EP1762709A1 - Muffler - Google Patents
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- EP1762709A1 EP1762709A1 EP06018082A EP06018082A EP1762709A1 EP 1762709 A1 EP1762709 A1 EP 1762709A1 EP 06018082 A EP06018082 A EP 06018082A EP 06018082 A EP06018082 A EP 06018082A EP 1762709 A1 EP1762709 A1 EP 1762709A1
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Definitions
- the invention relates to a silencer for flowing gas, in particular for pulsating flowing exhaust gas of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
- changes in the speed and output power of the engine cause changes in the average flow rate over a full period or multiple periods of acoustic pressure fluctuations. These changes in the flow rate in turn cause changes in the pressure of the exhaust gas or are associated with such pressure changes. These pressure changes are not periodic and generally slower than the acoustic, more or less periodic pressure fluctuations.
- the muffler is particularly suitable for use as part of an exhaust for an internal combustion engine Motor vehicle or possibly another motor vehicle provided and has a passage which is partially or completely shut off with valve means.
- the valve means have a valve seat arranged in and / or at the passage and an adjustable blocking element. By temporarily, at least partially shutting off the passage, the damping properties of the muffler can be changed and adapted to the flow rate of the exhaust gas.
- the valve means are provided with actuating means and / or connected to the blocking element depending on the flow rate of the gas supplied to the muffler and / or depending on a present at a certain point, associated with the flow rate pressure or of a pressure difference of the gas automatically to adjust. This pressure or pressure difference is dependent on the flow rate.
- Such a silencer which has valve means operable by the exhaust gas itself, is also referred to as a semi-active silencer.
- One from the utility model DE 89 08 244 U known muffler has an inlet pipe and two outlet pipes, one of which has a valve seat. This is formed by a widening of the outlet tube in the flow direction widening from the inlet opening of the outlet pipe.
- the valve means have a, arranged in the interior of the housing corrugated pipe, one end of which is immovably connected to the lockable outlet pipe.
- the other end of the corrugated pipe is connected by a slidably guided shaft with a serving as a blocking element for shutting off the valve seat valve plate.
- the corrugated tube is closed at both ends and contains an interior space. This is connected by a control line to the passage of the inlet pipe.
- the corrugated tube is somewhat springy and thus forms also spring means.
- valve plate If no or little exhaust gas flows into the muffler, the valve plate is pulled by the spring force of the corrugated tube against this and against the valve seat and pressed against the latter. As the flow rate of the exhaust gas increases, the pressure of the exhaust gas in the inlet tube and the corrugated tube increases, so that the latter is extended and lifts the valve plate from the conical valve seat and pushes further into the extension of the outlet tube. If the exhaust gas pressure in the corrugated pipe rises above a certain pressure limit value, that is, the passage of the closable outlet pipe is successively opened more and more with increasing exhaust gas pressure until the valve disk reaches an end position.
- exhaust gas from the interior of the muffler flows through the inlet opening of the closable outlet pipe against the valve disk, is deflected by the latter and then flows through the annular gap between the inner surface of the outlet pipe and the valve disk. Thereafter, the exhaust gas continues to flow in the longitudinal direction of the exhaust pipe therethrough.
- the corrugated pipe is in the utility model DE 89 08 244 U not described in detail.
- known corrugated pipes have a deformable, usually made of thin sheet metal and slightly resilient jacket.
- the from the DE 89 08 244 U known muffler has, inter alia, the disadvantages that the corrugated tube by the hot, for example, a temperature up to 600 ° C having and also highly stressed exhaust gas, so that the corrugated tube fatigued relatively quickly and has only a short life.
- solid impurities, such as soot particles can accumulate inside the corrugated pipe and impair its function.
- the corrugated pipe allows only a relatively small stroke of the valve disk.
- valve disk of the DE 89 08 244 U known silencer is displaced away from the bearing surface of the valve seat in the general flow direction of the exhaust gas flowing through the outlet pipe when opening the closable outlet pipe.
- the exhaust gas therefore has a high flow velocity when it flows into the outlet pipe, during the deflection through the valve disk and when it flows through said annular gap.
- the sound attenuation of the muffler is deteriorated at high flow rates after the partial opening of the lockable passage.
- mufflers in which the passage of an opening into the interior of the muffler inlet pipe or a completely located in the interior of a muffler, different chambers of this connecting inner tube can be partially blocked with an adjustable locking element.
- mufflers are known in which a valve disc for shutting off the opening into the housing interior opening of the inlet tube is present.
- the adjustment means of the muffler serving for adjusting the valve disk comprise a can and a flexible membrane arranged therein, as well as a spring.
- the Membrane divides the can interior into a high pressure chamber and a low pressure chamber.
- the high-pressure chamber is connected to a control line which is connected laterally to the intake pipe upstream of the outlet opening of the inlet pipe and outside the muffler housing, or is integrated into the rod which connects the diaphragm to the valve disk. In the high-pressure chamber, therefore, either the pulsating static pressure or the pulsating total pressure of the exhaust gas prevails.
- the low-pressure chamber is connected to the ambient atmosphere, so that prevails in the low-pressure chamber at least temporarily more or less constant and in particular non-pulsating atmospheric pressure.
- the force generated by the membrane and transmitted to the valve plate varies greatly in the rhythm of the exhaust fumes.
- the exhaust gas flowing through the inlet also exerts a force acting directly on the valve disk. This force also varies with the exhaust stroke and has the same direction as the force exerted by the exhaust gas on the diaphragm.
- the valves of the DE 195 03 322 A known mufflers therefore have an even greater tendency to rattle in the rhythm of the exhaust fumes than the valve according to the DE 59 08 244 U ,
- the can of the adjusting means of the DE 195 03 322 A known muffler is located outside the actual muffler housing and therefore needs additional space that does not serve for the actual sound attenuation. Since the arranged in the can membrane must be very thin and very flexible and can hardly be made of metal, it would also hardly possible because of the high temperatures inside the housing to arrange the can with the membrane inside the housing.
- the arrangement of the box outside the housing results in a considerable risk that a leak occurs in the can or in a control line connecting the latter with the rest of the silencer, and hot exhaust gas escapes.
- a membrane allows only a small stroke of the valve disk.
- the gas-tight arrangement of a membrane in a can is complex and expensive.
- in the high-pressure chamber of the can solid impurities, such as soot particles, and accumulate condensation in a cold start.
- the outlet opening of the inlet tube shut off, so that the available passage cross-sectional area for the effluent from the muffler housing exhaust gas can not be changed with the valve.
- the blocking element serving to at least partially shut off a passage in the case of the DE 195 03 322 A shifted known muffler when opening in the general flow direction in which the exhaust gas flows through the closable passage.
- the valve is therefore in the silencer according to the publication DE 195 03 222 A when opening similar to the previously described, from the DE 89 08 244 U known silencer free in many operating conditions only small passage areas, so that the gas generated by flowing through this strong flow noise.
- the patent DE 125 837 C discloses a muffler having a housing, an inlet tube and an outlet tube. The latter has two lateral, opposing openings, which can be closed off with two attached to a rod valve plates. A spring engages at one end of the rod to this.
- valve Since the valve is fully closed and re-opened with each exhaust stroke supplied by the engine, the two valve plates become more modern when using a modern one Motors with a high frequency and high speed back and forth.
- the valve is therefore subjected during operation of a heavy load, which requires a complex and expensive manufacture of the valve of the or each required for an engine silencer. If, during operation, the spring, which is also heavily stressed, should break, the outlet would remain permanently completely closed so that exhaust gas could no longer escape. This could then cause significant further damage to the engine and exhaust.
- the patent US 6,427,645 B discloses a silencer whose interior is divided by a partition into a first chamber and a second chamber.
- the first chamber is connected to the exhaust passage of the cylinder of a two-stroke engine.
- the second chamber is provided with an outlet.
- the partition has three openings distributed along a circle. These can be closed with a valve plate.
- the valve plate is guided with distributed along its circumference, deformable and corrugated guide elements and connected by a rod with a disposed in the second chamber membrane, which acts on a spring.
- the membrane is attached to the wall of the housing of the muffler and appears according to the hatching of rubber or a rubbery material.
- valve plate If, during operation in the second chamber, a large pressure prevails and acts on the membrane, the valve plate is pressed against the valve seat formed by a surface of the partition wall and closes off the openings of the partition, so that no exhaust gas can flow out of the first chamber.
- the pressure in the second chamber is below a limit decreases, the valve plate is lifted by the force generated by the spring upstream of the partition.
- valve Since the valve is fully closed and reopened in each cycle of the muffler exhausting cylinder of the two-stroke engine, various parts of the valve and in particular the valve plate leading, deformable, corrugated guide elements and above all and serving for moving the valve plate membrane are very strong claimed.
- the US 6,427,645 also discloses a muffler with a valve having a pivotable flap.
- the flap is controlled by a cam arranged on the crankshaft of the engine and a bar which scans it.
- This muffler has, among other disadvantages, that the said rod from the outside through a passage must be performed in the interior of the muffler, that this rod outside the muffler space claimed and greatly limited the possibilities for the placement of the muffler.
- both are from the US 6 27 645 B known, previously described muffler suitable only for a two-stroke engine. Further, when such an engine has a plurality of cylinders, a separate muffler must be manufactured and assembled for each cylinder, which increases manufacturing and assembly costs.
- the invention has for its object to provide a muffler having at least one at least partially shut-off passage and avoids the disadvantages of the known muffler.
- the muffler should in particular starting from the DE 195 03 322 A allow the blocking element is moved as little as possible by the pulsation of the exhaust gas.
- the adjusting means are sufficiently resistant to high temperatures and that the adjusting means and in particular their moving parts can be arranged at least substantially and preferably completely within the housing of the muffler.
- the adjusting means should also allow a large adjustment of the blocking element of the valve.
- the gas flowing after the opening of the closable passage generates only the least possible flow noise and only the lowest possible back pressure.
- the silencer and in particular its purpose for shutting off and releasing the passage serving valve and actuating means should be robust and durable and a enable trouble-free operation.
- the muffler and its valve and actuating means should be economical to produce.
- the silencer according to the invention can be installed, for example, in an exhaust system for a four-stroke engine with several cylinders.
- the inlet of the silencer according to the invention can then be connected, for example via upstream exhaust parts - such as pipes, a catalyst and possibly still another pre-silencer - with all cylinders or with at least two cylinders of the engine.
- the silencer according to the invention can also be used for a two-stroke engine with only a single cylinder.
- the muffler may further be arranged relatively far downstream of the engine, so that the exhaust already has a smaller temperature and smaller pressure fluctuations when flowing into the muffler than when flowing out of the engine.
- the invention provides, inter alia, the advantage that a pulsation of the exhaust gas causes at most small movements of the blocking element and in particular hardly a rhythmic opening and closing of the valve.
- the invention provides the advantage that the limitation of the high-pressure chamber and also the remaining valve means from up to high temperatures of the gas heat resistant and corrosion resistant components can be produced, which ensure a long life and flow-free operation of the valve means.
- the high-pressure chamber of the actuating means exclusively by dimensionally stable parts, namely by the can wall and the movable arranged in the can actuator, in particular its actuating body, can be limited.
- the limitation of the high-pressure chamber of the actuating means of the inventive muffler thus requires - unlike many known mufflers - neither a deformable membrane nor a deformable corrugated pipe nor else a deformable component.
- the inventive design of the silencer allows the blocking element to move away from the valve seat when opening the valve. This in turn helps to avoid that the exhaust gas generates flow noise and a large back pressure when the valve is open when flowing around the blocking element.
- the silencer 1 shown in Figures 1 and 3 in various operating conditions is intended for use as part of an exhaust for an internal combustion engine.
- the muffler 1 has a simplified drawn housing 3 with a cross-section example, approximately circular or oval jacket 3a and two arranged at the ends end walls 3b, 3c.
- the housing 3 surrounds a housing interior 5 and contains, for example, at least one intermediate wall, namely two extending transversely to the jacket 3 a, attached thereto intermediate walls 7 and 9. These are at least locally permeable to gas, namely perforated, and subdivide the housing interior. 5 in three interior areas 5a, 5b, 5c.
- the muffler has an inlet 11 with an inlet pipe 13 projecting from the end wall 3b into the housing interior 5. This penetrates the two, for example Partitions 7 and 9, is attached to the end wall 3b and, for example, even at the intermediate walls 7, 9 and has an opening into the interior region 5c outlet opening 13a and an axis 15.
- the muffler also has at least two outlets, namely a first outlet 21 with a first outlet tube 23 and a second outlet 25 with a second outlet tube 27.
- the two outlet tubes 23, 27 protrude from the end wall 3c into the housing interior 3 and penetrate, for example, the intermediate walls 7, 9 so that they extend into extend the interior region 5a.
- the two outlet pipes 23, 27 are fastened to the end wall 3c and, for example, also to the intermediate walls 7, 9.
- the first outlet pipe 23 has a permanently open inlet opening 23a at its end situated in the housing interior.
- the second outlet pipe 27 has an inlet opening 27a at its end situated in the interior of the housing and is provided with valve means 31 therewith, so that the second outlet 25 can at times be closed at least approximately tightly.
- the inlet pipe 13 is connected outside the housing 3 or at its end wall 3b in the usual way via other exhaust parts with the internal combustion engine.
- the two outlet pipes 23, 27 have, for example, pipe sections which protrude from the housing 3 and discharge into the ambient atmosphere, or are still connected to the ambient atmosphere via additional pipes.
- the valve means 31 have a valve 33 which can be seen in different operating states in FIGS. 2 and 4 and which is connected and / or provided with adjusting means 35 serving for its actuation.
- the valve means 31 and the valve 33 and the adjusting means 35th have a common housing, which is referred to below as a box 41.
- the can 41 has a can axis 43, and a dimensionally stable can wall 44. This has a can axis 43 surrounding, generally cylindrical, circular in cross-section can jacket 45 and two end walls 47, 49, each of which is fixedly connected to the ends of the jacket 45 ,
- the end wall 47 has at its outer edge a bent flange with a parallel to the can jacket, adjacent thereto portion and at least one annular stiffening rib and / or -nut or the like.
- the end wall 47 is, for example, compact and hole-free.
- the other end wall 49 is annular and has an annular, planar portion 49a and at the inner edge of a collar 49b, which is bent away from the can and the other end wall 47 outwardly and / or angled, abuts the outer surface of the second outlet tube 27 and attached to the latter.
- the can 41 is thereby firmly connected to the second outlet tube 27 and, for example, still attached to the intermediate wall 7 and fixed, but could also be at a distance from the latter.
- the can is located at least in part, namely completely in the housing interior. 5
- the innermost annular portion of the flat portion 49a of the end wall 49 of the can 41 forms a valve seat 49c which has an annular, flat seat surface on its side facing the can interior 57.
- the valve seat 49 c is arranged directly at the inlet opening of the closable passage of the second outlet in and / or at this passage, so that the valve seat limits this inlet opening and the inner edge of the annular bearing surface of the valve seat this Enclosing opening encloses.
- the outer valve-seat-surrounding annular portion of the planar portion 49a of the end wall 49 is still provided with a few circumferentially-spaced gas passage holes 49d opening into the interior portion 57c of the can.
- the can axis 43 also forms the axis of the valve seat 49c and coincides at least approximately with the axis of the straight end portion of the second outlet tube 27 connected to the can.
- the whole box is made with the valve seat and the can then connected together with the valve seat with the outlet pipe 27 and installed in the muffler, so just the can axis exactly with the axis of the valve seat coincides, while the axis of the outlet pipe may be due to manufacturing inaccuracies inclined a little against the can axis and / or offset.
- the can 41 includes two intermediate walls 53, 55. Each of them has a flat disc perpendicular to the can axis 43 and at the edge a collar 53a or 55a projecting from the disc on its side facing away from the valve seat, on the inner surface of the can jacket 45th is present and attached to this. At least the closer to the valve seat 49c located intermediate wall 55 is connected at least to some extent or completely sealed to the can jacket.
- the intermediate wall 53 farther from the valve seat 49c is provided with a ring of gas passage holes 53b and, accordingly, gas permeable.
- the can 41 encloses a can interior 57, which is divided by the intermediate walls 53, 55 into three interior regions 57a, 57b, 57c.
- the furthest away from the valve seat interior portion 57 a and the middle The interior portion 57b is connected to each other through the gas passage holes 53b, while the center interior portion 57b and the interior portion 57c adjacent to the valve seat 49c are at least slightly separated from each other.
- the can jacket 45 has an annular portion near each of its both ends, which is provided with a plurality of circumferentially distributed gas passage holes 45a and 45b, respectively.
- the gas passage holes 45a open into the inner space portion 57a, while the gas passage holes 45b open into the inner space portion 57c of the can.
- the can jacket further has an opening 45c arranged at a circumferential location between the gas passage holes 45a, 45b, which opens into the central interior area 57b provided between the two partition walls 53, 55.
- the opening 45c serves as a control line connection and is at its edge firmly and tightly connected to a consisting of a bent pipe control line 59.
- the control line 59 projects through a hole in the jacket of the inlet pipe 13 into the passage defined by it, is fixed to the said hole in the jacket of the inlet pipe and is at least somewhat tightly connected thereto and has a curved section with a straight line in the inlet pipe. at least approximately parallel to the axis 15 and approximately coaxial end portion 59a.
- This has an inlet opening 59b which lies in a plane at least approximately perpendicular to the axis 15 of the inlet tube, is approximately concentric with the inlet tube and faces the region of the inlet tube located upstream of the control line.
- the outer diameter of the control line 59 is significantly smaller than the inner diameter of the inlet tube 13.
- end portion 59a of the control line is therefore an annular, the end portion 59a without interruption enclosing, free area of the passage available.
- the cross-sectional area of the passage of the control line is significantly smaller than the cross-sectional area of the passage of the inlet tube and is preferably at most 50%, preferably at least 5% and for example approximately 15% to 35% of the latter cross-sectional area.
- the inlet opening 59b of the control line 59 is located in the inlet tube 13, of course, upstream of its outlet opening 13a and has a distance of at least equal to 1 times and preferably at least equal to 3 times the inner diameter of the inlet tube 13.
- a socket 61 coaxial sleeve 61 is arranged immovably.
- the sleeve protrudes into central holes of the two partitions 53 and 55 and is at least reasonably tightly attached thereto.
- the bushing has a through hole 61a coaxial with the can axis.
- the valve 33 has an adjustable, namely parallel to the can axis 43 slidable locking element 65 for temporary, at least approximately tight shut-off of the passage of the valve seat 49c and the second outlet pipe 27 from.
- the blocking element 65 has a valve body 67, namely a plate-shaped valve plate 67, which essentially consists of a flat, circular, dimensionally stable, metallic plate or disk, has a hole in the center and is fastened to a rod 69 by a screw 71 penetrating the same , The rod 69 penetrates the hole 61 a of the sleeve 61 and is slidably guided in the socket with a small amount of play.
- the valve disk is provided on its side facing the valve seat 49c at its outer edge with an annular damping element 73, with which the valve disk rests in the blocking position of the valve shown in Figures 1 and 2 on the valve seat.
- the valve disk is provided on its side facing away from the valve seat with an annular damping element 75 which encloses the end of the rod 69 and in the open position of the valve shown in FIGS. 3 and 4 on the intermediate wall 55 and / or on the socket 61st is applied.
- the damping element 75 forms together with the intermediate wall 55 and / or the sleeve 61 stop means which define the open position of the valve disk.
- the two damping elements 73, 75 are for example a little deformable, consist for example of pieces of wire, each depending on one or more wire mesh layer (s) or of a non-woven or the like formed from pieces of wire and are for example by some point-like welds on the disc of Attached valve disk.
- the valve body or valve disk 67 has on its side facing away from the valve seat a first surface 67a and on its side facing the valve seat a second surface 67b.
- the outer diameter of the flat bearing surface of the valve seat 49c and the diameter of the valve plate 67 are significantly smaller than the inner diameter of the can jacket 45 and are preferably at most 90% and, for example, about 70% to 80% of the inner diameter of the can jacket. Accordingly, in all positions of the valve disk between the peripheral edge and the can jacket a free, annular, fairly wide area of the can interior is present.
- the sum of Cross sectional areas of the gas passage holes 49b and 49c of the can jacket 45 and the end wall 49 of the can 41 are substantially larger than the cross sectional area of the passage of the second outlet pipe 27.
- the adjusting means 35 have a dimensionally stable, displaceable in the can 41 along the doses axis actuator.
- This has as its main component a dimensionally stable adjusting body 77, namely a circular, at least substantially planar metallic adjusting plate or adjusting disk 77.
- the adjusting body 77 is slidably disposed in the inner space portion 57a of the can 41, has a hole in the center, and is fixed thereto at the end portion of the rod 69 projecting into the inner space portion 57a.
- the adjusting body 77 has on its side facing the valve seat, a first surface 77a and on its side facing away from the valve seat, a second surface 77b.
- the diameter of the adjusting body 77 is a little, preferably at least 0.5 mm, and preferably at most 3 mm and for example about 1 mm to 2 mm, smaller than the inner diameter of the can jacket 45, so that between the latter and the actuating body a free, gas-permeable Ring gap 79 is present, which encloses the actuator body completely and without interruption and whose width according to the specified diameter differences preferably at least 0.25 mm, preferably at most 1.5 mm and, for example, about 0.5 mm to 1 mm.
- the cross-sectional area of the annular gap 79 is preferably smaller than the passage cross-sectional area of the control line 59, and is preferably at most 60% and more preferably at most 50% of the passage cross-sectional area of the control line.
- the inner diameter of the can jacket 45 and the diameter of the actuating body 77 are also dimensioned such that the passage area of the annular gap 79 preferably is at most 15%, preferably at least 1% and, for example, about 3% to 10% of the entire cross-sectional area of the actuator body containing portion of the can interior 57.
- a sleeve 81 is attached at the side facing away from the valve seat of the adjusting disk. This is at least for the most part cylindrical and circular in cross section and open at its end facing away from the adjusting disc.
- the outer diameter of the cylindrical body of the sleeve is significantly smaller than the inner diameter of the can jacket 45, and is at most 70%, at least 30% and, for example, about 45% to 55% of the inner diameter of the can jacket.
- the adjusting means further comprise spring means with a spring 83 which is designed as a pressure coil spring. One end of the spring 83 abuts against the end wall 47 of the can 41 and is centered by an elevation of the end wall 47 projecting toward the can interior. The other end of the spring engages the adjusting body 77.
- the spring protrudes into the sleeve 81 and has an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the sleeve 81.
- the spring could have a slightly larger diameter than the sleeve and surround it with play.
- the plate- or disc-shaped actuator body 77 divides the interior portion 57a of the can containing it and the interior portion 57b of the can connected thereto through the gas passage holes 53b into two chambers, hereinafter referred to as first chamber 87 or high-pressure chamber 87 and second chamber 89 or Low-pressure chamber 89 may be referred to.
- the high-pressure chamber 87 is penetrated through the inner space portion 57b and through the gas passage holes 53b formed with this connected, located on the valve seat side facing the adjusting body 77 located portion of the interior region 57a.
- the high-pressure chamber 87 is accordingly connected to the inlet pipe 13 through the control line 59.
- the low-pressure chamber 89 is located between the end wall 47 and the adjusting body 77 and is connected through the gas passage holes 45a of the can jacket 45 with the box 41 containing and surrounding interior area 5a of the muffler.
- the described parts of the muffler are all made of metallic materials which are heat resistant up to temperatures of at least 600 ° C and for example up to at least 700 ° C or even to at least 800 ° C.
- the spring 83 is made of, for example, the nickel base alloy known by the trade name Inconel.
- the remaining parts are made of steel, for example.
- the firmly interconnected, metallic parts of the muffler are welded together, for example.
- the combustion engine connected to the silencer supplies the silencer with pulsating, hot gas, ie exhaust, during operation.
- the flow rate and the pressure of the exhaust gas are variable and usually increase with increasing speed and with increasing power of the engine.
- the exhaust gas flowing through the exhaust and the muffler associated therewith generated at a relatively low speed and correspondingly small flow rate, especially by the pulsation of the exhaust gas flow. At higher speeds and larger flow rates then the exhaust gas at Flowing through the passages created flow noise important and dominant.
- valve body or valve disk 67 of the valve 33 When the internal combustion engine is stationary and if it supplies exhaust gas to the silencer after starting only with a small flow rate, the valve body or valve disk 67 of the valve 33 is in the blocking position and blocks the passage of the second outlet 25 at least approximately tightly, so that Exhaust gas can flow out of the housing interior 5 practically only through the first outlet 21. This results in a particularly good damping of the noise generated by the pulsation of the exhaust gas flow.
- valve body 67 of the valve When the flow rate of the exhaust gas supplied to the muffler increases and exceeds a certain opening limit value, the valve body 67 of the valve is automatically displaced by the adjusting means 35 in the open position and releases the passage of the second outlet 25, so that Both outlets 21, 25 exhaust gas can flow out of the housing interior. This produces less flow noise and a lower back pressure than if only the first outlet were open.
- the valve disk When the flow rate of exhaust gas supplied to the muffler drops below a lock limit, the valve disk is returned to the lock position.
- FIGS 1 and 3 are indicated by arrows some in the blocking position or in the open position resulting gas flows.
- This space area which faces the bearing surface of the valve seat and adjoins the bearing surface, is of course formed by the interior portion 57c of the can passing through the gas passage holes 45b with the interior area 5a surrounding and surrounding the can and, for example, through the gas passage holes 49d and the gas-permeable wall 7 is connected to the inner space portion 5b of the housing inner space 5.
- the spring 83 is biased and operates under all operating conditions - i. with the engine stopped and with the engine running and with all positions of the valve body or valve disc 67 - a spring force on the actuator body 77, i. the adjusting plate or the adjusting disk 77. This spring force is transmitted through the rod 69 to the valve body or valve plate 67 and strives to press this against the valve seat 49c.
- the exhaust gas flowing into the interior region 57c of the can 41 exerts a pressure force directed against the valve seat on the first surface 67a of the valve plate 67 adjoining the interior region 57c out.
- the second outlet tube 27 then contains gas, i. Air and / or exhaust having approximately ambient air pressure and exerting a compressive force on that portion of the second face of the valve disc 67b located within the bearing surface of the valve seat 49c, i. does not rest on this bearing surface and abuts the downstream of the valve seat portion of the passage which is enclosed by the second outlet tube 27 and the collar 49b.
- the end section 59a of the control line arranged in the interior of the inlet tube 13 acts similarly as a pitot tube as a pressure probe and detects the total pressure present at the inlet opening 59b of the control line, ie the sum of the static pressure and dynamic pressure of the exhaust gas flowing through the inlet tube.
- This pressure of the exhaust gas is transferred into the first chamber or high-pressure chamber 87 of the can 41.
- the exhaust gas in the high-pressure chamber 87 has a greater pressure than the exhaust gas in the low-pressure chamber 89, in which the pressure is approximately the same size as in the interior region 5a of the housing.
- the plate-shaped or disk-shaped adjusting body 77 serves as a pressure force transducer for the exhaust gas flowing through the can.
- the exhaust gas exerts in the two chambers 87, 89 opposing forces on the two surfaces 77a, 77b of the actuating body 77, which result in a total directed away from the valve seat and the spring force opposite force.
- This force exerted by the exhaust gas on the adjusting disk is referred to below as the opening force.
- the muffler 1 is - as already mentioned in the introduction - preferably connected to two or more cylinders of the engine and arranged relatively far downstream of the engine in the exhaust, so that caused by the stodian exhaust gas supply of the engine, acoustic, at constant speed periodic pressure fluctuations when the exhaust gas flows into the Control line 59 are already somewhat balanced and smoothed.
- the cross-sectional area of the can interior 57 and in particular of the region of the high-pressure chamber 87 adjoining the control body 77 is substantially greater than the passage cross-sectional area of the control line.
- the actuating means move the blocking element 65 of the valve almost exclusively as a function of the pressure associated with the average flow rate.
- the valve is not or at least practically not opened and closed by the acoustic pressure fluctuations caused by the stodian exhaust gas supply.
- the opening force applied to the actuator also increases and, upon reaching the opening limit, becomes equal to the sum of the spring force and the holding force.
- the opening force exerted by the exhaust gas on the adjusting body shifts the adjusting body 77 and the associated valve disk 67 away from the valve seat 49c.
- the displacement of the valve disk takes place counter to that after lifting the valve disk from the valve seat resulting, general flow direction of the exhaust gas in the passage of the second outlet 25.
- the gas pressure in the housing interior and in particular the gas pressure acting on the first surface 67a of the valve disk 67 decreases. Furthermore, and above all, the holding force exerted by the gas on the valve disk decreases at least approximately to zero.
- the difference between the pressures acting on the two surfaces 77a, 77b of the adjusting body and the opening force acting on the adjusting body are only slightly changed when the valve is opened.
- the consisting of the sum of spring force and holding force, directed against the valve seat force therefore decreases almost abruptly when lifting the valve disk from the valve seat and is much smaller than the opening force. Even if the flow rate only slightly exceeds the opening limit value, the valve disk is therefore displaced relatively far from the valve seat and, even at small excesses of the opening limit value, suddenly jumps into the open position defined by the stop means, shown in FIGS. 3 and 4.
- the exhaust gas exerts virtually no force on the valve disk. If the flow rate of the exhaust gas now decreases, the valve remains open until the force exerted by the exhaust gas on the actuator body opening force is smaller than that in the open position exerted by the spring on the actuator body spring force. As the flow rate decreases further, the spring displaces the actuator body and the valve disk against the valve seat. If the flow rate of the exhaust gas supplied to the muffler drops to the blocking limit value, the valve disk again rests on the valve seat and blocks the second outlet pipe. The gas then exerts a holding force on the valve disk, which presses the latter in addition to the spring force against the valve seat.
- the flowrate cut-off limit is slightly different from the opening threshold, namely a little smaller than this.
- the displacement of the valve disk from the open position shown in FIGS. 3, 4 into the blocking position shown in FIGS. 1, 2 requires a somewhat greater change in the flow rate and the exhaust gas pressure than the reverse displacement of the valve disk.
- the exhaust gas flowing into the second outlet pipe 27 at the valve seat has a general flow direction at the valve seat and at the beginning of the second outlet pipe, which has the same direction as the displacement of the valve disk when moving into the locked position, but also requires the displacement of the valve disk of FIG the open position in the locked position only relatively small changes in the flow rate and the exhaust pressure.
- the reduction of the flow rate often occurs during a braking operation of the motor vehicle, wherein the valve disc then also jumped from the open to the locked position.
- the valve is usually either completely closed or completely open.
- the exhaust gas can flow out of the area of the housing interior 9 surrounding the can 41 through the gas passage holes 45b and 49d and gas-permeable partition wall 7 in the interior portion 57c of the can and then flow at the valve seat practically without interference by the valve disk 67 in the passage of the second outlet pipe 27.
- the gas flow generated accordingly when passing the valve seat and no strong flow noise.
- both the holding force exerted by the gas directly on the valve disk and the opening force exerted by the gas on the actuator body serve to adjust the valve disk and that the valve disk accordingly also acts as part of the actuating means ,
- the existing between the can jacket 45 and the actuator body 77 annular gap 79 is wider than the radial clearance of the rod 69 in the sleeve 61 and ensures that the actuator body is never jammed even at high temperatures.
- the damping elements 73 and 75 prevent the valve disk rattling in the locked position or open position due to vibrations of the muffler.
- the damping element 73 also results in the blocking position of the valve disk a certain sealing effect.
- the rod 69 with game leading bush 69 may also have at least one annular damping element of a wire mesh or wire fleece or the like.
- the can and the spring are dimensioned such that the valve disk is displaced by a relatively large distance when the valve is actuated, which is preferably at least 25% and, for example, at least 50% of the clear width of the second outlet pipe 27.
- the gas flowing through the annular gap 79 into the low-pressure chamber 89 could generate possibly audible gas oscillations therein.
- the sleeve 81 divides the free interior of the low-pressure chamber, counteracts the generation of gas oscillations and shifts the frequency of possibly still generated vibrations up in the inaudible range.
- the valve is also robust, heat resistant to high temperatures and durable and can be inexpensively manufactured and installed in the muffler.
- the exhaust gas may possibly transport soot particles and / or other solid and / or liquid contaminants into the can 41 when using the muffler.
- condensate forms during a cold start and gets into the can.
- exhaust gas from the high pressure chamber 87 of the can flows through the annular gap 79 into and out of the low pressure chamber 89 of the can. This exhaust gas flowing through the can can blow out of the can again solid and liquid contaminants entering the can, thus contributing to the avoidance of disturbances.
- Figures 5 and 6 show schematically parts of another muffler, the only schematically indicated by dash-dotted lines inlet pipe 113 with an axis 115 and two Outlet tubes, of which only the second outlet tube 127 is drawn.
- This has an example circular inlet opening 127 a, which lies in a plane perpendicular to the axis 129 of the outlet pipe 127 level.
- the two tubes 113, 127 and the not shown, first outlet tube may, for example, be arranged more or less similar, as the corresponding tubes of the silencer 1 shown in Figures 1 to 4.
- FIGS. 5, 6 show valve means 131, which replace the valve means 31 shown in FIGS. 1 to 4 and have a valve 133.
- the valve means 131 are provided with adjusting means 135 and / or connected.
- the adjusting means 135 have a can 141 with a metallic can wall 145. This has an end wall 145a, a rear wall 145b opposite thereto, two opposing side walls 145c, one of which is broken away in FIG. 6, and a side wall 145d.
- the walls 145a, 145c, 145d are substantially planar while the back wall 145b is bent.
- the end wall 145a has a circular opening 145e serving as a control line terminal.
- the can 141 is substantially open on its side facing away from the side wall 145d and has an opening therein which forms a gas passage hole 145f which is more or less divided into two parts by the outlet tube 127.
- Attached to the can wall is an extension 149 which projects away from the side of the can facing away from the side wall 145d and has a plate-shaped, generally flat body which is parallel to the end wall and approximately in the same plane as the latter. The end of the latter forming the inlet opening 127a of the second outlet tube 127 protrudes into an opening of the extension 149, which in part passes through an on the non-visible side of the extension of this widening collar is limited.
- the outlet tube 127 is fixedly connected to the can wall 145 and the extension 149, namely welded to the rear wall 145b of the can wall and to the extension 149.
- the axis 129 of the outlet tube 127 coincides approximately or exactly with the axis which is defined by the opening of the extension 149.
- the area of the extension enclosing this opening serves as a valve seat 149c. This has on the side facing away from the collar a flat, perpendicular to the axis of the opening of the extension seat.
- the can wall is provided near its connection to the extension 149 with two eyes 153 or firmly connected. These have an incision in which a bearing pin 155 is fixed, which defines a pivot axis 156.
- the can 141 includes a nozzle interior 157.
- the pivot axis 156 is located approximately at an edge of the can interior and / or slightly outside thereof approximately in the plane defined by the valve seat 149c between the port 145e and the valve seat 149c.
- the pivot axis is further parallel to the flat seat surface of the valve seat 149c and perpendicular to the axis of the opening of the extension 149, but offset from this axis.
- a control line 159 has a fixed and tightly connected at the opening 145e of the can end wall 145a, and a located in the inlet pipe 113, approximately to the axis 115 of the inlet pipe coaxial end portion 159a with an inlet opening 159b.
- the latter can be similarly arranged and dimensioned as in the control line 59 shown in FIGS. 1 and 3.
- the valve 133 has an adjustable blocking element 165 with a plate-shaped valve body 167 as Valve flap is formed, which is also referred to below with 167 and is pivotable about the pivot axis 156.
- the valve flap has a circular main portion which is connected by a projection 167a fixed to a bearing pin 155 mounted about this pivotable hub 169.
- the hub is hollow and has a cylindrical shell 169a and two end walls 169b.
- the valve body or the valve flap 167 consists for the most part of a dimensionally stable metallic plate, on the valve seat 149c side facing an annular, slightly deformable damping element 173 is attached. This is for example similar to the described damping elements 73, 75 formed of pieces of wire and is located on the valve seat with the valve closed.
- the adjusting means 135 have a dimensionally stable actuator.
- This has as a main component a dimensionally stable actuating body 177, which consists of a substantially square-shaped, flat plate, at one of its edges on the jacket 169a of the hub 169 attached, namely welded, and about the pivot axis 156 is pivotally and hereinafter also as a control plate or valve 177 is designated.
- the valve is at least substantially in the can interior 157. Between the edges of the valve, which are facing the coaxial with the pivot axis 156 curved rear wall 145b and the two side walls 145c of the can, and said walls of the can is a free, gas-permeable gap 179 available. This gap 179 thus extends along three edges of the square adjusting cap and is accordingly angular and more or less U-shaped or C-shaped.
- the hub 169 facing edge of the flap 177 is, for example, only over part of its length, For example, only at two spaced apart fastening sections, welded to the coat of the scar. Between the remaining, unshielded sections of said edge of the valve and the hub may then possibly also still narrow, gas-permeable column may be present. Furthermore, there is also a gap between the pivotable hub and the edge of the end wall 145a facing the same.
- the parts of the gap 179 running along three edges of the valve may have similar widths as the gap 79 of the actuating means shown in FIGS. 1 to 4. Further, the gap 179 - optionally together with the gaps between the hub and the edge of the adjusting flap facing it - a similar area compared to the cross-sectional area of the can interior. 157, as indicated for the annular gap 79. The cross-sectional area of the can interior 157 is measured in a section plane radial to the pivot axis.
- the hollow hub includes a spring 183, namely a helical torsion spring enclosing the bearing pin 155.
- the one, not visible end of the spring 183 is bent inwardly, protrudes into a hole of the bearing pin 155 and is thereby unschwenkbar connected to the bearing pin and the can wall.
- the other, in the figures 5 and 6 visible end of the spring is bent outwards and protrudes through a hole in the cylindrical shell 169 a of the hub, thus acts on the hub 169 and exerts a torque on this, which endeavors to Press the valve flap against the valve seat 149c.
- the actuating body 167 or the butterfly valve 167 subdivides the can interior containing it into a first chamber 187 or high-pressure chamber 187 and into a second chamber 189 or low-pressure chamber 189.
- the high-pressure chamber 187 adjoins the opening 145e at the control line 159 opens into the can interior.
- the low-pressure chamber 189 is connected through the gas passage holes 145f of the can 41 to the surrounding portion of the interior of the muffler.
- the valve flap of the blocking element 165 rests on the valve seat 149c and closes the second outlet pipe at least approximately tightly.
- the regulating flap 177 is pivoted forward in the direction represented by an arrow 191 in FIG.
- the valve flap in the pivoted by the arrow 193 direction and lifted off the valve seat.
- the valve is opened so that exhaust gas can flow out of the muffler through the second exhaust pipe 127.
- the butterfly valve and the valve flap for example, have been pivoted when opening the valve until the valve 177 is present at the second outlet pipe 127, so that the latter also serves as a stop.
- the silencer having the valve means 131 shown in FIGS. 5 and 6 can be designed to be similar and work similarly to the silencer 1 with the valve means 31 described with reference to FIGS. 1 to 4.
- the two described mufflers and their valve can still be changed in various ways.
- features of the two valve means and actuating means shown in Figures 1 to 6 could be combined in various ways, if necessary, with somewhat modified form.
- the gas passage holes 45a could be replaced with a single large hole or the gas passage hole 145f through a plurality of holes.
- valve seat could be formed directly on the second outlet tube 27 and 127 and consist together with the latter of a one-piece body. It should then be ensured during manufacture that the axis of the valve seat forming tube or pipe section with respect to the can and the adjustable locking element has exactly the desired position and direction.
- Valve seat instead of a flat bearing surface have a conical bearing surface which tapers downstream with respect to the general flow direction of the exhaust gas and as the bearing surfaces of the drawn in Figures 1 to 6 valves faces a space located upstream of the valve seat space.
- the intermediate wall 55 or even the intermediate wall 53 of the can 41 could be formed as the end wall of the can, molding and / or securing the valve seat to the second outlet tube and then securing the can to the second outlet tube and / or the valve seat with gas permeable attachment means.
- these fasteners could include some posts distributed around the can axis and the valve seat, with gas passage holes between them. The box would then be at a distance from the valve seat, so that its support surface would directly adjoin a free interior region of the housing interior. The can could possibly protrude slightly from the housing at its end facing away from the valve set.
- the adjusting body 77 could instead of a relatively thin plate or disc consist of a thicker piston in the axial direction.
- At least one additional, permanently open and / or at least one additional outlet, which can be shut off with a valve could possibly additionally be provided in addition to a permanently open outlet and an outlet which can be shut off with a valve.
- the dimensionally stable plate of the valve body and / or the adjusting body could instead consist of a metallic material made of ceramic.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für strömendes Gas, insbesondere für pulsierend strömendes Abgas eines Verbrennungsmotors, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a silencer for flowing gas, in particular for pulsating flowing exhaust gas of an internal combustion engine, according to the preamble of
Wenn ein mit dem den Schalldämpfer aufweisenden Auspuff verbundener Verbrennungsmotor einen oder mehrere Zylinder mit je einen darin verschiebbaren Kolben aufweist, gibt der bzw. jeder Zylinder bei jedem vollen Arbeitszyklus des Zylinders und Kolbens einen Abgasstoss ab, so dass der Druck des Abgases im Auspuff als Folge dieser stossweisen Abgaszufuhr schwankt. Diese Schwankungen sind bei konstanter Motordrehzahl regelmässig sowie periodisch und werden auch als akustische Druckschwankungen bezeichnet. Die Frequenz dieser akustischen Druckschwankungen ist proportional zur Drehzahl des Motors und zur Anzahl der mit dem Auspuff verbundenen Zylinder.When an internal combustion engine connected to the exhaust having the muffler has one or more cylinders each having a piston displaceable therein, the or each cylinder emits an exhaust impingement at each full cycle of operation of the cylinder and piston, such that the pressure of the exhaust gas in the exhaust is consequent this surge exhaust gas supply fluctuates. These fluctuations are regular and periodic at constant engine speed and are also referred to as acoustic pressure fluctuations. The frequency of these acoustic pressure fluctuations is proportional to the speed of the engine and the number of cylinders connected to the exhaust.
Ferner bewirken Änderungen der Drehzahl und der abgegebenen Leistung des Motors Veränderungen der über eine volle Periode oder mehrere Perioden der akustischen Druckschwankungen gemittelten Strömungsrate. Diese Änderungen der Strömungsrate bewirken ihrerseits Änderungen des Drucks des Abgases oder sind mit solchen Druckänderungen verknüpft. Diese Druckänderungen sind nicht periodisch und im Allgemeinen langsamer als die akustischen, mehr oder weniger periodischen Druckschwankungen.Further, changes in the speed and output power of the engine cause changes in the average flow rate over a full period or multiple periods of acoustic pressure fluctuations. These changes in the flow rate in turn cause changes in the pressure of the exhaust gas or are associated with such pressure changes. These pressure changes are not periodic and generally slower than the acoustic, more or less periodic pressure fluctuations.
Der Schalldämpfer ist insbesondere für die Verwendung als Teil eines Auspuffs für einen Verbrennungsmotor eines Kraftwagens oder eventuell eines anderen Motorfahrzeugs vorgesehen und hat einen Durchgang, der mit Ventilmitteln teilweise oder vollständig absperrbar ist. Die Ventilmittel haben einen im und/oder am Durchgang angeordneten Ventilsitz und ein verstellbares Sperrelement. Durch das zeitweise, mindestens teilweise Absperren des Durchgangs können die Dämpfungseigenschaften des Schalldämpfers verändert und an die Strömungsrate des Abgases angepasst werden. Die Ventilmittel sind mit Stellmitteln versehen und/oder verbunden, um das Sperrelement in Abhängigkeit von der Strömungsrate des dem Schalldämpfer zugeführten Gases und/oder in Abhängigkeit von einem an einer bestimmten Stelle vorhandenen, mit der Strömungsrate verknüpften Druck bzw. von einem Druckunterschied des Gases selbsttätig zu verstellen. Dieser Druck bzw. Druckunterschied ist dabei von der Strömungsrate abhängig. Ein solcher Schalldämpfer, der vom Abgas selbst betätigbare Ventilmittel aufweist, wird auch etwa als semiaktiver Schalldämpfer bezeichnet.The muffler is particularly suitable for use as part of an exhaust for an internal combustion engine Motor vehicle or possibly another motor vehicle provided and has a passage which is partially or completely shut off with valve means. The valve means have a valve seat arranged in and / or at the passage and an adjustable blocking element. By temporarily, at least partially shutting off the passage, the damping properties of the muffler can be changed and adapted to the flow rate of the exhaust gas. The valve means are provided with actuating means and / or connected to the blocking element depending on the flow rate of the gas supplied to the muffler and / or depending on a present at a certain point, associated with the flow rate pressure or of a pressure difference of the gas automatically to adjust. This pressure or pressure difference is dependent on the flow rate. Such a silencer, which has valve means operable by the exhaust gas itself, is also referred to as a semi-active silencer.
Ein aus der Gebrauchsmusterschrift
Das Wellrohr ist in der Gebrauchsmusterschrift
Der Ventilteller des aus der
Bei dem aus der
Es sind auch Schalldämpfer bekannt, bei denen der Durchgang eines in den Innenraum des Schalldämpfers mündenden Einlassrohrs oder eines sich vollständig im Innenraum eines Schalldämpfers befindenden, verschiedene Kammern von diesem verbindenden Innenrohrs mit einem verstellbaren Sperrelement teilweise gesperrt werden kann.
Aus der Publikation
From the publication
Die von der Membran erzeugte und auf dem Ventilteller übertragene Kraft variiert stark im Rhythmus der Abgasstösse. Das durch den Einlass strömende Abgas übt zudem auch eine direkt am Ventilteller angreifende Kraft auf diesen aus. Diese Kraft variiert ebenfalls im Rhythmus der Abgasstösse und hat die gleiche Richtung wie die vom Abgas auf die Membran ausgeübte Kraft. Die Ventile der aus der
Die Dose der Stellmittel der aus der
Zudem ergibt die Anordnung der Dose ausserhalb des Gehäuses eine erhebliche Gefahr, dass bei der Dose oder bei einer diese mit dem restlichen Schalldämpfer verbindenden Steuerleitung ein Leck entsteht und heisses Abgas entweicht. Ferner ermöglicht eine Membran nur einen kleinen Hub des Ventiltellers. Des Weiteren ist die gasdichte Anordnung einer Membran in einer Dose komplex und teuer. Zudem können sich in der Hochdruck-Kammer der Dose feste Verunreinigungen, wie Russpartikel, und bei einem Kaltstart Kondenswasser ansammeln. Bei den aus der
Die Patentschrift
Am anderen Ende der Stange ist eint trichterförmiger Ansatz befestigt, welcher sich im Innern des Gehäuses gegenüber der Austrittsöffnung des Einlass-Rohrs befindet. Die von der Feder auf die Stange ausgeübte Kraft ist bestrebt, die beiden Ventilteller quer zum Auslassrohr von den seitlichen Öffnungen des letzteren abzuheben.At the other end of the rod eint funnel-shaped projection is attached, which is located in the interior of the housing opposite the outlet opening of the inlet tube. The force exerted by the spring on the rod tends to lift the two valve discs across the outlet tube from the lateral openings of the latter.
Wenn ein Verbrennungsmotor mit dem Einlassrohr des Schalldämpfers verbunden ist und diesen beim Betrieb stossweise Abgas zuführt, wird der Auslass des Schalldämpfers bei jedem zugeführten Abgasstoss durch das Ventil während einer gewissen Zeitdauer vollständig geschlossen und danach wieder geöffnet. Das Ventil erzeugt daher ein Klappergeräusch. Bei offenem Ventil strömt das Abgas durch die beiden Öffnungen des Auslassrohrs quer zu diesem in einander entgegengesetzten Richtungen in das Auslassrohr hinein und wird dann in diesem scharf umgelenkt. Eine solche Strömung verursacht starke Turbulenzen und Geräusche. Diese Turbulenzen und Geräusche werden noch dadurch verstärkt, dass der zweite Ventilteller beim Öffnen in Bezug auf die allgemeine Strömungsrichtung in der durch ihn verschliessbaren Öffnung stromabwärts in das Innere des Auslassrohrs hineinverschoben wird und dort die Strömung zusätzlich stört.When an internal combustion engine is connected to the intake pipe of the muffler and intermittently supplies exhaust gas during operation, the exhaust of the muffler is completely closed by the valve for a certain period of time with each supply of exhaust gas supplied, and then re-opened. The valve therefore generates a rattling noise. When the valve is open, the exhaust gas flows through the two openings of the outlet tube transversely to this in opposite directions in the outlet tube and is then deflected in this sharply. Such a flow causes strong turbulence and noise. These turbulences and noises are exacerbated by the fact that the second valve plate is displaced during opening in relation to the general flow direction in the closable through him opening downstream into the interior of the outlet pipe and there disturbs the flow additionally.
Falls der Motor mehrere Zylinder aufweist, wie es bei modernen Motoren üblich ist, müsste wohl für jeden Zylinder ein separater Schalldämpfer vorgesehen werden, was sehr teuer wäre.If the engine has several cylinders, as is common in modern engines, would probably be provided for each cylinder a separate silencer, which would be very expensive.
Da das Ventil bei jedem vom Motor zugeführten Abgasstoss vollständig geschlossen und wieder geöffnet wird, werden die beiden Ventilteller bei Verwendung eines modernen Motors mit einer hohen Frequenz und mit hoher Geschwindigkeit hin und her verschoben. Das Ventil wird daher beim Betrieb einer starken Beanspruchung unterworfen, die eine aufwändige und teure Herstellung des Ventils des bzw. jedes für einen Motor erforderlichen Schalldämpfers bedingt. Falls beim Betrieb die ebenfalls stark beanspruchte Feder brechen sollte, würde der Auslass dauernd vollständig geschlossen bleiben, so dass kein Abgas mehr abströmen könnte. Diese könnte dann erhebliche weitere Schäden des Motors und Auspuffs verursachen.Since the valve is fully closed and re-opened with each exhaust stroke supplied by the engine, the two valve plates become more modern when using a modern one Motors with a high frequency and high speed back and forth. The valve is therefore subjected during operation of a heavy load, which requires a complex and expensive manufacture of the valve of the or each required for an engine silencer. If, during operation, the spring, which is also heavily stressed, should break, the outlet would remain permanently completely closed so that exhaust gas could no longer escape. This could then cause significant further damage to the engine and exhaust.
Die Patentschrift
Wenn beim Betrieb in der zweiten Kammer ein grosser Druck herrscht und an der Membran angreift, wird die Ventilplatte an den von einer Fläche der Trennwand gebildeten Ventilsitz angedrückt und schliesst die Öffnungen der Trennwand ab, so dass kein Abgas aus der ersten Kammer hinausströmen kann. Wenn der Druck in der zweiten Kammer unter einen Grenzwert sinkt, wird die Ventilplatte durch die von der Feder erzeugte Kraft stromaufwärts von der Trennwand abgehoben.If, during operation in the second chamber, a large pressure prevails and acts on the membrane, the valve plate is pressed against the valve seat formed by a surface of the partition wall and closes off the openings of the partition, so that no exhaust gas can flow out of the first chamber. When the pressure in the second chamber is below a limit decreases, the valve plate is lifted by the force generated by the spring upstream of the partition.
Da das Ventil in jedem Arbeitszyklus des den Schalldämpfer Abgase zuführenden Zylinders des Zweitaktmotors vollständig geschlossen und wieder geöffnet wird, werden verschiedene Teile des Ventils und insbesondere die die Ventilplatte führenden, deformierbaren, wellrohrartigen Führungselemente sowie vor allem und die zum Verschieben der Ventilplatte dienende Membrane sehr stark beansprucht.Since the valve is fully closed and reopened in each cycle of the muffler exhausting cylinder of the two-stroke engine, various parts of the valve and in particular the valve plate leading, deformable, corrugated guide elements and above all and serving for moving the valve plate membrane are very strong claimed.
Dies ist umso mehr deshalb der Fall, weil der Schalldämpfer unmittelbar am Motor angeordnet ist und das Abgas dementsprechend mit einer sehr hohen Temperatur in den Schalldämpfer einströmt. Die Herstellung eines solchen Schalldämpfers mit einer ausreichenden Lebensdauer ist daher wohl schwierig und aufwändig. Falls beim Betrieb die Feder brechen sollte, würden die Öffnungen in der Trennwand dauernd geschlossen bleiben, was analog wie bei den aus der
Die
Dieser Schalldämpfer hat unter anderem die Nachteile, dass die genannte Stange von aussen durch einen Durchführung hindurch in den Innenraum des Schalldämpfers geführt werden muss, dass diese Stange ausserhalb des Schalldämpfers Platz beansprucht und die Möglichkeiten für die Platzierung des Schalldämpfers stark beschränkt.This muffler has, among other disadvantages, that the said rod from the outside through a passage must be performed in the interior of the muffler, that this rod outside the muffler space claimed and greatly limited the possibilities for the placement of the muffler.
Zudem sind beide aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer zu schaffen, der mindestens einen mindestens teilweise absperrbaren Durchgang aufweist und Nachteile der bekannten Schalldämpfer vermeidet. Der Schalldämpfer soll insbesondere ausgehend von der
Diese Aufgabe wird durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a muffler with the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen des Schalldämpfers gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.Advantageous developments of the muffler will become apparent from the dependent claims.
Der erfindungsgemässe Schalldämpfer kann beispielsweise in eine Auspuffanlage für einen Viertaktmotor mit mehreren Zylindern eingebaut werden. Der Einlass des erfindungsgemässen Schalldämpfers kann dann beispielsweise über vorgeschaltete Auspuffteile - wie etwa über Rohre, einen Katalysator und eventuell noch einen anderen Vor-Schalldämpfer - mit allen Zylindern oder mit mindestens zwei Zylindern des Motors verbunden werden. Der erfindungsgemässe Schalldämpfer kann jedoch auch für einen Zweitaktmotor mit nur einem einzigen Zylinder verwendet werden. Der Schalldämpfer kann des Weiteren relativ weit stromabwärts vom Motor angeordnet werden, so dass das Abgas beim Einströmen in den Schalldämpfer bereits eine kleinere Temperatur und kleinere Druckschwankungen hat als beim Ausströmen aus dem Motor.The silencer according to the invention can be installed, for example, in an exhaust system for a four-stroke engine with several cylinders. The inlet of the silencer according to the invention can then be connected, for example via upstream exhaust parts - such as pipes, a catalyst and possibly still another pre-silencer - with all cylinders or with at least two cylinders of the engine. However, the silencer according to the invention can also be used for a two-stroke engine with only a single cylinder. The muffler may further be arranged relatively far downstream of the engine, so that the exhaust already has a smaller temperature and smaller pressure fluctuations when flowing into the muffler than when flowing out of the engine.
Die Erfindung ergibt unter anderem den Vorteil, dass eine Pulsation des Abgases höchstens geringe Bewegungen des Sperrelements und insbesondere kaum ein rhythmisches Öffnen und Schliessen des Ventils verursacht.The invention provides, inter alia, the advantage that a pulsation of the exhaust gas causes at most small movements of the blocking element and in particular hardly a rhythmic opening and closing of the valve.
Ferner ergibt die Erfindung den Vorteil, dass die Begrenzung der Hochdruck-Kammer und auch die restlichen Ventilmittel aus bis zu hohen Temperaturen des Gases hitzefesten sowie korrosionsfesten Bauteilen hergestellt werden können, die eine lange Lebensdauer und einen strömungsfreien Betrieb der Ventilmittel gewährleisten. Hierzu sei angemerkt, dass die Hochdruck-Kammer der Stellmittel ausschliesslich durch formfeste Teile, nämlich durch die Dosenwandung und das bewegbar in der Dose angeordnete Stellorgan, insbesondere dessen Stellkörper, begrenzt werden können. Die Begrenzung der Hochdruck-Kammer der Stellmittel des erfindungsgemässen Schalldämpfers erfordert also - anders als bei vielen bekannten Schalldämpfern - weder eine deformierbare Membran noch ein deformierbares Wellrohr noch sonst einen deformierbaren Bauteil.Furthermore, the invention provides the advantage that the limitation of the high-pressure chamber and also the remaining valve means from up to high temperatures of the gas heat resistant and corrosion resistant components can be produced, which ensure a long life and flow-free operation of the valve means. For this purpose, it should be noted that the high-pressure chamber of the actuating means exclusively by dimensionally stable parts, namely by the can wall and the movable arranged in the can actuator, in particular its actuating body, can be limited. The limitation of the high-pressure chamber of the actuating means of the inventive muffler thus requires - unlike many known mufflers - neither a deformable membrane nor a deformable corrugated pipe nor else a deformable component.
Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemässe Ausbildung des Schalldämpfers, das Sperrelement beim Öffnen des Ventils weit vom Ventilsitz wegzubewegen. Dies trägt wiederum dazu bei, zu vermeiden, dass das Abgas bei geöffnetem Ventil beim Umströmen des Sperrelements Strömungsgeräusche und einen grossen Gegendruck erzeugt.Furthermore, the inventive design of the silencer allows the blocking element to move away from the valve seat when opening the valve. This in turn helps to avoid that the exhaust gas generates flow noise and a large back pressure when the valve is open when flowing around the blocking element.
Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer mit sich in der Sperr-Stellung befindenden Ventil- und Stellmitteln,
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch die sich in der Sperr-Stellung befindenden Ventil- und Stellmittel in grösserem Massstab,
- Fig. 3 einen zur Fig. 1 analogen Längsschnitt durch den Schalldämpfer, aber mit sich in der Offen-Stellung befindenden Ventil- und Stellmitteln,
- Fig. 4 einen zur Fig. 2 analogen Längsschnitt durch die Ventil- und Stellmittel, wobei diese sich aber wie in Fig. 3 in der Offen-Stellung befinden,
- Fig. 5 eine Schrägansicht einer Variante der Ventil- und Stellmittel, und
- Fig. 6 eine Schrägansicht der in Fig. 5 ersichtlichen Stellmittel, wobei die Dose der Stellmittel aufgebrochen ist.
- 1 shows a schematic longitudinal section through a silencer with located in the blocking position valve and adjusting means,
- 2 shows a longitudinal section through the valve and actuating means located in the locked position on a larger scale,
- 3 is an analogous to FIG. 1 longitudinal section through the muffler, but with it in the open position valve and adjusting means,
- FIG. 4 shows a longitudinal section analogous to FIG. 2 through the valve and adjusting means, but these are in the open position as in FIG. 3, FIG.
- Fig. 5 is an oblique view of a variant of the valve and actuating means, and
- Fig. 6 is an oblique view of the apparent in Fig. 5 adjusting means, wherein the can of the actuating means is broken.
Der in den Figuren 1 und 3 in verschiedenen Betriebszuständen dargestellte Schalldämpfer 1 ist zur Verwendung als Teil eines Auspuffs für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Der Schalldämpfer 1 hat ein vereinfacht gezeichnetes Gehäuse 3 mit einem im Querschnitt beispielsweise ungefähr kreisförmigen oder ovalen Mantel 3a und zwei bei dessen Enden angeordneten Endwänden 3b, 3c.The
Das Gehäuse 3 umschliesst einen Gehäuse-Innenraum 5 und enthält zum Beispiel noch mindestens eine Zwischenwand, nämlich zwei quer zum Mantel 3a verlaufende, an diesem befestigte Zwischenwände 7 und 9. Diese sind mindestens stellenweise gasdurchlässig, nämlich perforiert, und unterteilen den Gehäuse-Innenraum 5 in drei Innenraumbereiche 5a, 5b, 5c.The
Der Schalldämpfer hat einen Einlass 11 mit einem von der Endwand 3b in den Gehäuse-Innenraum 5 hineinragenden Einlassrohr 13. Dieses durchdringt zum Beispiel die beiden Zwischenwände 7 sowie 9, ist an der Endwand 3b und beispielsweise auch noch an den Zwischenwänden 7, 9 befestigt und hat eine in den Innenraumbereich 5c mündende Austrittsöffnung 13a sowie eine Achse 15. Der Schalldämpfer hat ferner mindestens zwei Auslässe, nämlich einen ersten Auslass 21 mit einem ersten Auslassrohr 23 und einen zweiten Auslass 25 mit einem zweiten Auslassrohr 27. Die beiden Auslassrohre 23, 27 ragen von der Endwand 3c in den Gehäuse-Innenraum 3 hinein und durchdringen zum Beispiel noch die Zwischenwände 7, 9, so dass sie sich bis in den Innenraumbereich 5a erstrecken. Die beiden Auslassrohre 23, 27 sind an der Endwand 3c und zum Beispiel auch noch an den Zwischenwänden 7, 9 befestigt. Das erste Auslassrohr 23 hat an seinen sich im Gehäuse-Innenraum befindenden Ende eine dauernd offene Eintrittsöffnung 23a. Das zweite Auslassrohr 27 hat an seinem sich im Gehäuse-Innenraum befindenden Ende eine Eintrittsöffnung 27a und ist bei dieser mit Ventilmitteln 31 versehen, so dass der zweite Auslass 25 zeitweise mindestens annähernd dicht abgesperrt werden kann.The muffler has an
Das Einlassrohr 13 ist ausserhalb des Gehäuses 3 oder bei dessen Endwand 3b in üblicher Weise über andere Auspuffteile mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Die beiden Auslassrohre 23, 27 haben zum Beispiel aus dem Gehäuse 3 herausragende, in die Umgebungsatmosphäre mündende Rohrabschnitte oder sind noch über zusätzliche Rohre mit der Umgebungsatmosphäre verbunden.The
Die Ventilmittel 31 weisen ein in verschiedenen Betriebszuständen in den Figuren 2 und 4 ersichtliches Ventil 33 auf, das mit zu seiner Betätigung dienenden Stellmitteln 35 verbunden und/oder versehen ist. Die Ventilmittel 31 bzw. das Ventil 33 und die Stellmittel 35 weisen ein gemeinsames Gehäuse auf, das im Folgenden als Dose 41 bezeichnet wird. Die Dose 41 hat eine Dosenachse 43, und eine formfeste Dosenwandung 44. Diese besitzt einen die Dosenachse 43 umschliessenden, im Allgemeinen zylindrischen, im Querschnitt kreisförmigen Dosenmantel 45 und zwei Endwände 47, 49, von denen jede fest mit den Enden des Mantels 45 verbunden ist.The valve means 31 have a
Die Endwand 47 hat an ihrem Aussenrand einen abgebogenen Flansch mit einem zum Dosenmantel parallelen, an diesen anliegenden Abschnitt und mindestens eine ringförmige Versteifungsrippe und/oder -nut oder dergleichen. Die Endwand 47 ist zum Beispiel kompakt und lochfrei. Die andere Endwand 49 ist ringförmig und besitzt einen ringförmigen, ebenen Abschnitt 49a und bei dessen innerem Rand einen Kragen 49b, der von der Dose und der andern Endwand 47 weg nach aussen abgebogen und/oder abgewinkelt ist, an der Aussenfläche des zweiten Auslassrohrs 27 anliegt und am letzteren befestigt ist. Die Dose 41 wird dadurch fest mit dem zweiten Auslassrohr 27 verbunden und ist zum Beispiel auch noch an der Zwischenwand 7 anliegend sowie befestigt, könnte jedoch auch in Abstand von der letzteren stehen. Die Dose befindet sich mindestens zum Teil und nämlich vollständig im Gehäuse-Innenraum 5.The
Der innerste, ringförmige Bereich des ebenen Abschnitts 49a der Endwand 49 der Dose 41 bildet einen Ventilsitz 49c, der auf seiner dem Dosen-Innenraum 57 zugewandten Seite eine ringförmige, ebene Auflage- oder Sitzfläche hat. Der Ventilsitz 49c ist unmittelbar bei der Eintrittsöffnung des absperrbaren Durchgangs des zweiten Auslasses in und/oder an diesen Durchgang angeordnet, so dass der Ventilsitz diese Eintrittsöffnung begrenzt und der Innenrand der ringförmigen Auflagefläche des Ventilsitzes diese Eintrittsöffnung umschliesst. Der äussere, den Ventilsitz umgebende, ringförmige Bereich des ebenen Abschnitts 49a der Endwand 49 ist zum Beispiel noch mit einigen entlang dem Umfang verteilten Gasdurchlasslöchern 49d versehen, die in den Innenraumbereich 57c der Dose münden. Die Dosenachse 43 bildet selbstverständlich auch die Achse des Ventilsitzes 49c und fällt mindestens ungefähr mit der Achse des mit der Dose verbundenen, geraden Endabschnitts des zweiten Auslassrohrs 27 zusammen. Hierzu sei noch angemerkt, dass bei der Herstellung des Schalldämpfers vorzugsweise die ganze Dose mit dem Ventilsitz hergestellt wird und die Dose dann mitsamt dem Ventilsitz mit dem Auslassrohr 27 verbunden und in den Schalldämpfer eingebaut wird, so dass eben die Dosenachse genau mit der Achse des Ventilsitzes zusammenfällt, während die Achse des Auslassrohrs eventuell wegen Fabrikationsungenauigkeiten ein wenig gegen die Dosenachse geneigt und/oder versetzt sein kann.The innermost annular portion of the
Die Dose 41 enthält zwei Zwischenwände 53, 55. Jede von diesen hat eine ebene, zur Dosenachse 43 senkrechte Scheibe und am Rand einen Kragen 53a bzw. 55a, der von der Scheibe auf deren dem Ventilsitz abgewandte Seite ragt, an der Innenfläche des Dosenmantels 45 anliegt und an diesem befestigt ist. Dabei ist zumindest die sich näher beim Ventilsitz 49c befindende Zwischenwand 55 mindestens einigermassen oder vollständig dicht mit dem Dosenmantel verbunden. Die weiter vom Ventilsitz 49c entfernte Zwischenwand 53 ist mit einem Kranz von Gasdurchlasslöchern 53b versehen und dementsprechend gasdurchlässig. Die Dose 41 umschliesst einen Dosen-Innenraum 57, der durch die Zwischenwände 53, 55 in drei Innenraumbereiche 57a, 57b, 57c unterteilt ist. Der am weitesten vom Ventilsitz entfernte Innenraumbereich 57a und der mittlere Innenraumbereich 57b sind durch die Gasdurchlasslöcher 53b miteinander verbunden, während der mittlere Innenraumbereich 57b und der an den Ventilsitz 49c angrenzende Innenraumbereich 57c mindestens einigermassen dicht voneinander getrennt sind.The
Der Dosenmantel 45 hat in der Nähe von jedem seiner beiden Enden einen ringförmigen Bereich, der mit einer Anzahl entlang dem Umfang verteilter Gasdurchlasslöcher 45a bzw. 45b versehen ist. Die Gasdurchlasslöcher 45a münden in den Innenraumbereich 57a, während die Gasdurchlasslöcher 45b in den Innenraumbereich 57c der Dose münden. Der Dosenmantel besitzt ferner eine bei einer Umfangsstelle zwischen den Gasdurchlasslöchern 45a, 45b angeordnete Öffnung 45c, die in den mittleren, zwischen den beiden Zwischenwänden 53, 55 vorhandenen Innenraumbereich 57b mündet. Die Öffnung 45c dient als Steuerleitungsanschluss und ist bei ihrem Rand fest und dicht mit einer aus einem gebogenen Rohr bestehenden Steuerleitung 59 verbunden. Die Steuerleitung 59 ragt durch ein Loch im Mantel des Einlassrohrs 13 in den von diesem begrenzten Durchgang hinein, ist beim genannten Loch im Mantel des Einlassrohrs fest und mindestens einigermassen dicht mit diesem verbunden und hat einen sich im Einlassrohr befindenden, gebogenen Abschnitt mit einem geraden, mindestens ungefähr zur Achse 15 parallelen sowie ungefähr koaxialen Endabschnitt 59a. Dieser hat eine Eintrittsöffnung 59b, die in einer mindestens annähernd zur Achse 15 des Einlassrohrs senkrechten Ebene liegt, ungefähr konzentrisch zum Einlassrohr ist und dem sich stromaufwärts von der Steuerleitung befindenden Bereich des Einlassrohrs zugewandt ist. Der Aussendurchmesser der Steuerleitung 59 ist deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Einlassrohrs 13. Zwischen der Innenfläche des Einlassrohrs 13 und den geraden, zur Achse 15 parallelen Endabschnitt 59a der Steuerleitung ist daher ein ringförmiger, den Endabschnitt 59a unterbruchslos umschliessender, freier Bereich des Durchgangs vorhanden. Die Querschnittsfläche des Durchgangs der Steuerleitung ist deutlich kleiner als die Querschnittsfläche des Durchgangs des Einlassrohrs und beträgt vorzugsweise höchstens 50%, vorzugsweise mindestens 5% sowie zum Beispiel ungefähr 15% bis 35% der letztgenannten Querschnittsfläche.The
Die Eintrittsöffnung 59b der Steuerleitung 59 befindet sich im Einlassrohr 13 selbstverständlich stromaufwärts von dessen Austrittsöffnung 13a und hat von dieser einen Abstand, der mindestens gleich dem 1-fachen und vorzugsweise mindestens gleich dem 3-fachen Innendurchmesser des Einlassrohrs 13 ist.The
Im mittleren Innenraumbereich 57b der Dose 41 ist eine zur Dosenachse 43 koaxiale Buchse 61 unbeweglich angeordnet. Die Buchse ragt in zentrale Löcher der beiden Zwischenwände 53 und 55 hinein und ist mindestens einigermassen dicht an diesen befestigt. Die Buchse hat ein durchgehendes, zur Dosenachse koaxiales Loch 61a.In the central
Das Ventil 33 weist ein verstellbares, nämlich parallel zur Dosenachse 43 verschiebbares Sperrelement 65 zum zeitweisen, mindestens annähernd dichten Absperren des Durchgangs des Ventilsitzes 49c und des zweiten Auslassrohrs 27 ab. Das Sperrelement 65 weist einen Ventilkörper 67, nämlich einen plattenförmigen Ventilteller 67 auf, der im Wesentlichen aus einer ebenen, kreisförmigen, formfesten, metallischen Platte oder Scheibe besteht, im Zentrum ein Loch hat und mit einer diese durchdringenden Schraube 71 an einer Stange 69 befestigt ist. Die Stange 69 durchdringt das Loch 61a der Buchse 61 und ist mit kleinem Spiel verschiebbar in der Buchse geführt. Der Ventilteller ist auf seiner dem Ventilsitz 49c zugewandten Seite bei seinen Aussenrand mit einem ringförmigen Dämpfungselement 73 versehen, mit dem der Ventilteller in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Sperr-Stellung des Ventils auf dem Ventilsitz aufliegt. Der Ventilteller ist auf seiner dem Ventilsitz abgewandten Seite mit einem ringförmigen Dämpfungselement 75 versehen, welches das Ende der Stange 69 umschliesst und in der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Offen-Stellung des Ventils an der Zwischenwand 55 und/oder an der Buchse 61 anliegt. Das Dämpfungselement 75 bildet zusammen mit der Zwischenwand 55 und/oder der Buchse 61 Anschlagmittel, welche die Offenstellung des Ventiltellers festlegen. Die beiden Dämpfungselemente 73, 75 sind beispielsweise ein wenig deformierbar, bestehen zum Beispiel aus Drahtstücken, etwa je aus einer oder mehreren Drahtgeflecht-Lage(n) oder aus einem aus Drahtstücken gebildeten Vlies oder dergleichen und sind beispielsweise durch einige punktartige Schweissverbindungen an der Scheibe des Ventiltellers befestigt.The
Der Ventilkörper bzw. Ventilteller 67 hat auf seiner dem Ventilsitz abgewandten Seite eine erste Fläche 67a und auf seiner dem Ventilsitz zugewandten Seite eine zweite Fläche 67b. Der Aussendurchmesser der ebenen Auflagefläche des Ventilsitzes 49c und der Durchmesser des Ventiltellers 67 sind deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Dosenmantels 45 und betragen vorzugsweise höchstens 90% und zum Beispiel ungefähr 70% bis 80% des Innendurchmessers des Dosenmantels. Dementsprechend ist bei allen Stellungen des Ventiltellers zwischen dessen Umfangsrand und dem Dosenmantel ein freier, ringförmiger, ziemlich breiter Bereich des Dosen-Innenraums vorhanden. Die Summe der Querschnittsflächen der Gasdurchlasslöcher 49b und 49c des Dosenmantels 45 und der Endwand 49 der Dose 41 ist wesentlich grösser als die Querschnittsfläche des Durchgangs des zweiten Auslassrohrs 27.The valve body or
Die Stellmittel 35 besitzen ein formfestes, in der Dose 41 entlang der Dosenachse verschiebbares Stellorgan. Dieses weist als Hauptbestandteil einen formfesten Stellkörper 77, nämlich eine kreisförmige, mindestens im Wesentlichen ebene metallische Stellplatte oder Stellscheibe 77 auf. Der Stellkörper 77 ist verschiebbar im Innenraumbereich 57a der Dose 41 angeordnet ist, hat im Zentrum ein Loch und ist bei diesem an dem in den Innenraumbereich 57a hineinragenden Endabschnitt der Stange 69 befestigt. Der Stellkörper 77 hat auf seiner dem Ventilsitz zugewandten Seite eine erste Fläche 77a und auf seiner dem Ventilsitz abgewandten Seite eine zweite Fläche 77b. Der Durchmesser des Stellkörpers 77 ist ein wenig, vorzugsweise mindestens 0,5 mm, sowie vorzugsweise höchstens 3 mm und beispielsweise etwa 1 mm bis 2 mm, kleiner als der Innendurchmesser des Dosenmantels 45, so dass zwischen dem letzteren und dem Stellkörper ein freier, gasdurchlässiger Ringspalt 79 vorhanden ist, der den Stellkörper vollständig sowie unterbruchslos umschliesst und dessen Breite entsprechend den angegebenen Durchmesserdifferenzen vorzugsweise mindesten 0,25 mm, vorzugsweise höchstens 1,5 mm und zum Beispiel etwa 0,5 mm bis 1 mm beträgt. Die Querschnittsfläche des Ringspalts 79 ist vorzugsweise kleiner als die Durchlass-Querschnittsfläche der Steuerleitung 59 und beträgt vorzugsweise höchstens 60% und noch besser höchstens 50% der Durchlass-Querschnittsfläche der Steuerleitung. Der Innendurchmesser des Dosenmantels 45 und der Durchmesser des Stellkörpers 77 sind auch noch derart bemessen, dass die Durchlass-Fläche des Ringspalts 79 vorzugsweise höchstens 15%, vorzugsweise mindestens 1% und beispielsweise ungefähr 3% bis 10% der ganzen Querschnittsfläche des den Stellkörper enthaltenden Bereichs des Dosen-Innenraums 57 beträgt.The adjusting means 35 have a dimensionally stable, displaceable in the
An der dem Ventilsitz abgewandten Seite der Stellscheibe ist eine Hülse 81 befestigt. Diese ist mindestens zum grössten Teil zylindrisch sowie im Querschnitt kreisförmig und an ihrem der Stellscheibe abgewandten Ende offen. Der Aussendurchmesser des zylindrischen Hauptteils der Hülse ist deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Dosenmantels 45 und beträgt höchstens 70%, mindestens 30% und zum Beispiel ungefähr 45% bis 55% des Dosenmantel-Innendurchmessers. Die Stellmittel weisen ferner Federmittel mit einer Feder 83 auf, die als Druck-Schraubenfeder ausgebildet ist. Das eine Ende der Feder 83 liegt an der Endwand 47 der Dose 41 an und wird durch eine gegen den Dosen-Innenraum hin vorstehende Erhöhung der Endwand 47 zentriert. Das andere Ende der Feder greift an der Stellkörper 77 an. Die Feder ragt zum Beispiel in die Hülse 81 hinein und hat einen Aussendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse 81. Die Feder könnte jedoch stattdessen einen etwas grösseren Durchmesser als die Hülse aufweisen und diese mit Spiel umschliessen.At the side facing away from the valve seat of the adjusting disk, a
Der platten- oder scheibenförmige Stellkörper 77 unterteilt den ihn enthaltenden Innenraumbereich 57a der Dose und den durch die Gasdurchlasslöcher 53b mit diesem verbundenen Innenraumbereich 57b der Dose in zwei Kammern, die im Folgenden als erste Kammer 87 oder Hochdruck-Kammer 87 und als zweite Kammer 89 oder Niederdruck-Kammer 89 bezeichnet werden. Die Hochdruck-Kammer 87 wird durch den Innenraumbereich 57b und den durch die Gasdurchlasslöcher 53b mit diesem verbundenen, sich auf der dem Ventilsitz zugewandten Seite des Stellkörpers 77 befindenden Teilbereich des Innenraumbereichs 57a gebildet. Die Hochdruck-Kammer 87 ist dementsprechend durch die Steuerleitung 59 mit dem Einlassrohr 13 verbunden. Die Niederdruck-Kammer 89 befindet sich zwischen der Endwand 47 sowie dem Stellkörper 77 und ist durch die Gasdurchlasslöcher 45a des Dosenmantels 45 mit dem die Dose 41 enthaltenden sowie umgebenden Innenraumbereich 5a des Schalldämpfers verbunden.The plate- or disc-shaped
Die beschriebenen Teile des Schalldämpfers bestehen alle aus metallischen Materialien, die bis zu Temperaturen von mindestens 600°C und beispielsweise bis mindestens 700°C oder sogar bis mindestens 800°C hitzefest sind. Die Feder 83 besteht zum Beispiel aus der unter dem Handelsnamen Inconel bekannten Nickelbasis-Legierung. Die übrigen Teile bestehen zum Beispiel aus Stahl. Die fest miteinander verbundenen, metallischen Teile des Schalldämpfers sind zum Beispiel miteinander verschweisst.The described parts of the muffler are all made of metallic materials which are heat resistant up to temperatures of at least 600 ° C and for example up to at least 700 ° C or even to at least 800 ° C. The
Im Folgenden werden der Betrieb und einige damit verknüpfte Eigenschaften des Schalldämpfers 1 erläutert. Der mit dem Schalldämpfer verbundene Verbrennungsmotor führt dem Schalldämpfer beim Betrieb pulsierend strömendes, heisses Gas, d.h. Abgas zu. Die Strömungsrate und der Druck des Abgases sind dabei variabel und nehmen normalerweise mit steigender Drehzahl und mit steigender Leistung des Motors zu. Das durch den Auspuff und den zu diesem gehörenden Schalldämpfer strömende Abgas erzeugte Geräusche, die bei relativ kleiner Drehzahl und entsprechend kleiner Strömungsrate vor allem durch die Pulsation des Abgassstromes erzeugt werden. Bei grösseren Drehzahlen und grösseren Strömungsraten werden dann die vom Abgas beim Durchströmen der Durchgänge erzeugten Strömungsgeräusche wichtig und dominierend.In the following, the operation and some associated properties of the
Bei stillstehendem Verbrennungsmotor und wenn dieser nach dem Start dem Schalldämpfer nur mit einer kleinen Strömungsrate Abgas zuführt, befindet sich der Ventilkörper bzw. Ventilteller 67 des Ventils 33 in der Sperr-Stellung und sperrt den Durchgang des zweiten Auslasses 25 mindestens annähernd dicht ab, so dass praktisch nur durch den ersten Auslass 21 Abgas aus dem Gehäuse-Innenraum 5 ausströmen kann. Dies ergibt eine besonders gute Dämpfung der durch die Pulsation des Abgas-Stromes erzeugten Geräusche.When the internal combustion engine is stationary and if it supplies exhaust gas to the silencer after starting only with a small flow rate, the valve body or
Wenn die Strömungsrate des dem Schalldämpfer zugeführten Abgases zunimmt sowie einen bestimmten Öffnungs-Grenzwert überschreitet, wird der Ventilkörper bzw. Ventilteller 67 des Ventils durch die Stellmittel 35 automatisch in die Offen-Stellung verschoben und gibt den Durchgang des zweiten Auslasses 25 frei, so dass durch beide Auslässe 21, 25 Abgas aus dem Gehäuse-Innenraum ausströmen kann. Dadurch werden weniger Strömungsgeräusche und ein kleinerer Gegendruck erzeugt, als wenn nur der erste Auslass offen wäre. Wenn die Strömungsrate des dem Schalldämpfer zugeführten Abgases unter einen Sperr-Grenzwert sinkt, wird der Ventilteller wieder in die Sperr-Stellung verschoben. In den Figuren 1 und 3 sind durch Pfeile einige sich in der Sperr-Stellung bzw. in der Offen-Stellung ergebende GasStrömungen angedeutet.When the flow rate of the exhaust gas supplied to the muffler increases and exceeds a certain opening limit value, the
Nach dieser allgemeinen Betriebsbeschreibung sollen nun einige Einzelheiten der Funktion des Ventils näher erläutert werden. Hierzu sei zunächst angemerkt, dass das Abgas bei mindestens teilweise oder vollständig geöffnetem Ventil in einer allgemeinen Strömungsrichtung durch den Durchgang des zweiten Auslasses 25 strömt. Diese allgemeine Strömungsrichtung ist beim Ventilsitz 49c und in dem an diesen anschliessenden Abschnitt des Durchgangs parallel zur gemeinsamen Achse der Dose, des Ventilsitzes und des an diesen anschliessenden Durchgangsabschnitts. Die ebene Auflagefläche des Ventilsitzes ist also einem Raumbereich zugewandt, der sich in Bezug auf die allgemeine Strömungsrichtung stromaufwärts vom Ventilsitz befindet. Dieser Raumbereich, dem die Auflagefläche des Ventilsitzes zugewandt ist und an den die Auflagefläche angrenzt, ist selbstverständlich durch den Innenraumbereich 57c der Dose gebildet, der durch die Gasdurchlasslöcher 45b mit dem die Dose umgebenden und an diese angrenzenden Innenraumbereich 5a und beispielsweise noch durch die Gasdurchlasslöcher 49d und die gasdurchlässige Wand 7 hindurch mit dem Innenraumbereich 5b des Gehäuse-Innenraums 5 verbunden ist.After this general operating description, some details of the function of the valve will now be explained in more detail. It should first be noted that the exhaust gas at least partially or completely open Valve in a general flow direction through the passage of the
Die Feder 83 ist vorgespannt und übt bei allen Betriebszuständen - d.h. bei stillstehendem sowie bei laufendem Motor und bei allen Stellungen des Ventilkörpers bzw. Ventiltellers 67 - eine Federkraft auf den Stellkörper 77, d.h. die Stellplatte oder die Stellscheibe 77 aus. Diese Federkraft wird durch die Stange 69 auf den Ventilkörper bzw. Ventilteller 67 übertragen und ist bestrebt, diesen gegen den Ventilsitz 49c zu drücken.The
Wenn der Verbrennungsmotor dem Schalldämpfer Abgas zuführt, kann dieses in noch näher beschriebener Weise zusätzliche Kräfte auf den Stellkörper 77 und von diesem über die Stange 69 auf den Ventilkörper bzw. Ventilteller 67 sowie auch direkt auf den letzteren ausüben.If the internal combustion engine supplies exhaust gas to the muffler, this can exert additional forces on the
Wenn sich das Sperrelement 65 in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Sperr-Stellung befindet, übt das in den Innenraumbereich 57c der Dose 41 strömende Abgas eine gegen den Ventilsitz gerichtete Druckkraft auf die an den Innenraumbereich 57c angrenzende, erste Fläche 67a des Ventiltellers 67 aus. Das zweite Auslassrohr 27 enthält dann Gas, d.h. Luft und/oder Abgas, das ungefähr Umgebungs-Luftdruck aufweist und eine Druckkraft auf denjenigen Bereich der zweiten Fläche des 67b des Ventiltellers ausübt, der sich innerhalb der Auflagefläche des Ventilsitzes 49c befindet, d.h. nicht auf dieser Auflagefläche aufliegt und an den sich stromabwärts vom Ventilsitz befindenden Bereich des Durchgangs angrenzt, der vom zweiten Auslassrohr 27 und vom Kragen 49b umschlossen ist. Da der Gasdruck in der Sperr-Stellung im Innenraumbereich 57c grösser ist als im zweiten Auslassrohr 27 und da das im Innenraumbereich 57c vorhandene Abgas zudem an einer grösseren Fläche des Ventiltellers angreift als das den Umgebungs-Luftdruck aufweisende Gas im zweiten Auslassrohr, übt das am Ventilteller angreifende Gas auf diesen insgesamt eine gegen den Ventilsitz gerichtete Kraft auf den Ventilteller aus. Diese vom Gas direkt auf den Ventilteller ausgeübte Kraft wird im Folgenden als Haltekraft bezeichnet und addiert sich zur gleich gerichteten Federkraft.When the blocking
Beim Betrieb des Verbrennungsmotors strömt ein grosser Teil - und nämlich der grösste Teil - des dem Einlass 11 zugeführten Abgases durch die Austrittsöffnung 13a des Einlassrohrs 13 in die freien Bereiche des Gehäuse-Innenraums 5. Es strömt jedoch auch Abgas vom Einlassrohr 13 durch die Steuerleitung 59 in die Hochdruck-Kammer 87 der Dose 41, danach durch den Ringspalt 79 in die Niederdruck-Kammer 89 der Dose und durch die Gasdurchlasslöcher 45a aus der Dose hinaus in den diese umgebenden Innenraumbereich 5a des Schalldämpfers. Über dem Ringspalt 79 entsteht dabei ein Druckgefälle. Der im Inneren des Einlassrohrs 13 angeordnete Endabschnitt 59a der Steuerleitung wirkt dabei ähnlich wie ein Pitotrohr als Drucksonde und erfasst den bei der Eintrittsöffnung 59b der Steuerleitung vorhandenen Gesamtdruck - d. h. die Summe aus dem statischen Druck und Staudruck - des durch das Einlassrohr strömenden Abgases. Dieser Druck des Abgases wird in die erste Kammer bzw. Hochdruck-Kammer 87 der Dose 41 übertragen. Das Abgas in der Hochdruck-Kammer 87 hat einen grösseren Druck als das Abgas in der Niederdruck-Kammer 89, in welcher der Druck ungefähr gleich gross ist wie im Innenraumbereich 5a des Gehäuses. Der platten- oder scheibenförmige Stellkörper 77 dient als Druckkraftaufnehmer für das durch die Dose strömende Abgas. Das Abgas übt in den beiden Kammern 87, 89 einander entgegengesetzte Kräfte auf die beiden Flächen 77a, 77b des Stellkörpers 77 aus, die insgesamt eine vom Ventilsitz weggerichtete und der Federkraft entgegengesetzte Kraft ergeben. Diese vom Abgas auf die Stellscheibe ausgeübte Kraft wird im Folgenden als Öffnungskraft bezeichnet.During operation of the internal combustion engine, a large part-and for the most part-of the exhaust gas supplied to the
Hier sollen noch einige Bemerkungen zu den Druckänderungen des Abgases eingefügt werden.Here are some remarks to the pressure changes of the exhaust gas to be inserted.
Der Schalldämpfer 1 ist - wie schon in der Einleitung erwähnt - vorzugsweise mit zwei oder noch mehr Zylindern des Motors verbunden und relativ weit stromabwärts vom Motor im Auspuff angeordnet, so dass die durch die stossweise Abgaszufuhr des Motors verursachten, akustischen, bei konstanter Drehzahl periodischen Druckschwankungen beim Einströmen des Abgases in die Steuerleitung 59 bereits etwas ausgeglichen und geglättet sind.The
Die Querschnittsfläche des Dosen-Innenraums 57 und insbesondere des an dem Stellkörper 77 angrenzenden Bereichs der Hochdruck-Kammer 87 ist wesentlich grösser als die Durchlass-Querschnittsfläche der Steuerleitung. Dies ergibt einen zusätzlichen Ausgleich der durch die stossweise Abgaszufuhr verursachten Druckschwankungen. Ferner bewirkt die Pulsation des Abgases auf beiden Seiten des Stellkörpers ungefähr synchrone und fast gleich grosse Druckschwankungen. Die durch diese akustischen Druckschwankungen auf die beiden Seiten des Stellkörpers ausgeübten Kräfte kompensieren einander daher mindestens weitgehend. Da die von der Steuerleitung 59 gebildete Drucksonde den Gesamtdruck des Abgases bei der Eintrittsöffnung der Steuerleitung im Einlass ermittelt, ist das von der gemittelten Strömungsrate abhängige Druckdifferenz zwischen der Hochdruck-Kammer 87 und der Niederdruck-Kammer 89 relativ gross. Dies erlaubt, die Feder 83 derart zu bemessen, dass sie eine relativ grosse Federkraft erzeugt. Aus diesen Gründen bewegen die Stellmittel das Sperrelement 65 des Ventils daher fast nur abhängig von dem mit der gemittelten Strömungsrate verknüpften Druck. Dagegen wird das Ventil durch die akustischen Druckschwankungen, die durch die stossweise Abgaszufuhr verursacht werden, nicht oder zumindest praktisch nicht geöffnet und geschlossen.The cross-sectional area of the
Wenn der Verbrennungsmotor nach seinem Start dem Schalldämpfer nur mit einer kleinen Strömungsrate Abgas zuführt und die vom Abgas auf den Stellkörper ausgeübte Öffnungskraft kleiner ist als die Summe der Federkraft und Haltekraft, bleibt der Ventilteller in der Sperr-Stellung.When the internal combustion engine supplies exhaust gas to the muffler only at a small flow rate after starting, and the opening force exerted on the actuator by the exhaust gas is smaller than the sum of the spring force and the holding force, the valve disk remains in the lock position.
Wenn die Strömungsrate zunimmt, steigt auch die auf den Stellkörper ausgeübte Öffnungskraft und wird beim Erreichen des Öffnungs-Grenzwertes gleich der Summe von Federkraft und Haltekraft. Bei einer Zunahme der der Strömungsrate über den Öffnungs-Grenzwert verschiebt die vom Abgas auf den Stellkörper ausgeübte Öffnungskraft den Stellkörper 77 und den damit verbundenen Ventilteller 67 vom Ventilsitz 49c weg. Die Verschiebung des Ventiltellers erfolgt dabei entgegen der sich nach dem Abheben des Ventiltellers vom Ventilsitz ergebenden, allgemeinen Strömungsrichtung des Abgases im Durchgang des zweiten Auslasses 25. Sobald der Ventilteller ein wenig vom Ventilsitz abgehoben wurde, strömt Abgas aus dem Gehäuse-Innenraum 5 durch den Innenraumbereich 57c des Dosen-Innenraums 57 in sowie durch den Durchgang des zweiten Auslassrohrs 27 und danach in die Umgebungsatmosphäre. Dabei sinken der Gasdruck im Gehäuse-Innenraum und insbesondere der an der ersten Fläche 67a des Ventiltellers 67 angreifende Gasdruck. Ferner und vor allem sinkt die vom Gas auf den Ventilteller ausgeübte Haltekraft mindestens annähernd auf Null. Dagegen werden die Differenz zwischen den an den beiden Flächen 77a, 77b des Stellkörpers angreifenden Drücken und die am Stellkörper angreifenden Öffnungskraft beim Öffnen des Ventils nur wenig verändert. Die aus der Summe von Federkraft und Haltekraft bestehende, gegen den Ventilsitz gerichtete Kraft nimmt daher beim Abheben des Ventiltellers vom Ventilsitz fast abrupt ab und wird dabei deutlich kleiner als die Öffnungskraft. Auch wenn die Strömungsrate den Öffnungs-Grenzwert nur wenig überschreitet, wird der Ventilteller daher relativ weit vom Ventilsitz verschoben und gelangt schon bei kleinen Überschreitungen des Öffnungs-Grenzwerts sprungartig in die durch Anschlagmittel festgelegte, in den Figuren 3 und 4 dargestellte Offen-Stellung.As the flow rate increases, the opening force applied to the actuator also increases and, upon reaching the opening limit, becomes equal to the sum of the spring force and the holding force. With an increase in the flow rate above the opening limit value, the opening force exerted by the exhaust gas on the adjusting body shifts the adjusting
Wenn sich das Ventil in der Offen-Stellung befindet, übt das Abgas praktisch keine Kraft mehr auf den Ventilteller aus. Falls die Strömungsrate des Abgases nun abnimmt, bleibt das Ventil offen, bis die vom Abgas auf den Stellkörper ausgeübte Öffnungskraft kleiner wird als die in der Offen-Stellung von der Feder auf den Stellkörper ausgeübte Federkraft. Wenn die Strömungsrate noch weiter sinkt, verschiebt die Feder den Stellkörper und den Ventilteller gegen den Ventilsitz. Wenn die Strömungsrate des dem Schalldämpfer zugeführten Abgases auf den Sperr-Grenzwert absinkt, gelangt der Ventilteller wieder zur Auflage auf dem Ventilsitz und sperrt das zweite Auslassrohr ab. Das Gas übt dann wieder eine Haltekraft auf den Ventilteller aus, welche den letzteren zusätzlich zur Federkraft gegen den Ventilsitz drückt. Der Sperr-Grenzwert der Strömungsrate ist ein wenig verschieden von Öffnungs-Grenzwert, nämlich ein wenig kleiner als dieser. Die Verschiebung des Ventiltellers von der in den Figuren 3, 4 dargestellten Offen-Stellung in die in den Figuren 1, 2 dargestellte Sperr-Stellung erfordert zwar eine etwas grössere Änderung der Strömungsrate und des Abgasdrucks als die umgekehrte Verschiebung des Ventiltellers. Da das beim Ventilsitz in das zweite Auslassrohr 27 strömende Abgas beim Ventilsitz und im Anfang des zweiten Auslassrohrs eine allgemeine Strömungsrichtung hat, welche die gleiche Richtung hat wie die Verschiebung des Ventiltellers beim Verschieben in die Sperr-Stellung, erfordert aber auch die Verschiebung des Ventiltellers von der Offen-Stellung in die Sperr-Stellung nur relativ kleine Änderungen der Strömungsrate und des Abgasdrucks. Zudem erfolgt die Verkleinerung der Strömungsrate häufig bei einem Bremsvorgang des Motorfahrzeugs, wobei der Ventilteller dann ebenfalls sprungartig von der Offen- in die Sperr-Stellung verschoben wird.When the valve is in the open position, the exhaust gas exerts virtually no force on the valve disk. If the flow rate of the exhaust gas now decreases, the valve remains open until the force exerted by the exhaust gas on the actuator body opening force is smaller than that in the open position exerted by the spring on the actuator body spring force. As the flow rate decreases further, the spring displaces the actuator body and the valve disk against the valve seat. If the flow rate of the exhaust gas supplied to the muffler drops to the blocking limit value, the valve disk again rests on the valve seat and blocks the second outlet pipe. The gas then exerts a holding force on the valve disk, which presses the latter in addition to the spring force against the valve seat. The flowrate cut-off limit is slightly different from the opening threshold, namely a little smaller than this. Although the displacement of the valve disk from the open position shown in FIGS. 3, 4 into the blocking position shown in FIGS. 1, 2 requires a somewhat greater change in the flow rate and the exhaust gas pressure than the reverse displacement of the valve disk. Since the exhaust gas flowing into the
Das Ventil ist also meistens entweder ganz geschlossen oder ganz offen. Wenn das Ventil mindestens teilweise offen ist und insbesondere wenn sich der Ventilteller in der in den Figuren 3, 4 gezeichneten Offen-Stellung befindet, kann das Abgas aus dem die Dose 41 umgebenden Bereich des Gehäuse-Innenraums 9 durch die Gasdurchlasslöcher 45b sowie 49d und die gasdurchlässige Zwischenwand 7 in den Innenraumbereich 57c der Dose und danach beim Ventilsitz praktisch ohne Behinderung durch den Ventilteller 67 in den Durchgang des zweiten Auslassrohrs 27 einströmen. Die Gasströmung erzeugt dementsprechend beim Passieren des Ventilsitzes auch keine starken Strömungsgeräusche. Es sei auch noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass gemäss der vorgängigen Beschreibung sowohl die vom Gas direkt auf den Ventilteller ausgeübte Haltekraft als auch die vom Gas auf den Stellkörper ausgeübte Öffnungskraft zum Verstellen des Ventiltellers dienen und dass der Ventilteller dementsprechend selbst auch als Teil der Stellmittel wirkt.The valve is usually either completely closed or completely open. When the valve is at least partially open, and in particular when the valve disk is in the open position shown in FIGS. 3, 4, the exhaust gas can flow out of the area of the
Der zwischen dem Dosenmantel 45 und dem Stellkörper 77 vorhandene Ringspalt 79 ist breiter als der radiale Spiel der Stange 69 in der Buchse 61 und gewährleistet, dass der Stellkörper auch bei grossen Temperaturen nie verklemmt wird. Die Dämpfungselemente 73 und 75 verhindern, dass der Ventilteller in der Sperr-Stellung bzw. Offen-Stellung wegen Vibrationen des Schalldämpfers klappert. Das Dämpfungselement 73 ergibt in der Sperr-Stellung des Ventiltellers zudem eine gewisse Dichtungswirkung. Es sei erwähnt, dass die die Stange 69 mit Spiel führende Buchse 69 eventuell ebenfalls noch mindestens ein ringförmiges Dämpfungselement aus einem Drahtgeflecht oder Draht-Vlies oder dergleichen enthalten könnte. Im Übrigen sind die Dose und die Feder derart bemessen, dass der Ventilteller beim Betätigen des Ventils um eine relativ grosse Distanz verschoben wird, die vorzugsweise mindestens 25% und zum Beispiel mindestens 50% der lichten Weite des zweiten Auslassrohrs 27 beträgt.The existing between the
Das durch den Ringspalt 79 in die Niederdruck-Kammer 89 strömende Gas könnte in dieser eventuell hörbare Gas-Schwingungen erzeugen. Die Hülse 81 unterteilt den freien Innenraum der Niederdruck-Kammer, wirkt der Erzeugung von Gas-Schwingungen entgegen und verschiebt die Frequenz allenfalls doch noch erzeugter Schwingungen nach oben in den unhörbaren Bereich. Das Ventil ist auch robust, bis zu hohen Temperaturen hitzebeständig sowie dauerhaft und kann kostengünstig hergestellt sowie in den Schalldämpfer eingebaut werden.The gas flowing through the
Das Abgas kann bei der Benutzung des Schalldämpfers möglicherweise Russpartikel und/oder sonstige feste und/oder flüssige Verunreinigungen in die Dose 41 hineintransportieren. Es besteht insbesondere auch die Möglichkeit, dass bei einem Kaltstart Kondenswasser entsteht und in die Dose gelangt. Wie beschrieben, strömt beim Betrieb Abgas von der Hochdruck-Kammer 87 der Dose durch den Ringspalt 79 in die Niederdruck-Kammer 89 der Dose und aus dieser heraus. Dieses durch die Dose strömende Abgas kann in die Dose gelangende feste und flüssige Verunreinigungen wieder aus der Dose hinausblasen und trägt dadurch zur Vermeidung von Störungen bei.The exhaust gas may possibly transport soot particles and / or other solid and / or liquid contaminants into the
Die Figuren 5 und 6 zeigen schematisch Teile eines anderen Schalldämpfers, der ein nur schematisch strichpunktiert angedeutetes Einlassrohr 113 mit einer Achse 115 und zwei Auslassrohre aufweist, von denen nur das zweite Auslassrohr 127 gezeichnet ist. Dieses hat eine beispielsweise kreisförmige Eintrittsöffnung 127a, die in einer zur Achse 129 des Auslassrohrs 127 senkrechten Ebene liegt. Die beiden Rohre 113, 127 sowie das nicht gezeichnete, erste Auslassrohr können zum Beispiel mehr oder weniger ähnlich angeordnet sein, wie die entsprechenden Rohre des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Schalldämpfers 1.Figures 5 and 6 show schematically parts of another muffler, the only schematically indicated by dash-dotted
Die Figuren 5, 6 zeigen Ventilmittel 131, welche die in den Figuren 1 bis 4 ersichtlichen Ventilmittel 31 ersetzen und ein Ventil 133 aufweisen. Die Ventilmittel 131 sind mit Stellmitteln 135 versehen und/oder verbunden. Die Stellmittel 135 weisen eine Dose 141 mit einer metallischen Dosenwandung 145 auf. Diese hat eine Stirnwand 145a, eine dieser gegenüberstehende Rückwand 145b, zwei einander gegenüberstehende Seitenwände 145c, von denen in Fig. 6 eine weggebrochen ist, und eine Seitenwand 145d. Die Wände 145a, 145c, 145d sind im Wesentlichen eben, während die Rückwand 145b gebogen ist. Die Stirnwand 145a hat eine kreisförmige Öffnung 145e, die als Steuerleitungsanschluss dient. Die Dose 141 ist auf ihrer der Seitenwand 145d abgewandten Seite im Wesentlichen offen und hat dort eine Öffnung, die ein Gasdurchlassloch 145f bildet, das durch das Auslassrohr 127 mehr oder weniger in zwei Teile unterteilt wird. An der Dosenwandung ist ein Fortsatz 149 befestigt, der auf die der Seitenwand 145d abgewandte Seite der Dose von dieser wegragt und einen plattenförmigen, im Allgemeinen ebenen Hauptteil aufweist, der parallel zur Stirnwand ist und ungefähr in der gleichen Ebene liegt wie diese. Das die Eintrittsöffnung 127a des zweiten Auslassrohrs 127 bildende Ende des letzteren ragt in eine Öffnung des Fortsatzes 149 hinein, die zum Teil durch einen auf die nicht sichtbare Seite des Fortsatzes von diesem wegragenden Kragen begrenzt ist. Das Auslassrohr 127 ist fest mit der Dosenwandung 145 und dem Fortsatz 149 verbunden, nämlich mit der Rückwand 145b der Dosenwandung und mit dem Fortsatz 149 verschweisst. Die Achse 129 des Auslassrohrs 127 fällt ungefähr oder genau mit der Achse zusammen, welche durch die Öffnung des Fortsatzes 149 definert wird. Der diese Öffnung umschliessende Bereich des Fortsatzes dient als Ventilsitz 149c. Dieser hat auf der dem Kragen abgewandten Seite eine ebene, zur Achse der Öffnung des Fortsatzes senkrechte Sitzfläche. Die Dosenwandung ist in der Nähe ihrer Verbindung mit dem Fortsatz 149 mit zwei Augen 153 versehen oder fest verbunden. Diese weisen einen Einschnitt auf, in dem ein Lagerbolzen 155 befestigt ist, der eine Schwenkachse 156 definiert. Die Dose 141 enthält einen Dcsen-Innenraum 157. Die Schwenkachse 156 befindet sich ungefähr bei einem Rand des Dosen-Innenraums und/oder ein wenig ausserhalb von diesem ungefähr in der vom Ventilsitz 149c definierten Ebene zwischen der Öffnung 145e und dem Ventilsitz 149c. Die Schwenkachse ist ferner parallel zur ebenen Sitzfläche des Ventilsitzes 149c und senkrecht zur Achse der Öffnung des Fortsatzes 149, aber gegen diese Achse versetzt.FIGS. 5, 6 show valve means 131, which replace the valve means 31 shown in FIGS. 1 to 4 and have a
Eine Steuerleitung 159 hat ein bei der Öffnung 145e der Dosen-Stirnwand 145a fest und dicht mit dieser verbundenes, nämlich verschweisstes Ende und einen sich im Einlassrohr 113 befindenden, ungefähr zur Achse 115 des Einlassrohrs koaxialen Endabschnitt 159a mit einer Eintrittsöffnung 159b. Die letztere kann ähnlich angeordnet und dimensioniert sein wie bei der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Steuerleitung 59.A
Das Ventil 133 besitzt ein verstellbares Sperrelement 165 mit einem plattenförmigen Ventilkörper 167 der als Ventilklappe ausgebildet ist, die im Folgenden ebenfalls mit 167 bezeichnet wird und um die Schwenkachse 156 schwenkbar ist. Die Ventilklappe hat einen kreisförmigen Hauptabschnitt, der durch einen Ansatz 167a fest mit einer vom Lagerbolzen 155 gelagerten, um diesen schwenkbaren Nabe 169 verbunden ist. Die Nabe ist hohl und besitzt einen zylindrischen Mantel 169a sowie zwei Endwände 169b. Der Ventilkörper bzw. die Ventilklappe 167 besteht zum grössten Teil aus einer formfesten metallischen Platte, an deren Ventilsitz 149c zugewandter Seite ein ringförmiges, ein wenig deformierbares Dämpfungselement 173 befestigt ist. Dieses ist zum Beispiel ähnlich wie die beschriebenen Dämpfungselemente 73, 75 aus Drahtstücken gebildet und liegt bei geschlossenem Ventil auf dem Ventilsitz auf.The
Die Stellmittel 135 weisen ein formfestes Stellorgan auf. Dieses besitzt als Hauptbestandteil einen formfesten Stellkörper 177, der aus einer im Wesentlichen viereckförmigen, ebenen Platte besteht, bei einem seiner Ränder am Mantel 169a der Nabe 169 befestigt, nämlich angeschweisst, sowie um die Schwenkachse 156 schwenkbar ist und im Folgenden auch als Stellplatte oder Stellklappe 177 bezeichnet wird. Die Stellklappe befindet sich mindestens im Wesentlichen im Dosen-Innenraum 157. Zwischen den Rändern der Stellklappe, die der koaxial zur Schwenkachse 156 gebogenen Rückwand 145b und den beiden Seitenwänden 145c der Dose zugewandt sind, und den genannten Wänden der Dose ist ein freier, gasdurchlässiger Spalt 179 vorhanden. Dieser Spalt 179 erstreckt sich also entlang von drei Rändern der viereckigen Stellkappe und ist dementsprechend eckig sowie mehr oder weniger U-förmig oder C-förmig.The adjusting means 135 have a dimensionally stable actuator. This has as a main component a dimensionally
Der der Nabe 169 zugewandte Rand der Stellklappe 177 ist beispielsweise nur über einen Teil seiner Länge, beispielsweise nur bei zwei voneinander in Abstand stehenden Befestigungsabschnitten, mit dem Mantel der Narbe verschweisst. Zwischen den verbleibenden, unverschweissten Abschnitten des genannten Randes der Stellklappe und der Nabe können dann eventuell ebenfalls noch schmale, gasdurchlässige Spalte vorhanden sein. Ferner ist auch ein Spalt zwischen der schwenkbaren Nabe und dem dieser zugewandten Rand der Stirnwand 145a vorhanden.The
Die entlang von drei Rändern der Stellklappe verlaufenden Teile des Spalts 179 können ähnlichen Breiten aufweisen wie der Spalt 79 der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Stellmittel. Ferner kann der Spalt 179 - gegebenenfalls zusammen mit den Spalten zwischen der Nabe und dem dieser zugewandten Rand der Stellklappe - eine ähnliche Fläche im Vergleich zur Querschnittsfläche des Dosen-Innenraums. 157 aufweisen, wie es für den Ringspalt 79 angegeben wurde. Die Querschnittsfläche des Dosen-Innenraums 157 wird dabei in einer zur Schwenkachse radialen Schnittebene gemessen.The parts of the
Die hohle Nabe enthält eine Feder 183, nämlich eine dem Lagerbolzen 155 umschliessende, schraubenförmige Torsionsfeder. Das eine, nicht sichtbare Ende der Feder 183 ist nach innen abgebogen, ragt in ein Loch des Lagerbolzens 155 hinein und wird dadurch unschwenkbar mit dem Lagerbolzen sowie mit der Dosenwandung verbunden. Das andere, in den Figuren 5 und 6 sichtbare Ende der Feder ist nach aussen abgebogen und ragt durch ein Loch des zylindrischen Mantels 169a der Nabe hindurch, greift also an der Nabe 169 an und übt ein Drehmoment auf diese aus, das bestrebt ist, die Ventilklappe gegen den Ventilsitz 149c zu drücken.The hollow hub includes a
Der Stellkörper 167 bzw. die Stellklappe 167 unterteilt den sie enthaltenden Dosen-Innenraum in eine erste Kammer 187 oder Hochdruck-Kammer 187 und in eine zweite Kammer 189 oder Niederdruck-Kammer 189. Die Hochdruck-Kammer 187 grenzt an die Öffnung 145e an, bei der die Steuerleitung 159 in den Dosen-Innenraum mündet. Die Niederdruck-Kammer 189 ist durch die Gasdurchlasslöcher 145f der Dose 41 mit dem diese umgebenden Bereich des Innenraums des Schalldämpfers verbunden.The
Wenn ein Verbrennungsmotor dem Einlassrohr 113 in der in den Figuren 5 und 6 durch Pfeile angedeuteten Weise Abgas zuführt, strömt ein Teil dieses Abgases durch die Steuerleitung 159 in die Hochdruck-Kammer 187 der Dose und durch den Spalt 179 sowie die allenfalls zwischen der Nabe 169 und dem diese zugewandten Rand der Stellklappe hindurch in die Niederdruck-Kammer der Dose. Danach strömt dieses Abgas durch das Gasdurchlassloch 145f der Dose aus dieser heraus in einen an die Dose angrenzenden Bereich des restlichen Innenraums des Schalldämpfers. Beim Zuführen von Abgas entsteht über der Stellklappe ein Druckgefälle. Dieses übt eine Kraft auf die Stellklappe aus. Diese Kraft und das daraus resultierende Drehmoment sind bestrebt, die Ventilklappe vom Ventilsitz wegzuschwenken.When an internal combustion engine supplies exhaust gas to
Wenn dem Einlassrohr 159 kein oder nur wenig Abgas zugeführt wird, liegt die Ventilklappe des Sperrelements 165 auf dem Ventilsitz 149c auf und schliesst das zweite Auslassrohr mindestens annähernd dicht ab. Wenn die Strömungsrate und der Druck des zugeführten Abgases grösser werden und die vom Gas auf die Stellklappe ausgeübte Kraft eine Öffnungs-Grenzwert überschreiten, wird die Stellklappe 177 in der in Fig. 6 durch einen Pfeil 191 dargestellten Richtung vorschwenkt. Dadurch wird die Ventilklappe in der durch den Pfeil 193 bezeichneten Richtung verschwenkt und vom Ventilsitz abgehoben. Dadurch wird das Ventil geöffnet, so dass Abgas durch das zweite Auslassrohr 127 aus dem Schalldämpfer herausströmen kann. Die Stellklappe und die Ventilklappe können beim Öffnen des Ventils zum Beispiel verschwenkt wurden, bis die Stellklappe 177 am zweiten Auslassrohr 127 ansteht, so dass das letztere auch noch als Anschlag dient.If no or little exhaust gas is supplied to the
Soweit vorgängig nichts anderes geschrieben wurde, kann der die in den Figuren 5 und 6 ersichtlichen Ventilmittel 131 aufweisende Schalldämpfer ähnlich ausgebildet sein und ähnlich arbeiten, wie der Schalldämpfer 1 mit den anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ventilmitteln 31.Unless previously stated otherwise, the silencer having the valve means 131 shown in FIGS. 5 and 6 can be designed to be similar and work similarly to the
Die beiden beschriebenen Schalldämpfer und deren Ventil können noch in verschiedener Hinsicht geändert werden. Beispielsweise könnten Merkmale der beiden in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ventilmittel und Stellmittel auf verschiedene Weisen in nötigenfalls etwas modifizierter Form miteinander kombiniert werden. So könnten zum Beispiel die Gasdurchlasslöcher 45a durch ein einziges grosses Loch oder das Gasdurchlassloch 145f durch mehrere Löcher ersetzt werden.The two described mufflers and their valve can still be changed in various ways. For example, features of the two valve means and actuating means shown in Figures 1 to 6 could be combined in various ways, if necessary, with somewhat modified form. For example, the
Ferner könnte man mehr als zwei Zwischenwände 7, 9 oder nur eine oder gar keine Zwischenwand im Gehäuse-Innenraum anordnen. Zudem könnte der Ventilsitz direkt am zweiten Auslassrohr 27 bzw. 127 angeformt sein und zusammen mit dem letzteren aus einem einstückigen Körper bestehen. Dabei wäre dann bei der Herstellung dafür zu sorgen, dass die Achse des den Ventilsitz bildenden Rohrs oder Rohrstücks in Bezug auf die Dose und das verstellbare Sperrelement genau die gewünschte Lage und Richtung hat. Ferner könnte der Ventilsitz anstelle einer ebenen Auflagefläche eine konische Auflagefläche haben, die sich in Bezug auf die allgemeine Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts verjüngt und wie die Auflageflächen der in den Figuren 1 bis 6 gezeichneten Ventile einem sich stromaufwärts vom Ventilsitz befindenden Raumbereich zugewandt ist.Furthermore, one could arrange more than two
Des Weiteren könnte man die Zwischenwand 55 oder sogar die Zwischenwand 53 der Dose 41 als Endwand der Dose ausbilden, den Ventilsitz am zweiten Auslassrohr anformen und/oder befestigen und die Dose dann mit gasdurchlässigen Befestigungsmitteln am zweiten Auslassrohr und/oder am Ventilsitz befestigen. Diese Befestigungsmittel könnten zum Beispiel einige um die Dosenachse und den Ventilsitz herum verteilte Stützen aufweisen, zwischen denen Gasdurchlasslöcher vorhanden sind. Die Dose würde dann in Abstand vom Ventilsitz stehen, so dass dessen Auflagefläche direkt an einen freien Innenraumbereich des Gehäuse-Innenraums angrenzen würde. Die Dose könnte an ihrem dem Ventilsatz abgewandten Ende eventuell etwas aus dem Gehäuse herausragen. Der Stellkörper 77 könnte statt aus einer relativ dünnen Platte oder Scheibe aus einem in axialer Richtung dickeren Kolben bestehen.Furthermore, the
Eventuell könnte zusätzlich zu einem dauernd offenen Auslass und einem mit einem Ventil absperrbaren Auslass noch mindestens ein zusätzlicher, dauernd offener und/oder mindestens ein zusätzlicher, mit einem Ventil absperrbarer Auslass vorgesehen werden.At least one additional, permanently open and / or at least one additional outlet, which can be shut off with a valve, could possibly additionally be provided in addition to a permanently open outlet and an outlet which can be shut off with a valve.
Die formfeste Platte des Ventilkörpers und/oder des Stellkörpers könnte statt aus einem metallischen Material aus Keramik bestehen.The dimensionally stable plate of the valve body and / or the adjusting body could instead consist of a metallic material made of ceramic.
Zudem könnten noch vollständig im Inneren des Gehäuses angeordnete Verbindungs- und/oder Innenrohre vorhanden sein, die verschiedene Innenraumbereiche des Schalldämpfers miteinander verbinden. Es wäre dann auch möglich, statt des zum Absperren eines Auslasses dienenden Ventils oder zusätzlich zu einem solchen Ventil ein Ventil anzuordnen, um einen internen, verschiedene Innenraumbereiche eines Gehäuses eines Schalldämpfers miteinander verbindenden Durchgang, und nämlich beispielsweise dessen Eintrittsöffnung, zu sperren.In addition, completely arranged in the interior of the housing connecting and / or inner tubes could be present, which connect different interior areas of the muffler together. It would then also be possible to arrange a valve instead of the valve used to shut off an outlet or in addition to such a valve, in order to block an internal passageway which interconnects various interior areas of a housing of a muffler, namely, for example, its inlet opening.
Claims (14)
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---|---|---|---|
CH14842005 | 2005-09-13 |
Publications (2)
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