EP1215372A2 - Abgas-System eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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EP1215372A2
EP1215372A2 EP01127515A EP01127515A EP1215372A2 EP 1215372 A2 EP1215372 A2 EP 1215372A2 EP 01127515 A EP01127515 A EP 01127515A EP 01127515 A EP01127515 A EP 01127515A EP 1215372 A2 EP1215372 A2 EP 1215372A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
exhaust system
motor vehicle
control unit
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01127515A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1215372A3 (de
Inventor
Siegfried Wörner
Peter Dr. Zacke
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.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP1215372A2 publication Critical patent/EP1215372A2/de
Publication of EP1215372A3 publication Critical patent/EP1215372A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/04—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more silencers in parallel, e.g. having interconnections for multi-cylinder engines
    • 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
    • F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • F01N1/165—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts for adjusting flow area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2496—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories the memory being part of a closed loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits

Definitions

  • the invention relates to an exhaust system of a motor vehicle with an electronic control unit to control the Motor vehicle engine using at least one in the control unit stored engine map and with an actuator for Change in the flow resistance of the exhaust gas flowing through to change the damping characteristics.
  • DE 195 03 322 A1 describes an exhaust gas system in the form of a Silencer system with variable damping characteristics known in which a silencer to change the flow Exhaust gas in the inlet pipe has a poppet valve, the Free valve lifter end in connection with an overpressure box stands.
  • the overpressure side of the overpressure can is over a pressure line with the inlet side of the inlet pipe connected. Thanks to the overpressure control, it opens and closes the valve plate of the poppet valve continuously so that also the acoustic properties of the silencer change continuously.
  • the invention has for its object an exhaust system to provide the type mentioned that with simple Targeted in terms of acoustic properties can be influenced.
  • the essence of the invention is that in an exhaust system Motor vehicle with an electronic control unit for control of the motor vehicle engine using one in the control unit stored engine map of the type mentioned each operating point in the engine map at least one of the specified Flow resistance of the exhaust gas flowing through corresponding Value is assigned, with the given Flow resistance values in at least one Level of the engine map are stored in the control unit, and in each operating point of the engine map of the one assigned Flow resistance corresponding value at least one Level serves as a control or control variable of the actuator.
  • the stepless positions can be controlled adjustable actuator, especially via flap positions of the continuously adjustable actuator, which the given flow resistance values in the control unit can be programmed.
  • At least two levels a certain level of the engine map can be selected can, whereby the values of the selected level Control variable of the actuated actuator are.
  • three levels are included different values stored in the control unit.
  • the first, second and third levels correspond a comfort mode, a normal mode and a power operation variant of the motor vehicle.
  • the comfort mode variant has high flow resistance values set, which has the consequence that in particular the low-frequency components of the operating noise of the exhaust system be strongly dampened.
  • the motor vehicle owns then an exhaust system with a calm, worn "sound".
  • mean flow resistance values are set. Then especially the low-frequency ones Parts of the exhaust noise less damped.
  • the motor vehicle then has an exhaust system a medium or average, conventional in itself "Sound".
  • the actuator is preferably integrated in a silencer or at least partially structurally with the silencer educated.
  • the actuator can also in a flow branch integrated or at least partially with the flow branch be structurally trained.
  • the actuator preferably has a closing body, the exhaust gas lines or exhaust tracts connected after adjustment applied the same or different.
  • the actuator is in particular pneumatic or electrical actuated.
  • the invention creates a system that is regulated Flow resistance of the exhaust system the exhaust back pressure and influences the noise behavior.
  • the flow resistance can be programmed using a special actuator in the system of the engine control unit at every operating point become.
  • the sound level or the "sound character" may be preferred by the driver or another operator can be selected in three variants. This allows meets increased demands on the sound character of an engine become. There may be a certain sound character adjustable in advance by the vehicle manufacturer.
  • the invention takes advantage of the knowledge that often an electronic one that is already present in the motor vehicle Control unit with stored engine map, which for every operating point, d. H. depending on each load point the engine speed, for example the injection quantity of the fuel to be injected, with simple means, Extension of the software, can be extended, and not just the amount of fuel to be injected, for example, but also in one or more additional levels of Engine map defines the flow resistance of the exhaust system. Then the regulated flow resistance the exhaust system the exhaust back pressure and thus the noise behavior influenced and targeted in one or more variants can be set. The possible variants are previously programmed into the control unit.
  • an exhaust system 1 of a motor vehicle provided in the form of a double silencer system, which has two silencers 2, 3.
  • Exhaust system 1 is an electronic control unit 50 for control a motor vehicle engine 51 with the help of a in the control unit stored engine map K via a control line 52, being in the engine map K in addition to engine control three levels E, E 'and E "are defined and stored, an actuator 4 of the exhaust system 1 via a control line 53 to change the flow resistance of the flowing Exhaust gas and thus change in the damping characteristic head for.
  • each operating point in the engine map K ie each load point L of the motor vehicle engine 51 as a function of its speed D, has three different values S 1 ... S n corresponding to the predetermined flow resistance of the exhaust gas flowing through; S 1 '... S n '; S 1 "... S n " assigned.
  • the values S 1 ... S n are set in a basic setting about the positions of the continuously adjustable actuator 4 to be controlled, in particular about the flap positions of the continuously adjustable actuator.
  • a specific level E, E 'or E “of the engine map K can be selected from the three levels, the values of which are S 1 ... S n ; S 1 ' ... S n 'or S 1 " ... S n "are then the manipulated variable or control variable of the actuated actuator 4.
  • the three levels stored in the control unit with different ones Values define a comfort mode, one Normal operation variant and a power operation variant.
  • the first level E corresponds to the comfort mode of the Motor vehicle with a strong damping of the low-frequency Parts of the operating noise of the exhaust system takes place.
  • the second level E ' corresponds to the normal operating variant of the motor vehicle, in which an average damping of the low-frequency Share of the operating noise of the exhaust system he follows.
  • the third level E corresponds to the power operation variant of the motor vehicle, in which a small Attenuation of the low-frequency components of the operating noise of the exhaust system.
  • the actuator 4 can be integrated in the silencers 2, 3 his. But it can also in a flow branch 5 of the Exhaust system 1 integrated or at least partially with this Component be structurally united.
  • the actuator 4 has a closing body 14, which at Adjustment of downstream exhaust lines or exhaust tracts 9, 10 applied the same.
  • the actuator 4 is actuated pneumatically. Also be electrical Switching means according to Figures 4 and 5 used.
  • the flow branch partially containing the actuator 4 5 has an input 6 and two outputs 7, 8. Each Output 7 or 8 is via an exhaust line or exhaust tract 9 or 10 in the form of a pipe with the silencer 2 or 3 connected.
  • the flow cross-section is through the actuator 4
  • the input 6 can be changed.
  • the two Silencers 2, 3 have the same structure.
  • the pipelines have the same flow cross-section.
  • the exits 7, 8 of the pipe branch 5 are symmetrical to the axial axis 11 of the entrance 6 of the pipe branch, where the actuator 4 is longitudinal and symmetrical to the axial axis of the entrance extends.
  • the motor vehicle motor 51 belonging to the motor vehicle is a powerful drive. It has an intake manifold that over a suction or control line 20 with a separate actuating element 16 of the actuator 4 is connected.
  • the Control line 20 is an electromagnetically actuated 3/2-way valve, as shown in Figures 4 and 5 is.
  • the 3/2-way valve in turn has one electrical control line with the electronic control unit 50 of the motor vehicle engine 51 is connected. On the How the 3/2-way valve works will be discussed later.
  • the actuator 4 is in the direction of the Entrance 6 largely closed position a spring 12 in the form of a compression spring and biased in front of the inlet 6 increased back pressure p of the flowing exhaust gas against the force of the compression spring in a release of the entrance Opening position movable.
  • the actuator 4 has one in engagement with the input bringable closing body 14 with a diameter such that in the closed position a circumferential gap s to the inner diameter of input 5 remains free.
  • the closed position of the actuator remains annular Flow area for the exhaust gas in the area of the otherwise closed input 6 of the manifold 5 in every operating case the silencer system open.
  • the actuator 4 is a control valve with a valve lifter 13, wherein the closing body 14 is a flattened valve plate is slightly conical on its upstream side the peripheral edge is aerodynamically provided with curves.
  • the end positions of the control valve i.e. the closed position and the open position are through the separate actuator 16 determined, which will be discussed.
  • the actuator 4 is an active switching element, the Force of the counter pressure p on the separate actuating element 16 of the actuator 4 acts, which in turn is the actuator 4 moved to its open position.
  • the separate actuating element 16 is in particular a vacuum box, the low pressure side 18 of a membrane 19 in the vacuum box via the control line 20 with a vacuum pump or with the aforementioned intake manifold of the motor vehicle engine 51 is connected, and it is the stiffened platy circular diaphragm center with the free end of the valve lifter 13 of a poppet valve connected to the Closing body 14 is facing away.
  • the pressure side 17 on the other side of the membrane 19 Vacuum can has a housing vent hole and therefore Atmospheric pressure or is directly exposed to the atmosphere.
  • the compression spring 12 is on the low pressure side 18 of the membrane 19 arranged in the vacuum can along the axial axis 11. On the one hand, it is supported axially on the flat membrane center 28 and on the other hand on a central mold seat in the Vacuum can. The compression spring is in the vacuum box clamped centrally with preload.
  • the membrane center 28 strikes a graduated axial stop of the housing of the vacuum box on.
  • the housing has an integral hollow cylindrical Housing section 29 which is coaxial in the direction of Closing body 14 extends at a distance from the valve lifter 13 and through a central opening in an intermediate wall 25 the pipe branch 5 straight to the inside of the pipe branch reaches and is attached to the partition.
  • the actuator 4 has a valve tappet 13 on that is sealed and slidable by a sealing plug 27 in the aforementioned intermediate wall 25 of the pipe branch 5 between the two outputs 7, 8 along the Axial axis 11 of the input 6 to the outside up to which the compression spring housing of the vacuum box is guided, the valve lifter 13 at the stiffened plate-like membrane center 28 of the membrane 19 on the pressure side of the vacuum box is attached.
  • the sealing plug 27 is in the hollow cylindrical housing section 29 of the housing of the vacuum box sealed.
  • Switch valve 21 in the form of a 3/2-way valve according to Figures 4 and 5 has a first connection 22 for Intake pipe of the motor vehicle engine 51, a second connection 23 to the low pressure side 18 of the vacuum box and a third Connection 24 to the atmosphere, in which one (first) Valve position of the first port 22 with the second port 23 and in the other (second) valve position the second Terminal 23 is connected to the third terminal 24.
  • the first valve position is shown in FIG. 4.
  • the second valve position is illustrated in Figure 5.
  • the engine management controlled solenoid changeover valve causes the diaphragm box with negative pressure (-> valve "OPEN") or with atmospheric pressure (Ventilation -> valve "CLOSED”) is supplied.

Abstract

Bei einem Abgas-System (1) eines Kraftfahrzeuges mit einem elektronischen Steuergerät (50) zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugmotors (51) mit Hilfe zumindest eines im Steuergerät hinterlegten Motorkennfeldes (K) und mit einem Stellglied (4) zur Veränderung des Strömungswiderstands des durchströmenden Abgases zwecks Veränderung der Dämpfungscharakteristik wird vorgeschlagen, jedem Betriebspunkt im Motorkennfeld (K) zumindest einen dem vorgegebenen Strömungswiderstand des durchströmenden Abgases entsprechender Wert (S1.... Sn; S1'...Sn'; S1"...Sn") zuzuordnen. Die den vorgegebenen Strömungswiderständen entsprechenden Werte sind in zumindest einer Ebene (E, E', E") des Motorkennfeldes (K) im Steuergerät (50) hinterlegt und dienen als Stell- bzw. Steuergröße des Stellgliedes (4) zur gezielten akustischen Beeinflussung des Abgas-Systems. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgas-System eines Kraftfahrzeuges mit einem elektronischen Steuergerät zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugmotors mit Hilfe zumindest eines im Steuergerät hinterlegten Motorkennfeldes und mit einem Stellglied zur Veränderung des Strömungswiderstands des durchströmenden Abgases zwecks Veränderung der Dämpfungscharakteristik.
Aus DE 195 03 322 A1 ist ein Abgas-System in Form einer Schalldämpferanlage mit variabler Dämpfungscharakteristik bekannt, bei der ein Schalldämpfer zur Veränderung des durchströmenden Abgases im Eingangsrohr ein Tellerventil hat, dessen freies Ventilstößelende mit einer Überdruckdose in Verbindung steht. Die Überdruckseite der Überdruckdose ist über eine Druckleitung mit der Eingangsseite des Eingangsrohrs verbunden. Dank der Überdrucksteuerung öffnet und schließt der Ventilteller des Tellerventils kontinuierlich, so daß sich auch die akustischen Eigenschaften des Schalldämpfers kontinuierlich ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgas-System der eingangs genannten Art bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln hinsichtlich der akustischen Eigenschaften gezielt beeinflußbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Wesen der Erfindung ist, daß bei einem Abgas-System eines Kraftfahrzeuges mit einem elektronischen Steuergerät zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugmotors mit Hilfe eines im Steuergerät hinterlegten Motorkennfeldes der eingangs genannten Art jedem Betriebspunkt im Motorkennfeld zumindest ein dem vorgegebenen Strömungswiderstand des durchströmenden Abgases entsprechender Wert zugeordnet ist, wobei die den vorgegebenen Strömungswiderständen entsprechenden Werte in zumindest einer Ebene des Motorkennfeldes im Steuergerät hinterlegt sind, und in jedem Betriebspunkt des Motorkennfeldes der einem zugeordneten Strömungswiderstand entsprechende Wert zumindest einer Ebene als Stell- bzw. Steuergröße des Stellgliedes dient.
Bevorzugt können über die anzusteuernden Positionen des stufenlos verstellbaren Stellglieds, insbesondere über Klappenstellungen des stufenlos verstellbaren Stellglieds, die den vorgegebenen Strömungswiderständen entsprechenden Werte in das Steuergerät einprogrammiert werden.
Insbesondere ist vorgesehen, daß aus zumindest zwei Ebenen eine bestimmte Ebene des Motorkennfeldes ausgewählt werden kann, wobei dann die Werte der ausgewählten Ebene Stell- bzw. Steuergröße des angesteuerten Stellgliedes sind.
In einer besonders bevorzugten Variante sind drei Ebenen mit unterschiedlichen Werten im Steuergerät hinterlegt.
Dann entsprechen die erste, die zweite und die dritte Ebene einer Komfortbetriebs-Variante, einer Normalbetriebs-Variante und einer Leistungsbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges.
Bei der Komfortbetriebs-Variante sind hohe Strömungswiderstands-Werte eingestellt, was zur Folge hat, daß insbesondere die niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches des Abgas-Systems stark gedämpft werden. Das Kraftfahrzeug besitzt dann ein Abgas-System mit einem ruhigen, getragenen "Sound".
Bei der Normalbetriebs-Variante sind mittlere Strömungswiderstands-Werte eingestellt. Dann werden insbesondere die niederfrequenten Anteile des Abgasgeräusches weniger stark gedämpft. Das Kraftfahrzeug besitzt dann ein Abgas-System mit einem mittleren bzw. durchschnittlichen, an sich konventionellen "Sound".
Bei der Leistungsbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges sind niedrig eingestellte Strömungswiderstands-Werte maßgebend: Nicht nur die höherfrequenten, sonderen auch die tieffrequenten Anteile des Abgasgeräusches werden nur vergleichsweise wenig gedämpft. Das Kraftfahrzeug besitzt dann ein Abgassystem mit einem markanten, auffälligen, sportlichen "Sound".
Insbesondere zur Optimierung der Klangcharakteristik kann das stufenlos verstellbare Stellglied über das Steuergerät mit dem Ansaugtrakt des Kraftfahrzeugmotors gekoppelt sein.
Mit Vorzug ist das Stellglied in einem Schalldämpfer integriert bzw. mit dem Schalldämpfer zumindest teilweise baulich ausgebildet.
Das Stellglied kann aber auch in einer Strömungsverzweigung integriert bzw. mit der Strömungsverzweigung zumindest teilweise baulich ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist das Stellglied einen Schließkörper auf, der bei Verstellung nachgeschaltete Abgasstränge bzw. Abgastrakte gleich oder unterschiedlich beaufschlagt.
Das Stellglied ist insbesondere pneumatisch oder elektrisch betätigt.
Die Erfindung schafft ein System, das über den geregelten Strömungswiderstand der Abgasanlage den Abgasgegendruck und das Geräuschverhalten beeinflußt. Der Strömungswiderstand kann durch ein spezielles Stellglied im System über die Programmierung des Motorsteuergeräts in jedem Betriebspunkt vorgegeben werden. Die Klangstufe bzw. der "Sound-Charakter" kann durch den Fahrer oder eine andere Bedienungsperson vorzugsweise in drei Varianten vorgewählt werden. Dadurch können erhöhte Anforderungen an den Klangcharakter eines Motors erfüllt werden. Ein bestimmter Klangcharakter ist gegebenenfalls vorab vom Kraftfahrzeughersteller einstellbar.
Die Erfindung nutzt unter anderem die Erkenntnis aus, daß vielfach ein im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenes elektronisches Steuergerät mit hinterlegtem Motorkennfeld, welches für jeden Betriebspunkt, d. h. für jeden Lastpunkt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, zum Beispiel die Einspritzmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs festlegt, mit einfachen Mitteln, Erweiterung der Software, erweitert werden kann, und nicht nur beispielsweise die einzuspritzende Kraftstoffmenge, sondern auch in einer oder mehreren zusätzlichen Ebenen des Motorkennfeldes den Strömungswiderstand des Abgas-Systems definiert. Dann kann über den geregelten Strömungswiderstand der Abgasanlage der Abgasgegendruck und damit das Geräuschverhalten beeinflußt und in einer oder mehreren Varianten gezielt eingestellt werden. Die möglichen Varianten werden zuvor in das Steuergerät einprogrammiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Figur 1
eine Doppelschalldämpferanlage eines Kraftfahrzeuges schematisch in einer Draufsicht und teilweise im Schnitt im Bereich einer Rohrverzweigung mit einem Stellglied,
Figur 2
die Rohrverzweigung mit Stellglied nach Figur 1 in größerer Einzelheit,
Figur 3
die Rohrverzweigung mit Stellglied nach Figur 2 in einer schematischen Stirnansicht,
Figur 4
ein bei der Erfindung verwendetes elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wege-Ventil in der einen Schaltstellung,
Figur 5
das 3/2-Wege-Ventil nach Figur 4 in der anderen Schaltstellung,
Figur 6
eine schematische Blockdarstellung mit einem elektronischen Steuergerät sowohl zur Ansteuerung eines Kraftfahrzeugmotors als auch zur Ansteuerung des Stellglieds nach den Figuren 1 bis 3, und
Figur 7
drei im elektronischen Steuergerät nach Figur 6 hinterlegte zusätzliche Ebenen eines Motorkennfelds des elektronischen Steuergeräts zur Ansteuerung des Stellglieds in drei unterschiedlichen Betriebsvarianten.
Gemäß Zeichnung ist ein Abgas-System 1 eines Kraftfahrzeuges in Form einer Doppelschalldämpferanlage vorgesehen, welche zwei Schalldämpfer 2, 3 aufweist.
Mit besonderer Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 umfaßt das Abgas-System 1 ein elektronischen Steuergerät 50 zur Ansteuerung eines Kraftfahrzeugmotors 51 mit Hilfe eines im Steuergerät hinterlegten Motorkennfeldes K über eine Steuerleitung 52, wobei im Motorkennfeld K zusätzlich zur Motorenansteuerung drei Ebenen E, E' und E" definiert und hinterlegt sind, um ein Stellglied 4 des Abgas-Systems 1 über eine Steuerleitung 53 zur Veränderung des Strömungswiderstands des durchströmenden Abgases und damit Veränderung der Dämpfungscharakteristik anzusteuern.
Gemäß Figur 7 sind jedem Betriebspunkt im Motorkennfeld K, d.h. jedem Lastpunkt L des Kraftfahrzeugmotors 51 in Abhängigkeit seiner Drehzahl D, drei unterschiedliche, dem vorgegebenen Strömungswiderstand des durchströmenden Abgases entsprechende Werte S1.... Sn; S1'...Sn'; S1"...Sn" zugeordnet.
In jedem Betriebspunkt des Motorkennfeldes K dient der einem zugeordneten Strömungswiderstand entsprechende Wert einer ausgewählten Ebene E, E' oder E" als Stell- bzw. Steuergröße des Stellgliedes 4.
Vor Inbetriebnahme werden in einer Grundeinstellung über die anzusteuernden Positionen des stufenlos verstellbaren Stellglieds 4, insbesondere über Klappenstellungen des stufenlos verstellbaren Stellglieds, die den exakt vorgegebenen Strömungswiderständen entsprechenden Werte S1.... Sn; S1'...Sn'; S1"...Sn" in das Steuergerät 50 einprogrammiert.
Nach Einprogrammierung in das Steuergerät 50 ist aus den drei Ebenen eine bestimmte Ebene E, E' oder E" des Motorkennfeldes K auswählbar, deren Werte S1.... Sn; S1'...Sn' oder S1"...Sn" dann Stell- bzw. Steuergröße des angesteuerten Stellgliedes 4 sind.
Die drei im Steuergerät hinterlegten Ebenen mit unterschiedlichen Werten definieren eine Komfortbetriebs-Variante, eine Normalbetriebs-Variante und eine Leistungsbetriebs-Variante.
Die erste Ebene E entspricht der Komfortbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges, bei der eine starke Dämpfung der niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches des Abgas-Systems erfolgt.
Die zweite Ebene E' entspricht der Normalbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges, bei der eine mittlere Dämpfung der niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches des Abgas-Systems erfolgt.
Die dritte Ebene E" schließlich entspricht der Leistungsbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges, bei der eine geringe Dämpfung der niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches des Abgas-Systems erfolgt.
Zur Optimierung der Klangcharakteristik ist, wie das nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, das stufenlos verstellbare Stellglied 4 über das Steuergerät 50 mit dem Ansaugtrakt bzw. Saugrohr des Kraftfahrzeugmotors 51 gekoppelt.
Das Stellglied 4 kann in den Schalldämpfern 2, 3 integriert sein. Es kann aber auch in einer Strömungsverzweigung 5 des Abgas-Systems 1 integriert oder zumindest teilweise mit diesem Bauelement baulich vereinigt sein.
In der nachfolgenden Beschreibung wird das Stellglied 4 in einer besonderen Anordnung in der Strömungsverzweigung 5 einer Doppelschalldämpferanlage gemäß den Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Das Stellglied 4 weist einen Schließkörper 14 auf, der bei Verstellung nachgeschaltete Abgasstränge bzw. Abgastrakte 9, 10 gleich beaufschlagt.
Das Stellglied 4 wird pneumatisch betätigt. Auch werden elektrische Schaltmittel gemäß den Figuren 4 und 5 eingesetzt.
Die das Stellglied 4 teilweise enthaltende Strömungsverzweigung 5 besitzt einen Eingang 6 und zwei Ausgängen 7, 8. Jeder Ausgang 7 bzw. 8 ist über einen Abgasstrang bzw. Abgastrakt 9 bzw. 10 in Form einer Rohrleitung mit dem Schalldämpfer 2 bzw. 3 verbunden. Durch das Stellglied 4 ist der Durchströmungsquerschnitt D'des Eingangs 6 veränderbar. Die beiden Schalldämpfer 2, 3 sind gleich aufgebaut. Die Rohrleitungen besitzen einen gleichen Durchströmungsquerschnitt. Die Ausgänge 7, 8 der Rohrverzweigung 5 sind symmetrisch zur Axialachse 11 des Eingangs 6 der Rohrverzweigung gelegen, wobei sich das Stellglied 4 längs und symmetrisch zur Axialachse des Eingangs erstreckt.
Der zum Kraftfahrzeug gehörige Kraftfahrzeugmotor 51 ist ein leistungsstarker Antrieb. Er besitzt ein Saugrohr, das über eine Saug- bzw. Steuerleitung 20 mit einem separaten Betätigungselement 16 des Stellgliedes 4 verbunden ist. In der Steuerleitung 20 befindet sich ein elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wege-Ventil, wie es in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist. Das 3/2-Wege-Ventil besitzt seinerseits eine elektrische Steuerleitung, die mit dem elektronischen Steuergerät 50 des Kraftfahrzeugmotors 51 verbunden ist. Auf die Funktionsweise des 3/2-Wege-Ventils wird später noch eingegangen.
Im besonderen ist das Stellglied 4 in Richtung seiner den Eingang 6 großenteils verschließenden Schließstellung durch eine Feder 12 in Form einer Druckfeder vorgespannt und bei vor dem Eingang 6 erhöhtem Gegendruck p des strömenden Abgases gegen die Kraft der Druckfeder in eine den Eingang freigebende Öffnungsstellung bewegbar.
Das Stellglied 4 weist einen mit dem Eingang in Eingriff bringbaren Schließkörper 14 mit einem Durchmesser derart auf, daß in der Schließstellung ein Umfangsspalt s zum Innendurchmesser des Eingangs 5 frei bleibt. In der an sich geschlossenen Schließstellung des Stellgliedes bleibt ein ringförmiger Durchströmungsraum für das Abgas im Bereich des ansonsten verschlossenen Eingangs 6 der Rohrverzweigung 5 in jedem Betriebsfall der Schalldämpferanlage offen.
Das Stellglied 4 ist ein Stellventil mit einem Ventilstößel 13, wobei der Schließkörper 14 ein abgeflachter Ventilteller ist, der auf seiner Anströmungsseite leicht konisch und auf dem Umfangsrand strömungsgünstig mit Rundungen versehen ist.
Die Endstellungen des Stellventils, d.h. die Schließstellung und die Öffnungsstellung, sind durch das separate Betätigungselement 16 festgelegt, auf das noch eingegangen wird.
Das Stellglied 4 ist ein aktives Schaltelement, wobei die Kraft des Gegendrucks p auf das separate Betätigungselement 16 des Stellglieds 4 wirkt, welches seinerseits das Stellglied 4 in seine Öffnungsstellung bewegt.
Das separate Betätigungselement 16 ist im besonderen eine Unterdruckdose, wobei die Niederdruckseite 18 einer Membran 19 in der Unterdruckdose über die Steuerleitung 20 mit einer Vakuumpumpe oder mit dem vorgenannten Saugrohr des Kraftfahrzeugmotors 51 verbunden ist, und es ist die versteifte plattige kreisrunde Membranmitte mit dem freien Ende des Ventilstößels 13 eines Tellerventils verbunden, welches dem Schließkörper 14 abgewandt ist.
Die Druckseite 17 auf der anderen Seite der Membran 19 der Unterdruckdose weist eine Gehäuse-Entlüftungsbohrung und mithin Atmosphärendruck auf oder ist direkt der Atmosphäre ausgesetzt.
Die Druckfeder 12 ist auf der Niederdruckseite 18 der Membran 19 in der Unterdruckdose längs der Axialachse 11 angeordnet. Sie stützt sich einerseits axial auf der plattigen Membranmitte 28 und andererseits auf einem zentralen Formsitz in der Unterdruckdose ab. Die Druckfeder ist in der Unterdruckdose mit Vorspannung zentrisch eingespannt. In der Schließstellung des Tellerventils nach Figur 2 schlägt die Membranmitte 28 an einen abgestuften Axialanschlag des Gehäuse der Unterdruckdose an. Das Gehäuse besitzt einen integralen hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 29, der sich koaxial in Richtung des Schließkörpers 14 mit Abstand zum Ventilstößel 13 erstreckt und durch einen zentralen Durchbruch in einer Zwischenwand 25 der Rohrverzweigung 5 gerade bis ins Innere der Rohrverzweigung hineinreicht und mit der Zwischenwand befestigt ist.
Das Stellglied 4 weist gemäß Figur 2 einen Ventilstößel 13 auf, der abgedichtet und verschieblich durch einen Dichtungsstopfen 27 in der vorgenannten Zwischenwand 25 der Rohrverzweigung 5 zwischen den beiden Ausgängen 7, 8 längs der Axialachse 11 des Eingangs 6 nach außen bis zu dem die Druckfeder enthaltenden Gehäuse der Unterdruckdose geführt ist, wobei der Ventilstößel 13 an der versteiften plattigen Membranmitte 28 der Membran 19 auf der Druckseite der Unterdruckdose befestigt ist.
Der Dichtungsstopfen 27 ist im hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 29 des Gehäuses der Unterdruckdose abgedichtet aufgenommen.
Das in der Steuerleitung 20 angeordnete elektromagnetisch betätigbare Schaltventil 21 in Form eines 3/2-Wege-Ventils gemäß den Figuren 4 und 5 besitzt einen ersten Anschluß 22 zum Saugrohr des Kraftfahrzeugmotors 51, einen zweiten Anschluß 23 zur Niederdruckseite 18 der Unterdruckdose und einem dritten Anschluß 24 zur Atmosphäre, wobei in der einen (ersten) Ventilstellung der erste Anschluß 22 mit dem zweiten Anschluß 23 und in der anderen (zweiten) Ventilstellung der zweite Anschluß 23 mit dem dritten Anschluß 24 verbunden ist. Die erste Ventilstellung ist in Figur 4 gezeigt. Die zweite Ventilstellung ist in Figur 5 veranschaulicht.
Ersichtlich kann also bei der vorgenannten Unterdruckdose als aktives Betätigungselement der Unterdruck dem Saugrohr des Kraftfahrzeugmotors 51 entnommen werden. Das vom Motormanagement angesteuerte Magnet-Umschaltventil bewirkt, daß die Membrandose mit Unterdruck (-> Ventil "AUF") oder mit Atmosphärendruck (Entlüftung -> Ventil "ZU") versorgt wird.

Claims (9)

  1. Abgas-System (1) eines Kraftfahrzeuges mit einem elektronischen Steuergerät (50) zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugmotors (51) mit Hilfe zumindest eines im Steuergerät hinterlegten Motorkennfeldes (K) und mit einem Stellglied (4) zur Veränderung des Strömungswiderstands des durchströmenden Abgases zwecks Veränderung der Dämpfungscharakteristik,
    dadurch gekennzeichnet, daß jedem Betriebspunkt im Motorkennfeld (K) zumindest ein dem exakt vorgegebenen Strömungswiderstand des durchströmenden Abgases entsprechender Wert (S1.... Sn; S1'...Sn'; S1"...Sn") zugeordnet ist, wobei die den vorgegebenen Strömungswiderständen entsprechenden Werte in zumindest einer Ebene (E, E', E") des Motorkennfeldes (K) im Steuergerät (50) hinterlegt sind, und daß in jedem Betriebspunkt des Motorkennfeldes der einem zugeordneten Strömungswiderstand entsprechende Wert zumindest einer Ebene (E, E' bzw. E") als Stell- bzw. Steuergröße des Stellgliedes (4) dient.
  2. Abgas-System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß über die anzusteuernden Positionen des stufenlos verstellbaren Stellglieds (4), insbesondere über Klappenstellungen des stufenlos verstellbaren Stellglieds, die den vorgegebenen Strömungswiderständen entsprechenden Werte (S1.... Sn; S1'...Sn'; S1"...Sn") in das Steuergerät (50) einprogrammierbar sind.
  3. Abgas-System nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß aus zumindest zwei Ebenen eine Ebene (E, E' bzw. E") des Motorkennfeldes (K) auswählbar ist, deren Werte (S1.... Sn; S1'...Sn' bzw. S1"...Sn") Stell- bzw. Steuergröße des angesteuerten Stellgliedes (4) sind.
  4. Abgas-System nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß drei Ebenen mit unterschiedlichen Werten im Steuergerät (50) hinterlegt sind, wobei
    die erste Ebene (E) einer Komfortbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges entspricht, bei der eine starke Dämpfung der niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches des Abgas-Systems erfolgt,
    die zweite Ebene (E') einer Normalbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges entspricht, bei der eine mittlere Dämpfung der niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches Abgas-Systems erfolgt, und
    die dritte Ebene (E") einer Leistungsbetriebs-Variante des Kraftfahrzeuges entspricht, bei der eine geringe Dämpfung der niederfrequenten Anteile des Betriebsgeräusches des Abgas-Systems erfolgt.
  5. Abgas-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung der Klangcharakteristik das stufenlos verstellbare Stellglied (4) über das Steuergerät (50) mit dem Ansaugtrakt des Kraftfahrzeugmotors (51) gekoppelt ist.
  6. Abgas-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (4) in einem Schalldämpfer (2, 3) integriert bzw. mit dem Schalldämpfer zumindest teilweise baulich ausgebildet ist.
  7. Abgas-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (4) in einer Strömungsverzweigung (5) integriert bzw. mit der Strömungsverzweigung zumindest teilweise baulich ausgebildet ist.
  8. Abgas-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (4) einen Schließkörper (14) aufweist, der bei Verstellung nachgeschaltete Abgasstränge bzw. Abgastrakte (9, 10) gleich oder unterschiedlich beaufschlagt.
  9. Abgas-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (4) pneumatisch oder elektrisch betätigt ist.
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