Schalldämpfer Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämpfer an einem Verbrennungsmotor.
Bei Schalldämpfern besteht ein Problem darin, dass diese den durch die austretenden Abgase erzeugten Schall bestmöglich dämpfen sollen, wobei gleichzeitig den aus tretenden Gasen ein möglichst geringer Widerstand ent gegengesetzt werden soll, da bei einem grossen Gaswider stand die Motorleistung ungünstig beeinflusst wird.
Die Erfindung, mit der dieses Problem gelöst wird, ist gekennzeichnet durch ein mit dem Motor in Verbindung stehendes Mantelrohr und ein in diesem liegendes beid seitig offenes Innenrohr, wobei der ringförmige Zwi schenraum zwischen dem Mantelrohrende und dem In nenrohr am hintern Ende durch einen Ring abgeschlos sen ist, die Länge des Mantelrohres so gewählt ist, dass bei einer bestimmten Frequenz der Auspuffimpulse eine stehende Schallwelle auftritt und das Innenrohr minde stens angenähert in einem Schwingungsknotenpunkt en digt.
Es hat sich gezeigt, dass sich durch einen derartigen Schalldämpfer die Dämpfung des Schalles gegenüber herkömmlichen Schalldämpfern verbessert und sich zu gleich die Leistung des Motors erhöht, da der Austritts widerstand der Verbrennungsgase gering ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schalldämpfers dargestellt. Es zei gen: Fig. 1 eine Ansicht des Schalldämpfers, teilweise im Schnitt, Fig. 2 das hintere Ende des Schalldämpfers im Schnitt, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schallwelle zur Erklärung der Wirkungsweise.
Der Schalldämpfer weist ein metallisches Mantelrohr 1 mit einem Krümmungsteil 3 auf, der über ein An- schlussstück 5 mit einem Verbrennungsmotor in Verbin dung steht. Im Innern dieses Mantelrohres 1 befindet sich ein Innenrohr 2 von geringerem Durchmesser, so dass sich zwischen dem Mantelrohr 1 und dem Innenrohr 2 ein ringförmiger Zwischenraum 7 bildet, welcher infolge der koaxialen Anordnung dieser beiden Rohre ringsum die gleiche Breite hat. Das Mantelrohr 1 ist an seinem hinteren Ende durch eine starr angebrachte, ringförmige Scheibe 9 dicht abgeschlossen. Das Innenrohr 2 ragt hinten ein kurzes Stück 6 über das Mantelrohr 1 hinaus.
Das Innenrohr 2 ist in der Nähe seines vorderen Endes durch schmale Haltestege 4 im Mantelrohr 1 abgestützt, wobei der Querschnitt an dieser Stelle durch diese Stege nur unwesentlich reduziert wird. Das Innenrohr 2 ist an beiden Enden offen und enthält innen somit einen zylindrischen Hohlraum 8, dessen Querschnittsfläche vorzugsweise etwa die Hälfte des Mantelrohres 1 beträgt. Die Länge des Mantelrohres 1 wird so gewählt, dass in ihm eine stehende Schallwelle auftritt.
Um eine gute Schalldämpfungs-Wirkung zu erreichen, ist es wesentlich, dass das Innenrohr 2 bei einem Wellenknotenpunkt endigt. Die Distanz A, über welche das Innenrohr 2 in das Mantelrohr 1 hineinragt, soll vorzugsweise die Hälfte des gestreckten Abstandes vom hinteren Ende 9 des Mantelrohres 1 bis zu den Ventilen des Motors betragen. Das vordere Ende 10 des Innenroh res endigt somit in einem Schwingungsknotenpunkt, welcher in Fig. 3 mit E bezeichnet ist.
Die theoretische Erklärung für die überraschend gute Schalldämpfung wird darin erblickt, dass die Wellen von der Scheibe 9 reflektiert werden, und da sie gleiche Wellenlänge, aber entgegengesetzte Druckverteilung längs der Rohrachse haben, miteinander interferieren und sich gegenseitig auslöschen oder mindestens stark schwächen.
Es wurde empirisch festgestellt, dass bei Vier- und Sechs-Zylinder-Viertakt-Benzinmotor für Personenauto mobile und normalem Drehzahlbereich ein ausgeprägtes Schall-Frequenzgebiet vorhanden ist mit einer Wellenlän ge B von etwa 4,8 m. Die halbe Wellenlänge C ist somit etwa 2,4 m, was der Länge des Mantelrohres 1 samt Anschlussstutzen bis zu den Ventilen des Motors ent sprechen soll, um eine möglichst gute Schalldämpfung zu erhalten.
Ferner wurde ebenfalls durch Versuche festgestellt, dass für die pulsierende Gasströmung eine Wellenlänge von 610 mm angenommen werden kann. Die halbe Wellenlänge beträgt somit 305 mm. Eine weitere Er kenntnis besteht nun darin, die Gesamtlänge des in das Mantelrohr 1 hineinragenden Innenrohres 2 so auszufüh ren, dass dieses ein Mehrfaches der erwähnten halben Wellenlänge, im vorliegenden Beispiel 1,22 mm, be trägt.
Das Innenrohr ragt dabei hinten ein kurzes Stück nämlich 1 bis 6 cm - über das Mantelrohr 1 hinaus. Zur Einregulierung der optimalen Werte ist es zweckmässig, das hintere Ende 6 des Innenrohres 2 mit einer teleskop- artig verschiebbaren Hülse zu versehen. Um eine gute Schalldämpfung und gleichzeitig einen geringen Gaswi derstand zu erhalten, soll die Querschnittsfläche des Innenrohres nicht über 60 J und nicht über 30% der Querschnittsfläche des Mantelrohres liegen.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel haben sich folgende Werte als zweckmässig erwiesen: Länge des Mantelrohres bis zu den Ventilen = 2,4 m, Länge des Innenrohres im Innern des Mantelrohres = 1,24 m, Län ge des freien hintern Rohrstummels 2 bis 4 cm, lichter Durchmesser des Mantelrohres 84 mm, lichter Durch messer des Innenrohres 50 mm. Material: Stahlblech oder rostfreies Blech.
Ausser für Motorfahrzeuge könnte dieser Schall dämpfer auch für stationäre Maschinen oder Flugzeuge angewendet werden. Es wäre ferner möglich, das Innen rohr 2 auf der Scheibe 9 in gewissen Grenzen teleskopar- tig verschiebbar auszuführen.
Silencer The invention relates to a silencer on an internal combustion engine.
A problem with silencers is that they should attenuate the sound generated by the exiting exhaust gases as well as possible, while at the same time the lowest possible resistance should be opposed to the exiting gases, since the engine performance is adversely affected when the gas resistance is large.
The invention, with which this problem is solved, is characterized by a jacket pipe connected to the engine and an inner pipe that is open on both sides in this, with the annular inter mediate space between the jacket pipe end and the inner pipe at the rear end closed by a ring sen is, the length of the jacket pipe is chosen so that a standing sound wave occurs at a certain frequency of the exhaust pulses and the inner pipe ends at least approximately in a vibration node.
It has been shown that a silencer of this type improves the attenuation of the sound compared to conventional silencers and at the same time increases the power of the engine, since the exit resistance of the combustion gases is low.
An exemplary embodiment of the silencer according to the invention is shown in the drawing. It shows: Fig. 1 is a view of the muffler, partially in section, Fig. 2 is the rear end of the muffler in section, Fig. 3 is a schematic representation of the sound wave to explain the mode of operation.
The muffler has a metallic jacket tube 1 with a curved part 3 which is connected to an internal combustion engine via a connection piece 5. Inside this jacket tube 1 there is an inner tube 2 of smaller diameter, so that an annular gap 7 is formed between the jacket tube 1 and the inner tube 2, which space has the same width all around as a result of the coaxial arrangement of these two tubes. The jacket pipe 1 is sealed off at its rear end by a rigidly attached, annular disc 9. The inner tube 2 protrudes a short piece 6 beyond the jacket tube 1 at the rear.
The inner tube 2 is supported in the vicinity of its front end by narrow retaining webs 4 in the jacket tube 1, the cross section at this point being only insignificantly reduced by these webs. The inner tube 2 is open at both ends and thus contains a cylindrical cavity 8 on the inside, the cross-sectional area of which is preferably approximately half of the casing tube 1. The length of the jacket pipe 1 is chosen so that a standing sound wave occurs in it.
In order to achieve a good soundproofing effect, it is essential that the inner tube 2 ends at a shaft junction. The distance A over which the inner tube 2 protrudes into the jacket tube 1 should preferably be half of the stretched distance from the rear end 9 of the jacket tube 1 to the valves of the engine. The front end 10 of the Innenroh res thus ends in a vibration node, which is denoted by E in FIG.
The theoretical explanation for the surprisingly good sound attenuation is seen in the fact that the waves are reflected by the disk 9, and since they have the same wavelength but opposite pressure distribution along the pipe axis, they interfere with each other and cancel each other out or at least strongly weaken each other.
It has been empirically determined that with four and six-cylinder four-stroke gasoline engines for passenger cars and normal speed range there is a pronounced sound frequency range with a wavelength B of about 4.8 m. Half the wavelength C is thus about 2.4 m, which should correspond to the length of the jacket pipe 1 including the connecting piece up to the valves of the motor in order to obtain the best possible sound absorption.
Experiments have also shown that a wavelength of 610 mm can be assumed for the pulsating gas flow. Half the wavelength is thus 305 mm. A further He knowledge consists in the total length of the protruding into the jacket tube 1 inner tube 2 so auszufüh Ren that it carries a multiple of the half wavelength mentioned, in the present example 1.22 mm, be.
The inner tube protrudes a short distance from the rear, namely 1 to 6 cm - beyond the jacket tube 1. To regulate the optimum values, it is expedient to provide the rear end 6 of the inner tube 2 with a telescopically displaceable sleeve. In order to obtain good soundproofing and at the same time a low gas resistance, the cross-sectional area of the inner tube should not be more than 60 J and not more than 30% of the cross-sectional area of the jacket tube.
In a practical embodiment, the following values have proven to be useful: length of the jacket pipe up to the valves = 2.4 m, length of the inner pipe inside the jacket pipe = 1.24 m, length of the free rear pipe stub 2 to 4 cm, lighter Diameter of the jacket pipe 84 mm, inner diameter of the inner pipe 50 mm. Material: sheet steel or stainless sheet.
Except for motor vehicles, this silencer could also be used for stationary machines or aircraft. It would also be possible to make the inner tube 2 on the disc 9 telescopically displaceable within certain limits.