DE10331479A1 - Silencer for vehicles, has facility with variable attenuation characteristic for pulsating gases - Google Patents

Abstract

An actuation box actuates the closing element (12) at the end of the piston rod (10), which features a negative pressure port (9) in addition to an over-pressure port. This feature enables to lead a negative pressure to the negative pressure side of the membrane (6). This negative pressure allows a controlled opening of the valve. The result is a good acoustic attenuation in the lower speed range as well as a minimized counter-pressure in the higher speed range.

Description

Die Erfindung betrifft Schalldämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik für pulsierende Gase gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention relates to mufflers with variable damping characteristics for pulsating Gases according to the generic term of claim 1.

Ein derartiger Schalldämpfer ist bekannt aus der DE-C 195 03 322 . Dieser Schalldämpfer verwendet zum Öffnen und Schließen eines die pulsierenden Abgase führenden Rohres einen Ventilteller, der an einer Kolbenstange befestigt ist, die eine lineare Bewegung ausführt. Die Kolbenstange selbst ist an der Membran einer Druckdose befestigt. Der Überdruckseite der Membran wird der im Inneren des Schalldämpfers herrschende Druck über eine in die Kolbenstange integrierte Bohrung zugeführt. Eine Druckfeder stützt die Membran gegen den Überdruck. Die Niederdruckseite der Membran steht über eine Gehäuseöffnung mit der Atmosphäre in Verbindung.Such a silencer is known from the DE-C 195 03 322 , This muffler uses to open and close a tube carrying the pulsating exhaust gases, a valve plate which is fixed to a piston rod, which performs a linear movement. The piston rod itself is attached to the diaphragm of a pressure cell. The overpressure side of the diaphragm is supplied to the pressure prevailing in the interior of the muffler via a bore integrated into the piston rod. A compression spring supports the diaphragm against the overpressure. The low-pressure side of the membrane communicates via a housing opening with the atmosphere.

Diese Anordnung ist so gewählt, dass der Ventilteller im Ruhezustand das gasführende Rohr mehr oder weniger verschließt. Der Ruhezustand entspricht einem geringen Überdruck im Schalldämpfer gegenüber dem Atmosphärendruck. Übersteigt der Innendruck im Schalldämpfer, bedingt durch eine Erhöhung des Gasdurchflusses, einen konstruktionsbedingten Schwellwert, so bewegt die vom Überdruck erzeugte Kraft die Membran gegen die Summe der Kräfte von Stützfeder und Atmosphärendruck und der Ventilteller gibt das bisher verschlossene Abgasrohr frei.These Arrangement is chosen that the valve disk at rest, the gas-carrying pipe more or less closes. The idle state corresponds to a slight overpressure in the silencer compared to the Atmospheric pressure. Exceeds the Internal pressure in the silencer, conditioned by an increase Gas flow, a design-related threshold, so moves the overpressure force generated the membrane against the sum of the forces of support spring and atmospheric pressure and the valve plate releases the previously closed exhaust pipe.

Da jeder Schalldämpfer aufgrund der baulichen Gegebenheiten einen ganz spezifischen Strömungswiderstand besitzt, aus dem sich der individuelle Schwellwert des Überdrucks, bei dem sich der Ventilteller zu bewegen beginnt, ergeben muss, müssen die Stützfedern jeweils angepasst werden. Um eine gute akustische Wirkung zu erreichen, ist eine hohe Vorspannkraft der Stützfeder notwendig, was aber gleichzeitig dem vollständigen Öffnen des Ventils im oberen Drehzahl-/Last-Bereich entgegensteht und damit einen höheren Gegendruck zur Folge hat. Wird die Stützfeder relativ weich ausgeführt, um ein vollständiges Öffnen des Ventils im oberen Drehzahl-/Last-Bereich zu ermöglichen, steht dies einer guten akustischen Wirkung im unteren Drehzahlbereich entgegen.There every silencer due to the structural conditions a very specific flow resistance possesses, from which the individual threshold value of the overpressure, in which the valve disk begins to move, must result, have to the support springs each be adapted. To achieve a good acoustic effect, a high biasing force of the support spring is necessary, but what at the same time the complete opening of the Valve in the upper speed / load range precludes and thus a higher one Counterpressure has the consequence. If the support spring is made relatively soft to a complete opening of the Valve in the upper speed / load range to allow this is a good acoustic effect in the lower speed range.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Schalldämpfer so zu verbessern, dass diese entgegengesetzten Anforderungen erfüllt werden können.Of the The present invention is therefore based on the object, the generic silencer so to improve that these opposite requirements are met can.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved through a silencer with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht zur Betätigung des Schließelements an der Kolbenstange eine Betätigungsdose vor, die zusätzlich zum Überdruckanschluss auch einen Unterdruckanschluss besitzt. Dadurch ist es möglich, einen Unterdruck, wie er in Kraftfahrzeugen von einer Unterdruckquelle, wie z. B. Vakuumpumpe für den Bremskraftverstärker vom Bremskreislauf oder vom Motoransaugtrakt zur Verfügung gestellt wird, gezielt auf die Unterdruckseite der Membran zu leiten. Dieser Unterdruck ermöglicht ein gezieltes Öffnen des Ventils. Dies auch, wenn eine relativ starke Stützfeder verwendet wird. Auf diese Weise kann sowohl eine gute akustische Dämpfung im unteren Drehzahlbereich als auch ein minimierter Gegendruck im oberen Drehzahl-/Last-Bereich erreicht werden.The sees solution according to the invention for operation of the closing element on the piston rod an actuating box ago, in addition to overpressure connection also has a vacuum connection. This makes it possible to get one Negative pressure, as in motor vehicles from a vacuum source, such as B. vacuum pump for the brake booster from Brake circuit or provided by the engine intake is to direct to the negative pressure side of the membrane. This Low pressure allows a purposeful opening of the valve. This also if a relatively strong support spring is used. In this way, both a good acoustic attenuation in the Lower speed range as well as a minimized back pressure in the upper Speed / load range can be achieved.

Zusätzlich hat das Ventil semi-aktive Eigenschaften. Bei einem Ausfall der Unterdruck-Steuerung reagiert das Ventil auf den im Schalldämpfer herrschenden Druck und öffnet im oberen Drehzahl-/Last-Bereich wenigstens teilweise.Additionally has the valve has semi-active properties. In case of failure of the vacuum control the valve reacts to the pressure prevailing in the silencer and opens in upper speed / load range at least partially.

Die Möglichkeit, das Ventil gezielt zu öffnen, bietet den Vorteil, die subjektive Akustik gezielt zu gestalten. Beispielsweise kann durch das Öffnen des Ventils bei hoher Motorlast in der Beschleunigungsphase des Fahrzeugs den Insassen eine akustische Rückmeldung des Motors zuteil werden. Die Steuerung des Unterdrucks erfolgt optimal durch die elektronische Motorsteuerung.The Possibility, to open the valve specifically offers the advantage of deliberately shaping the subjective acoustics. For example can by opening of the valve at high engine load in the acceleration phase of Vehicle the occupants an acoustic feedback from the engine become. The control of the negative pressure is optimal by the Electronic engine control.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Based the drawing is intended to illustrate the invention in the form of an embodiment be explained in more detail.

Die Figur zeigt einen Abgasschalldämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik. Dieser besitzt ein Gehäuse 2, dessen Inneres mit Hilfe einer Trennwand 2.2 in zwei Kammern 2.1, 2.3 unterteilt ist, wobei sich in der Kammer 2.3 eine perforierte Zwischenwand befindet. Vom Gaseinlass 1 führt ein Abgas-Zuleitungsrohr 3.1 in das Gehäuse 2 hinein. Ein Abgas-Ableitungsrohr 3.2 führt am Gasauslass 4 aus dem Gehäuse 2 heraus. Das Ende des Zuleitungsrohrs 3.1 kann mit Hilfe eines Ventiltellers 12 verschlossen werden.The figure shows an exhaust muffler with variable damping characteristics. This has a housing 2 whose interior is using a partition wall 2.2 in two chambers 2.1 . 2.3 is divided, being in the chamber 2.3 a perforated partition is located. From the gas inlet 1 leads an exhaust gas supply pipe 3.1 in the case 2 into it. An exhaust gas discharge pipe 3.2 leads at the gas outlet 4 out of the case 2 out. The end of the supply pipe 3.1 Can with the help of a valve disk 12 be closed.

Der Ventilteller 12 sitzt an einer Kolbenstange 10, die ihrerseits Bestandteil einer Druckdose 5 ist, die von außen in eine Gehäusewand 2 eingesetzt ist.The valve plate 12 sits on a piston rod 10 , which in turn are part of a pressure cell 5 is that from the outside into a housing wall 2 is used.

Ist das Ende des Zuleitungsrohrs 3.1 versperrt, strömt das Abgas über das Zweigrohr 3.3 in die erste Expansionskammer 2.1 und durch ein weiteres Gasrohr 3.4 in die zweite Expansionskammer 2.3, wo sie in das Ableitungsrohr 3.2 eintritt, um am Gasauslass 4 das Gehäuse 2 zu verlassen.Is the end of the supply pipe 3.1 blocked, the exhaust gas flows over the branch pipe 3.3 in the first expansion chamber 2.1 and through another gas pipe 3.4 into the second expansion chamber 2.3 where they are in the discharge pipe 3.2 enters to the gas outlet 4 the housing 2 to leave.

Optional wird auf das Zweigrohr 3.3 verzichtet, das gesamte Abgas strömt durch den Spalt zwischen Ventilteller 12 und Zuleitungsrohr 3.1.Optional is on the branch pipe 3.3 dispensed, the entire exhaust gas flows through the gap between the valve disk 12 and supply pipe 3.1 ,

Ist das Ende des Zuleitungsrohrs 3.1 geöffnet, wie in der Figur dargestellt, strömt das Abgas aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes direkt in die zweite Expansionskammer 2.3 und verlässt das Gehäuse 2 durch das Ableitungsrohr 3.2.Is the end of the supply pipe 3.1 opened, as shown in the figure, the exhaust gas flows directly into the second expansion chamber due to the lower flow resistance 2.3 and leaves the case 2 through the discharge pipe 3.2 ,

In der Druckdose 5 erkennt man eine Membran 6, die auf der dem Gehäuse 2 zugewandten Seite eine Überdruckseite, auf der dem Gehäuse 2 abgewandten Seite eine Unterdruckseite besitzt. An der Membran 6 ist ein Kolben 8 befestigt, an dem die Kolbenstange 10 montiert ist, die an ihrem freien Ende den Ventilteller 12 trägt. Die Kolbenstange 10 ist hohl, wodurch ein Kanal 11 entsteht, der den Überdruck aus dem Inneren des Schalldämpfergehäuses 2 bzw. des Gaszuleitungsrohr 3.1 auf die Überdruckseite der Membran 6 leitet.In the pressure box 5 you can see a membrane 6 on the case 2 facing side, a pressure side, on the housing 2 opposite side has a negative pressure side. At the membrane 6 is a piston 8th attached to which the piston rod 10 is mounted, the valve plate at its free end 12 wearing. The piston rod 10 is hollow, creating a channel 11 arises, the pressure from the inside of the muffler housing 2 or the gas supply pipe 3.1 on the overpressure side of the membrane 6 passes.

Die Unterdruckseite der Membran 6 wird von einer Stützfeder 7 gestützt. Neben der Feder 7 ist in die Druckdose 5 ein Unterdruckanschluss 9 eingesetzt, der einen von einer Unterdruckquelle wie z. B. Vakuumpumpe für den Bremskraftverstärker oder vom Ansaugtrakt des Fahrzeugs zur Verfügung gestellten Unterdruck auf die Unterdruckseite der Membran 6 leitet. Mit einer Steuereinrichtung wird der Unterdruck bei Bedarf geschalten, um das Ventil vollständig zu öffnen.The negative pressure side of the membrane 6 is from a support spring 7 supported. Next to the spring 7 is in the pressure box 5 a vacuum connection 9 used, the one of a vacuum source such. B. Vacuum pump for the brake booster or provided by the intake of the vehicle vacuum provided on the negative pressure side of the membrane 6 passes. With a control device, the negative pressure is switched as needed to fully open the valve.

Claims (1)

Schalldämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik für pulsierende Gase, im wesentlichen umfassend – ein Gehäuse (2), – ein Gaszuleitungsrohr (1) ins Gehäuse (2), – darin integrierte Rohre (3.1, 3.2, 3.3, 3.4), – eine Druckdose (5) mit – Membran (6), – Stützfeder (7), – Kolben (8) – und Kolbenstange (10), – ein Ventilschließelement (12) an der Kolbenstange (10) – und eine Druckleitung (11), die den Gasgesamtdruck aus dem Inneren des Gehäuses (2) durch die Kolbenstange (10) hindurch auf die Überdruckseite der Membran (6) leitet, gekennzeichnet durch das Merkmal: – in die Druckdose (5) ist ein Unterdruckanschluss (9) eingefügt, der einen Unterdruck auf die Unterdruckseite der Membran (6) leitet.Muffler with variable damping characteristic for pulsating gases, essentially comprising - a housing ( 2 ), - a gas supply pipe ( 1 ) into the housing ( 2 ), - pipes integrated therein ( 3.1 . 3.2 . 3.3 . 3.4 ), - a pressure cell ( 5 ) with membrane ( 6 ), - supporting spring ( 7 ), - Piston ( 8th ) And piston rod ( 10 ), - a valve closing element ( 12 ) on the piston rod ( 10 ) - and a pressure line ( 11 ), which determines the total gas pressure from inside the housing ( 2 ) through the piston rod ( 10 ) through to the overpressure side of the membrane ( 6 ), characterized by the feature: - in the pressure box ( 5 ) is a vacuum connection ( 9 ), which creates a negative pressure on the negative pressure side of the membrane ( 6 ).