EP1500798A1 - Schalldämpfer sowie Abgasanlage - Google Patents

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EP1500798A1
EP1500798A1 EP04015174A EP04015174A EP1500798A1 EP 1500798 A1 EP1500798 A1 EP 1500798A1 EP 04015174 A EP04015174 A EP 04015174A EP 04015174 A EP04015174 A EP 04015174A EP 1500798 A1 EP1500798 A1 EP 1500798A1
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EP
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exhaust pipe
resonator
silencer
housing
sound absorber
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EP04015174A
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Rolf Dr. Jebasinki
Sascha Leng
Marco Jess
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
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J Eberspaecher GmbH and Co KG
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    • F01N2470/10—Tubes having non-circular cross section

Definitions

  • the invention relates to a silencer according to the preamble of the claim 1 for an exhaust system of a motor vehicle. Furthermore, the concerns Invention an exhaust system for a motor vehicle, with an inventive Silencer.
  • the exhaust gas flow to conduct through a so-called sound absorber or absorption silencer.
  • the sound waves in a damping material by friction converted into heat and so muted.
  • a silencer for an exhaust system of a Motor vehicle known in the sound waves of different frequency ranges attenuated by the combination of a resonator with a sound absorber be arranged in a common muffler housing.
  • Resonator here serves a branched off from the exhaust pipe resonator tube, with is in flow communication with the exhaust pipe.
  • the sound absorber that the is to attenuate high-frequency sound waves, is spaced from the resonator tube arranged in the muffler housing and is also with the exhaust pipe in Flow connection.
  • a disadvantage of this known muffler is in particular that of Silencer due to the combination of the resonator tube with the sound absorber a large volume compared to conventional silencers has.
  • the invention solves the problem by a muffler with the features according to claim 1. Furthermore, the invention solves the problem by an exhaust system according to claim 12, with a silencer according to the invention Is provided.
  • the silencer according to the invention which is provided with a resonator for Attenuation of low-frequency sound waves and a sound absorber for absorption high-frequency sound waves are both simultaneously the exhaust pipe itself and the sound absorber as functional elements of Resonator used form as part of the resonator.
  • a tubular resonance body is produced used, which is in flow communication with the exhaust pipe, the exhaust pipe circumferentially encloses simultaneously, but spaced from the exhaust pipe while at the same time the sound absorber is at least partially in the open end of the sound box is inserted.
  • the gas volume in the resonator, with which the low - frequency components of the Sound waves are to be damped, is thus through the inner surface of the Resonant body, the outer surface of the resonant body enclosed Section of the exhaust pipe and the outer surface of the resonant body introduced sound absorber limited.
  • the Exhaust pipe and the sound absorber in the design of the resonator leaves a very compact silencer with a compared to the state of the Implement technology of extremely low volume.
  • the exhaust pipe and the sound absorber specifically influence the damping behavior of the resonator.
  • Muffler proposed to use the tubular resonator body its opposite end to the open end on the inside to attach the silencer housing.
  • the sound box with its end opposite the open end on the outer surface be attached to the exhaust pipe.
  • the distance of the inner surface of the resonator to the outer surface of the exhaust pipe in the circumferential direction of Exhaust pipe considered at least approximately constant to unwanted To avoid turbulences in the sound box, which may arise could cause audible flow noise.
  • the distance of the inner surface of the resonator to the outer surface of the exhaust pipe preferably also in the longitudinal direction of the Seen resonant body considered at least partially constant.
  • the silencer has the exhaust pipe and the resonance body preferably at least approximately circular cross section, wherein the tubular resonance body concentric is arranged to the exhaust pipe.
  • the exhaust pipe For example, to make oval in cross-section. In such a development should the cross section of the resonator to the cross section of Adapted exhaust pipe and be arranged symmetrically to the exhaust pipe.
  • the sound absorber is in a particularly preferred embodiment of the inventive muffler designed so that even the sound absorber completely encloses the exhaust pipe in the circumferential direction, wherein the Sound absorber is attached to the exhaust pipe at the same time.
  • This can be on the one hand the connection of the sound absorber to the exhaust pipe on very simple Realize manner, while the sound absorber at the same time at extremely low Space requirement for the sound absorption sufficiently large volume can.
  • a sound absorber As a sound absorber is used in this preferred embodiment described above preferably a sound absorber, which is a pushed onto the exhaust pipe Absorber housing having, with the exhaust pipe in flow communication standing interior opposite the muffler housing at least approximately gas-tight, and with a damping material, such as Mineral wool, steel wool and the like, is filled for sound absorption.
  • a damping material such as Mineral wool, steel wool and the like.
  • the resonator over the entire length of the resonator consistent Has flow and damping property is the resonant body in a particularly preferred embodiment of the invention Silencer at its open end so widened that in one plane viewed transversely to the longitudinal direction of the resonator body in the plane of the inner surface of the sound box and the outer surface of the sound absorber limited flow cross section at least approximately the flow cross section corresponds to that of the inner surface of the sound box and the outer surface of the exhaust pipe in a parallel second plane considered limited.
  • a plurality of openings are formed, by the exhaust gases between the exhaust pipe and the resonator body or the sound absorber can flow back and forth, with the provision a plurality of openings instead of a single opening the exhaust pipe in his Stiffness is hardly affected.
  • the openings are particularly preferred as Slots formed which extend in the longitudinal direction of the exhaust pipe.
  • the sum of the surface areas of the flow-through surfaces of the resonator in fluid communication openings on the exhaust pipe should about 0.8 to 1 times that in a plane transverse to the longitudinal direction of Resonant body considered flow cross section, the of the Inner surface of the resonance body and the outer surface of the exhaust pipe is limited to ensure that the entire gas volume in the sound box is vibrated and a sufficiently high damping effect is guaranteed.
  • the sum of the Flow cross-sections of the openings in total less than 0.8 times the Flow cross section of the resonator is, for example, if manufacturing technology Reasons or for reasons of insufficient rigidity the exhaust pipe, the size and number of openings is limited.
  • each survey should preferably be half the distance between the Inner surface of the sound box and the outer surface of the sound absorber correspond to remaining gap, in which the elevation protrudes.
  • the invention relates to an exhaust system for a Motor vehicle equipped with a silencer according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of an inventive silencer 10 shown for an exhaust system in a motor vehicle.
  • the silencer 10 is conventionally either via flanges to the casing the exhaust system connected or already in the exhaust system immediately integrated.
  • the muffler 10 has a muffler housing 12, the in the illustrated embodiment a Hollow cylinder shape has.
  • the muffler housing 12 is at its two each end closed by a cover 14 and 16, respectively.
  • a hollow cylindrical exhaust pipe extends 18, which formed by the two covers 14 and 16 openings 20 and 22 in the longitudinal direction of the muffler housing 12 passed is.
  • the exhaust pipe 18 is connected to the two covers 14 and 16 of the Silencer housing 12 gas-tight welded.
  • a resonator 24 of a resonator 26 is arranged in the muffler housing 12 in the muffler housing 12 is concentric about the exhaust pipe 18 .
  • the also trained as a pipe Sound box 24 is with its one open end on the inside attached to the cover 14 shown on the left in Fig. 1, extends in the longitudinal direction the silencer housing 12 and ends at a short distance before the inside of the second cover 16 so that the other end of the tubular Sound box 24 remains open.
  • the resonator 24 has a cylindrical portion 28, which merges into a flared cylindrical portion 30 which is about 3/4 the length of the resonator 24 forms.
  • the sound absorber 32 In the flared portion 30 of the sound box 24 is a sound absorber 32 arranged.
  • the sound absorber 32 has an absorber housing 34, which as a the exhaust pipe 18 enclosing pipe piece is formed, which at closed at its ends and connected to the exhaust pipe 18 gas-tight.
  • a damping material 36 In the interior of the absorber housing 34 is a damping material 36, such as rock wool, Steel wool and the like, taken with the in the absorber housing 34 conducted medium and high frequency sound waves by friction in heat be converted and steamed in this way.
  • the radial elevations 38 are each dimensioned in their length, that they are about half the gap height between the inner surface of the resonator 24 and the outer surface of the sound absorber 32 correspond. They are intended to prevent the vibrating body vibrating during damping 24 collided with the inside of the muffler housing 12.
  • pulsating Exhaust gas flow are at the exhaust pipe 18 more in the longitudinal direction of the Exhaust pipe 18 extending slots 40 and 42, respectively.
  • the slots 40 stand with the from the inner surface of the sound box 24, the outer surface the exhaust pipe 18 and the outer surface of the sound absorber 32 limited gas volume in fluid communication.
  • Connect the slots 42 the exhaust pipe 18 with the interior of the sealed-off to the outside absorber housing 30. Through the slots 40 and 42 can through the exhaust pipe 18 flowing exhaust gas flow with the gas column in the resonator 26 and with the volume of gas contained in the sound absorber 32 for vibration transmission communicate.
  • FIG. 2 and 3 are sections along the section lines shown in FIG. 1 II-II and III-III shown.
  • 2 shows the section II-II through the exhaust pipe 18 and the unexpanded portion 28 of the sound box 24, while Fig. 3 shows the section III-III through the sound box 24, the sound absorber 32 and the exhaust pipe 18 shows.
  • the volume of the resonator 26 in the region of the unexpanded portion 28 of the resonator 24 is limited by the inner surface of the resonator 24 and the outer surface of the exhaust pipe 18 and defined in this sectional plane has a flow cross-section A 1 , over the entire length of the unexpanded portion 28 is approximately constant.
  • the volume of the resonator 26 in the region of the widened portion 30 of the resonator 24 is limited by the inner surface of the resonator 24 and the outer surface of the sound absorber 32 and defines a flow cross-section A 2 in this sectional plane. Again, the flow cross-section A 2 remains approximately constant over the length of the widened portion 30.
  • the radial distance of the outer surface of the exhaust pipe 18 to the inner surface resonating body 24 in the unexpanded portion 28 of the resonator 24 and the radial distance of the outer surface of the sound absorber 32 to the inner surface of the resonator 24 each chosen so that the two flow cross-sections A 1 and A 2 correspond to each other at least approximately.
  • the number of slots 40 which connect the exhaust pipe 18 and the resonator 26 with each other, and their flow cross sections are again chosen so that they at least 0.8 to 1 times, preferably 0.9 times, the flow cross section A 1 and A 2 , which ensures that a sufficient volume flow of the exhaust gas can communicate with the resting in the resonator 24 gas column for vibration damping.
  • an exhaust stream flows through the exhaust pipe 18, in which in particular due to the clocked operation of the internal combustion engine propagate resulting pressure pulses or sound waves.
  • the exhaust gas flow flows into the muffler 10 according to the invention, communicates the Exhaust gas flow with the resting in the resonator 26 gas column, wherein the exhaust gas flow acting sound waves, the gas column in the resonator 26 to vibrate stimulate.
  • the vibrating gas column excites the resonator 24 to swing, which due to its mass and its material properties Low-frequency components of the resulting vibrations dampens, so that in low-frequency sound waves in the exhaust gas stream damped become.
  • they are present in the exhaust gas stream Sound waves via the slots 42 in the sound absorber 32 a. This is especially the energy of medium and high frequency sound waves due to friction in the Damping material is converted into heat. Then it flows like that Silenced exhaust gas flow from the muffler 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer (10) für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges. Der Schalldämpfer (10) hat ein Schalldämpfergehäuse (12), durch das ein Abgasrohr (18) zum Hindurchleiten schallzudämpfender Abgasströme hindurchführt, wobei das Abgasrohr (18) mit einem im Schalldämpfergehäuse (12) angeordneten Resonator (26) und einem im Schalldämpfergehäuse (12) angeordneten Schallabsorber (32) in Strömungsverbindung steht. Als Resonator (26) dient ein das Abgasrohr (18) in dessen Umfangsrichtung umschließender und beabstandet zum Abgasrohr (18) angeordneter, rohrförmiger Resonanzkörper (24), in dessen offenes Ende der Schallabsorber (32) zumindest teilweise eingeführt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Schalldämpfer.
Die im Abgas durch den Verbrennungsprozeß im Verbrennungsmotor entstehenden Druckimpulse führen in dem durch die Abgasanlage strömenden Abgasstrom zur Entstehung von Schallwellen in unterschiedlichen Frequenzbereichen. Mit Hilfe von in der Abgasanlage vorgesehenen Schalldämpfern sollen insbesondere die für das menschliche Gehör hörbaren Frequenzen gedämpft werden. Des weiteren soll verhindert werden, dass die Schallwellen von der Abgasanlage an die Karosserie oder das Chassis des Fahrzeuges übertragen werden und diese zum Schwingen anregt.
Um höherfrequente Schallwellen zu dämpfen, ist es bekannt, den Abgasstrom durch einen sogenannten Schallabsorber oder Absorptionsschalldämpfer zu leiten. Hierbei werden die Schallwellen in einem Dämpfungsmaterial durch Reibung in Wärme umgewandelt und so gedämpft. Niederfrequente Schallwellen werden unter anderem durch Verwendung eines Resonators gedämpft, bei dem ein im Resonator befindliches Gasvolumen sowie der Resonator selbst in Schwingung versetzt werden und die dem Resonator und dem Gasstrom eigene Masse ein Dämpfen der niederfrequenten Anteile der Schallwellen bewirkt.
Aus der EP 0 802 308 B1 ist ein Schalldämpfer für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem Schallwellen unterschiedlicher Frequenzbereiche durch die Kombination eines Resonators mit einem Schallabsorber gedämpft werden, die in einem gemeinsamen Schalldämpfergehäuse angeordnet sind. Als Resonator dient hierbei ein vom Abgasrohr abgezweigtes Resonatorrohr, das mit dem Abgasrohr in Strömungsverbindung steht. Der Schallabsorber, der die hochfrequenten Schallwellen dämpfen soll, ist beabstandet zum Resonatorrohr im Schalldämpfergehäuse angeordnet und steht gleichfalls mit dem Abgasrohr in Strömungsverbindung.
Nachteilig an diesem bekannten Schalldämpfer ist insbesondere, dass der Schalldämpfer aufgrund der Kombination des Resonatorrohres mit dem Schallabsorber ein verglichen mit herkömmlichen Schalldämpfern großes Bauvolumen besitzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges bzw. eine Abgasanlage, die mit einem derartigen Schalldämpfer ausgestattet ist, anzugeben, der bzw. bei der der Schalldämpfer ein verglichen mit den bekannten Schalldämpfern geringeres Bauvolumen aufweist.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Des weiteren löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Abgasanlage gemäß Anspruch 12, die mit einem erfindungsgemäßen Schalldämpfer ausgestattet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer, der mit einem Resonator zur Dämpfung niederfrequenter Schallwellen sowie einem Schallabsorber zur Absorption hochfrequenter Schallwellen ausgestattet ist, werden gleichzeitig sowohl das Abgasrohr selbst als auch der Schallabsorber als Funktionselemente des Resonators eingesetzt, bilden als einen Teil des Resonators. Zu diesem Zweck wird bei dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer ein rohrförmiger Resonanzkörper verwendet, der mit dem Abgasohr in Strömungsverbindung steht, das Abgasrohr in Umfangsrichtung gleichzeitig umschließt, jedoch beabstandet zum Abgasrohr gehalten ist, während gleichzeitig der Schallabsorber zumindest teilweise in das offene Ende des Resonanzkörpers eingeführt ist.
Das Gasvolumen im Resonator, mit dem die niederfrequenten Anteile der Schallwellen gedämpft werden sollen, ist somit durch die Innenoberfläche des Resonanzkörpers, die Außenoberfläche des vom Resonanzkörper umschlossenen Abschnittes des Abgasrohres sowie die Außenoberfläche des in den Resonanzkörper eingeführten Schallabsorbers begrenzt. Durch die Einbeziehung des Abgasrohres und des Schallabsorbers in die Gestaltung des Resonators läßt sich ein sehr kompakter Schalldämpfer mit einem verglichen mit dem Stand der Technik äußerst geringem Bauvolumen realisieren. Gleichzeitig kann durch entsprechende Gestaltung des Resonanzkörpers, des Abgasrohres und des Schallabsorbers das Dämpfungsverhalten des Resonators gezielt beeinflussen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung.
So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers vorgeschlagen, den rohrförmigen Resonanzkörper mit seinem dem offenen Ende entgegengesetzten anderen Ende an der Innenseite des Schalldämpfergehäuses zu befestigen. Alternativ kann der Resonanzkörper mit seinem dem offenen Ende entgegengesetzten Ende an der Außenoberfläche des Abgasrohres befestigt sein. Durch das Befestigen des Resonanzkörpers am Schalldämpfergehäuse oder am Abgasrohr kann auf zusätzliche Befestigungselemente im Schalldämpfergehäuse verzichtet werden, mit denen der Resonanzkörper sonst im Schalldämpfergehäuse zusätzlich zu halten wäre.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn der Abstand der Innenoberfläche des Resonanzkörpers zur Außenoberfläche des Abgasrohres in Umfangsrichtung des Abgasrohres betrachtet zumindest annähernd konstant ist, um unerwünschte Verwirbelungen im Resonanzkörper zu vermeiden, die gegebenenfalls zur Entstehung hörbarer Strömungsgeräusche führen könnten. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Abstand der Innenoberfläche des Resonanzkörpers zur Außenoberfläche des Abgasrohres vorzugsweise auch in Längsrichtung des Resonanzkörpers betrachtet zumindest abschnittsweise konstant ist.
Um die Fertigung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers zu erleichtern, weist das Abgasrohr und der Resonanzkörper vorzugsweise einen zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt auf, wobei der rohrförmige Resonanzkörper konzentrisch zum Abgasrohr angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, das Abgasrohr im Querschnitt beispielsweise oval zu gestalten. Bei einer derartigen Weiterbildung sollte der Querschnitt des Resonanzkörpers an den Querschnitt des Abgasrohres angeglichen und symmetrisch zum Abgasrohr angeordnet sein.
Der Schallabsorber ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers so gestaltet, dass auch der Schallabsorber das Abgasrohr in dessen Umfangsrichtung vollständig umschließt, wobei der Schallabsorber gleichzeitig am Abgasrohr befestigt ist. Hierdurch läßt sich einerseits die Anbindung des Schallabsorbers an das Abgasrohr auf sehr einfache Weise realisieren, während der Schallabsorber gleichzeitig bei äußert geringem Platzbedarf ein für die Schallabsorption ausreichend großes Volumen aufweisen kann.
Als Schallabsorber dient bei diesem zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Schallabsorber, der ein auf das Abgasrohr aufgeschobenes Absorbergehäuse aufweist, dessen mit dem Abgasrohr in Strömungsverbindung stehender Innenraum gegenüber dem Schalldämpfergehäuse zumindest annähernd gasdicht ist, und der mit einem Dämpfungsmaterial, wie Mineralwolle, Stahlwolle und ähnlichem, zur Schallabsorbierung gefüllt ist. Die Verwendung eines derartig gestalteten Schallabsorbers hat insbesondere in der Fertigung den Vorteil, dass der Schallabsorber als vorgefertigte montierte Baueinheit auf das Abgasrohr aufgeschoben und anschließend mit diesem, beispielsweise durch Schweißen, fest verbunden werden kann. Als Absorbergehäuse wird bei dieser Weiterbildung bevorzugt ein das Abgasrohr umschließendes Rohrstück verwendet, dass an seinen Enden verschlossen und an dem Abgasrohr befestigt ist.
Damit der Resonator über die gesamte Länge des Resonanzkörpers gleichbleibende Strömungs- und Dämpfungseigenschaft besitzt, ist der Resonanzkörper bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers an seinem offenen Ende so aufgeweitet, dass in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Resonanzkörpers betrachtet der in der Ebene von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers und der Außenoberfläche des Schallabsorbers begrenzte Strömungsquerschnitt zumindest annähernd dem Strömungsquerschnitt entspricht, der von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers und der Außenoberfläche des Abgasrohres in einer parallelen zweiten Ebene betrachtet begrenzt ist.
Um das Abgasrohr mit dem Resonanzkörper und/oder mit dem Schallabsorber zu verbinden, werden am Abgasrohr vorzugsweise mehrere Öffnungen ausgebildet, durch die Abgase zwischen dem Abgasrohr und dem Resonanzkörper bzw. dem Schallabsorber hin und her strömen können, wobei durch das Vorsehen mehrerer Öffnungen anstelle einer einzigen Öffnung das Abgasrohr in seiner Steifigkeit kaum beeinträchtigt ist. Die Öffnungen sind besonders bevorzugt als Schlitze ausgebildet, die sich in Längsrichtung des Abgasrohres erstrecken.
Die Summe der Flächeninhalte der durchströmten Flächen der mit dem Resonanzkörper in Strömungsverbindung stehenden Öffnungen am Abgasrohr sollte dabei etwa dem 0,8 bis 1-fachen des in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Resonanzkörpers betrachteten Strömungsquerschnitts entsprechen, der von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers und der Außenoberfläche des Abgasrohres begrenzt ist, damit sichergestellt ist, dass das gesamte Gasvolumen im Resonanzkörper in Schwingung versetzt wird und eine ausreichend hohe Dämpfungswirkung gewährleistet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Summe der Strömungsquerschnitte der Öffnungen insgesamt kleiner als das 0,8-fache des Strömungsquerschnittes des Resonanzkörpers ist, wenn beispielsweise aus fertigungstechnischen Gründen oder aus Gründen einer nicht ausreichenden Steifigkeit des Abgasrohres die Größe und Anzahi der Öffnungen beschränkt ist.
Um ein Anschlagen des Resonanzkörpers am Schalldämpfergehäuse zu verhindern, wird ferner vorgeschlagen, am oder nahe dem offenen Ende des Resonanzkörpers radial nach innen abstehende Erhebungen vorzusehen. Die Höhe jeder Erhebung sollte dabei vorzugsweise dem halben Abstand des zwischen der Innenoberfläche des Resonanzkörpers und der Außenoberfläche des Schallabsorbers verbleibenden Spaltes entsprechen, in den die Erhebung ragt.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, die mit einem erfindungsgemäßen Schalldämpfer ausgestattet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der:
Fig. 1
eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers mit einem Abgasrohr, einem Resonanzkörper und einem Schallabsorber zeigt,
Fig. 2
einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 zeigt, in dem der von dem Resonanzkörper und dem Abgasrohr begrenzte Strömungsquerschnitt in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Schalldämpfers dargestellt ist, und
Fig. 3
einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1 zeigt, in dem der von dem Resonanzkörper und dem Schallabsorber begrenzte Strömungsquerschnitt in einer zweiten Ebene quer zur Längsrichtung des Schalldämpfers dargestellt ist.
In Fig. 1 ist in schematischer Schnittansicht ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer 10 für eine Abgasanlage in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Der Schalldämpfer 10 ist in herkömmlicherweise entweder über Flansche an die Verrohrung der Abgasanlage angeschlossen oder bereits in die Abgasanlage unmittelbar integriert.
Der Schalldämpfer 10 hat ein Schalldämpfergehäuse 12, das im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Hohlzylinderform besitzt. Das Schalldämpfergehäuse 12 ist an seinen beiden offenen Enden jeweils durch eine Abdeckung 14 bzw. 16 verschlossen.
Durch das Schalldämpfergehäuse 12 erstreckt sich ein hohlzylinderförmiges Abgasrohr 18, das durch an den beiden Abdeckungen 14 und 16 ausgebildete Öffnungen 20 und 22 in Längsrichtung des Schalldämpfergehäuses 12 hindurchgeführt ist. Das Abgasrohr 18 ist mit den beiden Abdeckungen 14 und 16 des Schalldämpfergehäuses 12 gasdicht verschweißt.
Im Schalldämpfergehäuses 12 ist konzentrisch um das Abgasrohr 18 ein Resonanzkörper 24 eines Resonators 26 angeordnet. Der gleichfalls als Rohr ausgebildete Resonanzkörper 24 ist mit seinem einen offenen Ende an der Innenseite der in Fig. 1 links dargestellten Abdeckung 14 befestigt, erstreckt sich in Längsrichtung des Schalldämpfergehäuses 12 und endet mit geringem Abstand vor der Innenseite der zweiten Abdeckung 16, so dass das andere Ende des rohrförmigen Resonanzkörpers 24 offen bleibt. Ausgehend von der links dargestellten Abdeckung 14 hat der Resonanzkörper 24 einen zylindrischen Abschnitt 28, der in einen aufgeweiteten zylindrischen Abschnitt 30 übergeht, welcher etwa 3/4 der Länge des Resonanzkörpers 24 bildet.
In dem aufgeweiteten Abschnitt 30 des Resonanzkörpers 24 ist ein Schallabsorber 32 angeordnet. Der Schallabsorber 32 hat ein Absorbergehäuse 34, das als ein das Abgasrohr 18 umschließendes Rohrstück ausgebildet ist, welches an seinen Enden verschlossen und mit dem Abgasrohr 18 gasdicht verbunden ist. Im Inneren des Absorbergehäuses 34 ist ein Dämpfungsmaterial 36, wie Steinwolle, Stahlwolle und ähnliches, aufgenommen, mit dem in das Absorbergehäuse 34 geleitete mittel- und hochfrequente Schallwellen durch Reibung in Wärme umgewandelt und auf diese Weise gedämpft werden können.
Am offenen Ende des Resonanzkörpers 24 sind über dessen Innenumfang gleichmäßig verteilt mehrere radial nach innen abstehende Erhebungen 38 vorgesehen. Die radialen Erhebungen 38 sind in ihrer Länge jeweils so bemessen, dass sie etwa der halben Spalthöhe zwischen der Innenoberfläche des Resonanzkörpers 24 und der Außenoberfläche des Schallabsorbers 32 entsprechen. Sie sollen verhindern, dass der beim Dämpfen in Schwingung geratende Resonanzkörper 24 mit der Innenseite des Schalldämpfergehäuses 12 kollidiert.
Zur Übertragung der Schallwellen des durch das Abgasrohr 18 strömenden, pulsierenden Abgasstromes sind am Abgasrohr 18 mehrere in Längsrichtung des Abgasrohres 18 verlaufende Schlitze 40 bzw. 42 ausgebildet. Die Schlitze 40 stehen mit dem von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers 24, der Außenoberfläche des Abgasrohres 18 und der Außenoberfläche des Schallabsorbers 32 begrenzten Gasvolumen in Strömungsverbindung. Die Schlitze 42 verbinden das Abgasrohr 18 mit dem Innenraum des nach außen abgeschlossenen Absorbergehäuses 30. Durch die Schlitze 40 bzw. 42 kann der durch das Abgasrohr 18 strömende Abgasstrom mit der im Resonator 26 stehenden Gassäule und mit dem im Schallabsorber 32 enthaltenen Gasvolumen zur Schwingungsübertragung kommunizieren.
In den Fig. 2 und 3 sind Schnitte entlang der in der Fig. 1 dargestellten Schnittlinien II-II und III-III gezeigt. Dabei zeigt Fig. 2 den Schnitt II-II durch das Abgasrohr 18 und den nicht aufgeweiteten Abschnitt 28 des Resonanzkörpers 24, während Fig. 3 den Schnitt III-III durch den Resonanzkörper 24, den Schallabsorber 32 und das Abgasrohr 18 zeigt.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Volumen des Resonators 26 im Bereich des nicht aufgeweiteten Abschnitts 28 des Resonanzkörpers 24 durch die Innenoberfläche des Resonanzkörpers 24 und die Außenoberfläche des Abgasrohres 18 begrenzt und definiert in dieser Schnittebene einen Strömungsquerschnitt A1, der über die gesamte Länge des nicht aufgeweiteten Abschnittes 28 in etwa konstant ist. Das Volumen des Resonators 26 im Bereich des aufgeweiteten Abschnittes 30 des Resonanzkörpers 24 ist durch die Innenoberfläche des Resonanzkörpers 24 und die Außenoberfläche des Schallabsorbers 32 begrenzt und definiert in dieser Schnittebene einen Strömungsquerschnitt A2. Auch hier bleibt der Strömungsquerschnitt A2 über die Länge des aufgeweiteten Abschnittes 30 etwa konstant.
Um ein möglichst einheitliches Dämpfungsverhalten über die gesamte Länge des Resonanzkörpers 24 gewährleisten zu können, ist der radiale Abstand der Außenoberfläche des Abgasrohres 18 zur Innenoberfläche Resonanzkörpers 24 im nicht aufgeweiteten Abschnitt 28 des Resonanzkörpers 24 und der radiale Abstand der Außenoberfläche des Schallabsorbers 32 zur Innenoberfläche des Resonanzkörpers 24 jeweils so gewählt, dass die beiden Strömungsquerschnitte A1 und A2 einander zumindest annähernd entsprechen.
Die Anzahl der Schlitze 40, die das Abgasrohr 18 und den Resonator 26 miteinander verbinden, sowie deren Strömungsquerschnitte sind wiederum so gewählt, dass sie zumindest dem 0,8 bis 1-fachen, vorzugsweise dem 0,9-fachen, des Strömungsquerschnittes A1 bzw. A2 entsprechen, wodurch sichergestellt ist, dass ein ausreichender Volumenstrom des Abgases mit der im Resonanzkörper 24 ruhenden Gassäule zur Schwingungsdämpfung kommunizieren kann.
Bei Betrieb strömt ein Abgasstrom durch das Abgasrohr 18, in welchem sich insbesondere aufgrund der getakteten Arbeitsweise des Verbrennungsmotors entstehende Druckimpulse bzw. Schallwellen fortpflanzen. Sobald der Abgasstrom in den erfindungsgemäßen Schalldämpfer 10 einströmt, kommuniziert der Abgasstrom mit der im Resonator 26 ruhenden Gassäule, wobei die im Abgasstrom wirkenden Schallwellen die Gassäule im Resonator 26 zum Schwingen anregen. Die in Schwingung geratende Gassäule regt ihrerseits den Resonanzkörper 24 zum Schwingen an, welcher aufgrund seiner Masse und seiner Materialeigenschaften niederfrequente Anteile der entstehenden Schwingungen dämpft, so dass in folge auch niederfrequente Schallwellen im Abgasstrom gedämpft werden. Des weiteren dringen die sich im Abgasstrom vorliegenden Schallwellen über die Schlitze 42 in den Schallabsorber 32 ein. Dabei wird insbesondere die Energie mittel- und hochfrequenter Schallwellen durch Reibung im Dämpfungsmaterial in Wärme umgewandelt wird. Anschließend strömt der so schallgedämpfte Abgasstrom aus dem Schalldämpfer 10.
Bezugszeichenliste:
10
Schalldämpfer
12
Schalldämpfergehäuse
14
Abdeckung
16
Abdeckung
18
Abgasrohr
20
Öffnung
22
Öffnung
24
Resonanzkörper
26
Resonator
28
zylindrischer Abschnitt
30
aufgeweiteter zylindrischer Abschnitt
32
Schallabsorber
34
Absorbergehäuse
36
Dämpfungsmaterial
38
Erhebungen
40
Schlitze
42
Schlitze
A1
Strömungsquerschnitt im nicht aufgeweiteten Abschnitt 28
A2
Strömungsquerschnitt im aufgeweiteten Abschnitt 30

Claims (12)

  1. Schalldämpfer für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schalldämpfergehäuse (12), durch das ein Abgasrohr (18) zum Hindurchleiten schallzudämpfender Abgasströme hindurchführt, wobei das Abgasrohr (18) mit einem im Schalldämpfergehäuse (12) angeordneten Resonator (26) sowie einem im Schalldämpfergehäuse (12) angeordneten Schallabsorber (32) in Strömungsverbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator (26) ein das Abgasrohr (18) in dessen Umfangsrichtung umschließender und beabstandet zum Abgasrohr (18) angeordneter, rohrförmiger Resonanzkörper (24) dient, in dessen offenes Ende der Schallabsorber (32) zumindest teilweise eingeführt ist.
  2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkörper (24) mit seinem anderen Ende an der Innenseite des Schalldämpfergehäuses (12) oder an der Außenoberfläche des Abgsrohres (18) befestigt ist.
  3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, der Abstand der Innenoberfläche des Resonanzkörpers (24) zur Außenoberfläche des Abgasrohres (18) in Umfangsrichtung des Abgasrohres (18) betrachtet zumindest annähernd konstant ist, wobei der Abstand vorzugsweise auch in Längsrichtung des Resonanzkörpers (24) betrachtet zumindest abschnittsweise konstant ist.
  4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (18) und der Resonanzkörper (24) einen zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt aufweisen und der rohrförmige Resonanzkörper (24) konzentrisch zum Abgasrohr (18) angeordnet ist.
  5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber (32) das Abgasrohr (18) in dessen Umfangsrichtung vollständig umschließt und an diesem befestigt ist.
  6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber (32) ein auf das Abgasrohr (18) aufgeschobenes Absorbergehäuse (34) aufweist, dessen mit dem Abgasrohr (18) in Strömungsverbindung stehender Innenraum gegenüber dem Schalldämpfergehäuse (12) zumindest annähernd gasdicht ist, und der mit einem Dämpfungsmaterial (36) zur Schallabsorbierung gefüllt ist.
  7. Schalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorbergehäuse (34) ein das Abgasrohr (18) umschließendes Rohrstück ist, welches an seinen Enden verschlossen und an dem Abgasrohr (18) befestigt ist.
  8. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkörper (24) an seinem offenen Ende so aufgeweitet ist, dass in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Resonanzkörpers (24) betrachtet der in der Ebene von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers (24) und der Außenoberfläche des Schallabsorbers (32) begrenzte Strömungsquerschnitt (A2) zumindest annähernd dem Strömungsquerschnitt (A1) entspricht, der von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers (24) und der Außenoberfläche des Abgasrohres (18) in einer parallelen zweiten Ebene betrachtet begrenzt ist.
  9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkörper (24) und/oder der Schallabsorber (32) durch mehrere Öffnungen, vorzugsweise Schlitze (40, 42), mit dem Abgasrohr (18) in Strömungsverbindung stehen.
  10. Schalldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Strömungsquerschnitte der mit dem Resonanzkörper (24) in Strömungsverbindung stehenden Öffnungen (40) am Abgasrohr (18) dem 0,8 bis 1-fachen des in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Resonanzkörpers (24) betrachteten Strömungsquerschnittes (A1, A2) entspricht, der von der Innenoberfläche des Resonanzkörpers (24) und der Außenoberfläche des Abgasrohres (18) begrenzt ist.
  11. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oder nahe dem offenen Ende des Resonanzkörpers (24) radial nach innen abstehende Erhebungen (38) vorgesehen sein, wobei die Höhe jeder Erhebung (38) vorzugsweise dem halben Abstand des zwischen der Innenoberfläche des Resonanzkörpers (24) und der Außenoberfläche des Schallabsorbers (32) verbleibenden Spaltes entspricht, in den die Erhebung (38) ragt.
  12. Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schalldämpfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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