EP1400666A1 - Exhaust System for an Internal Combustion Engine - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exhaust system for a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
- the exhaust system has one or more silencers contains to the entrained with the exhaust gases exhaust noise attenuate.
- mufflers for certain frequencies or frequency bands designed in which they show their main effect while others do Frequencies no or only a relatively small damping effect can unfold.
- the operation of the internal combustion engine is dynamic, so that in the internal combustion engine especially speed and Performance can vary greatly. This usually goes one Change of radiated from the internal combustion engine Sound spectrum associated with, in particular, the main interference frequencies or move the main sound frequency ranges can. To the exhaust noise in a relatively large operating range optimally damp the engine can, therefore, a relatively large effort is required.
- the present invention deals with the problem for an exhaust system of the type mentioned an improved Specify embodiment, in particular the damping exhaust noise for a relatively large operating range the internal combustion engine simplified.
- the invention is based on the general idea, in a Exhaust system equipped with two separate exhaust lines is to provide a sound transmission device, the it allows targeted the exhaust noise of an exhaust line in the other exhaust system and vice versa too transfer or block.
- the invention uses the Recognizing that the exhaust noise of the internal combustion engine over a wide speed range by the at the ignition frequency and their integral multiple arising noise is characterized. This dominant frequency is at M cylinders and a four-stroke engine M / 2 times the speed of the Internal combustion engine.
- the ignition frequency is also essential responsible for the subjective sound character of the exhaust noise.
- the two separate exhaust systems which in itself with respect to a mutual sound transmission are decoupled from each other, depending on demand to couple a mutual sound transmission.
- this coupling transforms the sound character of the individual Exhaust strands, because now again the ignition frequency of the M-cylinder engine mainly determines the exhaust noise while the Sound of the ignition frequencies at the individual exhaust lines assigned cylinder groups, ie the ignition frequency of the K or L-cylinder engine comparatively strong declining.
- the for a specific speed range is designed by a corresponding control of Sound transmission device now for another Speed range with substantially doubled speed to be able to use.
- This is at the lower speed range the sound transmission device is active, so that the M / 2-order of the speed characterizes the exhaust noise.
- Speeds can then be the sound transmission device be deactivated, so that then the K / 2-order and the K / 2-order determine the exhaust noise.
- the cylinder numbers K and L are each half the size or half the size like the number of cylinders M, can with the invention Sound transmission device at higher speed ranges about the same sound characteristics as at half the speed be set. Accordingly, those are for one specific speed range designed muffler double or in a wider frequency range usable without this requires a structural change of the silencer is.
- first muffler assembly the first exhaust line and the second muffler assembly of the second exhaust line with respect to damping effect and / or flow resistance equal or substantially equal to train.
- the extent quasi identical exhaust strands or silencer arrangements can be relative be realized inexpensively.
- a control device which the Sound transmission device between a state with minimum Sound transmission and a state with maximum Sound transmission can switch, so that design the switching between said extreme conditions continuously or multi-stage feasible, so that at least an intermediate state is adjustable.
- this measure can between the imprinting effect of the individual cylinder groups (K / 2-order and L / 2-order) and the imprinting effect all cylinders (M / 2-order) multi-stage or continuous be switched, which makes it at a corresponding Design of the muffler arrangements possible is the speed range in which the muffler assemblies can achieve the desired damping effect clearly to enlarge.
- the sound transmission device can at least a hollow transmission tube, the one end in the enters an exhaust line and the other ends in the other Exhaust line opens. Through this transfer tube can the spreading in the individual exhaust strands Sound waves particularly light and quasi unattenuated by the one to the other exhaust system and vice versa.
- the two exhaust strands communicate with each other via the transfer tube, the means, the transmission tube allows when activated Sound transmission device a gas exchange between the two exhaust pipes.
- a gas exchange between the two exhaust pipes.
- a transfer tube achieved by a sound excitable, gas-tight membrane which is installed in the transfer tube.
- the attachment and design of the Sound transmission device such that it is independent of their switching state both in the one exhaust line and in the other exhaust system no or essentially none Pressure loss generated.
- FIG. 1 shows a much simplified schematic representation an exhaust system according to the invention.
- the 1 is an internal combustion engine 1, in particular a motor vehicle, with an exhaust system 2 after the Invention equipped.
- the exhaust system 2 is with two separate and parallel exhaust lines, namely a first exhaust line 3 and a second exhaust line 4, equipped.
- the first exhaust line 3 of a first group 5 is assigned by cylinders 6, the second exhaust line leads 4, the exhaust gases of a second cylinder group 7 from.
- the This example is the internal combustion engine 1 to a 6-cylinder engine, designed as a V-engine and accordingly two cylinder banks 8 and 9 each having three cylinders 6 has.
- the three cylinders 6 Each cylinder bank 8, 9 then each form a cylinder group 5 or 7.
- the Exhaust gases of the first cylinder group 5 of the first cylinder bank is an internal combustion engine 1, in particular a motor vehicle, with an exhaust system 2 after the Invention equipped.
- the exhaust system 2 is with two separate and parallel exhaust lines, namely a first exhaust line 3 and a second exhaust line 4, equipped.
- the first exhaust line 3 of a first group 5
- each exhaust line 3, 4 contains, for example a catalyst 10.
- the first exhaust line 3 also includes a first muffler assembly 11 and the second exhaust line 4 includes a second muffler assembly 12.
- Each muffler assembly 11, 12 comprises at least one muffler 13.
- the exhaust system 2 comprises a sound transmission device 14, which is a controllable transfer of the propagating in the individual exhaust lines 3, 4 Sound possible.
- a controller 15 is provided for controlling the sound transmission device 14.
- the Sound transmission device 14 essentially of a hollow transmission tube 16, the one end in the first exhaust line 3 and the other end in the second exhaust line. 4 opens.
- This transmission tube 16 is a control member 17th associated, which can be controlled by the control device 15 is.
- the control member 17 comprises here a flap 18, the order a pivot axis 19 is pivotable.
- Fig. 1 is with continuous line a closed position and with interrupted Line reproduced an open position for the flap 18. In this way, the sound transmission device 14 between a state with minimal sound transmission, which is present when the flap 18 is closed, and a Condition with maximum sound transmission occurring at (complete) open flap 18 is present, be switched.
- the invention now makes use of this knowledge, in which the muffler arrangements 11, 12, which is convenient for the sake of simplicity are formed identically and the e.g. in terms of damping effect and / or flow resistance equal or are formed substantially the same, for at least one Interference frequency or be designed for a Störfrequenzband.
- the exhaust noise is speed dependent, can by a suitable control of the sound transmission device 14 the ignition frequency responsible for the main noise be switched, namely from the higher ignition frequency all cylinders 6 with open flap 18 and the halved Ignition frequency of the individual cylinder bands 8, 9 when closed Flap 18.
- the control device 15 at low speeds open the flap 18, that is activate the sound transmission device 14, and at higher Turn the flap close 18, thereby the Sound transmission device 14 to disable.
- the operation of the sound transmission device takes place 14 speed-dependent and / or load-dependent, including the Control device 15 e.g. can access maps.
- Control member 17 and a slider or a diaphragm or a have other suitable component.
- control member 17 and the flap 18 is here (in the middle) between the ends of the transfer tube 16, so that an interaction of the flap 18 with the exhaust gas flows in the exhaust lines 3, 4 can be avoided.
- the sound transmission device 14 is also configured in this way or to the exhaust gas lines 3, 4 connected so that they have no or only negligible influence generated on the gas flows in the exhaust lines 3, 4. In particular, should any pressure loss in the exhaust lines 3, 4 are avoided. A particularly good sound transmission between the two exhaust lines 3, 4 can help with of the transfer tube 16 are then ensured when the transfer tube 16 in both exhaust lines 3, 4 open opens, so that the two exhaust lines 3, 4 when activated Sound transmission device 14 or at open Flap 18 communicate with each other through the transfer tube 16, which basically also a gas exchange between the two exhaust gas lines 3, 4 is possible. If such a Gas exchange is to be avoided is also conceivable in the Transfer tube 16 a corresponding gas-tight, flexible Membrane to arrange, by the sound waves to vibrations is excitable.
- the sound transmission device 14 in shown here Embodiment upstream of the muffler assemblies 11, 12 is arranged, the sound transmission device 14 basically at any point of the exhaust strands 3, 4 may be arranged.
- the Sound transmission device 14 and the transmission tube 16 between the mufflers 13 of the muffler assemblies 11, 12 or downstream of the muffler assemblies 11, 12 be arranged.
- the present invention is based on Consideration, on the one hand, the two separate exhaust lines 3, 4 so to design that between them no or essentially No sound transmission takes place, so everyone Exhaust line 3, 4 essentially only that of the respectively associated Cylinder groups 5, 7 each independently generated and / or dominated exhaust noise in the environment radiates.
- the sound transmission device 14 used specifically a sound transmission between the two exhaust lines 3, 4 cause, so that the exhaust lines 3, 4 then in terms of mutual Sound transmission are coupled together. This has As a result, both exhaust strands 3, 4 then each one of two cylinder groups 5, 6 generated jointly by superposition and / or dominated exhaust noise in the environment radiate.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to an exhaust system for a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
Die während des Betriebs einer Brennkraftmaschine entstehenden Geräusche werden vor allem in die Abgasanlage eingeleitet, wobei die Abgasanlage einen oder mehrere Schalldämpfer enthält, um das mit den Abgasen mitgeführte Abgasgeräusch zu bedämpfen. Üblicherweise werden derartige Schalldämpfer für bestimmte Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt, in denen sie ihre Häuptdämpfungswirkung zeigen, während sie bei anderen Frequenzen keine oder nur eine relativ geringe Dämpfungswirkung entfalten können. Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug ist der Betrieb der Brennkraftmaschine dynamisch, so dass bei der Brennkraftmaschine vor allem Drehzahl und Leistung stark variieren können. Damit geht in der Regel eine Veränderung des von der Brennkraftmaschine abgestrahlten Geräuschspektrums einher, wobei sich insbesondere die Hauptstörfrequenzen oder Hauptstörfrequenzbereiche verschieben können. Um die Abgasgeräusche in einem relativ großen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine optimal bedämpfen zu können, ist daher ein relativ großer Aufwand erforderlich. The resulting during operation of an internal combustion engine Noises are mainly introduced into the exhaust system, the exhaust system has one or more silencers contains to the entrained with the exhaust gases exhaust noise attenuate. Usually, such mufflers for certain frequencies or frequency bands designed in which they show their main effect while others do Frequencies no or only a relatively small damping effect can unfold. Especially in a motor vehicle the operation of the internal combustion engine is dynamic, so that in the internal combustion engine especially speed and Performance can vary greatly. This usually goes one Change of radiated from the internal combustion engine Sound spectrum associated with, in particular, the main interference frequencies or move the main sound frequency ranges can. To the exhaust noise in a relatively large operating range optimally damp the engine can, therefore, a relatively large effort is required.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasanlage der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die Bedämpfung von Abgasgeräuschen für einen relativ großen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine vereinfacht.The present invention deals with the problem for an exhaust system of the type mentioned an improved Specify embodiment, in particular the damping exhaust noise for a relatively large operating range the internal combustion engine simplified.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is inventively achieved by the subject matter of independent claim solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Abgasanlage, die mit zwei separaten Abgassträngen ausgestattet ist, eine Schallübertragungseinrichtung vorzusehen, die es ermöglicht, gezielt die Abgasgeräusche des einen Abgasstrangs in den anderen Abgasstrang und vice versa zu übertragen oder zu sperren. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, dass das Abgasgeräusch der Brennkraftmaschine über einen weiten Drehzahlbereich durch das bei der Zündfrequenz und deren ganzzahligen vielfachen entstehende Geräusch geprägt ist. Diese dominierende Frequenz beträgt bei M Zylindern und einem Viertakt-Motor M/2 mal der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Zündfrequenz ist außerdem wesentlich für den subjektiven Klangcharakter des Abgasgeräusches verantwortlich.The invention is based on the general idea, in a Exhaust system equipped with two separate exhaust lines is to provide a sound transmission device, the it allows targeted the exhaust noise of an exhaust line in the other exhaust system and vice versa too transfer or block. The invention uses the Recognizing that the exhaust noise of the internal combustion engine over a wide speed range by the at the ignition frequency and their integral multiple arising noise is characterized. This dominant frequency is at M cylinders and a four-stroke engine M / 2 times the speed of the Internal combustion engine. The ignition frequency is also essential responsible for the subjective sound character of the exhaust noise.
Wenn nun die Abgasanlage zweiflutig, also mit zwei separaten Abgassträngen ausgeführt ist, sind dementsprechend für jeweils eine möglichst gleich große Gruppe von Zylindern ein vollständiger Abgasstrang, einschließlich eigener Schalldämpferanordnung, vorgesehen. Vereinfacht dargestellt wirkt dann eine derartige Abgasanlage bei einer Brennkraftmaschine mit M Zylindern wie zwei völlig unabhängige Abgasanlagen für eine Brennkraftmaschine mit K Zylindern und für eine Brennkraftmaschine mit L Zylindern, wobei gilt: K + L = M. Folglich wird bei der Brennkraftmaschine mit M Zylindern in dieser speziellen zweiflutigen Abgasanlage das Abgasgeräusch durch die Zündfrequenz von Brennkraftmaschinen mit K und L Zylindern bestimmt. Beispielsweise verhält sich bei einem 6-Zylinder-Motor das Abgasgeräusch bei einer zweiflutigen Abgasanlage wie bei einem 3-Zylinder-Motor. Der sich dabei bildende Geräuscheindruck ist somit durch die beiden parallel wirkenden Zylindergruppen der Brennkraftmaschine geprägt. Mit anderen Worten: Bei einem M-Zylinder-Motor mit einflutiger Abgasanlage ist das Abgasgeräusch im wesentlichen durch die M/2-Ordnung der Motordrehzahl geprägt, während es bei einer zweiflutigen Abgasanlage im wesentlichen durch die K/2-Ordnung und die L/2-Ordnung der Motordrehzahl geprägt ist, wobei wieder gilt: K + L = M.If now the exhaust system doubly, so with two separate Exhaust strands is executed, are accordingly for each a group of cylinders of the same size as possible complete exhaust system, including its own muffler arrangement, intended. Simplified shown acts then such an exhaust system in an internal combustion engine with M cylinders like two completely independent exhaust systems for an internal combustion engine with K cylinders and for an internal combustion engine with L cylinders, where: K + L = M. Consequently is in the internal combustion engine with M cylinders in this special twin-flow exhaust system the exhaust noise by the ignition frequency of internal combustion engines with K and L Cylinders determined. For example, behaves in a 6-cylinder engine the exhaust noise in a twin-flow exhaust system like a 3-cylinder engine. He is doing this forming sound impression is thus parallel by the two shaped cylinder groups of the internal combustion engine. In other words, with an M-cylinder engine with single-flow exhaust system is the exhaust noise substantially characterized by the M / 2-order engine speed while it essentially in a twin-flow exhaust system by the K / 2 order and the L / 2 order of the engine speed is coined again, whereby again applies: K + L = M.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schallübertragungseinrichtung ist es nun möglich, die beiden separaten Abgasanlagen, die an sich hinsichtlich einer gegenseitigen Schallübertragung voneinander entkoppelt sind, bedarfsabhängig hinsichtlich einer gegenseitigen Schallübertragung zu koppeln. Durch diese Kopplung wandelt sich der Klangcharakter der einzelnen Abgasstränge, da nun wieder die Zündfrequenz des M-Zylinder-Motors hauptsächlich das Abgasgeräusch bestimmt, während das Geräusch der Zündfrequenzen bei den den einzelnen Abgassträngen zugeordneten Zylindergruppen, also die Zündfrequenz des K- bzw. L-Zylinder-Motors vergleichsweise stark zurückgeht.With the aid of the sound transmission device according to the invention It is now possible, the two separate exhaust systems, which in itself with respect to a mutual sound transmission are decoupled from each other, depending on demand to couple a mutual sound transmission. By this coupling transforms the sound character of the individual Exhaust strands, because now again the ignition frequency of the M-cylinder engine mainly determines the exhaust noise while the Sound of the ignition frequencies at the individual exhaust lines assigned cylinder groups, ie the ignition frequency of the K or L-cylinder engine comparatively strong declining.
Mit Hilfe der Erfindung ist es somit möglich, eine Schalldämpferanordnung, die für einen bestimmten Drehzahlbereich ausgelegt ist, durch eine entsprechende Ansteuerung der Schallübertragungseinrichtung nun auch für einen weiteren Drehzahlbereich mit im wesentlichen verdoppelter Drehzahl nutzen zu können. Hierzu ist beim niedrigeren Drehzahlbereich die Schallübertragungseinrichtung aktiv, so dass die M/2-Ordnung der Drehzahl das Abgasgeräusch prägt. Bei größeren Drehzahlen kann dann die Schallübertragungseinrichtung deaktiviert werden, so dass dann die K/2-Ordnung und die K/2-Ordnung das Abgasgeräusch bestimmen. Da die Zylinderzahlen K und L jeweils halb so groß oder etwa halb so groß sind wie die Zylinderzahl M, kann mit der erfindungsgemäßen Schallübertragungseinrichtung bei höheren Drehzahlbereichen etwa dieselbe Klangcharakteristik wie bei der halben Drehzahl eingestellt werden. Dementsprechend sind die für einen bestimmten Drehzahlbereich ausgelegten Schalldämpfer doppelt bzw. in einem größeren Frequenzbereich nutzbar, ohne dass hierzu eine bauliche Veränderung der Schalldämpfer erforderlich ist.With the aid of the invention it is thus possible to provide a silencer arrangement, the for a specific speed range is designed by a corresponding control of Sound transmission device now for another Speed range with substantially doubled speed to be able to use. This is at the lower speed range the sound transmission device is active, so that the M / 2-order of the speed characterizes the exhaust noise. For larger ones Speeds can then be the sound transmission device be deactivated, so that then the K / 2-order and the K / 2-order determine the exhaust noise. Because the cylinder numbers K and L are each half the size or half the size like the number of cylinders M, can with the invention Sound transmission device at higher speed ranges about the same sound characteristics as at half the speed be set. Accordingly, those are for one specific speed range designed muffler double or in a wider frequency range usable without this requires a structural change of the silencer is.
Dabei kann es, insbesondere im Hinblick auf erhöhte Stückzahlen, von Vorteil sein, die erste Schalldämpferanordnung des ersten Abgasstrangs und die zweite Schalldämpferanordnung des zweiten Abgasstrangs hinsichtlich Dämpfungswirkung und/oder Durchströmungswiderstand gleich oder im wesentlichen gleich auszubilden. Die insoweit quasi identischen Abgasstränge bzw. Schalldämpferanordnungen können relativ preiswert realisiert werden.It may, in particular with regard to increased quantities, be beneficial, the first muffler assembly the first exhaust line and the second muffler assembly of the second exhaust line with respect to damping effect and / or flow resistance equal or substantially equal to train. The extent quasi identical exhaust strands or silencer arrangements can be relative be realized inexpensively.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, kann vorgesehen sein, eine Steuereinrichtung, welche die Schallübertragungseinrichtung zwischen einem Zustand mit minimaler Schallübertragung und einem Zustand mit maximaler Schallübertragung umschalten kann, so auszugestalten, dass das Umschalten zwischen den genannten Extremzuständen kontinuierlich oder mehrstufig durchführbar ist, so dass wenigstens ein Zwischenzustand einstellbar ist. Durch diese Maßnahme kann zwischen der Prägungswirkung der einzelnen Zylindergruppen (K/2-Ordnung und L/2-Ordnung) und der Prägungswirkung aller Zylinder (M/2-Ordnung) mehrstufig oder kontinuierlich umgeschaltet werden, wodurch es bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Schalldämpferanordnungen möglich ist, den Drehzahlbereich, in dem die Schalldämpferanordnungen die gewünschte Dämpfungswirkung erzielen können, deutlich zu vergrößern.According to a particularly advantageous embodiment, can be provided, a control device which the Sound transmission device between a state with minimum Sound transmission and a state with maximum Sound transmission can switch, so that design the switching between said extreme conditions continuously or multi-stage feasible, so that at least an intermediate state is adjustable. By this measure can between the imprinting effect of the individual cylinder groups (K / 2-order and L / 2-order) and the imprinting effect all cylinders (M / 2-order) multi-stage or continuous be switched, which makes it at a corresponding Design of the muffler arrangements possible is the speed range in which the muffler assemblies can achieve the desired damping effect clearly to enlarge.
Zweckmäßig kann die Schallübertragungseinrichtung zumindest ein hohles Übertragungsrohr aufweisen, das einenends in den einen Abgasstrang einmündet und anderenends in den anderen Abgasstrang einmündet. Durch dieses Übertragungsrohr können die sich in den einzelnen Abgassträngen ausbreitenden Schallwellen besonders leicht und quasi ungedämpft von dem einen zum anderen Abgasstrang und umgekehrt übertreten.Suitably, the sound transmission device can at least a hollow transmission tube, the one end in the enters an exhaust line and the other ends in the other Exhaust line opens. Through this transfer tube can the spreading in the individual exhaust strands Sound waves particularly light and quasi unattenuated by the one to the other exhaust system and vice versa.
Grundsätzlich sind jedoch beliebige andere Schallübertragungseinrichtungen möglich.In principle, however, are any other sound transmission devices possible.
Bei einer einfachen Bauweise können die beiden Abgasstränge über das Übertragungsrohr miteinander kommunizieren, das heißt, das Übertragungsrohr ermöglicht bei aktivierter Schallübertragungseinrichtung einen Gasaustausch zwischen den beiden Abgassträngen. Für den Fall, das ein derartiger Gasaustausch nicht erwünscht ist, möglicherweise bei ungerader Gesamt-Zylinderzahl, kann es vorteilhaft sein, die Schallübertragungseinrichtung so auszugestalten, dass darüber kein Gasaustausch zwischen den Abgassträngen erfolgen kann. Bei einem Übertragungsrohr kann dies beispielsweise durch eine durch Schall anregbare, gasdichte Membran erreicht werden, die in das Übertragungsrohr eingebaut ist.In a simple design, the two exhaust strands communicate with each other via the transfer tube, the means, the transmission tube allows when activated Sound transmission device a gas exchange between the two exhaust pipes. In the event that such a Gas exchange is not desired, possibly odd Total number of cylinders, it may be beneficial to the Sound transmission device in such a way that about it no gas exchange between the exhaust lines can. For example, in the case of a transfer tube achieved by a sound excitable, gas-tight membrane which is installed in the transfer tube.
Vorteilhaft erfolgt die Anbringung und Ausgestaltung der Schallübertragungseinrichtung so, dass sie unabhängig von ihrem Schaltzustand sowohl in dem einen Abgasstrang als auch im anderen Abgasstrang keinen oder im wesentlichen keinen Druckverlust erzeugt.Advantageously, the attachment and design of the Sound transmission device such that it is independent of their switching state both in the one exhaust line and in the other exhaust system no or essentially none Pressure loss generated.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the hereinafter to be explained features not only in the each specified combination, but also in others Combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.A preferred embodiment of the invention is in the Drawing and shown in the following description explained in more detail.
Die einzige Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Abgasanlage.The only Fig. 1 shows a much simplified schematic representation an exhaust system according to the invention.
Entsprechend Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs, mit einer Abgasanlage 2 nach der
Erfindung ausgestattet. Die Abgasanlage 2 ist mit zwei separaten
und parallel laufenden Abgassträngen, nämlich einem
ersten Abgasstrang 3 und einem zweiten Abgasstrang 4, ausgestattet.
Während der erste Abgasstrang 3 einer ersten Gruppe
5 von Zylindern 6 zugeordnet ist, führt der zweite Abgasstrang
4 die Abgase einer zweiten Zylindergruppe 7 ab. Im
vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der Brennkraftmaschine
1 um einen 6-Zylinder-Motor, der als V-Motor ausgestaltet
ist und dementsprechend zwei Zylinderbänke 8 und 9
mit jeweils drei Zylindern 6 besitzt. Die drei Zylinder 6
jeder Zylinderbank 8, 9 bilden dann jeweils eine Zylindergruppe
5 bzw. 7. Insbesondere aus Bauraumgründen werden die
Abgase der ersten Zylindergruppe 5 der ersten Zylinderbank 8
unabhängig von den Abgasen der zweiten Zylindergruppe 7 der
zweiten Zylinderbank 9 über die beiden separaten Abgasstränge
3, 4 abtransportiert. Bei einer geradzahligen Zylinderzahl
ist jedem Abgasstrang 3, 4 zweckmäßig die Hälfte der
Gesamt-Zylinderzahl zugeordnet, während bei einer ungeraden
Zylinderzahl einem der Abgasstränge 3, 4 ein Zylinder 6 mehr
zugeordnet ist. Grundsätzlich ist daher die erfindungsgemäße
Abgasanlage 2 bei Brennkraftmaschinen 1 mit beliebiger Zylinderzahl
anwendbar.1 is an
Entsprechend Fig. 1 enthält jeder Abgasstrang 3, 4 beispielsweise
einen Katalysator 10. Der erste Abgasstrang 3
enthält außerdem eine erste Schalldämpferanordnung 11 und
der zweite Abgasstrang 4 enthält eine zweite Schalldämpferanordnung
12. Jede Schalldämpferanordnung 11, 12 umfasst
wenigstens einen Schalldämpfer 13. In der vorliegenden Ausführungsform
umfasst jede Schalldämpferanordnung 11, 12 beispielsweise
zwei nacheinander durchströmte Schalldämpfer 13.
Stromab der Schalldämpferanordnungen 11, 12 führen die Abgasstränge
3, 4 jeweils zu einer eigenen, hier nicht gezeigten
Abgasaustrittsmündung.According to FIG. 1, each
Erfindungsgemäß umfasst die Abgasanlage 2 eine Schallübertragungseinrichtung
14, die eine steuerbare Übertragung des
sich in den einzelnen Abgassträngen 3, 4 ausbreitenden
Schalls ermöglicht. Zur Steuerung der Schallübertragungseinrichtung
14 ist eine Steuereinrichtung 15 vorgesehen. Bei
der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform besteht die
Schallübertragungseinrichtung 14 im wesentlichen aus einem
hohlen Übertragungsrohr 16, das einenends in den ersten Abgasstrang
3 und anderenends in den zweiten Abgasstrang 4
einmündet. Diesem Übertragungsrohr 16 ist ein Steuerglied 17
zugeordnet, das von der Steuereinrichtung 15 ansteuerbar
ist. Das Steuerglied 17 umfasst hier eine Klappe 18, die um
eine Schwenkachse 19 verschwenkbar ist. In Fig. 1 ist mit
durchgehender Linie eine Schließstellung und mit unterbrochener
Linie eine Offenstellung für die Klappe 18 wiedergegeben.
Auf diese Weise kann die Schallübertragungseinrichtung
14 zwischen einem Zustand mit minimaler Schallübertragung,
der bei geschlossener Klappe 18 vorliegt, und einem
Zustand mit maximaler Schallübertragung, der bei (vollständig)
geöffneter Klappe 18 vorliegt, umgeschaltet werden.According to the invention, the exhaust system 2 comprises a
Im Zustand minimaler Schallübertragung sind die beiden Abgasstränge
3, 4 hinsichtlich einer gegenseitigen Schallübertragung
voneinander entkoppelt, so dass in den einzelnen Abgassträngen
3, 4 die Abgasgeräusche im Bereich der Zündfrequenzen
der jeweils zugeordneten Zylindergruppen 5, 7 dominieren.
Im Zustand maximaler Schallübertragung sind die beiden
Abgasstränge 3, 4 hinsichtlich einer gegenseitigen
Schallübertragung miteinander gekoppelt, so dass sich die
Abgasgeräusche zwischen den beiden Abgassträngen 3, 4 übertragen
und sich überlagern, mit der Folge, dass dann insgesamt
die Zündfrequenz aller Zylinder 6 dominiert.In the state of minimal sound transmission, the two
Die Erfindung nutzt nun diese Erkenntnis, in dem die Schalldämpferanordnungen
11, 12, die zur Vereinfachung zweckmäßig
identisch ausgebildet sind und die z.B. hinsichtlich Dämpfungswirkung
und/oder Durchströmungswiderstand gleich oder
im wesentlichen gleich ausgebildet sind, für wenigstens eine
Störfrequenz bzw. für ein Störfrequenzband ausgelegt werden.
Da die Abgasgeräusche drehzahlabhängig sind, kann durch eine
geeignete Ansteuerung der Schallübertragungseinrichtung 14
die für das Hauptstörgeräusch verantwortliche Zündfrequenz
umgeschaltet werden, nämlich von der höheren Zündfrequenz
aller Zylinder 6 bei geöffneter Klappe 18 und der halbierten
Zündfrequenz der einzelnen Zylinderbände 8, 9 bei geschlossener
Klappe 18. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung
15 bei niedrigen Drehzahlen die Klappe 18 öffnen, das heißt
die Schallübertragungseinrichtung 14 aktivieren, und bei höheren
Drehzahlen die Klappe 18 schließen, um dadurch die
Schallübertragungseinrichtung 14 zu deaktivieren. Für die
Geräuschemission der Abgasstränge 3, 4 ergibt sich dadurch
ein Frequenzsprung, so dass es grundsätzlich möglich ist,
die Schalldämpferanordnungen 11, 12 nochmals zu nutzen, wodurch
der Drehzahlbereich, in dem die Schalldämpferanordnungen
11, 12 effektiv eine Schalldämpfung erzielen können, erheblich
vergrößert werden kann.The invention now makes use of this knowledge, in which the
Zweckmäßig erfolgt die Betätigung der Schallübertragungseinrichtung
14 drehzahlabhängig und/oder lastabhängig, wozu die
Steuereinrichtung 15 z.B. auf Kennfelder zugreifen kann.Appropriately, the operation of the sound transmission device takes
Bei einer Weiterbildung kann es vorgesehen sein, das Umschalten
der Schallübertragungseinrichtung 14 zwischen den
Extremzuständen (vollständig geschlossen und vollständig geöffnet)
kontinuierlich oder mehrstufig, also mit einem oder
mit mehreren Zwischenzuständen durchzuführen. Dabei kann
auch dieser Schaltvorgang von der Steuereinrichtung 15 drehzahlabhängig
durchgeführt werden. Durch diese Maßnahme wird
ein abruptes Umschalten der von der Abgasanlage 2 emittierten
Abgasgeräusche vermieden, was insbesondere bei einer in
einem Fahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine 1 zu Irritationen
des Fahrzeugführers führen könnte. Darüber hinaus
kann das kontinuierliche oder mehrstufige Umschalten auch
für die bessere Ausnutzung der Schalldämpferanordnungen 11,
12 vorteilhaft sein, wodurch deren Dämpfungswirkung zusätzlich
verbessert wird.In a further development, it can be provided to switch over
the
Anstelle der hier beispielhaft gezeigten Klappe 18 kann das
Steuerglied 17 auch einen Schieber oder eine Blende oder ein
anderes geeignetes Bauteil aufweisen.Instead of the
Das Steuerglied 17 bzw. die Klappe 18 ist hier (mittig) zwischen
den Enden des Übertragungsrohrs 16 angeordnet, so dass
eine Wechselwirkung der Klappe 18 mit den Abgasströmungen in
den Abgassträngen 3, 4 vermieden werden kann.The
Die Schallübertragungseinrichtung 14 ist außerdem so ausgestaltet
bzw. an die Abgasstränge 3, 4 so angeschlossen, dass
sie keinen oder nur einen vernachlässigbar geringen Einfluss
auf die Gasströmungen in den Abgassträngen 3, 4 erzeugt.
Insbesondere soll jeglicher Druckverlust in den Abgassträngen
3, 4 vermieden werden. Eine besonders gute Schallübertragung
zwischen den beiden Abgassträngen 3, 4 kann mit Hilfe
des Übertragungsrohrs 16 dann gewährleistet werden, wenn
das Übertragungsrohr 16 in beide Abgasstränge 3, 4 offen
einmündet, so dass die beiden Abgasstränge 3, 4 bei aktivierter
Schallübertragungseinrichtung 14 bzw. bei geöffneter
Klappe 18 durch das Übertragungsrohr 16 miteinander kommunizieren,
wodurch grundsätzlich auch ein Gasaustausch zwischen
den beiden Abgassträngen 3, 4 möglich ist. Wenn ein derartiger
Gasaustausch vermieden werden soll, ist auch denkbar, im
Übertragungsrohr 16 eine entsprechend gasdichte, flexible
Membran anzuordnen, die durch die Schallwellen zu Schwingungen
anregbar ist.The
Obwohl die Schallübertragungseinrichtung 14 im hier gezeigten
Ausführungsbeispiel stromauf der Schalldämpferanordnungen
11, 12 angeordnet ist, kann die Schallübertragungseinrichtung
14 grundsätzlich an einer beliebigen Stelle der Abgasstränge
3, 4 angeordnet sein. Beispielsweise kann die
Schallübertragungseinrichtung 14 bzw. das Übertragungsrohr
16 zwischen den Schalldämpfern 13 der Schalldämpferanordnungen
11, 12 oder stromab der Schalldämpferanordnungen 11, 12
angeordnet sein.Although the
Zusammenfassend beruht die vorliegende Erfindung auf der
Überlegung, einerseits die zwei separaten Abgasstränge 3, 4
so auszugestalten, dass zwischen ihnen keine oder im wesentlichen
keine Schallübertragung stattfindet, so dass jeder
Abgasstrang 3, 4 im wesentlichen nur das von den jeweils zugeordneten
Zylindergruppen 5, 7 jeweils unabhängig voneinander
erzeugte und/oder dominierte Abgasgeräusch in die Umgebung
abstrahlt. Andererseits wird die Schallübertragungseinrichtung
14 dazu genutzt, gezielt eine Schallübertragung
zwischen den beiden Abgassträngen 3, 4 herbeizuführen, so
dass die Abgasstränge 3, 4 dann hinsichtlich der gegenseitigen
Schallübertragung miteinander gekoppelt sind. Dies hat
zur Folge, dass beide Abgasstränge 3, 4 dann jeweils ein von
beiden Zylindergruppen 5, 6 durch Überlagerung gemeinsam erzeugtes
und/oder dominiertes Abgasgeräusch in die Umgebung
abstrahlen.In summary, the present invention is based on
Consideration, on the one hand, the two
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalldämpferanordnung (11) und die zweite Schalldämpferanordnung (12) hinsichtlich Dämpfungswirkung und/oder Durchströmungswiderstand gleich oder im wesentlichen gleich ausgebildet sind.Exhaust system according to claim 1,
characterized in that the first muffler assembly (11) and the second muffler assembly (12) are the same or substantially the same in terms of damping effect and / or flow resistance.
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (15) die Schallübertragungseinrichtung (14) zwischen einem Zustand mit minimaler Schallübertragung und einem Zustand mit maximaler Schallübertragung umschalten kann.Exhaust system according to claim 1 or 2,
characterized in that the control device (15) can switch the sound transmission device (14) between a state with minimal sound transmission and a state with maximum sound transmission.
dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten zwischen den Extremzuständen kontinuierlich oder mehrstufig durchführbar ist, so dass wenigstens ein Zwischenzustand einstellbar ist.Exhaust system according to claim 3,
characterized in that the switching between the extreme states is continuous or multi-stage feasible, so that at least one intermediate state is adjustable.
dadurch gekennzeichnet, dass die Schallübertragungseinrichtung (14) wenigstens ein hohles Übertragungsrohr (16) aufweist, das einenends in den einen Abgasstrang (3, 4) einmündet und anderenends in den anderen Abgasstrang (3, 4) einmündet.Exhaust system according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the sound transmission device (14) has at least one hollow transmission tube (16) which opens at one end into the one exhaust line (3, 4) and at the other ends into the other exhaust line (3, 4).
dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Übertragungsrohr (16) ein Steuerglied (17) angeordnet ist, das von der Steuereinrichtung (15) betätigbar ist und zur Steuerung der Schallübertragung durch das Übertragungsrohr (16) dient.Exhaust system according to claim 5,
characterized in that in or on the transfer tube (16) a control member (17) is arranged, which is actuated by the control device (15) and for controlling the transmission of sound through the transfer tube (16).
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (17) einen Schieber oder eine Klappe (18) oder eine Blende aufweist.Exhaust system according to claim 6,
characterized in that the control member (17) comprises a slider or a flap (18) or a diaphragm.
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (17) zwischen oder mittig zwischen den Enden des Übertragungsrohrs (16) angeordnet ist.Exhaust system according to claim 6 or 7,
characterized in that the control member (17) is disposed between or centrally between the ends of the transfer tube (16).
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgasstränge (3, 4) über das Übertragungsrohr (16) miteinander kommunizieren.Exhaust system according to one of claims 5 to 6,
characterized in that the two exhaust gas lines (3, 4) communicate with each other via the transfer tube (16).
dadurch gekennzeichnet, dass die Schallübertragungseinrichtung (14) so ausgebildet ist, dass sie unabhängig von ihrem Schaltzustand sowohl in dem einen Abgasstrang (3, 4) als auch im anderen Abgasstrang (3, 4) keinen oder im wesentlichen keinen Druckverlust erzeugt.Exhaust system according to one of claims 1 to 9,
characterized in that the sound transmission device (14) is formed so that it generates no or substantially no pressure loss, regardless of their switching state both in the one exhaust line (3, 4) and in the other exhaust line (3, 4).
dadurch gekennzeichnet, dass die Schallübertragungseinrichtung (14) stromauf der ersten Schalldämpferanordnung (11) und stromauf der zweiten Schalldämpferanordnung (12) angeordnet ist.Exhaust system according to one of claims 1 to 10,
characterized in that the sound transmission device (14) is arranged upstream of the first silencer arrangement (11) and upstream of the second silencer arrangement (12).
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (15) die Schallübertragungseinrichtung (14) in Abhängigkeit der Drehzahl und/oder Last der Brennkraftmaschine (1), insbesondere kennfeldmäßig, betätigt.Exhaust system according to one of claims 1 to 11,
characterized in that the control device (15) the sound transmission device (14) in response to the speed and / or load of the internal combustion engine (1), in particular according to the map, actuated.
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