DE4235625A1 - Schalldämpfer für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämpfer für Kraft­ fahrzeuge, mit einem Abgas-Eingangsrohr und einem Abgas- Ausgangsrohr, mit mehreren in einem vorzugsweise im wesentli­ chen zylindrischen Gehäuse einen Reihenfilter für den Abgas­ strom bildenden Kammern.

Schalldämpfer dienen als Teil der Auspuffanlage eines Kraft­ fahrzeuges der Dämpfung der intensiven Geräusche der stoßweise aus dem Auspuffrohr einer schnellaufenden Verbrennungskraft­ maschine (Motor) austretenden Abgase. Der zulässige Geräusch­ pegel ist durch Vorschriften begrenzt. Die erforderliche Geräuschdämmung kann durch dissipative und Impedanz-Schall­ dämpfer erreicht werden, meistens werden Kombinationen beider verwendet.

Dissipative Schalldämpfer (Absorptions-und Relaxations-Schall­ dämpfer) setzen Schallenergie unmittelbar in Wärme um, erzeu­ gen wenig Gegendruck und wirken verhältnismäßig breitbandig, erfordern aber bei niedrigen Frequenzen (im unteren Drehzahl­ bereich) große Querabmessungen.

Impedanz-Schalldämpfer (Resonanz-, Reflexions-, Interferenz- Schalldämpfer) bewirken eine Schalldämmung, indem sie in den Strömungskanal Stellen mit Impedanzsprüngen einbringen (Quer­ schnittssprünge, angekoppelte Resonatoren, Umwegleitungen), an denen Schallwellen reflektiert werden können. Diese Reflexio­ nen, verbunden mit entsprechend hohem Gegendruck, treten aber nur bei ganz bestimmten Frequenzen auf. Impedanz-Schalldämpfer müssen daher abgestimmt werden und wirken verhältnismäßig schmalbandig.

Es empfiehlt sich daher die Kombination verschiedener Däm­ pfungsmechanismen in einem Reihenfilter mit mehreren Däm­ pfungskammern ("akustischen Filtern"). Zweckmäßig ausgebildete Reihenfilter sind gut geeignet, die Wechseldrücke des Abgas­ stroms zu glätten, ohne dem Gleichstrom eine unwirtschaft­ liche Drosselung entgegenzustellen.

Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in Verbrennungs­ kraftmaschinen entstehen außer Energie u. a. auch Kohlendioxid und Wasserdampf. Der Wasserdampf hat hohen Druck und hohe Temperatur; er kondensiert daher überwiegend in der/den letzten Kammer/n des Schalldämpfers, denn in ihr sind Über­ druck und Übertemperatur schon weitgehend abgefallen. Das Kondensat greift das üblicherweise verwendete Stahlblech des Schalldämpfergehäuses an und fördert das Durchrosten mit der Notwendigkeit des (zu) häufigen Auswechselns.

Es ist also von großer wirtschaftlicher Bedeutung einen Weg zu finden, die Ursache der Korrosion abzustellen, d. h. die lang­ zeitige Einwirkung des aggressiven Wassers auf die Innenseite des Schalldämpfergehäuses zu beseitigen oder wenigstens wesent­ lich zu vermindern, damit die Lebensdauer des Schalldämpfers nennenswert erhöht wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Schall­ dämpfers der eingangs genannten Art, bei welchem die Gefahr der Korrosion wesentlich vermindert ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kammer mit dem niedrigsten Überdruck über eine gesonderte Verbindung zur Abführung von Kondensat mit dem Abgas-Ausgangs­ rohr verbunden ist. Die gesonderte Verbindung ist so geschaf­ fen, daß unter Überdruck stehendes Kondensat auf dem Wege dieser Verbindung aus der letzten Kammer in das Abgas-Aus­ gangsrohr gedrückt und mit dem dort vorbeistreichenden Abgas­ strom in die freie Atmosphäre abgeführt wird.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbindung einen an der tiefsten Stelle des Gehäuses von der Kammer mit dem niedrigsten Überdruck in den Bereich des Austrittsendes des Abgas-Ausgangsrohres verlaufenden Verbindungskanal und ein von dem Verbindungskanal in den Bereich des Austrittsendes des Abgas-Ausgangsrohres mündendes Verbindungsröhrchen auf.

Das Kondensat schlägt sich an den Wänden der letzten Kammer nieder, läuft dann unter der Wirkung der Schwerkraft langsam nach unten, sammelt sich vor dem Eingang des erfindungsgemäßen Verbindungskanals und wird unter der Wirkung des Überdrucks in der letzten Kammer durch den Verbindungskanal in Richtung des erfindungsgemäßen Verbindungsröhrchens gedrückt. Über das (obere) Ausgangsende des Verbindungsröhrchens streicht im Abgas-Ausgangsrohr der Abgasstrom und saugt - ähnlich wie bei einem Zerstäuber, einem Wasserheber, einer Wasserstrahlpumpe oder einem Venturi-Rohr, die alle auf dem durch das Bernoullische Gesetz beschriebenen Prinzip beruhen - das Kon­ densat aus dem als Saugrohr wirkenden Verbindungsröhrchen und trägt es in die Atmosphäre. Das erfindungsgemäße Verbindungs- System wirkt also sowohl drückend als auch saugend. Das Drücken des Überdrucks in der letzten Kammer, das Saugen an dem Ausgangs ende des Verbindungsröhrchens und die Kapillar­ attraktion des Verbindungsröhrchens wirken in der gleichen Richtung. Ist erst einmal ein ununterbrochener Kondensatfaden von der letzten Kammer bis zum oberen Ende des Verbindungs­ röhrchens zustandegekommen, so reißt bei laufendem Motor der Kondensattransport nicht mehr ab, bevor nicht alles Kondensat abgeführt worden ist. Auf diese Weise wird der Korrosion entgegengewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die untere Begren­ zung des Verbindungskanales von der Wandung des Gehäuses gebildet. Hierbei handelt es sich um eine zweckmäßige, ferti­ gungstechnisch einfache und materialsparende Lösung für die Anordnung an der tiefsten Stelle des Gehäuses.

Eine bevorzugte Anordnung besteht darin, daß der Verbindungs­ kanal im wesentlichen parallel zu dem Abgas-Ausgangsrohr verläuft und das Verbindungsröhrchen von dem Verbindungskanal zu dem Abgas-Ausgangsrohr (radial zu diesem) aufsteigt.

Eine Anordnung, bei der das Verbindungsröhrchen möglichst nahe dem Austrittsende des Abgas-Ausgangsrohres in dieses mündet, bringt den größten Druckunterschied längs des Verbindungsweges und erleichtert somit den Kondensatabfluß.

Es führt ferner zu einer einfachen Montage, wenn zumindest ein oberer Wandungsabschnitt des Verbindungskanals und das Verbin­ dungsröhrchen zu einem einzigen Bauteil zusammengefaßt sind.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann das Abgas-Aus­ gangsrohr bei der Einmündung des Verbindungsröhrchens eine Verengung aufweisen. Das erhöht aufgrund größerer Strömungsge­ schwindigkeit des Abgasstromes den Saugdruck am Ausgangsende des Verbindungsröhrchens und dadurch die Mitnahme des in dem Verbindungsröhrchen befindlichen Kondensats.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Schalldämpfer, und

Fig. 2 den Schalldämpfer von Fig. 1 im Querschnitt II-II.

Der Schalldämpfer 1 weist ein Gehäuse 2, ein an den Auspuff des Motors angeschlossenes Abgas-Eingangsrohr 6, ein in die freie Atmosphäre führendes Abgas-Ausgangsrohr 4, einen Reihen­ filter darstellende Kammern A, B, C und die Kammern A, B bzw. B, C verbindende enge Auslaufrohre 7, 8 auf. An der untersten Stelle der Kammer C mit niedrigstem Überdruck beginnt ein Verbindungskanal 3 und mündet in ein senkrechtes Verbindungs­ röhrchen 5, welches mit seinem oberen Austrittsende bei 10 nahe dem Austrittsende 9 des Abgas-Ausgangsrohres 4 mündet. Die untere Begrenzung des längs der unteren Scheitellinie des etwa zylindrischen Gehäuses 2 verlaufenden Verbindungskanals 3 wird von der Wandung des Gehäuses 2 selbst gebildet.

Die Auspuffrohre der einzelnen Zylinder des Verbrennungsmo­ tors, im Auspuffkrümmer vereinigt, führen dem Abgas-Eingangs­ rohr 6 des Schalldämpfers 1 den eingangsseitigen Abgasstrom SE zu. Sein Druck liegt um einige Atmosphären über dem der freien Atmosphäre. Er kommt stoßweise (bei jedem Auslaßventilspiel) unter Bildung von Schallwellen zu 5 bis 10 mal schneller als der Abgasstrom sich fortpflanzenden Verdichtungen und Verdün­ nungen im nahezu gleichmäßig fließenden Abgasstrom, so daß sich die Auspuffimpulse aus einer mittleren Gleichströmung und einer Wechselströmung zusammensetzen. Da nur die Wechselstrom­ anteile hörbar sind, kommt es darauf an, die Auspuffanlage so zu bauen, daß die Gleichstromanteile möglichst ohne Widerstand abfließen können (hier auf dem Wege Abgas-Eingangsrohr 6, Kammer A, Abflußrohr 7, Kammer B, Abflußrohr 8, Kammer C, Abgas-Ausgangsrohr 4) , da sonst ein Leistungsverlust eintreten würde, und daß die Wechselströmung, die aus einem Gemisch der verschiedensten Frequenzen bestehen, gesperrt oder wenigstens vermindert werden.

Jede Kammer A, B bildet in dem dargestellten Fall mit dem nachfolgenden Ausflußrohr 7, 8 einen Resonator. Hinsichtlich der Erfindung ist eine Festlegung auf eine spezielle Ausfüh­ rungsart des Schalldämpfers jedoch nicht erheblich, da sie auf jeden mechanischen Schalldämpfer anwendbar ist.

In der Kammer C fällt das meiste Kondensat an. Es sammelt sich am Boden vor dem Eingang 11 des Verbindungskanals 3. Wegen des Druckgefälles vom Eingang in die Kammer C bis zur Einmündung 10 des Verbindungsröhrchens 5 in das Abgas-Ausgangsrohr 4 wird das Kondensat durch den Verbindungskanal 3 bis in das Verbin­ dungsröhrchen 5 gedrückt und steigt darin - unter Mitwirkung der Kapillarattraktion - an. Durch den starken Abgasstrom 11 wird an der Einmündung 10 aus dem Verbindungsröhrchen 5 Kon­ densat mitgenommen und in die freie Atmosphäre abgeführt. Gleichzeitig tritt an der Einmündung 10 eine Saugwirkung aufgrund des Bernouillischen Prinzips auf, was die Kondensat­ förderung noch unterstützt. Die Saugwirkung kann verstärkt werden, wenn das Abgas-Ausgangsrohr 4 nahe der Einmündung 10 des Verbindungsröhrchens 5 verengt ist (in der Zeichnung nicht dargestellt). Drücken, Saugen und Kapillarattraktion wirken in der gleichen Richtung und führen zu einer wirksamen Kondensat­ abfuhr mit dem Abgasstrom.

Bezugszeichenliste:

 1 Schalldämpfer
 2 Gehäuse
 3 Verbindungskanal
 4 Abgas-Ausgangsrohr
 5 Verbindungsröhrchen
 6 Abgas-Eingangsrohr
 7 Auslaufrohr
 8 Auslaufrohr
 9 Austrittsende
10 Einmündung
11 Eingang
A Kammer
B Kammer
C Kammer

Claims (8)

1. Schalldämpfer für Kraftfahrzeuge, mit einem Abgas-Ein­ gangsrohr (6) , einem Abgas-Ausgangsrohr (4) und mit mehreren in einem vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Gehäuse (2) einen Reihenfilter für den Abgasstrom bildenden Kammern (A, B, C), dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (C) mit dem niedrigsten Überdruck über eine gesonderte Verbindung zur Abführung von Kondensat mit dem Abgas-Ausgangsrohr (4) ver­ bunden ist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung einen an der tiefsten Stelle des Gehäuses (2) von der Kammer (C) mit dem niedrigsten Überdruck in dem Bereich des Austrittsendes (9) des Abgas-Austrittsrohres (4) verlaufenden Verbindungskanal (3) und ein von dem Verbin­ dungskanal (3) in dem Bereich des Austrittsendes (9) des Abgas-Ausgangsrohres (4) mündendes (10) Verbindungsröhrchen (5) aufweist.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung des Verbindungskanals (3) von der Wandung des Gehäuses (2) gebildet ist.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungskanal (3) im wesentlichen pa­ rallel zu dem Abgas-Ausgangsrohr (4) verläuft.

5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsröhrchen (5) von dem Ver­ bindungskanal (3) zu dem Abgas-Ausgangsrohr (4) aufsteigt.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsröhrchen (5) nahe dem Aus­ trittsende (9) des Abgas-Ausgangsrohres (4) in dieses mündet (10).

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein oberer Wandungsabschnitt des Verbindungskanals (3) und das Verbindungsröhrchen (5) zu einem Bauteil zusammengefaßt sind.

8. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas-Ausgangsrohr (4) bei der Ein­ mündung (10) des Verbindungsröhrchens (5) eine Verengung aufweist.