EP1456513B1 - Device and method for dampening noise in the exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents
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- EP1456513B1 EP1456513B1 EP02793006A EP02793006A EP1456513B1 EP 1456513 B1 EP1456513 B1 EP 1456513B1 EP 02793006 A EP02793006 A EP 02793006A EP 02793006 A EP02793006 A EP 02793006A EP 1456513 B1 EP1456513 B1 EP 1456513B1
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Definitions
- the invention relates to a device for soundproofing in the exhaust system an internal combustion engine.
- a device for soundproofing in the exhaust system an internal combustion engine serves, for example for damping one or more of the internal combustion engine or an example so operated automobile particularly critical frequencies.
- a catalyst carrier body is known, the smooth and corrugated sheet metal layers is constructed, formed between which spacers are.
- the catalyst carrier body according to US Pat. No. 5,645,803 can be flowed through radially and has channels whose cross-sectional area changes.
- honeycomb body for example from the EP 0 245 737 B1 or EP 0 430 945 B1.
- the invention can be also in other designs, eg. B. spirally wound designs, realize. Also in one direction conical designs for example from the
- WO 99/56010 known.
- the known for honeycomb body manufacturing process can also be used for the present invention.
- Newer developments concerning the cell geometry have the use of microstructures in the channel walls produced, for example, from WO 90/08249 and WO 99/31362 are known. These developments can also be used for here apply present invention additionally.
- there are known measures for producing or improving the effectiveness of such honeycomb bodies also the present invention is applicable.
- the inventive device for sound damping in an exhaust system an internal combustion engine comprises such a honeycomb body.
- the Honeycomb body has an axial length and has substantially separate, exhaust gas flow through channels.
- the channels are divided into at least a first subset of channels and a second subset of channels. At least the cross-sectional areas of one of the two subsets of channels change so about the axial length of the honeycomb body, that the running time of the exhaust gas in the different subsets channels is different.
- an exhaust gas stream entering the honeycomb body is separated into at least two partial amounts of exhaust gas, which respectively flow through a part of a channel. If the honeycomb body has an axial length L in a main flow direction z, the transit time t (L) of a gas at a velocity v which is dependent on z can be calculated as follows:
- the velocity function v (z) is due to the change in the cross-sectional area of the channel can be influenced and the transit time of a gas through a channel depends on the one hand the length of the channel and on the other hand of the im Channel applicable speed function, the running time of an exhaust gas is in one Channel very precisely adjustable.
- n is a natural number.
- the first subset of channels has in each case a first input cross-sectional area and a first output cross-sectional area and the second subset of channels has a second input cross-sectional area and a second output cross-sectional area over their axial length.
- the ratio of the first input cross-sectional area to the first output cross-sectional area is different than that of the second input cross-sectional area to the second output cross-sectional area.
- the cross-sectional areas of the first subsets of channels and the second subset of channels change in different ways. This requires a speed change in both subsets exhaust gas flowing through the two subsets channels and thus a delay difference.
- the honeycomb body increases Cross-sectional area of at least a subset of channels in the main flow direction z, preferably it increases monotonically and more preferably strictly monotone and / or the cross-sectional area of another subset of channels falls in the main flow direction, preferably it is monotonous and more preferably strictly monotone.
- Monoton means that quite a part of a channel or even the whole Channel may have the same cross-sectional area over the axial length L. at strictly monotonous gradients, this is not possible, here must be a steady increase or reduction of the cross-sectional area over the axial length.
- a still further advantageous embodiment of the honeycomb body in which at least a subset of channels widens conically and / or at least one further subset of channels narrows conically.
- a first subset of channels cross-sectional area over Do not change the axial length while a second subset conical expanded or narrowed, or in other ways, the cross-sectional area in the main flow direction z increases or decreases monotonically.
- a first subset of channels widens conically while a second subset of channels narrows conically. This allows a very simple constructive structure of a honeycomb body according to the invention.
- the honeycomb body are the Subsets channels designed so that different subsets channels different Have integral of the cross-sectional areas over the axial length. This advantageously allows the channels with chambers, widenings and constrictions and so different requirements for example with regard to the required pressure losses and flow cross sections, as well structural conditions or restrictions. It is too possible to produce large runtime differences at relatively short axial lengths L
- an exhaust system of a Internal combustion engine proposed.
- This exhaust system has at least a honeycomb body, with the exhaust gas flowed through channels and a axial length.
- a flow path of a first subset of the exhaust gas is through a first subset formed channels and a flow path for a second Subset of the exhaust gas through a second subset of channels.
- the cross-sectional areas at least one of the two subsets channels change over the axial Length of the honeycomb body. This causes a delay difference between the two subsets of the exhaust gas.
- the first subset of channels each have a first input cross-sectional area and a first output cross-sectional area and the second subset of channels, respectively a second input cross-sectional area and a second output cross-sectional area and the ratio of the first input cross-sectional area to the first output cross-sectional area is other than that of the second input cross-sectional area.
- the cross-sectional area increases at least a subset of channels in the main flow direction z, preferably it rises monotonously and most preferably strictly monotone and / or fall the cross-sectional area of at least one further subset of channels in the main flow direction z, preferably monotonically, and more preferably strictly monotone.
- Monotone means here that the cross-sectional area of a part a channel or a whole channel, but not It can happen, for example, that a channel expands first then narrow again later.
- Strictly monotonous rising means that everyone Coordinate z in the main flow direction are other cross-sectional areas, which increase with increasing coordinate z, ie a steady increase takes place.
- the exhaust system in which at least a subset of channels of at least a honeycomb body conically widened and / or at least one more subset Channels narrowed conically.
- a first subset Channels dilate conically or narrowed, while a second subset channels the cross-sectional area does not change over the axial length.
- a first subset of channels widens conically while a second subset Subset channels conically narrowed.
- the exhaust system have different subsystems channels different integrals of cross-sectional areas over the axial length L on. This allows the training of example Chambers, expansions and constrictions, with which, for example achieved good sound attenuation despite existing constructive limitations can be.
- the exhaust system contains at least one honeycomb body of the exhaust gas permeable channels and has an axial length.
- a first subset of the exhaust gas is passed through a first subset of channels and a second subset of the exhaust gas is passed through a second subset of channels directed.
- the cross-sectional areas of at least one of the two subsets channels changes over the axial length of the honeycomb body, making a difference in the duration of the exhaust gas in the different subsets channels arises.
- the Subsets of the exhaust gas are behind the at least one honeycomb body again merged.
- the method has the first subset Channels each have a first input cross-sectional area and a first output cross-sectional area while the second subset channels each have a second one Has input cross-sectional area and a second output cross-sectional area.
- the ratio of the first input cross-sectional area to the first output cross-sectional area is other than that of the second input sectional area to the second output cross-sectional area. It is particularly advantageous here that the cross-sectional area of at least a subset of channels in the main flow direction z increases, preferably increases monotonically and more preferably strictly monotone increases, while the cross-sectional area of another subset channels alternatively or additionally falls, preferably monotone and more preferably strictly monotone falls. This allows advantageously simple manner to carry out the method for soundproofing.
- the method flows through the Exhaust gas at least one honeycomb body, which channels at least a subset which widens conically and / or at least one further subset Channels narrowing conically. This simplifies the calculation and adjustment the difference in transit time.
- the exhaust gas has different subsets of channels, which have a different integral of Have cross-sectional area over the axial length. This allows for example the implementation of the method, for example, even under difficult geometric Conditions and limitations.
- the transit time difference of the subsets of the exhaust gas is just chosen so that when merging the at least two subsets at least partially present a destructive interference for at least one frequency.
- the transit time difference between the transit time of the first subset of exhaust gas and the transit time of the second quantity of exhaust gas for sound waves of the angular frequency ⁇ , the wavelength ⁇ and the phase velocity c is set precisely such that
- 2 n +1 2 ⁇ c with natural numbers n holds.
- the amplitudes A 1 and A 2 are adjustable via the ratio of a first input cross-sectional area of the first subset of channels to the second input cross-sectional area of the second subset of channels. If these two amplitudes A 1 and A 2 are just the same, the wave with the angular frequency ⁇ is completely extinguished. There is destructive interference.
- the destructive interference just for a critical frequency.
- This allows the Attenuation of frequencies, e.g. for the internal combustion engine itself or are critical for the automobile powered by this.
- This may be a frequency that has resonance effects. These are usually undesirable because they represent an increased material load.
- FIG. 1 shows a part of a honeycomb body 1 according to the invention in longitudinal section in a schematic representation.
- an exhaust gas stream flows 3 into the honeycomb body 1 and leaves it through an exit side 4.
- the honeycomb body contains two subsets of channels that pass through the Change the channel cross-sectional area over the axial length of the channels L differ.
- the first subset of channels consists of expanding channels 5, the first input cross-sectional area 6, which faces one of the input side 2 and a larger first output cross-sectional area 7, that of the exit side 4 of the honeycomb body 1 faces.
- the second subset consists of channels tapered channels 8, one of the input side 2 facing the second Input cross-sectional area 9 and a smaller second Strukturquerroughs simulation 10, which faces the output side 4 of the honeycomb body 1, have.
- this example corresponds to the first input cross-sectional area 6 of FIG second output cross-sectional area 10 and on the other hand, the second input cross-sectional area 9 of the first output cross-sectional area 7.
- the ratio from the first input cross-sectional area 6 and the first output cross-sectional area 7 is the reciprocal of the ratio of the second input cross-sectional area 9 and the second output cross-sectional area 10.
- the cross-sectional area change is made strictly monotone.
- the number of channels in both subsets of channels is the same.
- a first subset of exhaust gas flows through the first subset of channels and one out the other half existing second subset exhaust the second subset Channels.
- the mixing zone 11 downstream of the two subsets channels the two subsets of exhaust gas are mixed and leave the honeycomb body 1 through the output side 4th
- the intensity of the sound waves when flowing through the output side 4 of the honeycomb body 1 is usually different from the intensity when flowing into the honeycomb body 1.
- Each of the two partial gas streams changes its velocity by changing the channel cross-sectional areas.
- the velocity v of the gas in the main flow direction z has an inversely proportional relationship with the cross-sectional area through which it flows.
- the first subset of exhaust gas slows in the expanding channels 5, while the second subset of exhaust gas accelerates in the tapered channels 8.
- the velocity changes continuously during the flow through the two subsets channels.
- the first subset of exhaust gas needs for the passage of the first subset of channels time t 1 , the second subset of exhaust gas for the passage of the second subset of channels time t 2 .
- 2 n +1 2 ⁇ c with an integer n, one obtains an additional phase factor.
- ⁇ ( z ) exp ( i ⁇ t 1 + ikz ) [ A 1 + A 2 exp (- i (2 n +1) ⁇ )]
- FIG. 2 shows a detail of an end view of the input side 2 an embodiment of a honeycomb body according to the invention 1.
- This has a first subset of expanding channels 5 and a second subset tapered channels 8.
- the widening channels 5 each have a first smaller input cross-sectional area 6, while the tapered Channels 8 each have a second larger input cross-sectional area. 9 exhibit.
- the cross-sectional area change over the axial length L of the honeycomb body takes place in both subsets channels in this embodiment strictly monotone.
- the honeycomb body is made of alternating smooth sheet metal layers 12 and corrugated sheet metal layers 13 constructed
- FIG. 3 An embodiment of a corrugated sheet metal layer 13 is shown in FIG. 3.
- the corrugation height this corrugated sheet metal layer 13 changes strictly monotonously in the direction the longitudinal axis, which causes the cross-sectional area of the through the corrugated Sheet metal layer 13 with an adjacent smooth sheet metal layer 12 formed channels changes strictly monotonically in the direction of the longitudinal axis.
- a neighboring smooth sheet metal layer 12 arise on the one hand channels with a first input cross-sectional area 6 and on the other hand channels with a second Input cross-sectional area 9.
- a cylindrical honeycomb body 1 are constructed, which is expanding channels 5 and tapered channels 8 has.
- the expanding ones Channels 5 and the tapered channels 8 alternate in layers From, the cross-sectional area of the widening channels 5 increases strictly monotonous from the first input section 6 to the first output section 7, while the Cross-sectional area of the tapered channels 8 strictly monotone of the second Input cross section 9 to the second output section 10 falls.
- Such a Honeycomb body 1 advantageously has due to its layered structure of alternately expanding channels 5 and tapered channels 8 over no preferential direction with respect to its longitudinal axis, so that during installation the honeycomb body 1 no installation direction must be observed.
- FIG. 4 shows a detail of a frontal schematic view of a second embodiment of a honeycomb body 6 according to the invention
- Honeycomb body 6 is made of substantially smooth sheet metal layers 12 and structured Sheet metal layers 13 constructed and has a first subset of expanding Channels 5 and a second subset of channels from tapered channels 8 on.
- the widening channels 5 have a first input cross-sectional area 6 a.
- Main flow direction z increases the channel cross-section in this direction.
- Which tapered channels 8 have a second input cross-sectional area 9. Of the Channel cross-section decreases in the direction of the main flow direction z.
- FIG. 5 shows a structured sheet metal layer 13, such as a honeycomb body shown in FIG having.
- This structured sheet metal layer 13 is characterized by this is the structure repeat length 15, which is the distance between two adjacent structure maxima 16 is defined as being across the main flow direction z, which is identical to Longitudinal axis of the structured sheet metal layer 13 is constantly changing.
- the invention makes it possible to easily existing honeycomb body anyway in the exhaust system in addition to targeted soundproofing use.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schalldämpfung im Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine. Eine solche Vorrichtung dient beispielsweise zur Dämpfung einer oder mehrerer für die Verbrennungskraftmaschine oder ein beispielsweise damit betriebenes Automobil besonders kritischen Frequenzen.The invention relates to a device for soundproofing in the exhaust system an internal combustion engine. Such a device serves, for example for damping one or more of the internal combustion engine or an example so operated automobile particularly critical frequencies.
Im Automobilbau sind zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren zur Schalldämpfung bekannt. Hierbei ist es oftmals nötig, besonders kritische Frequenzen, die z. B. zu Resonanzen in Teilen des Automobils führen, zu dämpfen. Hierzu werden teilweise sehr aufwendige bauliche Maßnahmen getroffen. Insbesondere werden oftmals zusätzliche Bauteile benötigt.In the automotive industry are numerous devices and methods for soundproofing known. It is often necessary, especially critical frequencies that z. B. lead to resonances in parts of the automobile to dampen. To do this sometimes met very complex construction measures. In particular, be often requires additional components.
Aus der US 5,645,803 ist ein Katalysator-Trägerkörper bekannt, der aus glatten und gewellten Blechlagen aufgebaut ist, zwischen denen Abstandshalter ausgebildet sind. Der Katalysator-Trägerkörper gemäß US 5,645,803 ist radial durchströmbar und weist Kanäle auf, deren Querschnittsfläche sich ändert.From US 5,645,803 a catalyst carrier body is known, the smooth and corrugated sheet metal layers is constructed, formed between which spacers are. The catalyst carrier body according to US Pat. No. 5,645,803 can be flowed through radially and has channels whose cross-sectional area changes.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren mit Webenkörpern zur Abgasreinigung im wesentlichen ohne zusätzliche Komponenten eine Schalldämpfung, insbesondere für besonders kritische Frequenzen, zu ermöglichen.On this basis, it is an object of the invention in exhaust systems of Internal combustion engines with weaving bodies for exhaust gas purification substantially without additional components a soundproofing, especially for special critical frequencies.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wabenkörper gemäß den Merkmalen des
Anspruchs 1, durch ein Abgassystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 und
ein Verfahren zur Schalldämpfung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte
Ausgestaltungen, die einzeln oder in Kombination auftreten können, sind
in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a honeycomb body according to the features of
Eine grundsätzliche Bauweise solcher Wabenkörper ist zum Beispiel aus der EP 0 245 737 B1 oder der EP 0 430 945 B1 bekannt. Die Erfindung lässt sich aber auch in anderen Bauformen, z. B. spiralig gewickelten Bauformen, verwirklichen. Auch sind in einer Richtung konische Bauformen zum Beispiel aus der A basic construction of such honeycomb body is for example from the EP 0 245 737 B1 or EP 0 430 945 B1. But the invention can be also in other designs, eg. B. spirally wound designs, realize. Also in one direction conical designs for example from the
WO 99/56010 bekannt. Die für Wabenkörper bekannten Herstellungsverfahren lassen sich auch für die vorliegende Erfindung anwenden. Neuere Entwicklungen betreffend die Zellgeometrie haben den Einsatz von Mkrostrukturen in den Kanalwänden hervorgebracht, wie sie beispielsweise aus der WO 90/08249 und WO 99/31362 bekannt sind. Auch diese Entwicklungen lassen sich für die hier vorliegende Erfindung zusätzlich anwenden. Generell sind bekannte Maßnahmen zur Herstellung oder Verbesserung der Effektivität solcher Wabenkörper auch auf die vorliegende Erfindung anwendbar.WO 99/56010 known. The known for honeycomb body manufacturing process can also be used for the present invention. Newer developments concerning the cell geometry have the use of microstructures in the channel walls produced, for example, from WO 90/08249 and WO 99/31362 are known. These developments can also be used for here apply present invention additionally. Generally, there are known measures for producing or improving the effectiveness of such honeycomb bodies also the present invention is applicable.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schalldämpfung in einem Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine umfasst einen derartigen Wabenkörper. Der Wabenkörper hat eine axiale Länge und weist im wesentlichen voneinander getrennte, von Abgas durchströmbare Kanäle auf. Die Kanäle gliedern sich in mindestens eine erste Teilmenge Kanäle und eine zweite Teilmenge Kanäle. Zumindest die Querschnittsflächen einer der beiden Teilmengen Kanäle ändern sich so über die axiale Länge des Wabenkörpers, dass die Laufzeit des Abgases in den verschiedenen Teilmengen Kanäle unterschiedlich ist.The inventive device for sound damping in an exhaust system an internal combustion engine comprises such a honeycomb body. Of the Honeycomb body has an axial length and has substantially separate, exhaust gas flow through channels. The channels are divided into at least a first subset of channels and a second subset of channels. At least the cross-sectional areas of one of the two subsets of channels change so about the axial length of the honeycomb body, that the running time of the exhaust gas in the different subsets channels is different.
Es ist sinnvoll, zur Schalldämpfung im Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine einen Wabenkörper zu verwenden, da solche vielfach beispielsweise in Katalysatoren zur Abgasreinigung Verwendung finden und somit bereits im Abgassystem eines Automobils vorhanden sind. Dies ermöglicht die Schallreduktion im Abgassystem, ohne dass weitere Komponenten ins Abgassystem eingeführt werden müssten. Somit ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Schalldämpfung gegeben.It makes sense for soundproofing in the exhaust system of an internal combustion engine to use a honeycomb body, since such often, for example, in Catalysts for exhaust gas purification find use and thus already in the exhaust system an automobile are present. This allows the sound reduction in the exhaust system, without introducing additional components into the exhaust system would have to be. Thus, a structurally simple and cost-effective way given for soundproofing.
In einem Kanal mit sich ändernder Querschnittsfläche verhält sich die Geschwindigkeit eines Gasstroms umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche. Folglich verlangsamt sich der Gasstrom, wenn sich die Querschnittsfläche des Kanals über die axiale Länge des Wabenkörpers vergrößert. Umgekehrt beschleunigt der Gasstrom, wenn sich die Querschnittsfläche des Kanals über die axiale Länge des Wabenkörpers verkleinert. Erfindungsgemäß wird ein in den Wabenkörper eintretender Abgasstrom in zumindest zwei Teilmengen Abgas getrennt, die jeweils eine Teihnenge Kanäle durchströmen. Wenn der Wabenkörper eine axiale Länge L in einer Hauptströmungsrichtung z aufweist, lässt sich die Laufzeit t(L) eines Gases mit einer Geschwindigkeit v, die abhängig von z ist, berechnen wie folgt: In a channel of varying cross-sectional area, the velocity of a gas stream behaves inversely proportional to the cross-sectional area. As a result, the flow of gas slows as the cross-sectional area of the channel increases over the axial length of the honeycomb body. Conversely, as the cross-sectional area of the channel decreases over the axial length of the honeycomb body, gas flow accelerates. According to the invention, an exhaust gas stream entering the honeycomb body is separated into at least two partial amounts of exhaust gas, which respectively flow through a part of a channel. If the honeycomb body has an axial length L in a main flow direction z, the transit time t (L) of a gas at a velocity v which is dependent on z can be calculated as follows:
Da also die Geschwindigkeitsfunktion v(z) durch die Änderung der Querschnittsfläche des Kanals beeinflussbar ist und die Laufzeit eines Gases durch einen Kanal abhängig ist von einerseits der Länge des Kanals und andererseits von der im Kanal geltenden Geschwindigkeitsfunktion, ist die Laufzeit eines Abgases in einem Kanal sehr genau justierbar.Thus, since the velocity function v (z) is due to the change in the cross-sectional area of the channel can be influenced and the transit time of a gas through a channel depends on the one hand the length of the channel and on the other hand of the im Channel applicable speed function, the running time of an exhaust gas is in one Channel very precisely adjustable.
Angewendet auf die beiden Teilmengen Kanäle ergibt sich nun die erfindungsgemäße Möglichkeit, einen Laufzeitunterschied zwischen den die beiden Teilmengen Kanäle durchströmenden Teilmengen Abgas herzustellen. Ist das Abgas Träger von Schallwellen, so kann man über diesen Laufzeitunterschied einen Phasenunterschied zwischen den Schallwellen in den beiden Teilmengen Kanäle herbeiführen. Bei entsprechender Wahl des Laufzeitunterschiedes führt dies zu einer Dämpfung von Schallwellen einer bestimmten Wellenlänge.Applied to the two subsets channels now results in the invention Possibility to make a runtime difference between the two subsets Channels flowing through subsets produce exhaust gas. Is the exhaust gas carrier of sound waves, so you can use this difference in transit time a phase difference create channels between the sound waves in the two subsets. With a suitable choice of the transit time difference, this leads to a Attenuation of sound waves of a certain wavelength.
Möchte man Schallwellen einer Wellenlänge λ, einer Phasengeschwindigkeit c
und einer Kreisfrequenz ω dämpfen, so wählt man bevorzugt als Laufzeitunterschied
zwischen einer Laufzeit t 1 der ersten Teilmenge Abgas durch die erste
Teilmenge Kanäle und einer Laufzeit t 2 der zweiten Teilmenge Abgas durch die
zweite Teilmenge Kanäle
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausführung des Wabenkörpers steigt die Querschnittsfläche zumindest einer Teilmenge Kanäle in Hauptströmungsrichtung z, bevorzugt steigt sie monoton und besonders bevorzugt streng monoton und/oder die Querschnittsfläche einer anderen Teilmenge Kanäle fällt in Hauptströmungsrichtung, bevorzugt fällt sie monoton und besonders bevorzugt streng monoton. Monoton heißt, dass durchaus ein Teil eines Kanals oder auch der ganze Kanal die gleiche Querschnittsfläche über die axiale Länge L aufweisen kann. Bei streng monotonen Verläufen ist dies nicht möglich, hier muss eine stetige Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Querschnittsfläche über die axiale Länge vorliegen. Besonders bevorzugt ist eine noch weitere vorteilhafte Ausführung des Wabenkörpers, bei der sich zumindest eine Teilmenge Kanäle konisch erweitert und/oder zumindest eine weitere Teilmenge Kanäle sich konisch verengt. Folglich kann erfindungsgemäß eine erste Teilmenge Kanäle die Querschnittsfläche über die axiale Länge nicht verändern, während sich eine zweite Teilmenge konisch erweitert oder verengt, oder auch auf andere Art und Weise die Querschnittsfläche in Hauptströmungsrichtung z monoton steigt bzw. fällt. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass sich eine erste Teilmenge Kanäle konisch erweitert, während sich eine zweite Teilmenge Kanäle konisch verengt. Dies gestattet einen sehr einfachen konstruktiven Aufbau eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers. According to yet another advantageous embodiment of the honeycomb body increases Cross-sectional area of at least a subset of channels in the main flow direction z, preferably it increases monotonically and more preferably strictly monotone and / or the cross-sectional area of another subset of channels falls in the main flow direction, preferably it is monotonous and more preferably strictly monotone. Monoton means that quite a part of a channel or even the whole Channel may have the same cross-sectional area over the axial length L. at strictly monotonous gradients, this is not possible, here must be a steady increase or reduction of the cross-sectional area over the axial length. Particularly preferred is a still further advantageous embodiment of the honeycomb body, in which at least a subset of channels widens conically and / or at least one further subset of channels narrows conically. consequently can according to the invention a first subset of channels cross-sectional area over Do not change the axial length, while a second subset conical expanded or narrowed, or in other ways, the cross-sectional area in the main flow direction z increases or decreases monotonically. It is according to the invention It is also possible that a first subset of channels widens conically while a second subset of channels narrows conically. This allows a very simple constructive structure of a honeycomb body according to the invention.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausführung des Wabenkörpers sind die Teilmengen Kanäle so gestaltet, dass verschiedene Teilmengen Kanäle unterschiedliche Integrale der Querschnittsflächen über die axiale Länge aufweisen. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die Kanäle mit Kammern, Aufweitungen und Einengungen zu versehen und so unterschiedliche Anforderungen beispielsweise bezüglich der benötigten Druckverluste und Strömungsquerschnitte, sowie bauliche Gegebenheiten bzw. Einschränkungen zu berücksichtigen. Auch ist es möglich, bei relativ kurzen axialen Längen L große Laufzeitunterschiede herzustellen.According to yet another advantageous embodiment of the honeycomb body are the Subsets channels designed so that different subsets channels different Have integral of the cross-sectional areas over the axial length. This advantageously allows the channels with chambers, widenings and constrictions and so different requirements for example with regard to the required pressure losses and flow cross sections, as well structural conditions or restrictions. It is too possible to produce large runtime differences at relatively short axial lengths L
Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept wird auch ein Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Dieses Abgassystem weist mindestens einen Wabenkörper auf, mit vom Abgas durchströmbaren Kanälen und einer axialen Länge. Ein Strömungsweg einer ersten Teilmenge des Abgases wird durch eine erste Teilmenge Kanäle gebildet und ein Strömungsweg für eine zweite Teilmenge des Abgases durch eine zweite Teilmenge Kanäle. Die Querschnittsflächen mindestens einer der beiden Teilmengen Kanäle ändern sich über die axiale Länge des Wabenkörpers. Dies bedingt einen Laufzeitunterschied zwischen den beiden Teilmengen des Abgases. Auch hier lässt sich so durch eine entsprechende Dimensionierung der Teilmengen Kanäle eine Dämpfung zumindest einer Frequenz einer Schallwelle im Abgas herbeiführen. Besonders bevorzugt ist hierbei, dass die erste Teilmenge Kanäle jeweils eine erste Eingangsquerschnittsfläche und eine erste Ausgangsquerschnittsfläche und die zweite Teilmenge Kanäle jeweils eine zweite Eingangsquerschnittsfläche und eine zweite Ausgangsquerschnittsfläche aufweist und das Verhältnis von erster Eingangsquerschnittsfläche zur ersten Ausgangsquerschnittsfläche ein anderes ist als das der zweiten Eingangsquerschnittsfläche.According to the inventive concept, an exhaust system of a Internal combustion engine proposed. This exhaust system has at least a honeycomb body, with the exhaust gas flowed through channels and a axial length. A flow path of a first subset of the exhaust gas is through a first subset formed channels and a flow path for a second Subset of the exhaust gas through a second subset of channels. The cross-sectional areas at least one of the two subsets channels change over the axial Length of the honeycomb body. This causes a delay difference between the two subsets of the exhaust gas. Here, too, can be so by a corresponding Sizing the subsets channels an attenuation of at least one frequency cause a sound wave in the exhaust gas. Particularly preferred here is that the first subset of channels each have a first input cross-sectional area and a first output cross-sectional area and the second subset of channels, respectively a second input cross-sectional area and a second output cross-sectional area and the ratio of the first input cross-sectional area to the first output cross-sectional area is other than that of the second input cross-sectional area.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung des Abgassystems steigt die Querschnittsfläche zumindest einer Teilmenge Kanäle in Hauptströmungsrichtung z, bevorzugt steigt sie monoton und besonders bevorzugt streng monoton und/oder fällt die Querschnittsfläche zumindest einer weiteren Teilmenge Kanäle in Hauptströmungsrichtung z, bevorzugt fällt sie monoton und besonders bevorzugt streng monoton. Monoton heißt hierbei, dass sich die Querschnittsfläche eines Teiles eines Kanals oder auch eines ganzen Kanals nicht ändern muss, es jedoch nicht vorkommen kann, dass sich beispielsweise ein Kanal zuerst erweitert um sich dann später wieder zu verengen. Streng monoton steigend heißt, dass bei jeder Koordinate z in Hauptströmungsrichtung andere Querschnittsflächen vorliegen, die mit steigender Koordinate z steigen, also eine stetige Vergrößerung stattfindet. Entsprechendes gilt für einen monoton oder streng monoton fallenden Verlauf. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang eine vorteilhafte Ausführung des Abgassystems, bei der sich zumindest eine Teilmenge Kanäle des mindestens einen Wabenkörpers konisch erweitert und/oder zumindest eine weitere Teilmenge Kanäle sich konisch verengt. Somit ist es möglich, dass eine erste Teilmenge Kanäle sich konisch erweitert oder verengt, während eine zweite Teilmenge Kanäle die Querschnittsfläche über die axiale Länge nicht ändert. Es ist auch möglich, dass sich eine erste Teilmenge Kanäle konisch erweitert, während sich eine zweite Teilmenge Kanäle konisch verengt. Dies gestattet vorteilhafterweise eine baulich einfache Konstruktion des Abgassystems. Es sind nicht nur konische Querschnittsflächenveränderungen in Hauptströmungsrichtung z möglich, sondern jede monotone Querschnittsflächenveränderung ist möglich und erfindungsgemäß.According to an advantageous embodiment of the exhaust system, the cross-sectional area increases at least a subset of channels in the main flow direction z, preferably it rises monotonously and most preferably strictly monotone and / or fall the cross-sectional area of at least one further subset of channels in the main flow direction z, preferably monotonically, and more preferably strictly monotone. Monotone means here that the cross-sectional area of a part a channel or a whole channel, but not It can happen, for example, that a channel expands first then narrow again later. Strictly monotonous rising means that everyone Coordinate z in the main flow direction are other cross-sectional areas, which increase with increasing coordinate z, ie a steady increase takes place. The same applies to a monotonously or strictly monotone decreasing course. Particularly preferred in this context is an advantageous embodiment the exhaust system in which at least a subset of channels of at least a honeycomb body conically widened and / or at least one more subset Channels narrowed conically. Thus, it is possible for a first subset Channels dilate conically or narrowed, while a second subset channels the cross-sectional area does not change over the axial length. It is also possible, that a first subset of channels widens conically while a second subset Subset channels conically narrowed. This advantageously allows a structural simple design of the exhaust system. It's not just conical cross-sectional area changes in the main flow direction z possible, but each monotone cross-sectional area change is possible and according to the invention.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Abgassystems weisen unterschiedliche Teilsysteme Kanäle unterschiedliche Integrale der Querschnittsflächen über die axiale Länge L auf. Dies ermöglicht die Ausbildung von beispielsweise Kammern, Aufweitungen und Einengungen, mit denen zum Beispiel trotz bestehender konstruktiver Beschränkungen eine gute Schalldämpfung erzielt werden kann.According to yet another advantageous embodiment of the exhaust system have different subsystems channels different integrals of cross-sectional areas over the axial length L on. This allows the training of example Chambers, expansions and constrictions, with which, for example achieved good sound attenuation despite existing constructive limitations can be.
Dem erfindungsgemäßen Konzept folgend wird weiterhin ein Verfahren zur Schalldämpfung in einem Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Hierbei enthält das Abgassystem mindestens einen Wabenkörper der von Abgas durchströmbare Kanäle aufweist und eine axiale Länge besitzt. Eine erste Teilmenge des Abgases wird durch eine erste Teilmenge Kanäle geleitet und eine zweite Teilmenge des Abgases wird durch eine zweite Teilmenge Kanäle geleitet. Die Querschnittsflächen zumindest einer der beiden Teilmengen Kanäle ändert sich über die axiale Länge des Wabenkörpers, so dass eine Unterschied in der Laufzeit des Abgases in den verschiedenen Teilmengen Kanäle entsteht. Die Teilmengen des Abgases werden hinter dem mindestens einen Wabenkörper wieder zusammengeführt. Dieses Verfahren gestattet es erfindungsgemäß, zumindest im Abgas vorhandene Schallwellen einer bestimmten Frequenz zu dämpfen.Following the inventive concept, a method for Soundproofing proposed in an exhaust system of an internal combustion engine. In this case, the exhaust system contains at least one honeycomb body of the exhaust gas permeable channels and has an axial length. A first subset of the exhaust gas is passed through a first subset of channels and a second subset of the exhaust gas is passed through a second subset of channels directed. The cross-sectional areas of at least one of the two subsets channels changes over the axial length of the honeycomb body, making a difference in the duration of the exhaust gas in the different subsets channels arises. The Subsets of the exhaust gas are behind the at least one honeycomb body again merged. This method allows according to the invention, at least to attenuate existing sound waves in the exhaust of a given frequency.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens besitzt die erste Teilmenge Kanäle jeweils eine erste Eingangsquerschnittsfläche und eine erste Ausgangsquerschnittsfläche während die zweite Teilmenge Kanäle jeweils eine zweite Eingangsquerschnittsfläche und eine zweite Ausgangsquerschnittsfläche aufweist. Das Verhältnis der ersten Eingangsquerschnittsfläche zur ersten Ausgangsquerschnittsfläche ist ein anderes als das der zweiten Eingangsquerschnittsfläche zur zweiten Ausgangsquerschnittsfläche. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, dass die Querschnittsfläche zumindest einer Teilmenge Kanäle in Hauptströmungsrichtung z steigt, bevorzugt monoton steigt und besonders bevorzugt streng monoton steigt, während die Querschnittsfläche einer weiteren Teilmenge Kanäle alternativ oder zusätzlich fällt, bevorzugt monoton und besonders bevorzugt streng monoton fällt. Dies gestattet in vorteilhaft einfacher Weise eine Durchführung des Verfahrens zur Schalldämpfung.According to an advantageous embodiment of the method has the first subset Channels each have a first input cross-sectional area and a first output cross-sectional area while the second subset channels each have a second one Has input cross-sectional area and a second output cross-sectional area. The ratio of the first input cross-sectional area to the first output cross-sectional area is other than that of the second input sectional area to the second output cross-sectional area. It is particularly advantageous here that the cross-sectional area of at least a subset of channels in the main flow direction z increases, preferably increases monotonically and more preferably strictly monotone increases, while the cross-sectional area of another subset channels alternatively or additionally falls, preferably monotone and more preferably strictly monotone falls. This allows advantageously simple manner to carry out the method for soundproofing.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfahrens durchströmt das Abgas mindestens einen Wabenkörper, der zumindest eine Teilmenge Kanäle aufweist, die sich konisch erweitert und/oder zumindest eine weitere Teilmenge Kanäle, die sich konisch verengt. Dies vereinfacht die Berechnung und Justierung des Laufzeitunterschiedes.According to a further advantageous embodiment of the method flows through the Exhaust gas at least one honeycomb body, which channels at least a subset which widens conically and / or at least one further subset Channels narrowing conically. This simplifies the calculation and adjustment the difference in transit time.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfahrens durchströmt das Abgas verschiedene Teilmengen Kanäle, die ein unterschiedliches Integral der Querschnittsfläche über die axiale Länge aufweisen. Dies gestattet beispielsweise die Durchführung des Verfahrens zum Beispiel auch unter schwierigen geometrischen Verhältnissen und Einschränkungen.According to yet another advantageous embodiment of the method flows through the exhaust gas has different subsets of channels, which have a different integral of Have cross-sectional area over the axial length. This allows for example the implementation of the method, for example, even under difficult geometric Conditions and limitations.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der
Laufzeitunterschied der Teilmengen des Abgases gerade so gewählt, dass bei Zusammenführung
der mindestens zwei Teilmengen zumindest teilweise eine destruktive
Interferenz für mindestens eine Frequenz vorliegt. Hierzu wird der Laufzeitunterschied
zwischen der Laufzeit der ersten Teilmenge Abgas und der Laufzeit
der zweiten Menge Abgas für Schallwellen der Kreisfrequenz ω, der Wellenlänge
λ und der Phasengeschwindigkeit c genau so eingestellt, dass
Die Amplituden A 1 und A 2 sind über das Verhältnis einer ersten Eingangsquerschnittsfläche der ersten Teilmenge Kanäle zu der zweiten Eingangsquerschnittsfläche der zweiten Teilmenge Kanäle justierbar. Sind diese beiden Amplituden A 1 und A 2 gerade gleich, so wird die Welle mit der Kreisfrequenz ω vollständig ausgelöscht. Es liegt destruktive Interferenz vor.The amplitudes A 1 and A 2 are adjustable via the ratio of a first input cross-sectional area of the first subset of channels to the second input cross-sectional area of the second subset of channels. If these two amplitudes A 1 and A 2 are just the same, the wave with the angular frequency ω is completely extinguished. There is destructive interference.
Sind die Amplituden A 1 der ersten Teilmenge Abgas und A 2 der zweiten Teilmenge Abgas nicht identisch, so kommt es jedoch in jedem Fall zu einer Dämpfung der Schallwelle und entsprechender Oberwellen. If the amplitudes A 1 of the first subset of exhaust gas and A 2 of the second subset of exhaust gas are not identical, damping of the sound wave and corresponding harmonics occurs in each case.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahren entsteht die destruktive Interferenz gerade für eine kritische Frequenz. Dies gestattet die Dämpfung von Frequenzen, die z.B. für die Verbrennungskraftmaschine selber oder auch für das von dieser angetriebene Automobil kritisch sind. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Frequenz handeln, bei der Resonanzeffekte auftreten. Diese sind im Regelfall unerwünscht, da sie eine erhöhte Materialbelastung darstellen.According to yet another advantageous embodiment of the method, the destructive interference just for a critical frequency. This allows the Attenuation of frequencies, e.g. for the internal combustion engine itself or are critical for the automobile powered by this. For example This may be a frequency that has resonance effects. These are usually undesirable because they represent an increased material load.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Laufzeitunterschied der Teilmengen des Abgases so gewählt, dass bei Zusammenführung der mindestens zwei Teilmengen zumindest teilweise eine destruktive Interferenz für mindestens zwei Frequenzen vorliegt. Dies gestattet es vorteilhafter Weise, mehrere kritische Frequenzen zu dämpfen.According to yet another advantageous embodiment of the method of the Delay of the subsets of the exhaust gas chosen so that when merging the at least two subsets at least partially destructive Interference for at least two frequencies is present. This allows it more advantageously Way to attenuate several critical frequencies.
Weitere Vorteile und besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Es zeigen:
Figur 1- eine schematische Zeichnung des Kanalsystems eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers;
Figur 2- einen Ausschnitt aus der stirnseitigen Ansicht eines ersten Ausfühnmgsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers;
Figur 3- eine Welllage zur Herstellung des ersten Ausführungsbeispiels eines eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers;
- Figur 4
- einen Ausschnitt aus der stirnseitigen Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers und
Figur 5- eine strukturierte Blechlage zur Herstellung des zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers.
- FIG. 1
- a schematic drawing of the channel system of a honeycomb body according to the invention;
- FIG. 2
- a detail of the front view of a first Ausfühnmgsbeispiels of a honeycomb body according to the invention;
- FIG. 3
- a corrugated sheet for producing the first embodiment of a honeycomb body according to the invention;
- FIG. 4
- a detail of the front view of a second embodiment of a honeycomb body according to the invention and
- FIG. 5
- a structured sheet metal layer for producing the second embodiment of a honeycomb body according to the invention.
Figur 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 1 im Längsschnitt
in schematischer Darstellung. Durch eine Eingangsseite 2 strömt ein Abgasstrom
3 in den Wabenkörper 1 hinein und verlässt diesen durch eine Ausgangseite
4. Der Wabenkörper enthält zwei Teilmengen Kanäle, die sich durch die
Veränderung der Kanalquerschnittsfläche über die axiale Länge der Kanäle L unterscheiden.
Die erste Teilmenge Kanäle besteht aus sich erweiternden Kanälen 5,
die über einen der Eingangsseite 2 zugewandte erste Eingangsquerschnittsfläche 6
und eine größere erste Ausgangsquerschnittsfläche 7 verfügen, die der Ausgangseite
4 des Wabenkörpers 1 zugewandt ist. Die zweite Teilmenge Kanäle besteht
aus sich verjüngenden Kanälen 8, die eine der Eingangsseite 2 zugewandte zweite
Eingangsquerschnittsfläche 9 und eine kleinere zweite Ausgangsquerschnittsfläche
10, die der Ausgangseite 4 des Wabenkörpers 1 zugewandt ist, aufweisen. In
diesem Beispiel entspricht einerseits die erste Eingangsquerschnittsfläche 6 der
zweiten Ausgangsquerschnittsfläche 10 und andererseits die zweite Eingangsquerschnittsfläche
9 der ersten Ausgangsquerschnittsfläche 7. Somit ist das Verhältnis
aus der ersten Eingangsquerschnittsfläche 6 und der ersten Ausgangsquerschnittsfläche
7 der Kehrwert des Verhältnisses aus der zweiten Eingangsquerschnittsfläche
9 und der zweiten Ausgangsquerschnittsfläche 10.FIG. 1 shows a part of a
In jedem der Kanäle 5 und 8 erfolgt die Querschnittsflächenveränderung streng
monoton. Die Anzahl der Kanäle in beiden Teilmengen Kanäle ist gleich groß.
Eine erste Teilmenge Abgas durchströmt die erste Teilmenge Kanäle und eine aus
der anderen Hälfte bestehende zweite Teilmenge Abgas die zweite Teilmenge
Kanäle. In der Vermischungszone 11 stromabwärts der beiden Teilmengen Kanäle
werden die beiden Teilmengen Abgas vermischt und verlassen den Wabenkörper
1 durch die Ausgangseite 4. In each of the
Enthält nun der Abgasstrom 3 Schallwellen der Wellenlänge λ und der Phasengeschwindigkeit
c, so wird sich im Regelfall die Intensität der Schallwellen beim
Ausströmen durch die Ausgangseite 4 des Wabenkörpers 1 von der Intensität
beim Einströmen in den Wabenkörper 1 unterscheiden. Jeder der beiden Teilgasströme
ändert seine Geschwindigkeit durch die Änderung der Kanalquerschnittsflächen.
Für das hier betrachtete Beispiel gilt für die Geschwindigkeit v des Gases
in Hauptströmungsrichtung z ein invers-proportionaler Zusammenhang mit der
durchströmten Querschnittsfläche. Folglich verlangsamt sich die erste Teilmenge
Abgas in den sich erweiternden Kanälen 5, während sich die zweite Teilmenge
Abgas in den sich verjüngenden Kanälen 8 beschleunigt. Für jede der beiden Teilmengen
Abgas ändert sich die Geschwindigkeit kontinuierlich während des
Durchströmens der beiden Teilmengen Kanäle. Für die Laufzeit t 1 der ersten
Teilmenge Abgas und die Laufzeit t 2 der zweiten Teilmenge Abgas gilt dann
wobei für die beiden Teilmengen Abgas die Geschwindigkeitsfunktionen v(z)
jeweils unterschiedlich sind. Das heißt, die erste Teilmenge Abgas benötigt für
das Durchströmen der ersten Teilmenge Kanäle die Zeit t 1, die zweite Teilmenge
Abgas für das Durchströmen der zweiten Teilmenge Kanäle die Zeit t 2. Gilt für
den durch das Durchströmen der beiden Teilmengen Kanäle 5 und 8 erhaltene
Laufzeitunterschied t 1-t 2 zwischen den beiden Teilmengen Abgas
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer stirnseitigen Ansicht auf die Eingangsseite 2
einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 1. Dieser weist
eine erste Teilmenge von sich erweiternden Kanälen 5 und eine zweite Teilmenge
von sich verjüngenden Kanälen 8 auf. Die sich erweiternden Kanäle 5 weisen jeweils
eine erste kleinere Eingangsquerschnittsfläche 6 auf, während die sich verjüngenden
Kanäle 8 jeweils eine zweite größere Eingangsquerschnittsfläche 9
aufweisen. Die Querschnittsflächenänderung über die axiale Länge L des Wabenkörpers
erfolgt in beiden Teilmengen Kanäle in diesem Ausführungsbeispiel
streng monoton. Der Wabenkörper ist aus sich abwechselnden glatten Blechlagen
12 und gewellten Blechlagen 13 aufgebautFIG. 2 shows a detail of an end view of the
Ein Ausführungsbeispiel für eine gewellte Blechlage 13 zeigt Figur 3. Die Wellhöhe
dieser gewellten Blechlage 13 verändert sich streng monoton in Richtung
der Längsachse, was dazu führt, dass die Querschnittsfläche der durch die gewellte
Blechlage 13 mit einer benachbarten glatten Blechlage 12 gebildeten Kanäle
sich streng monoton in Richtung der Längsachse ändert. Durch die Kombination
mit einer benachbarten glatten Blechlage 12 entstehen einerseits Kanäle mit einer
ersten Eingangsquerschnittsfläche 6 und andererseits Kanäle mit einer zweiten
Eingangsquerschnittsfläche 9. Wird der Wabenkörper so aufgebaut, dass die einer
glatten Blechlage 12 benachbarten gewellten Blechlagen 13 bezüglich der Mittelachse
14 jeweils um 180° gegeneinander gedreht eingebaut werden, so kann
vorteilhafterweise ein zylindrischer Wabenkörper 1 aufgebaut werden, der sich
erweiternde Kanäle 5 und sich verjüngende Kanäle 8 aufweist. Die sich erweiternden
Kanäle 5 und die sich verjüngenden Kanäle 8 wechseln sich schichtweise
ab, die Querschnittsfläche der sich erweiternden Kanäle 5 steigt streng monoton
vom ersten Eingangsquerschnitt 6 zum ersten Ausgangsquerschnitt 7, während die
Querschnittsfläche der sich verjüngenden Kanäle 8 streng monoton vom zweiten
Eingangsquerschnitt 9 zum zweiten Ausgangsquerschnitt 10 fällt. Ein solcher
Wabenkörper 1 verfügt vorteilhafterweise aufgrund seines schichtweisen Aufbaus
aus abwechselnd sich erweiternden Kanälen 5 und sich verjüngenden Kanälen 8
über keine Vorzugsrichtung in Bezug auf seine Längsachse, so dass beim Einbau
des Wabenkörpers 1 keine Einbaurichtung beachtet werden muss.An embodiment of a corrugated
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer stirnseitigen schematischen Ansicht eines
zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 6. Der
Wabenkörper 6 ist aus im wesentlichen glatten Blechlagen 12 und strukturierten
Blechlagen 13 aufgebaut und weist eine erste Teilmenge aus sich erweiternden
Kanälen 5 und eine zweite Teilmenge Kanäle aus sich verjüngenden Kanälen 8
auf. Die sich erweiternden Kanäle 5 weisen eine ersten Eingangsquerschnittsfläche
6 a. Durch die Erweiterung der sich erweiternden Kanäle 5 in. Hauptströmungsrichtung
z vergrößert sich der Kanalquerschnitt in diese Richtung. Die sich
verjüngenden Kanäle 8 weisen eine zweite Eingangsquerschnittsfläche 9 auf. Der
Kanalquerschnitt verkleinert sich in Richtung der Hauptströmungsrichtung z.FIG. 4 shows a detail of a frontal schematic view of a
second embodiment of a
Figur 5 zeigt eine strukturierte Blechlage 13, wie sie ein in Figur 4 gezeigter Wabenkörper
aufweist. Diese strukturierte Blechlage 13 zeichnet sich dadurch aus,
das die Strukturwiederhollänge 15, die als Abstand zweier benachbarter Strukturmaxima
16 definiert ist, sich über die Hauptströmungsrichtung z, die identisch zur
Längsachse der strukturierten Blechlage 13 ist, stetig verändert. Dies führt zu
zwei Teilmengen Kanäle, die die strukturierte Blechlage 13 mit einer benachbarten,
nicht gezeigten im wesentlichen glatten Blechlage 12 bildet Eine Teilmenge
Kanäle besteht aus sich verjüngenden Kanälen 8, während die andere Teilmenge
Kanäle aus sich erweiternden Kanälen 5 besteht Wie oben dargelegt, führt dies
bei entsprechender Ausgestaltung der strukturierten Blechlagen 13 zu einer
Dämpfung von Schallwellen mindestens einer Frequenz.FIG. 5 shows a structured
Durch die Erfindung gelingt es, auf einfache Weise ohnehin vorhandene Wabenkörper im Abgassystem zusätzlich zur gezielten Schalldämpfung einzusetzen. The invention makes it possible to easily existing honeycomb body anyway in the exhaust system in addition to targeted soundproofing use.
- 11
- Wabenkörperhoneycombs
- 22
- Eingangsseiteinput side
- 33
- Abgasstromexhaust gas flow
- 44
- Ausgangseiteoutput side
- 55
- Sich erweiternder KanalExpanding channel
- 66
- Erste EingangsquerschnittsflächeFirst input cross-sectional area
- 77
- Erste AusgangsquerschnittsflächeFirst output cross-sectional area
- 88th
- Sich verjüngender KanalTapered channel
- 99
- Zweite EingangsquerschnittsflächeSecond input cross-sectional area
- 1010
- Zweite AusgangsquerschnittsflächeSecond exit cross-sectional area
- 1111
- Vermischungszonemixing zone
- 1212
- glatte Blechlagensmooth sheet metal layers
- 1313
- gewellte Blechlagencorrugated sheet metal layers
- 1414
- Mittelachsecentral axis
- 1515
- Strukturwiederhollängestructure repeat
- 1616
- Strukturmaximummaximum structure
- AA 11
- Amplitude der Schallwelle im ersten TeilgasstromAmplitude of the sound wave in the first partial gas flow
- AA 22
- Amplitude der Schallwelle im zweiten TeilgasstromAmplitude of the sound wave in the second partial gas flow
- cc
- Phasengeschwindigkeitphase velocity
- LL
- axiale Kanallängeaxial channel length
- λλ
- Wellenlängewavelength
- nn
- natürliche Zahlnatural number
- ωω
- Kreisfrequenz der SchallwelleAngular frequency of the sound wave
- tt 11
- Laufzeit durch die erste Teilmenge KanäleRuntime through the first subset of channels
- tt 22
- Laufzeit durch die zweite Teilmenge KanäleRuntime through the second subset of channels
- vv
- Geschwindigkeitspeed
- zz
- HauptströmungsrichtungMain flow direction
Claims (18)
- A honeycomb body (1) for an exhaust system of an internal combustion engine, the honeycomb body (1) having passages (5, 8) which are substantially separate from one another and through which exhaust gas can flow substantially in a longitudinal direction of the honeycomb body (1) and having an axial length (L), characterized in that the honeycomb body (1) has at least a first subset of passages (5) and a second subset of passages (8), and in that at least the cross-sectional areas (6, 7, 9, 10) of one of the two subsets of passages (5, 8) change over the axial length (L) of the honeycomb body (1), so that the transient time of the exhaust gas (3) is different in the different subsets of passages (5, 8).
- The honeycomb body (1) as claimed in claim 1, characterized in that the first subset of passages (5) in each case has a first entry cross-sectional area (6) and a first exit cross-sectional area (7), and the second subset of passages (8) in each case has a second entry cross-sectional area (9) and a second exit cross-sectional area (10), and the ratio of the first entry cross-sectional area (6) to the first exit cross-sectional area (6) is different than the ratio of the second entry cross-sectional area (9) to the second exit cross-sectional area (10).
- The honeycomb body (1) as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional area of at least one subset of passages (5, 8) increases, preferably increases in monotone fashion and particularly preferably increases in strictly monotone fashion, in the main direction of flow (z) and/or the cross-sectional area of at least one other subset of passages (5, 8) decreases, preferably decreases in monotone fashion and particularly preferably decreases in strictly monotone fashion, in the main direction of flow (z).
- The honeycomb body (1) as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one subset of passages (5, 8) widens conically and/or at least one further subset of passages (5, 8) narrows conically.
- The honeycomb body as claimed in one of claims 1 or 2, characterized in that the integrals of the cross-sectional areas over the axial length (L) differ for different subsets of passages.
- An exhaust system of an internal combustion engine, having at least one honeycomb body (1), which has passages (5, 8) through which the exhaust gas (3) can flow substantially in a longitudinal direction of the honeycomb body (1) and an axial length (L), characterized in that a flow path for a first partial quantity of the exhaust gas is formed by a first subset of passages (5), and a flow path for a second partial quantity of the exhaust gas is formed by a second subset of passages (8), the cross-sectional areas (6, 7, 9, 10) of at least one of the two subsets of passages (5, 8) changing over the axial length (L) of the honeycomb body (1), so that the transient time of the exhaust gas (3) is different in the different subsets of passages (5, 8).
- The exhaust system as claimed in claim 6, characterized in that the first subset of passages (5) in each case has a first entry cross-sectional area (6) and a first exit cross-sectional area (7), and the second subset of passages (8) in each case has a second entry cross-sectional area (9) and a second exit cross-sectional area (10), and the ratio of the first entry cross-sectional area (6) to the first exit cross-sectional area (6) is different than the ratio of the second entry cross-sectional area (9) to the second exit cross-sectional area (10).
- The exhaust system as claimed in claim 6 or 7, characterized in that the cross-sectional area of at least one subset of passages (5, 8) increases, preferably increases in monotone fashion and particularly preferably increases in strictly monotone fashion, in the main direction of flow (z) and/or the cross-sectional area of at least one other subset of passages (5, 8) decreases, preferably decreases in monotone fashion and particularly preferably decreases in strictly monotone fashion, in the main direction of flow (z).
- The exhaust system as claimed in one of claims 6 to 8, characterized in that at least one subset of passages (5, 8) of the at least one honeycomb body (1) widens conically and/or at least one further subset of passages (5, 8) narrows conically.
- The exhaust system as claimed in one of claims 6 or 7, characterized in that the integrals of the cross-sectional areas over the axial length (L) differ for different subsets of passages.
- A method for muffling sound in an exhaust system of an internal combustion engine, the exhaust system including at least one honeycomb body (1) which has passages (5, 8) through which the exhaust gas (3) can flow substantially in a longitudinal direction of the honeycomb body (1) and an axial length (L), characterized in that a first partial quantity of the exhaust gas is passed through a first subset of passages (5) and a second partial quantity of the exhaust gas is passed through a second subset of passages (8), the cross-sectional areas (6, 7, 9, 10) of at least one of the two subsets of passages (5, 8) changing over the axial length (L) of the honeycomb body (1), resulting in a difference in the transient time of the exhaust gas (3) in the different subsets of passages (5, 8), and in that the partial quantities of the exhaust gas are combined again downstream of the at least one honeycomb body (1).
- The method as claimed in claim 11, characterized in that the first subset of passages (5) in each case has a first entry cross-sectional area (6) and a first exit cross-sectional area (7), and the second subset of passages (8) in each case has a second entry cross-sectional area (9) and a second exit cross-sectional area (10), and the ratio of the first entry cross-sectional area (6) to the first exit cross-sectional area (7) is different than the ratio of the second entry cross-sectional area (9) to the second exit cross-sectional area (10).
- The method as claimed in one of claims 11 or 12, characterized in that the cross-sectional area of at least one subset of passages (5, 8) increases, preferably increases in monotone fashion and particularly preferably increases in strictly monotone fashion, in the main direction of flow (z) and/or the cross-sectional area of at least one other subset of passages (5, 8) decreases, preferably decreases in monotone fashion and particularly preferably decreases in strictly monotone fashion, in the main direction of flow (z).
- The method as claimed in one of claims 11 to 13, characterized in that the exhaust gas flows through at least one honeycomb body (1) which has at least one subset of passages (5, 8) which widen conically and/or at least one further subset of passages (5, 8) which narrow conically.
- The method as claimed in one of claims 11 or 12, characterized in that the integrals of the cross-sectional areas over the axial length differ for different subsets of passages.
- The method as claimed in one of claims 12 to 15, characterized in that the difference in the transient time of the partial quantities of the exhaust gas is selected in such a way that when the at least two partial quantities are combined there is at least in part a destructive interference for at least one frequency.
- The method as claimed in claim 16, characterized in that the destructive interference occurs for a critical frequency.
- The method as claimed in one of claims 12 to 15, characterized in that a difference in the transient time of the partial quantities of the exhaust gas is selected in such a way that when the at least two partial quantities are combined there is at least in part a destructive interference for at least two frequencies.
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