DE3620552A1 - Abgasschalldaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer, insbesondere für Motorräder mit Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschinen, mit einem Absorptionsschalldämpfer und mit einem in Strömungs­ richtung der Abgase daran anschließenden Absorptions- Reflexionsschalldämpfer, der ein Gehäuse mit drei hintereinan­ der angeordneten Kammern aufweist, welche von drei im wesent­ lichen parallel verlaufenden Kanälen durchsetzt sind, die im Bereich der mittleren Kammer mit Öffnungen versehen sind, wo­ bei ein erster, mit dem Absorptionsschalldämpfer verbundener Kanal die erste äußere und die mittlere Kammer durchsetzt und in die zweite äußere Kammer mündet, ein zweiter Kanal die beiden äußeren Kammern über die mittlere Kammer miteinander verbindet, und ein dritter Kanal für den Abgasaustritt diese zweite äußere Kammer und die mittlere Kammer durchsetzt und in die erste äußere Kammer mündet, und wobei die beiden äuße­ ren Kammern als Resonatorräume dienen und die mittlere Kammer mit einem schalldämmenden Material gefüllt ist und als Ab­ sorptionsfilter ausgebildet ist.

Abgasschalldämpfer, bei welchen ein Absorptions-Refle­ xionsschalldämpfer in Verbindung mit einer Expansionsbirne verwendet wird, sind für Zweitaktbrennkraftmaschinen bereits bekannt (AT-PS 3 66 152). Diese Kombination bewirkt bei sol­ chen Zweitaktbrennkraftmaschinen optimale Dämpfungseigenschaf­ ten sowohl in niedrigen als auch in hohen Frequenzbereichen, wobei bei entsprechender Dimensionierung der einzelnen Teile keine ungünstige Beeinflussung der Leistungsabgabe hervor­ gerufen wird. Für Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschinen ist jedoch eine solche Kombination eines Absorptions-Reflexions­ schalldämpfers mit einer Expansionsbirne nicht geeignet.

Es sind auch Absorptionsschalldämpfer bekannt, deren Ge­ häuse aus zwei konzentrischen Rohren besteht, zwischen wel­ chen ein schalldämmendes Material angeordnet ist, wobei das innere Rohr mit Öffnungen versehen ist (CH-PS 3 62 890).

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Abgasschalldämpfer zu schaffen, der eine kleine Bau­ größe und ein geringes Gewicht aufweist und durch den dennoch die Abgase von allen vier Zylindern einer Viertaktbrennkraft­ maschine abgeführt werden können, so daß anstelle der bisher verwendeten zwei Abgasschalldämpfer bei solchen Vierzylinder- Viertaktbrennkraftmaschinen nur mehr ein einziger Schall­ dämpfer erforderlich ist. Der erfindungsgemäße Abgasschall­ dämpfer soll weiters die gesetzlichen Vorschriften hinsicht­ lich der Geräuschdämmung erfüllen und einen optimalen Wir­ kungsgrad aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Gehäuse des Absorptionsschalldämpfers aus zwei konzentri­ schen Rohren besteht, von welchen das innere Rohr mit Öffnun­ gen versehen ist, wobei der Zwischenraum zwischen diesen bei­ den Rohren mit einem schalldämmenden Material gefüllt ist, daß in der ersten äußeren Kammer des Absorptions-Reflexions­ schalldämpfers eine ein unmittelbares Überströmen der Abgase vom zweiten Kanal in den dritten Kanal verhindernde Trennwand angeordnet ist, und daß der in die zweite äußere Kammer ra­ gende Endbereich der in dieser Kammer mündenden Kanäle, näm­ lich des ersten Kanales und des zweiten Kanales, als Filter­ drossel ausgebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Abgasschalldämpfers wird das Abgas durch vier voneinander getrennten Kammern geführt, von welchen zwei Kammern als Re­ sonatorräume und die übrigen zwei Kammern als Absorptions­ filter ausgebildet sind, wobei durch die Trennwand in der ei­ nen als Resonatorraum dienenden Kammer ein direktes Überströmen der Abgase vom zweiten Kanal in den dritten Kanal verhindert und durch die Ausbildung der Endbereiche des ersten Kanales und des zweiten Kanales in der zweiten äußeren Kammer als Filterdrossel der zur Geräuschreduzierung ohne Leistungsver­ lust erforderliche Staudruck gewährleistet ist. Durch Kombi­ nation aller dieser Merkmale wird der angestrebte Effekt in optimaler Weise erzielt.

Zweckmäßig verhält sich der Durchmesser des inneren, mit Öffnungen versehenen Rohres des Absorptionsschalldämpfers zum Durchmesser des äußeren Rohres des Absorptionsschalldämpfers wie 0,7 bis 0,8 : 1. Bei einer solchen Dimensionierung weist der Durchmesser des äußeren Rohres eine Größe auf, die einer­ seits eine formschöne und funktionsgerechte Anbringung am Fahrzeug, insbesondere am Motorrad, ermöglicht, andererseits wird hierbei eine ausreichende Geräuschdämmung erzielt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Kanäle einen etwa kreissegmentförmigen Querschnitt auf, wobei die Kreisbögen der Gehäusewand gewendet sind. Diese Ausbildung gewährleistet eine optimale Ausnützung des Gehäusequerschnittes, so daß der Gehäusedurchmesser klein gehalten werden kann und trotzdem die erforderlichen Kanal­ querschnitte vorhanden sind. Ein kleiner Gehäusedurchmesser ermöglicht nicht nur eine Unterbringung des erfindumgsgemäßen Abgasschalldämpfers auf kleinstem Raum, sondern gewährleistet auch ein formschönes Aussehen dieses Abgasschalldämpfers.

Ein optimaler Wirkungsgrad wird dann erzielt, wenn er­ findungsgemäß der Durchlaßquerschnitt des ersten, mit dem Ab­ sorptionsschalldämpfer verbundenen Kanales sich zum Durchlaß­ querschnitt des zweiten, die beiden äußeren Kammern verbinden­ den Kanales und zum Durchlaßquerschnitt des dritten Kanales für den Abgasaustritt wie 1 : 0,8 bis 0,9 : 0,7 bis 0,8 verhält.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die im Bereich der mittleren Kammer angeordneten Öffnungen der Ka­ näle einen Durchmesser zwischen 2 und 5 mm, vorzugsweise 3 mm, auf. Ein solcher Durchmesser ergibt optimale Werte. Ist der Durchmesser der Öffnungen kleiner, so verschlechtert sich der Wirkungsgrad, da dann diese Öffnungen praktisch wirkungslos sind, ist der Durchmesser größer, so tritt das schalldämmende Material aus den Öffnungen aus und wird ausgeblasen, so daß die Wirkung des schalldämmenden Materiales verloren geht.

Zur Bildung der Filterdrossel kann erfindungsgemäß das in die zweite äußere Kammer ragende Ende der in diese Kammer mündenden Kanäle, nämlich des ersten Kanales und des zweiten Kanales, stirnseitig verschlossen sein und im Endbereich mit Auslaßöffnungen versehen sein. Diese Auslaßöffnungen sind vor­ zugsweise kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser zwischen 2 und 5 mm, vorzugsweise 3 mm, auf.

Optimale Werte ergeben sich dann, wenn die Gesamtquer­ schnittsfläche der Austrittsöffnungen im Endbereich des in die zweite Kammer mündenden ersten Kanales sich zur Querschnitts­ fläche dieses ersten Kanales wie 0,8 bis 0,9 : 1 verhält und wenn sich die Gesamtquerschnittsfläche der Austrittsöffnungen im Endbereich des die beiden äußeren Kammern verbindenden zweiten Kanales zur Querschnittsfläche dieses zweiten Kanales wie 0,9 bis 1 : 1 verhält.

Für eine wirkungsvolle Geräuschdämmung ist es erforder­ lich, daß die Trennwand in der ersten äußeren Kammer so aus­ gebildet ist, daß die Abgase einen möglichst langen Weg in dieser ersten Kammer zwischen dem Austreten aus dem zweiten Kanal und dem Eintreten in den dritten Kanal zurücklegen. Aus diesem Grunde erstreckt sich gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung die Trennwand von der Außenseite des ersten, mit dem Absorptionsschalldämpfer verbundenen Kanales zwischen dem zweiten, die beiden äußeren Kammern miteinander verbindenden Kanal und dem dritten Kanal für den Abgasaustritt hindurch bis zur Gehäusewand des Absorptions-Reflexions­ schalldämpfers.

Erfindungsgemäß weist das Gehäuse des Absorptions- Reflexionsschalldämpfers zumindest teilweise einen Doppelmantel auf. Dieser Doppelmantel wirkt einer Abstrahlung der vor allem in den als Resonatorräume ausgebildeten Kammern durch Refle­ xion auftretenden Schwingungen, die als Körperschall abgestrahlt werden, entgegen. Außerdem wird der äußere Teil des Doppel­ mantels wesentlich weniger heiß, so daß keine unschönen Ver­ färbungen an der Außenseite des Gehäuses auftreten. Bei einer optimalen Anordnung besteht der Doppelmantel aus zwei konzen­ trischen Rohren, wobei der Durchmesserunterschied zwischen die­ sen Rohren 3 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm, beträgt, um den Außendurchmesser des Schalldämpfers aus anbautechnischen und optischen Gründen möglichst gering zu halten.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausfüh­ rungsbeispieles schematisch veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasschall­ dämpfer für Motorräder mit Vierzylinder-Viertaktbrennkraft­ maschinen.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 dar.

Der erfindungsgemäße Abgasschalldämpfer weist einen Ab­ sorptionsschalldämpfer (A) und einen in Strömungsrichtung der Abgase an diesen Absorptionsschalldämpfer (A) anschließenden Absorptions-Reflexionsschalldämpfer (B) auf.

Das Gehäuse des Absorptionsschalldämpfers (A) besteht aus zwei konzentrischen Rohren, nämlich aus einem äußeren Rohr 1 und aus einem inneren Rohr 2. Der Durchmesser des inneren Rohres 2 verhält sich zum Durchmesser des äußeren Rohres 1 wie 0,7 bis 0,8 : 1. Das innere Rohr 2 ist über seine ganze Länge mit Öffnungen 20 versehen, von welchen in Fig. 1 nur die je­ weils äußersten Öffnungen dargestellt sind.

Im Zwischenraum 3 zwischen dem äußeren Rohr 1 und dem in­ neren Rohr 2 befindet sich schalldämmendes Material, bei­ spielsweise hitzebeständige Stahlwolle od. dgl.

Das Ende 21 des äußeren Rohres 1 wird an ein Sammelrohr angeschlossen, in welchem die vier Austrittsrohre der vier Zy­ linder der Brennkraftmaschine vereinigt sind.

Der Absorptions-Reflexionsschalldämpfer (B) weist ein aus einem Doppelmantel bestehendes Gehäuse auf, welches aus zwei konzentrischen Rohren, nämlich aus einem Innenrohr 14 und aus einem Außenrohr 18, besteht. Der Durchmesser des Außenrohres 18 ist um etwa 4 mm größer als der Durchmesser des Innenrohres 14. In diesem Gehäuse befinden sich drei etwa parallel verlau­ fende Kanäle 7, 10. 11. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen diese Kanäle einen etwa kreissegmentförmigen Querschnitt auf, wobei die Kreisbögen der Gehäusewand des Innenrohres 14 zu­ gewendet sind. Dadurch wird eine optimale Ausnützung des Ge­ häusequerschnittes erzielt.

Der erste Kanal 7 ist über ein entsprechend geformtes Verbindungsstück 2 A mit dem Rohr 1 des Absorptionsschalldäm­ pfers A verbunden, welches Verbindungsstück eine erste, als Resonatorraum dienende äußere Kammer 4 durchsetzt. Der Kanal 7 mündet in eine zweite, gleichfalls als Resonatorraum dienende äußere Kammer 6. Zwischen diesen beiden äußeren Kammern 4, 6 befindet sich eine mittlere Kammer 5, die mit schalldämmen­ dem Material, beispielsweise mit hitzebeständiger Stahlwolle od. dgl., gefüllt ist. Im Bereich dieser mittleren Kammer 5 sind sämtliche drei Kanäle 7, 10, 11 mit Öffnungen 21 verse­ hen, die wieder über die gesamte Länge der mittleren Kammer 5 angeordnet sind, von welchen jedoch wieder nur die äußersten Öffnungen dargestellt sind. Diese mittlere Kammer ist als Ab­ sorptionsfilter ausgebildet.

Der zweite Kanal 10 verbindet die zweite äußere Kammer 6 mit der ersten äußeren Kammer 4 und durchsetzt hierbei die mitt­ lere Kammer 5. Der dritte Kanal 11 geht von der ersten äuße­ ren Kammer 4 aus, durchsetzt die mittlere Kammer 5 und ist mit einem ins Freie führenden Auslaßrohr 19 verbunden.

Um ein unmittelbares Überströmen der Abgase in der ersten äußeren Kammer 4 vom Kanal 10 in den Kanal 11 zu verhindern, ist eine Trennwand 12 vorgesehen (siehe Fig. 3), die sich von der Außenseite des ersten Kanales 7 zwischen dem zweiten Ka­ nal 10 und dem dritten Kanal 11 hindurch bis zum Innenrohr 14 erstreckt und mit dem ersten Kanal 7 verbunden ist. Die Abgase müssen also nach dem Austreten aus dem ersten Kanal 10 um das Verbindungsstück 2 A herumströmen, bevor sie in den dritten Kanal 11 eintreten können.

Die beiden Kanäle 7, 10 ragen ein Stück in die zweite äußere Kammer 6 hinein und sind dort als Filterdrossel 8 bzw. 9 ausgebildet. Hierzu sind diese beiden Kanäle 7, 10 stirnseitig abgeschlossen und mit kreisförmigen Austrittsöffnungen 22 ver­ sehen, die einen Durchmesser von etwa 3 mm aufweisen. Die Ge­ samtquerschnittsfläche dieser Austrittsöffnungen 22 im ersten Kanal 7 verhält sich zur Querschnittsfläche dieses ersten Ka­ nales wie 0,8 bis 0,9 : 1, die Gesamtquerschnittsfläche dieser Austrittsöffnungen im zweiten Kanal 10 verhält sich zur Quer­ schnittsfläche dieses zweiten Kanales wie 0,9 bis 1 : 1.

Das Gehäuse des Absorptions-Reflexionsschalldämpfers ist stirnseitig durch Wände 16, 17 abgeschlossen.

Der Strömungsverlauf der Abgase ist wie folgt: Inneres Rohr 2 des Absorptionsschalldämpfers A - Verbindungsstück 2 A - erster Kanal 7 - mittlere, als Absorptionsfilter ausgebildete Kammer 5 - zweite äußere, als Resonatorraum dienende Kammer 6 - zweiter Kanal 10 - mittlere, als Absorptionsfilter ausgebil­ dete Kammer 5 - erste äußere als Resonatorraum dienende Kam­ mer 4 - dritter Kanal 11 - mittlere, als Absorptionsfilter ausgebildete Kammer 5 - Auslaßrohr 19.

Claims (12)

1. Abgasschalldämpfer, insbesondere für Motorräder mit Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschinen, mit einem Absorptions­ schalldämpfer und mit einem in Strömungsrichtung der Abgase da­ ran anschließenden Absorptions-Reflexionsschalldämpfer, der ein Gehäuse mit drei hintereinander angeordneten Kammern auf­ weist, welche von drei im wesentlichen parallel verlaufenden Kanälen durchsetzt sind, die im Bereich der mittleren Kammer mit Öffnungen versehen sind, wobei ein erster, mit dem Ab­ sorptionsschalldämpfer verbundener Kanal die erste äußere und die mittlere Kammer durchsetzt und in die zweite äußere Kammer mündet, ein zweiter Kanal die beiden äußeren Kammern über die mittlere Kammer miteinander verbindet, und ein dritter Kanal für den Abgasaustritt die zweite äußere Kammer und die mittle­ re Kammer durchsetzt und in die erste äußere Kammer mündet, und wobei die beiden äußeren Kammern als Resonatorräume die­ nen und die mittlere Kammer mit einem schalldämmenden Materi­ al gefüllt ist und als Absorptionsfilter ausgebildet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Absorptionsschall­ dämpfers (A) aus zwei konzentrischen Rohren (1, 2) besteht, von welchen das innere Rohr (2) mit Öffnungen (20) versehen ist, wobei der Zwischenraum zwischen diesen beiden Rohren (1, 2) mit einem schalldämmenden Material gefüllt ist, daß in der ersten äußeren Kammer (4) des Absorptions-Reflexionsschall­ dämpfers (B) eine ein unmittelbares Überströmen der Abgase vom zweiten Kanal (10) in den dritten Kanal (11) verhindernde Trennwand (12) angeordnet ist, und daß der in die zweite äuße­ re Kammer (6) ragende Endbereich (8, 9) der in dieser Kammer mündenden Kanäle, nämlich des ersten Kanales (7) und des zwei­ ten Kanales (10), als Filterdrossel ausgebildet ist.

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Durchmesser des inneren, mit Öffnungen versehenen Rohres (2) des Absorptionsschalldämpfers (A) zum Durchmesser des äußeren Rohres (1) des Absorptionsschall­ dämpfers (A) wie 0,7 bis 0,8 : 1 verhält.

3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kanäle (7, 10, 11) einen etwa kreissegment­ förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Kreisbögen der Ge­ häusewand (14) zugewendet sind.

4. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des ersten, mit dem Absorptionsschalldämpfer (A) verbundenen Kanales (7) sich zum Durchlaßquerschnitt des zweiten, die beiden äußeren Kam­ mern (4, 6) verbindenden Kanales (10) und zum Durchlaßquer­ schnitt des dritten Kanales (11) für den Abgasaustritt wie 1 : 0,8 bis 0,9 : 0,7 bis 0,8 verhält.

5. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der mittleren Kam­ mer (5) angeordneten Öffnungen (21) der Kanäle (7, 10, 11) ei­ nen Durchmesser zwischen 2 und 5 mm, vorzugsweise von 3 mm aufweisen.

6. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in die zweite äußere Kammer (6) ragende Ende (8, 9) der in diese Kammer mündenden Kanäle, nämlich des ersten Kanales (7) und des zweiten Kanales (10), zur Bildung der Filterdrossel stirnseitig verschlossen ist und im Endbereich mit Austrittsöffnungen (22) versehen ist.

7. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Austrittsöffnungen (22) kreisförmig ausge­ bildet sind und einen Durchmesser zwischen 2 und 5 mm, vor­ zugsweise von 3 mm, aufweisen.

8. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche der Austrittsöff­ nungen (22) im Endbereich des in die zweite äußere Kammer (6) mündenden ersten Kanales (7) sich zur Querschnittsfläche die­ ses ersten Kanales (7) wie 0,8 bis 0,9 : 1 verhält.

9. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche der Austrittsöff­ nungen (22) im Endbereich des die beiden äußeren Kammern (4, 6) verbindenden zweiten Kanales (10) sich zur Querschnitts­ fläche dieses zweiten Kanales wie 0,9 bis 1 : 1 verhält.

10. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (12) sich von der Außenseite des ersten, mit dem Absorptionsschalldämpfer (A) verbundenen Kanales (7) zwischen dem zweiten, die beiden äuße­ ren Kammern (4, 6) miteinander verbindenden Kanal (10) und dem dritten Kanal 11) für den Abgasaustritt hindurch bis zur Gehäusewand (14) des Absorptions-Reflexionsschalldämpfers (B) erstreckt.

11. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Absorptions- Reflexionsschalldämpfers (B) zumindest teilweise einen Doppel­ mantel (14, 18) aufweist.

12. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Doppelmantel aus zwei konzentrischen Rohren (14, 18) besteht, wobei der Durchmesserunterschied zwischen diesen Rohren 3 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm, beträgt.