EP3175096B1 - Abgasanlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP3175096B1
EP3175096B1 EP15711430.7A EP15711430A EP3175096B1 EP 3175096 B1 EP3175096 B1 EP 3175096B1 EP 15711430 A EP15711430 A EP 15711430A EP 3175096 B1 EP3175096 B1 EP 3175096B1
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exhaust
exhaust pipe
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pipe
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    • 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 Abgaszutube strig 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 is connected, for example, to an exhaust manifold of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas from the Abgaszumolishgar decisively 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.
  • the first muffler and the second muffler are respectively downstream of the branch in the respective exhaust pipe, ie the first exhaust pipe or the second exhaust pipe.
  • the exhaust system has at least two tailpipes, wherein one of the tailpipes is fluidically connected in terms of flow with the first exhaust pipe and a second of the tailpipes fluidly connected to the second exhaust pipe.
  • the respective tailpipe is located downstream of the first muffler or of the second muffler.
  • WO 2008/018630 A1 WO 2014/034731 A1 and DE 10 2012 112433 A1 a muffler and an exhaust device for an internal combustion engine. It is an object of the invention to provide an exhaust system for an internal combustion engine, which has advantages over the prior art, in particular an adjustable noise behavior with low space requirement or space allows. This is achieved according to the invention with an exhaust system having the features of claim 1. It is provided that in the first exhaust pipe upstream of the first muffler, a control valve is arranged, which is adjustable by means of the control valve, whether the exhaust only flows through the second exhaust pipe or both exhaust pipes, and wherein fluidically between the branch and the control valve, a damping device is provided for damping of exhaust resonance 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 silencer, so that the flow connection between the branch and the first silencer or the flow cross-section thereof 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.
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine is first supplied to the Abgaszu111 Maschinen, including this particular is connected to an exhaust manifold or a downpipe of the internal combustion engine.
  • the Abgaszu111 technisch 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 Abgaszu111technisch.
  • 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 flow connection between the branch and the second silencer and / or the second tailpipe is permanently released and designed to be so far without adjusting 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.
  • the control valve can now be selectively set whether the exhaust flows only through the second exhaust pipe or both exhaust pipes and is discharged via the corresponding tailpipe in the outside environment.
  • 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 that it can not come to undesirable resonance phenomena. However, this arrangement is space-consuming, so that according to the invention the control valve should be arranged upstream of the first muffler. However, such an arrangement may cause resonant vibrations in the first exhaust passage.
  • the damping valve is assigned to the control valve for damping of exhaust resonance vibrations.
  • This 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 basically be configured in any desired manner. Individual embodiments will be explained below.
  • the damping device has a flow connection between the first exhaust pipe and the second exhaust pipe. Due to the flow connection, exhaust gas can pass from the first exhaust gas line into the second exhaust gas line and vice versa. Thus, pressure pulses, which may occur in the first exhaust pipe, in particular with partially or fully closed control valve, are degraded in the direction of the second exhaust pipe.
  • 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 discharge point of the connecting line into the first exhaust pipe is present upstream of the control valve, preferably immediately upstream of the control valve. Based on the flow path from a start of the first exhaust pipe or the branch up to the control valve, this means, for example, that the discharge point of the connecting line in the first exhaust pipe - starting from the beginning of the first exhaust pipe or the branch - at least 50%, at least 60th %, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 90% or at least 95%.
  • the flow path between the branch and the control valve is considered.
  • a further embodiment of the invention provides that in the flow connection, a throttle or a Queritessverstellelement is provided.
  • the throttle causes a permanent reduction in cross-section in the flow connection or the connecting line. This means that a minimum flow cross section of the throttle is smaller than a smallest flow cross section of the first exhaust pipe and / or the second exhaust pipe.
  • the cross-section adjustment element may be 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 in particular designed such that it allows only a crosstalk from the first exhaust pipe into the second exhaust pipe, so that pressure pulses that occur in the first exhaust pipe can be reduced in the direction of the second exhaust pipe. In contrast, the check valve prevents crosstalk from the second exhaust pipe in the direction of the first exhaust pipe.
  • 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 remains 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 cross-sectional dimensions of the first exhaust gas line, so that to this extent a sufficiently large damping volume is available.
  • the sound absorber can be configured, for example, as an expansion chamber or as an absorption chamber.
  • the expansion chamber is to be understood as meaning a chamber through which the exhaust gas flows or a hollow space through which flows, in which, for example, an abrupt flow cross-sectional enlargement and then-reduction is present.
  • the cross-sectional jumps results in an effective damping of the exhaust resonance vibrations.
  • 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 straightener or the alignment of vibrations in the flow.
  • 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 is preferably configured in the flow direction as a convergent nozzle.
  • the nozzle thus initially causes a reduction of the flow cross-section in the flow direction, whereby the vibrations are attenuated or aligned in the flow direction.
  • the nozzle dampens vibrations or turbulences, which are perpendicular to the Flow direction or main flow direction standing direction.
  • the nozzle opens into a free-jet volume, which is to be understood as meaning that a sudden cross-sectional widening is provided immediately downstream of the nozzle.
  • the flow rectifier has a housing in which at least one nozzle, more preferably in the flow direction successively a plurality of nozzles are arranged, immediately downstream of each nozzle there is a sudden cross-sectional widening to a housing internal cross-section. Both in terms of flow technology and fluidically downstream of the nozzle, the same flow cross-section, namely the housing internal cross-section, is present so far.
  • the second exhaust pipe is formed Stellventilke.
  • Stellventilka the second exhaust pipe so far there is no control valve, so that the flow connection between the branch and the second silencer is uninterrupted.
  • 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 for converting the flow energy of the exhaust gas into kinetic energy, which is subsequently used for compressing air, in particular fresh air.
  • the air is following, so on a higher Pressure level, the internal combustion engine supplied.
  • 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 more preferably as a middle muffler 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 may be formed and developed according to the above embodiments.
  • the invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine, which has such an exhaust system.
  • a motor vehicle with an internal combustion engine which has such an exhaust system.
  • the exhaust system, the internal combustion engine and / or the motor vehicle may be developed further in accordance with the above statements, so that reference is made to this extent.
  • the FIG. 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 merges at a branch 3 into a first exhaust gas line 4 and a second exhaust gas line 5.
  • the first exhaust pipe 4 opens into a first silencer 6, the second exhaust pipe into a second silencer 7.
  • the silencers 6 and 7 are preferably designed as rear silencer or rear silencer.
  • an end pipe 8 or 9 is connected to each of the muffler 6 and 7 on the side facing away from the corresponding exhaust pipe 4 and 5 side.
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine flows through the Abgaszu réelle 2, 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 on.
  • 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 designed in particular as a pre-muffler or preferably as a middle muffler.
  • 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 pipe 4 and the second exhaust pipe 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.
  • 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 may be used in accordance with completely obstruct the first exhaust pipe 4, partially release or fully release.
  • exhaust gas resonance vibrations in particular the so-called Helmholtz resonance, can occur.
  • the distance between the branch 3 and the control valve 12 and a start of the first exhaust pipe 4 and the control valve 12 of at least 10, at least 12.5, at least 15, at least 17.5, at least 20 , at least 25, at least 30, at least 40 or at least 50.
  • a damping device 13 is provided, which is merely 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 straightener, the sound absorber and the flow straightener or the flow connection, the sound absorber and the flow straightener.
  • a throttle or a cross-section adjustment element is provided, which is arranged in the flow connection.
  • the cross-section adjustment element is particularly preferably in front of a spring-loaded check valve.
  • the sound absorber can be present as an expansion and / or absorption chamber. Alternatively, it can also be designed as resonance absorber.
  • the FIG. 2 shows an embodiment of the damping device 13, which is designed here as a flow straightener. Also indicated are the areas of the first exhaust pipe 4 upstream and downstream of the damping device 13 and the control valve 12.
  • the damping device 13 has a housing 14, which initially has a constant internal flow cross-section. However, at least one nozzle 15 is arranged in the housing. Preferably, 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 flow cross-section, starting from the inner flow cross-section of the housing 14, which can also be referred to as housing internal cross-section.
  • the reduction of the flow cross section is continuous.
  • the at least one nozzle 15, but preferably each of the nozzles 15, opens in the flow direction into a free-jet volume 16, into which the exhaust gas downstream of the respective nozzle 15 enters as a free jet.
  • the exhaust gas flows through the damping device 13 in the direction of the arrows 17. In this case, essentially a reduction of the exhaust gas resonance vibrations, in particular in the direction perpendicular to the direction indicated by the arrows 17 direction of flow causes.
  • the length of the damping device 13 in the flow direction is preferably dimensioned such that a large part of the exhaust resonance vibrations, in particular almost all exhaust resonance vibrations, are sufficiently damped, preferably completely eliminated.
  • the control valve 12 upstream of the first muffler 6. The latter is desirable, for example, for reasons of space of the exhaust system 1, because so the length of the tailpipe 8 can be reduced.

Description

  • 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.
  • Weiterhin beschreiben die Druckschriften WO 2008/018630 A1 , WO 2014/034731 A1 und DE 10 2012 112433 A1 einen Schalldämpfer sowie eine Abgaseinrichtung für eine Brennkraftmaschine. 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 mittels des Stellventils einstellbar ist, ob das Abgas nur durch die zweite Abgasleitung oder durch beide Abgasleitungen strömt, und 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 als 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 (8)

  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 mittels des Stellventils (12) einstellbar ist, ob das Abgas nur durch die zweite Abgasleitung (5) oder durch beide Abgasleitungen (4,5) strömt, und wobei strömungstechnisch zwischen dem Abzweig (3) und dem Stellventil (12) eine Dämpfungseinrichtung (13) zur Dämpfung von Abgasresonanzschwingungen vorgesehen ist, die eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Abgasleitung (4) und der zweiten Abgasleitung (5) aufweist, in der ein Querschnittsverstellelement vorgesehen ist.
  2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsverstellelement als federkraftbeaufschlagtes Rückschlagventil vorliegt.
  3. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (13) einen Schallabsorber aufweist.
  4. Abgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber als Resonanzabsorber vorliegt.
  5. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (13) einen Strömungsgleichrichter aufweist.
  6. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter über wenigstens eine in ein Freistrahlvolumen (16) einmündende Düse (15) verfügt.
  7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasleitung (5) stellventilfrei ausgebildet ist.
  8. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Abzweigs (3) ein Abgasturbolader vorgesehen ist.
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