WO1994019596A1 - Geräuschdämpfungsvorrichtung zur reduktion von mündungsgeräuschen bei anlagen mit pulsierenden gasströmungen - Google Patents

Geräuschdämpfungsvorrichtung zur reduktion von mündungsgeräuschen bei anlagen mit pulsierenden gasströmungen Download PDF

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WO1994019596A1
WO1994019596A1 PCT/EP1994/000461 EP9400461W WO9419596A1 WO 1994019596 A1 WO1994019596 A1 WO 1994019596A1 EP 9400461 W EP9400461 W EP 9400461W WO 9419596 A1 WO9419596 A1 WO 9419596A1
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helmholtz resonator
damping device
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Hans-Peter Keller
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Fasag Ag
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    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
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    • F02M35/1227—Flow throttling or guiding by using multiple air intake flow paths, e.g. bypass, honeycomb or pipes opening into an expansion chamber
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    • F02M35/1261—Helmholtz resonators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means

Definitions

  • a Helmholtz resonator is a spring-mass system which is coupled to the gas flow flowing through the gas flow channel.
  • the mass of the Helmholtz resonator is the gas column of the connecting channel, while the volume delimited by the chamber acts like a spring to dampen the movement of the mass, ie to dampen an oscillation or pulsation of the gas column in the connecting channel.
  • the Helmholtz resonators used to dampen intake and exhaust noises are stationary, i.e. cannot be changed with regard to the masses and springs they represent. Due to the associated relatively narrow-band effect of the Helmholtz resonators, however, the gas exchange noises are noticeably reduced only in a certain comparatively narrow pulsation frequency range of the gas flow.
  • the frequency of the Helmholtz resonator deviates from the pulsation frequency of the gas flow to such an extent that there is practically no muzzle noise damping.
  • the invention relates to a noise damping device for reducing muzzle noise in systems with pulsating gas flows according to the preamble of claim 1, as known from DE 39 23 434 AI.
  • the invention is concerned with the damping of vibrations of pulsating gas flows.
  • the main area of application of the device according to the invention is to be the gas intake tract and / or the exhaust system of motor vehicles with internal combustion engines. Further fields of application are generally compressors and ventilation systems or, generally speaking, all systems in which, for whatever fluidic reasons, pulsating gas flows occur.
  • the unit consisting of the connecting channel and chamber connected to the gas flow channel represents a Helmholtz resonator, which is connected to the gas flow channel in terms of flow technology.
  • the invention has for its object to provide a noise damping device for reducing muzzle noises in systems with pulsating gas flows, in particular for reducing the intake and / or exhaust noises of a motor vehicle with an internal combustion engine, with which a reduction of the muzzle noises over the entire operating area ⁇ range of the system is achieved.
  • the invention proposes a device according to claims 1 and 12, respectively. It is provided with a gas flow channel in which a pulsating gas flows and, after a first solution, with a chamber of a Helmholtz resonator connected to the gas flow channel, which opens into the gas flow channel via a connecting channel and delimits a chamber volume .
  • this device is characterized in that a frequency measuring device is provided for measuring the frequency of the pulsation of the gas flow, that the cross section and / or the length of the connecting channel and / or the volume of the chamber change continuously by means of at least one actuator ⁇ bar is that a control unit is provided for controlling the actuator and that the control unit is connected to the frequency measuring device and the actuator controls depending on the pulsation frequency of the gas flow such that the length and / or the cross-section of the connecting channel and / or the chamber volume is changed continuously in a manner proportional to the pulsation frequency of the gas flow.
  • the gas flow channel through which the pulsating gas flow flows is coupled to a Helmholtz resonator, the volume of which is determined by the chamber and / or the gas column which is determined by the connecting channel can be changed or influenced continuously or quasi-continuously.
  • the parameters "mass” and “spring force" of the Helmholtz resonator are influenced by min at least an actuator that receives control signals from a control unit.
  • the control unit receives the output signal of a frequency measuring device, which measures the frequency of the pulsation of the gas flow.
  • the actuator changes the cross section of the connecting channel and / or the length of the connecting channel and / or the volume of the chamber depending on the size of the pulsation frequency of the gas flow such that the length and / or the cross section of the connecting channel and / or the chamber volume changes continuously inversely proportional to the pulsation frequency of the gas flow.
  • the resonance frequency of the Helmholtz resonator thus tracks the pulsation frequency of the gas flow. If the pulsation frequency of the gas flow increases (decreases), the chamber volume of the Helmholtz resonator is reduced (enlarged) and / or the connecting tube ("the neck") of the Helmholtz resonator is shortened (lengthened) and / or the cross section of the connecting tube is reduced (enlarged) .
  • one or more of the above parameters are influenced by means of one or more actuators.
  • the frequency measuring device measures the engine speed.
  • the engine speed is the main interference frequency (in the case of 4-cylinder engines the second order).
  • the Helmholtz resonator can be controlled according to the engine speed, a considerable proportion of the muzzle noise can be eliminated.
  • the device according to the invention thus represents a system which is matched to the interference range to be found in each operating state. Since the main interference frequency (second order) is dependent only on the engine speed, the Helmholtz resonator can do so with a relatively simple electro-mechanical control be changed that its resonance frequency and thus the largest Noise reduction is optimally adapted to the respective operating condition of the engine.
  • the invention is therefore a device with an automatically tunable Helmholtz resonator for reducing gas exchange noise, with the most important interference frequency being optimally suppressed in every operating range, with minimal effort.
  • connection channel with its chamber inlet end facing away from the gas flow channel projects into the chamber and that the chamber inlet end of the connection channel is variable in length.
  • the actuator acts on a change in length of the section of the connecting channel projecting into the chamber.
  • This measure has structural advantages in particular, since the entire chamber does not have to be displaced to change the length of the effective connecting channel.
  • a Helmholtz resonator is characterized by a connecting channel which has a first volume and also by a chamber which adjoins the connecting channel and whose volume is substantially larger than that of the connecting channel. agreed volume.
  • the connection channel is also referred to as the "neck" of the Helmholtz resonator.
  • the chamber does not have to be moved in order to change the length of the connecting channel.
  • this is achieved in that the length of the chamber inlet end of the connecting channel protruding into the chamber is variable. This acts on the one geometric parameter of the Helmholtz resonator, namely the length of the connecting channel, without changing another geometric parameter (cross section of the connecting channel or volume of the chamber).
  • the length-adjustable chamber entry end of the connecting channel is advantageously designed telescopically.
  • Simple actuators or actuators for telescopically changing the connecting channel can also be provided here.
  • this part of the connecting channel As an alternative to a telescopic design of the chamber inlet end, it is also possible to design this part of the connecting channel as a bellows. Here, too, the construction and attachment of an actuator at the chamber inlet end of the connecting channel within the chamber poses no problems.
  • the connecting channel has a diaphragm with an adjustable diaphragm opening. It is thus most preferred to use a diaphragm whose function and construction correspond to a changeable optical diaphragm, for example an iris diaphragm.
  • Helmholtz resonator is to be adapted by changing the chamber volume, this is advantageously done by a piston arranged in the chamber, which is displaceable for the purpose of volume change.
  • the length of the connecting channel in its section connecting the chamber to the gas flow channel can be changed. This is then preferably done by telescopic design and / or by designing the connecting channel as a bellows.
  • connection between the chamber and the gas flow channel can also take place via a plurality of connection channels, which are preferably arranged one behind the other in the gas flow direction.
  • Each connecting channel opens into the gas flow channel via an opening.
  • This register arrangement of connecting channels can advantageously be controlled by a movable slide, by means of which the individual connecting channels are more or less released or covered.
  • the slide can be either linearly displaceable or rotatable or pivotable.
  • a rotatable arrangement of the slide is particularly suitable for gas flow channels with a round cross-section; in this case the slide is adapted to the curvature of the wall of the gas flow channel and rests on the inside of the channel wall. In this case, the slide is rotatable about the longitudinal axis of the gas flow channel.
  • connection channels and thus the Helmholtz resonator formed by them together with the chamber can be controlled by individual throttle valves for changing the cross section of the relevant connection channels.
  • a reduction of gas exchange noises in a gas flow channel for pulsating gas flows can also be realized according to a further solution in that a branch channel is connected in parallel to the gas flow channel in the manner of a bypass. is tested.
  • the branch duct has an inlet end connected to the gas flow duct and an outlet end connected to the gas flow duct.
  • the length of the branch duct can be changed. This is done, for example, by telescoping the branch duct or by designing the branch duct as a bellows.
  • the actuator which is controlled by the control unit receiving the pulsation frequency, thus influences the effective length of the branch channel between its inlet and its outlet end.
  • the length of the branch duct is now set as a function of the pulsation frequency such that the pulsating gas flow parts of the gas flow duct and the branch duct are out of phase with one another by 180 ° at the outlet end, a noise reduction occurs.
  • the gas exchange noises cancel out, so to speak.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the Helmholtz resonator with a cross section of the connecting channel that can be changed by a segment diaphragm
  • FIG. 5 shows a plan view of the segment diaphragm of the Helmholtz resonator according to FIG. 4, 6 shows an embodiment of the Helmholtz resonator with changeable chamber volume and constant connection channel,
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a Helmholtz resonator with a variable-length connecting channel designed as a bellows
  • FIG. 8 shows a Helmholtz resonator with a plurality of connecting channels connected in series in the flow direction between the gas flow channel and the chamber and a longitudinally displaceable slide for opening and closing the connecting channels
  • FIG. 9 is a perspective view of a gas flow channel with a chamber connected via a plurality of connection channels and a rotary slide arranged in the gas flow channel for opening and closing the connection channels,
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a Helmholtz resonator with a plurality of connecting channels connecting the chamber to the gas flow channel, a throttle valve for controlling the relevant connecting channel being arranged in each connecting channel,
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a Helmholtz resonator with a chamber and a plurality of connecting channels connecting this chamber to the gas flow channel, it being possible for these to be opened and closed by a slidable edge with a planar displacement, and
  • FIG. 12 shows an exemplary embodiment of a device for gas exchange noise reduction by extinction.
  • 1 shows the intake air and exhaust gas guidance system of an internal combustion engine with engine speed-controlled Helmholtz resonator for reducing the gas exchange noise in the intake air guidance system in a highly schematic manner.
  • the internal combustion engine represented by a piston / cylinder unit 10 has an air intake pipe 14 connected to its intake valves 12 and an exhaust pipe 18 connected to its exhaust valves 16.
  • the combustion gases of the engine 10 flow through a catalyst indicated at 20 before they flow through the front silencer indicated at 22 and the rear silencer indicated at 24.
  • the air drawn in by the internal combustion engine 10 flows through an air filter 26 and is measured in terms of quantity in an air quantity meter 28.
  • the fuel is introduced into the intake pipe 14, which is indicated at 30 as an injection.
  • the ignition of the internal combustion engine 10 is indicated at 32.
  • the rotation of the crankshaft 34 of the engine 10 is measured by a measuring device 36.
  • the measured value of the measuring device 36 is passed to a control unit 38 which is connected to the measuring device 36.
  • the control unit 38 controls an actuator 40, which acts on the geometric parameters of a Helmholtz resonator 42, which is connected in terms of flow technology to the air intake pipe 14 in the mouth region thereof.
  • the task of the Helmholtz resonator 42 is to dampen or reduce the gas exchange noises in the air intake pipe 14. These gas exchange noises are caused by the pulsating gas flow within the air intake pipe 14. During the intake process, the air column located in the air intake pipe 14 is moved forward in order to be braked more or less abruptly when the inlet valve 12 closes. Due to the sudden accelerations and decelerations that the air column experiences, air intake noises occur with a main interference frequency, the is equal to the speed of the motor 10. These noises caused by the main interference frequency are to be dampened with the controllable Helmholtz resonator 42. The noise is damped over the entire operating range of the motor 10, which is why the Helmholtz resonator 42 is an essentially continuously adjustable resonator.
  • the Helmholtz resonator 42 used here has a chamber 44 which defines an air volume V.
  • the chamber 44 is connected to the air intake pipe 14 via a connecting channel 46 forming the neck of the Helmholtz resonator 42.
  • the Helmholtz resonator 42 represents a mass / spring system, the mass being defined by the air volume of the connecting tube 46 and the spring by the volume of the chamber 44.
  • the Helmholtz resonator 42 is therefore an oscillatable system, the resonance frequency of which is determined by the geometry of the connecting tube 46 and the chamber 44.
  • the Helmholtz resonator 42 can automatically adjust to the respective main interference frequency, i.e. be matched to the engine speed. This coordination takes place continuously or quasi-step-less, i.e. in relatively small steps. In any case, the Helmholtz resonator 42 allows broadband coverage over the entire operating range of the motor 10.
  • the design of the actuator 40 depends on which geometric or constructive parameter of the Helmholtz resonator 42 can be set.
  • FIGS. 2 to 11 Different exemplary embodiments for the Helmholtz resonator 42 are shown in FIGS. 2 to 11. As far as possible, the parts corresponding to the parts of the Helmholtz resonator 42 shown symbolically in FIG. 1 are provided with the same reference symbols.
  • Figs. 2 and 3 exemplary embodiments of the Helmholtz resonator 42 are shown, in which the effective length of the connecting tube 46 between the suction tube 14 and the chamber 44 is changed by means of the actuator 40.
  • the connecting tube 46 is designed telescopically and has a tube piece 48 which is fixedly connected to the air intake tube 14 and which is passed through an opening in the chamber 44 and seals tightly with the chamber 44.
  • the pipe section 48 projects with its outlet end 50 into the interior of the chamber 44.
  • the outlet end 50 of the pipe 48 is surrounded by a further pipe section 52 which can be moved axially relative to the pipe section 48.
  • This telescopic design of the connecting pipe 46 allows the length thereof, ie the distance between the air intake pipe 14 and the end of the pipe section 52 facing away from it, to be changed. In this case, the volume V of the chamber 44 remains unchanged, so that a change in the "mass" parameter of the Helmholtz resonator 42 decoupled from the second parameter of the Helmholtz resonator 42, namely the "spring", can take place.
  • the connecting pipe 46 has a pipe socket 54 connected to the air intake pipe 14, which also protrudes into the chamber 44.
  • a bellows 56 is connected to the end of the pipe socket 54 located in the chamber 44, on which the actuator 40 acts in the form of an axial extension of the bellows 56.
  • the volume V defined by the chamber 44 remains constant when the connecting tube 46 is changed in length.
  • the chamber 44 is arranged in a stationary manner, which has a constructively advantageous effect on the automatically tunable Helmholtz resonator.
  • the figures 4 and 5 show an example of the Helmholtz resonator 42, in which the resonance frequency is matched to the instantaneous pulsation frequency of the air flow in the air intake pipe 14 by changing the effective cross section i of the connecting tube 46.
  • the resonance frequency is matched to the instantaneous pulsation frequency of the air flow in the air intake pipe 14 by changing the effective cross section i of the connecting tube 46.
  • Connecting tube 46 introduced a pinhole 58, which is shown in plan view in Fig. 5 and is designed as a segment diaphragm.
  • the diameter of the connecting tube 46 changes, so that the mass of the vibration system represented by the Helmholtz resonator 42 is influenced.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the Helmholtz reactor 42, in which the connecting tube 46 remains unchanged and the effective volume V of the chamber 44 is changed.
  • the chamber 44 is provided with a piston 60, which rests on the inside of the chamber 44 in a sealing manner.
  • the piston 60 can be adjusted in its position within the chamber 44 by the actuator 40 shown as a crank drive in FIG. 6, whereby the size of the effective volume V is influenced.
  • a stepper motor, a linear motor or a hydraulic piston can be used as the drive for the crank drive, for example.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment for the Helmholtz resonator 42 in which the chamber 44 is constant in volume and in which the connecting tube 46 can be changed in length by displacing the chamber 44.
  • the connecting tube 46 is formed by a bellows 56, the length of which changes when the chamber 44 is displaced in the direction of the double arrow shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 shows a Helmholtz resonator 42, the chamber 44 of which is connected to the air intake pipe 14 via a plurality of connecting pipes 66 lying one behind the other in the direction of flow (arrow 64).
  • a slide 70 which is longitudinally displaceable in the direction of flow and opposite ( ⁇ . Double arrow 68) and is moved forwards or backwards by the actuator. Depending on the position of the slide 70, it covers the connecting pipes 66.
  • the effective flow cross section can be achieved by this register arrangement change between the air intake pipe 14 and the chamber 44 of the Helmholtz resonator 42, which amounts to a tuning of the Helmholtz resonator 42 by changing the mass represented by it.
  • FIG. 9 An example of a rotatable, instead of linearly displaceable, slide 72 for closing the connecting tubes 66 of a Helmholtz resonator 42 designed as a register arrangement is shown in FIG. 9.
  • the rotary valve 72 is accommodated within the air intake pipe 14 provided with a round cross section.
  • the rotary valve 72 has a ring section 74 from which the actual slide part 76 extends over part of the circumference.
  • the slide part 76 extends in the axial direction of the ring section 74 and the air intake pipe 14 and narrows towards its end facing away from the ring section 74.
  • the openings of the connecting pipes 66 arranged one behind the other are gradually released or covered when the slide 72 rotates. This also records a possibility of how a parameter of the Helmholtz resonator 42 can be changed in a step-less or quasi-step-less manner.
  • FIG. 10 shows a Helmholtz resonator 42 in a register arrangement similar to that according to FIG. 8, but with the exception of one connecting pipe, each connecting pipe 66 is provided with a throttle valve 78 for opening or closing the respective connecting pipe 66.
  • each of the throttle valves can be brought into one of the "closed”, “open” or “half-open” positions.
  • FIG 11 shows a further example of a Helmholtz resonator 42 with an overall flow cross-section between the air intake pipe 14 and chamber 44 which is continuously variable by means of a linearly displaceable slide.
  • the slide 80 which is trapezoidal in plan view is arranged in the chamber 44.
  • the type of register arrangement according to the exemplary embodiments of FIGS. 8 to 10 arranged connecting pipes 66, with the exception of a connecting pipe, are opened or closed more or less by moving the trapezoidal slide 80 in the direction of the double arrows 82.
  • the sloping edges of the slide 80 result in a step-less change in the overall cross-section of the connecting pipes 66 (apart from one).
  • FIG. 12 shows an embodiment for a device in which noise is reduced by cancellation.
  • 84 denotes a gas flow channel through which a pulsating gas flow flows intermittently in the direction of arrow 86.
  • a bypass or branch channel 88 is connected in parallel to the channel 84 and is connected to the channel 84 at its inlet end 90 and to the channel 84 at its outlet end 92.
  • the branch line 88 is variable in length and consists of two pipe sockets 94, 96 forming the inlet or outlet end, which are respectively connected to the channel 84.
  • the branch pipe 88 is plugged onto the pipe socket 94, 96 and can be telescopically displaced relative to this pipe socket, which is indicated in FIG. 12 by the arrow 98.
  • the pulsating gas flow is divided at the inlet end 90 of the branch pipe 88 into a partial flow flowing further through the channel 84 and into a partial flow flowing through the branch duct 88.
  • the two partial flows combine again.
  • the effective length of the branch pipe 88 is changed via an actuator (not shown), which is described in FIG. benen way is controlled by a control unit that receives the engine speed as an input variable.

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Abstract

Die Geräuschdämpfungsvorrichtung zur Reduktion von Mündungsgeräuschen von Anlagen mit pulsierenden Gasströmungen weist eine Frequenz-Meßeinrichtung (36) auf, die die Pulsationsfrequenz der Gasströmung in einem Gasströmungskanal (14) mißt. Der Gasströmungskanal (14) ist mit einem Helmholtzresonator (42) verbunden, von dessen Parameter - Masse und/oder Feder - mindestens einer veränderbar ist. Mit der Frequenz-Meßeinrichtung (36) ist eine Steuereinheit (38) verbunden, die ein Stellglied (40) zur Veränderung des Helmholtzresonators (42) ansteuert. Die Ansteuerung des Helmholtzresonators (42) erfolgt derart, daß die Länge und/oder der Querschnitt des Halses (Verbindungskanal 46) und/oder das Volumen des Helmholtzresonators (42) umgekehrt proportional zur Pulsationsfrequenz der Gasströmung stufenlos nachgeführt wird, und zwar über den gesamten Betriebsbereich der Anlage.

Description

kanal (Ansaugkanal) verbunden ist. Ein derartiges System ist z.B. auch in DE 39 23 434 AI beschrieben.
Bei einem Helmholtzresonator handelt es sich um ein Feder- Masse-System, das mit der durch den Gasströmungskanal strömen¬ den Gasströmung gekoppelt ist. Bei der Masse des Helmholtz¬ resonators handelt es sich dabei um die Gassäule des Verbin¬ dungskanals, während das von der Kammer begrenzte Volumen wie eine Feder zur Dämpfung der Bewegung der Masse, also zur Dämpfung einer Schwingung oder Pulsation der Gassäule in dem Verbindungskanal wirkt. Die bisher zur Dämpfung von Ansaug- und Auspuffgeräuschen verwendeten Helmholtzresonatoren sind stationär, d.h. bezüglich der von ihnen repräsentierten Massen und Federn nicht veränderbar. Aufgrund der damit verbundenen relativ schmalbandigen Wirkung der Helmholtzresonatoren wird jedoch nur in einem bestimmten vergleichsweise schmalen Pul- sationsfrequenzbereich der Gasströmung die Gaswechselgeräusche spürbar reduziert. In den übrigen Betriebszuständen des Kraft¬ fahrzeuges oder, allgemeiner ausgedrückt, der die pulsierende Gasströmung aufweisenden Anlage weicht die Frequenz des Helm¬ holtzresonators von der Pulsationsfrequenz der Gasstrδmung derart weit ab, daß praktisch keine Mündungsgeräuschdämpfung spürbar is .
Aus DE 25 04 425 AI ist eine Vorrichtung zur Verminderung der Entstehung von Flüssigkeitsschall bekannt. Bei dieser Vorrich¬ tung wird der Flüssigkeitsschall durch Luftschall bzw. infolge gegenphasiger Pulsationsko pensation durch Luftschallübertra- gungsweg auf Druckspeichermembrane gedämpft bzw. an der Ent¬ stehung gehindert. Die gegenphasige Pulsationskompensation funktioniert lediglich bei einer auf die Laufzeitunterschiede der beiden Druckwellen abgestimmten Koinzidenzfrequenz, d.h. nur für eng begrenzte Frequenzkomponenten, hat mithin keine breitbandige Wirkung. Geräuschdämpfunqsvorrichtunq zur Reduktion von Mündungsgeräuschen bei Anlagen mit pulsierenden
GasStrömungen
Die Erfindung betrifft eine Geräuschdämpfungsvorrichtung zur Reduktion von Mündungsgeräuschen bei Anlagen mit pulsierenden Gasströmungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus DE 39 23 434 AI bekannt. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Dämpfung von Schwingungen pulsierender Gasströmungen. Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen der Gasansaugtrakt und/oder die Auspuffanlage von Kraftfahr¬ zeugen mit Verbrennungsmotoren sein. Weitere Anwendungsgebiete sind allgemein Kompressoren und Belüftungsanlagen oder, allge¬ mein ausgedrückt, sämtliche Anlagen, bei denen aus welchen strömungstechnischen Gründen auch immer pulsierende Gasströ¬ mungen auftreten.
Die ständig strenger werdenden Außengeräusch-Vorschriften für Kraftfahrzeuge einerseits als auch die steigenden Komfortan¬ sprüche der Fahrzeug-Passagiere andererseits verlangen nach immer wirksameren Geräuschreduktions-Maßnahmen an durch Ver¬ brennungsmotoren betriebenen Kraftfahrzeugen. Bei derartigen Kraftfahrzeugen sind neben direkt vom Antriebsaggregrat abge¬ strahlten Geräuschanteilen vor allem die Gaswechselgeräusche, d.h. die Luftansaug- und Auspuffgeräusche die größten Ge- räuschverursacher. Bei modernen Fahrzeugmotoren sind normaler¬ weise die Ansaugluftfilter-Systeme mit Ansaug-Geräuschdämpfern kombiniert, wodurch die Anεauggeräusche reduziert werden. Zur weiteren Reduktion der Ansauggeräusche setzen einige Kfz-Her- steller ein sogenanntes Vorvolumen ein, das von einer Kammer gebildet wird und über einen Verbindungskanal mit dem Ansaug¬ kanal, oder allgemeiner ausgedrückt, mit dem Gasströmungskanal verbunden ist. Die mit dem Gasströmungskanal verbundene Ein¬ heit aus Verbindungskanal und Kammer stellt einen Helmholtz- resonator dar, der strömungstechnisch mit dem Gasströmungs- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Geräusch¬ dämpfungsvorrichtung zur Reduktion von Mündungsgeräuschen bei Anlagen mit pulsierenden Gasströmungen, insbesondere zur Reduktion der Ansaug- und/oder Auspuffgeräusche eines Kraft¬ fahrzeuges mit Verbrennungsmotor zu schaffen, mit der eine Reduktion der Mündungsgeräusche über den gesamten Betriebsbe¬ reich der Anlage erzielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrich¬ tung nach dem Patentanspruch 1 bzw. 12 vorgeschlagen. Sie ist versehen ist mit einem Gasströmungskanal, in dem ein pulsie¬ rendes Gas strömt, und nach einer ersten Lösung mit einer mit dem Gasströmungskanal verbundenen Kammer eines Helmholtz-Reso¬ nators, die über einen Verbindungskanal in dem Gasströmungs¬ kanal einmündet und ein Kammervolumen begrenzt. Diese Vorrich¬ tung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenz-Meßeinrichtung zur Messung der Frequenz der Pulsation der Gasströmung vorgesehen ist, daß der Querschnitt und/oder die Länge des Verbindungskanals und/ oder das Volumen der Kam¬ mer mittels mindestens eines Stellgliedes stufenlos veränder¬ bar ist, daß eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Stellglie¬ des vorgesehen ist und daß die Steuereinheit mit der Frequenz- Meßeinrichtung verbunden ist und das Stellglied in Abhängig¬ keit von der Pulsationsfrequenz der Gasströmung derart an¬ steuert, daß sich die Länge und/oder der Querschnitt des Ver¬ bindungskanals und/oder das Kammervolumen umgekehrt proportio¬ nal zur Pulsationsfrequenz der Gasströmung stufenlos verän¬ dert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Gasströmungs- kanal, durch den die pulsierende Gasströmung hindurchströmt, mit einem Helmholtzresonator gekoppelt, dessen von der Kammer bestimmtes Volumen und/oder dessen durch den Verbindungskanal bestimmte Gassäule stufenlos oder quasi-stufenlos veränderbar bzw. beeinflußbar ist. Die Beeinflussung der Parameter "Masse" und "Federkraft" des Helmholtzresonators erfolgt durch min- destens ein Stellglied, das von einer Steuereinheit Ansteuer- signale empfängt. Die Steuereinheit ihrerseits empfängt das Ausgangssignal einer Frequenz-Meßeinrichtung, die Frequenz der Pulsation der Gasströmung mißt. Das Stellglied verändert den Querschnitt des Verbindungskanals und/oder die Länge des Ver¬ bindungskanals und/oder das Volumen der Kammer in Abhängigkeit von der Größe der Pulsationsfrequenz der Gasströmung derart, daß sich die Länge und/oder der Querschnitt des Verbindungs¬ kanals und/oder das Kammervolumen umgekehrt proportional zur Pulsationsfrequenz der Gasströmung kontinuierlich verändert. Damit wird die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators der Pulsationsfrequenz der Gasströmung nachgeführt. Wenn sich die Pulsationsfrequenz der Gasströmung vergrößert (verkleinert) , wird das Kammervolumen des Helmholtzresonators verkleinert (vergrößert) und/oder das Verbindungsrohr ("der Hals") des Helmholtzresonators verkürzt (verlängert) und/oder der Quer¬ schnitt des Verbindungsrohres verkleinert (vergrößert) . Zur Veränderung des Helmholtzresonators zwecks Nachführung von dessen Resonanzfrequenz zur aktuellen Pulsationsfrequenz wird einer oder werden mehrere der obigen Parameter mittels eines oder mehrerer Stellglieder beeinflußt.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reduktion der An¬ saug- und Auspuffgeräusche eines Kraftfahrzeuges mit Verbren¬ nungsmotor eingesetzt, so mißt die Frequenz-Meßeinrichtung die Motordrehzahl. Die Motordrehzahl stellt nämlich die Hauptstör¬ frequenz (bei 4-Zylinder-Motoren die zweite Ordnung) dar. Wenn es also gelingt, den Helmholtzresonator der Motordrehzahl ent¬ sprechend zu steuern, so kann ein beträchtlicher Anteil der .Mündungsgeräusche eliminiert werden. Die erfindungsgemäße Vor¬ richtung stellt also ein in jedem Betriebszustand auf den je¬ weils anzutreffenden Störbereich abgestimmtes System dar. Da die Hauptstörfrequenz (zweite Ordnung) nur von der Motordreh¬ zahl abhängig ist, kann mit einer relativ einfachen elektro- echanischen Steuerung der Helmholtzresonator so verändert werden, daß seine Resonanzfrequenz und damit die größte Geräuschreduktion der jeweiligen Betriebsbedingung des Motors optimal angepaßt ist.
Bei der Erfindung handelt es sich also um eine Vorrichtung mit automatisch abstimmbarem Helmholtzresonator zur Gaswechselge¬ räusch-Reduktion, wobei in jedem Betriebsbereich die wichtig¬ ste Störfrequenz optimal unterdrückt wird, und zwar mit mini¬ malem Aufwand.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nicht zwingend erforderlich, sowohl den Querschnitt und die Länge des Verbin¬ dungskanals als auch das Volumen der Kammer des Helmholtzreso¬ nators umgekehrt proportional zur Pulsationsfrequenz der Gas¬ strömung stufenlos zu verändern. Die Veränderung eines geome¬ trischen Parameters des Helmholtzresonators (Verbindungskanal- länge, Verbindungskanalquerschnitt oder Kammervolu en) reicht bereits aus. Insbesondere sollten, wenn mehrere geometrische Parameter des Helmholtzresonators in Abhängigkeit von der Pul¬ sationsfrequenz der Gasströmung verändert werden, auch mehrere Stellglieder, und zwar für jeden geometrischen Parameter eines, eingesetzt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verbindungskanal mit seinem dem Gasströmungskanal ab¬ gewandten Kammereintrittsende in die Kammer hineinragt und daß das Kammereintrittsende des Verbindungskanals längenveränder¬ bar ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wirkt das Stellglied auf eine Längenveränderung des in die Kammer hin¬ einragenden Abschnitts des Verbindungskanals ein. Diese Ma߬ nahme hat insbesondere konstruktive Vorteile, da zur Längen¬ veränderung des effektiven Verbindungskanals nicht die gesamte Kammer verschoben werden muß. Herkömmlicherweise zeichnet sich ein Helmholtzresonator durch einen Verbindungskanal aus, der ein erstes Volumen aufweist, und ferner durch eine Kammer aus, die sich an den Verbindungskanal anschließt und deren Volumen wesentlich größer ist als das von dem Verbindungskanal be- stimmte Volumen. Der Verbindungskanal wird auch als "Hals" des Helmholtzresonators bezeichnet. Bei einem solchen Helmholtz¬ resonator ist es, wie oben bereits erwähnt, vorteilhaft, wenn zur Längenveränderung des Verbindungskanals die Kammer nicht bewegt werden muß. Dies wird bei dieser Ausgestaltung der Er¬ findung dadurch erreicht, daß das in die Kammer hineinragende Kammereintrittsende des Verbindungskanals längenveränderbar ist. Damit wird auf den einen geometrischen Parameter des Helmholtzresonators, nämlich die Länge des Verbindungskanals, eingewirkt, ohne daß ein anderer geometrischer Parameter (Querschnitt des Verbindungskanals oder Volumen der Kammer) verändert werden.
Vorteilhafterweise ist das längenveränderbare Kammereintritts¬ ende des Verbindungskanals teleskopisch ausgebildet. Hier las¬ sen sich auch einfache Stellantriebe bzw. Stellglieder zur teleskopischen Veränderung des Verbindungskanals vorsehen.
Alternativ zu einer teleskopischen Ausbildung des Kammerein¬ trittsendes ist es auch möglich, diesen Teil des Verbindungs¬ kanals als Faltenbalg auszubilden. Auch hier bereitet die Konstruktion und Anbringung eines Stellgliedes an dem Kammer¬ eintrittsende des Verbindungskanals innerhalb der Kammer keinerlei Probleme.
Sofern der Querschnitt des Verbindungskanals zwecks Nachfüh¬ rung des Helmholtzresonators an die Pulsationsfrequenz der Gasströmung verändert werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungskanal eine Blende mit einstellbarer Blendenöff¬ nung aufweist. Höchst vorzugsweise wird also Blende eine Seg¬ mentblende eingesetzt, deren Funktion und Konstruktion einer veränderbaren optischen Blende, beispielsweise einer Iris¬ blende, entspricht.
Soll der Helmholtzresonator durch Veränderung des Kammervolu¬ mens angepaßt werden, so erfolgt dies vorteilhafterweise durch einen in der Kammer angeordneten Kolben, der zwecks Volumen¬ veränderung verschiebbar ist.
Je nach der Größe des Helmholtzresonators und den übrigen kon¬ struktiven Gegebenheiten der geräuschzudämpfenden Anlage kann es vorteilhaft sein, daß der Verbindungskanal in seinem die Kammer mit dem Gasströmungskanal verbindenden Abschnitt län¬ genveränderbar ist. Dies erfolgt dann vorzugsweise durch teleskopische Ausbildung und/oder durch Ausbildung des Verbin¬ dungskanals als Faltenbalg.
Die Verbindung zwischen Kammer und Gasströmungskanal kann auch über mehrere Verbindungskanäle erfolgen, die in Gasströmungs- richtung vorzugsweise hintereinander angeordnet sind. Jeder Verbindungskanal mündet über eine Öffnung in den Gasströmungs¬ kanal ein. Diese Registeranordnung von Verbindungskanälen kann vorteilhafterweise durch einen bewegbaren Schieber gesteuert werden, über den die einzelnen Verbindungskanäle mehr oder weniger freigegeben bzw. verdeckt werden. Der Schieber kann entweder linear verschiebbar oder drehbar oder schwenkbar sein. Eine drehbare Anordnung des Schiebers bietet sich insbe¬ sondere bei Gasströmungskanälen mit rundem Querschnitt an; in diesem Fall ist der Schieber der Krümmung der Wandung des Gas- strömungskanals angepaßt und liegt innen auf der Kanalwandung auf. Der Schieber iεt in diesem Fall um die Längsachse des Gasströmungskanals drehbar.
Bei einer Registeranordnung können die einzelnen Verbindungs- kanäle und damit der von diesen zusammen mit der Kammer gebil¬ deten Helmholtzresonator durch einzelne Drosselklappen zur Querschnittsveränderung der betreffenden Verbindungskanäle gesteuert werden.
Eine Reduktion von Gaswechselgeräuschen in einem Gasströmungs¬ kanal für pulsierende Gasströmungen kann nach einer weiteren Lösung auch dadurch realisiert werden, daß dem Gasströmungs- kanal nach Art eines Bypass ein Abzweigkanal parallelgeschal- tet wird. Der Abzweigkanal weist ein mit dem Gasströmungskanal verbundenes Einlaßende sowie ein mit dem Gasströmungskanal verbundenes Auslaßende auf. Die Länge des Abzweigkanals ist veränderbar. Dies erfolgt beispielsweise durch eine telesko¬ pische Ausbildung des Abzweigkanals oder durch Ausbildung des Abzweigkanals als Faltenbalg. Das Stellglied, das von der die Pulsationsfrequenz empfangenden Steuereinheit angesteuert wird, beeinflußt also die effektive Länge des Abzweigkanals zwischen seinem Einlaß- und seinem Auslaßende. Wird die Länge des Abzweigkanals nun in Abhängigkeit von der Pulsations¬ frequenz derart eingestellt, daß die pulsierenden Gasstroman¬ teile des Gasströmungskanals und des Abzweigkanals am Ausla߬ ende um 180° phasenverschoben zueinander sind, so tritt eine Geräuschreduktion ein. Die Gaswechselgeräusche löschen sich sozusagen aus.
Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 in stark schematisierter Form einen Verbrennungsmotor mit Luftansaug- und Gasaustrittskanal sowie drehzahl- abhängig gesteuertem Helmholtzresonator zur Ansaugge¬ räuschreduktion,
Fign. 2 und 3
Ausführungsbeispiele eines Helmholtzresonators mit längenveränderbaremVerbindungskanal zumGasströmungs- kanal, wobei die Kammer des Helmholtzresonators stationär angeordnet ist,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel des Helmholtzresonators mit durch eine Segmentblende veränderbarem Querschnitt des Verbindungskanals,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Segmentblende des Helmholtz¬ resonators gemäß Fig. 4, Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des Helmholtzresonators mit veränderbarem Kammervolumen und konstantem Verbin¬ dungskanal,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Helmholtzreso¬ nators mit als Faltenbalg ausgebildetem längenverän¬ derbaren Verbindungskanal,
Fig. 8 ein Helmholtzresonator mit mehreren in Strömungsrich¬ tung hintereinandergeschalteten Verbindungskanälen zwischen Gasströmungskanal und Kammer und einem längs- verschiebbaren Schieber zum Öffnen und Schließen der Verbindungskanäle,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Gasströmungskanals mit über mehrere Verbindungskanäle verbundener Kammer und einem in dem Gasströmungskanal angeordneten Dreh¬ schieber zum Öffnen und Schließen der Verbindungs¬ kanäle,
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für eine Helmholtzresonator mit mehreren die Kammer mit dem Gasströmungskanal ver¬ bindenden Verbindungskanälen, wobei in jedem Verbin¬ dungskanal eine Drosselklappe zur Steuerung des be¬ treffenden Verbindungskanals angeordnet ist,
Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel eines Helmholtzresonators mit einer Kammer und mehreren diese Kammer mit dem Gas- strömungskanal verbindenden Verbindungskanälen, wobei diese durch einen planar verschiebbaren Schieber mit schrägverlaufender Kante geöffnet und verschlossen werden können, und
Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Gas- wechselgeräuschreduktion durch Auslöschung. In Fig. 1 ist in stark schematisierter Weise das Ansaugluft- und Abgas-Führungεsystem eines Verbrennungsmotors mit motor- drehzahlgeregeltem Helmholtzresonator zur Reduktion der Gas¬ wechselgeräusche im Ansaugluftführungssystem dargestell . Der durch eine Kolben/Zylindereinheit 10 dargestellte Verbren¬ nungsmotor weist ein mit seinen Einlaßventilen 12 verbundenes Luftansaugrohr 14 und ein mit seinen Auslaßventilen 16 ver¬ bundenes Auspuffrohr 18 auf. Die Verbrennungsgase des Motors 10 durchströmen einen bei 20 angedeuteten Katalysator, bevor sie den bei 22 angedeuteten Vorschalldämpfer und den bei 24 angedeuteten Nachschalldämpfer durchströmen. Die von dem Ver¬ brennungsmotor 10 angesaugte Luft durchströmt ein Luftfilter 26 und wird mengenmäßig in einem Luftmengenmesser 28 erfaßt. Kurz vor Eintritt in den Verbrennungsraum wird der Brennstoff in das Ansaugrohr 14 eingeleitet, was bei 30 als Einspritzung angedeutet ist. Die Zündung des Verbrennungsmotors 10 ist bei 32 angedeutet.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird die Drehung der Kurbelwelle 34 des Motors 10 durch eine Meßeinrichtung 36 meßtechnisch er¬ faßt. Der Meßwert der Meßeinrichtung 36 wird an eine Steuer¬ einheit 38 gegeben, die mit der Meßeinrichtung 36 verbunden ist. Die Steuereinheit 38 steuert ein Stellglied 40 an, das auf die geometrischen Parameter eines Helmholtzresonators 42 einwirkt, der im Mündungsbereich des Luftansaugrohres 14 mit diesem strömungstechnisch verbunden ist.
Die Aufgabe des Helmholtzresonators 42 besteht darin, die Gas¬ wechselgeräusche im Luftsansaugrohr 14 zu dämpfen bzw. redu¬ zieren. Diese Gaswechselgeräusche haben ihre Ursache in der pulsierenden Gasströmung innerhalb des Luftanεaugrohreε 14. Während deε Anεaugvorgangeε wird nämlich die in dem Luftan¬ saugrohr 14 befindliche Luftsäule vorbewegt, um im Augenblick des Schließens deε Einlaßventils 12 mehr oder weniger schlag¬ artig abgebremst zu werden. Aufgrund der schlagartigen Be¬ schleunigungen und Verzögerungen, die Luftsäule erfährt, ent¬ stehen Luftansauggeräusche mit einer Hauptstörfrequenz, die gleich der Drehzahl des Motors 10 ist. Diese durch die Haupt¬ störfrequenz verursachten Geräusche sollen mit dem regelbaren Helmholtzresonator 42 gedämpft werden. Dabei erfolgt die Dämpfung der Geräusche über den gesamten Betriebsbereich des Motors 10, weshalb es sich bei dem Helmholtzresonator 42 um einen im wesentlichen stufenlos einstellbaren Resonator han¬ delt.
Der hier zum Einsatz kommende Helmholtzresonator 42 weist eine Kammer 44 auf, die ein Luftvolumen V definiert. Die Kammer 44 ist über einen den Hals des Helmholtzresonators 42 bildenden Verbindungskanal 46 mit dem Luftansaugrohr 14 verbunden. Der Helmholtzresonator 42 stellt ein Masse/ Feder-System dar, wo¬ bei die Masse durch das Luftvolumen des Verbindungsrohres 46 und die Feder durch das Volumen der Kammer 44 definiert sind. Der Helmholtzresonator 42 ist also ein schwingfähiges System, dessen Resonanzfrequenz durch die Geometrie von Verbindungs¬ rohr 46 und Kammer 44 bestimmt ist. Durch Veränderung des Verbindungsrohres 46, beispielsweise durch Längenveränderung oder Durchmesserveränderung des Verbindungsrohres 46, sowie durch Veränderung des Volumens der Kammer 44 kann der Helm¬ holtzresonator 42 automatisch auf die jeweilige Hauptstör- frequenz, d.h. auf die Motordrehzahl abgeεtimmt werden. Diese Abstimmung erfolgt stufenlos bzw. quasi-εtufenloε, d.-h. in relativ kleinen Schritten. In jedem Fall erlaubt der Helm- holtzreεonator 42 eine breitbandige Abεti mung über den geεam- ten Betriebεbereich des Motors 10.
Die Ausgestaltung des Stellgliedes 40 ist davon abhängig, welcher geometrische bzw. konstruktive Parameter des Helm¬ holtzresonators 42 einstellbar ist.
In den Fign. 2 bis 11 sind verschiedene Ausführungsbeiεpiele für den Helmholtzreεonator 42 gezeigt. Soweit möglich, sind die den Teilen des in Fig. 1 symbolisch dargestellten Helm¬ holtzresonator 42 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugs¬ zeichen versehen. In den Fign. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele des Helmholtz¬ resonators 42 dargestellt, bei denen mittels des Stellgliedes 40 die effektive Länge des Verbindungsrohres 46 zwischen dem Ansaugrohr 14 und der Kammer 44 verändert wird. Gemäß Fig. 2 ist das Verbindungsrohr 46 teleεkopisch ausgebildet und weist ein fest mit dem Luftansaugrohr 14 verbundenes Rohrstück 48 auf, das durch eine Öffnung in der Kammer 44 hindurchgeführt ist und mit der Kammer 44 dicht abschließt. Daε Rohrεtück 48 ragt mit εeinem Austrittεende 50 in das Innere der Kammer 44 hinein. Das Austrittsende 50 des Rohres 48 ist von einem wei¬ teren Rohrstück 52 umgeben, das sich axial relativ zum Rohr¬ stück 48 verschieben läßt. Durch diese teleskopische Ausbil¬ dung des Verbindungεrohreε 46 läßt εich dessen Länge, d.h. der Abstand zwischen Luftansaugrohr 14 und dem diesem abgewandten Ende des Rohrstücks 52 verändern. Dabei bleibt das Volumen V der Kammer 44 unverändert, so daß eine Veränderung des Para¬ meters "Masse" des Helmholtzresonatorε 42 entkoppelt von dem zweiten Parameter deε Helmholtzreεonatorε 42, nämlich der "Feder" erfolgen kann.
Gemäß Fig. 3 weist das Verbindungsrohr 46 einen mit dem Luft¬ ansaugrohr 14 verbundenen Rohrstutzen 54 auf, der ebenfallε in die Kammer 44 hineinragt. An dem in der Kammer 44 befindlichen Ende deε Rohrεtutzens 54 ist ein Faltenbalg 56 angeschlossen, auf den das Stellglied 40 in Form einer axialen Verlängerung des Faltenbalges 56 einwirkt. Auch bei diesem Ausführungsbei¬ spiel für den Helmholtzresonator 42 bleibt das von der Kammer 44 definierte Volumen V konstant, wenn das Verbindungsrohr 46 längenverändert wird. Sowohl bei dem Helmholtzresonator 42 ge- mäßFig. 3 als auch gemäß Fig. 4 ist die Kammer 44 stationär angeordnet, was sich konεtruktiv vorteilhaft auf den automa¬ tisch abstimmbaren Helmholtzresonator auswirkt.
Die Fign. 4 und 5 zeigen ein Beispiel für den Helmholtzresona¬ tor 42, bei dem die Abstimmung der Resonanzfrequenz auf die augenblickliche Pulsationsfrequenz der Luftströmung im Luftan¬ saugrohr 14 durch eine Veränderung des effektiven Querschnitts i des Verbindungsrohrs 46 erfolgt. Zu diesem Zweck ist in das
Verbindungsrohr 46 eine Lochblende 58 eingebracht, die in Draufsicht in Fig. 5 dargestellt ist und als Segmentblende ausgebildet ist. Durch Einstellung der Segmentblende 58 ver¬ ändert sich der Durchmesser des Verbindungεrohreε 46, womit auf die durch den Helmholtzreεonator 42 repräεentierte Maεεe deε Schwingungssystems Einfluß genommen wird.
Fig. 6 zeigt ein Auεführungsbeispiel für den Helmholtzreεona¬ tor 42, bei dem daε Verbindungsrohr 46 unverändert bleibt und das effektiv wirkεame Volumen V der Kammer 44 verändert wird. Zu dieεem Zweck iεt die Kammer 44 mit einem Kolben 60 ver¬ sehen, der dichtend innen an der Kammer 44 anliegt. Der Kolben 60 läßt εich durch das in Fig. 6 als Kurbeltrieb dargestellte Stellglied 40 in seiner Position innerhalb der Kammer 44 ver¬ stellen, wodurch Einfluß auf die Größe des effektiven Volumens V genommen wird. Als Antrieb für den Kurbeltrieb kommt bei- spielsweiεe ein Schrittmotor, ein Linearmotor oder ein Hydrau¬ lik-Kolben in Frage.
Fig. 7 zeigt ein Auεführungεbeiεpiel für den Helmholtzresona¬ tor 42, bei dem die Kammer 44 volumenmäßig konstant ist und bei dem das Verbindungsrohr 46 unter Verschiebung der Kammer 44 längenveränderbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsrohr 46 durch einen Faltenbalg 56 gebildet, dessen Länge sich bei Verschiebung der Kammer 44 in Richtung des in Fig. 7 dargestellten Doppelpfeils verändert.
Fig. 8 zeigt einen Helmholtzresonator 42, desεen Kammer 44 über eine Vielzahl von in Strömungεrichtung (Pfeil 64) hinter¬ einander!iegenden Verbindungsrohren 66 mit dem Luftansaugrohr 14 verbunden ist. Im Innern des Luftansaugrohres 14 ist ein in Strömungεrichtung und entgegengeεetzt dazu (ε. Doppelpfeil 68) längsverschiebbarer Schieber 70 angeordnet, der von dem Stell¬ glied vor- bzw. zurückbewegt wird. Je nach der Stellung des Schiebers 70 verdeckt er die Verbindungsrohre 66. Durch diese Registeranordnung läßt sich der effektive Strömungsquerεchnitt zwischen Luftansaugrohr 14 und Kammer 44 des Helmholtzresona¬ tors 42 verändern, was auf eine Abstimmung des Helmholtzreso¬ nators 42 durch Veränderung der von diesem repräsentierten Masse hinausläuft.
Ein Beispiel für einen drehbaren εtatt linear verεchiebbaren Schieber 72 zum Verschließen der Verbindungsrohre 66 eines alε Registeranordnung ausgebildeten Helmholtzresonatorε 42 ist in Fig. 9 dargestellt. Der Drehschieber 72 ist innerhalb des mit rundem Querschnitt verεehenen Luftansaugrohres 14 unterge¬ bracht. Der Drehschieber 72 weist einen Ringabεchnitt 74 auf, von dem auε εich über einen Teil deε Umfangε der eigentliche Schieberteil 76 erstreckt. Der Schieberteil 76 verläuft in axialer Richtung des Ringabschnitts 74 und des Luftansaugroh¬ res 14 und verschmälert sich zu seinem dem Ringabschnitt 74 abgewandten Ende hin. Durch die sich damit bildenden gekrümmt verlaufenden Begrenzungskanten des eigentlichen Schieberteils 76 werden die hintereinander angeordneten Öffnungen der Ver- bindungεrohre 66 bei Drehung des Schiebers 72 nach und nach freigegeben bzw. verdeckt. Auch hiermit ist eine Möglichkeit aufgezeichnet, wie ein Parameter des Helmholtzresonators 42 stufenloε bzw. quaεi-εtufenloε veränderbar iεt.
Fig. 10 zeigt einen Helmholtzreεonator 42 in Regiεteranordnung ähnlich derjenigen gemäß Fig. 8, wobei jedoch mit Ausnahme eineε Verbindungsrohres jedes Verbindungsrohr 66 mit einer Drosselklappe 78 zum Öffnen bzw. Schließen des betreffenden Verbindungsrohres 66 versehen ist. Durch Öffnung einzelner Drosselklappen wird der Gesamtströmungsquerschnitt zwischen Kammer 44 und Luftanεaugrohr 14 verändert. Vorteilhafterweiεe läßt sich jede der Drosεelklappen in eine der Stellungen "zu", "auf" oder "halb-auf" bringen.
Fig. 11 zeigt ein weitereε Beiεpiel eineε Helmholtzreεonators 42 mit durch einen linear verschiebbaren Schieber stufenlosen veränderem Gesamtεtrömungsquerschnitt zwiεchen Luftanεaugrohr 14 und Kammer 44. Der in Draufεicht trapezförmige Schieber 80 ist dabei in der Kammer 44 angeordnet. Die nach Art der Registeranordnung gemäß den Ausführungsbeispielen der Fign. 8 bis 10 angeordneten Verbindungsrohre 66 werden mit Ausnahme eines Verbindungsrohres durch Verschiebung des trapezförmigen Schiebers 80 in Richtung der Doppelpfeile 82 mehr oder weniger geöffnet bzw. verεchloεεen. Durch die schrägverlaufenden Kan¬ ten des Schiebers 80 ergibt sich eine εtufenloεe Veränderung deε Geεamtquerεchnittε der Verbindungsrohre 66 (bis auf eines) .
In Fig. 12 ist schließlich ein Auεführungεbeiεpiel für eine Vorrichtung gezeigt, bei der eine Geräuschreduktion durch Aus- löεchung erfolgt. Mit 84 iεt ein Gaεströmungskanal bezeichnet, durch den hindurch in Richtung des Pfeils 86 eine pulsierende Gasströmung stoßweise strömt. Parallel zum Kanal 84 ist ein Bypasε oder Abzweigkanal 88 geεchaltet, der an εeine Ein¬ trittεende 90 mit dem Kanal 84 und an εeinem Auεtrittsende 92 mit dem Kanal 84 verbunden ist. Die Abzweigleitung 88 ist längenveränderbar und besteht aus zwei das Eintritts- bzw. Auεtrittεende bildenden Rohrstutzen 94,96, die mit dem Kanal 84 jeweilε verbunden εind. Daε Abzweigrohr 88 iεt auf die Rohrstutzen 94,96 aufgesteckt und teleskopisch relativ zu diesen Rohrstutzen verschiebbar, was in Fig. 12 durch den Pfeil 98 angedeutet iεt. Die pulεierenden Gasströmung wird am Eintrittsende 90 des Abzweigrohres 88 in einen weiter durch den Kanal 84 strömenden Teilstrom und in einen durch den Ab¬ zweigkanal 88 strömenden Teilstrom unterteilt. Am Austrittε- ende 92 deε Abzweigrohreε 88 vereinigen sich beide Teilströme wieder. Durch Veränderung der Länge des Abzweigrohres 88 kann erreicht werden, daß der das Abzweigrohr 88 durchströmende Teilstrom 180° phaεenverεchoben zu dem den Kanal 84 durchströ¬ menden Teilstrom mit diesem am Austrittsende 92 des Abzweig¬ rohres 88 zusammentrifft, womit eine Reduktion der Gasströ¬ mungsgeräusche durch Auslöεchung erfolgt. Die Veränderung der effektiven Länge deε Abzweigrohres 88 erfolgt über ein (nicht gezeigtes) Stellglied, das in der anhand von Fig. 1 beschrie- benen Weise von einer Steuereinheit angesteuert wird, die als Eingangsgröße die Motordrehzahl empfängt.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Geräuschdämpfungsvorrichtung zur Reduktion von Mündungs- geräuεchen bei Anlagen mit pulεierenden Gaεεtrömungen, mit einem Gaεεtrömungεkanal (14) , in dem ein pulsierendes Gas strömt, und einer mit dem Gasεtrömungεkanal (14) verbundenen Kam¬ mer (44) eineε Helmholtz-Reεonatorε, die über einen Verbindungεkanal (46) in dem Gasströmungskanal (14) einmündet und ein Kammervolumen (V) begrenzt, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t , daß eine Frequenz-Meßeinrichtung (36) zur Mesεung der Frequenz der Pulεation der Gaεεtrömung vorgesehen iεt, daß der Querschnitt und/oder die Länge des Verbin¬ dungskanals (46) und/oder das Volumen (V) der Kammer (44) mittels mindestenε eineε Stellgliedeε (40) εtufenloε veränderbar ist, daß eine Steuereinheit (38) zur Ansteuerung des Stell¬ gliedes (40) vorgesehen ist und daß die Steuereinheit (38) mit der Frequenz-Meßein¬ richtung (36) verbunden ist und das Stellglied (40) in Abhängigkeit von der Pulsationsfrequenz der Gasströ¬ mung derart ansteuert, daß sich die Länge und/oder der Querschnitt des Verbindungs- kanalε (46) und/oder daε Kammervolumen (V) umgekehrt proportional zur Pulεationεfrequenz der Gaε¬ εtrömung stufenlos verändert.
2. Geräuschdämpf ngεvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (46) mit εeinem dem Gasströmungεkanal (14) abgewandten Kammereintritts- ende (50) in die Kammer (44) hineinragt und daß daε Kam- mereintrittεende (50) deε Verbindungεkanalε (46) längen¬ veränderbar ist.
3. Geräuschdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Kammereintrittsende (50) des Ver¬ bindungskanals (46) teleskopisch ausgebildet ist.
4. Geräuschdämpfungεvorrichtung nach Anεpruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß daε Kammereintrittεende (50) deε Ver- bindungskanals (46) als Faltenbalg (56) ausgebildet iεt.
5. Geräuschdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß in den Verbindungskanal (46) eine Blen¬ de (58) mit einstellbarer Blendenöffnung angeordnet ist.
6. Geräuεchdämpfungεvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Blende (58) eine Segmentblende iεt.
7. Geräuεchdämpfungεvorrichtung nach einem der Anεprüche 1 biε 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (44) ein Kolben (60) angeordnet ist, der zur Volumenveränderung der Kammer (44) verschiebbar iεt.
8. Geräuεchdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal
(46) in seinem die Kammer (44) mit dem Gasεtrömungskanal (14) verbindenden Abschnitt längenveränderbar ist.
9. Geräuschdämpfungεvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Verbindungskanal (46) teleskopisch und/oder als Faltenbalg (62) ausgebildet ist.
10. Geräuschdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 biε 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (44) über mehrere Verbindungεkanäle (46) mit deren Gasströmungs¬ kanal (14) verbunden ist und daß ein bewegbarer Schieber
(70;72;80) vorgesehen iεt, über den die einzelnen Verbin¬ dungεkanäle (46) freigebbar oder verschließbar εind.
11. Geräuschdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 biε 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (44) über mehrere Verbindungskanäle (46) mit deren Gasströmungs- kanal (14) verbunden ist und daß jeder Verbindungskanal (46) mit jeweils einer Drosselklappe (78) zur Quer¬ schnittsveränderung des betreffenden Verbindungskanals (46) versehen ist.
12. Geräuschdämpfungsvorrichtung zur Reduktion von Mündungs- geräuεchen bei Anlagen mit pulsierenden Gasströmungen, mit einem Gasεtrömungεkanal (84) , in dem ein pulεierendeε Gaε εtrömt, einer Frequenz-Meßeinrichtung (36) zur Meεεung der Frequenz der Pulsation der Gasεtrömung, einem parallel zum Gasεtrömungskanal (84) verlaufenden Abzweigkanal (88) , der ein mit dem Gasströmungskanal (84) verbundenes Einlaß- (90) sowie ein mit dem Gas- strömungskanal (84) verbundeneε Auεlaßende (92) auf¬ weist, einem Stellglied (40) zur stufenlosen Längenverände¬ rung des Abzweigkanals (88) , einer zur Ansteuerung des Stellgliedes (40) vorge¬ sehenen Steuereinheit (38) , die das Stellglied (40) zur stufenlosen Längenveränderung des Abzweigkanals (88) in Abhängigkeit von der Pulsationεfrequenz derart ansteuert, daß der den Abzweigkanal (88) am Auslaßende (92) verlasεende pulεierende Gasströmungsanteil um 180° phasenverεchoben zu dem den Gasströmungεkanal (84) durchεtrömenden Gasεtrömungsanteil ist.
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