EP0158013A1 - Reflexionsschalldämpfer für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0158013A1
EP0158013A1 EP85100933A EP85100933A EP0158013A1 EP 0158013 A1 EP0158013 A1 EP 0158013A1 EP 85100933 A EP85100933 A EP 85100933A EP 85100933 A EP85100933 A EP 85100933A EP 0158013 A1 EP0158013 A1 EP 0158013A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflection
shells
silencer according
tubes
housing
Prior art date
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Granted
Application number
EP85100933A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0158013B1 (de
Inventor
Kurt Ing. Grad. Schad
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Gora
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adam Opel GmbH
Original Assignee
Adam Opel GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Adam Opel GmbH filed Critical Adam Opel GmbH
Publication of EP0158013A1 publication Critical patent/EP0158013A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0158013B1 publication Critical patent/EP0158013B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling

Definitions

  • the invention relates to a reflection silencer for internal combustion engines, consisting of a closed housing provided with an inlet and an outlet connection, in which two at least partially overlapping pipes are arranged in the axial direction, one of which is connected to the inlet connection and on its circumference has a passage area through which the exhaust gases pass from the inlet connector into the interior of the housing, and of which the other is connected to the outlet connector and has a passage area on its circumference through which the exhaust gases pass from the housing to the outlet connector.
  • the principle of sound insulation with the aid of reflection is that a reflective obstacle is arranged in the sound line channel in such a way that the largest possible proportion of the sound wave is extinguished by interference between the reflected and the incident sound wave. It should be noted that walls arranged in the propagation path as well as changes in the cross-section of the sound-conducting channel represent an obstacle for sound waves. Therefore, the simplest version of a reflection silencer consists of a closed housing of relatively large diameter, to which an inlet connector and an outlet connector of smaller diameter are connected.
  • Mufflers for internal combustion engines also serve to smooth out the loud, pulsating gas flow that the internal combustion engine generates through its exhaust system and to reduce the muzzle noise, which primarily results from the ignition noise.
  • the sound insulation for internal combustion engines is so difficult because the critical noise spectrum is very broadband, namely in a range from about 50 to 1000 Hz, which is the reason why silencers for internal combustion engines are relatively complicated structures, or that several silencers in series have to be switched in order to cover the noise spectrum as completely as possible.
  • the damping effect of reflection mufflers can be further improved by controlling the exhaust gas flow leading to throttling effects.
  • a reflection silencer of the type specified is known from US-PS 3 191 715.
  • the tubes connected to the inlet and the outlet run transversely to the housing axis. This is intended to ensure that the inflowing exhaust gases pass through approximately three times the length of the housing before they leave the housing again.
  • the main flow of the exhaust gas runs along the pipe connected to the inlet, leaves it at its open end approximately in the middle of the housing, is reflected on the housing wall, between the drill and the housing wall, is directed back towards the entrance, whereupon it is reversed in the direction of the input open, near the middle of the housing end of the pipe connected to the outlet is introduced.
  • a much smaller part of the exhaust gas flow passes through a plurality of slots provided on the pipes from the housing inlet to the housing outlet in order to enable the pulsating exhaust gas flow to expand and the flow resistance to be reduced.
  • This known reflection silencer is sound-absorbing only in a relatively small, medium frequency range.
  • the smoothing of the pulsating exhaust gas flow is only incompletely guaranteed.
  • the inclusion of the entire housing wall has a detrimental effect on the insulation value of this silencer, since in this way a very considerable part of the exhaust noise is emitted to the surroundings via the housing wall.
  • Another reflection silencer for internal combustion engines is known from DE-PS 617 831.
  • the housing of this muffler has sloping boundary surfaces and is divided into a plurality of chambers connected to one another by pipes of different diameters, each of which insulates a different, relatively narrow limit range of the noise spectrum.
  • the arrangement of the pipes slightly improves the individual insulation range of each chamber above the chamber cut-off frequency, but a step-by-step course of the insulation is also retained by this measure.
  • This silencer also emits a significant proportion of the exhaust gas noise to the surroundings via the housing wall.
  • a subdivision into subchambers also characterizes the additional device for silencers known from DE-PS 626 321, in which two transversely extending pipes of different lengths are inserted in the single partition, one of which has one end at the level of the housing inlet in the Partition is used.
  • the pipe opposite the inlet should be sufficient to a lesser extent for a smooth passage of the exhaust gases, as a result of which the exhaust gases are forced to make a detour via the pipe arranged offset to the inlet opening, which is intended to make the sound insulation more uniform.
  • a disadvantage is the increasing flow resistance of this additional device for a silencer with increasing speed, which has unfavorable repercussions on the internal combustion engine itself.
  • the sound-absorbing effect of this additional device is limited to a very narrow frequency range.
  • the silencer known from US Pat. No. 3,469,652 is used primarily for smoothing the pulsating exhaust gas flow.
  • the damper housing itself is tuned to the low frequency part of the noise spectrum and acoustically coupled to a pair of curved tubes extending between the inlet and the outlet, which in turn are connected to the inlet and outlet with a curved tube connecting the inlet and the outlet.
  • the relatively good smoothing of the pulsating exhaust gas flow is opposed by a narrow-band noise damping in this silencer, whereby a considerable part of the noise spectrum is also radiated outwards via the damper housing.
  • the object of the present invention is to provide a reflection muffler of the type specified, which broadly attenuates the critical noise spectrum of the exhaust gases and at the same time smoothes the pulsating exhaust gas flow sufficiently, the structure being compact, the manufacture economically possible and the number of components required which are of simple design should be as small as possible.
  • the risk of corrosion and / or burnout of the housing is to be counteracted by the design according to the invention.
  • the pass-through areas are provided only on the sides opposite the respective other tube, that the pass-through areas are opposite first reflection shells, and in that the first reflection shells on the side of the tubes facing away from the pass-through areas two reflection bowls face each other.
  • the passage areas are preferably formed essentially over the entire length of the tubes and have the shape of rectangular windows.
  • the tubes are arranged overlapping substantially over the entire length between the housing end walls, which are preferably arranged parallel to one another, which ensures that the sound waves, even when largely open tubes are used, are conducted exclusively between the two tube reflection shell systems, so that no sound is emitted via the housing wall.
  • the tubes are each tightly connected with their ends facing away from the inlet connector or outlet connector, it is expedient to provide the tubes with circumferentially closed end regions, which are preferably relatively short.
  • the first reflection shells are preferably tubular and have on the side facing away from the passage areas of the tubes an approximately the entire length of the shell reflection window, which has a rectangular shape in plan view and its opening angle with respect to the shell axis between 45 ° and 90 °, in particular about 60 °.
  • the ends of the first reflection shells are expediently tightly connected to the housing end walls and have relatively short, circumferentially closed end regions, the length of which is preferably equal to the length of the end regions of the tubes.
  • both the first and the second reflection shells are at an acute angle to one another, the angle included by the first reflection shells being smaller than the angle included by the tubes, while the angle included by the second reflection shells is smaller than the angle enclosed by the first reflection shells.
  • the axes of the first reflection shell preferably coincide with the tube axes on the inlet side, while the axes of the second reflection shells essentially coincide with the axes of the first reflection shells on the outlet side.
  • the tubes are preferably located essentially within the first reflection shells.
  • the second reflection shells which are tightly connected at the end to the housing end walls have opening areas which are advantageously provided on their sides facing away from the assigned reflection shell windows, the opening angles of the second reflection shells with respect to their axes being less than 180 ° and in particular being about 90 °.
  • the first reflection shells are expediently only partially arranged within the second reflection shells and in such a way that between the first reflection shells and the longitudinal edges of the second ones delimiting the opening areas Reflective shells, each with two separate opening areas.
  • the flow path of the exhaust gases is indicated by arrows in FIG.
  • the exhaust gases pass through an inlet connection 6 inserted in the upper region of a flat inlet end wall 8 of the damper housing 10 into the interior of the reflection muffler, which they essentially have via an arranged in the lower region at a distance from the inlet end wall 6 parallel to the latter leave the same design, flat outlet end wall 9 used outlet port 7 again.
  • the damper housing 10 consists of two cylinder half-shells 10 ', 10 "with their open sides opposite one another, between which flat and parallel housing side walls 4, 5 extend.
  • a pipe 15 connected to the inlet connector 6 extends obliquely upward from the inlet end wall 8 through the damper housing 10 to the outlet end wall 9, with which it is tightly connected.
  • Another tube 16 is connected to the outlet nozzle 7 and also extends obliquely upwards from the outlet wall 9 to the inlet end wall 8, with which it is tightly connected.
  • the two pipes 15 and 16 thus overlap completely and run parallel to the housing side walls 4 and 5.
  • the pipe axes 15 'and 16' intersect to the left of the inlet wall 8 under a sharp one Angle ⁇ , which is approximately 30 °.
  • the distance between the tubes 15, 16 on the inlet end wall 8 is selected such that the first reflection shells 13, 14, which will be described below, can be accommodated.
  • Rectangular windows 11, 12 are provided on mutually facing sides of the tubes 15 and 16, which extend approximately over the entire tube length and have an opening angle t of approximately 60 ° with respect to the tube axes 15 ', 16'.
  • the tubes 15, 16, however, have a short, circumferentially closed end region.
  • Each of the two tubes 15 and 16 is surrounded at an increasing distance by a first reflection shell 13 and 14 and by a second reflection shell 21 and 22, which are tightly connected to the end walls 8, 9 on the end face.
  • the first reflection shells 13, 14 are tubular and surround the associated tube 15 or 16. They have rectangular windows 17, 18 on the side facing away from the windows 11, 12 of the tubes 15, 16, which are almost the entire length of the housing 10 extend and have an opening angle with respect to the shell axis 13 ', 14' of approximately 90 °.
  • the second reflection shells 21, 22 extend over an angle of approximately 270 ° and lie with their closed side radially opposite the windows 17, 18.
  • the first reflection shells 13, 14 extend through the open side of the second reflection shells 21, 22 at a distance from the longitudinal edges 21 ', 22' of the second reflection shells 21, 22. This creates axially continuous opening areas 19, 19 'and 20, 20' .
  • the axes of the first and second reflection shells 13, 14 and 21, 22 lie essentially in the same plane as the axes 15 ', 16' of the two pipes 15 and 16 and intersect to the left of the inlet end wall 8. That of the axes 13 ', 14' of the first reflection shells 13, 14 included angle ⁇ is smaller than the angle ⁇ enclosed by the tube axes 15 ', 16' and is approximately 25 °. In contrast, the second reflection shells 21, 22 run at an acute angle ⁇ to one another, which in turn is smaller than the angle enclosed by the first reflection shells 13, 14 and is approximately 10 °.
  • the exhaust gas stream entering the inlet connection 6 of the damper housing 10 flows into the tube 1 and exits the window 11. It is partially reflected back and forth between the tube 15 and the first reflection shell 13 while at the same time moving towards the outlet end wall 9, and partially directed through the first reflection shell 13 to its window 17, through which it reaches the second reflection shell 21, where it is reflected or redirected to the opening areas 19, 19 '.
  • the exhaust gases flow through the housing 10 into the open areas 20, 20' of the second reflection shell 22.
  • the exhaust gas flow passes through the window 18 and after deflection at the first Reflection bowl 14 through the window 12 into the tube 16, whereby multiple reflections occur again.
  • the exhaust gas flow then finally reaches the outlet connection 7 along the pipe 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

Ein das kritische Geräuschspektrum bedämpfender Reflexions-schalldämpfer (10) weist ein in Längsrichtung mit einem Fenster (11) versehenes Rohr (15) auf, das mit einem Gehäuse- einlaß (6) verbunden ist sowie ein mit dem Auslaßstutzen (7) verbundenes Rohr (16) das ebenfalls ein über die Rohrlänge sich erstreckendes Fenster (12) aufweist, Jedem der beiden Rohre (15, 16) ist jeweils ein Paar von Reflexionsschalen (13, 21; 14, 22) zugeordnet, die gegenüber den Rohrfenstern (11, 12) so orientiert sind, daß der aus dem Fenster (11) austretende bzw. in das Fenster (12) eintretende Abgasstgrom vielfach reflektiert wird, bevor er wieder am Auslaßstutzen (7) aus dem Dämpfergehäuse (10) austritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Reflexionsschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem mit einem Einlaß-und einem Auslaßstutzen versehenen, geschlossenen Gehäuse, in dem in axialer Richtung zwei zumindest teilweise einander überlappende Rohre angeordnet sind, von denen das eine mit dem Einlaßstutzen verbunden ist und auf seinem Umfang einen Durchlaßbereich aufweist, durch den die Abgase vom Einlaßstutzen in das Innere des Gehäuses gelangen, und von denen das andere mit dem Auslaßstutzen verbunden ist und auf seinem-Umfang einen Durchlaßbereich aufweist, durch den die Abgase aus dem Gehäuse zum Ablaßstutzen gelangen.
  • Das Prinzip der Schalldämmung mit Hilfe von Reflexion besteht darin, daß im Schalleitungskanal ein reflektierendes Hindernis so angeordnet ist, daß möglichst große Anteile der Schallwelle durch Interferenz der reflektierten mit der einfallenden Schallwelle gelöscht wird. Dabei ist zu beachten, daß für Schallwellen sowohl im Ausbreitungsweg angeordnete Wände wie auch Querschnittsänderungen des schallführenden Kanals ein Hindernis darstellen. Deshalb besteht die einfachste Ausführung eines Reflexionsschalldämpfers aus einem geschlossenen Gehäuse relativ großen Durchmessers, an das ein Einlaßstutzen und ein Auslaßstutzen geringeren Durchmessers angeschlossen sind.
  • Weiter dienen Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen dazu, den lauten, pulsierenden Gasstrom, den die Brennkraftmaschine durch ihre Auspuffanlage erzeugt, zu glätten und das Mündungsgeräusch zu reduzieren, das in erster Linie vom Zündgeräusch herrührt. Die Schalldämmung für Brennkraftmaschinen gestaltet sich deshalb so schwierig, weil das kritische Geräuschspektrum sehr breitbandig vorliegt, nämlich in einem Bereich von etwa 50 bis 1000 Hz, was der Grund dafür ist, daß Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen relativ komplizierte Gebilde darstellen, oder daß mehrere Schalldämpfer in Reihe geschaltet werden müssen, um das Geräuschspektrum möglichst vollständig abzudecken.
  • Die Dämpfungswirkung von Reflexionsschalldämpfern läßt sich durch eine zu Drosseleffekten führende Steuerung des Abgasstromes zusätzlich verbessern.
  • Ein Reflexionsschalldämpfer der angegebenen Gattung ist aus der US-PS 3 191 715 bekannt. Bei diesem bekannten Reflexionsschalldämpfer verlaufen die mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß verbundenen Rohre quer zur Gehäuseachse. Hierdurch soll bewirkt werden, daß die einströmenden Abgase in etwa die dreifache Gehäuselänge durchlaufen, bevor sie das Gehäuse wieder verlassen. Der Hauptstrom des Abgases verläuft längs des mit dem Einlaß verbundenen Rohres, verläßt dieses an seinem offenen Ende etwa in Gehäusemitte, wird an der Gehäusewandung reflektiert, zwischen den bohren und der Gehäusewandung mit Richtung auf den Eingang zurückgeleitet, worauf er nach einer weiteren Richtungsumkehr in das offene, in der Nähe der Gehäusemitte liegende Ende des mit dem Auslaß verbundenen Rohres eingeleitet wird. Ein wesentlich geringerer Teil des Abgasstroms gelangt über eine Vielzahl von Schlitzen, die auf den Rohren vorgesehen sind, vom Gehäuseeinlaß zum Gehäuseauslaß, um eine Expansion des pulsierenden Abgasstroms sowie eine Verringerung des Strömungswiderstandes zu ermöglichen. Dieser bekannte Reflexionsschalldämpfer ist nur in einem relativ kleinen, mittleren Frequenzbereich schalldämmend wirksam. Zudem ist die erreichte Glättung des pulsierenden Abgasstroms nur unvollständig gewährleistet. Die Einbeziehung der gesamten Gehäusewandung wirkt sich nachteilig auf den Dämmwert dieses Schalldämpfers aus, da auf diese Weise ein ganz erheblicher Teil des Auspuffgeräusches über die Gehäusewandung an die Umgebung abgestrahlt wird.
  • Ein weiterer Reflexionsschalldämpfer für Brennkraftmaschinen ist aus der DE-PS 617 831 bekannt. Das Gehäuses dieses Schalldämpfers weist schräge Begrenzungsflächen auf und ist in eine Vielzahl von durch Rohre verschiedenen Durchmessers miteinander verbundene Kammern unterteilt, die jede für sich einen anderen, relativ schmalen Grenzbereich des Geräuschspektrums dämmt. Durch die Anordnung der Rohre wird der individuelle Dämmberei-ch jeder Kammer oberhalb der Kammergrenzfrequenz geringfügig verbessert, ein stufiger Verlauf der Dämmung bleibt jedoch auch durch diese Maßnahme bestehen. Auch dieser Schalldämpfer strahlt einen beträchtlichen Anteil des Abgasgeräusches über die Gehäusewandung an die Umgebung ab.
  • Eine Unterteilung in Teilkammern zeichnet auch das aus der DE-PS 626 321 bekannte Zusatzgerät für Schalldämpfer aus, bei welchem in die einzige Trennwand zwei quer zueinander verlaufende Rohre verschiedener Länge eingesetzt sind, von denen das eine mit einem Ende auf der Höhe des Gehäuseeinlasses in der Trennwand eingesetzt ist. Bei zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine soll auf diese Weise das dem Einlaß gegenüberliegende Rohr in immer geringerem Maße für einen glatten Durchgang der Abgase ausreichen, wodurch die Abgase zu einem Umweg über das zur Eintrittsöffnung versetzt angeordnete Rohr gezwungen ist, was eine Vergleichmäßigung der Schalldämmung bewirken soll. Nachteilig ist der mit steigender Drehzahl wachsende Strömungswiderstand dieses Zusatzgeräts für einen Schalldämpfer, was ungünstige Rückwirkungen auf die Brennkraftmaschine selbst hat. Außerdem ist die schalldämpfende Wirkung dieses Zusatzgerätes auf einen sehr engen Frequenzbereich beschränkt.
  • Vorwiegend zur Glättung des pulsierenden Abgasstroms dient der aus der US-PS 3 469 652 bekannte Schalldämpfer. Das Dämpfergehäuse selbst ist auf den niederfrequenten Teil des Geräuschspektrums abgestimmt und an ein Paar gekrümmte, zwischen dem Einlaß und dem Auslaß verlaufende Rohre akustisch angekuppelt, welche ihrerseits anschließend an den Einlaß den Auslaß mit einem den Einlaß und den Auslaß verbindenden gekrümmten Rohr verbunden sind. Der relativ guten Glättung des pulsierenden Abgasstroms steht bei diesem Schalldämpfer eine schmalbandige Geräuschdämpfung gegenüber, wobei auch hier über das Dämpfergehäuse ein erheblicher Teil des Geräuschspektrums nach außen abgestrahlt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen ReflexionsSchalldämpfer der angegebenen Gattung zu schaffen, der das kritische Geräuschspektrum der Abgase breitbandig bedämpft und gleichzeitig den pulsierenden Abgasstrom ausreichend glättet, wobei der Aufbau kompakt, die Herstellung wirtschaftlich möglich und die Zahl der erforderlichen Bauteile, die einfach ausgebildet sein sollen, möglichst gering sein soll. Außerdem soll durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Gefahr der Korrosion und/oder des Durchbrennens des Gehäuses entgegengewirkt werden.
  • Diese Aufgabe wird in Übereinstimmung mit dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß die Durchlaßbereiche lediglich an den dem jeweiligen anderen Rohr gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind, daß den Durchlaßbereichen erste Reflexionsschalen gegenüberliegen, und daß den ersten Reflexionsschalen auf der von den Durchlaßbereichen abgewandten Seite der Rohre zwei Reflexionsschalen gegenüberliegen. Dadurch wird der Geräuschanteil des Abgasstromes auf kleinstem Raum in vielfältiger Weise reflektiert, wobei er bei jeder Reflexion mit einem anderen Hindernis bzw. einem anderen Kanalquerschnitt konfrontiert wird, was zu einer breitbandigen Dämpfung der Geräuschanteile führt. Eine direkte Beaufschlagung der Gehäusewände mit den heißen Abgasen ist dabei wirksam vermieden.
  • Der anschließend an den Gehäuseeinlaß mittels der Reflexionsschalen auf die beiden Rohre aufgeteilte Abgasstrom wird im Bereich des Gehäuseauslasses wieder zusammengeführt, wodurch die verschiedenfrequenten Geräuschwellen einem weiteren Gangunterschied und damit weiteren zur Dämpfung beitragenden Auslöschungen ausgesetzt sind.
  • Da der Abgasstrom im wesentlichen zwischen den Reflexionsschalen der beiden Rohre geführt ist, wird die Abstrahlung von Geräuschen über die Gehäusewandung erheblich herabgesetzt.
  • Der lange Weg, welchen der pulsierende Abgasstrom durchlaufen muß, ergibt eine weitgehende Glättung der Schwingungen des Abgasstroms. All diese vorteilhaften Wirkungen werden mit einem äußerst kompakten und damit platzsparenden Aufbau und mit zumindest rohrähnlichen Bauteilen erzielt, die preisgünstig zur Verfügung stehen und eine wirtschaftliche Herstellung gestatten.
  • Vorzugsweise sind die Durchlaßbereiche im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohre ausgebildet und weisen die Form rechteckiger Fenster auf. Dadurch werden die Geräuschwellen und der Abgasstrom über die gesamte Rohrlänge hinweg zwischen den Rohren und den Reflexionsschalen sowie zwischen den beiden Rohr-Reflexionsschalensystemen hinweg reflektiert bzw. geleitet, wodurch die Dämpfungswirkung und die Glättung des Abgasstromes weiter verbessert wird. Die über einen weiten Bereich offenen Rohre setzen dem Abgasstrom praktisch keinen Strömungswiderstand entgegen, so daß ungünstige Rückwirkungen durch einen Stau der Abgase im Schalldämpfer auf die Brennkraftmaschine vermieden werden.
  • Die Rohre sind im wesentlichen über die gesamte Länge zwischen den vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Gehäusestirnwänden überlappend angeordnet, wodurch gewährleistet ist, daß die Geräuschwellen auch dann, wenn weitgehend offene Rohre verwendet werden, ausschließlich zwischen den beiden Rohr-Reflexionsschalensystemen geleitet werden, so daß kein Schall über die Gehäusewandung abgestrahlt wird.
  • Um eine Abstrahlung der Abgasgeräusche über die Gehäusestirnwände, mit denen die Rohre jeweils mit ihren vom Einlaßstutzen bzw. Auslaßstutzen abgewandten Ende dicht verbunden sind, zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Rohre mit umfangsmäßig geschlossenen Endbereichen zu versehen, die vorzugsweise relativ kurz sind.
  • Eine in der Praxis besonders bedeutsame Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß die Rohrachsen unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen, wobei der von den Rohrachsen eingeschlossene Winkel zwischen 3 und 450, vorzugsweise etwa 30° beträgt, und wobei der Scheitel des Winkels auf der Einlaßseite liegt, d.h. daß die Rohre von der Einlaß- zur Auslaßseite hin auseinanderlaufen, so daß der Weg, den der Abgasstrom von einem Rohr-Reflexionsschalensystem zum anderen von der Einlaß- zur Auslaßseite hin durchläuft kontinuierlich größer wird und das kritische Geräuschspektrum nicht nur breitbandig sondern auch sehr gleichmäßig bedämpft wird.
  • Vorzugsweise sind die ersten Reflexionsschalen rohrförmig ausgebildet und weisen auf der von den Durchlaßbereichen der Rohre abgewendeten Seite ein annähernd über die gesamte Schalenlänge verlaufendes Reflexionsfenster auf, das in Draufsicht eine rechteckige Form aufweist und dessen öffnungswinkel bezüglich der Schalenachse zwischen 45° und 90°, insbesondere etwa 60° beträgt.
  • Zweckmäßigerweise sind die Enden der ersten Reflexionsschalen mit den Gehäusestirnwänden dicht verbunden und weisen relativ kurze, umfangsmäßig geschlossene Endbereiche auf, deren Länge vorzugsweise gleich der Länge der Endbereiche der Rohre ist.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sowohl die ersten wie auch die zweiten Reflexionsschalen unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen, wobei der von den ersten Reflexionsschalen eingeschlossene Winkel kleiner ist als der von den Rohren eingeschlossene Winkel, während der von den zweiten Reflexionsschalen eingeschlossene Winkel kleiner ist als der von den ersten Reflexionsschalen eingeschlossene Winkel. Vorzugsweise fallen die Achsen der ersten Reflexionsschale mit den Rohrachsen auf der Einlaßseite zusammen, während die Achsen der zweiten Reflexionsschalen mit den Achsen der ersten Reflexionsschalen auf der Auslaßseite im wesentlichen zusammenfallen.
  • Vorzugsweise befinden sich die Rohre im wesentlichen innerhalb der ersten Reflexionsschalen.
  • Die endseitig mit den Gehäusestirnwänden dicht verbundenen zweiten Reflexionsschalen weisen öffnungsbereiche auf, die vorteilhafterweise an ihren von den zugeordneten Reflexionsschalenfenstern abgewandten Seiten vorgesehen sind, wobei die öffnungswinkel der zweiten Reflexionsschalen bezüglich ihrer Achsen kleiner als 180° sind und insbesondere bei etwa 90° liegen.
  • Zweckmäßigerweise sind die ersten Reflexionsschalen nur teilweise innerhalb der zweiten Reflexionsschalen angeordnet und zwar derart, daß zwischen den ersten Reflexionsschalen und den die Öffnungsbereiche begrenzenden Längsrändern der zweiten Reflexionsschalen, je zwei voneinander getrennte Öffnungsbereiche vorliegen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Reflexionsschalldämpfer und
    • Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in Figur 1.
  • In Figur 1 ist der Strömungsweg der Abgase mit Pfeilen gekennzeichnet. Von der Auspuffanlage des Motors gelangen die Abgase über einen im oberen Bereich einer ebenen Einlaßstirnwand 8 des Dämpfergehäuses 10 eingesetzten Einlaßstutzen 6 in das Innere des Reflexionsschalldämpfers, welchen sie über einen im unteren Bereich einer im Abstand von der Einlaßstirnwand 6 parallel zu dieser angeordneten, im wesentlichen gleich ausgebildeten, ebenen Auslaßstirnwand 9 eingesetzten Auslaßstutzen 7 wieder verlassen. Zwischen den beiden Stirnwänden 8, 9 besteht das Dämpfergehäuse 10 aus zwei mit ihren offenen Seiten einander gegenüberliegenden Zylinderhalbschalen 10', 10", zwischen denen sich ebene und zueinander parallele Gehäuseseitenwände 4, 5 erstrecken.
  • Ein mit dem Einlaßstutzen 6 verbundenes Rohr 15 erstreckt sich von der Einlaßstirnwand 8 durch das Dämpfergehäuse 10 schräg nach oben bis zur Auslaßstirnwand 9, mit welcher es dicht verbunden ist. Ein weiteres Rohr 16 ist mit dem Auslaßstutzen 7 verbunden und erstreckt sich von der Auslaßwand 9 ebenfalls schräg nach oben bis zur Einlaßstirnwand 8, mit welcher es dicht verbunden ist. Die beiden Rohre 15 und 16 überlappen sich also vollständig und verlaufen prallel zu den Gehäuseseitenwänden 4 und 5. Die Rohrachsen 15' und 16' schneiden sich links von der Einlaßwand 8 unter einem spitzen Winkel α, der etwa 30° beträgt. Der Abstand der Rohre 15, 16 an der Einlaßstirnwand 8 ist derart gewählt, daß die im folgenden noch zu beschreibenden ersten Reflexionsschalen 13, 14 untergebracht werden können.
  • Auf einander zugewandten Seiten der Rohre 15 und 16 sind rechteckige Fenster 11, 12 vorgesehen, die sich annähernd über die gesamte Rohrlänge erstrecken und bezüglich der Rohrachsen 15', 16' einen öffnungswinkel t von etwa 60° aufweisen. Die Rohre 15, 16 weisen jedoch einen kurzen, umfangsmäßig geschlossenen Endbereich auf.
  • Jedes der beiden Rohre 15 und 16 ist in zunehmendem Abstand von einer ersten Reflexionsschale 13 bzw. 14 und von einer zweiten Reflexionsschale 21 bzw. 22 umgeben, die stirnseitig mit den Stirnwänden 8, 9 dicht verbunden sind.
  • Die ersten Reflexionsschalen 13, 14 sind rohrförmig ausgebildet und umgeben das zugeordnete Rohr 15 bzw. 16. Sie weisen auf den von den Fenstern 11, 12 der Rohre 15, 16 abgewandten Seite rechteckige Fenster 17, 18 auf, die sich fast über die gesamte Länge des Gehäuses 10 erstrecken und einen öffnungswinkel bezüglich der Schalenachse 13', 14' von etwa 90° aufweisen. Die zweiten Reflexionsschalen 21, 22 erstrecken sich über einen Winkel von etwa 270° und liegen mit ihrer geschlossenen Seite den Fenstern 17, 18 radial gegenüber. Durch die offene Seite der zweiten Reflexionsschalen 21, 22 erstrecken sich die ersten Reflexionsschalen 13, 14 mit Abstand von den Längsrändern 21', 22' der zweiten Reflexionsschalen 21, 22. Hierdurch entstehen axial durchgehende Öffnungsbereiche 19, 19' bzw. 20, 20'.
  • Die Achsen der ersten und zweiten Reflexionsschalen 13, 14 bzw. 21, 22 liegen im wesentlichen in derselben Ebene wie die Achsen 15', 16' der beiden Rohre 15 und 16 und schneiden sich links von der Einlaßstirnwand 8. Der von den Achsen 13', 14' der ersten Reflexionsschalen 13, 14 eingeschlossene Winkel ß ist kleiner als der von den Rohrachsen 15', 16' eingeschlossene Winkel α und beträgt etwa 25°. Demgegenüber verlaufen die zweiten Reflexionsschalen 21, 22 unter einem spitzen Winkel γ zueinander, der wiederum kleiner ist als der von den ersten Reflexionsschalen 13, 14 eingeschlossene Winkel und etwa 10° beträgt.
  • Nachfolgend soll der Strömungsverlauf der Abgase innerhalb des erfindungsgemäßen Reflexionsschalldämpfers anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben werden.
  • Der am Einlaßstutzen 6 des Dämpfergehäuses 10 eintetende Abgasstrom strömt in das Rohr 1 und tritt aus dem Fenster 11 aus. Er wird teilweise zwischen dem Rohr 15 und der ersten Reflexionsschale 13 hin- und herreflektiert, während er sich gleichzeitig auf die Auslaßstirnwand 9 zubewegt, und teilweise durch die erste Reflexionsschale 13 zu deren Fenster 17 gelenkt, durch das er auf die zweite Reflexionsschale 21 gelangt, wo er zu den Öffnungsbereichen 19, 19' reflektiert bzw. umgelenkt wird. Durch die öffnungsbereiche 19, 19' strömen die Abgase durch das Gehäuse 10 in die offenen Bereiche 20, 20' der zweiten Reflexionsschale 22. Nach Reflexion bzw. Umlenkung an der zweiten Reflexionsschale 22 tritt der Abgasstrom durch das Fenster 18 und nach Umlenkung an der ersten Reflexionsschale 14 durch das Fenster 12 in das Rohr 16 ein, wobei wieder Vielfachreflexionen auftreten. Entlang des Rohres 16 gelangt der Abgasstrom dann schließlich zu dem Auslaßstutzen 7.
  • Die vielfältig auftretenden Interferenzen innerhalb jedes Rohrschalensystems sowie von Rohrschalensystem zu Rohrschalensystem bewirkt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung, daß eine Bildung von stehenden Wellen innerhalb des Schalldämpfergehäuses unterbunden wird. Die stark unterschiedlichen Wege, welche verschiedene Mengen des Abgasstromes innerhalb des Dämpfergehäuses durchlaufen, führt zu einer Vielzahl von Auslöschungen, womit das kritische Geräuschspektrum des Abgasstroms effektiv und gleichmäßig bedämpft wird.

Claims (27)

1. Reflexionsschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem mit einem Einlaß- und einem Auslaßstutzen versehenen, geschlossenen Gehäuse, in dem in axialer Richtung zwei zumindest teilweise einander überlappende Rohre angeordnet sind, von denen das eine mit dem Einlaßstutzen verbunden ist und auf seinem Umfang einen Durchlaßbereich aufweist, durch den die Abgase vom Einlaßstutzen in das Innere des Gehäuses gelangen, und von denen das andere mit dem Auslaßstutzen verbunden ist und auf seinem Umfang einen Durchlaßbereich aufweist, durch den die Abgase aus dem Gehäuse zum Ablaßstutzen gelangen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbereiche (11, 12) lediglich an den dem jeweiligen anderen Rohr (17, 18) gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind, daß den Durchlaßbereichen (11, 12) erste Reflexionsschalen (13, 14) gegenüberliegen, und daß den ersten Reflexionsschalen (13, 14) auf der von den Durchlaßbereichen (11, 12) abgewandten Seite der Rohre (15, 16) zweite Reflexionsschalen (21, 22) gegenüberliegen.
2. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbereiche (11, 12) im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohre (15, 16) ausgebildet sind.
3. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbereiche (11, 12) in Form rechteckiger Fenster ausgebildet sind.
4. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel (( ) der Durchlaßfenster (11, 12) bezüglich der Rohrachsen (15', 16') zwischen 40 und 60°, vorzugsweise bei etwa 50° liegt.
5. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15, 16) im wesentlichen über die gesamte Länge zwischen den vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Gehäusestirnwänden (8, 9) überlappend angeordnet sind.
6. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15, 16) jeweils mit ihren vom Einlaßstutzen (6) bzw. Auslaßstutzen (7) abgewandten Ende mit der Gehäusestirnwand (8, 9) dicht verbunden sind.
7. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15, 16) umfangsmäßig geschlossene Endbereiche aufweisen, die vorzugsweise relativ kurz sind.
8. - Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrachsen (15', 16') unter einem spitzen Winkel (cL) zueinander verlaufen.
9. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der von den Rohrachsen (15', 16') eingeschlossene Winkel (α) zwischen 3 und 45°, vorzugsweise etwa 30° beträgt.
10. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel des Winkels (α) auf der Einlaßseite liegt.
11. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Reflexionsschalen (13, 14) rohrförmig ausgebildet sind und auf der von den Durchlaßbereichen (11, 12) der Rohre (15, 16) abgewendeten Seite ein annähernd über die gesamte Schalenlänge verlaufendes Reflexionsschalenfenster (17, 18) aufweisen.
12. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschalenfenster (17, 18) in Draufsicht eine rechteckige Form aufweisen.
13. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungswinkel der Reflexionsschalenfenster (17, 18) bezüglich der Schalenachse ( 13, 14) zwischen 60° und 90°, vorzugsweise bei etwa 800 liegt.
14. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der ersten Reflexionsschalen (13, 14) mit den Gehäusestirnwänden (8, 9) dicht verbunden sind.
15. Reflexionsschalldämpfer nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Reflexionsschalen (13, 14) relativ kurze, umfangsmäßig geschlossene Endbereiche aufweisen, deren Länge vorzugsweise etwa gleich der Länge der Endbereiche der Rohre (15, 16) ist.
16. Reflexionsschalldämpfer nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Reflexionsschalen (13, 14) unter einem spitzen Winkel (ß) zueinander verlaufen, der vorzugsweise zwischen 150 und 35° und insbesondere etwa 25° beträgt.
17. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der von den ersten Reflexionsschalen (13, 14) eingeschlossene Winkel (ß) kleiner ist als der von den Rohren (15, 16) eingeschlossene Winkel (α).
18. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrachsen (15', 16') und die Achsen der ersten Reflexionsschale (17', 18') auf der Einlaßseite im wesentlichen zusammenfallen.
19. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15, 16) sich im wesentlichen innerhalb der ersten Reflexionsschalen (13, 14) befinden.
20. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbereiche (19', 20') der zweiten Reflexionsschalen (21, 22) an ihren von den zugeordneten Reflexionsschalenfenstern (17, 18) abgewandten Seiten vorgesehen sind.
21. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungswinkel der zweiten Reflexionsschalen (21, 22) bezüglich ihrer Achsen kleiner als 180° sind und vorzugsweise bei etwa 90° liegen.
22. Reflexionsschalldämpfer nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der zweiten Reflexionsschalen (21, 22) mit den Gehäusestirnwänden (8, 9) dicht verbunden sind.
23. Reflexionsschalldämpfer nach einem der Ansprüche 20 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Reflexionsschalen (21, 22) unter einem spitzen Winkel (γ) zueinander verlaufen.
24. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der von den zweiten Reflexionsschalen (21, 22) eingeschlossene Winkel (α) kleiner ist als der von den ersten Reflexionsschalen (13, 14) eingeschlossene Winkel (β).
25. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (17', 18'; 23', 24') der ersten und zweiten Reflexionsschalen (13, 14; 21, 22) auf der Auslaßseite im wesentlichen zusammenfallen.
26. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Reflexionsschalen (13, 14) nur teilweise innerhalb der zweiten Reflexionsschalen (21, 22) angeordnet sind, derart, daß zwischen den ersten Reflexionsschalen (13, 14) und den die Öffnungsbereiche begrenzenden Längsrändern (21', 22') der zweiten Reflexionsschalen (21, 22) je zwei voneinander getrennte Öffnungsbereiche (19, 19'; 20, 20') vorliegen.
27. Reflexionsschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Reflexionsschalen (21, 22) mit Abstand von Zylinderhalbschalen (10', 10'') des Dämpfergehäuses (10) umgeben sind, die durch zueinander parallele ebene Gehäuseseitenwände (4, 5) miteinander verbunden sind.
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