DE4341951A1 - Interference noise damper for exhaust gas system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Interferenz-Geräuschdämpfer für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der EP-0 279 710-B1 bekannt ist.The invention relates to an interference silencer for the exhaust system of a motor vehicle in the preamble of Claim mentioned type, such as from the EP-0 279 710-B1 is known.
Interferenz-Geräuschdämpfer nutzen den Effekt aus, daß Schwin gungen gleicher Wellenlänge λ, die um eine halbe Wellenlänge λ/2 gegeneinander phasenverschoben sind, sich in ihrer Wirkung auf heben.Interference silencers take advantage of the effect that Schwin conditions of the same wavelength λ, which by half a wavelength λ / 2 are out of phase with one another in their effect to lift.
Um sich diesen Effekt für die Geräuschdämpfung von periodischen Druckwellen in durch eine Leitung geförderten Strömungsmitteln zunutze zu machen, ist es bekannt (z. B. DE-AS 14 75 701, Fig. 1, Fig. 3; DE-GM 74 11 202 oder EP-0 279 710-B1), das Leitungs rohr in mindestens zwei unterschiedlich lange Teilrohre zu ver zweigen und diese Teilrohre dann wieder zu ein gemeinsames Lei tungsrohr zu vereinen. Durch die unterschiedlich großen Teil rohrlängen ergeben sich zwischen den Teilströmungen Phasenver schiebungen, deren Größe von der Längendifferenz der Teilrohre abhängt. Bei entsprechender Bemessung der Teilrohrlängen können so im hinter den Teilrohren liegenden gemeinsamen Leitungsrohr die geräuschmäßig jeweils lästigsten Frequenzen gedämpft bzw. beseitigt werden. Die Dämpfung ist dabei sehr stark von der ge nauen Abstimmung der Teilrohrlängen (Phase) abhängig. Eine exak te Interferenzdämpfung ist daher im Prinzip nur bei solchen Ab gasanlagen möglich, deren Verbrennungsmotoren mit praktisch kon stanter Drehzahl arbeiten und bei denen die Temperatur des Strö mungsmittels in den verschiedenen Teilrohren zumindest annähernd konstant bleibt, da Temperaturschwankungen auch Einfluß auf die Schallgeschwindigkeits-Verhältnisse in den Leitungsrohren hät ten.In order to take advantage of this effect for the noise damping of periodic pressure waves in fluids conveyed through a line, it is known (e.g. DE-AS 14 75 701, Fig. 1, Fig. 3; DE-GM 74 11 202 or EP-0 279 710-B1) to branch the line pipe into at least two differently long partial pipes and then to combine these partial pipes again to form a common line pipe. Due to the different lengths of the partial pipe, there are phase shifts between the partial flows, the size of which depends on the length difference of the partial pipes. With appropriate dimensioning of the partial pipe lengths, the most annoying frequencies in terms of noise can be damped or eliminated in the common conduit located behind the partial pipes. The damping is very much dependent on the precise coordination of the partial pipe lengths (phase). An exact interference damping is therefore only possible in principle in those gas systems whose internal combustion engines operate at a practically constant speed and in which the temperature of the flow medium in the various partial pipes remains at least approximately constant, since temperature fluctuations also influence the speed of sound conditions the conduits.
Ein bekannter Interferenz-Geräuschdämpfer für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs (EP-0 279 710-B1) ist in Form eines sich in ein erstes und ein zweites Teilrohr verschieden großer Rohrlänge verzweigenden und danach wieder vereinenden Leitungsrohrs ausge bildet, welches zwischen dem Auspuffkrümmer des Verbrennungsmo tors und dem üblichen Schalldämpfer des Fahrzeuges zwischenge schaltet ist.A well-known interference silencer for the exhaust system of a motor vehicle (EP-0 279 710-B1) is in the form of a a first and a second partial pipe of different lengths branching and then reuniting pipe forms which between the exhaust manifold of the combustion engine tors and the usual muffler of the vehicle is switched.
Während das eine Teilrohr dieses Interferenz-Geräuschdämpfers aus einem einfachen durchgehenden Rohr besteht, ist innerhalb das dazu parallel geführten zweiten Teilrohrs ein sogenannter Querschalldämpfer eingefügt.While the one pipe of this interference silencer consists of a simple continuous tube is inside the second partial pipe guided in parallel to this is a so-called Transverse silencer inserted.
Dieser bekannte Interferenz-Geräuschdämpfer ist auf eine be stimmte Frequenz abgestimmt, nämlich so, daß gerade die Schwin gungen, die der Oberschwingung mit der Frequenz 1,5 n entspre chen durch Interferenz am Ausgang des Interferenz-Geräuschdämp fers gedämpft werden, wobei n die Normaldrehzahl des Verbren nungsmotors sein soll.This well-known interference silencer is based on a be tuned frequency tuned, namely so that just the Schwin conditions that correspond to the harmonic with the frequency 1.5 n Chen by interference at the output of the interference silencer be damped, where n is the normal speed of combustion voltage motor.
Ein speziell für durch Verbrennungsmotoren angetriebene Hand kreissägen und Rasenmäher konzipierter bekannter Interferenz-Ge räuschdämpfer (DE-OS 28 28 006) besteht aus mehreren hinterein ander geschalteten Dämpferstufen, die jeweils aus sich in zwei Strömungswege verschieden großer Weglänge verzweigenden und an schließend wieder vereinenden Wegen bestehen. Die einzelnen Dämpferstufen sind jeweils auf eine bestimmte als besonders stö rend empfundene Frequenz abgestimmt. In einem Ausführungsbei spiel sind die einzelnen Dämpferstufen jeweils auf verschiedene Frequenzen abgestimmt. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Dämpferstufen dagegen auf die gleiche Wellenlänge abgestimmt bzw. zumindest die ersten beiden Stufen auf eine Wellenlänge, die derjenigen Frequenz entspricht, bei der der Verbrennungsmo tor die größte Geräuschentwicklung erzeugt. Bei der Konzeption und der Erläuterung der Funktionsweise dieses Interferenz-Ge räuschdämpfers wird u. a. auch auf die aus der Akustik bekannten sogenannten "Koenig-Rohre" hingewiesen, die aus einem festen U-förmig gebogenen Rohr mit zwei auf den beiden U-Schenkeln an geordneten Öffnungen sowie einem zweiten U-förmig gebogenen Rohr, das auf dem ersten Rohr verschiebbar angeordnet ist, be stehen und die zur Demonstration des Interferenz-Effektes die nen, d. h. zum Nachweis, daß dann, wenn man vor einer der beiden Öffnungen eine Stimmgabel schwingen läßt, an der anderen Öffnung je nach Stellung des verschiebbaren Rohres auf dem festen Rohr deutlich Minima und Maxima der Hörbarkeit wahrzunehmen sind, wo bei die Minima immer dann plötzlich auftreten, wenn die durch die beiden parallelen Rohre gelaufenen Wellen der Tonschwingun gen vor der Ausgangsöffnung in Gegenphase sind.A hand specially designed for combustion engines Circular saws and lawnmowers designed known interference ge silencer (DE-OS 28 28 006) consists of several in a row other switched damper stages, each consisting of two Flow paths of different lengths branch off and on finally reuniting paths exist. The single ones Damper levels are each at a certain as particularly disturbing perceived frequency tuned. In an execution case the individual damper levels are each different Frequencies matched. In another embodiment the damper levels, however, tuned to the same wavelength or at least the first two stages on one wavelength, which corresponds to the frequency at which the combustion mo gate generates the greatest noise. In the conception and the explanation of how this interference ge works muffler is u. a. also to those familiar from acoustics So-called "Koenig pipes" pointed out that a solid U-shaped tube with two on the two U-legs ordered openings and a second U-shaped curved Tube that is slidably disposed on the first tube, be stand and which to demonstrate the interference effect nen, d. H. to prove that if one in front of one of the two Openings make a tuning fork vibrate at the other opening depending on the position of the sliding tube on the fixed tube Clearly minima and maxima of audibility are perceptible where where the minima suddenly appear when they go through the two parallel tubes of the waves of the sound vibrations are in opposite phase before the exit opening.
Irgendwelche konstruktiven Konsequenzen hieraus sind bei der Konzeption des bekannten Interferenz-Geräuschdämpfers jedoch nicht gezogen worden, abgesehen von der Übertragung der Grund lehre, daß nämlich eine geräuschdämpfende Interferenzwirkung dann auftritt, wenn in Gegenphase befindliche Schwingungen glei cher Wellenlänge einander überlagert werden.Any constructive consequences from this are at Conception of the well-known interference silencer, however not been pulled apart from transferring the reason teach that namely a noise dampening interference effect occurs when vibrations in opposite phase are the same cher wavelength are superimposed on each other.
Bei einem für pneumatische Werkzeuge konzipierten anderen be kannten Interferenz-Geräuschdämpfer (DE-GM 74 11 202) in Form eines sich in ein erstes und ein zweites Teilrohr verschieden großer Rohrlänge verzweigenden und danach wieder vereinenden Leitungsrohrs ist in einem Ausführungsbeispiel ohne weitere Er läuterung des Zwecks vorgeschlagen, die Längendifferenz der bei den Zweigleitungen durch Übereinanderschieben von Leitungsteilen variabel zu gestalten. Es ist zu vermuten, daß diese Verschiebe möglichkeit dazu dienen soll, die Längendifferenz der beiden Teilleitungen unmittelbar vor Ort, d. h. am pneumatischen Werk zeug einzujustieren und dann zu fixieren.With another be designed for pneumatic tools knew interference silencers (DE-GM 74 11 202) in the form one different in a first and a second partial tube branch large pipe length and then reunite In one exemplary embodiment, the conduit is without further He purification of the purpose suggested the length difference of the the branch lines by sliding line parts on top of each other to be variable. It is suspected that this shift possibility to serve the difference in length of the two Sub-lines directly on site, d. H. at the pneumatic plant to adjust stuff and then fix it.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit vergleichsweise geringem Aufwand einen besonders wirksamen Interferenz-Geräuschdämpfer für die Abgasanlage eines Kraftfahr zeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannte Art zu schaffen.Against this background, the invention is based on the object a particularly effective one with comparatively little effort Interference silencers for the exhaust system of a motor vehicle stuff of the type mentioned in the preamble of claim 1 create.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter bildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of Pa claim 1 solved. Advantageous refinements and further educations are specified in the subclaims.
Der erfindungsgemäße Interferenz-Geräuschdämpfer zeichnet sich dadurch aus, daß die wirksame Rohrlänge zumindest eines der bei den Teilrohre durch ein Stellglied veränderbar ist, so daß die Eigenschaften des Geräuschdämpfers in einfacher Weise und sehr effektiv an die sich während des Fahrbetriebs ändernden Be triebsverhältnisse angepaßt werden können.The interference silencer according to the invention stands out characterized in that the effective tube length at least one of the the partial pipes can be changed by an actuator, so that the Characteristics of the silencer in a simple way and very effectively to the changing Be while driving drive conditions can be adjusted.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Based on an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in prinzipienhafter Dar stellung den Verbrennungsmotor 1 sowie die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs.The only figure of the drawing shows in a principle Dar position the internal combustion engine 1 and the exhaust system of a motor vehicle.
Um die motorbedingte Geräuschentwicklung des Fahrzeugs über das übliche Maß hinaus zu reduzieren, ist in der vom Verbrennungsmo tor 1 zum üblichen Schalldämpfer 2 führenden Abgasleitung 11 zu sätzlich ein regelbarer Interferenz-Geräuschdämpfer 3 in Form eines Leitungsrohres 4 zwischengeschaltet, das sich in einem mit 12 bezifferten Verzweigungspunkt in zwei Teilrohre 5, 6 ver schieden großer Rohrlänge l1, l2 verzweigt, die sich dann in ei nem stromabwärts gelegenen Leitungspunkt 13 wieder zum Leitungs rohr 4 vereinen.In order to reduce the engine-related noise development of the vehicle beyond the usual level, in the exhaust pipe 11 leading from the combustion engine 1 to the usual silencer 2, a controllable interference silencer 3 is additionally interposed in the form of a conduit 4 , which is numbered 12 in one Branching point branches into two pipes 5 , 6 ver different lengths of pipe l 1 , l 2 , which then unite in a downstream pipe point 13 again to the pipe 4 .
Der durch die Abgasleitung 1 zum Schalldämpfer 2 strömende pul sierende Abgasstrom wird somit im Verzweigungspunkt 12 in zwei Teilströme aufgeteilt, die stromabwärts im Leitungspunkt 13 wie der zusammengeführt werden. Wegen der unterschiedlich großen Rohrlängen l1, l2 der beiden Teilrohre 5, 6 sind die beiden Teilströme im Leitungspunkt 13 gegeneinander phasenverschoben, was infolge Interferenz mit einer entsprechenden Geräuschdämp fung verbunden ist. Die Größe der Phasenverschiebung und die In terferenzwirkung auf das Frequenzgemisch der Abgasströmung hängt von der Längendifferenz bzw. dem Verhältnis der beiden Teillei tungsrohrlängen ab.The flowing through the exhaust pipe 1 to the muffler 2 pul sizing exhaust gas flow is thus divided into two sub-streams at the branch point 12 , which are merged downstream in the line point 13 as that. Because of the different lengths of pipe l 1 , l 2 of the two partial pipes 5 , 6 , the two partial flows in line point 13 are phase-shifted with respect to one another, which is connected to a corresponding noise damping as a result of interference. The size of the phase shift and the interference effect on the frequency mixture of the exhaust gas flow depends on the length difference or the ratio of the two pipe lengths.
Der Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges muß naturgemäß mit sehr unterschiedlichen Drehzahlen arbeiten, so daß auch der die Abgasleitung 11 durchströmende Abgasstrom ein entsprechend brei tes Pulsations- bzw. Frequenzspektrum besitzt.The internal combustion engine of a motor vehicle must of course work at very different speeds, so that the exhaust gas stream flowing through the exhaust pipe 11 also has a correspondingly broad pulsation or frequency spectrum.
Um mit dem zusätzlichen Interferenz-Geräuschdämpfer 3 eine sich den betriebsmäßig ändernden Verhältnissen angepaßte wirkungsvol le zusätzliche Geräuschdämpfung zu erzielen, ist der Interfe renz-Geräuschdämpfer nicht als fest einjustiertes Gerät ausge bildet, sondern bezüglich seiner Teilleitungsrohrlängen bzw. de ren Verhältnis variabel, d. h. in Abhängigkeit von einem oder mehreren herrschenden Betriebsparametern veränderbar gestaltet.In order to achieve an additional noise reduction adapted to the operationally changing conditions with the additional interference noise damper 3 , the interference interference noise damper is not formed as a permanently adjusted device, but is variable with respect to its pipe lengths or its ratio, ie depending on designed to be changeable by one or more prevailing operating parameters.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eines der beiden Teil rohre, nämlich Teilrohr 5 als festes, in seiner Länge unverän derbares Rohrstück ausgebildet, während das zweite Teilrohr 6 mittels eines durch eine Steuer- und Regeleinrichtung 10 gesteu erten Stellgliedes 9 relativ zum ersten Teilrohr 5 verschoben und dadurch in seiner wirksamen Rohrlänge l2 verstellt werden kann. Dazu sind am Anfang sowie am Ende dieses Teilrohrs teles kopierbare Rohrbereiche 7, 8 vorgesehen, welche parallel zuein ander ausgerichtet sind, so daß dieses zweite Teilrohr 6 wie beim aus der Akustik bekannten Koenig-Rohr oder ähnlich wie bei einer Posaune auf den ihn tragenden festen Rohrstummeln in die eine oder in die andere Richtung verschoben werden kann.In the exemplary embodiment shown, one of the two partial tubes, namely partial tube 5, is designed as a fixed piece of pipe that cannot be changed in length, while the second partial tube 6 is displaced relative to the first partial tube 5 by means of an actuator 9 controlled by a control and regulating device 10 , and thereby can be adjusted in its effective pipe length l 2 . For this purpose, telescopable pipe sections 7 , 8 are provided at the beginning and at the end of this partial tube, which are aligned parallel to each other, so that this second partial tube 6 as in the Koenig tube known from acoustics or similar to a trombone on the solid supporting it Pipe stubs can be moved in one or the other direction.
Die Veränderung der wirksamen Rohrlänge 12 kann in Abhängigkeit von einem oder auch mehreren Betriebsparametern des Fahrzeugs erfolgen, z. B. in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n oder aber in Abhängigkeit von durch nicht weiter dargestellte Senso ren erfaßten besonders störenden Frequenzen f des Abgasgeräu sches.The change in the effective pipe length 12 can take place depending on one or more operating parameters of the vehicle, for. B. in dependence on the engine speed n or in dependence on detected by not shown sensors Ren particularly disturbing frequencies f of the exhaust gas cal.
Da die von einer Kfz-Abgasanlage abgestrahlten Geräusche bei hö heren Fahrgeschwindigkeiten im Verhältnis zu Wind- und Reifenge räuschen wesentlich weniger ins Gewicht fallen als bei niedrige ren Fahrgeschwindigkeiten, ist es gegebenenfalls ausreichend oder aber von Vorteil, die Steuerung und Regelung des Interfe renz-Geräuschdämpfers 3 nur unterhalb einer vorgegebenen ver gleichsweise niedrigen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs durch zuführen, z. B. im Stadtverkehr.Since the noise emitted by a motor vehicle exhaust system at higher driving speeds in relation to wind and tire noise is much less important than at lower driving speeds, it may be sufficient or advantageous to control and regulate the interference muffler 3 only below a predetermined ver comparatively low speed v of the vehicle by z. B. in city traffic.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich eines der beiden Teilrohre längenverstellbar ausgebildet, was in den meisten Fällen durchaus ausreicht, um innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches besonders störende Frequenzen der Ab gasgeräusche wirksam abzubauen.In the illustrated embodiment, only one of the two partial tubes adjustable in length, what in the most cases is quite sufficient to within a certain Speed range particularly disturbing frequencies of the Ab effectively reduce gas noises.
Die Möglichkeiten zur wirkungsvollen Geräuschdämpfung werden aber noch beträchtlich vergrößert, wenn auch die wirksame Rohr länge des zweiten Teilrohrs durch ein entsprechendes Stellglied verstellt werden kann, weil der Interferenz-Geräuschdämpfer 3 dann noch besser auf die Wellenlängen der als besonders störend empfunden Tonschwingungen des Abgasstroms abgestimmt werden kann.The possibilities for effective noise reduction are increased considerably, however, if the effective tube length of the second partial tube can be adjusted by an appropriate actuator, because the interference silencer 3 can then be matched even better to the wavelengths of the vibrations of the exhaust gas stream, which are perceived as particularly disturbing can.
BezugsnummernlisteList of reference numbers
1 Verbrennungsmotor
2 Schalldämpfer
3 Interferenz-Geräuschdämpfer
4 Leitungsrohr
5 erstes Teilrohr
6 zweites Teilrohr
7, 8 teleskopierbare Rohrbereiche
9 Stellglied
10 Steuer- und Regeleinrichtung
11 Abgasleitung
12 Verzweigungspunkt
13 Leitungspunkt 1 internal combustion engine
2 silencers
3 interference silencers
4 conduit
5 first partial pipe
6 second partial pipe
7 , 8 telescopic tube areas
9 actuator
10 control and regulating device
11 Exhaust pipe
12 branch point
13 line point
Claims (4)
daß jeweils ein erster teleskopierbarer Rohrbereich (7) ein gangs und ein zweiter teleskopierbarer Rohrbereich (8) aus gangs des in seiner wirksamen Rohrlänge veränderbaren Teil rohrs (6) angeordnet ist
und daß beide teleskopierbaren Rohrbereiche (7, 8) parallel zueinander ausgerichtet sind.4. interference silencer according to claim 3, characterized in
that in each case a first telescopic tube area ( 7 ) is arranged an aisle and a second telescopic tube area ( 8 ) is arranged in the aisle of the part of the tube ( 6 ) which can be changed in its effective tube length
and that both telescopic pipe sections ( 7 , 8 ) are aligned parallel to each other.
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|---|---|---|---|
| DE4341951A DE4341951A1 (en) | 1992-12-17 | 1993-12-09 | Interference noise damper for exhaust gas system |
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|---|---|---|---|
| DE4242714 | 1992-12-17 | ||
| DE4341951A DE4341951A1 (en) | 1992-12-17 | 1993-12-09 | Interference noise damper for exhaust gas system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE4341951A1 true DE4341951A1 (en) | 1994-06-23 |
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ID=6475607
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