EP0163024B1

EP0163024B1 - Reflexions-Abgasschalldämpfer

Info

Publication number: EP0163024B1
Application number: EP85102989A
Authority: EP
Inventors: Alfons Zachmann; Hermann Ermer; Franz Lüftenegger
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 1984-05-09
Filing date: 1985-03-15
Publication date: 1988-11-02
Also published as: DE3417131A1; ATE38410T1; EP0163024A1; DE3417131C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflexionsabgasschalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, mit die Schalldämpferkammern durchsetzenden Abgasrohren, wobei den Abgasrohren der eingangsseitigen Abgasschalldämpferkammer abgestimmte Resonatoren zugeordnet sind.
In derartigen Reflexionsabgasschalldämpfern wird durch Vielfachreflexion in den einzelnen Schalldämpferkammern eine weitgehende Reduzierung der Schallenergie und damit die gewünschte Schalldämpfung erzielt. Diese unselektive mechanische Schallreduzierung infolge Vielfachreflexionen in den Kammern ermöglicht jedoch keine vollständige Schallauslöschung. Insbesondere gilt dies für solche Frequenzen, deren Wellenlängen zu den geometrischen Abmessungen der einzelnen Schalldämpferkammern in ungünstigem Verhältnis stehen und in den Durchlaßbereich fallen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Reflexionsabgasschalldämpfer zu schaffen, bei dem durch geeignete konstruktive Maßnahmen auch solche Frequenzpegel, die im Durchlaßbereich der einzelnen Kammern liegen, in ausreichendem Maße gedämpft werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Reflexionsabgasschalldämpfer der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Einlaßabgasrohr eine, von der Gasaustrittsöffnung zur Schalldämpferkammer beabstandete, stromauf liegende radiale Öffnung aufweist, die von einem Blech derart überwölbt ist, daß zwei axiale, sichelförmige Koppelöffnungen in die Schalldämpferkammer münden.
Durch die besondere Art der Auskopplung tritt praktisch kein Abgas unmittelbar in die entsprechende Schalldämpferkammer, sondern es findet lediglich eine akustische Auskopplung statt, wobei die Kammer nach Art von Helmholtz-Resonatoren so abgestimmt sein kann, daß ein gewünschter Frequenzbereich selektiv besonders stark bedämpft wird. Helmholtz-Resonator-Ausbildung in Verbindung mit der speziellen Auskopplung ist an sich bereits aus der britischen Patentschrift 1074562 bekannt. Dort ist aber die Schalldämpferkammer, in welche der Schall ausgekoppelt wird, nicht von Abgas durchströmt wie beim Anmeldungsgegenstand, so daß es an der für die erfindungsgemäße vollständige Schallvernichtung besonders wesentlichen zusätzlichen Interferenzauslöschung fehlt. Durch die akustische Auskopplung über die speziellen sichelförmigen Koppelöffnungen in Abstand von den Gasaustrittsöffnungen ergibt sich nämlich ein Laufzeitunterschied zwischen den Schallanteilen, die mit dem Gas aus dem EinlaßAbgasrohr in die Schalldämpferkammer austreten, zu den Schallanteilen, die nur akustisch ausgekoppelt worden sind, so daß auf diese Weise über Laufzeitunterschiede echte Interferenzauslöschungen stattfinden können.
In Weiterbildung der Erfindung kann an das auslaßseitige Ende eines Abgasrohrs ein blind endender Rohransatz angekoppelt sein, dessen Länge ein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels der auszulöschenden mittleren Schallwellenlänge ist.
Durch diesen Rohransatz - das blinde Ende ist bevorzugt trichter- oder dachkantförmig ausgebildet, um eine günstige Schallumlenkung zu erreichen - ergeben sich zwischen der einlaufenden Schallwelle und der reflektierten Schallwelle am Rohranfang Verschiebungen um jeweils ungeradzahlige Vielfache einer halben Wellenlänge, so daß sich die ankommende und die reflektierte Welle im Sinne einer Auslöschung überlagern.
Der Rohransatz am Abgasrohr kann ein im gleichen Durchmesser gehaltenes Blindstück, ein durch Umformung im Durchmesser reduziertes oder durch Anschweißen angesetztes Blindstück sein. Die Konstruktion setzt voraus, daß vor Beginn des Blindstückes das Abgasrohr mit seitlichen Öffnungen für den Gasaustritt versehen ist.
Stattdessen ist es aber auch in Ausgestaltung der Erfindung möglich, daß der Rohransatz in Abstand von der Abgasaustritts-Stirnöffnung des koaxialen Abgasrohrs angeordnet und somit im wesentlichen nur akustisch daran angekoppelt ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten, mit zwei selektiven Bedämpfungsresonatoren versehenen Reflexions-Abgasschalldämpfer,
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 11-11 und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen abgewandelten Reflexions-Abgasschalldämpfer mit nur akustischer Ankopplung des Resonator-Rohransatzes.

Im Gehäuse 1 des Abgasschalldämpfers gemäß den Fig. 1 und 2 sind durch Querwände 3, 4 und 5 Reflexions-Kammern 1, 11111 usw. gebildet, die von unterbrochenen Abgasrohren 6, 7, 8 usw. durchsetzt werden. Diese an sich bekannte Konstruktion von Abgasschalldämpfern braucht an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind selektive Resonatorbedämpfungseinrichtungen vorgesehen. Der erste Resonator umfaßt eine Öffnung 9 des Einlaßabgasrohrs 6 für die erste Schalldämpferkammer I, die durch ein Blech 10 überwölbt ist. Dieses Blech 10 ist längs axialer Seitenränder 11 mit dem Abgasrohr 6 verbunden, so daß nur sichelförmige Stirnöffnungen 12 zur Schalldämpferkammer 1 bestehen. Die Länge des Blechs 10 und sein Abstand und damit auch die Größe der Stirnöffnungen 12 sind so gewählt, daß im wesentlichen kein Abgasaustritt durch diese Öffnungen in die Schalldämpferkammer I erfolgt, daß aber auf der anderen Seite ein Resonator gebildet ist, der einen bestimmten vorgebbaren Schallfrequenzbereich selektiv bedämpft.
Eine weitere Möglichkeit einer solchen selektiven Bedämpfung ist am austrittsseitigen Ende des Abgasrohrs 6 dargestellt. An dieses Ende ist ein Rohrstutzen angeschweißt, der am abgelegenen Ende 14 blind endet, so daß in ihn einlaufende Schallwellen reflektiert und zum Eingang 15 zurückgeworfen werden. Durch Abstimmung der Länge dieses Rohransatzes 13 auf ein gewünschtes, möglichst stark zu bedämpfendes, Frequenzband derart, daß gilt L = n . k, wobei n eine ungerade ganze Zahl und λ die mittlere Wellenlänge des zu bedämpfenden Schallfrequenzbandes ist, ergibt sich eine solche Überlagerung, daß die jeweils einlaufende Welle und die reflektierte Welle am Eingang 15 des Rohransatzes sich im Sinne einer Auslöschung überlagern.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 dadurch, daß der Rohransatz 13 nicht unmittelbar an das Ende des Abgasrohrs 6 angeschweißt ist, was bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 es selbstverständlich seitliche Gasaustrittsöffnungen 16 erfordert. Stattdessen ist das Abgasrohr 6 mit einer Stirnaustrittsöffnung 17 versehen, der in Abstand die Eingangsöffnung 15 des Rohransatzes 13 koaxial gegenüberliegt. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Trennwände 3a und 3b vorgesehen, um die Abgasumlenkung in den vorderen Bereich der Schalldämpferkammer I zu bewirken. Im übrigen ist auch bei dieser Ausführungsform nach Fig. 3 wieder die Helmholtzresonator-artige Schallbedämpfungseinrichtung durch eine eingangsseitige Öffnung 9 des Abgasrohrs und ein diese überwölbendes Blech 10 vorgesehen.

Claims

1. Reflexionsabgasschalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, mit die Schalldämpferkammern durchsetzenden Abgasrohren, wobei den Abgasrohren der eingangsseitigen Abgasschalldämpferkammer abgestimmte Resonatoren zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßabgasrohr (6) eine, von der Gasaustrittsöffnung (16) zur Schalldämpferkammer (I) beabstandete, stromauf liegende radiale Öffnung (9) aufweist, die von einem Blech (10) derart überwölbt ist, daß zwei axiale, sichelförmige Koppelöffnungen (12) in die Schalldämpferkammer (I) münden.

2. Reflexionsabgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das auslaßseitige Ende eines Abgasrohres (6) ein blind endender Rohransatz (13) angekoppelt ist, desse Länge ein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels der auszulöschenden mittleren Schall-Wellenlänge ist.

3. Reflexionsabgasschalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohransatz (13) unmittelbar an das mit seitlichen Abgasaustrittsöffnungen (16) versehene Abgasrohr (6) angeschlossen ist.

4. Reflexionsabgasschalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohransatz (13) in Abstand von der Abgasaustritts-Stirnöffnung (17) des koaxialen Abgasrohrs (6) angeordnet ist.