DE102008027290A1

DE102008027290A1 - Schalldämpfer für eine Abgasanlage

Info

Publication number: DE102008027290A1
Application number: DE102008027290A
Authority: DE
Inventors: Thomas Uhlemann; Peter Gorke
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2009-12-10
Also published as: EP2131015B1; US7874401B2; US20090301807A1; EP2131015A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer (1) für eine zumindest teilweise zweiflutige Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2), das einen Innenraum (3) umschließt, mit zwei prallel von Abgas durchströmbaren Abgasrohren (6), die jeweils durch den Innenraum (3) hindurchgeführt sind und die jeweils innerhalb des Gehäuses (2) eine Seitenöffnung (8) aufweisen, und mit einem Halskörper (9), der die beiden Seitenöffnungen (8) der Abgasrohre (6) zur Ausbildung eines Helmholtz-Resonators mit dem als Resonanzvolumen (12) dienenden Innenraum (3) des Gehäuses (2) kommunizierend verbindet. Eine besonders kompakt und preiswert bauende Ausführung ergibt sich, wenn der Halskörper (9) zwei blechförmige Längswände (11) aufweist, die jeweils an beiden Abgasrohren (6) anliegen und die ein Halsvolumen (10) begrenzen, in das die Seitenöffnungen (8) der Abgasrohre (6) einmünden und das zum Resonanzvolumen (12) offen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine zumindest teilweise zweiflutige Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Schalldämpfer ausgestattete Abgasanlage.
Bei zweiflutigen Abgasanlagen wird das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas über zwei getrennte Fluten abgeführt. Eine derartige zweiflutige Bauweise kann bspw. bei V-Motoren oder Boxermotoren zweckmäßig sein. Den beiden Strängen der zweiflutigen Abgasanlage können gemeinsame Schalldämpfer zugeordnet sein, bspw. um Rohrresonanzen zu bedämpfen. Ein derartiger Schalldämpfer umfasst dabei ein Gehäuse, das einen Innenraum umschließt, sowie zwei parallel von Abgas durchströmbare Abgasrohre, die jeweils durch den Innenraum des Gehäuses hindurchgeführt sind. Grundsätzlich kann ein derartiger Schalldämpfer als Helmholtz-Resonator ausgestaltet sein. Der Innenraum des Gehäuses dient dann als Resonanzvolumen. Zur Anbindung dieses Resonanzvolumens an die Abgasrohre kann bspw. ein T-förmiger Halskörper vorgesehen sein, der über ein Querrohr an die beiden Abgasrohre kommunizierend angeschlossen ist und von dem ein sich zwischen den Abgasrohren erstreckendes Längsrohr abgeht, das zum Innenraum des Gehäuses hin offen ist. Bei einer derartigen Bauweise ist vergleichsweise viel Bauraum zwischen den beiden Abgasrohren erforderlich, um das Längsrohr dieses Halskörpers unterbringen zu können. Ferner ist es häufig problematisch, das Querrohr gasdicht mit den beiden Abgasrohren zu verbinden. Ferner gestaltet sich die Herstellung des T-förmigen Halskörpers vergleichsweise aufwendig und somit teuer.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Abgasanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass der Schalldämpfer vergleichsweise kompakt baut und vergleichsweise preiswert herstellbar ist, wobei gleichzeitig eine hinreichende Dämpfungswirkung realisierbar sein soll.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Halskörper mit Hilfe von zwei blechförmigen Längswänden zu bilden, die voneinander beabstandet sind und jeweils an beiden Abgasrohren anliegen. Zwischen diesen Längswänden ist ein Halsvolumen begrenzt, das einerseits zum Resonanzvolumen, also zum Innenraum des Gehäuses hin offen ist und in das andererseits Seitenöffnungen der Abgasrohre einmünden. Durch diese Bauweise erhält der Halskörper eine extrem einfach realisierbare Struktur, die sich preiswert herstellen lässt und die sich außerdem vergleichsweise einfach gasdicht mit den Abgasrohren verbinden lässt. Beispielsweise sind nur geradlinige Schweißnähte erforderlich, die vergleichsweise einfach mit hoher Qualität herstellbar sind. Desweiteren benötigt der Halskörper zwischen den beiden Abgasrohren nur wenig Einbauraum, da sich die beiden Längswände an den Abgasrohren direkt abstützen, so dass zwischen den beiden Längswänden liegende Wandabschnitte der Abgasrohre seitliche Begrenzungen des Halsvolumens bilden und somit zur Realisierung des Halskörpers beitragen. Somit kommt der vorgeschlagene Halskörper mit einem vergleichsweise kleinen Abstand zwischen den Abgasrohren aus, um ein ausreichendes Halsvolumen für den gewünschten Helmholtz-Resonator zu realisieren. Dementsprechend kann der vorgeschlagene Schalldämpfer vergleichsweise kompakt bauen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Halskörper außerdem eine blechförmige Querwand aufweisen, die das Halsvolumen einerseits der Seitenöffnungen begrenzt, so dass das Halsvolumen nur andererseits der Seitenöffnungen zum Resonanzvolumen offen ist. Durch diese Bauweise besitzt der gebildete Helmholtz-Resonator nur ein einziges Halsvolumen, wodurch er gezielt auf eine bestimmte Resonanzfrequenz ausgelegt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher der Halskörper durch ein U-förmiges Blechteil gebildet ist, dessen Schenkel die Längswände bilden und dessen die beiden Schenkel miteinander verbindende Basis die Querwand bildet. Dabei kann dieses Blechteil insbesondere aus einem einzigen Blechstück geformt sein. Insgesamt ergibt sich dadurch eine besonders preiswerte Ausführungsform für den Halskörper und somit für den Schalldämpfer.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine aufgeschnittene Draufsicht auf einen Schalldämpfer,
2 eine Frontansicht des Schalldämpfers entsprechend einer Blickrichtung II in 1,
3 eine Seitenansicht des Schalldämpfers entsprechend einer Blickrichtung III in 1,
4 einen Querschnitt des Schalldämpfers entsprechend Schnittlinien IV in 1,
5 einen Längsschnitt des Schalldämpfers entsprechend Schnittlinien V in 1,
6 eine Draufsicht auf einen Halskörper des Schalldämpfers,
7 eine Seitenansicht des Halskörpers,
8 eine perspektivische Ansicht des Schalldämpfers.
Entsprechend den 1 bis 8 umfasst ein Schalldämpfer 1, der bei einer hier nicht näher dargestellten, zumindest teilweise zweiflutigen Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, zum Einsatz kommen kann, ein Gehäuse 2, das einen Innenraum 3 umschließt. Das Gehäuse 2 besteht bspw. aus zwei stirnseitig angeordneten Böden 4 sowie aus zwei Halbschalen 5, die den Innenraum 3 seitlich umschließen und in welche die Böden 4 zur Längsbegrenzung des Innenraums 3 eingesetzt sind. In 1 ist die dem Betrachter zugewandte Halbschale 5 weggelassen, um einen Einblick in den Innenraum 3 des Gehäuses 2 zu ermöglichen. Das Gehäuse 2 besitzt durch die beiden Halbschalen 5 und durch die beiden Böden 4 einen extrem einfachen und preiswerten Aufbau. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Bauweisen für das Gehäuse 2 denkbar. Beispielsweise kann ein einteiliger Rohrkörper anstelle der beiden Halbschalen 5 verwendet werden.
Der Schalldämpfer 1 weist außerdem genau zwei oder zumindest zwei Abgasrohre 6 auf, die vom Abgas der Brennkraftmaschine parallel durchströmbar sind und die jeweils durch den Innenraum 3 hindurch geführt sind. Im Einzelnen sind die Abgasrohre 6 durch die beiden Böden 4 hindurch geführt. Die Böden 4 weisen hierzu ringförmige Kragen 7 auf, in welche Endabschnitte der Abgasrohre 6 eingesteckt sind. Jedes Abgasrohr 6 weist innerhalb des Gehäuses 2 eine in den 4, 5 und 8 erkennbare Seitenöffnung 8 auf. Diese Seitenöffnungen 8 sind an den beiden Abgasrohren 6 zweckmäßig so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind. Insbesondere sind sie zueinander fluchtend ausgerichtet.
Der Schalldämpfer 1 enthält ferner einen Halskörper 9, der dazu dient, die beiden Seitenöffnungen 8 mit dem Innenraum 3 des Gehäuses 2 kommunizierend zu verbinden, und zwar derart, dass dabei ein Helmholtz-Resonator ausgebildet wird. Der Innenraum 3 des Gehäuses 2 dient dann als Resonanzvolumen des Helmholtz-Resonators, während der Halskörper 9 ein Halsvolumen 10 umschließt, das den Hals des Helmholtz-Resonators definiert. Der Halskörper 9 weist zwei blechförmige Längswände 11 auf, die jeweils an beiden Abgasrohren 6 anliegen. Die Längswände 11 sind voneinander beabstandet und begrenzen das zuvor genannte Halsvolumen 10. Dabei sind die Längswände 11 so angeordnet, dass zwischen ihnen die Seitenöffnungen 8 in das Halsvolumen 10 einmünden. Ferner sind die beiden Längswände 11 zum Innenraum 3, also zu dem im Folgenden mit 12 bezeichneten Resonanzvolumen des Helmholtz-Resonators offen.
Im gezeigten Beispiel ist der Halskörper 9 vollständig innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet, und zwar insbesondere beabstandet vom Gehäuse 2 positioniert. Der Halskörper 9 weist bei der gezeigten Ausführungsform außerdem eine blechförmige Querwand 13 auf, die ebenfalls eine Begrenzung des Halsvolumens 10 bildet. Dementsprechend ist das Halsvolumen 10 einerseits der Seitenöffnungen 8 durch die Querwand 13 begrenzt und andererseits der Seitenöffnungen 8 zum Resonanzvolumen 12 offen. Hierdurch kann das Halsvolumen 10 genau festgelegt werden, was die Auslegung des Helmholtz-Resonators auf eine bestimmte Resonanzfrequenz vereinfacht.
Zweckmäßig lässt sich der Halskörper 9 entsprechend den 6 und 7 mit Hilfe eines U-förmigen Blechteils 14 herstellen, das insbesondere aus einem einzigen Blechstück geformt sein kann. Schenkel 15 des U-Blechteils 14 bilden die Längswände 11, während eine die beiden Schenkel 15 miteinander verbindende Basis 16 des U-Blechteils 14 die Querwand 13 bildet.
Für die Auslegung des Helmholtz-Resonators hat es sich als günstig herausgestellt, die beiden Seitenöffnungen 8 im Bereich der Querwand 13 anzuordnen. Hierdurch steht quasi das gesamte Halsvolumen 10 zur Erzeugung einer schwingenden Luftmasse zur Verfügung.
Bei einer alternativen Ausführungsform, die hier nicht dargestellt ist, kann auch auf die Querwand 13 verzichtet werden, so dass das Halsvolumen 10 dann beiderseits der Seitenöffnungen 8 zum Resonanzvolumen 12 offen ist. Der Halskörper 9 weist dann zwei einander gegenüberliegende Öffnungen auf, mit denen er mit dem Resonanzvolumen 12 bzw. mit dem Innenraum 3 kommuniziert. Durch die Auswahl unterschiedlicher Abstände zwischen diesen Öffnungen und den Seitenöffnungen 8 ist es insbesondere möglich, den Helmholtz-Resonator für zwei verschiedene Resonanzfrequenzen auszulegen. Dies kann für bestimmte Anwendungen von Vorteil sein.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform liegen sich die Seitenöffnungen 8 innerhalb des Halsvolumens 10 gegenüber. Hierdurch wirkt der Helmholtz-Resonator gleichförmig für beide Abgasrohre 6.
Beim gezeigten Beispiel sind die beiden Abgasrohre 6 geradlinig sowie zueinander parallel durch das Gehäuse 2 hindurchgeführt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Bauformen mit schräg verlaufenden Abgasrohren oder mit gekrümmten Abgasrohren denkbar. Ferner besitzen die Abgasrohre 6 im Beispiel zwischen den Böden 4 jeweils einen konstanten Querschnitt, was insbesondere die Anbringung des Halskörpers 9 erleichtert. Jedoch sind auch hier andere Bauformen denkbar.
Die Längswände 11 und die ggf. vorhandene Querwand 13 sind jeweils „blechförmig” ausgestaltet. Dies bedeutet im vorliegenden Zusammenhang eine im Wesentlichen flache Ausgestaltung der Wände, dass heißt, die jeweilige Wand ist in Längsrichtung und in Breitenrichtung jeweils erheblich größer dimensioniert als in Dickenrichtung. Desweiteren sind die Längswände 11 hier jeweils eben ausgestaltet. Ferner sind die Anlagebereiche, in denen die Längswände 11 an den Abgasrohren 6 anliegen, hier geradlinig ausgestaltet, was eine gasdichte Verbindung zwischen den Längswänden 11 und den Abgasrohren 6 vereinfacht. Beispielsweise kann der Halskörper 9 mit den Abgasrohren 6 verschweißt oder verlötet sein. Ebenso können die Böden 4 mit den Halbschalen 5 verschweißt oder verlötet sein. Auch können die beiden Halbschalen 5 aneinander durch Schweißverbindungen oder Lötverbindungen befestigt sein. Auch die Abgasrohre 6 können an ihren Enden mit dem Kragen 7 der Böden 4 verlötet oder verschweißt sein.
Entsprechend den 2, 4 und 8 kann das Gehäuse 2 gemäß der hier gezeigten Ausführungsform einen Querschnitt in Form einer liegenden Acht aufweisen, dass heißt, die Halbschalen 5 sind jeweils nach außen konkav geformt. Durch diese Einbuchtungen der Halbschalen 5 kann zum einen die Stabilität des Gehäuses 2 erhöht werden. Zum anderen kann dadurch auch das Schwingungsverhalten des Gehäuses 2 in gewünschter Weise beeinflusst werden. Desweiteren lässt sich dadurch auch das Resonanzvolumen 12 zur Auslegung des Helmholtz-Resonators definieren.
Entsprechend der hier gezeigten Ausführungsform sind die Seitenöffnungen 8 mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen. Passend dazu ist die Querwand 13 im Längsschnitt, wie zum Beispiel in 7 ersichtlich halbkreisförmig gestaltet. Die Radien der Seitenöffnungen 8 und der Querwand 3 sind dabei zweckmäßig aufeinander abgestimmt.

Claims

Schalldämper für eine zumindest teilweise zweiflutige Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einem Gehäuse (2), das einen Innenraum (3) umschließt, – mit zwei parallel von Abgas durchströmbaren Abgasrohren (6), die jeweils durch den Innenraum (3) hindurchgeführt sind und die jeweils innerhalb des Gehäuses (2) eine Seitenöffnung (8) aufweisen, – mit einem Halskörper (9), der die beiden Seitenöffnungen (8) der Abgasrohre (6) zur Ausbildung eines Helmholtz-Resonators mit dem als Resonanzvolumen (12) dienenden Innenraum (3) des Gehäuses (2) kommunizierend verbindet, – wobei der Halskörper (9) zwei blechförmige Längswände (11) aufweist, die jeweils an beiden Abgasrohren (6) anliegen und die ein Halsvolumen (10) begrenzen, in das die Seitenöffnungen (8) der Abgasrohre (6) einmünden und das zum Resonanzvolumen (12) offen ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halskörper (9) eine blechförmige Querwand (13) aufweist, die das Halsvolumen (10) einerseits der Seitenöffnungen (8) begrenzt, so dass insbesondere das Halsvolumen (10) nur andererseits der Seitenöffnungen (8) zum Resonanzvolumen (12) offen ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halskörper (9) durch ein U-förmiges Blechteil (14) gebildet ist, dessen Schenkel (15) die Längswände (11) bilden und dessen Basis (16) die Querwand (13) bildet und die beiden Schenkel (15) miteinander verbindet.
Schalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (14) aus einem einzigen Blechstück geformt ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seitenöffnungen (8) im Bereich der Querwand (13) angeordnet sind.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halsvolumen (10) beiderseits der Seitenöffnungen (8) zum Resonanzvolumen (12) offen ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seitenöffnungen (8) im Halsvolumen (10) gegenüber liegen.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohre (6) geradlinig und zueinander parallel durch das Gehäuse (2) hindurchgeführt sind.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in Schalenbauweise ausgestaltet ist.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die in einem zweiflutigen Abschnitt einen Schalldämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.