EP3175096A1 - Abgasanlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasanlage für eine brennkraftmaschine

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EP3175096A1
EP3175096A1 EP15711430.7A EP15711430A EP3175096A1 EP 3175096 A1 EP3175096 A1 EP 3175096A1 EP 15711430 A EP15711430 A EP 15711430A EP 3175096 A1 EP3175096 A1 EP 3175096A1
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EP
European Patent Office
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exhaust
exhaust pipe
exhaust gas
flow
branch
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EP15711430.7A
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Axel Peters
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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    • F01N2470/00—Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/14—Plurality of outlet tubes, e.g. in parallel or with different length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/20—Dimensional characteristics of tubes, e.g. length, diameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2490/00—Structure, disposition or shape of gas-chambers

Definitions

  • the invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, with a first exhaust pipe opening into a first silencer and a second exhaust pipe opening parallel to the first exhaust pipe and opening into a second silencer, wherein the exhaust pipes upstream of the respective silencer at a branch to a common Abgaszumoltechnisch are connected.
  • the exhaust system is associated, for example, a motor vehicle, which also has the internal combustion engine.
  • a torque can be provided, which is directed to a drive, in particular a propulsion, of the motor vehicle.
  • the exhaust system serves to remove exhaust gas, which is generated by the internal combustion engine during its operation.
  • the exhaust gas should now first flow through the common Abgaszu réelle für.
  • the exhaust gas supply line for example, to a
  • Exhaust manifold of the internal combustion engine connected.
  • the exhaust gas from the Abgaszumol threatens is introduced into both the first exhaust pipe and in the second exhaust pipe.
  • the exhaust gas supply line ends at the branch, while the first exhaust pipe and the second exhaust pipe emanate from the branch. Both the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are arranged so far downstream of the exhaust gas supply.
  • the first exhaust pipe opens into the first silencer, while the second exhaust pipe opens into the second silencer. That means thus, that the first muffler and the second muffler respectively downstream of the branch in the respective exhaust pipe, ie the first exhaust pipe or the second exhaust pipe, are present.
  • the silencer By means of the silencer, the noise generated by the internal combustion engine or the exhaust gas is to be damped, that is, reduced in its volume.
  • the exhaust system has at least two tailpipes, one of the tailpipes fluidly with the first exhaust pipe and a second of the tailpipes fluidly with the second
  • Exhaust pipe is fluidly connected.
  • the respective tailpipe is located downstream of the first muffler or of the second muffler.
  • the document DE 10 2004 046 184 A1 is known. This concerns a system for damping a
  • the system includes a first exhaust manifold connected to the first group of on-cylinders and a second exhaust manifold connected to the second group of deactivatable cylinders.
  • the second exhaust manifold is connected to the first exhaust manifold so that the second exhaust manifold acts as a resonator to dampen sound from the first group of on-cylinders when the second group of cylinders is off.
  • a control valve is arranged, wherein fluidically provided between the branch and the control valve, a damping device for damping exhaust gas resonant vibrations.
  • the control valve is used to set a specific flow cross-section in the first exhaust pipe.
  • the control valve is fluidically arranged between the branch and the first muffler, so that the flow connection between the branch and the first muffler or the
  • Flow cross section can be adjusted by means of the control valve.
  • the flow connection may be interrupted, partially released or completely released, for which purpose the control valve is in a respectively corresponding position.
  • the silencers are designed, for example, as end silencers, to which an end pipe connects downstream of the respective exhaust pipe. Overall, therefore, for example, the following structure of
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine is first supplied to the exhaust gas supply, for which purpose it is connected in particular to an exhaust manifold or a downpipe of the internal combustion engine.
  • the Abgaszu111 threaten leads up to the branch and goes there in the first exhaust pipe and the second exhaust pipe over. This means that the exhaust gas supply line ends at the branch, where it opens into both the first exhaust pipe and the second exhaust pipe. Both exhaust pipes are thus connected parallel to each other to the Abgaszu111 ein.
  • the exhaust gas can flow in the direction of the respective muffler.
  • the mufflers are so far downstream of the branch connected to the respective exhaust pipe.
  • the exhaust gas passes through the respective exhaust pipe in the corresponding silencer and from this into the corresponding tailpipe.
  • the first exhaust pipe opens into the first silencer and this is connected to a first tail pipe, so that the exhaust gas from the first exhaust pipe in the first silencer and can get out of this in the first tail pipe, if the control valve at least partially, in particular, completely, is opened.
  • the second exhaust pipe opens into the second silencer, to which the second tail pipe is connected, so that the exhaust gas from the second exhaust pipe in the second silencer and from this can get into the second tailpipe.
  • the second silencer to which the second tail pipe is connected
  • Silencer and / or the second tailpipe permanently released and formed so far vacant valve.
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine thus flows continuously through the second exhaust pipe, the second muffler and the second tailpipe.
  • the exhaust gas Downstream of the first tail pipe and / or the second tail pipe, the exhaust gas enters an external environment of the exhaust system or of the motor vehicle.
  • Using the control valve can now be selectively set whether the exhaust only through the second exhaust pipe or through both
  • the control valve may in principle be arranged downstream of the first silencer. This has the advantage that pressure pulses of the exhaust gas are damped in the first muffler, so it does not
  • control valve should be arranged upstream of the first muffler.
  • the control valve is the damping device for
  • Damping device is fluidically arranged between the branch and the control valve, so far upstream of the control valve, for example, in the first exhaust pipe. At least, however, it is associated with the first exhaust pipe.
  • the damping device can
  • the damping device has a flow connection between the first exhaust pipe and the second exhaust pipe.
  • Flow connection can pass exhaust gas from the first exhaust pipe into the second exhaust pipe and vice versa.
  • pressure pulses which may occur in the first exhaust line, in particular in the case of partially or completely closed control valve, in the direction of the second
  • the flow connection has, for example, a connecting line, which opens on the one hand into the first exhaust pipe and on the other hand into the second exhaust pipe.
  • the mouth of the connecting line in the first exhaust pipe is present upstream of the control valve,
  • the flow path between the branch and the control valve is considered.
  • Flow connection is provided a throttle or a Queritessverstellelement.
  • the throttle causes a permanent
  • Cross-section adjustment present in the flow connection By means of the cross-section adjustment element, the flow cross-section of the flow connection or the connection line can be adjusted.
  • the setting can be provided in any way.
  • the cross-section adjustment element is present as a spring-loaded check valve.
  • the check valve is designed in particular such that it allows only a crosstalk from the first exhaust pipe into the second exhaust pipe, so that pressure pulses, which in the first
  • the check valve is acted upon by means of a spring element with a spring force.
  • the spring force is chosen such that the
  • Check valve is closed in the presence of a mean pressure level in the first exhaust pipe and only when this average pressure level, for example, by pressure pulses, is opened so that the pressure pulses can be reduced and thus the exhaust resonance vibrations can be damped.
  • the Damping device has a sound absorber.
  • the sound absorber comprises, for example, a hollow body, through which the exhaust gas flows or flows.
  • the hollow body preferably has internal dimensions which are larger than the
  • Sound absorber for example, as an expansion chamber or as
  • the expansion chamber is to be understood as meaning a chamber through which the exhaust gas flows, or a hollow space through which, for example, a sudden flow occurs
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the sound absorber is present as a resonance absorber.
  • the resonance absorber has, for example, a mass which is displaceably mounted or suspended. The energy contained in the exhaust resonance vibrations can be converted by means of this mass into kinetic energy. The maximum absorption occurs in the range of the natural frequency of the mass, which usually also the strongest vibrations of the mass can occur.
  • the damping device comprises a flow straightener.
  • the flow rectifier is used for the targeted alignment of the flow through the flow rectifier or the orientation of
  • the flow rectifier can be referred to as far as, for example, as a sound-fast rectifier.
  • the flow rectifier has at least one nozzle which opens into a free-jet volume.
  • the alignment or rectification of the flow through the flow straightener is effected by means of the nozzle, which in
  • Flow direction is preferably designed as a convergent nozzle.
  • the nozzle causes so far a reduction of the first
  • the nozzle opens into a free-jet volume, which is to be understood as meaning that, immediately after the nozzle, there is a sudden flow
  • the flow rectifier has a housing in which at least one nozzle, particularly preferably in the flow direction
  • the second exhaust pipe is formed Stellstellke. On such a configuration has already been mentioned above. In the second exhaust pipe so far there is no control valve, so that the flow connection between the branch and the second
  • Silencer is interruption free.
  • the entire flow connection through the second exhaust pipe between the branch and the external environment is designed interruption-free or stellelfventilka.
  • an exhaust gas turbocharger is provided upstream of the branch.
  • the exhaust-gas turbocharger or a turbine of the exhaust-gas turbocharger arranged upstream of the branch serves to convert flow energy of the exhaust gas into kinetic energy, which is subsequently used for compressing air, in particular fresh air.
  • the air is subsequently, ie at a higher pressure level, supplied to the internal combustion engine.
  • the exhaust gas turbocharger serves to increase the efficiency of the internal combustion engine and / or increase the power of the internal combustion engine.
  • the branch is present in a silencer or is formed by such.
  • the muffler is for example as a pre-muffler, but particularly preferably as Middle silencer before.
  • the common exhaust gas supply line opens into the muffler and downstream of the two exhaust pipes lead out of the muffler. The exhaust gas thus flows through the Abgaszumoltechnisch in the muffler and is discharged through the two exhaust pipes again out of it.
  • the invention is of course also directed to an internal combustion engine with an exhaust system, the latter according to the above
  • Embodiments can be developed and developed.
  • the invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine, which has such an exhaust system.
  • an exhaust system On the advantages of such an embodiment of the exhaust system has already been noted.
  • Figure 1 is a schematic representation of a portion of a
  • the exhaust system 1 shows a schematic view of an exhaust system 1, which is assigned for example to an internal combustion engine, not shown here.
  • the exhaust system 1 has an exhaust gas supply line 2, which at a Branch 3 in a first exhaust pipe 4 and a second exhaust pipe 5 passes.
  • the first exhaust pipe 4 opens into a first silencer 6, the second exhaust pipe into a second silencer 7.
  • Silencers 6 and 7 are preferably as end silencer
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine flows through the
  • Abgaszu111 which is connected, for example, to an exhaust manifold of the internal combustion engine, in the direction of the branch 3.
  • the exhaust gas supply line 2 ends or goes into the exhaust pipes 4 and 5 via.
  • the exhaust gas can continue to flow from the branch 3 through the exhaust pipes 4 and 5 so far.
  • a further muffler 10 is arranged, which is arranged, which is connected, for example, to an exhaust manifold of the internal combustion engine, in the direction of the branch 3.
  • the exhaust gas supply line 2 ends or goes into the exhaust pipes 4 and 5 via.
  • the exhaust gas can continue to flow from the branch 3 through the exhaust pipes 4 and 5 so far.
  • a further muffler 10 is arranged, which
  • the exhaust gas flowing through the exhaust gas supply line 2 accordingly flows into the muffler 10 and out of this into the first exhaust gas line 4 and the second exhaust gas line 5. Subsequently, the exhaust gas can pass through the mufflers 6 and 7 into the tail pipes 8 and 9 and through this into a Outside environment 11 of the exhaust system 1 are delivered. Upstream of the first muffler 6, a control valve 12 is provided in the first exhaust pipe 4, by means of which a
  • Flow cross-section of the first exhaust pipe 4 is adjustable.
  • the control valve 12 can be used accordingly, the first
  • Control valve 12 of at least 10, at least 12.5, at least 15,
  • a damping device 13 is provided, which is only indicated here.
  • the damping device 13 may have a flow connection between the first exhaust pipe 4 and the second exhaust pipe 5, a sound absorber or a flow straightener.
  • any combination of these embodiments is conceivable, so that, for example, the
  • Damping device 13 the flow connection and the sound absorber, the damping device and the flow rectifier, the
  • the sound absorber can Expansion and / or absorption chamber present. Alternatively, it can also be designed as resonance absorber.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the damping device 13, which is designed here as a flow rectifier. Also indicated are the areas of the first exhaust pipe 4 upstream and downstream of the damping device 13 and the control valve 12. Die
  • Damping device 13 has a housing 14, which initially has a constant internal flow cross-section.
  • At least one nozzle 15 is arranged.
  • a plurality of nozzles 15, in this case, for example, four nozzles 15, are present successively in the housing 14 in the flow direction.
  • the nozzles 15 each cause a reduction of
  • the reduction of the flow cross section is continuous.
  • the at least one nozzle 15, but preferably each of the nozzles 15, opens into
  • the length of the damping device 13 in the flow direction is the length of the damping device 13 in the flow direction.
  • Exhaust system 1 desirable because so the length of the tail pipe 8 can be reduced.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer in einen ersten Schalldämpfer (6) einmündenden ersten Abgasleitung (4) und einer strömungstechnisch parallel zu der ersten Abgasleitung (4) vorgesehenen, in einen zweiten Schalldämpfer (7) einmündenden zweiten Abgasleitung (5), wobei die Abgasleitungen (4,5) stromaufwärts des jeweiligen Schalldämpfers (6,7) an einem Abzweig (3) an eine gemeinsame Abgaszuführleitung (2) angeschlossen sind. Dabei ist vorgesehen, dass in der ersten Abgasleitung (4) stromaufwärts des ersten Schalldämpfers (6) ein Stellventil (12) angeordnet ist, wobei strömungstechnisch zwischen dem Abzweig (3) und dem.Stellventil (12) eine Dämpfungseinrichtung (13) zur Dämpfung von Abgasresonanzschwingungen vorgesehen ist.

Description

Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer in einen ersten Schalldämpfer einmündenden ersten Abgasleitung und einer strömungstechnisch parallel zu der ersten Abgasleitung vorgesehenen, in einen zweiten Schalldämpfer einmündenden zweiten Abgasleitung, wobei die Abgasleitungen stromaufwärts des jeweiligen Schalldämpfers an einem Abzweig an eine gemeinsame Abgaszuführleitung angeschlossen sind. Die Abgasanlage ist beispielsweise einem Kraftfahrzeug zugeordnet, welches zudem die Brennkraftmaschine aufweist. Mithilfe der
Brennkraftmaschine kann ein Drehmoment bereitgestellt werden, welches auf einen Antrieb, insbesondere einen Vortrieb, des Kraftfahrzeugs gerichtet ist. Die Abgasanlage dient dem Abführen von Abgas, welches von der Brennkraftmaschine während ihres Betriebs erzeugt wird. Das Abgas soll nun zunächst durch die gemeinsame Abgaszuführleitung strömen. Zu diesem Zweck ist die Abgaszuführleitung beispielsweise an einen
Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine angeschlossen. An dem Abzweig wird das Abgas aus der Abgaszuführleitung sowohl in die erste Abgasleitung als auch in die zweite Abgasleitung eingeleitet. An dem Abzweig zweigen also die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung von der gemeinsamen Abgaszuführleitung ab. Insbesondere endet die Abgaszuführleitung an dem Abzweig, während die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung von dem Abzweig ausgehen. Sowohl die erste Abgasleitung als auch die zweite Abgasleitung sind insoweit stromabwärts der Abgaszuführleitung angeordnet.
Die erste Abgasleitung mündet in den ersten Schalldämpfer ein, während die zweite Abgasleitung in den zweiten Schalldämpfer einmündet. Das bedeutet also, dass der erste Schalldämpfer sowie der zweite Schalldämpfer jeweils stromabwärts von dem Abzweig in der jeweiligen Abgasleitung, also der ersten Abgasleitung oder der zweiten Abgasleitung, vorliegen. Mithilfe der Schalldämpfer soll das von der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Abgas erzeugte Geräusch gedämpft, also in seiner Lautstärke verringert werden.
Beispielsweise verfügt die Abgasanlage über wenigstens zwei Endrohre, wobei eines der Endrohre strömungstechnisch mit der ersten Abgasleitung und ein zweites der Endrohre strömungstechnisch mit der zweiten
Abgasleitung strömungsverbunden ist. Insbesondere liegt das jeweilige Endrohr stromabwärts des ersten Schalldämpfers beziehungsweise des zweiten Schalldämpfers vor. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2004 046 184 A1 bekannt. Diese betrifft ein System zum Dämpfen eines
Auspuffgeräuschs von einem Motor mit einer ersten Gruppe von
eingeschalteten Zylindern und einer zweiten Gruppe von abschaltbaren Zylindern. Das System umfasst einen ersten Auspuffkrümmer, der mit der ersten Gruppe von eingeschalteten Zylindern verbunden ist, und einen zweiten Auspuffkrümmer, der mit der zweiten Gruppe von abschaltbaren Zylindern verbunden ist. Der zweite Auspuffkrümmer ist mit dem ersten Auspuffkrümmer verbunden, sodass der zweite Auspuffkrümmer als ein Resonator wirkt, um Schall von der ersten Gruppe von eingeschalteten Zylindern zu dämpfen, wenn die zweite Gruppe von Zylindern abgeschaltet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber dem Stand der Technik Vorteile aufweist, insbesondere ein einstellbares Geräuschverhalten bei gleichzeitig geringem Platzbedarf beziehungsweise Bauraum ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in der ersten Abgasleitung stromaufwärts des ersten Schalldämpfers ein Stellventil angeordnet ist, wobei strömungstechnisch zwischen dem Abzweig und dem Stellventil eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Abgasresonanzschwingungen vorgesehen ist. Das Stellventil dient dem Einstellen eines bestimmten Durchströmungsquerschnitts in der ersten Abgasleitung. Das Stellventil ist strömungstechnisch zwischen dem Abzweig und dem ersten Schalldämpfer angeordnet, sodass die Strömungsverbindung zwischen dem Abzweig und dem ersten Schalldämpfer beziehungsweise dessen
Durchströmungsquerschnitt mithilfe des Stellventils eingestellt werden kann. Insbesondere kann die Strömungsverbindung unterbrochen, teilweise freigegeben oder vollständig freigegeben sein, wozu das Stellventil in einer jeweils entsprechenden Stellung vorliegt.
Die Schalldämpfer sind beispielsweise als Endschalldämpfer ausgeführt, an welche sich stromabwärts der jeweiligen Abgasleitung ein Endrohr anschließt. Insgesamt ist also beispielsweise folgender Aufbau der
Abgasanlage vorgesehen: Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas wird zunächst der Abgaszuführleitung zugeführt, wozu diese insbesondere an einen Abgaskrümmer oder ein Hosenrohr der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Abgaszuführleitung führt bis zu dem Abzweig und geht dort in die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung über. Das bedeutet, dass die Abgaszuführleitung an dem Abzweig endet und dort sowohl in die erste Abgasleitung als auch in die zweite Abgasleitung einmündet. Beide Abgasleitungen sind also parallel zueinander an die Abgaszuführleitung angeschlossen. Durch die Abgasleitungen kann das Abgas in Richtung des jeweiligen Schalldämpfers strömen. Die Schalldämpfer sind insoweit stromabwärts des Abzweigs an die jeweilige Abgasleitung angeschlossen. Das Abgas gelangt durch die jeweilige Abgasleitung in den entsprechenden Schalldämpfer und aus diesem in das entsprechende Endrohr. Es ist folglich vorgesehen, dass die erste Abgasleitung in den ersten Schalldämpfer einmündet und dieser an ein erstes Endrohr angeschlossen ist, sodass das Abgas aus der ersten Abgasleitung in den ersten Schalldämpfer und aus diesem in das erste Endrohr gelangen kann, wenn das Stellventil wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, geöffnet ist.
Die zweite Abgasleitung mündet dagegen in den zweiten Schalldämpfer ein, an welchem das zweite Endrohr angeschlossen ist, sodass das Abgas aus der zweiten Abgasleitung in den zweiten Schalldämpfer und aus diesem in das zweite Endrohr gelangen kann. Besonders bevorzugt ist die
Strömungsverbindung zwischen dem Abzweig und dem zweiten
Schalldämpfer und/oder dem zweiten Endrohr permanent freigegeben und insoweit stellventilfrei ausgebildet. Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas strömt folglich permanent durch die zweite Abgasleitung, den zweiten Schalldämpfer und das zweite Endrohr.
Stromabwärts des ersten Endrohrs und/oder des zweiten Endrohrs gelangt das Abgas in eine Außenumgebung der Abgasanlage beziehungsweise des Kraftfahrzeugs. Mithilfe des Stellventils kann nun selektiv eingestellt werden, ob das Abgas nur durch die zweite Abgasleitung oder durch beide
Abgasleitungen strömt und über das entsprechende Endrohr in die
Außenumgebung abgeführt wird. Das Stellventil kann grundsätzlich stromabwärts des ersten Schalldämpfers angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass Druckimpulse des Abgases in dem ersten Schalldämpfer gedämpft werden, sodass es nicht zu
unerwünschten Resonanzerscheinungen kommen kann. Allerdings ist diese Anordnung platzaufwändig, sodass erfindungsgemäß das Stellventil stromaufwärts des ersten Schalldämpfers angeordnet sein soll. Eine solche Anordnung kann jedoch Resonanzschwingungen in der ersten Abgasleitung verursachen. Aus diesem Grund ist dem Stellventil die Dämpfungseinrichtung zur
Dämpfung von Abgasresonanzschwingungen zugeordnet. Diese
Dämpfungseinrichtung ist strömungstechnisch zwischen dem Abzweig und dem Stellventil, insoweit also stromaufwärts des Stellventils, angeordnet, beispielsweise in der ersten Abgasleitung. Zumindest ist sie jedoch der ersten Abgasleitung zugeordnet. Die Dämpfungseinrichtung kann
grundsätzlich auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein. Einzelne
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend erläutert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Abgasleitung und der zweiten Abgasleitung aufweist. Durch die
Strömungsverbindung kann Abgas aus der ersten Abgasleitung in die zweite Abgasleitung und umgekehrt gelangen. Somit können Druckimpulse, welche in der ersten Abgasleitung insbesondere bei teilweise oder vollständig geschlossenem Stellventil auftreten können, in Richtung der zweiten
Abgasleitung abgebaut werden.
Die Strömungsverbindung weist beispielsweise eine Verbindungsleitung auf, welche einerseits in die erste Abgasleitung und andererseits in die zweite Abgasleitung einmündet. Die Mündungsstelle der Verbindungsleitung in die erste Abgasleitung liegt dabei stromaufwärts des Stellventils vor,
vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts des Stellventils. Bezogen auf die Strömungsstrecke von einem Beginn der ersten Abgasleitung oder dem Abzweig bis hin zu dem Stellventil bedeutet dies beispielsweise, dass die Mündungsstelle der Verbindungsleitung in die erste Abgasleitung - ausgehend von dem Beginn der ersten Abgasleitung beziehungsweise dem Abzweig - bei mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 75 %, mindestens 80 %, mindestens 90 % oder mindestens 95 % liegt. Insbesondere wird die Strömungsstrecke zwischen dem Abzweig und dem Stellventil betrachtet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der
Strömungsverbindung eine Drossel oder ein Querschnittsverstellelement vorgesehen ist. Die Drossel bewirkt eine permanente
Querschnittsverringerung in der Strömungsverbindung beziehungsweise der Verbindungsleitung. Das bedeutet, dass ein minimaler Strömungsquerschnitt der Drossel kleiner ist als ein kleinster Durchströmungsquerschnitt der ersten Abgasleitung und/oder der zweiten Abgasleitung. Alternativ kann das
Querschnittsverstellelement in der Strömungsverbindung vorliegen. Mithilfe des Querschnittsverstellelements kann der Durchströmungsquerschnitt der Strömungsverbindung beziehungsweise der Verbindungsleitung eingestellt werden. Das Einstellen kann dabei auf beliebige Art und Weise vorgesehen sein. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Querschnittsverstellelement als federkraftbeaufschlagtes Rückschlagventil vorliegt. Das Rückschlagventil ist dabei insbesondere derart ausgestaltet, dass es lediglich ein Übersprechen aus der ersten Abgasleitung in die zweite Abgasleitung zulässt, sodass Druckimpulse, welche in der ersten
Abgasleitung auftreten, in Richtung der zweiten Abgasleitung abgebaut werden können. Dagegen unterbindet das Rückschlagventil ein
Übersprechen aus der zweiten Abgasleitung in Richtung der ersten
Abgasleitung. Das Rückschlagventil ist mittels eines Federelements mit einer Federkraft beaufschlagt. Die Federkraft ist dabei derart gewählt, dass das
Rückschlagventil bei Vorliegen eines mittleren Druckniveaus in der ersten Abgasleitung geschlossen bleibt und erst bei Überschreiten dieses mittleren Druckniveaus, beispielsweise durch Druckimpulse, geöffnet wird, damit die Druckimpulse abgebaut und mithin die Abgasresonanzschwingungen gedämpft werden können.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
Dämpfungseinrichtung einen Schallabsorber aufweist. Der Schallabsorber umfasst beispielsweise einen Hohlkörper, welcher von dem Abgas durchströmt oder überströmt wird. Der Hohlkörper weist vorzugsweise Innenabmessungen auf, welche größer sind als die
Querschnittsabmessungen der ersten Abgasleitung, sodass insoweit ein ausreichend großes Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht. Der
Schallabsorber kann beispielsweise als Expansionskammer oder als
Absorptionskammer ausgestaltet sein. Unter der Expansionskammer ist eine von dem Abgas durchströmte Kammer beziehungsweise ein durchströmter Hohlraum zu verstehen, in welchem beispielsweise eine sprunghafte
Durchströmungsquerschnittsvergrößerung und anschließend -Verkleinerung vorliegt. Durch die Querschnittsprünge ergibt sich eine effektive Dämpfung der Abgasresonanzschwingungen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schallabsorber als Resonanzabsorber vorliegt. Der Resonanzabsorber verfügt beispielsweise über eine Masse, welche verlagerbar gelagert beziehungsweise aufgehängt ist. Die in den Abgasresonanzschwingungen enthaltene Energie kann mittels dieser Masse in kinetische Energie umgewandelt werden. Die maximale Absorption tritt dabei im Bereich der Eigenfrequenz der Masse auf, bei welcher üblicherweise auch die stärksten Schwingungen der Masse auftreten können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungseinrichtung einen Strömungsgleichrichter aufweist. Der Strömungsgleichrichter dient der gezielten Ausrichtung der Strömung durch den Strömungsgleichrichter beziehungsweise der Ausrichtung von
Schwingungen in der Strömung. Der Strömungsgleichrichter kann insoweit beispielsweise auch als Schall-Schnelle-Gleichrichter bezeichnet werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsgleichrichter über wenigstens eine in ein Freistrahlvolumen einmündende Düse verfügt. Die Ausrichtung beziehungsweise das Gleichrichten der Strömung durch den Strömungsgleichrichter wird mittels der Düse bewirkt, welche in
Strömungsrichtung vorzugsweise als konvergente Düse ausgestaltet ist. Die Düse bewirkt insoweit zunächst eine Verringerung des
Durchströmungsquerschnitts in Strömungsrichtung, wodurch die
Schwingungen gedämpft beziehungsweise in Strömungsrichtung
ausgerichtet werden. Die Düse dämpft insoweit Schwingungen
beziehungsweise Turbulenzen, welche in senkrecht auf der
Strömungsrichtung beziehungsweise Hauptströmungsrichtung stehender Richtung vorliegen.
Die Düse mündet in ein Freistrahlvolumen ein, worunter zu verstehen ist, dass strömungstechnisch unmittelbar nach der Düse eine plötzliche
Querschnittserweiterung vorgesehen ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Strömungsgleichrichter über ein Gehäuse verfügt, in welchem wenigstens eine Düse, besonders bevorzugt in Strömungsrichtung
nacheinander mehrere Düsen angeordnet sind, wobei unmittelbar
stromabwärts jeder Düse eine plötzliche Querschnittserweiterung auf einen Gehäuseinnenquerschnitt vorliegt. Sowohl strömungstechnisch vor als auch strömungstechnisch nach der Düse liegt insoweit derselbe
Durchströmungsquerschnitt, nämlich der Gehäuseinnenquerschnitt, vor.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann es zudem
vorgesehen sein, dass die zweite Abgasleitung stellventilfrei ausgebildet ist. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde vorstehend bereits hingewiesen. In der zweiten Abgasleitung liegt insoweit kein Stellventil vor, sodass die Strömungsverbindung zwischen dem Abzweig und dem zweiten
Schalldämpfer unterbrechungsfrei ist. Besonders bevorzugt ist die gesamte Strömungsverbindung durch die zweite Abgasleitung zwischen dem Abzweig und der Außenumgebung unterbrechungsfrei beziehungsweise stellventilfrei ausgestaltet.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass stromaufwärts des Abzweigs ein Abgasturbolader vorgesehen ist. Der Abgasturbolader beziehungsweise eine stromaufwärts des Abzweigs angeordnete Turbine des Abgasturboladers dient dem Umsetzen von Strömungsenergie des Abgases in kinetische Energie, welche anschließend zum Verdichten von Luft, insbesondere Frischluft, verwendet wird. Die Luft wird nachfolgend, also auf einem höheren Druckniveau, der Brennkraftmaschine zugeführt. Der Abgasturbolader dient insoweit der Erhöhung der Effizienz der Brennkraftmaschine und/oder einer Erhöhung der Leistung der Brennkraftmaschine.
Es kann vorgesehen sein, dass der Abzweig in einem Schalldämpfer vorliegt oder von einem solchen ausgebildet wird. Der Schalldämpfer liegt dabei beispielsweise als Vorschalldämpfer, besonders bevorzugt jedoch als Mittelschalldämpfer vor. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die gemeinsame Abgaszuführleitung in den Schalldämpfer einmündet und stromabwärts die beiden Abgasleitungen aus dem Schalldämpfer ausmünden. Das Abgas strömt also durch die Abgaszuführleitung in den Schalldämpfer ein und wird durch die beiden Abgasleitungen wieder aus ihm abgeführt.
Die Erfindung ist selbstverständlich auch auf eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage gerichtet, wobei letztere gemäß den vorstehenden
Ausführungen ausgebildet und weitergebildet sein kann. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, welche eine derartige Abgasanlage aufweist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Abgasanlage wurde bereits hingewiesen. Die Abgasanlage, die
Brennkraftmaschine und/oder das Kraftfahrzeug können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, und Figur 2 eine Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung zur
Dämpfung von Abgasresonanzschwingungen.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Abgasanlage 1 , die beispielsweise einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Die Abgasanlage 1 weist eine Abgaszuführleitung 2 auf, die an einem Abzweig 3 in eine erste Abgasleitung 4 und eine zweite Abgasleitung 5 übergeht. Die erste Abgasleitung 4 mündet in einen ersten Schalldämpfer 6, die zweite Abgasleitung in einen zweiten Schalldämpfer 7 ein. Die
Schalldämpfer 6 und 7 sind vorzugsweise als Endschalldämpfer
beziehungsweise Nachschalldämpfer ausgeführt. Insoweit ist an jeden der Schalldämpfer 6 und 7 auf der der entsprechenden Abgasleitung 4
beziehungsweise 5 abgewandten Seite ein Endrohr 8 beziehungsweise 9 angeschlossen.
Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas strömt durch die
Abgaszuführleitung 2, welche beispielsweise an einen Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, in Richtung des Abzweigs 3. Dort endet die Abgaszuführleitung 2 beziehungsweise geht in die Abgasleitungen 4 und 5 über. Das Abgas kann insoweit ausgehend von dem Abzweig 3 durch die Abgasleitungen 4 und 5 weiter strömen. An dem Abzweig 3 ist beispielsweise ein weiterer Schalldämpfer 10 angeordnet, welcher
insbesondere als Vorschalldämpfer oder bevorzugt als Mittelschalldämpfer ausgestaltet ist. Das durch die Abgaszuführleitung 2 strömende Abgas strömt entsprechend in den Schalldämpfer 10 ein und aus diesem in die erste Abgasleitung 4 sowie die zweite Abgasleitung 5. Nachfolgend kann das Abgas durch die Schalldämpfer 6 und 7 in die Endrohre 8 und 9 gelangen und durch diese in eine Außenumgebung 11 der Abgasanlage 1 abgegeben werden. Stromaufwärts des ersten Schalldämpfers 6 ist in der ersten Abgasleitung 4 ein Stellventil 12 vorgesehen, mittels welchem ein
Durchströmungsquerschnitt der ersten Abgasleitung 4 einstellbar ist. Das Stellventil 12 kann entsprechend dazu verwendet werden, die erste
Abgasleitung 4 vollständig zu versperren, teilweise freizugeben oder vollständig freizugeben. Weil jedoch der Strömungsweg durch die erste Abgasleitung 4 von dem Abzweig 3 bis zu dem Stellventil 12 vergleichsweise lang ist, kann es zur Entstehung von Abgasresonanzschwingungen, insbesondere durch die sogenannte Helmholtz-Resonanz kommen. Bezogen auf einen mittleren Durchströmungsquerschnitt der ersten Abgasleitung 4 beträgt der Abstand zwischen dem Abzweig 3 und dem Stellventil 12 beziehungsweise einem Beginn der ersten Abgasleitung 4 und dem
Stellventil 12 von mindestens 10, mindestens 12,5, mindestens 15,
mindestens 17,5, mindestens 20, mindestens 25, mindestens 30, mindestens 40 oder mindestens 50.
Zur Vermeidung oder zumindest zur Dämpfung der
Abgasresonanzschwingungen ist eine Dämpfungseinrichtung 13 vorgesehen, welche hier lediglich angedeutet ist. Die Dämpfungseinrichtung 13 kann eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Abgasleitung 4 und der zweiten Abgasleitung 5, einen Schallabsorber oder einen Strömungsgleichrichter aufweisen. Selbstverständlich ist auch eine beliebige Kombination dieser Ausführungsformen denkbar, sodass beispielsweise die
Dämpfungseinrichtung 13 die Strömungsverbindung und den Schallabsorber, die Dämpfungseinrichtung und den Strömungsgleichrichter, den
Schallabsorber und den Strömungsgleichrichter oder die
Strömungsverbindung, den Schallabsorber sowie den Strömungsgleichrichter aufweist.
In der Ausführungsform, welche die Strömungsverbindung zwischen der ersten Abgasleitung 4 und der zweiten Abgasleitung 5 aufweist, ist
beispielsweise eine Drossel oder ein Querschnittsverstellelement
vorgesehen, die in der Strömungsverbindung angeordnet ist. Das
Querschnittsverstellelement liegt besonders bevorzugt als
federkraftbeaufschlagtes Rückschlagventil vor. Der Schallabsorber kann Expansions- und/oder Absorptionskammer vorliegen. Alternativ kann er auch als Resonanzabsorber ausgebildet sein.
Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung 13, welche hier als Strömungsgleichrichter ausgestaltet ist. Ebenfalls angedeutet sind die Bereiche der ersten Abgasleitung 4 stromaufwärts und stromabwärts der Dämpfungseinrichtung 13 sowie das Stellventil 12. Die
Dämpfungseinrichtung 13 weist ein Gehäuse 14 auf, welches zunächst über einen konstanten inneren Durchströmungsquerschnitt verfügt. In dem
Gehäuse ist jedoch wenigstens eine Düse 15 angeordnet. Bevorzugt liegen in dem Gehäuse 14 in Strömungsrichtung nacheinander mehrere Düsen 15, hier beispielsweise 4 Düsen 15, vor.
Die Düsen 15 bewirken jeweils eine Reduzierung des
Durchströmungsquerschnitts ausgehend von dem inneren
Durchströmungsquerschnitt des Gehäuses 14, welcher auch als
'Gehäuseinnenquerschnitt bezeichnet werden kann. Vorzugsweise ist die Reduzierung des Durchströmungsquerschnitts dabei stetig. Die wenigstens eine Düse 15, vorzugsweise jedoch jede der Düsen 15, mündet in
Strömungsrichtung in ein Freistrahlvolumen 16 ein, in welches das Abgas stromabwärts der jeweiligen Düse 15 als Freistrahl eintritt. Das Abgas durchströmt die Dämpfungseinrichtung 13 in Richtung der Pfeile 17. Dabei wird im Wesentlichen eine Reduzierung der Abgasresonanzschwingungen, insbesondere in der senkrecht auf der durch die Pfeile 17 angedeuteten Strömungsrichtung stehenden Richtung bewirkt.
Die Länge der Dämpfungseinrichtung 13 in Strömungsrichtung ist
vorzugsweise derart bemessen, dass ein Großteil der
Abgasresonanzschwingungen, insbesondere nahezu alle
Abgasresonanzschwingungen, ausreichend gedämpft, vorzugsweise vollständig beseitigt werden. Mithilfe der Dämpfungseinrichtung 13 wird es mithin möglich, das Stellventil 12 stromaufwärts des ersten Schalldämpfers 6 anzuordnen. Letzteres ist beispielsweise aus Bauraumgründen der
Abgasanlage 1 wünschenswert, weil so die Länge des Endrohrs 8 verringert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasanlage (1 ) für eine Brennkraftmaschine, mit einer in einen ersten Schalldämpfer (6) einmündenden ersten Abgasleitung (4) und einer strömungstechnisch parallel zu der ersten Abgasleitung (4) vorgesehenen, in einen zweiten Schalldämpfer (7) einmündenden zweiten Abgasleitung (5), wobei die Abgasleitungen (4,5) stromaufwärts des jeweiligen Schalldämpfers (6,7) an einem Abzweig (3) an eine gemeinsame Abgaszuführleitung (2) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten
Abgasleitung (4) stromaufwärts des ersten Schalldämpfers (6) ein Stellventil (12) angeordnet ist, wobei strömungstechnisch zwischen dem Abzweig (3) und dem Stellventil (12) eine Dämpfungseinrichtung (13) zur Dämpfung von Abgasresonanzschwingungen vorgesehen ist.
2. Abgasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (13) eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Abgasleitung (4) und der zweiten Abgasleitung (5) aufweist.
3. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strömungsverbindung eine Drossel oder ein
Querschnittsverstellelement vorgesehen ist.
4. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsverstellelement als
federkraftbeaufschlagtes Rückschlagventil vorliegt.
5. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (13) einen Schallabsorber aufweist.
6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber als Resonanzabsorber vorliegt.
7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (13) einen
Strömungsgleichrichter aufweist.
8. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter über wenigstens eine in ein Freistrahlvolumen (16) einmündende Düse (15) verfügt.
9. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasleitung (5) stellventilfrei ausgebildet ist.
10. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Abzweigs (3) ein Abgasturbolader vorgesehen ist.
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