EP0298379A1 - Abgasschalldämpfer - Google Patents

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EP0298379A1
EP0298379A1 EP88110513A EP88110513A EP0298379A1 EP 0298379 A1 EP0298379 A1 EP 0298379A1 EP 88110513 A EP88110513 A EP 88110513A EP 88110513 A EP88110513 A EP 88110513A EP 0298379 A1 EP0298379 A1 EP 0298379A1
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EP
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exhaust silencer
housing
outlet pipe
exhaust
silencer according
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Withdrawn
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EP88110513A
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French (fr)
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Peter Dipl.-Ing. Krause
Edgar Dipl.-Ing. Neubert (Fh)
Manfred Doll
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PAUL GILLET GmbH
Gillet Paul GmbH
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PAUL GILLET GmbH
Gillet Paul GmbH
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/005—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for draining or otherwise eliminating condensates or moisture accumulating in the apparatus

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas silencer, in particular for internal combustion engines in motor vehicles according to the preamble of claim 1.
  • Exhaust silencers of this type are known, for example, from DE-B-32 41 887, DE-A-35 29 010, GB-B-986 576 or GB-B-415 446.
  • Exhaust silencers usually have a closed housing, usually with an oval or round cross-section, which is often divided into chambers by partitions. A standard version is the division into three chambers.
  • the exhaust gases are introduced into the muffler housing via an inlet pipe and led out of the muffler via an outlet pipe. If necessary, both pipes penetrate the partition walls.
  • Every exhaust silencer is to reduce the acoustic energy in the exhaust gases as effectively as possible without excessively braking the exhaust gas flow.
  • the physical phenomena of absorption and reflection are used for this purpose.
  • absorption the pipes carrying the exhaust gases are surrounded by chambers which are filled with absorption material, usually rock or basalt wool, and these are coupled with the help suitable perforations in the pipe walls acoustically. This results in a damping of the high frequencies and thus an improvement in the subjective acoustic impression.
  • absorption the pipes carrying the exhaust gases are surrounded by chambers which are filled with absorption material, usually rock or basalt wool, and these are coupled with the help suitable perforations in the pipe walls acoustically. This results in a damping of the high frequencies and thus an improvement in the subjective acoustic impression.
  • reflection sudden changes in the cross-section of the pipes and chambers are provided in the exhaust gas flow, or suitable resonance spaces are acoustically coupled with the aid of the perforations in the pipes. These per
  • the shape of the muffler housing and the shape of the gas-carrying pipes have an influence on the achievable sound absorption.
  • housings with an oval cross-section have a relatively larger surface area than those with a circular cross-section.
  • the surface is also less rigid due to the lower curvature in sections.
  • Such housings therefore emit more surface noise.
  • Similar conditions also apply to the exhaust pipes. If pipes with a small diameter are used, the sound-emitting surface is reduced. If the pipe diameter is made too small, however, the exhaust gas flow becomes too fast and the coupling to the absorption or reflection spaces deteriorates.
  • the arrangement of the exhaust pipes in the housing has a significant influence on the achievable sound absorption due to the reflection of the sound energy on the inner wall of the housing.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying an exhaust muffler of the type mentioned, which requires only a few parts and is therefore light and inexpensive, and which also has simple production methods can be produced.
  • the inlet pipe and / or outlet pipe can be surrounded by a special absorption chamber, which is then covered with absorption material, e.g. B. rock or basalt wool is filled.
  • absorption material e.g. B. rock or basalt wool
  • the inner end of the outlet pipe is lowered to the bottom of the housing.
  • the condensate is created a path between the various chambers so that it can collect under the effect of the exhaust gas pressure in the chamber in which the outlet pipe opens.
  • housing 1 shows a housing 1, usually with a round or oval cross section, of an exhaust silencer.
  • the interior of the housing 1 is divided into three chambers 3, 4, 5 by means of two partition walls 2, which are perforated here. These chambers 3, 4, 5 act as reflection or resonance spaces.
  • an inlet pipe 6 is provided which penetrates the end wall of the housing 1 and both partition walls 2 and whose end 7 is closed in this exemplary embodiment, i. H. is squeezed. Perforations 8, 9 allow the exhaust gases to enter the housing 1 of the exhaust silencer and acoustically couple the chambers 4, 5 to the inlet pipe 6.
  • an outlet pipe 10 is provided, which likewise penetrates an end wall of the housing 1 and both partition walls 2.
  • the inner end 11 of the outlet pipe 10 is open in this embodiment.
  • it is lowered to the bottom of the housing 1 so that the condensate collecting there - the chamber 3 has the lowest exhaust gas back pressure - can be expelled with the exhaust gas flow.
  • Perforations 12 in the outlet pipe 10 acoustically couple the middle chamber 4 to the outlet pipe 10 or the exhaust gas flow.
  • An absorption chamber 14 is filled around the outlet pipe 10, which is filled with absorption material 15.
  • the acoustic coupling of the absorption chamber 15 to the outlet pipe 10 takes place with the aid of longitudinal slots 13 in the pipe wall. These longitudinal slots have the advantage that, even if the absorption material 15 is blown out over time, no whistling noises occur.
  • Inlet tube 6 and outlet tube 10 are partially provided with longitudinal beads 16, 17 and 18, 19, the more precise shape and size of which can be seen in FIG. 2.
  • These longitudinal beads 16 ... 19 initially reduce the cross-section of the pipes 6, 10.
  • the effect of these longitudinal beads on the reduction of the sound energy in the exhaust gases is greater than in the case of cross-sectional jumps of the same magnitude which were made according to the prior art, even though the sound emitting
  • the surface of the pipes 6, 10 is larger than in the case of undeformed pipes with the same exhaust gas-carrying cross-section and although in the area of the longitudinal beads 16 ... 19 the speed of the exhaust gases is accelerated and the coupling through the perforations 8, 9, 12, 13 is thereby deteriorated.
  • inlet pipe and outlet pipe 10 are equipped with identical longitudinal beads 16, 17 and 19, 18, so that both pipes 6, 10 can be manufactured with the same tool.

Abstract

Die Erfindung betrifft Abgasschalldämpfer für Kraftfahrzeuge. In einem geschlossenen, gegebenenfalls durch Zwischenwände in Kammern unterteilten Gehäuse (1) befinden sich ein abschnittsweise perforiertes Einlaßrohr (6) und ein abschnittsweise perforiertes Auslaßrohr (10). Einlaßrohr (6) und/oder Auslaßrohr (10) sind im Bereich der Perforationen (8) wenigstens partiell mit Längssicken (16, 18) versehen, wobei vorzugsweise jeweils zwei Längssicken (16, 18) sich gegenüberliegen. Die akustische Wirkung dieser Längssicken (16, 18) ist besser, als angesichts der Querschnittsveränderung zu erwarten ist; die negativen Auswirkungen der relativ großen Oberfläche und der Vergrößerung der Abgasgeschwindigkeit werden weit überkompensiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Abgasschalldämpfer sind beispielsweise bekannt aus der DE-B-32 41 887, der DE-A-35 29 010, der GB-B-986 576 oder der GB-B-415 446.
  • Abgasschalldämpfer besitzen üblicherweise ein geschlossenes Gehäuse, meist mit ovalem oder rundem Querschnitt, das im Inneren oft durch Zwischenwände in Kammern unterteilt ist. Eine Standardausführung ist die Unterteilung in drei Kammern. Die Abgase werden über ein Einlaßrohr in das Schalldämpfergehäuse eingeführt und über ein Auslaßrohr aus diesem wieder herausgeführt. Beide Rohre durchdringen gegebenenfalls die Zwischenwände.
  • Infolge der Abkühlung der heißen Abgase am kalten Schalldämpfergehäuse kondensiert ein Teil der Feuchtigkeit und sammelt sich am Boden des Gehäuses. Um dieses Kondensat, das säurehaltig ist und deshalb eine starke Korrosionswirkung besitzt, aus dem Gehäuse austreiben zu können, ist es bekannt, das Auslaßrohr wenigstens im Bereich seines inneren Endes auf dem Gehäuseboden abzusenken, um das Kondensat mit der Abgasströmung auszublasen.
  • Aufgabe eines jeden Abgasschalldämpfers ist es, die in den Abgasen steckende akustische Energie möglichst wirksam zu reduzieren, ohne die Abgasströmung übermäßig zu bremsen. Zu diesem Zweck werden die physikalischen Phänomene der Absorption und der Reflexion eingesetzt. Zum Zweck der Absorption umgibt man die die Abgase führenden Rohre mit Kammern, die mit Absorptionsmaterial, meist Stein- oder Basaltwolle, gefüllt sind, und koppelt diese mit Hilfe geeigneter Perforationen in den Rohrwänden akustisch an. Hierdurch erreicht man eine Dämpfung der hohen Frequenzen und damit eine Verbesserung des subjektiven akustischen Eindrucks. Zum Zweck der Reflexion sieht man im Abgasstrom möglichst sprunghafte Querschnittsveränderungen der Rohre und Kammern vor oder koppelt geeignete Resonanzräume mit Hilfe der Perforationen in den Rohren akustisch an. Diese Perforationen sind üblicherweise als runde Löcher, in Sonderfällen jedoch auch als Längsschlitze ausgeführt.
  • Es ist bekannt, daß die Form des Schalldämpfergehäuses und die Form der gasführenden Rohre Einfluß auf die erreichbare Schalldämpfung haben. So haben beispielsweise Gehäuse mit ovalem Querschnitt eine verhältnismäßig größere Oberfläche als solche mit kreisrundem Querschnitt. Auch ist die Oberfläche wegen der abschnittsweise geringeren Krümmung weniger steif. Solche Gehäuse strahlen deshalb mehr Oberflächenschall ab. Ähnliche Verhältnisse herrschen auch bei den abgasführenden Rohren. Verwendet man Rohre mit kleinem Durchmesser, verringert sich die schallabstrahlende Oberfläche. Macht man den Rohrdurchmesser jedoch zu klein, wird die Abgasströmung zu schnell und die Ankopplung an die Absorptions- bzw. Reflexionsräume verschlechtert sich. Schließlich hat auch die Anordnung der abgasführenden Rohre im Gehäuse einen erheblichen Einfluß auf die erreichbare Schalldämpfung aufgrund der Reflexion der Schallenergie an der Innenwand des Gehäuses.
  • Die derzeit bestehenden Vorschriften bezüglich der Reduzierung des von den Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen erzeugten Lärms bedingen einen erheblichen mechanischen Aufwand bei der Konstruktion der Abgasschalldämpfer. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Abgasschalldämpfer der eingangs genannten Art anzugeben, der nur wenige Teile benötigt und daher leicht und preiswert ist, und der gleichzeitig mit einfachen Produktionsmethoden herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Die Herstellung derartiger Längssicken in Einlaßrohr bzw. Auslaßrohr, besonders wenn sie gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sich jeweils paarweise gegenüberliegen, ist einfach. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die akustische Wirkung dieser Längssicken größer ist als angesichts der Querschnittsveränderung zu erwarten war und die negativen Auswirkungen einer relativ großen Rohroberfläche und der Abgasgeschwindigkeitsvergrößerung überkompensiert. Offensichtlich beeinflussen diese Längssicken die akustischen Eigenschaften der Rohre und damit des ganzen Abgasschalldämpfers positiv.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können Einlaßrohr und/ oder Auslaßrohr von einer speziellen Absorptionskammer umgeben sein, die dann mit Absorptionsmaterial, z. B. Stein- oder Basaltwolle, gefüllt ist. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Perforationen im Rohr, über die die Absorptionskammer akustisch an den Abgasstrom angekoppelt wird, als Längsschlitze auszubilden, um für den Fall, daß das Absorptionsmaterial im Laufe der Zeit ausgeblasen wird, Pfeifgeräusche zu vermeiden.
  • Um das sich im Gehäuse des Abgasschalldämpfers sammelnde Kondensat mit Hilfe der Abgasströmung austreiben zu können, wird das innere Ende des Auslaßrohrs auf den Boden des Gehäuses abgesenkt. Mit Hilfe von Spaltöffnungen, die in den Zwischenwänden im Bereich des Bodens des Gehäuses angeordnet sind, wird dem Kondensat ein Weg zwischen den verschiedenen Kammern geschaffen, so daß es sich unter der Wirkung des Abgasdrucks in der Kammer sammeln kann, in der das Auslaßrohr mündet.
  • Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abgasschalldämpfer mit aufgeschnittenem Gehäuse und
    • Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.
  • In Fig. 1 erkennt man ein Gehäuse 1, üblicherweise mit rundem oder ovalem Querschnitt, eines Abgasschalldämpfers. Das Innere des Gehäuses 1 ist mit Hilfe von zwei Trennwänden 2, die hier perforiert sind, in drei Kammern 3,4,5 unterteilt. Diese Kammern 3,4,5 wirken als Reflexions- bzw. Resonanzräume.
  • Um die von der Verbrennungskraftmaschine kommenden Abgase in das Gehäuse 1 einführen zu können, ist ein Einlaßrohr 6 vorgesehen, welches die Stirnwand des Gehäuses 1 und beide Trennwände 2 durchstößt und dessen Ende 7 in diesem Ausführungsbeispiel verschlossen, d. h. zugequetscht ist. Perforationen 8,9 ermöglichen den Eintritt der Abgase in das Gehäuse 1 des Abgasschalldämpfers und koppeln die Kammern 4,5 akustisch an das Einlaßrohr 6 an.
  • Um die Abgase aus dem Gehäuse 1 wieder herausführen zu können, ist ein Auslaßrohr 10 vorgesehen, das ebenfalls eine Stirnwand des Gehäuses 1 und beide Trennwände 2 durchstößt. Das innere Ende 11 des Auslaßrohrs 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel offen. Außerdem ist es auf den Boden des Gehäuses 1 abgesenkt, um das sich dort sammelnde Kondensat - die Kammer 3 hat den geringsten Abgasgegendruck - mit der Abgasströmung austreiben zu können. Perforationen 12 im Auslaßrohr 10 koppeln die Mittelkammer 4 an das Auslaßrohr 10 bzw. die Abgasströmung akustisch an.
  • Um das Auslaßrohr 10 ist bereichsweise eine Absorptionskammer 14 herumgelegt, die mit Absorptionsmaterial 15 gefüllt ist. Die akustische Ankopplung der Absorptionskammer 15 an das Auslaßrohr 10 erfolgt mit Hilfe von Längsschlitzen 13 in der Rohrwandung. Diese Längsschlitze haben den Vorteil, daß auch dann, wenn das Absorptionsmaterial 15 im Laufe der Zeit ausgeblasen wird, keine Pfeifgeräusche auftreten.
  • Einlaßrohr 6 und Auslaßrohr 10 sind partiell mit Längssicken 16, 17 bzw. 18, 19 versehen, deren genauere Form und Größe sich aus Fig. 2 ergibt. Diese Längssicken 16...19 bewirken zunächst eine Querschnittsverringerung der Rohre 6, 10. Die Wirkung dieser Längssicken auf die Reduzierung der Schallenergie in den Abgasen ist jedoch größer als bei gleich starken Querschnittssprüngen, die nach dem Stand der Technik vorgenommen wurden, obwohl die schallabstrahlende Oberfläche der Rohre 6, 10 größer ist als bei unverformten Rohren mit gleichem abgasführendem Querschnitt und obwohl im Bereich der Längssicken 16... 19 die Geschwindigkeit der Abgase beschleunigt und dadurch die Ankopplung durch die Perforationen 8, 9, 12, 13 verschlechtert wird. Diese die Schalldämpfung verschlechternden Effekte werden offensichtlich weit überkompensiert durch positive Effekte, beispielsweise die größere Zahl von anbringbaren Perforationen und die diffusere Schallabstrahlung, die offensichtlich gerichtete Reflexionen an der Innenwand des Schalldämpfergehäuses 1 wirksam verhindert. Jedenfalls ist es mit der in der Zeichnung dargestellten einfachen Konstruktion mit nur zwei Rohren möglich, die bestehenden Vorschriften der Schalldämpfung zu erfüllen.
  • Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß Einlaßrohr und Auslaßrohr 10 mit identischen Längssicken 16,17 bzw. 19,18 ausgerüstet sind, so daß beide Rohre 6,10 mit demselben Werkzeug gefertigt werden können.

Claims (8)

1. Abgasschalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, mit einem geschlossenen, gegebenenfalls durch Zwischenwände (2) in Kammern (3, 4, 5) unterteilten Gehäuse (1), mit einem abschnittsweise perforierten Einlaßrohr (6) und mit einem abschnittsweise perforierten Auslaßrohr (10), wobei bei Bedarf der Raum um Einlaßrohr (6) bzw. Auslaßrohr (10) wenigstens teilweise mit Absorptionsmaterial (15) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßrohr (6) und/oder Auslaßrohr (10) im Bereich der Perforationen (8) wenigstens partiell mit Längssicken (16,17,18,19) versehen sind.
2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Längssicken (16 ... 19) sich gegenüberliegen.
3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (6) und/oder das Auslaßrohr (10) von einer Absorptionskammer (14) umgeben ist, die mit Absorptionsmaterial (15), z. B. Steinwolle, gefüllt ist.
4. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen im Bereich der Absorptionskammer (14) als Längsschlitze (13) ausgebildet sind.
5. Abgasschalldämpfer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende (11) des Auslaßrohrs (10) auf den Boden des Gehäuses (1) abgesenkt ist.
6. Abgasschalldämpfer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (2) im Bereich des Bodens des Gehäuses (1) Spaltöffnungen für das Kondensat aufweisen.
7. Abgasschalldämpfer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (2) perforiert sind.
8. Abgasschalldämpfer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (7) des Einlaßrohrs (6) geschlossen, insbesondere zugequetscht ist.
EP88110513A 1987-07-10 1988-07-01 Abgasschalldämpfer Withdrawn EP0298379A1 (de)

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