DE3641942A1

DE3641942A1 - ABSORPTION EXHAUST SILENCER

Info

Publication number: DE3641942A1
Application number: DE19863641942
Authority: DE
Inventors: Hermann Ermer
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-23
Also published as: DE3641942C2; EP0274659A1; EP0274659B1; ES2022280B3; ATE63973T1

Abstract

An absorption silencer, particularly a multi-stage silencer, having a main silencer with a built-in resonator silencer connected upstream of a secondary silencer, the main silencer comprising a directly stressed resonator (8), tuned to low frequencies, with a resonator tube (7) projecting into the exhaust gas flow against the flow direction of the main gas flow. <IMAGE>

Description

Neben reinen Absorptions-Schalldämpfern und entsprechend reinen Resonator-Schalldämpfern sind auch bereits Kombinationsanordnungen vorgeschlagen worden, bei denen innerhalb eines Schalldämpfergehäuses ein Abgasschalldämpfer mit einem Resonator kombiniert ist, um spezielle Frequenzen selektiv im Resonator zu bedämpfen.In addition to pure absorption silencers and accordingly pure Resonator silencers are already combination arrangements have been proposed in which within a silencer housing an exhaust silencer with a resonator is combined to selectively select specific frequencies in the resonator to dampen.

Bei umfangreichen der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Versuchen konnte festgestellt werden, daß ein wesentliches Problem der Schalldämpfung, nämlich die Beseitigung des sog. Anfahrbrumms, in Verbindung mit einer sehr breitbandigen Erniedrigung des Schallpegels sehr einfach dadurch erreicht werden kann, daß der Hauptschalldämpfer einen auf tiefe Frequenzen abgestimmten direkt beaufschlagten Resonator mit einem in den Abgasstrom hineinragenden Resonatorrohr umfaßt. Dabei soll das Resonatorrohr bevorzugt entgegen dem Abgasstrom in diesen hineinragen. In extensive on the basis of the present invention Trials have shown that an essential one Problem of sound absorption, namely the elimination of the so-called Start-up humming, in connection with a very broad-band degradation of the sound level very easily achieved can be that the main silencer one on low frequencies tuned directly loaded resonator with a includes resonator tube projecting into the exhaust gas stream. Here the resonator tube should preferably counter the exhaust gas flow in protrude this.

Eine besonders wirksame Beseitigung des störenden erhöhten Schallpegels beim Anfahren erreicht man in Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die EigenfrequenzA particularly effective removal of the annoying increased Sound level when starting is achieved in further training Invention in that the natural frequency

wobei V das Volumen des Resonators, l die Länge des Resonatorrohrs und A der Querschnitt des Resonatorrohrs bedeutet, abgestimmt ist auf den Wert , wobei n die Motordrehzahl und z die Zylinderanzahl bedeuten.where V is the volume of the resonator, l is the length of the resonator tube and A is the cross section of the resonator tube is matched to the value, where n is the engine speed and z is the number of cylinders.

Optimale Dämpfungsverhältnisse ergeben sich gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung bei einer Ausbildung, bei der das Verhältnis des Querschnitts A _R des Resonatorrohrs zum Querschnitt A _AK des Abgaskanals im Einmündungsbereich des Resonatorrohrs in den Abgaskanal etwa 1 : 3 beträgt und wenn darüber hinaus der Abstand zwischen dem Resonatorrohr und dem Abgaskanaleintrittsquerschnitt etwa gleich dessen Durchmesser ist.According to a further feature of the present invention, optimal damping ratios result in a design in which the ratio of the cross section A _{R of} the resonator tube to the cross section A _{AK of} the exhaust gas duct in the region of the mouth of the resonator tube into the exhaust gas duct is approximately 1: 3 and if the distance between them is also greater the resonator tube and the exhaust duct inlet cross section is approximately equal to its diameter.

Um eine Durchstrahlung des Absorptions-Schalldämpferteils zu vermeiden, soll das den Absorberteil durchsetzende gelochte Abgasrohr möglichst gekrümmt ausgebildet sein, wobei es sich weiter als vorteilhaft erwiesen hat, wenn das Abgasrohr stromabwärts der Einmündung des Resonatorrohrs einen Gegenkonus aufweist.In order to irradiate the absorption muffler part should avoid the perforated exhaust pipe passing through the absorber part be as curved as possible, whereby it continues has proven to be advantageous if the exhaust pipe is downstream has a counter cone at the mouth of the resonator tube.

Sehr günstige Verhältnisse, insbesondere auch was den Aufbau anlangt, da in diesem Fall der Deckel zwischen Resonator und Absorberteil ohne Einfädeln des Resonatorrohrs einfach eingelegt werden kann, ergeben sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß das etwa um 180° gebogene Resonatorrohr mit seinem Mittelabschnitt unmittelbar der einen schmalen Seitenwand des flach ausgebildeten Schalldämpfergehäuses benachbart verläuft, wobei das Schalldämpfergehäuse in an sich bekannter Weise bevorzugt aus gezogenen Halbschalen aufgebaut sein kann, was eine besonders günstige Anpassung an den Unterboden des Fahrzeugs und damit eine Reduzierung des CW-Werts erlaubt. Very favorable conditions, especially when it comes to construction, since in this case the cover between the resonator and the absorber part simply inserted without threading the resonator tube can be obtained in a further embodiment of the invention in that the resonator tube is bent by about 180 ° with its Middle section directly of a narrow side wall of the flat muffler housing runs adjacent, the muffler housing being preferred in a manner known per se can be constructed from drawn half shells, which is a special favorable adaptation to the underbody of the vehicle and thus allowing a reduction in the CW value.

Obgleich der vorstehend beschriebene Absorptions-Abgasschalldämpfer mit zusätzlich eingebautem speziellem Resonator auch für sich alleine verwendet werden kann, hat es sich als besonders wirksam erwiesen, ihn in als Teil einer mehrstufigen Abgasschalldämpferanlage einzusetzen, wobei es wegen seiner sehr günstigen Dämpfungseigenschaften ausreicht, einen ihm nachgeschalteten Nachschalldämpfer als einfachen Helmholtz-Resonator auszubilden, während es bei bisherigen mehrstufigen Abgasschalldämpfern zur Erzielung der gewünschten Dämpfungswerte meist erforderlich war, auch den Nachschalldämpfer sehr bauaufwendig auszulegen. Dabei bleibt es den jeweiligen speziellen Motorverhältnissen überlassen, ob zusätzlich noch ein Vorschalldämpfer eingesetzt wird oder nicht, wobei der Aufbau des Vorschalldämpfers hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften des Hauptschalldämpfers relativ unkritisch ist.Although the above-described absorption exhaust silencer with an additional built-in special resonator can be used on its own, it has turned out to be special proven effective in being part of a multi-stage Exhaust silencer system to use, because of its very favorable damping properties is sufficient, a downstream Rear silencer as a simple Helmholtz resonator train while using previous multi-stage exhaust silencers to achieve the desired damping values was mostly required, also the rear silencer was very complex to interpret. It remains the respective special Engine conditions, whether an additional front silencer is used or not, the structure of the front silencer with regard to the damping properties of the main silencer is relatively uncritical.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigtFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of an exemplary embodiment as well as from the drawing. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Absorptions- Schalldämpfer mit angekoppeltem Resonator, Fig. 1 shows a section through an inventive absorption silencer with a coupled resonator,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Nachschalldämpfer, wie er bevorzugt in Verbindung mit einem Schalldämpfer nach den Fig. 1 und 2 bei mehrstufigen Abgasschalldämpferanlagen Verwendung finden kann. Fig. 3 shows a longitudinal section through a rear silencer, as it can preferably be used in connection with a silencer according to FIGS. 1 and 2 in multi-stage exhaust silencer systems.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte, insbesondere als Mittelschalldämpfer in mehrstufigen Abgasschalldämpferanlagen geeignete Schalldämpfer umfaßt ein vorzugsweise aus gezogenen Halbschalen aufgebautes Schalldämpfergehäuse 1, in welchem eine erste Absorber-Schalldämpferkammer 2 angeordnet ist, die von einem gekrümmten, mit nur andeutungsweise gezeigten Gasaustrittsbohrungen 4 versehenen Abgasrohr 3 durchsetzt ist. Vom Eintrittsrohr 5, das beispielsweise an den Auslaß eines Vorschalldämpfers gekoppelt sein kann, erweitert sich das Abgasrohr zunächst bis zu einem Nenn-Abgaskanaleintrittsquerschnitt D. Etwa in diesem Bereich mündet entgegen der Gasströmrichtung ein Resonatorrohr 7 in den Abgaskanal ein, welches im wesentlichen U-förmig gebogen in eine Resonatorkammer 8 mit dem Volumen V einmündet. Zur Montageerleichterung ist dabei die Anordnung so gewählt, daß der Mittelabschnitt 9 des U-förmigen Resonatorrohrs im wesentlichen eng benachbart an einer der Schmalseiten des flachen Schalldämpfergehäuses 1 verläuft, so daß er zwischen dieser Schmalseite und einer entsprechenden Einbuchtung 10 des zwischen dem Absorberabschnitt 2 und dem Resonatorraum 8 angeordneten Deckels 11 eingelegt werden kann. Stromabwärts von der Mündungsstelle des Resonatorrohrs 7, deren Abstand vom Punkt 6, an dem der Nenn-Abgaskanaleintrittsquerschnitt D erreicht ist, etwa diesem Durchmesser D entsprechen soll, ist ein Gegenkonus 12 vorgesehen.The illustrated in FIGS. 1 and 2, especially as a middle muffler in multi-stage muffler systems suitable silencer comprises a preferably constructed of drawn half-shells muffler housing 1, in which a first absorber muffler chamber 2 is arranged, of a curved, with only schematically shown gas outlet holes 4 provided exhaust pipe 3 is penetrated. From the inlet pipe 5 , which can be coupled, for example, to the outlet of a pre-silencer, the exhaust pipe initially widens to a nominal exhaust duct inlet cross section D. Approximately in this area, a resonator tube 7 opens into the exhaust gas duct in the direction opposite to the gas flow direction and opens into a resonator chamber 8 with the volume V in a substantially U-shaped manner. To facilitate assembly, the arrangement is chosen so that the central section 9 of the U-shaped resonator tube runs essentially closely adjacent to one of the narrow sides of the flat muffler housing 1 , so that it is between this narrow side and a corresponding indentation 10 between the absorber section 2 and the Resonator space 8 arranged lid 11 can be inserted. A counter cone 12 is provided downstream of the mouth of the resonator tube 7 , the distance of which from the point 6 , at which the nominal exhaust gas duct cross section D is reached, should correspond approximately to this diameter D.

Die Frequenz F, bei der der Anfahrbrumm auftritt, wird bestimmt durch die Motorgrundfrequenz bei der entsprechenden Drehzahl n und ergibt sich zu (Zylinderanzahl), was für einen 4-Zylindermotor eine Frequenz von etwa 50 Hz und für einen 6-Zylindermotor eine Frequenz von 75 Hz bedeutet. Auf diesen entsprechenden Frequenzwert legt man die Frequenz des durch das Resonatorrohr 7 und den Resonanzraum 8 gebildeten Resonators, wobei sich diese Frequenz ergibt zuThe frequency F at which the starting hum occurs is determined by the basic engine frequency at the corresponding speed n and results in (number of cylinders), which is a frequency of approximately 50 Hz for a 4-cylinder engine and a frequency of 75 for a 6-cylinder engine Hz means. The frequency of the resonator formed by the resonator tube 7 and the resonance chamber 8 is placed on this corresponding frequency value, this frequency resulting

wobei V das Resonatorvolumen, A die Querschnittsfläche des Resonatorrohrs und l dessen Länge ist. Andeutungsweise ist im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 auch das Flächenverhältnis des Resonatorrohrquerschnitts zum Abgaskanaleintrittsquerschnitt D zu etwa 1 : 3 gewählt, wodurch sich - wie durch umfangreiche Versuche nachgewiesen werden konnte - besonders gute Dämpfungseigenschaften ergeben. In Fig. 3 ist ein einfacher Helmholtzresonator dargestellt, wie er in Verbindung mit einem Schalldämpfer nach den Fig. 1 und 2 als Nachschalldämpfer verwendet werden kann. Durch die besonders vorteilhaften Dämpfungseigenschaften des Resonators nach den Fig. 1 und 2 bedarf es keines komplizierten Nachschalldämpfers, sondern es genügt für praktisch alle Anwendungsfälle ein derart einfacher Nachschalldämpfer, wie er in Fig. 3 gezeigt ist.where V is the resonator volume, A is the cross-sectional area of the resonator tube and l is its length. Indicatively, in the embodiment of Figures 1 and 2, the area ratio of Resonatorrohrquerschnitts to the exhaust channel inlet cross-section D to about 1: 3 is selected, whereby - as has been demonstrated by extensive testing - give particularly good damping properties.. In Fig. 3 a simple Helmholtz resonator is shown as it can be used in connection with a silencer according to FIGS. 1 and 2 as a rear silencer. Due to the particularly advantageous damping properties of the resonator according to FIGS. 1 and 2, no complicated rear silencer is required, but a simple rear silencer such as that shown in FIG. 3 is sufficient for practically all applications.

Claims

1. Absorption exhaust muffler, in particular multi-stage exhaust muffler with a main muffler upstream of a rear muffler with a built-in resonator muffler, characterized in that the main muffler comprises a resonator ( 8 ) tuned to low frequencies with a resonator tube ( 7 ) projecting into the exhaust gas stream .

2. Exhaust silencer according to claim 1, characterized in that the resonator tube ( 7 ) protrudes into the exhaust gas flow in this.

3. Exhaust silencer according to claim 1 or 2, characterized in that the natural frequency of the resonator to the frequency of the start hum is matched, where V is the volume of the resonator, l is the length and A is the cross section of the resonator tube, n is the speed of the motor and z is the number of cylinders.

4. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the cross section A _{R of} the resonator tube ( 7 ) to the cross section A _{AK of} the exhaust duct in the mouth region of the resonator tube is approximately 1: 3.

5. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance between the resonator tube ( 7 ) and the exhaust duct inlet cross section ( 6 ) is approximately equal to its diameter (D) .

6. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the perforated exhaust pipe passing through the absorber part ( 3 ) is curved.

7. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the exhaust pipe ( 3 ) downstream of the mouth of the resonator tube ( 7 ) has a cone ( 12 ).

8. Exhaust muffler according to one of claims 1 to 7, characterized in that the approximately 180 ° bent resonator tube with its central portion directly adjacent to a narrow side wall of the flat muffler housing ( 1 ).

9. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the silencer housing ( 1 ) is constructed from drawn half-shells.

10. Exhaust silencer according to one of claims 1 to 9, characterized in that a simple Helmholtz Resonator constructed rear silencer is connected downstream.