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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich grundsätzlich
auf ein Abgassystem für
eine Automobil-Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und im
Speziellen auf ein Abgassystem eines steuerbaren Typs, der einen
Schalldämpfer
beinhaltet, der das Abgas der Brennkraftmaschine dämpft, eine
Schalldämpfersteuerung,
die die Leistung des Schalldämpfers
steuert, wodurch der Druck und das Geräusch des Abgases gesteuert
wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die
Schalldämpfer-Anordnung eines Typs,
der ein Ventil verwendet, das den Durchflussbereich des Gasstromdurchgangs,
der sich von dem Schalldämpfer
erstreckt, verändert.
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DE-U-9413493 beschreibt eine Vorrichtung für die Geräuschreduktion
in dem Abgasstrom einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine mit
innerer Verbrennung. Diese Vorrichtung beinhaltet eine Ventileinrichtung,
die stromauf des Schalldämpfers
positioniert ist und zum Öffnen
und Schließen
des Abgaseinlassrohres in den Schalldämpfer in Übereinstimmung mit dem Abgasdruck
angepaßt
ist. Das Ventil wird durch einen pneumatischen Betätiger betätigt, der
einen Kolben aufweist, der gleitend in einer Arbeitskammer aufgenommen
ist, und mit einer Ventilplatte der Ventil-Anordnung durch einen
Gelenkmechanismus verbunden ist. Die Arbeitskammer ist dem Druck
des Abgases über
eine Druckzuführungsleitung
ausgesetzt, die mit der Abgasleitung unmittelbar stromauf der Ventil-Anordnung
verbunden ist und durch eine Öffnung,
die in eine Richtung gerichtet ist, im wesentlichen senkrecht zu
dem Strom des Abgasstrahls.
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DE-A-21 10 000 beschreibt ein Abgassystem,
das zwei Abgasleitungen beinhaltet, die gemeinsam in einen vorderen
Schalldämpfer
und einen hinteren Schalldämpfer
münden,
um das Abgas von diesen beiden Leitungen in diesen Schalldämpfern zu
mischen, aber die Schalldämpfer
wieder als zwei separate Abgasleitungen verlassen. In einer der
Abgasleitungen, die den hinteren Schalldämpfer verlassen, ist eine Ventil- Anordnung angeordnet,
um diese Abgasleitung zu schließen
und zu öffnen.
Diese Ventil-Anordnung beinhaltet eine schwenkbar angeordnete Ventilplatte,
belastet durch eine Feder, die dazu bestimmt ist, sich durch das
direkte Aufprallen des Abgasstroms auf diese zu öffnen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist eine barometrische Zelle des Membrantyps verwendet, um die Ventil-Anordnung zu
betätigen.
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Bisher sind zur Schalldämpfung des
Abgases, das von einer Automobil-Brennkraftmaschine mit
interner Verbrennung ausgestoßen
wird, verschiedene Typen von Abgassystemen vorgeschlagen und in
die praktische Anwendung gebracht worden. Einige von diesen sind
vom steuerbaren Typ, die einen Schalldämpfer zum Schalldämpfen des
Abgases und eine Schalldämpfersteuerung
zur Steuerung der Leistung des Schalldämpfers aufweisen. Einige dieser
Schalldämpfersteuerungen
sind von einem Typ, der ein Ventil zum Öffnen und Schließen eines bestimmten
Abgasdurchgangs, der in dem Schalldämpfer definiert ist, und einen
Betätigen
zur Betätigung
des Ventils beinhalten. Diese Schalldämpfersteuerungen sind in ersten
vorläufigen
japanischen Patentveröffentlichungen
Nummer 3-185209, 4-124418 und 2-259217 gezeigt.
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Jedoch aufgrund des inneren Aufbaus
haben die Schalldämpfersteuerungen
dieser Veröffentlichungen
es nicht vermocht, eine geeignete Leistung bezüglich der optimalen Steuerung
des Schalldämpfers
zu belegen. Weiterhin sind einige derselben teuer aufgrund ihrer
komplizierten Konstruktion und teuren Teilen, die in diesen eingesetzt
werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Schalldämpfer-Anordnung
vorzusehen, die frei von den obengenannten Nachteilen ist.
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Eine Schalldämpfer-Anordnung, welche diese
Anforderung erfüllt,
ist in Anspruch 1 beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine verbesserte Schalldämpfer-Anordnung
vorgesehen. Diese Schalldämpfer-Anordnung
beinhaltet einen Betätigen,
der durch den Druckangetrieben wird, der in dem Schalldämpfer oder
einer Abgaseinlassröhre entwi ckelt
ist, die sich von der Brennkraftmaschine zu dem Schalldämpfer erstreckt,
und beinhaltet eine Ventil-Anordnung, die den Strömungsbereich
einer bestimmten Abgasauslassröhre
kontinuierlich verändert,
die sich von dem Schalldämpfer
erstreckt, in Übereinstimmung
mit dem Betrieb des Betätigers.
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Andere Aufgaben und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsbeispielen
derselben offensichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gesehen werden, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Schalldämpfersteuerung eines ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
ebene Ansicht der Schalldämpfersteuerung
des ersten Ausführungsbeispiels
ist;
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3 eine
vergrößerte ebene
Ansicht eines wesentlichen Teils der Schalldämpfersteuerung des ersten Ausführungsbeispiels
ist;
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4 eine
teilweise Schnittansicht eines Betätigers vom Zylindertyp, der
in der Schalldämpfersteuerung
der Erfindung eingesetzt ist;
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5 ein
Diagramm, das die Charakteristik des Betätigers vom Zylindertyp in Ausdrücken der Beziehung
zwischen einem Druck, der dem Betätigen zugeführt wird, und dem Kolbenhub
des Betätigers
zeigt;
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6 ein
Diagramm ist, das beides zeigt, eine Abgasdrucksteuerleistung, bestätigt durch
die Schalldämpfersteuerung
der Erfindung, und bestätigt durch
eine konventionelle Schalldämpfersteuerung, diese
Leistung ist in Ausdrücken
der Beziehung zwischen einem statischen Druck des Abgases und einer
Motordrehzahl dargestellt;
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7 ist
ein Diagramm, das beides, eine Abgasgeräuschsteuerleistung, bestätigt durch
die Schalldämpfersteuerung
der Erfindung, und bestätigt:
durch eine konventionelle Schalldämpfersteuerung, die Leistung
wird in Ausdrücken
der Beziehung zwischen einem Abgasgeräuschpegel und der Motordrehzahl
dargestellt;
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8 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 1, die aber eine
Schalldämpfersteuerung
eines zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 2, die aber die Schalldämpfersteuerung
des zweiten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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10A, 10B, 10C und 10D sind
Teilansichten von vier Typen von Öffnungselementen, die in eine
Druckzuführungsleitung
eingesetzt werden können,
die in dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet ist;
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11 ist
ein Diagramm, das den Abgasdruck, der praktisch zu einem Betätiger durch
die Druckzuführungsleitung,
die in dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, zu geführt
wird, der Abgasdruck ist in Übereinstimmung
mit der Motordrehzahl aufgezeichnet;
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12 ist
eine Ansicht, vergleichbar zu 1,
die aber eine Schalldämpfersteuerung
eines dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ist
eine Ansicht, vergleichbar zu 2,
die aber die Schalldämpfersteuerung
des dritten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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14 ist
eine vergrößerte ebene
Ansicht eines wesentlichen Abschnitts der Schalldämpfersteuerung
des dritten Ausführungsbeispiels;
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15 ist
eine teilweise geschnittene vergrößerte Ansicht eines Betätigers,
der in dem dritten Ausführungsbeispiel
verwendet wird;
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16 ist
eine perspektivische Ansicht einer Schalldämpfersteuerung des dritten
Ausführungsbeispiels;
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17 ist
eine Explosionsansicht eines Gelenkmechanismus, der in der Schalldämpfersteuerung
des dritten Ausführungsbeispiels
eingesetzt ist; und
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18 ist
eine Schnittansicht des Gelenkmechanismus im zusammengebauten Zustand.
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Um die vorliegende Erfindung klarzustellen, wird
ein steuerbares Abgassystem einer Brennkraftmaschine mit interner
Verbrennung, auf das eine Schalldämpfersteuerung der Erfindung
praktisch angewandt wird, vorangehend mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Mit Bezug auf die 2, 3 und 4, insbesondere 2 und 3, ist das steuerbare Abgassystem gezeigt.
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In den 2 und 3 ist ein Abgasschalldämpfer mit
der Nummer 1 bezeichnet. Obwohl nicht gezeigt, sind in
dem Schalldämpfer
eine Mehrzahl von Teilungswänden
eingesetzt, um in diesem eine Mehrzahl von Expansions- und Resonanzkammern
zu definieren. Bezeichnet mit Nummer 4 ist eine Abgaseinlassröhre, die
einen hinteren Endabschnitt hat, der in den Schalldämpfer 1 vorsteht.
Ein vorderes Ende der Röhre 4 ist
mit einem Auslass-anschluß eines
katalytischen Konverters (nicht gezeigt) verbunden. Erste und zweite
Abgasauslassröhren 5 und 8 erstrecken sich
aus dem Inneren des Schalldämpfers 1.
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Die erste Abgasauslassröhre 5 hat
einen vorderen Abschnitt, der in den Schalldämpfer 1 von einer
vorderen Wand 1a des Schalldämpfers 1 vorsteht.
Die zweite Abgasauslaßröhre 8 hat
einen vorderen Halbabschnitt 8b, der in den Schalldämpfer 1 von
einer hinteren Wand 1b des Schalldämpfers 1 vorsteht.
Ein hinterer Halbabschnitt 8c der zweiten Abgasröhre 8 liegt
zur Außenseite
des Schalldämpfers 1 frei,
wie gezeigt.
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Somit sind innerhalb des Schalldämpfers 1 zwei
Abgasströmungsdurchgänge, die
jeweils der ersten und zweiten Abgasauslassröhre 5 und 8 zugeordnet
sind, definiert.
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Die Schalldämpfersteuerung der Erfindung steht
im Zusammenhang mit dem Abgassystem, das die vorgenannte Konstruktion
aufweist.
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Die Schalldämpfersteuerung, die in den 1 bis 4 gezeigt ist, ist ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das, wie von 2 zu sehen, eine Druckzuführungsleitung 10,
einen pneumatischen Betätiger 11 und
eine Ventil-Anordnung 12 aufweist.
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Wie am besten in 3 gezeigt, hat die Druckzuführungsleitung 10 ein
konisches offenes Ende 13, das in den Schalldämpfer 1 führt. Das
konische offene Ende 13 ist zu einem hinteren offenen Ende
der Abgaseinlassröhre 4 gerichtet.
Das andere offene Ende der Leitung 10 ist mit dem pneumatischen
Betätiger 11 verbunden.
Daher wird ein positiver Druck, bestehend aus statischem und dynamischem
Druck, der in dem Schalldämpfer
erzeugt wird, in den pneumatischen Betätiger geführt.
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Wie in 4 zu
sehen, weist der pneumatische Betätiger 11 ein zylindrisches
Gehäuse 11f,
einen runden Kolben 11b, der gleitend in dem Gehäuse 11f aufgenommen
ist, um eine Arbeitskammer 11a zu definieren, eine Schraubenfeder 11c,
die in dem Gehäuse 11f installiert
ist, um den runden Kolben 11b nach rechts in der Zeichnung
zu drücken,
eine Kolbenstange 11d, die sich nach links von dem runden Kolben 11b zur
Außenseite
des Gehäuses 11f erstreckt,
und einen Anschlag 11e auf, der in dem Gehäuse 11f installiert
ist, um eine übermäßige Versetzung
des Kolbens 11b nach links zu stoppen. Die innere Oberfläche des
zylindrischen Gehäuses 11f ist mit
Schmierplastik ausgekleidet, um die Bewegung des Kolbens 11b in
dem Gehäuse 11f zu
erleichtern. Die Arbeitskammer 11a ist mit dem anderen
offenen Ende der Druckzuführungsleitung 10 verbunden.
Daher, wenn der positive Druck in die Arbeitskammer 11a durch
die Röhre
10 zugeführt wird,
gleitet der Kolben 11b nach links in 4, gegen die Druckkraft der Feder 11c,
wodurch die Kolbenstange 11d herausgedrückt wird.
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Mit Bezug zurück zu 3, der pneumatische Betätigen 11 ist
an einer Klammer 14 montiert, die an der hinteren Wand 1b des
Schalldämpfers 1 gesichert
ist. Die Kolbenstange 11d des Betätigers 11 ist betriebsmäßig mit
der Ventil-Anordnung 12 in der Weise verbunden, wie dies
nachfolgend beschrieben ist.
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Die Ventil-Anordnung 12 ist
an dem hinteren Halbabschnitt 8c der zweiten Abgasauslaßröhre 8 montiert,
die sich nach außen
von dem Schalldämpfer 1 erstreckt.
Die Ventil-Anordnung 12 weist eine Klappenplatte 12a auf,
die schwenkbar in dem hinteren Halbabschnitt 8c der Röhre 8 durch
eine Schwenkwelle 12 installiert ist. Das heißt, die
Klappe 12a ist an der Schwenkwelle 15 befestigt,
um mit dieser um die Achse der Schwenkwelle 15 zu schwenken.
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Die Schwenkwelle 15 ist
mit der Kolbenstange 11d des Betätigers 11 durch eine
Verbindung 16 verbunden, d. h. die Verbindung 16 ist an
einem Endabschnitt der Schwenkwelle 15 gesichert, um mit dieser
zu schwenken. Der andere Endabschnitt der Verbindung 16 ist
mit einer länglichen Öffnung 16a ausgebildet,
die sich in Längsrichtung
erstreckt. Ein Stift 11m, der an dem führenden Ende der Kolbenstange 11d befestigt
ist, ist gleitend im Eingriff mit der länglichen Öffnung 16a.
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Nachfolgend wird der Betrieb der
Schalldämpfersteuerung
des ersten Ausführungsbeispiels mit
Bezug auf die 2 und 3 beschrieben.
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Zum einfacheren Verständnis wird
die Beschreibung mit Bezug auf eine Stillstandsbedingung der Brennkraftmaschine
beschrieben.
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Unter diesen Stillstandsbedingungen
nimmt das Klappenventil 12a der Ventil-Anordnung 12 die vollkommen
geschlossene Position aufgrund der Kraft der Druckfeder 11c des
Betätigers 11 ein.
Daher ist der Durchgang der zweiten Abgasauslassröhre 8 völlig geschlossen.
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Wenn nun die Brennkraftmaschine gestartet ist,
wird Abgas von der Brennkraftmaschine in den Schalldämpfer durch
die Abgaseinlaßröhre 4 geführt. Unter
dieser Bedingung strömt
das Abgas nur in den Durchgang, welcher der ersten Abgasauslassröhre 5 zugeordnet
ist, während
er seine Energie verliert.
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Wenn die Motordrehzahl durch Niederdrücken des
Beschleunigerpedals (nicht gezeigt) ansteigt, steigt der Druck des
Abgases entsprechend an.
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Wenn die Motordrehzahl weiter ansteigt
und einen bestimmten Wert erreicht, z. B. etwa 1500 U/min, beginnt
der ansteigende Druck des Abgases, welcher der Arbeitskammer 11a des
Betätigers 11 zugeführt wird,
die Kolbenstange 11d gegen die Kraft der Druckfeder 11c in
die Richtung zu bewegen, um die Klappe 12a zu öffnen. Aufgrund
dessen wird die zweite Abgasauslassröhre in Betrieb genommen, wenn
auch nur teilweise. Das heißt,
zusätzlich
zu dem Abgasstrom, der zu der ersten Abgasauslassröhre 5 gerichtet
ist, erzeugt der Schalldämpfer 1 einen
anderen Abgasstrom, der zu der zweiten Abgasauslassröhre 8 gerichtet
ist.
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Wenn die Motordrehzahl weiter ansteigt
und dadurch der Druck des Abgases weiter ansteigt, steigt der Öffnungsgrad
der Klappe 12a. Daher wird der Widerstand des Schalldämpfers 1 gegen
den Strom des Abgases, das in diesem strömt, stark reduziert.
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Der Betrieb der Schalldämpfersteuerung
des ersten Ausführungsbeispiels
wird weiter offensichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Betrieb des Betätigers 11
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Wenn während des Betriebs der Brennkraftmaschine
das Abgas in die Arbeitskammer 11a des Betätigers 11 durch
die Druckzuführungsleitung 10 geführt wird,
wird die Kolbenstange 11d des Betätigers 11 in Übereinstimmung
mit dem Wert des Druckes des Abgases bewegt.
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Die Hubcharakteristik der Kolbenstange 11d mit
Bezug auf den Wert des Drucks, der dem Betätigen 11 zugeführt wird,
ist in dem Diagramm von 5 gezeigt.
Wie in diesem Diagramm gezeigt, wird die Hubcharakteristik der Kolbenstange 11d errreicht,
wenn der Druck in der Arbeitskammer 11a ansteigt, unterschiedlich
von der, der Kolbenstange 11d, wenn der Druck in der Arbeitskammer 11a absinkt.
Das heißt,
der Hub der Kolbenstange hat eine bestimmte Hysterese zwischen dem
Druckerhöhungsmodus
und dem Druckabsenkungsmodus des Betätigers 11. Dies geschieht
aufgrund der unvermeidbaren Reibung des Kolbens 11b gegen
die mit Plastik ausgekleidete innere Wand des Gehäuses 11f des
Betätigers 11.
Demgemäß, wenn
der Abgasdruck, der in die Arbeitskammer 11a geführt wird, eine
bestimmte Fluktuation hat, kann der Hysteresedruckbereich als eine
Dämpfungszone
für die
Fluktuation dienen. Daher kann ein unverwünschtes Schwanken der Ventil-Anordnung 12 ausgelöscht werden.
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Da das konische offene Ende 13 der
Druckzuführungsleitung 10 in
Richtung auf das hintere offene Ende der Abgaseinlassröhre 4 angeordnet
ist, kann die Leitung 10 den dynamischen Druck des Abgases
sowie den statischen Druck desselben einfangen. Dies bedeutet eine
bestimmte Erhöhung
im Druckpegel des positiven Drucks wird dem Betätigen zugeführt und dadurch der Ventilbetätigungsbetrieb des
Betätigers
verbessert.
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Druckregulierungsfunktion
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Während
des Betriebs der Brennkraftmaschine fluktuiert der Druck des Abgases,
das von der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird, in Übereinstimmung
mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Daher, wenn ein derartiges
Abgas direkt zu der Arbeitskammer 11a des Betätigers geführt wird,
würde die
Bewegung der Kolbenstange durch die Druckfluktuationen beeinflusst.
In der Tat, die Öffnungs-
und Schließbewegung
der Klappe 12a der Ventil-Anordnung 12 würde jeweils
fluktuieren in einem derartigen Fall.
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Jedoch im Falle des ersten Ausführungsbeispiels
wird eine derartige Fluktuation unterdrückt durch die Positionierung
des konischen offenen Endes 13 der Druckzuführungsleitung 10 in
dem Schalldämpfer.
Wie bekannt, wenn das Abgas in den Schalldämpfer
1 geführt ist
und dadurch expandiert, werden die Druckfluktuationen desselben
reduziert und dadurch reguliert. Diese Druckregulierungsfunktion
wird am effektivsten, wenn die Brennkraftmaschine im Niedrigdrehzahlbetrieb
ist.
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Betrieb der Ventil-Anordnung 12 unter
Beschleunigung der Brennkraftmaschine
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Wenn zum Beschleunigen des Fahrzeugs das
Beschleunigerpedal niedergedrückt
wird, und dadurch die Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt,
steigt der Druck des Abgases an. Dadurch steigt der positive Druck
in dem Schalldämpfer 1 und dadurch
der Druck in der Arbeitskammer 11a des Betätigers 11 an.
Dadurch dreht die Klappe 12a der Ventil-Anordnung 12 von
der vollständig
geschlossenen Position in Richtung zu der vollständig geöffneten Position. Diese Drehung
der Klappe 12a wird kontinuierlich oder stufenlos ausgeführt, und
dadurch wird eine weiche Beschleunigung des Fahrzeugs sowie ein
für die
Ohren angenehmes Abgasgeräusch erreicht.
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Diese vorteilhaften Phänomene werden
richtig aus den Diagrammen der 6 und 7 verständlich.
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6 zeigt
beide eine Abgasdrucksteuerleistung, bestätigt durch die Schalldämpfersteuerung der
Erfindung, und bestätigt
durch eine konventionelle Schalldämpfersteuerung. In der konventionellen Schalldämpfersteuerung
ist ein Steuerventil vom Ein/Aus-Typ
eingesetzt, welches das Ventil entsprechend in der Ein/Aus-Weise
steuert, so daß das
Ventil entsprechend nur die vollkommen geschlossene Position und
eine vollkommen geöffnete
Position einnehmen kann.
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Wie dies aus dem Diagramm zu sehen
ist, ist in der konventionellen Schalldämpfersteuerung (dessen Charakteristik
durch die Kurve der gepunkteten Linie dargestellt ist) der statische
Abgasdruck plötzlich
bei einer bestimmten Motordrehzahl (nämlich etwa 2400 U/min) abgefallen,
während
der Zeit, in der die Motordrehzahl ansteigt. Dieser plötzliche
Abfall wird erzeugt, wenn das Ventil entsprechend seine Position
plötzlich
von der vollkommen geschlossenen Position in die vollkommen geöffnete Position ändert. Natürlich ist
in diesem Fall eine weiche Beschleunigung des Fahrzeugs nicht er wartet.
Jedoch im Falle der Erfindung (deren Charakteristik durch die Kurve
der durchgezogenen Linie dargestellt ist) tritt ein derartiger unerwünschter
Druckabfall nicht auf. Dies erfolgt aufgrund der stufenlosen Bewegung
der Klappe 12a in der Ventil-Anordnung 12. Die Klappe 12a verändert den Öffnungsgrad
in der zweiten Abgasauslassröhre 8.
Das heißt,
mit Ansteigen der Motordrehzahl steigt der statische Abgasdruck
im wesentlichen linear, und aufgrund der graduellen Öffnungsbewegung
der Klappe 12a nimmt der Abgaswiderstand graduell ab, so
daß ein
Fahrzeug mit weicher Beschleunigung geschaffen wird.
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Die Kurve, dargestellt durch die Strich-Punkt-Linie,
zeigt einen Fall, in dem die Klappe 12a geschlossen gehalten
wird während
der Erhöhung
der Motordrehzahl.
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7 zeigt
beide, eine Abgasgeräuschsteuerungsleistung,
bestätigt
durch die Schalldämpfersteuerung
der Erfindung, und bestätigt
durch eine konventionelle Schalldämpfersteuerung.
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Wie aus diesem Diagramm zu ersehen
ist, fällt
in der konventionellen Schalldämpfersteuerung (deren
Charakteristik durch die Kurve mit der gepunkteten Linie dargestellt
ist) das Abgasgeräusch plötzlich an
einer bestimmten Motordrehzahl (nämlich etwa 2400 U/min) während der
Erhöhung
der Motordrehzahl ab. Dieser Geräuschabfall
ist nicht angenehm für
das Ohr. Jedoch in der vorliegenden Erfindung (deren Charakteristik
in der Kurve mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist) wird
ein derartiger unerwünschter
Geräuschabfall
nicht erzeugt. Dadurch wird ein für die Ohren angenehmes Abgasgeräusch erhalten.
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Die Kurve, dargestellt durch die Strich-Punkt-Linie,
zeigt im Fall, in dem die Klappe 12a geschlossen gehalten
wird während
der Erhöhung
der Motordrehzahl.
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Anwendung
auf ein Motorfahrzeug
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In der Erfindung wird das Abgas der
Brennkraftmaschine als Kraft zum Antrieb der Ventil-Anordnung 12 verwendet.
Daher kann die Schalldämpfersteuerung
zu geringen Kosten hergestellt werden im Vergleich mit anderen Abgassystemen,
in denen elektrische Betätigen
verwendet werden, um das Steuerventil zu betätigen.
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Funktion der Feder 11c des
Betätigers 11 Der
kritische Druck, bei dem der Betätigen 11 den Öffnungsbetrieb
der Ventil-Anordnung 12 (nämlich der
Klappe 12a) anfängt,
ist bestimmt durch die Druckfeder 11c, die in dem Betätigen 11 eingesetzt ist.
Wie dies nachfolgend erwähnt
wird, schließt
unter Ruhebedingungen der Brennkraftmaschine die Ventil-Anordnung 12 den
Durchgang der zweiten Abgasauslassröhre 8 vollständig durch
die Kraft der Druckfeder 11c. Das bedeutet, daß die Druckfeder 11c einen
Teil eines sogenannten „Fehler-Sicherheits-Systems" bildet. Das heißt, wenn
aufgrund eines Bruches der Druckzuführungsleitung 10 oder
dergleichen die Arbeitskammer 11a des Betätigers 11 keinen
geeigneten positiven Druck erhält,
nimmt die Klappe 12a automatisch die vollkommen geschlossene
Position durch die Funktion der Druckfeder 11c ein.
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Bewegung des Kolbens 11b in
dem Gehäuse 11f
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Aufgrund des Druckanstieges und -abfalls
in der Arbeitskammer 11a, die durch das Abgas bewirkt werden,
das zu dieser von dem Schalldämpfer
zugeführt
wird, bewegt sich der Kolben 11b in dem Gehäuse 11f hin
und her. Diese hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 11b wird
weich ausgeführt, da
die innere Oberfläche
des Gehäuses 11f mit
einem Schmierplastik ausgekleidet ist. Das heißt, eine sogenannte „Ratter-Bewegung" des Kolbens 11b ist unterdrückt. Dies
bewirkt eine weiche Öffnungs-
und Schließ-Schwenkbewegung
der Klappe 12a der Ventil-Anordnung 12.
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Mit Bezug auf 8 bis 11,
insbesondere 9, ist
eine Schalldämpfersteuerung
eines zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Da die Schalldämpfersteuerung dieses Ausführungsbeispiels ähnlich im
Aufbau zu dem des vorangenannten ersten Ausführungsbeispiels ist, werden
nur Teile und An ordnungen, die unterschiedlich zu denen des ersten
Ausführungsbeispiels
sind, nachfolgend beschrieben.
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Wie dies aus 9 zu sehen ist, ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel
das konische offene Ende 13 der Druckzuführungsleitung 10 in
die Abgaseinlassröhre 4 geführt in der
Art, daß dieses
stromauf zu dem Abgas gerichtet ist, das in der Röhre 4 strömt.
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Ein Öffnungselement 17 ist
mit der Druckdurchführungsröhre 10 verbunden.
Dieses Öffnungselement 17 kann
eine der Strukturen aufweisen, die in den 10A, 10B, 10C und 10D gezeigt sind. In der Struktur von 10A wird
eine Teilungswand 17a verwendet, die eine Mittelöffnung aufweist,
und in der Struktur von 17b wird
ein Rohrstück 17b verwendet.
In der Struktur von 10C wird
ein Venturi-Rohr 17c verwendet, und in der Struktur von 10D ist ein Drosselabschnitt 17d durch
die Leitung 10 definiert.
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Dadurch wird in diesem Ausführungsbeispiel der
Druck in der Abgaseinlassröhre 4 zu
der Arbeitskammer 11a des Betätigers 11 geführt. Jedoch
aufgrund der druckregulierenden Funktion des Öffnungselements 17 werden
die unerwünschten Druckfluktuationen
des Abgases in der Röhre 4 unterdrückt, wobei
dies zu einem weichen Betrieb des Betätigers 11 und des
der Klappe 12a der Ventil-Anordnung führt.
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Dadurch, daß das konische offene Ende 13a der
Röhre 10 stromauf
gerichtet zu dem Abgasstrom in der Abgaseinlassröhre 4 angeordnet ist,
kann die Röhre 10 den
dynamischen Druck des Abgases sowie den statischen Druck desselben
einfangen.
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Dieses vorteilhafte Phänomen ist
aus dem Diagramm von 11 verständlich,
das den positiven Druck, der durch die Druckzuführungsleitung 10 eingefangen
wurde, mit Bezug auf die Motordrehzahl zeigt. Die Kurve, die durch
die durchgezogene Linie dargestellt ist, zeigt den eingefangenen
Druck, wenn das konische offene Ende 13 stromauf zu dem
Abgasstrom gerichtet ist, während
die Kurve, dargestellt durch die gepunktete Linie, den eingefangenen Druck
zeigt, wenn das konische offene Ende 13 senkrecht zu dem
Strom gerichtet ist.
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Mit Bezug auf die 12 bis 18,
insbesondere 13 und 14, ist eine Schalldämpfersteuerung eines
dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Da, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, die
Schalldämpfersteuerung
dieses dritten Ausführungsbeispiels ähnlich ist
in der Konstruktion, wie die des vorgenannten ersten Ausführungsbeispiels,
werden nur Teile und Anordnungen, die unterschiedlich zu denen des
ersten Ausführungsbeispiels
sind, nachfolgend beschrieben.
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Wie aus 14 zu sehen ist, ist in dem dritten Ausführungsbeispiel
der pneumatische Betätigen 11 in
der zweiten Abgasauslassröhre 8 (8c)
durch eine Montageklammer 24 befestigt, die, wie in 16 gezeigt, von der Röhre 8 vorsteht.
Wie am besten in 15 gezeigt,
ist das zylindrische Gehäuse 11f des
Betätigers 11 mit
einem Gewinde an der äußeren Oberfläche 11h ausgebildet,
mit dem eine Mutter 11e im Eingriff ist. Ein Flansch 11g ist
einstückig
an einem Ende des Gehäuses 11f ausgebildet. Die
Montageklammer 24 hat eine Öffnung 24a, durch die
das zylindrische Gehäuse 11f eingesetzt
ist. Durch Drehen der Mutter 11i in die Befestigungsrichtung
wird der Betätiger 11 an
der Klammer 24 gesichert.
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Die Kolbenstange 11d des
Betätigers 11 ist mit
einem gabelförmigen
Endabschnnit 11j ausgebildet.
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Wie aus 16 zu sehen ist, weist der Gelenkmechanismus
zur betriebsmäßigen Verbindung der
Schwenkwelle 15 der Ventil-Anordnung 12 mit der
Kolbenstange 11d des Betätigers 11, den gabelförmigen Endabschnitt 11j der
Kolbenstange 11d, den zweiten Verbinder 20 und
den ersten Verbinder 16 auf. Der zweite Verbinder 20 ist
an einem Ende mit einem vergrößerten Abschnitt 20a (siehe 17) ausgebildet, der in
eine Ausnehmung eingesetzt ist, die zwischen zwei Armen (keine Nummern)
des gabelförmigen
Endabschnitts 11j definiert ist und schwenkbar zu diesen
durch einen Schwenkstift 18a verbunden ist. Das äußere Ende
des zweiten Verbinders 20 ist schwenkbar mit einem Ende
des ersten Verbinders 16 verbunden, der an dem anderen
Ende mit der Schwenkwelle 15 der Klappe 12a verbunden ist.
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Wie aus der 17 zu verstehen ist, ist der Schwenkstift 18a schwenkbar
an einer Trägerplatte 18,
die eine verstärkte
Halteklaue 18b aufweist. Wie aus 18 zu sehen ist, ist nach dem Zusammenbau
die Halteklaue 18b in die Kolbenstange 11d eingehakt,
um den Schwenkstift 18a an seinem Platz zu halten.
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Wie in 18 zu
sehen, ist der vergrößerte Abschnitt 20a des
zweiten Verbinders 20 vollständig mit einem thermischen
Isolationsfilm 19 überzogen.
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Daher ist in diesem dritten Ausführungsbeispiel
aufgrund des vorgesehenen Isolierfilms 19 eine unerwünschte thermische Übertragungen
von dem zweiten Verbinder 20 auf die Kolbenstange 11d minimiert,
so daß die
Lebenserwartung des Betätigers 11 verlängert ist,
insbesondere die Lebenserwartung des Dichtungselements des Kolbens 11b.
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Aufgrund der robusten Struktur des
Verbindungsmechanismus, der in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzt ist,
wird die Bewegung der Kolbenstange 11d des Betätigers 11 sicher
auf die Klappe 12a der Ventil-Anordnung 12 übertragen.
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Der Schwenkstift 11a kann
leicht von dem gabelförmigen
Endabschnitt 11j entfernt werden durch Ziehen und Außereingriffbringen
der Halteklaue 11b von der Kolbenstange 11d. Dadurch
kann die Wartung des Verbindungsmechanismus und dadurch die der
Schalldämpfersteuerung
einfach durchgeführt
werden.