EP1321639B2 - Schalldämpfungseinrichtung - Google Patents

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EP1321639B2
EP1321639B2 EP02017484.3A EP02017484A EP1321639B2 EP 1321639 B2 EP1321639 B2 EP 1321639B2 EP 02017484 A EP02017484 A EP 02017484A EP 1321639 B2 EP1321639 B2 EP 1321639B2
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
exhaust pipe
exhaust
silencer
pipe
Prior art date
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EP02017484.3A
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EP1321639A2 (de
EP1321639A3 (de
EP1321639B1 (de
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Rainer Diez
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Friedrich Boysen GmbH and Co KG
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Friedrich Boysen GmbH and Co KG
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Publication date
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Application filed by Friedrich Boysen GmbH and Co KG filed Critical Friedrich Boysen GmbH and Co KG
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Publication of EP1321639A3 publication Critical patent/EP1321639A3/de
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Publication of EP1321639B2 publication Critical patent/EP1321639B2/de
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    • F01N1/006—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using dead chambers communicating with gas flow passages comprising at least one perforated tube extending from inlet to outlet of the silencer
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    • F01N2470/14—Plurality of outlet tubes, e.g. in parallel or with different length
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    • F01N2490/00—Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/02—Two or more expansion chambers in series connected by means of tubes
    • F01N2490/04—Two or more expansion chambers in series connected by means of tubes the gases flowing longitudinally from inlet to outlet only in one direction

Definitions

  • the present invention relates to a sound damping device according to the preamble of claim 1.
  • a sound damping device of the type mentioned is from the US-A-5014817 known. Further sound damping devices are in the GB-A-2223535 and the DE 41 40 429 A disclosed.
  • the exhaust back pressure in the first exhaust pipe is greatly reduced.
  • the first exhaust pipe can be at least partially blocked in driving states with high exhaust gas noise development through the shut-off device, so that the exhaust gas flow must at least largely escape through the second exhaust gas outlet opening of the sound damping device. This can be achieved in these driving conditions, a high sound damping effect.
  • the shut-off device can be adjusted to its shut-off position, while in the high speed range in which a large exhaust gas flow, the flow releases, so that the lowest possible back pressure is built up.
  • the sound damping device according to the invention therefore combines a relatively low power reduction of the internal combustion engine with a relatively high sound attenuation.
  • the first exhaust pipe between the associated exhaust gas inlet opening and the associated exhaust gas outlet opening is formed as a continuous pipe, wherein the first exhaust pipe in its wall in the flow direction upstream of the shut-off device in particular has at least one perforated region.
  • the continuous design of the first exhaust pipe leads with open shut-off device to a largely trouble-free exhaust gas flow in the first exhaust pipe, while the perforation in the wall of the first exhaust pipe with closed shut-off device allows the exhaust gas from the first exhaust pipe via the interior of the muffler housing through the second exhaust gas outlet opening.
  • the shut-off device of the sound damping device according to the invention is adjustable in dependence on the engine speed that the shut-off device locks the first exhaust pipe at low speeds and releases at high speeds to cause on the one hand at low speeds high sound attenuation and on the other hand at high speeds the lowest possible back pressure.
  • the shut-off device of the sound damping device according to the invention is preferably designed as a controllable exhaust flap, which can be actuated, for example via a connectable to the air intake pipe of the internal combustion engine vacuum box.
  • Butterfly valves with vacuum cans are in use and can therefore be used favorably for the purpose of the invention. They are also functionally reliable, relatively inexpensive to manufacture and have a sufficient longevity.
  • a speed-dependent adjustment of the exhaust valve can be achieved in a simple manner, since the negative pressure in the air intake of the engine also increases with increasing speed.
  • a second exhaust pipe is provided in the muffler housing, one end of which is connected to the second exhaust gas outlet opening, wherein the second exhaust pipe is in flow connection via at least one opening with the openings of the first exhaust pipe.
  • the other end of the second exhaust pipe can be arranged freely in the interior of the muffler housing.
  • This variant is preferably used in sound damping devices in which the muffler housing has only one exhaust gas inlet opening, but two exhaust gas outlet openings, such as in two-pipe exhaust systems with two rear silencers, which are each connected to one of the two exhaust pipes.
  • the exhaust gas flowing through the one exhaust gas inlet opening then flows through the two exhaust gas outlet openings when the exhaust gas flap is open, whereas with the exhaust valve closed, it is forced to flow out of the first exhaust pipe into the second exhaust pipe via the interior of the silencer housing in order to reach it via the second exhaust gas outlet opening , In this second case, this results in a high sound damping performance, while in the first case, a particularly low exhaust back pressure is given.
  • the other end of the second exhaust pipe is connected to a second exhaust gas inlet opening.
  • This variant can be used with two-pipe exhaust systems with only one rear silencer by the sound damping device connected with its two exhaust gas inlet openings to each an exhaust pipe of the two-pipe exhaust system becomes.
  • the second exhaust pipe may be formed continuously between the exhaust gas inlet opening and the exhaust gas outlet opening like the first exhaust pipe and may have at least one perforated area in its wall.
  • a particularly low exhaust back pressure results in the second exhaust pipe.
  • the second exhaust pipe is formed in two parts, with a first part, one end of which is connected to the second exhaust gas inlet opening and the other end opens freely inside the muffler housing, and a second part, whose one end to the second exhaust gas outlet opening is connected and the other end opens freely inside the silencer housing.
  • the sound damping effect of the sound damping device according to the invention can be influenced.
  • the free ends of the two parts of the second exhaust pipe may open into a resonance chamber.
  • the sound damping device Over the length, in particular of the second part of the second exhaust pipe, the sound damping device can be tuned. That is, the frequency range in which the greatest silencing effect occurs can be selected over its length and cross section.
  • the muffler housing may additionally have at least one absorption chamber.
  • the two exhaust pipes are then preferably passed through the absorption chamber and have within this at least one perforated region in its wall. Over the perforated area, a flow connection to the absorption chamber is provided, so that an additional sound attenuation is achieved.
  • the resonance chamber is arranged between two absorption chambers.
  • the two exhaust pipes are passed through two absorption chambers.
  • the resonance chamber open the free ends of the two parts of the second exhaust pipe and is a perforated wall portion of the first exhaust pipe.
  • exhaust gas can pass from the first exhaust pipe into the resonance chamber and from this via the second part of the second exhaust pipe through the second exhaust gas exit opening.
  • the three chambers are also separated by a perforated wall. In this way, the two absorption chambers are in fluid communication with the resonance chamber and each other. It has been shown that a particularly good sound damping effect can be realized with relatively low back pressure by this structure.
  • the illustrated sound damping device comprises a muffler housing 1, which has a lower shell 2 and an upper shell 3, as in Fig. 1 and 2 is recognizable.
  • the lower shell 2 and the upper shell 3 are connected to one another in their edge region, in particular welded.
  • two exhaust tailpipes 4, 5 are arranged on the exhaust gas outlet side of the muffler housing 1, which is arranged.
  • the interior of the muffler housing 1 is divided between the two exhaust gas inlet openings 6, 7 on the one hand and the two exhaust gas outlet openings 8 and 9 on the other hand by two spaced apart perforated walls 10 and 11 in an exhaust gas inlet side first chamber 12, a subsequent second chamber 13 and an exhaust gas outlet side third chamber 14 ,
  • the first chamber 12 and the third chamber 14 are each formed as an absorption chamber and, as indicated by the cross-hatching, filled with a sound absorption material.
  • the intermediate second chamber 13, however, is designed as a reflection chamber.
  • the two perforated walls 10 and 11 are also each on their side facing the absorbent material with a steel wool mat 15, 16 occupied.
  • the three chambers 12, 13, 14 are traversed by a continuous first exhaust pipe 17, which is arranged between the first exhaust gas inlet opening 6 and the first exhaust gas outlet opening 8.
  • the first exhaust pipe 17 consists of two parts which are inserted into each other with sliding fit. As well as in Fig. 3 recognizes, the first exhaust pipe 17 is just executed except for a bent portion in the region of the first exhaust gas outlet opening 8.
  • the wall of the first exhaust pipe 17 has a perforated region 18. About this perforation 18, the interior of the first exhaust pipe 17 communicates with the interior of the first absorption chamber 12 in connection.
  • the first exhaust pipe 17 is coated within the first chamber 12 with a chrome steel wool stocking 19.
  • the wall of the first exhaust pipe 17 also has a perforated region 20, via which the interior of the first exhaust pipe 17 communicates with the interior of the second chamber 13 formed as a reflection chamber.
  • the first exhaust pipe 17 is connected on the exhaust gas outlet side outside the muffler housing 1 via a connecting pipe 21 with the first exhaust pipe end 4, as can be seen in particular Fig. 2 recognizes.
  • a vacuum unit 22 which can be connected to the air intake line of an internal combustion engine is arranged, via which an exhaust gas flap 22a arranged within the connecting pipe 21 can be actuated. That is, the exhaust flap 22a, which is only indicated here, can be adjusted between a position which essentially blocks the connecting tube 21 and a position which releases it.
  • the first chamber 12 of the muffler housing 1 is further traversed by a first part 23 'of a second exhaust pipe 23, whose one end is connected to the second exhaust gas inlet opening 7 and the other end with its opening 24' in the second chamber designed as a reflection chamber 13 free empties. Also, the first part 23 'of the second exhaust pipe 23 has within the first chamber 12 on a perforated portion 25 and is covered with a chrome steel wool stocking 19.
  • the second chamber 13 opens with its opening 24 "also has an end of a second part 23" of the second exhaust pipe 23, whose other end is connected to the second exhaust gas outlet opening 9.
  • the exhaust gas outlet end is led out of the muffler housing 1, as in Fig. 3 is recognizable.
  • the second part 23 "of the second exhaust pipe 23 is curved in both the third chamber 14 and the second chamber 13 and extends with its free end above the first exhaust pipe 17. In this way, a desired length of the second part 23 "of the second exhaust pipe for frequency tuning housed in the muffler housing 1.
  • the second part 23 'of the second exhaust pipe 23 is formed shorter than in the first variant. Accordingly, the second part 23 'of the second exhaust pipe 23 in the second chamber 13 extends straight and does not extend over the first exhaust pipe 17. The shorter design of the second part 23 "of the exhaust pipe, the sound damping device is tuned to a different frequency. the maximum sound attenuation takes place at a different frequency than in the first variant.
  • Fig. 5 illustrated third variant is largely consistent with the first variant of Fig. 3 match.
  • the second exhaust pipe 23 is not formed in two parts but continuously and extends substantially straight through all three chambers 12, 13 and 14.
  • a relatively low back pressure in the second exhaust pipe 23 generated.
  • the second exhaust pipe 23 like the first exhaust pipe 17, has a perforated region 26 in the resonance chamber 13.
  • the exhaust valve 22a is adjusted by the vacuum box 22 in response to the negative pressure in the air intake pipe of the engine and thus in dependence on the engine speed.
  • the adjustment takes place in such a way that the exhaust flap 22a essentially closes off the connecting pipe 21 between the first exhaust pipe 17 and the tail pipe 4 at low rotational speeds, but releases it at high rotational speeds.
  • a high sound attenuation is achieved in this way, since the exhaust gas flowing through the first exhaust pipe 17 can not escape via the first exhaust gas outlet opening 8.
  • the exhaust gas has to escape via the perforation 20, the resonance chamber 13 and the opening 24 "of the second part 23" or the perforation 26 of the second exhaust pipe 23 together with the exhaust gas flowing through the second exhaust gas inlet opening 7 through the second exhaust gas outlet opening 9. Since the exhaust gas flow at low speeds is still relatively low, nevertheless builds up not too large exhaust back pressure. At the same time, however, a good sound attenuation is achieved.
  • the exhaust gas flowing through the first exhaust gas inlet opening 6 can flow out unhindered through the first exhaust gas outlet opening 8, while the exhaust gas flowing through the second exhaust gas inlet outlet flows through the second exhaust gas outlet opening 9 after passing through the resonance chamber 13.
  • This and the straight passage of the exhaust gas flow through the first exhaust pipe 17 results in a particularly low exhaust back pressure, so that the performance of the internal combustion engine is only slightly affected.
  • An even lower exhaust back pressure results in the in Fig. 5 shown third variant in which the exhaust gas flow through the second exhaust pipe 25 flows straight ahead.
  • the muffler housing 1 only an exhaust gas inlet opening 6. Accordingly, the second exhaust pipe 23 is arranged with one end freely in the muffler housing 1. It opens there with its opening 24 in the interior of the resonance chamber 13. The other end of the second exhaust pipe 23 is connected to the second exhaust gas outlet opening 9, as in the other variants.
  • the remaining structure of this variant is the same in principle with the structure of the other variants.
  • One difference is that the second exhaust pipe 23 is guided through all three chambers 12, 13, 14 and has a deflection in the region of the first chamber 12.
  • the two exhaust gas outlet openings 8, 9 are connected via a fork 27 to a common end pipe 28.
  • the exhaust flap 22a is adjusted by the vacuum box 22. At low speeds, the exhaust flap 22a closes the connected to the first exhaust gas outlet opening branch 27a of the fork piece 27 while it releases it at high speeds. At low speeds, the exhaust gas flowing through the exhaust gas inlet opening 6 can therefore only escape through the second exhaust pipe 23 and the second exhaust gas outlet opening 9 and the other branch 27b of the fork piece 27. The sound-damping effect is thereby high. At high speeds and open exhaust flap 22a, however, the exhaust gas can also escape through the first exhaust port 8. The exhaust back pressure is therefore particularly low.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalldämpfungseinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Es ist bekannt, dass Schalldämpfer einen Gegendruck erzeugen, der die Leistung des Verbrennungsmotors senkt. Eine weitere Senkung ergibt sich durch die Verwendung von Abgaskatalysatoren, die von den Abgasen durchströmt werden. Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Reinigungswirkung der Abgaskatalysatoren werden diese zunehmend hochzelliger und erzeugen dadurch einen immer größeren Gegendruck.
  • Eine Schalldämpfungseinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US-A-5014817 bekannt. Weitere Schalldämpfungseinrichtungen sind in der GB-A-2223535 und der DE 41 40 429 A offenbart.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schalldämpfungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, durch welche die Leistung des Verbrennungsmotors möglichst wenig beeinträchtigt wird. Gleichzeitig soll aber eine ausreichende Schalldämpfung erhalten bleiben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Durch die Verwendung eines im Wesentlichen geraden Abgasrohres wird der Abgasgegendruck in dem ersten Abgasrohr stark reduziert. Gleichzeitig kann das erste Abgasrohr in Fahrzuständen mit hoher Abgaslärmentwicklung durch die Absperreinrichtung mindestens teilweise gesperrt werden, so dass der Abgasstrom zumindest weitgehend durch die zweite Abgasaustrittsöffnung der Schalldämpfungseinrichtung entweichen muss. Damit kann in diesen Fahrzuständen eine hohe Schalldämpfungswirkung erreicht werden. Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, wo eine hohe Schalldämpfungswirkung erforderlich ist, kann die Absperreinrichtung in ihre Absperrstellung verstellt werden, während sie im hohen Drehzahlbereich, in denen ein großer Abgasstrom auftritt, den Durchfluss freigibt, so dass ein möglichst geringer Gegendruck aufgebaut wird. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungseinrichtung kombiniert daher eine verhältnismäßig geringe Leistungsabsenkung des Verbrennungsmotors mit einer verhältnismäßig hohen Schalldämpfung.
  • Erfindungsgemäß ist das erste Abgasrohr zwischen der zugeordneten Abgaseintrittsöffnung und der zugeordneten Abgasaustrittsöffnung als durchgängiges Rohr ausgebildet, wobei das erste Abgasrohr in seiner Wandung in Strömungsrichtung vor der Absperreinrichtung insbesondere mindestens einen perforierten Bereich aufweist. Die durchgängige Ausbildung des ersten Abgasrohrs führt bei geöffneter Absperreinrichtung zu einer weitgehend störungsfreien Abgasdurchströmung im ersten Abgasrohr, während die Perforierung in der Wandung des ersten Abgasrohres bei geschlossener Absperreinrichtung ein Abströmen des Abgases aus dem ersten Abgasrohr über das Innere des Schalldämpfergehäuses durch die zweite Abgasaustrittsöffnung ermöglicht.
  • Die Absperreinrichtung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung ist in Abhängigkeit von der Motordrehzahl so verstellbar, dass die Absperreinrichtung bei niedrigen Drehzahlen das erste Abgasrohr sperrt und bei hohen Drehzahlen freigibt, um einerseits bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Schalldämpfung und andererseits bei hohen Drehzahlen einen möglichst geringen Gegendruck zu bewirken.
  • Die Absperreinrichtung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung ist bevorzugt als regelbare Abgasklappe ausgebildet, die beispielsweise über eine an die Luftansaugleitung des Verbrennungsmotors anschließbare Unterdruckdose betätigbar ist. Absperrklappen mit Unterdruckdosen sind an sich gebräuchlich und können daher auch für den erfindungsgemäßen Zweck günstig eingesetzt werden. Sie sind außerdem funktionssicher, verhältnismäßig günstig in der Herstellung und weisen eine ausreichende Langlebigkeit auf. Über die Unterdruckdose kann in einfacher Weise eine drehzahlabhängige Verstellung der Abgasklappe erreicht werden, da der Unterdruck in der Luftansaugleitung des Verbrennungsmotors mit zunehmender Drehzahl ebenfalls zunimmt.
  • Erfindungsgemäß ist im Schalldämpfergehäuse ein zweites Abgasrohr vorgesehen, dessen eines Ende mit der zweiten Abgasaustrittsöffnung verbunden ist, wobei das zweite Abgasrohr über mindestens eine Öffnung mit den Öffnungen des ersten Abgasrohres in Strömungsverbindung steht. Damit ergeben sich verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung.
  • Insbesondere kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung das andere Ende des zweiten Abgasrohres frei im Inneren des Schalldämpfergehäuses angeordnet sein. Diese Variante ist bevorzugt bei Schalldämpfungseinrichtungen verwendbar, bei denen das Schalldämpfergehäuse nur eine Abgaseintrittsöffnung, aber zwei Abgasaustrittsöffnungen aufweist, wie beispielsweise bei Zweirohr-Abgasanlagen mit zwei Nachschalldämpfern, die jeweils an eines der beiden Abgasrohre angeschlossen sind. Das durch die eine Abgaseintrittsöffnung einströmende Abgas strömt dann bei geöffneter Abgasklappe durch beide Abgasaustrittsöffnungen aus, während es bei geschlossener Abgasklappe gezwungen ist, aus dem ersten Abgasrohr über das Innere des Schalldämpfergehäuses in das zweite Abgasrohr zu strömen, um über dieses durch die zweite Abgasaustrittsöffnung zu gelangen. In diesem zweiten Fall ergibt sich dadurch eine hohe Schalldämpfungsleistung, während im ersten Fall ein besonders geringer Abgasgegendruck gegeben ist.
  • Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das andere Ende des zweiten Abgasrohres mit einer zweiten Abgaseintrittsöffnung verbunden. Diese Variante ist bei Zweirohr-Abgasanlagen mit nur einem Nachschalldämpfer einsetzbar, indem die Schalldämpfungseinrichtung mit ihren beiden Abgaseintrittsöffnungen an je ein Abgasrohr der Zweirohr-Abgasanlage angeschlossen wird.
  • Das zweite Abgasrohr kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung wie das erste Abgasrohr zwischen der Abgaseintrittsöffnung und der Abgasaustrittsöffnung durchgängig ausgebildet sein und in seiner Wandung mindestens einen perforierten Bereich aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich auch im zweiten Abgasrohr ein besonders niedriger Abgasgegendruck. Über die perforierte Wandung kann bei geschlossenem ersten Abgasrohr Abgas aus dem ersten Abgasrohr über das zweite Abgasrohr abströmen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Abgasrohr zweiteilig ausgebildet, mit einem ersten Teil, dessen eines Ende mit der zweiten Abgaseintrittsöffnung verbunden ist und dessen anderes Ende im Inneren des Schalldämpfergehäuses frei mündet, und einem zweiten Teil, dessen eines Ende mit der zweiten Abgasaustrittsöffnung verbunden ist und dessen anderes Ende im Inneren des Schalldämpfergehäuses frei mündet. Durch diese zweiteilige Ausgestaltung des zweiten Abgasrohres kann die Schalldämpfungswirkung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung beeinflusst werden. Beispielsweise können die freien Enden der beiden Teile des zweiten Abgasrohres in einer Resonanzkammer münden. Über die Länge insbesondere des zweiten Teils des zweiten Abgasrohres kann die Schalldämpfungseinrichtung abgestimmt werden. Das heißt, der Frequenzbereich, in dem die größte Schalldämpfungswirkung auftritt, kann über dessen Länge und Querschnitt ausgewählt werden.
  • Das Schalldämpfergehäuse kann zusätzlich mindestens eine Absorptionskammer aufweisen. Die beiden Abgasrohre sind dann bevorzugt durch die Absorptionskammer hindurchgeführt und weisen innerhalb dieser in ihrer Wandung mindestens einen perforierten Bereich auf. Über den perforierten Bereich ist eine Strömungsverbindung zu der Absorptionskammer gegeben, so dass eine zusätzliche Schalldämpfung erreicht wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Resonanzkammer zwischen zwei Absorptionskammern angeordnet. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Abgasrohre durch zwei Absorptionskammern hindurchgeführt. In der Resonanzkammer münden die freien Enden der beiden Teile des zweiten Abgasrohres und befindet sich ein perforierter Wandungsbereich des ersten Abgasrohres. Dadurch kann bei geschlossener Absperreinrichtung Abgas aus dem ersten Abgasrohr in die Resonanzkammer und von dieser über den zweiten Teil des zweiten Abgasrohres durch die zweite Abgasaustrittsöffnung gelangen. Die drei Kammern sind außerdem jeweils durch eine gelochte Wand voneinander getrennt. Auf diese Weise stehen die beiden Absorptionskammern mit der Resonanzkammer und miteinander in Strömungsverbindung. Es hat sich gezeigt, dass durch diesen Aufbau eine besonders gute Schalldämpfungswirkung bei verhältnismäßig geringem Gegendruck realisiert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf die Oberseite der Schalldämpfungseinrichtung von Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Ansicht gemäß Fig. 2, jedoch mit abgenommenem oberen Gehäuseteil, einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung,
    Fig. 4
    eine Ansicht gemäß Fig. 3 einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung,
    Fig. 5
    eine Ansicht gemäß Fig. 3 einer dritten Variante der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung, und
    Fig. 6
    eine Ansicht gemäß Fig. 3 einer vierten Variante der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung.
  • Die dargestellte Schalldämpfungseinrichtung umfasst ein Schalldämpfergehäuse 1, welches eine untere Schale 2 und eine obere Schale 3 aufweist, wie in Fig. 1 und 2 erkennbar ist. Die untere Schale 2 und die obere Schale 3 sind in ihrem Randbereich miteinander verbunden, insbesondere verschweißt. Auf der Abgasaustrittsseite des Schalldämpfergehäuses 1 sind zwei Abgasendrohre 4, 5 angeordnet.
  • In der Darstellung von Fig. 3 erkennt man den inneren Aufbau der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schalldämpfungseinrichtung. Das Innere des Schalldämpfergehäuses 1 ist zwischen den beiden Abgaseintrittsöffnungen 6, 7 einerseits und den beiden Abgasaustrittsöffnungen 8 und 9 andererseits durch zwei voneinander beabstandete Lochwände 10 und 11 in eine abgaseintrittsseitige erste Kammer 12, eine darauf folgende zweite Kammer 13 und eine abgasaustrittsseitige dritte Kammer 14 unterteilt. Die erste Kammer 12 und die dritte Kammer 14 sind jeweils als Absorptionskammer ausgebildet und, wie durch die Kreuzschraffierung angedeutet, mit einem Schallabsorptionsmaterial ausgefüllt. Die dazwischen liegende zweite Kammer 13 ist dagegen als Reflexionskammer ausgebildet. Die beiden Lochwände 10 und 11 sind außerdem jeweils auf ihrer dem Absorptionsmaterial zugewandten Seite mit einer Stahlwollmatte 15, 16 belegt.
  • Die drei Kammern 12, 13, 14 werden von einem durchgängigen ersten Abgasrohr 17 durchquert, welches zwischen der ersten Abgaseintrittsöffnung 6 und der ersten Abgasaustrittsöffnung 8 angeordnet ist. Das erste Abgasrohr 17 besteht aus zwei Teilen, die mit Schiebesitz ineinandergesteckt sind. Wie man außerdem in Fig. 3 erkennt, ist das erste Abgasrohr 17 bis auf einen gebogenen Abschnitt im Bereich der ersten Abgasaustrittsöffnung 8 gerade ausgeführt.
  • Innerhalb der ersten Kammer 12 weist die Wandung des ersten Abgasrohres 17 einen perforierten Bereich 18 auf. Über diese Perforierung 18 steht das Innere des ersten Abgasrohres 17 mit dem Inneren der ersten Absorptionskammer 12 in Verbindung. Außerdem ist das erste Abgasrohr 17 innerhalb der ersten Kammer 12 mit einem Chromstahlwollestrumpf 19 überzogen. Im Bereich der zweiten Kammer 13 weist die Wandung des ersten Abgasrohres 17 ebenfalls einen perforierten Bereich 20 auf, über welchen das Innere des ersten Abgasrohres 17 mit dem Inneren der als Reflexionskammer ausgebildeten zweiten Kammer 13 in Verbindung steht. Schließlich ist das erste Abgasrohr 17 abgasaustrittsseitig außerhalb des Schalldämpfergehäuses 1 über ein Verbindungsrohr 21 mit dem ersten Abgasendrohr 4 verbunden, wie man insbesondere in Fig. 2 erkennt. Im Bereich des Verbindungsrohres 21 ist eine mit der Luftansaugleitung eines Verbrennungsmotors verbindbare Unterdruckdose 22 angeordnet, über welche eine innerhalb des Verbindungsrohres 21 angeordnete Abgasklappe 22a betätigbar ist. Und zwar ist die hier nur angedeutete Abgasklappe 22a zwischen einer das Verbindungsrohr 21 im Wesentlichen sperrenden und einer dieses freigebenden Stellung verstellbar.
  • Die erste Kammer 12 des Schalldämpfergehäuses 1 wird des Weiteren von einem ersten Teil 23' eines zweiten Abgasrohres 23 durchquert, dessen eines Ende an die zweite Abgaseintrittsöffnung 7 angeschlossen ist und dessen anderes Ende mit seiner Öffnung 24' in der als Reflexionskammer ausgebildeten zweiten Kammer 13 frei mündet. Auch der erste Teil 23' des zweiten Abgasrohres 23 weist innerhalb der ersten Kammer 12 einen perforierten Bereich 25 auf und ist mit einem Chromstahlwollestrumpf 19 überzogen.
  • In der zweiten Kammer 13 mündet mit seiner Öffnung 24" außerdem ein Ende eines zweiten Teils 23" des zweiten Abgasrohres 23, dessen anderes Ende an die zweite Abgasaustrittsöffnung 9 angeschlossen ist. Tatsächlich ist auch hier wie beim ersten Abgasrohr 17 das abgasaustrittsseitige Ende aus dem Schalldämpfergehäuse 1 herausgeführt, wie in Fig. 3 erkennbar ist. Wie man in Fig. 3 außerdem sieht, verläuft der zweite Teil 23" des zweiten Abgasrohres 23 sowohl in der dritten Kammer 14 als auch in der zweiten Kammer 13 gekrümmt und erstreckt sich mit seinem freien Ende oberhalb des ersten Abgasrohres 17. Auf diese Weise wird eine gewünschte Länge des zweiten Teiles 23" des zweiten Abgasrohres zur Frequenzabstimmung im Schalldämpfergehäuse 1 untergebracht.
  • Die in Fig. 4 dargestellte zweite Variante stimmt weitgehend mit der Variante von Fig. 3 überein. Der einzige Unterschied besteht darin, dass hier der zweite Teil 23' des zweiten Abgasrohres 23 kürzer ausgebildet ist als bei der ersten Variante. Dementsprechend verläuft der zweite Teil 23' des zweiten Abgasrohres 23 in der zweiten Kammer 13 gerade und erstreckt sich nicht über das erste Abgasrohr 17. Durch die kürzere Ausbildung des zweiten Teils 23" des Abgasrohres ist die Schalldämpfungseinrichtung auf eine andere Frequenz abgestimmt. Das heißt, die maximale Schalldämpfung findet bei einer anderen Frequenz statt als bei der ersten Variante.
  • Auch die in Fig. 5 dargestellte dritte Variante stimmt weitgehend mit der ersten Variante von Fig. 3 überein. Im Unterschied zu der ersten und der zweiten Variante ist hier jedoch das zweite Abgasrohr 23 nicht zweiteilig sondern durchgängig ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen gerade durch alle drei Kammern 12, 13 und 14. Durch diese Ausgestaltung wird auch im zweiten Abgasrohr 23 ein verhältnismäßig geringer Gegendruck erzeugt. Zur Verbindung des zweiten Abgasrohres 23 mit der Resonanzkammer 13 weist bei dieser Variante das zweite Abgasrohr 23 wie das erste Abgasrohr 17 in der Resonanzkammer 13 einen perforierten Bereich 26 auf.
  • Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung wird die Abgasklappe 22a durch die Unterdruckdose 22 in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Luftansaugleitung des Motors und damit in Abhängigkeit von der Motordrehzahl verstellt. Die Verstellung erfolgt so, dass die Abgasklappe 22a bei niederen Drehzahlen das Verbindungsrohr 21 zwischen dem ersten Abgasrohr 17 und dem Endrohr 4 im Wesentlichen verschließt, bei hohen Drehzahlen dagegen freigibt. Bei niederen Drehzahlen wird auf diese Weise eine hohe Schalldämpfung erzielt, da das durch das erste Abgasrohr 17 strömende Abgas nicht über die erste Abgasaustrittsöffnung 8 entweichen kann. Vielmehr muss das Abgas über die Perforation 20, die Resonanzkammer 13 und die Öffnung 24" des zweiten Teils 23" bzw. die Perforation 26 des zweiten Abgasrohres 23 gemeinsam mit dem durch die zweite Abgaseintrittsöffnung 7 einströmenden Abgas durch die zweite Abgasaustrittsöffnung 9 entweichen. Da die Abgasströmung bei niederen Drehzahlen noch verhältnismäßig gering ist, baut sich dennoch kein allzu großer Abgasgegendruck auf. Gleichzeitig wird aber eine gute Schalldämpfung erreicht.
  • Bei hohen Drehzahlen, bei denen die Abgasklappe 22a geöffnet ist, kann das durch die erste Abgaseintrittsöffnung 6 einströmende Abgas ungehindert durch die erste Abgasaustrittsöffnung 8 ausströmen, während das durch die zweite Abgaseintrittsöffnung einströmende Abgas nach Passieren der Resonanzkammer 13 durch die zweite Abgasaustrittsöffnung 9 ausströmt. Dadurch und durch den geraden Durchgang des Abgasstromes durch das erste Abgasrohr 17 ergibt sich ein besonders niedriger Abgasgegendruck, so dass die Leistung des Verbrennungsmotors nur wenig beeinträchtigt wird. Ein noch geringerer Abgasgegendruck ergibt sich bei der in Fig. 5 gezeigten dritten Variante, bei welcher auch der Abgasstrom durch das zweite Abgasrohr 25 geradeaus strömt.
  • Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante weist das Schalldämpfergehäuse 1 nur eine Abgaseintrittsöffnung 6 auf. Dementsprechend ist das zweite Abgasrohr 23 mit einem Ende frei im Schalldämpfergehäuse 1 angeordnet. Es mündet dort mit seiner Öffnung 24 im Inneren der Resonanzkammer 13. Das andere Ende des zweiten Abgasrohres 23 ist wie bei den übrigen Varianten mit der zweiten Abgasaustrittsöffnung 9 verbunden.
  • Der übrige Aufbau dieser Variante ist im Prinzip mit dem Aufbau der übrigen Varianten gleich. Ein Unterschied besteht darin, dass das zweite Abgasrohr 23 durch alle drei Kammern 12, 13, 14 geführt ist und eine Umlenkung im Bereich der ersten Kammer 12 aufweist. Außerdem sind die beiden Abgasaustrittsöffnungen 8, 9 über ein Gabelstück 27 an ein gemeinsames Endrohr 28 angeschlossen.
  • Die Funktion ist im Prinzip wieder gleich. Beim Betrieb wird die Abgasklappe 22a durch die Unterdruckdose 22 verstellt. Bei niederen Drehzahlen verschließt die Abgasklappe 22a den an die erste Abgasaustrittsöffnung 8 angeschlossenen Zweig 27a des Gabelstückes 27, während es diesen bei hohen Drehzahlen freigibt. Bei niederen Drehzahlen kann das durch die Abgaseintrittsöffnung 6 einströmende Abgas daher nur durch das zweite Abgasrohr 23 und die zweite Abgasaustrittsöffnung 9 sowie den anderen Zweig 27b des Gabelstückes 27 entweichen. Die Schalldämpfungswirkung ist dadurch hoch. Bei hohen Drehzahlen und geöffneter Abgasklappe 22a kann das Abgas dagegen auch durch die erste Abgasöffnung 8 entweichen. Der Abgasgegendruck ist dadurch besonders niedrig.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schalldämpfergehäuse
    2
    Unterschale
    3
    Oberschale
    4
    Endrohr
    5
    Endrohr
    6
    erste Abgaseintrittsöffnung
    7
    zweite Abgaseintrittsöffnung
    8
    erste Abgasaustrittsöffnung
    9
    zweite Abgasaustrittsöffnung
    10
    Lochwand
    11
    Lochwand
    12
    erste Kammer
    13
    zweite Kammer
    14
    dritte Kammer
    15
    Stahlwollmatte
    16
    Stahlwollmatte
    17
    erstes Abgasrohr
    18
    Perforation
    19
    Chromstahlwollestrumpf
    20
    Perforation
    21
    Verbindungsrohr
    22
    Unterdruckdose
    22a
    Abgasklappe
    23
    zweites Abgasrohr
    23'
    erster Teil des zweiten Abgasrohres
    23"
    zweiter Teil des zweiten Abgasrohres
    24, 24', 24"
    Öffnung von 23, 23' bzw. 23"
    25
    Perforation
    26
    Perforation
    27
    Gabelstück
    27a, b
    Zweige von 27
    28
    Endrohr
    I
    Abgasstromrichtung

Claims (10)

  1. Schalldämpfungseinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem Schalldämpfergehäuse (1) mit mindestens einer Abgaseintrittsöffnung (6, 7) und mindestens zwei Abgasaustrittsöffnungen (8, 9), insbesondere Nachschalldämpfer einer Zwei-Rohr-Abgasanlage, bei welcher ein im Wesentlichen gerades erstes Abgasrohr (17) vorgesehen ist, welches eine Abgaseintrittsöffnung (6) mit einer ersten Abgasaustrittsöffnung (8) verbindet und dessen Inneres über mindestens eine Öffnung (20) mit dem Inneren des Schalldämpfergehäuses (1) in Verbindung steht, bei welcher in Strömungsrichtung (I) hinter den Öffnungen (20) eine Absperreinrichtung (22a) angeordnet ist, die zwischen einer die Abgasströmung durch die erste Abgasaustrittsöffnung (8) mindestens teilweise unterbindenden und einer diese freigebenden Stellung verstellbar ist, wobei die Absperreinrichtung (22a) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors so verstellbar ist, dass die Absperreinrichtung (22a) das erste Abgasrohr (17) bei niederen Drehzahlen sperrt und bei hohen Drehzahlen freigibt, und bei welcher ein zweites Abgasrohr (23) vorgesehen ist, dessen eines Ende mit der zweiten Abgasaustrittsöffnung (9) verbunden ist, wobei das zweite Abgasrohr (23) über mindestens eine Öffnung (24, 24', 24", 26) mit den Öffnungen (20) des ersten Abgasrohrs (17) in Strömungsverbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Abgasrohr (17) zwischen der Abgaseintrittsöffnung (6) und der Abgasaustrittsöffnung (8) als durchgängiges Rohr ausgebildet ist,
    dass die Öffnungen (20, 26) des ersten Abgasrohres (17) und des zweiten Abgasrohres (23) bzw. die freien Enden des zweiten Abgasrohres (23) in einer gemeinsamen Resonanzkammer (13) angeordnet sind und
    dass die Resonanzkammer (13) zwischen zwei Absorptionskammern (12, 14) angeordnet ist.
  2. Schalldämpfungseinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Abgasrohr (17) in seiner Wandung in Strömungsrichtung vor der Absperreinrichtung (22a) mindestens einen perforierten Bereich (20) aufweist.
  3. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absperreinrichtung (22a) als regelbare Abgasklappe ausgebildet ist.
  4. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absperreinrichtung (22a) über eine an die Luftansaugleitung des Verbrennungsmotors anschließbare Unterdruckdose (22) betätigbar ist.
  5. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das andere Ende des zweiten Abgasrohres (23) frei im Inneren des Schalldämpfergehäuses (1) angeordnet ist.
  6. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    dass das andere Ende des zweiten Abgasrohres (23) mit einer zweiten Abgaseintrittsöffnung (7) verbunden ist, wobei das zweite Abgasrohr (23) zwischen der Abgaseintrittsöffnung (7) und der Abgasaustrittsöffnung (9) bevorzugt durchgängig ausgebildet ist und in seiner Wändung mindestens einen perforierten Bereich (26) aufweist oder wobei das zweite Abgasrohr (23) bevorzugt zweiteilig ausgebildet ist, mit einem ersten Teil (23'), dessen eines Ende mit der zweiten Abgaseintrittsöffnung (7) verbunden ist und dessen anderes Ende im Inneren des Schalldämpfergehäuses (1) frei mündet, und mit einem zweiten Teil (23"), dessen eines Ende mit der zweiten Abgasaustrittsöffnung (9) verbunden ist und dessen anderes Ende im Inneren des Schalldämpfergehäuses (1) frei mündet.
  7. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schalldämpfergehäuse zusätzlich mindestens eine Absorptionskammer (12, 14) aufweist.
  8. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Abgasrohr (17, 23) durch mindestens eine Absorptionskammer (12) hindurchgeführt ist und innerhalb dieser in seiner Wandung mindestens einen perforierten Bereich (20, 26) aufweist.
  9. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Absorptionskammer (12, 14) mit der Resonanzkammer (13) in Strömungsverbindung steht.
  10. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwei Schalldämpfergehäuse (1) mit einer Abgaseintrittsöffnung (6) und zwei Abgasaustrittsöffnungen (8, 9) vorgesehen und jeweils an ein Abgasrohr einer Zweirohr-Abgasanlage angeschlossen sind.
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