SE520282C2 - Slutrör vid ljuddämpare med perforeringar för dämpning av lågfrekent och högfrekent buller - Google Patents

Description

25 30 35 520 282 beror av frekvensen hos bullret. Till följd av uppställda det buller uppfattas utanför fordonet, d.v.s. som påverkar fordonets lagkrav i olika länder avseende som kan exteriöra omgivning, är det dessutom nödvändigt att begränsa bullernivån så att sådana lagkrav kan uppfyllas.

Avgassystemet, ljuddämparenheten och fordonet i övrigt måste således konstrueras på så vis att såväl de komfortmässiga önskemålen och de uppställda lagkraven avseende godtagbara bullernivåer uppfylls.

En förut känd typ av ljuddämparenhet är avsedd att anordnas så att den utgör en avslutning på avgassystemet och innefattar en kammare genom. vilken avgaserna. leds. Från kammaren leder ett rörformigt s.k. slutrör genom. vilket avgaserna strömmar. Från slutröret leds avgaserna till en ytterligare rördel sonl är" positionerat pà konventionellt sätt så att den sticker ut vid det bakre ändpartiet hos fordonet.

Enligt vad som är förut känt är ljuddämparenheten lämpligen fylld helt ljudabsorberande material. eller delvis med mineralull eller liknande Dessutom kan slutröret vara perforerat, d.v.s. försett med ett antal relativt små hål längs slutrörets mantelyta. På så vis kan den högfrekventa energin från avgasflödet ventileras ut till omgivningen och absorberas av det ljudabsorberande materialet, som då lämpligen omger perforeringarna i slutröret. Detta medför en reducering av ljudnivån från. avgasflödet, främst vid relativt höga frekvenser. En reducering av buller vid relativt låga frekvenser uppnås främst genonx en lämplig dimensionering av slutrörets längd och diameter.

De ljudabsorberande egenskaperna hos en 'viss ljuddämpar- enhet i ett visst fordon bestäms av ett flertal faktorer, t.ex. aktuell motortyp i. fordonet, strömningsegenskaperna 10 15 20 25 30 35 520 282 hos avgaserna samt avgassystemets konstruktion och dimensioner. Inte minst påverkas de ljudabsorberande egenskaperna i hög utsträckning av utformningen av det aktuella fordonets kupé. Vid en viss typ av fordon kan det exempelvis finnas en risk att kupéns geometri och dimensioner" bidrar till en förhållandevis hög' bullernivå vid relativt låga frekvenser, närmare bestämt av storleksordningen 50-70 Hz, som då uppstår till följd av stående vågförhållanden och resonansfenomen i kupén. Denna typ av lågfrekvent buller anses mycket ofördelaktig ur komfortmässig synpunkt och utgör således ett problem om den överskrider nivåer som motsvarar acceptabla gränsvärden.

Problemet med alltför högt lågfrekvent buller kan i och för sig lösas genom att utnyttja ett slutrör som görs förhållandevis långt och som inte är försett med perforeringar. Detta medför då att det lågfrekventa bullret kan reduceras till en nivå som är acceptabel ur komforthänseende, men medför samtidigt att absorptionen av högfrekvent buller reduceras betydligt. Det finns då en risk att absorptionen. av' buller inonl relativt höga frekvenser, närmare bestämt av storleksordningen 150-200 Hz, blir otillräcklig. I olyckliga fall kan detta leda till att lagkrav avseende exteriört högfrekvent buller hos fordonet då inte kan uppfyllas.

Det föreligger således motstridiga önskemål vad beträffar målet att försöka dämpa det lågfrekventa bullret och att samtidigt uppfylla lagkrav avseende nivåer hos det exteriöra högfrekventa bullret. Detta problem kan i och för sig lösas genom. att utnyttja ett avgassystem med ökad volym. Dock låter sig inte alltid detta göras, eftersom ett specifikt avgassystem alltid måste dimensioneras och konstrueras under beaktande av uppställda krav vad beträffar dess inbyggnadsvolwn i fordonet samt dess kostnad, vikt och liknande faktorer. 10 15 20 25 30 35 520 282 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhanda- hålla en förbättrad anordning vid en ljuddämparenhet för ett motorfordon, som av komfortmässiga skäl tillhandahåller en hög grad av dämpning av lågfrekvent buller och samtidigt till följd av rådande lagkrav tillhandahåller absorption av högfrekvent buller. Detta uppnås medelst ett en hög arrangemang, vars särdrag framgår av efterföljande patentkrav l.

Uppfinningen utgör en anordning vid en ljuddämparenhet för motorfordon, för dämpning av buller som uppstår till följd av ett flöde av avgaser från fordonets motor. Enligt uppfinningen avslutas ljuddämparenheten med ett slutrör genom vilket nämnda avgasström leds ut till omgivningen. slutröret innefattar Uppfinningen kännetecknas av att åtminstone ett perforerat avsnitt med en förutbestämd utsträckning i slutrörets längsriktning och positionerat nedströms en punkt längs slutröret där huvudsakligen ingen turbulent uppfinningen uppnås en hög dämpning av såväl lågfrekvent strömning i avgasflödet föreligger. Genom buller som en god absorption av högfrekvent buller. En ytterligare fördel med uppfinningen är att den utgör ett passivt system för ljuddämpning som är enkelt, robust och kostnadseffektivt.

I enlighet med känd teknik finns normalt en maximal längd som kan tillåtas för ett slutrör. Om slutröret görs alltför långt (vilket kan vara önskvärt för att dämpa lågfrekvent buller) finns en risk att resonans uppstår. Detta kan leda till att hörbara toner genereras, vilket givetvis är en nackdel. I enlighet med den föreliggande uppfinningen kan däremot en sådan maximal längd överskridas utan att oönskade toner uppstår, vilket är en ytterligare fördel med uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 520 282 Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer j_ det följande att förklaras närmare med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade ritningarna, i vilka: figur 1 visar en principiell sidovy, delvis i tvärsnitt, av en ljuddämparenhet vid vilken den föreliggande uppfinningen kan utnyttjas, och figur 2 visar ett slutrör som är utformat i enlighet med den föreliggande uppfinningen.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM: I figur l visas en sidovy, delvis i tvärsnitt, av en ljuddämparenhet l enligt den föreliggande uppfinningen.

Enligt en föredragen utföringsform 'utnyttjas ljuddämpar- enheten. 1 vid ett motorfordon, vilket företrädesvis men inte uteslutande kan utgöras av en personbil. Ljuddämpar- enheten l är inrättad för styrning av ett flöde av avgaser från en (ej visad) förbränningsmotor i det aktuella fordonet till fordonets omgivning och är för detta ändamål utformad Ined. ett inlopp 2 till vilket nämnda avgasflöde strömmar från motorn. Från inloppet 2 leds avgaserna in till en kammare 3 och vidare till en krök 4, via en rak rördel 5. Avgasflödets strömningsriktning indikeras i figur 1 med pilar.

Kröken. 4 leder till ett slutrör 6 som. företrädesvis är huvudsakligen cylindriskt och rakt och som har sin utsträckning genom: kammaren 3. Med. hjälp av slutröret 6 leds avgaserna ut till omgivningen, företrädesvis via en ytterligare rördel 7 som monteras på slutröret 6 och som på 10 15 20 25 30 35 520 282 i sig känt sätt är avsett att positioneras så att den mynnar vid fordonets bakre parti. Slutröret 6 utgör således tillsammans med nämnda ytterligare rördel '7 en huvudsak- ligen rak, aktuella rörformig avslutning av det avgassystemet.

Enligt utföringsformen omges slutröret 6 åtminstone delvis av ljudabsorberande material 8, företrädesvis i form av mineralull eller liknande ljudabsorberande material.

Uppfinningen är dock inte begränsad till detta utförande, utan kan i princip också utformas på så vis att slutröret 6 omges av luft.

Enligt vad som kommer att beskrivas i detalj nedan är slutröret 6 enligt utföringsformen utformat med ett perforerat avsnitt 6a, d.v.s. ett avsnitt som är försett med ett stort antal relativt små hål 9 som är upptagna längs ett avsnitt av slutrörets 6 mantelyta. Det perforerade avsnittet 6a har sin utsträckning längs en 6 totala utformningen av den uppfinningsenliga ljuddämparenheten 1 förutbestämd del av slutrörets längd. Genom fås en dämpning av oönskat buller som uppstår på grund av avgasflödet genom, avgassystemet. Härvid kan noteras att uppfinningen baseras på att en hög dämpning av làgfrekvent buller fås genom en lämplig avpassning av slutrörets 6 och det perforerade avsnittets 6a längd, samtidigt som en höggradig absorption av högfrekvent buller fås genom det perforerade avsnittet 6a. Således fås enligt uppfinningen en ljuddämpning över ett brett spektrum av frekvenser.

I figur 2 visas en något förstorad sidovy av slutröret 6, av vilken framgår att slutröret 6 har en förutbestämd total längd L1 som kan sägas definieras från den punkt där den .LJ ansluter ill kröken 4 (jfr. figur 1) och fram till den ovannämnda ytterligare rördelen 7 som avslutar avgassystemet. Längden L1 av b1,a_ väljes i beroende lO 15 20 25 30 35 ' 520 282 aktuell fordonstyp och motortyp för att tillhandahålla en hög dämpning av buller från avgasflödet vid relativt låga frekvenser. Det perforerade avsnittet 6a är utformat med en utsträckning eller längd. L2 i slutrörets 6 längsriktning som utgör en förutbestämd del av slutrörets 6 totala längd L1. Dessutom sträcker sig perforeringen företrädesvis kring hela slutrörets 6 periferi. Det perforerade avsnittet 6a är dessutom placerat så att det sträcker sig från en punkt längs slutröret 6 soul befinner sig på ett förutbestämt avstånd L3 från slutrörets 5 anslutning till nämnda krök 4, d.v.s. räknat från slutrörets 6 uppströms belägna ändparti.

Det sistnämnda avståndet L3 väljes företrädesvis så att det motsvarar avståndet mellan det uppströms belägna ändpartiet och den punkt nedströms längs slutröret 6 vid vilken den turbulenta strömning" som föreligger hos avgaserna genom kröken 4 (och som uppstår till följd av krökta rörelement, omlänkningar och areaändringar i ljuddämparenheten 1) har huvudsakligen upphört och övergått till en icke-turbulent strömning i slutröret 6.

Vid en normal tillämpning kan slutrörets 6 längd L1 vara av storleksordningen 250-300 mm, medan avståndet L3 mellan slutrörets 6 anslutning till kröken 4 och det perforerade avsnittet 6a enligt uppfinningen. är av' storleksordningen 70-100 mm. inom ramen för uppfinningen beroende på aktuell motortyp, Emellertid. kan 'variationer givetvis förekomma aktuella strömningsförhållanden för avgaserna och liknande faktorer. Det är dock en grundprincip för uppfinningen att det sistnämnda. avståndet L3 väljes så att huvudsakligen ingen turbulent strömning finns i slutröret 6 vid den punkt avsnittet 6a har sin från vilken. det perforerade utsträckning.

Företrädesvis är hålen 9 anordnade i ett mönster, enligt vad som framgår av figur 2, samt är utformade så att respektive hål 9 har en diameter som 10 15 20 25 30 35 520 282 väljes så att den högfrekventa energin från avgasflödet kan ventileras ut och omvandlas till värme genom friktion mot det absorberande materialet 8 soul omger det perforerade fås en effektiv' absorption av avsnittet 6a. På så vis högfrekvent buller. Il en normal tillämpning är hålens 9 diameter företrädesvis av storleksordningen 3-5 mm, helst c:a 3,5 mm. Avståndet mellan två intilliggande hål är företrädesvis av storleksordningen 3-8 mm, helst c:a 5-6 mm.

Som ovan nämnts motsvarar längden L2 hos det perforerade avsnittet 6a hos slutröret 6 en förutbestämd andel av slutrörets 6 totala längd L1. Närmare bestämt dimensioneras det perforerade avsnittets 6a längd. L2 son: en, avvägning mellan önskemålet på dämpning vid relativt låga frekvenser och önskemålet på dämpning vid relativt höga frekvenser. Ju desto och ju kortare det görs desto längre det perforerade avsnittet 6a görs, sämre lågfrekvensdämpning fås, sämre högfrekvent absorption fås. Uppfinningen baseras på principen att längden IQ väljes till ett värde som svarar mot att lågfrekvensdämpning' som såväl uppställda krav avseende komfortmässig lagkravsmässiga krav avseende högfrekvensabsorption uppfylls.

I en föredragen tillämpning väljes längden L2 hos det perforerade avsnittet 6a till cza 10-20% av slutrörets 6 totala längd L1. I en normal tillämpning där slutrörets 6 längd är av storleksordningen 250-300 mm är det perforerade avsnittets 6a längd L2 av storleksordningen 25-60 mm, företrädesvis c:a 35-45 mm.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kar uppfinningen i princip utnyttjas vid personbilar, bussar och lastfordon.

Dessutom kan dimensionerna hos exempelvis slutröret 6 och 10 15 20 25 i 520 282 ljuddämparenheten 1 i övrigt variera, eftersom de påverkas av olika faktorer såsom exempelvis aktuell motortyp, beräknat massflöde hos avgasflödet och tillgänglig inbyggnadsvolym. Generellt kan exempelvis sägas att slutrörets 6 diameter måste vara tillräckligt stor för att kunna medge det förväntade massflödet hos avgaserna från den aktuella motorn. Vidare kan slutrörets 6 tvärsnitt vara cirkulärt eller alternativt ovalt eller med annan lämpligt utformning.

Uppfinningen är inte begränsad till den typ av ljuddämparenhet som visas i figur l, utan kan utnyttjas vid andra konfigurationer och typer av ljuddämpare.

Vidare kan det perforerade avsnittet positioneras kring hela slutrörets mantelyta, eller alternativt längs en del av denna mantelyta.

Enligt ett alternativt utförande kan ett slutrör enligt uppfinningen utformas med två eller flera mindre perforerade avsnitt i stället för ett större perforerat detta sammanlagda längden ovan). Även enligt då den eller utsträckningen hos de perforerade avsnitten till ett avsnitt (som beskrivits alternativa utförande väljes värde som svarar mot att förutbestämda gränsvärden avseende dämpning inom såväl relativt låga frekvenser som relativt höga frekvenser hos bullret från avgasflödet uppfylls.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 520 282 10 PATENTKRAV:

1. Anordning vid en ljuddämparenhet (1) för motorfordon, för dämpning av buller som uppstår till följd av ett flöde av avgaser från fordonets motor, varvid ljuddämparenheten genom vilket nämnda vilket slutrör (6) innefattar åtminstone ett perforerat avsnitt (6a), (1) avslutas med ett slutrör (6) avgasströni leds ut till omgivningen, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att det perforerade (Lfl i slutrörets (6) längsriktning samt är positionerat nedströms avsnittet (6a) har en förutbestämd utsträckning en, punkt längs slutröret (6), på ett avstånd (Lö från slutrörets (6) anslutning till ljuddämparenheten (1) i övrigt som är av storleksordningen 70-100 mm, där huvudsakligen ingen turbulent strömning i avgasflödet föreligger, varvid slutrörets (6) längd (L1) är av storleksordningen 250-300 mm samt det perforerade avsnittet (6a) har en längd (L;) som uppgår till 10-20% av slutrörets (6) längd (L1), varvid förutbestämda gränsvärden avseende dämpning inom såväl relativt låga frekvenser som relativt höga frekvenser hos nämnda buller uppfylls.

2. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att nämnda perforerade avsnitt (6a) innefattar ett flertal upptagna hål (9) som har en diameter av storleksordningen 3-5 mm samt är arrangerade med ett inbördes avstånd mellan intilliggande hål som är av storleksordningen 3-8 mm. anordning enligt något av

3. Fordon innefattande en föregående patentkrav. 10 15 520 282 .--.- ll

4. Slutrör (6) för ljuddämparenhet (1) hos motorfordon och inrättat för dämpning av buller som uppstår till följd av ett flöde av avgaser fràn fordonet motor, k ä n n e ~ t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar àtminstone ett perforerat avsnitt (6a) med en förutbestämd utsträckning (Lg) i slutrörets (6) längsriktning och positionerat nedströms en punkt längs slutröret (6), pá ett avstånd (LQ fràn slutrörets (6) anslutning till ljuddämparenheten (l) i övrigt som är av storleksordningen 70-100 mm, där huvudsakligen ingen turbulent strömning av slutröret (6) kan förväntas, varvid längd (Lfl mm samt det perforerade avsnittet (6a) har en längd (LJ aVgEiSef gGnOm slutrörets (6) är av storleksordningen 250-300 som uppgår till 10-20% av slutrörets (6) längd (L1), varvid förutbestämda gränsvärden avseende dämpning inom såväl relativt låga frekvenser som relativt höga frekvenser hos nämnda buller uppfylls.