DE29803183U1

DE29803183U1 - Vorrichtung zum Verändern der Akustik eines Abgasschalldämpfers

Info

Publication number: DE29803183U1
Application number: DE29803183U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2008-02-25

Description

PATENTANWÄLTE* DIPL.-ING. F. W. MOLL · DIPL.-ING. H. CH. BITTERICH ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

LANDAU/PFALZ

23.02.1998 B/Fa.

Heinrich Gillet GmbH & Co. KG, 67480 Edenkoben

Vorrichtung zum Verändern der Akustik eines Abgasschalldämpfers

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Verändern der Akustik eines Abgasschalldämpfers für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist seit langem bekannt, die Akustik von Abgasschalldämpfern für Verbrennungsmotoren in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors zu verändern. Man vergleiche beispielsweise die US 20 72 372, die US 4 484 659, die DE-U 89 08 244, die DE-Zeitschrift "MTZ Motortechnische Zeitschrift", 53 (1992), Heft 7/8, Seite .356 bis 361 oder die Publikation "Charakteristiks of ... Mode Mufflers" in "SAE Technical Paper Series" 890612, herausgegeben anläßlich der vom 27. Februar bis 03. März 1989 stattgefundenen "International Congress and Exposition" in Detroit, Michigan, USA.

Allen diesen bekannten Schalldämpfern, so unterschiedlich ihre Konstruktionen auch sein mögen, ist gemeinsam, daß sie bei kleinen Motordrehzahlen bzw. Motorbelastungen eine hohe akustische Dämpfung haben und daß bei höheren Drehzahlen bzw. Motorbelastungen die akustische Dämpfung reduziert wird. Die Umschaltung selbst erfolgt entweder drehzahlabhängig, wobei die Umschaltung üblicherweise im Drehzahlbereich zwischen 2000 und 3000/Minute erfolgt, oder gegendruckabhängig, wobei die Umschaltung üblicherweise im Bereich zwischen 0,1 und 0,3 bar erfolgt.

Manchmal besteht jedoch der Wunsch, die Akustik des Schalldämpfers nach anderen Kriterien zu verändern. So haben beispielsweise die Benutzer von sportlichen Fahrzeugen durchweg den Wunsch, daß ihr Fahrzeug auch ein sportliches Auspuffgeräusch abgibt, insbesondere im Leerlauf und beim Anfahren. In der Vergangenheit wurde dies

einmal mit Hilfe eines Seilzugs realisiert, mit dessen Hilfe der Fahrer eine in den Schalldämpfer eingebaute Klappe von Hand betätigen konnte. Eine solche Lösung ist jedoch unbefriedigend, zumal sie die Gefahr beinhaltet, daß der Fahrer vergißt, die Klappe nach dem Anfahren wieder zu schließen, um bei größeren Drehzahlen bzw. Motorleistungen das Mündungsgeräusch innerhalb der gesetzlichen Vorgabewerte zu halten.

Die Einhaltung der gesetzlichen Werte wird bei Schalldämpfern mit umschaltbarer Akustik durch ein weiteres Problem erschwert. Wird der Schließkörper des Umschaltventils vom Abgasgegendruck gesteuert, so schlägt der Ventilschließkörper im Übergangsbereich aufgrund der vom Verbrennungsmotor erzeugten Druckpulsationen periodisch auf den Ventilsitz. Dies führt zu erhöhter Geräusch- und Verschleißbildung. Ein vergleichbarer Effekt tritt auch bei den drehzahlgesteuerten Schalldämpfern mit umschaltbarer Akustik auf, und zwar aufgrund der thermischen Ausdehnungsdifferenzen und der Erschütterungen im fahrenden Fahrzeug. Aus diesen Gründen werden in der Praxis die Ventilschließkörper so dimensioniert, daß sie den Ventilsitz nicht berühren können. *

Es versteht sich, daß der in diesem Fall zwischen Ventilschließkörper und Ventilsitz verbleibende Spalt die Akustik des Schalldämpfers ungünstig beeinflußt. Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß dies insbesondere dann besonders nachteilig ist, wenn der Schalldämpfer den oben erwähnten Sportsound erzeugen und gleichzeitig die gesetzlichen Vorschriften über das Mündungsgeräusch erfüllen soll. Dies resultiert aus der extremen Dynamik des vom Motor erzeugten Schalls.

Der im Anspruch 1 definierte Schalldämpfer ist in der Lage, genau diese beiden Bedingungen zu erfüllen.

Gemäß einer Weiterbildung befindet sich zwischen Rohrende und Schließkörper ein torusförmiges Drahtkissen. Dank diesem Kissen kann der Ventilschließkörper dicht auf dem Ventilsitz aufsitzen, ohne daß erhöhter Verschleiß zu befürchten ist. Gleichzeitig ist die akustische Wirkung bei geschlossenem Ventil maximal. Diese Maximierung der Wirkung des Ventilschließkörpers erlaubt es nun, die mit ihm in Serie liegenden Dämpfungselemente auf minimale Wirkung zu dimensionieren. Dadurch wird der Unterschied der Wirkung, die sich bei offenem und geschlossenem Ventil einstellt, größtmöglich. Bei schwacher Schallanregung im Leerlauf können durch das geöffnete Ventil die niedrigen Frequenzen den Schalldämpfer nahezu ungedämpft passieren und somit den gewünschten Schalleindruck erzeugen. Bei größerer Motordrehzahl und -last dagegen stellt sich die für die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben erforderliche Dämpfung der hohen Schalldrücke durch das Schließen des Ventils ein.

Vorzugsweise ist das Dichtelement ein torusförmiges Kissen aus einem Drahtgestrick oder -gewirke. Derartige¹ Kissen haben sich beim Bau von Schalldämpfern und Katalysatoren für Verbrennungsmotoren bereits grundsätzlich bewährt.

Vorzugsweise erfolgt die Betätigung des Ventils mittels einer Druckdose. Es versteht sich, daß aber auch andere Betätigungsorgane, z. B. auf elektromagnetischer Basis, geeignet sind. Die Ansteuerung erfolgt vorteilhafterweise durch das elektronische Motormanagement.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Figur zeigt in rein schematischer Darstellung einen Abgasschalldämpfer für Verbrennungsmotoren, der im Hinblick auf eine subjektive Geräuschgestaltung derart umschaltbar ist, daß sich im Leerlaufbetrieb und bei kleiner Motordrehzahl bzw. -last ein sogenanntes sportliches Mündungsgeräusch einstellt.

In einem Gehäuse 1 sind zwei Zwischenwände 2, 3 vorgesehen, durch die ein Eingangsrohr 4, ein Ausgangsrohr 5 und ein Zwischenrohr 6 mit reduziertem Durchmesser hindurchtreten. Das Ausgangsrohr 5 ist zwischen den Zwischenwänden 2, 3 mit Perforationen-10 versehen. Zusätzlich ist der Raum um die Perforationen 10 herum mit schalldämpfendem Material 7, 8 gefüllt.

Das Ende 11 des Eingangsrohrs 4 ist mit einem Ventilteller 12 verschlossen. Der Ventilteller 12 sitzt an einer Kolbenstange, die von einer Membrandose 14 bewegt wird. Der Membrandose 14 wird der Steuerdruck über eine Druckleitung 15 zugeführt. Zur Betätigung kommt sowohl der Abgasgegendruck des Schalldämpfers selbst als auch der im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors erzeugte Unterdruck, der beispielsweise zur Betätigung der Servobremse dient, in Betracht.

Auf dem Ende 11 des Eingangsrohrs 4 befindet sich ein torusförmiges Kissen 13 aus einem Drahtgestrick oder -gewirke. Dieses gleich Vibrationen des Ventiltellers elastisch aus. Dadurch ist es möglich, den Ventilteller 12 so zu dimensionieren, daß er das Eingangsrohr 4 dicht verschließt. Auf diese Weise wird die schalldämpfende Wirkung bei geschlossenem Ventil maximal.

Bei offenem Ventil, was im Leerlauf bei kleiner Motordrehzahl bzw. - last der Fall ist, gelangt der vom Verbrennungsmotor erzeugte Schall durch das Eingangsrohr 4 direkt in das Ausgangsrohr 5. Dabei werden die besonders störenden hohen und mittleren

Frequenzen durch das das Ausgangsrohr 5 umgebende schalldämpfende Material 7, 8 absorbiert, während die tiefen Frequenzanteile, die für das sportliche Mündungsgeräusch verantwortlich sind, praktisch ungehindert passieren können. Bei mittlerer Motordrehzahl bzw. last schließt das Ventil und der Schall gelangt durch die Öffnung 9 im Eingangsrohr 4 und das Zwischenrohr 6 zum Ausgangsrohr 5, wobei auch die tiefen Frequenzen optimal gedämpft werden, wie es die gesetzlichen Vorschriften verlangen. Bei weiter steigender Motordrehzahl bzw. -last öffnet das Ventil wieder, um den Abgas-Gegendruck und das Gasrauschen zu begrenzen,.

Claims

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Verändern der Akustik eines Abgasschalldämpfers für Verbrennungsmotoren, im wesentlichen umfassend

- ein Gehäuse (1),

- Zwischenwände (2, 3) im Gehäuse (1),

- ein Eingangsrohr (4),

- ein Ausgangsrohr (5),

- wenigstens ein Zwischenrohr (6),

- schalldämpfendes Material (7, 8) um die geeignet perforierten Rohre (5)

- und ein gesteuertes Ventil mit einem Schließkörper (12), der das Ende (11) eines der Rohre (4) verschließt oder freigibt,

gekennzeichnet durch das Merkmal:

- das Ventil

-- öffnet das Rohr (4) bei kleiner Motordrehzahl bzw. -last,

- schließt das Rohr (4) bei mittlerer Motordrehzahl bzw. -last

- und öffnet das Rohr (4) bei weiter steigender Motordrehzahl bzw. -last.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- zwischen Rohrende (11) und Schließkörper (12) befindet sich ein elastisches Dichtungselement (13).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- das Dichtungselement (13) ist ein torusförmiges Drahtkissen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- eine Druckdose (14) betätigt den Schließkörper (12).