EP3734033A1 - Abgasschalldämpfer für eine abgasanlage einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP3734033A1
EP3734033A1 EP20164452.3A EP20164452A EP3734033A1 EP 3734033 A1 EP3734033 A1 EP 3734033A1 EP 20164452 A EP20164452 A EP 20164452A EP 3734033 A1 EP3734033 A1 EP 3734033A1
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EP
European Patent Office
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resonator
chamber
flow volume
wall
partition
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EP3734033B1 (de
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Nicolas Mettenleiter
Thomas Uhlemann
Frank Berkemer
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
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    • F01N2490/15—Plurality of resonance or dead chambers

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust silencer for an exhaust system of an internal combustion engine.
  • Helmholtz resonators In order to be able to influence the sound absorption behavior of exhaust silencers or to be able to predefine them in a defined manner, it is known to integrate Helmholtz resonators into such exhaust silencers.
  • a Helmholtz resonator comprises in an exhaust gas silencer a generally closed resonator volume in a resonator chamber that is not traversed by the exhaust gas flow passing through the exhaust gas silencer and which is open via a resonator neck to the flow volume inside a silencer housing through which the exhaust gas flow flows.
  • the volume of the resonator chamber and the dimensions of the resonator neck in particular the cross-sectional area of an opening in the resonator neck and the length of the resonator neck, it is possible to tune to particularly critical or relevant frequencies to be damped.
  • two Helmholtz resonators can be built with a single resonator tube, each of these two Helmholtz resonators being able to be tuned to a particularly critical frequency by suitable dimensioning, i.e. the two Helmholtz resonators can be provided with different resonance frequencies.
  • the silencer housing can comprise a circumferential wall elongated in the direction of a housing longitudinal axis and an end wall at both axial end regions of the circumferential wall and at least two partition walls between the end walls, the first resonator chamber being separated from the flow volume by a first partition wall and the second resonator chamber by a second partition wall is separated from the flow volume.
  • the flow volume is to be regarded as the volume through which the exhaust gas flows in the interior of the muffler housing and is provided in one or more chambers or pipes through which the exhaust gas flow flows.
  • the volume of the resonator chambers which is basically open to this flow volume via the resonator necks and into which exhaust gas can in principle also enter via the associated resonator necks, is nevertheless not part of the flow volume.
  • the flow volume can comprise a flow chamber formed between the first partition wall and the second partition wall.
  • This flow chamber can, for example, be the only chamber provided in the interior of the silencer housing and through which the exhaust gas flow to be guided through the exhaust silencer can flow.
  • a plurality of partition walls formed via pipes and / or with openings chambers communicating with one another and through which the exhaust gas stream can flow may be provided.
  • the first resonator neck penetrates the first partition or / and is open to the first resonator chamber in the area of the first partition, and that the second resonator neck penetrates the second partition and / and in the area the second partition is open to the second resonator chamber.
  • the first partition next to the opening provided by the first resonator neck does not have an opening providing a connection between the flow volume and the first resonator chamber
  • the second partition next to the opening provided by the second resonator neck does not have an opening providing a connection between the flow volume and the second resonator chamber
  • the resonator tube in its section extending in the flow volume should have at least one connection in a tube wall of the resonator tube has pipe wall opening between the flow volume and a pipe interior of the resonator pipe.
  • the resonator tube has an opening section with a plurality of tube wall openings in its section extending in the flow volume.
  • the effect of the resonator tube provided in association with two Helmholtz resonators as two resonator necks can be achieved, for example, by the resonator tube in a first length region adjoining the opening section at a first axial end region of the opening section provides the first resonator neck and provides the second resonator neck in a second length region adjoining the opening portion at a second axial end region of the opening section.
  • the first resonator chamber can be formed between one of the two end walls and the first partition wall
  • the second resonator chamber can be formed between the other of the two end walls and the second partition wall
  • Such a compact structure can be supported by the fact that the resonator tube penetrates the flow chamber and is open with a first axial end region to the first resonator chamber and / or lies in the first resonator chamber and is open with a second axial end region to the second resonator chamber and / or in the second resonator chamber, and that the resonator tube has the at least one tube wall opening in its section extending in the flow chamber.
  • the exhaust gas inlet comprises an inlet pipe that is open in the area of one of the two end walls and that provides an inlet duct, and that the exhaust gas outlet is in the area the other of the two end walls comprises an outlet pipe which is open and which provides an outlet channel.
  • the inlet pipe can be passed through one of the two resonator chambers and the outlet pipe can be passed through the other of the two resonator chambers.
  • the inlet pipe nor the outlet pipe is open to the resonator chamber through which it passes, so that the resonator chambers actually only have a connection to the flow volume through the resonator necks assigned to them.
  • the inlet pipe can be open to the flow volume in the region of the partition separating one of the two resonator chambers from the flow volume
  • the outlet pipe can be open to the flow volume in the region of the housing partition separating the other of the two resonator chambers from the flow volume.
  • the first resonator chamber formed between one of the two end walls and the first partition wall and the flow chamber formed between the first partition wall and the second partition wall can be used in the direction of the longitudinal axis of the housing and the second resonator chamber formed between the second intermediate wall and the other of the two end walls may be provided.
  • the two Helmholtz resonators provided therein and cooperating or constructed with a single resonator tube can easily be tuned to different resonance frequencies by the first resonator chamber and the second resonator chamber having different resonator chamber volumes and / or the first resonator neck and the second resonator neck have mutually different resonator neck lengths.
  • the resonator tube could also have different cross-sectional dimensions in the areas in which the resonator tube provides the two resonator necks in order to thereby also influence the resonance frequencies or to be able to provide different resonance frequencies.
  • the resonator tube have a constant cross-sectional dimension over its entire length for a design that is particularly easy to realize structurally.
  • an exhaust silencer is generally designated 10.
  • the exhaust muffler 10 comprises a muffler housing 12 with a circumferential wall 14 which is elongated in the direction of a housing longitudinal axis A, is for example essentially cylindrical and, for example, constructed with sheet metal material and / or form fit gas-tight.
  • a first intermediate wall 24 and a second intermediate wall 26 are connected to the peripheral wall 14 in an essentially gas-tight manner, for example by a material seal.
  • the end walls 20, 22 and the intermediate walls 24, 26 are also preferably made of sheet metal.
  • An exhaust gas inlet generally designated 28, comprises an inlet pipe 30 which is connected to the end wall 20 provided on the axial end region 16 of the circumferential wall 14 on the one hand and the first intermediate wall 24 on the other hand, for example by a material seal, essentially gas-tight and in its interior an inlet channel leading to a flow chamber 32 34 provides.
  • the inlet pipe 30 thus forms an inlet opening of the exhaust gas inlet 28 that is open to the inlet channel 34.
  • the inlet pipe 30 is open to the flow chamber 32. It should be pointed out here that in the illustrated embodiment the inlet pipe 30 ends in the area of the first partition 24. This could also extend beyond the first intermediate wall 24 into the flow chamber 32.
  • An exhaust gas outlet generally designated 36, comprises an outlet pipe 38 connected in a gas-tight manner to the second partition 26 on the one hand and the end wall 22 provided on the axial end region 18 of the peripheral wall 14 on the other hand 10 can leave.
  • the outlet pipe 38 with its outlet channel 40 is to the environment or an area of an exhaust system that follows in the direction of flow.
  • the outlet pipe 38 is connected to the latter or is open to the flow chamber 32. It should also be pointed out here that, contrary to what is shown, the outlet pipe 38 could extend beyond the second end wall 26 into the flow chamber 32.
  • both the inlet pipe 30 and the outlet pipe 38 can extend beyond the connected end walls 20 and 22 out of the muffler housing 12 in order to implement an easier connection to areas of an exhaust system that follow upstream or downstream can.
  • the inlet channel 34, the outlet channel 40 and the flow chamber 32 provide a flow volume 42 through which the exhaust gas to be conducted through the exhaust silencer 10 can flow.
  • two resonator chambers 44, 46 are integrated into the exhaust gas silencer 10.
  • the first resonator chamber 44 which is essentially axially delimited by these walls, is assigned to a first Helmholtz resonator 48.
  • a second Helmholtz resonator 50 is assigned essentially through this axially delimited second resonator chamber 46.
  • the inlet pipe 30 penetrates the first resonator chamber 44, the inlet pipe 30 not providing an opening that is open to the first resonator chamber 44, that is to say it is closed off from the latter.
  • the outlet pipe 38 passes through the second resonator chamber 46 and likewise has no opening open to it, so that the outlet pipe 38 is basically closed off from the second resonator chamber 46.
  • a resonator tube generally designated 52 In the interior of the muffler housing 12, a resonator tube generally designated 52 is provided.
  • the resonator tube 52 basically has three length regions 54, 56, 58 adjoining one another in the direction of the housing longitudinal axis A.
  • the length area 54 of the resonator tube 52 positioned approximately in the mid-length area of the resonator tube 52 constitutes an opening section 60 ready, in which the resonator tube 52 or a tube interior formed therein is open to the flow chamber 32 or to the flow volume 42 via a plurality of tube wall openings 64 provided in a tube wall 62 of the resonator tube 52.
  • the pipe wall openings 64 can be arranged, for example, in a plurality of rows of openings extending in the direction of the housing longitudinal axis A in a substantially regular opening pattern and thus a substantially uniformly acting connection between the pipe interior and the flow chamber 32 in the circumferential direction of the pipe wall 62 of the resonator pipe 52 produce.
  • the axial end region 66 of the opening section 60 located closer to the first intermediate wall 24 forms a first resonator neck 68 of the first Helmholtz resonator 48.
  • the length region 56 or the first resonator neck 68 provided by this length region 56 penetrates an opening in the first Partition 24 and is preferably connected to this in a substantially gas-tight manner.
  • a first axial end region 70 of the resonator tube 52 which in the example shown extends beyond the first partition wall 24 and is positioned to engage the first resonator chamber 44, the resonator tube 52 or the first resonator neck 68 is open to the first resonator chamber 44 and is thus open Connection with this essentially the first Helmholtz resonator 48 ready.
  • the first partition wall 24 has no further openings that establish a connection between the first resonator chamber 24 and the flow volume 42 or the flow chamber 32 of the same.
  • the length region 58 forms a second resonator neck 74 and is open in the region of a second axial end region 76 of the resonator tube 52 to the second resonator chamber 26.
  • the second length region 58 extends beyond the second end wall 26, engaging in the second resonator chamber 46 and in connection therewith essentially provides the second Helmholtz resonator 50.
  • the second intermediate wall 26 also has no further openings which provide a connection between the second resonator chamber 46 and the flow volume 42 or the flow chamber 32.
  • the volumes of the two resonator chambers 44, 46 which volumes are essentially limited by the end walls 20, 22 and partition walls 24, 26 axially delimiting the resonator chambers 44, 46 as well as the circumferential wall 14, and of which in each case the inlet pipe 30 or
  • the volume occupied by the outlet pipe 38 is to be subtracted, and the correspondingly suitable dimensioning of the resonator necks 68, 74 allows the resonance frequencies of the two Helmholtz resonators 48, 50 to be set or matched to particularly critical frequencies in a defined manner.
  • the resonator tube 52 is designed in the direction of the housing longitudinal axis A with an essentially constant cross-sectional dimension, in particular also with a constant inner diameter, so that an influence on the respective resonance frequency of the Helmholtz resonators in the area of Resonator necks 68, 74 are taken essentially by suitable selection of the length thereof.
  • This in turn can take place in that the opening section 54 is positioned appropriately between the two axial end regions 70, 76 of the Resonator 52, but arranged within the axial extent of the resonator chamber 32 and also provided with a suitable extension in the direction of the housing longitudinal axis A.
  • the two resonator chambers 44, 46 are each arranged axially immediately adjacent to the flow volume 42 through which the resonator tube 52 passes, in particular the flow chamber 32, on the one hand achieves an axially compact design and on the other hand creates the possibility that the only one Resonator tube 52 which can provide the resonator necks 68, 74 assigned to the two Helmholtz resonators 48, 50.
  • the flow volume has several flow chambers.
  • a further partition could be provided between the two partition walls 24, 26, in which a connection is established between these chambers, for example through one or more openings and / or one or more tubes passing through them, so that the flow from the inlet 28 to the outlet 36 Exhaust gas can flow through all these chambers.
  • the opening section 54 could then be arranged in one of these chambers or could be arranged lying in both chambers or could be divided into two regions, each of which is positioned in one of the flow chambers assigned to the flow volume 42.
  • no further partition dividing the flow volume 42 into several chambers is provided between the first partition 24 and the second partition 26.
  • the exhaust gas outlet could also have a plurality of outlet pipes, then for example forming respective tail pipes.

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Abstract

Ein Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Fahrzeug, umfasst in einem Schalldämpfergehäuse:- ein von Abgas durchströmbares Strömungsvolumen (42) mit einem Abgaseinlass (28) und einem Abgasauslass (36),- eine über einen ersten Resonatorhals (68) zu dem Strömungsvolumen (42) offene erste Resonatorkammer (44),- eine über einen zweiten Resonatorhals (74) zu dem Strömungsvolumen (42) offene zweite Resonatorkammer (46),- ein den ersten Resonatorhals (68) und den zweiten Resonatorhals (74) bereitstellendes Resonatorrohr (52).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
  • Um das Schalldämpfungsverhalten von Abgasschalldämpfern beeinflussen bzw. definiert vorgeben zu können, ist es bekannt, in derartige Abgasschalldämpfer Helmholtz-Resonatoren zu integrieren. Ein derartiger Helmholtz-Resonator umfasst in einem Abgasschalldämpfer ein im Allgemeinen grundsätzlich abgeschlossenes, also von dem durch den Abgasschalldämpfer hindurchgeführten Abgasstrom nicht durchströmtes Resonatorvolumen in einer Resonatorkammer, die über einen Resonatorhals zu dem von dem Abgasstrom durchströmten Strömungsvolumen im Inneren eines Schalldämpfergehäuses offen ist. Durch die geeignete Auswahl des Volumens der Resonatorkammer und der Abmessung des Resonatorhalses, insbesondere der Querschnittsfläche einer Öffnung des Resonatorhalses und der Länge des Resonatorhalses, kann eine Abstimmung auf besonders kritische bzw. relevante zu bedämpfende Frequenzen vorgenommen werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Fahrzeug, vorzusehen, welcher bei baulich einfacher Ausgestaltung ein breites Schalldämpfungsspektrum bereitstellt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Fahrzeug, umfassend in einem Schalldämpfergehäuse:
    • ein von Abgas durchströmbares Strömungsvolumen mit einem Abgaseinlass und einem Abgasauslass,
    • eine über einen ersten Resonatorhals zu dem Strömungsvolumen offene erste Resonatorkammer,
    • eine über einen zweiten Resonatorhals zu dem Strömungsvolumen offene zweite Resonatorkammer,
    • ein den ersten Resonatorhals und den zweiten Resonatorhals bereitstellendes Resonatorrohr.
  • Bei einem erfindungsgemäß aufgebauten Abgasschalldämpfer können mit einem einzigen Resonatorrohr zwei Helmholtz-Resonatoren aufgebaut werden, wobei jeder dieser beiden Helmholtz-Resonatoren durch geeignete Dimensionierung auf eine besonders kritische Frequenz abgestimmt werden kann, die beiden Helmholtz-Resonatoren also mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen bereitgestellt werden können. Dies führt bei technisch einfach zu realisierender und eine geringe Anzahl an Bauteilen erfordernder Ausgestaltung zu einem durch den Einsatz zweier Helmholtz-Resonatoren erweiterten Dämpfungsspektrum.
  • Das Schalldämpfergehäuse kann eine in Richtung einer Gehäuselängsachse langgestreckte Umfangswand und an beiden axialen Endbereichen der Umfangswand jeweils eine Stirnwand sowie zwischen den Stirnwänden wenigstens zwei Zwischenwände umfassen, wobei die erste Resonatorkammer durch eine erste Zwischenwand von dem Strömungsvolumen getrennt ist und die zweite Resonatorkammer durch eine zweite Zwischenwand von dem Strömungsvolumen getrennt ist. Es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung das Strömungsvolumen als das im Inneren des Schalldämpfergehäuses von dem Abgas durchströmte und in einer oder mehreren Kammern bzw. von dem Abgasstrom durchströmten Rohren bereitgestellte Volumen zu betrachten ist. Das Volumen der Resonatorkammern, das über die Resonatorhälse zu diesem Strömungsvolumen grundsätzlich offen ist und in welches über die zugeordneten Resonatorhälse grundsätzlich auch Abgas eintreten kann, ist gleichwohl nicht Teil des Strömungsvolumens.
  • Das Strömungsvolumen kann eine zwischen der ersten Zwischenwand und der zweiten Zwischenwand gebildete Strömungskammer umfassen. Diese Strömungskammer kann beispielsweise die einzige im Inneren des Schalldämpfergehäuses bereitgestellte und von dem durch den Abgasschalldämpfer hindurch zu leitenden Abgasstrom durchströmbare Kammer sein. Es können aber auch mehrere über Rohre oder/und mit Öffnungen ausgebildete Zwischenwände miteinander kommunizierende und von dem Abgasstrom durchströmbare Kammern vorgesehen sein.
  • Um eine Verbindung der Resonatorkammern mit dem Strömungsvolumen bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass der erste Resonatorhals die erste Zwischenwand durchsetzt oder/und im Bereich der ersten Zwischenwand zu der ersten Resonatorkammer offen ist, und dass der zweite Resonatorhals die zweite Zwischenwand durchsetzt oder/und im Bereich der zweiten Zwischenwand zu der zweiten Resonatorkammer offen ist. Um dabei die Volumina der Resonatorkammern effizient für die damit bereitzustellenden Helmholtz-Resonatoren nutzen zu können, ist vorzugsweise weiter vorgesehen, dass die erste Zwischenwand neben der durch den ersten Resonatorhals bereitgestellten Öffnung keine eine Verbindung zwischen dem Strömungsvolumen und der ersten Resonatorkammer bereitstellende Öffnung aufweist, und dass die zweite Zwischenwand neben der durch den zweiten Resonatorhals bereitgestellten Öffnung keine eine Verbindung zwischen dem Strömungsvolumen und der zweiten Resonatorkammer bereitstellende Öffnung aufweist.
  • Um bei Ausgestaltung mit einem einzigen Resonatorrohr für zwei Helmholtz-Resonatoren eine Verbindung der durch dieses Resonatorrohr bereitgestellten Resonatorhälse mit dem Strömungsvolumen bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Resonatorrohr in seinem in dem Strömungsvolumen sich erstreckenden Abschnitt in einer Rohrwand des Resonatorrohrs wenigstens eine eine Verbindung zwischen dem Strömungsvolumen und einem Rohrinnenraum des Resonatorrohrs herstellende Rohrwandöffnung aufweist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Resonatorrohr in seinem in dem Strömungsvolumen sich erstreckenden Abschnitt einen Öffnungsabschnitt mit einer Mehrzahl von Rohrwandöffnungen aufweist.
  • Die Wirkung des in Zuordnung zu zwei Helmholtz-Resonatoren vorgesehenen Resonatorrohrs als zwei Resonatorhälse kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Resonatorrohr in einem an einem ersten axialen Endbereich des Öffnungsabschnitts an den Öffnungsabschnitt anschließenden ersten Längenbereich den ersten Resonatorhals bereitstellt und in einem an einem zweiten axialen Endbereich des Öffnungsabschnitts an den Öffnungsabschnitt anschließenden zweiten Längenbereich den zweiten Resonatorhals bereitstellt.
  • Für einen kompakten Aufbau kann die erste Resonatorkammer zwischen einer der beiden Stirnwände und der ersten Zwischenwand gebildet sein, und die zweite Resonatorkammer kann zwischen der anderen der beiden Stirnwände und der zweiten Zwischenwand gebildet sein.
  • Ein derartiger kompakter Aufbau kann dadurch unterstützt werden, dass das Resonatorrohr die Strömungskammer durchsetzt und mit einem ersten axialen Endbereich zur ersten Resonatorkammer offen ist oder/und in der ersten Resonatorkammer liegt und mit einem zweiten axialen Endbereich zur zweiten Resonatorkammer offen ist oder/und in der zweiten Resonatorkammer liegt, und dass das Resonatorrohr in seinem in der Strömungskammer sich erstreckenden Abschnitt die wenigstens eine Rohrwandöffnung aufweist.
  • Um den durch den Abgasschalldämpfer hindurch zu führenden Abgasstrom in diesen einleiten zu können und aus diesem wieder abführen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Abgaseinlass ein im Bereich einer der beiden Stirnwände offenes und einen Einlasskanal bereitstellendes Einlassrohr umfasst, und dass der Abgasauslass ein im Bereich der anderen der beiden Stirnwände offenes und einen Auslasskanal bereitstellendes Auslassrohr umfasst.
  • Um eine Strömungsverbindung mit dem Strömungsvolumen bzw. der dieses bzw. einen wesentlichen Teil desselben bereitstellenden Strömungskammer erhalten zu können, kann das Einlassrohr durch eine der beiden Resonatorkammern hindurchgeführt sein, und das Auslassrohr kann durch die andere der beiden Resonatorkammern hindurchgeführt sein. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass weder das Einlassrohr, noch das Auslassrohr zu der von diesem jeweils durchsetzten Resonatorkammer offen ist, so dass die Resonatorkammern tatsächlich nur durch die diesen jeweils zugeordneten Resonatorhälse eine Verbindung zum Strömungsvolumen haben.
  • Ferner kann das Einlassrohr im Bereich der die eine der beiden Resonatorkammern von dem Strömungsvolumen trennenden Zwischenwand zu dem Strömungsvolumen offen sein, und das Auslassrohr kann im Bereich der die andere der beiden Resonatorkammern von dem Strömungsvolumen trennenden Gehäusezwischenwand zu dem Strömungsvolumen offen sein.
  • Um bei kompakter Bauart die Wechselwirkung des in Zuordnung zu zwei Helmholtz-Resonatoren vorgesehenen Resonatorrohrs zu ermöglichen, können in Richtung der Gehäuselängsachse aufeinanderfolgend die zwischen einer der beiden Stirnwände und der ersten Zwischenwand gebildete erste Resonatorkammer, die zwischen der ersten Zwischenwand und der zweiten Zwischenwand gebildete Strömungskammer und die zwischen der zweiten Zwischenwand und der anderen der beiden Stirnwände gebildete zweite Resonatorkammer vorgesehen sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer können die beiden darin vorgesehenen und mit einem einzigen Resonatorrohr zusammenwirkenden bzw. aufgebauten Helmholtz-Resonatoren einfach auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, indem die erste Resonatorkammer und die zweite Resonatorkammer zueinander unterschiedliche Resonatorkammervolumina aufweisen oder/und der erste Resonatorhals und der zweite Resonatorhals zueinander unterschiedliche Resonatorhalslängen aufweisen. Grundsätzlich könnte auch in den Bereichen, in welchen das Resonatorrohr die beiden Resonatorhälse bereitstellt, das Resonatorrohr unterschiedliche Querschnittsabmessungen aufweisen, um auch dadurch einen Einfluss auf die Resonanzfrequenzen zu nehmen bzw. unterschiedliche Resonanzfrequenzen bereitstellen zu können. Da jedoch insbesondere die Auswahl der Länge der Resonatorhälse im Kontext der Ausgestaltung des Resonatorrohrs eine deutlich einfachere Möglichkeit der Beeinflussung der Resonanzfrequenzen bietet, wird für eine baulich besonders einfach zu realisierende Ausgestaltung vorgeschlagen, dass das Resonatorrohr über seine gesamte Länge eine konstante Querschnittsabmessung aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Fig. 1 detailliert beschrieben, welche einen offen dargestellten Abgasschalldämpfer zeigt.
  • In Fig. 1 ist ein Abgasschalldämpfer allgemein mit 10 bezeichnet. Der Abgasschalldämpfer 10 umfasst ein Schalldämpfergehäuse 12 mit einer in Richtung einer Gehäuselängsachse A langgestreckten, beispielsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten und z.B. mit Blechmaterial aufgebauten Umfangswand 14. An beiden axialen Endbereichen 16, 18 ist die Umfangswand 14 jeweils mit einer Stirnwand 20, 22 beispielsweise durch Materialschluss oder/und Formschluss gasdicht verbunden. In zwischen den beiden Stirnwänden 20, 22 liegenden Längenbereichen sind mit der Umfangswand 14 eine erste Zwischenwand 24 und eine zweite Zwischenwand 26 beispielsweise durch Materialschluss im Wesentlichen gasdicht verbunden. Auch die Stirnwände 20, 22 und die Zwischenwände 24, 26 sind vorzugsweise aus Blechmaterial hergestellt.
  • Ein allgemein mit 28 bezeichneter Abgaseinlass umfasst ein Einlassrohr 30, das an die am axialen Endbereich 16 der Umfangswand 14 vorgesehene Stirnwand 20 einerseits und die erste Zwischenwand 24 andererseits beispielsweise durch Materialschluss im Wesentlichen gasdicht angeschlossen ist und in seinem Inneren einen zu einer Strömungskammer 32 führenden Einlasskanal 34 bereitstellt. Im Bereich der Stirnwand 20 bildet somit das Einlassrohr 30 eine zu dem Einlasskanal 34 offene Einlassöffnung des Abgaseinlasses 28. Im Bereich der ersten Zwischenwand 24 ist das Einlassrohr 30 zu der Strömungskammer 32 offen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel das Einlassrohr 30 im Bereich der ersten Zwischenwand 24 endet. Dieses könnte auch über die erste Zwischenwand 24 hinaus sich in die Strömungskammer 32 hinein erstrecken.
  • Ein allgemein mit 36 bezeichneter Abgasauslass umfasst ein an die zweite Zwischenwand 26 einerseits und die am axialen Endbereich 18 der Umfangswand 14 vorgesehene Stirnwand 22 andererseits gasdicht angebundenes Auslassrohr 38. Im Auslassrohr 38 ist ein Auslasskanal 40 gebildet, über welchen die Strömungskammer 32 durchströmendes Abgas den Abgasschalldämpfer 10 verlassen kann. Im Bereich der Stirnwand 22 ist das Auslassrohr 38 mit seinem Auslasskanal 40 zur Umgebung bzw. einem in Strömungsrichtung folgenden Bereich einer Abgasanlage offen. Im Bereich der zweiten Zwischenwand 26 ist das Auslassrohr 38 an diese angebunden bzw. zur Strömungskammer 32 offen. Es ist auch hier darauf hinzuweisen, dass, anders als dargestellt, das Auslassrohr 38 sich über die zweite Stirnwand 26 hinausgehend in die Strömungskammer 32 hinein erstrecken könnte. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass sowohl das Einlassrohr 30, als auch das Auslassrohr 38 hinausgehend über die damit verbundenen Stirnwände 20 bzw. 22 sich aus dem Schalldämpfergehäuse 12 hinaus erstrecken können, um eine leichtere Anbindung an stromaufwärts bzw. stromabwärts folgende Bereiche einer Abgasanlage realisieren zu können.
  • Der Einlasskanal 34, der Auslasskanal 40 und die Strömungskammer 32 stellen in dem dargestellten Beispiel ein von dem durch den Abgasschalldämpfer 10 hindurch zu leitenden Abgas durchströmbares Strömungsvolumen 42 bereit. Zusätzlich zu diesem Strömungsvolumen 42 sind in den Abgasschalldämpfer 10 zwei Resonatorkammern 44, 46 integriert. Die zwischen der Stirnwand 20 und der ersten Zwischenwand 24 gebildete, d. h. im Wesentlichen axial durch diese Wände begrenzte erste Resonatorkammer 44 ist einem ersten Helmholtz-Resonator 48 zugeordnet. Die zwischen der zweiten Zwischenwand 26 und der Stirnwand 22 gebildete, d. h. im Wesentlichen durch diese axial begrenzte zweite Resonatorkammer 46 ist einem zweiten Helmholtz-Resonator 50 zugeordnet. Dabei durchsetzt das Einlassrohr 30 die erste Resonatorkammer 44, wobei das Einlassrohr 30 keine zur ersten Resonatorkammer 44 offene Öffnung bereitstellt, gegenüber dieser also abgeschlossen ist. Das Auslassrohr 38 durchsetzt die zweite Resonatorkammer 46 und weist gleichermaßen keine zu dieser offene Öffnung auf, so dass das Auslassrohr 38 gegenüber der zweiten Resonatorkammer 46 grundsätzlich abgeschlossen ist.
  • Im Inneren des Schalldämpfergehäuses 12 ist ein allgemein mit 52 bezeichnetes Resonatorrohr vorgesehen. Das Resonatorrohr 52 weist grundsätzlich drei in Richtung der Gehäuselängsachse A aneinander anschließende Längenbereiche 54, 56, 58 auf. Der näherungsweise im Längenmittenbereich des Resonatorrohrs 52 positionierte Längenbereich 54 des Resonatorrohrs 52 stellt einen Öffnungsabschnitt 60 bereit, in welchem das Resonatorrohr 52 bzw. ein darin gebildeter Rohrinnenraum über eine Vielzahl von in einer Rohrwand 62 des Resonatorrohrs 52 vorgesehenen Rohrwandöffnungen 64 zur Strömungskammer 32 bzw. zum Strömungsvolumen 42 offen ist. Die Rohrwandöffnungen 64 können beispielsweise in einer Vielzahl von in Richtung der Gehäuselängsachse A sich erstreckenden Reihen von Öffnungen in einem im Wesentlichen regelmäßigen Öffnungsmuster angeordnet sein und somit in Umfangsrichtung der Rohrwand 62 des Resonatorrohrs 52 eine im Wesentlichen gleichmäßig wirkende Verbindung zwischen dem Rohrinnenraum und der Strömungskammer 32 herstellen.
  • Der in einem der ersten Zwischenwand 24 näher gelegenen axialen Endbereich 66 des Öffnungsabschnitts 60 anschließende Längenbereich 56 bildet einen ersten Resonatorhals 68 des ersten Helmholtz-Resonators 48. Der Längenbereich 56 bzw. der durch diesen Längenbereich 56 bereitgestellte erste Resonatorhals 68 durchsetzt eine Öffnung in der ersten Zwischenwand 24 und ist vorzugsweise im Wesentlichen gasdicht an diese angebunden. In einem ersten axialen Endbereich 70 des Resonatorrohrs 52, welcher im dargestellten Beispiel über die erste Zwischenwand 24 sich hinaus erstreckend in die erste Resonatorkammer 44 eingreifend positioniert ist, ist das Resonatorrohr 52 bzw. der erste Resonatorhals 68 zur ersten Resonatorkammer 44 offen und stellt somit in Verbindung mit dieser im Wesentlichen den ersten Helmholtz-Resonator 48 bereit. Neben der für den Längenbereich 56 des Resonatorrohrs 52 bereitgestellten bzw. diesen aufnehmenden Öffnung weist die erste Zwischenwand 24 keine weiteren, eine Verbindung zwischen der ersten Resonatorkammer 24 und dem Strömungsvolumen 42 bzw. der Strömungskammer 32 desselben herstellenden Öffnungen auf.
  • Der an einen zweiten axialen Endbereich 72 des Öffnungsabschnitts 60 anschließende Längenbereich 58 des Resonatorrohrs 52 durchsetzt eine Öffnung in der zweiten Zwischenwand 26 und ist mit dieser vorzugsweise im Wesentlichen gasdicht verbunden. Der Längenbereich 58 bildet einen zweiten Resonatorhals 74 und ist im Bereich eines zweiten axialen Endbereichs 76 des Resonatorrohrs 52 zur zweiten Resonatorkammer 26 offen. Der zweite Längenbereich 58 erstreckt sich über die zweite Stirnwand 26 hinaus in die zweite Resonatorkammer 46 eingreifend und stellt in Verbindung mit dieser im Wesentlichen den zweiten Helmholtz-Resonator 50 bereit. Auch die zweite Zwischenwand 26 weist neben der vom Resonatorrohr 52 durchsetzten Öffnung keine weiteren Öffnungen auf, die eine Verbindung zwischen der zweiten Resonatorkammer 46 und dem Strömungsvolumen 42 bzw. der Strömungskammer 32 bereitstellen.
  • Über die Rohrwandöffnungen 64 ist eine akustische Anbindung der beiden Helmholtz-Resonatoren 48, 50 bzw. der Resonatorhälse 68, 74 derselben an das Strömungsvolumen 42 bzw. das durch das Strömungsvolumen 42 hindurchströmende und Schall transportierende Abgas realisiert. Obgleich dieses Abgas auch die Volumina der Resonatorkammern 44, 46 und den Rohrinnenraum des Resonatorrohrs 52 füllen wird, nehmen weder die Volumina 44, 46, noch der Rohrinnenraum des Resonatorrohrs 52, mit Ausnahme des von Abgas grundsätzlich durchströmbaren Öffnungsabschnitts 54, an der Abgasströmung teil und sind daher im Sinne der vorliegenden Erfindung auch nicht als Teil des Strömungsvolumens zu betrachten.
  • Durch die Auswahl der Volumina der beiden Resonatorkammern 44, 46, welche Volumina im Wesentlichen begrenzt sind durch die die Resonatorkammern 44, 46 axial begrenzenden Stirnwände 20, 22 und Zwischenwände 24, 26 sowie die Umfangswand 14, und von welchen jeweils das vom Einlassrohr 30 bzw. vom Auslassrohr 38 eingenommene Volumen abzuziehen ist, und die entsprechend geeignete Dimensionierung der Resonatorhälse 68, 74 können die Resonanzfrequenzen der beiden Helmholtz-Resonatoren 48, 50 festgelegt bzw. definiert auf besonders kritische Frequenzen abgestimmt werden. Dabei ist zu erkennen, dass bei der besonders einfachen baulichen Ausgestaltung das Resonatorrohr 52 in Richtung der Gehäuselängsachse A mit im Wesentlichen konstanter Querschnittsabmessung, insbesondere also auch konstantem Innendurchmesser, ausgebildet ist, so dass eine Einflussnahme auf die jeweilige Resonanzfrequenz der Helmholtz-Resonatoren im Bereich der Resonatorhälse 68, 74 im Wesentlichen durch die geeignete Auswahl der Länge derselben genommen wird. Dies wiederum kann dadurch erfolgen, dass der Öffnungsabschnitt 54 an geeigneter Positionierung zwischen den beiden axialen Endbereichen 70, 76 des Resonators 52, jedoch innerhalb der axialen Erstreckung der Resonatorkammer 32 angeordnet und auch mit geeigneter Ausdehnung in Richtung der Gehäuselängsachse A bereitgestellt wird. Je länger der Öffnungsabschnitt 54 des Resonatorrohrs 52 ist, desto kürzer ist die noch zur Verfügung stehende Länge der beiden die Resonatorhälse 68, 76 bereitstellenden Längenbereiche 56, 58.
  • Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Aufbau die beiden Resonatorkammern 44, 46 axial jeweils unmittelbar anschließend an das vom Resonatorrohr 52 durchsetzte Strömungsvolumen 42, insbesondere die Strömungskammer 32, angeordnet sind, wird einerseits eine axial kompakte Bauart erreicht und andererseits die Möglichkeit geschaffen, dass das einzige Resonatorrohr 52 die den beiden Helmholtz-Resonatoren 48, 50 zugeordneten Resonatorhälse 68, 74 bereitstellen kann.
  • Es ist dabei darauf hinzuweisen, dass dies auch erreicht werden kann, wenn das Strömungsvolumen mehrere Strömungskammern aufweist. Beispielsweise könnte zwischen den beiden Zwischenwänden 24, 26 eine weitere Zwischenwand vorgesehen sein, in welcher beispielsweise durch eine oder mehrere Öffnungen oder/und ein oder mehrere diese durchsetzende Rohre eine Verbindung zwischen diesen Kammern hergestellt ist, so dass das vom Einlass 28 zum Auslass 36 strömende Abgas all diese Kammern durchströmen kann. Der Öffnungsabschnitt 54 könnte dann in einer dieser Kammern angeordnet sein oder könnte in beiden Kammern liegend angeordnet sein oder in zwei Bereiche unterteilt sein, von welchen jeder in einer der dem Strömungsvolumen 42 zuzurechnenden Strömungskammern positioniert ist. Bei der dargestellten besonders bevorzugten Ausgestaltungsart ist jedoch zwischen der ersten Zwischenwand 24 und der zweiten Zwischenwand 26 keine weitere das Strömungsvolumen 42 in mehrere Kammern unterteilende Zwischenwand vorgesehen. Auch könnte beispielsweise der Abgasauslass mehrere, dann beispielsweise jeweilige Endrohre bildende Auslassrohre aufweisen.

Claims (16)

  1. Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Fahrzeug, umfassend in einem Schalldämpfergehäuse:
    - ein von Abgas durchströmbares Strömungsvolumen (42) mit einem Abgaseinlass (28) und einem Abgasauslass (36),
    - eine über einen ersten Resonatorhals (68) zu dem Strömungsvolumen (42) offene erste Resonatorkammer (44),
    - eine über einen zweiten Resonatorhals (74) zu dem Strömungsvolumen (42) offene zweite Resonatorkammer (46),
    - ein den ersten Resonatorhals (68) und den zweiten Resonatorhals (74) bereitstellendes Resonatorrohr (52).
  2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfergehäuse (12) eine in Richtung einer Gehäuselängsachse (A) langgestreckte Umfangswand (14) und an beiden axialen Endbereichen (16, 18) der Umfangswand (14) jeweils eine Stirnwand (20, 22) sowie zwischen den Stirnwänden (20, 22) wenigstens zwei Zwischenwände (24, 26) umfasst, wobei die erste Resonatorkammer (44) durch eine erste Zwischenwand (24) von dem Strömungsvolumen (42) getrennt ist und die zweite Resonatorkammer (46) durch eine zweite Zwischenwand (26) von dem Strömungsvolumen (42) getrennt ist.
  3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsvolumen (42) eine zwischen der ersten Zwischenwand (24) und der zweiten Zwischenwand (26) gebildete Strömungskammer (32) umfasst.
  4. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Resonatorhals (68) die erste Zwischenwand (24) durchsetzt oder/und im Bereich der ersten Zwischenwand (24) zu der ersten Resonatorkammer (44) offen ist, und dass der zweite Resonatorhals (74) die zweite Zwischenwand (26) durchsetzt oder/und im Bereich der zweiten Zwischenwand (26) zu der zweiten Resonatorkammer (46) offen ist.
  5. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zwischenwand (24) neben der durch den ersten Resonatorhals (68) bereitgestellten Öffnung keine eine Verbindung zwischen dem Strömungsvolumen (42) und der ersten Resonatorkammer (44) bereitstellende Öffnung aufweist, und dass die zweite Zwischenwand (26) neben der durch den zweiten Resonatorhals (74) bereitgestellten Öffnung keine eine Verbindung zwischen dem Strömungsvolumen (42) und der zweiten Resonatorkammer (46) bereitstellende Öffnung aufweist.
  6. Abgasschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorrohr (52) in seinem in dem Strömungsvolumen (42) sich erstreckenden Abschnitt in einer Rohrwand (62) des Resonatorrohrs (52) wenigstens eine eine Verbindung zwischen dem Strömungsvolumen (42) und einem Rohrinnenraum des Resonatorrohrs (52) herstellende Rohrwandöffnung (64) aufweist.
  7. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorrohr (52) in seinem in dem Strömungsvolumen (42) sich erstreckenden Abschnitt einen Öffnungsabschnitt (54) mit einer Mehrzahl von Rohrwandöffnungen (64) aufweist.
  8. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorrohr (52) in einem an einem ersten axialen Endbereich (66) des Öffnungsabschnitts (54) an den Öffnungsabschnitt (54) anschließenden ersten Längenbereich (56) den ersten Resonatorhals (68) bereitstellt und in einem an einem zweiten axialen Endbereich (72) des Öffnungsabschnitts (54) an den Öffnungsabschnitt (54) anschließenden zweiten Längenbereich (58) den zweiten Resonatorhals (74) bereitstellt.
  9. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Resonatorkammer (44) zwischen einer der beiden Stirnwände (20, 22) und der ersten Zwischenwand (24) gebildet ist, und dass die zweite Resonatorkammer (46) zwischen der anderen der beiden Stirnwände (20, 22) und der zweiten Zwischenwand (26) gebildet ist.
  10. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 3 und Anspruch 6 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorrohr (52) die Strömungskammer (62) durchsetzt und mit einem ersten axialen Endbereich (70) zur ersten Resonatorkammer (44) offen ist oder/und in der ersten Resonatorkammer (44) liegt und mit einem zweiten axialen Endbereich (76) zur zweiten Resonatorkammer (46) offen ist oder/und in der zweiten Resonatorkammer (46) liegt, und dass das Resonatorrohr (52) in seinem in der Strömungskammer (32) sich erstreckenden Abschnitt die wenigstens eine Rohrwandöffnung (64) aufweist.
  11. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaseinlass (28) ein im Bereich einer der beiden Stirnwände (20, 22) offenes und einen Einlasskanal (34) bereitstellendes Einlassrohr (30) umfasst, und dass der Abgasauslass (36) ein im Bereich der anderen der beiden Stirnwände (20, 22) offenes und einen Auslasskanal (40) bereitstellendes Auslassrohr (38) umfasst.
  12. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassrohr (30) durch eine der beiden Resonatorkammern (44, 46) hindurchgeführt ist, und dass das Auslassrohr (38) durch die andere der beiden Resonatorkammern (44, 46) hindurchgeführt ist.
  13. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassrohr (30) im Bereich der die eine der beiden Resonatorkammern (44, 46) von dem Strömungsvolumen (42) trennenden Zwischenwand (24) zu dem Strömungsvolumen (42) offen ist, und dass das Auslassrohr (38) im Bereich der die andere der beiden Resonatorkammern (44, 46) von dem Strömungsvolumen (42) trennenden Gehäusezwischenwand (26) zu dem Strömungsvolumen (42) offen ist.
  14. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4-13, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Gehäuselängsachse (A) aufeinanderfolgend die zwischen einer der beiden Stirnwände (20, 22) und der ersten Zwischenwand (24) gebildete erste Resonatorkammer (44), die zwischen der ersten Zwischenwand (24) und der zweiten Zwischenwand (26) gebildete Strömungskammer (32) und die zwischen der zweiten Zwischenwand (26) und der anderen der beiden Stirnwände (20, 22) gebildete zweite Resonatorkammer (46) vorgesehen sind.
  15. Abgasschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Resonatorkammer (44) und die zweite Resonatorkammer (46) zueinander unterschiedliche Resonatorkammervolumina aufweisen, oder/und dass der erste Resonatorhals (68) und der zweite Resonatorhals (74) zueinander unterschiedliche Resonatorhalslängen aufweisen.
  16. Abgasschalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorrohr (52) über seine gesamte Länge eine konstante Querschnittsabmessung aufweist.
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