als Absorptionskammer mit einer Füllung aus Absorptionsstoff 11 versehen ist. Die Abgaseintrittsleitung 12 verläuft in Achsrichtung des Schall­ dämpfers und durchdringt die erste Kammer 4 und endet in der Eintrittskammer 6 und weist im Bereich der Eintrittskammer 6 eine Perforation 13 auf. Dabei kann dieser perforierte Ab­ schnitt stirnseitig verschlossen sein und bis an die Trenn­ wand 10 geführt sein. Es ist aber auch möglich, die Abgas­ eintrittsleitung 12 am Ende offen zu lassen und sie nur bis in den stromab hinteren Bereich der Kammer 6 zu führen, so daß das Abgas dort austreten kann. Diese Anordnung kann wahl­ weise ebenfalls eine Perforation 13 aufweisen. Diese Ausge­ staltung der Abgaseintrittsleitung 12 mit einer Lochbrause oder endseitig offen dient ebenso wie die Wahl des Durch­ messers der Perforation 13 der akustischen Abstimmung. In dem Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Perfora­ tion 13 etwa 8 bis 12 mm. Zum Anschluß einer zweiten - nicht dargestellten - Abgaseintrittsleitung bzw. einer Zweistrang­ abgasanlage ist an dem Gehäuse 1 im Bereich der Eintritts­ kammer 6 ein Abgasstutzen 14 angeordnet, und zwar vorzugs­ weise in relativer räumlicher Nähe zu dem im Bereich der Eintrittskammer 6 angeordneten Abschnitt 15 a der Abgasaus­ trittsleitung 15 und vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Schalldämpfers. Wenn es die Führung der Abgasleitung des Fahrzeuges verlangt, kann der Abgasstutzen 14 auch spitzwinklig angeordnet sein.

Die Abgasaustrittsleitung besteht aus drei Abschnitten. Der in Durchströmrichtung erste Abschnitt 15 a liegt im Bereich der Eintrittskammer 6 und weist vorzugsweise einen runden Quer­ schnitt auf und kann als Lochbrause mit einer Perforation 16 ausgebildet sein und bis an die Trennwand 7 zwischen der ersten Kammer 4 und der Eintrittskammer 6 reichen oder als Rohr mit offenem Eintritt ausgebildet sein, wobei der offene Eintritt in der stromab ersten Hälfte der Kammer 6 liegt. Im Ausführungsbeispiel besteht die Perforation 16 aus Bohrungen mit einem Durchmesser von 8 bis 12 mm entsprechend der Per­ foration 13 in der Abgaseintrittsleitung 12 und dient, wie auch die weiteren Perforationen, ebenfalls der akustischen Abstimmung. An diesen Abschnitt 15 a schließt sich ein in der dritten Kammer 9 angeordneter Abschnitt 15 b an. Dieser weist eine um 20 bis 30 % größere Querschnittsfläche auf gegenüber jedem der Abschnitte 15 a und 15 c. Der Querschnitt dieses Ab­ schnittes 15 b ist vorzugsweise oval und kann in einer beson­ ders zweckmäßigen Ausführung aus zwei Halbschalen gebildet sein. In dieser Ausgestaltung werden eintritts- und austritts­ seitig die Abschnitte 15 a und 15 c eingeschweißt. Auch der Ab­ schnitt 15 b ist mit einer Perforation 16 versehen. Im Ausfüh­ rungsbeispiel besteht diese Perforation 16 aus Bohrungen mit 3,5 mm Durchmesser. Dieser Abschnitt 15 b ist gegenüber dem Abschnitt 15 a abgewinkelt und durchdringt durch diese Schräg­ stellung die Kammer 9 in einem längeren Abschnitt. Im Ausfüh­ rungsbeispiel liegt die Schrägstellung im Bereich von etwa 45° gegenüber der Längsachse des Schalldämpfers. Der in Durchström­ richtung folgende Abschnitt 15 c bildet den Anschlußstutzen für die Abgasleitung zum Abgasaustritt ins Freie, kann auch selbst Austrittsstutzen der Gesamtanlage sein. Dieser Abschnitt 15 c weist natürlich keine Perforation auf und ist mit dem Gehäuse 1 z. B. durch Schweißung verbunden.

Eine weitere Verbesserung der Schalldämpfung kann gemäß einer Weiterführung durch die in der Abbildung eingezeichnete Anord­ nung eines Abzweigresonators 17 erreicht werden. Dieser ist an dem Abschnitt 15 b der Abgasaustrittsleitung 15 angeschlossen und kann an den Halbschalen des Abschnittes 15 b angeformt und damit ebenfalls aus Halbschalen gebildet sein; er kann aber auch Rohrform aufweisen und nur an einer der Halbschalen von 15 b angeordnet sein. Bei dieser Ausführung ragt der Abzweig­ resonator 17 mit Perforation 18 in eine Absorptionskammer 19, die durch eine Trennwand 20 von der Kammer 9 getrennt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel lag das Verhältnis von Durch­ messer zu Länge des Schalldämpfers bei etwa 1,3.

Claims (8)

1. Kompaktschalldämpfer, vorzugsweise für Nutzfahrzeuge mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten Kammern, von denen mindestens die erste und die letzte als Absorptionskammer ausgebildet ist, mindestens einer das Abgas der zweiten Kammer zuführenden Abgaseintrittsleitung und einer mit Ab­ gasdurchtrittsöffnungen versehenen Abgasaustrittsleitung, bei welchem die erste Kammer von der zweiten Kammer durch eine perforierte Wand getrennt ist und die Abgasaustritts­ leitung eine nichtperforierte Trennwand zwischen der zwei­ ten und der dritten Kammer durchdringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaseintrittsleitung (12) die erste Absorptionskammer (6) durchdringt und bis in den Bereich der Trennwand (10) zwischen der zweiten (6) und der dritten Kammer (9) geführt ist und im Bereich der zweiten Kammer (6) Abgasdurchtrittsöffnungen (13) aufweist, daß die Abgasaustrittsleitung in der zweiten Kammer (6) etwa parallel zur Abgaseintrittsleitung (12) verläuft und in der dritten Kammer (9) in Richtung eines entfernt gelegenen Mantelabschnittes abgewinkelt verläuft und aus dem Gehäuse (1) unter den durch den Verlauf in der dritten Kammer (9) vorgegebenen Winkel in einen Austrittsstutzen (15 c) aus­ tritt, und daß der in der dritten Kammer (9) angeordnete Teil der Abgasaustrittsleitung (15) eine größere Quer­ schnittsfläche aufweist als im Bereich der zweiten Kammer (6) und als im Austrittsstutzen (15 c).

2. Kompaktschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem Winkel 90° zur Abgaseintritts­ leitung (12) zum Anschluß einer ein der Zuführung des Abgases in die zweite Kammer (6) dienender Abgasstutzen (14) am Gehäuse (1) angeordnet ist.

3. Kompaktschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem querschnittgrößeren, schräggestellten Abschnitt (15 b) der Abgasaustrittsleitung (15) ein teilweise mit einer Perforation (18) versehener, stirnseitig geschlos­ sener Abzweigresonator (17) angeordnet ist, dessen perforier­ ter Abschnitt in eine durch eine Trennwand (20) von der drit­ ten Kammer (9) abgeteilten, als Absorptionskammer ausgebil­ deten Endkammer (19) ragt.

4. Kompaktschalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schräggestellte Abschnitt (15 b) der Abgasaustrittsleitung (15) als ein aus Halbschalen gebil­ detes Bauteil ausgebildet ist.

5. Kompaktschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser zu Länge etwa 1,2 bis 1,3 beträgt.

6. Kompaktschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächenver­ größerung des schräggestellten Teiles (15 b) der Abgasaus­ trittsleitung (15) etwa das 1,2- bis 1,3fache der jeweili­ gen Querschnittsflächen der beiderseits angeschlossenen Abschnitte (15 a, 15 c) beträgt.

7. Kompaktschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Abzweigresonators (17) etwa das 0,8- bis 1fache jeder der Querschnittsflächen der Abschnitte (15 a, 15 c), die beider­ seits des schräggestellten Abschnittes (15 b) der Abgasaus­ trittsleitung (15) angeordnet sind, beträgt.

8. Kompaktschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation (13, 16) der Leitungsabschnitte (12, 15) im Bereich der zweiten Kammer (6) einen Durchmesser von etwa 8 bis 12 mm und die des schräggestellten Teiles (15 b) der Abgasaustrittsleitung (15) etwa 3,5 mm Durchmesser beträgt.