DE102005004674B4

DE102005004674B4 - Device for silencing pulsating gas flows

Info

Publication number: DE102005004674B4
Application number: DE200510004674
Authority: DE
Inventors: Dr. Krüger Jan; Dr. Damson Björn
Original assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: DE102005004674A1

Abstract

Vorrichtung zur Schalldämpfung von pulsierenden Gasströmen, insbesondere in Ansaug- oder Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen bei Kraftfahrzeugen, mit einem von einem gasförmigen Medium (Gas) durchströmbaren Gehäuse (2; 12; 31), welches ein Gaseintritts- und ein Gasaustrittsrohr (3, 4; 16, 18; 35; 36) und eine Ventilanordnung mit einem federbelasteten, von der Gasströmung beaufschlagbaren, verschiebbaren Ventilkörper zur strömungsabhängigen Veränderung eines Durchtrittsquerschnittes für das einströmende Gas aufweist, wobei das Gaseintrittsrohr (3; 16; 35) einen in das Gehäuse hineinragenden, perforierten Rohrabschnitt (5; 17; 37) aufweist und der Ventilkörper als Rohrkörper (6; 22; 43) ausgebildet ist, der in dem perforierten Rohrabschnitt (5; 17; 37) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem perforierten Rohrabschnitt (5; 17; 37) und dem Ventilkörper ein Durchtrittsspalt (9; 23) für den Durchtritt des Gases von dem Gaseintrittsrohr (3; 16; 35) in das Gehäuse (2; 12; 31) ausgebildet ist.Device for soundproofing pulsating gas flows, in particular in intake or exhaust systems of internal combustion engines in motor vehicles, with a housing (2; 12; 31) through which a gaseous medium (gas) can flow and which has a gas inlet pipe and a gas outlet pipe (3, 4; 16 , 18; 35; 36) and a valve arrangement with a spring-loaded, displaceable valve body that can be acted upon by the gas flow for the flow-dependent change of a passage cross-section for the inflowing gas, the gas inlet pipe (3; 16; 35) having a perforated pipe section protruding into the housing (5; 17; 37) and the valve body is designed as a tubular body (6; 22; 43) which is displaceable in the perforated pipe section (5; 17; 37), characterized in that between the perforated pipe section (5; 17 ; 37) and the valve body a passage gap (9; 23) for the passage of the gas from the gas inlet pipe (3; 16; 35) into the housing (2; 12; 31) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung von pulsierenden Gasströmen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device for sound damping of pulsating gas streams according to the preamble of claim 1.

Derartige Vorrichtungen sind z. B. aus der JP 11-013451 A und der JP 57-76220 A bekanntSuch devices are z. B. from the JP 11-013451 A and the JP 57-76220 A known

Für die Schalldämpfung von pulsierenden Gasströmen, wie sie insbesondere in Ansaug- und Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren auftreten, sind folgende einzeln oder in Kombination angewandte Maßnahmen bekannt: Reflektionsschalldämpfer, Längs- und Nebenschlussresonatoren (Helmholtz-Resonatoren), Bypass- oder Interferenzrohre sowie Absorptionsschalldämpfer. Da der insbesondere von Verbrennungsmotoren ausgehende Störschall nicht konstant, sondern von der Drehzahl des Motors abhängig ist, sind Schalldämpfer mit fester Geometrie unzureichend, da sie vorwiegend nur bestimmte Frequenzbereiche abdecken. Man hat daher bereits Schalldämpfer mit variabler Geometrie vorgeschlagen, bei welchen einzelne Parameter den unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden des Störschalles anpassbar sind, so dass diese Schalldämpfer ein größeres Spektrum des Störschalles abdecken. Durch die DE 197 43 446 C2 wurde eine Abgasanlage mit einem gasaustrittsseitig wahlweise verschließbaren zweiten Schalldämpfer bekannt, welcher bei geschlossenem Gasaustritt als Helmholtz-Resonator wirkt und damit zu einer zusätzlichen Geräuschdämpfung, insbesondere im unteren Drehzahlbereich führt. Andere Vorschläge sehen vor, dass die Geometrie eines Helmholtz-Resonators während des Betriebes der Brennkraftmaschine veränderbar und somit an die unterschiedlichen Schallfrequenzen anpassbar ist. Die schalldämpfende Funktion des Helmholtz-Resonators wird im Wesentlichen durch drei Parameter, sein Volumen sowie die Länge und den Querschnitt des Verbindungsrohres (Halses) zum schallführenden Kanal bestimmt. In der DE 43 05 333 C1 werden diese Parameter in Abhängigkeit von der Drehzahl eines Verbrennungsmotors durch geeignete konstruktive Maßnahmen mittels eines Stellmotors geändert. Damit wird eine stufenlose Anpassung der Geräuschdämpfung an die Motordrehzahl erreicht. Ähnliche Lösungen, z. B. Veränderung des Halsquerschnittes des Helmholtz-Resonators gehen aus der DE 100 04 991 A1 sowie der DE 197 54 840 C2 hervor. Damit wird eine stufenweise Anpassung der Resonanzfrequenz des Helmholtz-Resonators erreicht. Durch die EP 1 017 936 B1 wurde ebenfalls ein Helmholtz- bzw. Nebenschlussresonator mit einstellbaren Parametern bekannt, wobei jeweils die Länge und der Querschnitt des Verbindungsrohres sowie das Resonanzvolumen in drei Stufen mittels eines Stellmotors veränderbar sind.For the sound attenuation of pulsating gas streams, as they occur in particular in intake and exhaust systems of internal combustion engines, the following are used individually or in combination measures: reflection mufflers, longitudinal and shunt resonators (Helmholtz resonators), bypass or interference tubes and absorption mufflers. Since the noise emitted by internal combustion engines, in particular, is not constant but depends on the speed of the engine, silencers with a fixed geometry are inadequate because they cover predominantly only certain frequency ranges. It has therefore already proposed mufflers with variable geometry, in which individual parameters the different frequencies and amplitudes of the noise are adaptable, so that these mufflers cover a wider range of noise. By the DE 197 43 446 C2 an exhaust system with a gas outlet side optionally closable second muffler was known, which acts as a Helmholtz resonator with closed gas outlet and thus leads to an additional noise reduction, especially in the lower speed range. Other proposals provide that the geometry of a Helmholtz resonator during operation of the internal combustion engine is variable and thus adaptable to the different sound frequencies. The sound-absorbing function of the Helmholtz resonator is essentially determined by three parameters, its volume and the length and cross-section of the connecting tube (neck) to the sound-conducting channel. In the DE 43 05 333 C1 These parameters are changed depending on the speed of an internal combustion engine by appropriate design measures by means of a servomotor. This achieves a stepless adaptation of the noise damping to the engine speed. Similar solutions, eg. B. Change of the throat cross section of the Helmholtz resonator go from the DE 100 04 991 A1 as well as the DE 197 54 840 C2 out. This achieves a stepwise adaptation of the resonant frequency of the Helmholtz resonator. By the EP 1 017 936 B1 was also a Helmholtz or shunt resonator with adjustable parameters known, in each case the length and the cross section of the connecting pipe and the resonance volume in three stages by means of a servomotor can be changed.

Auch bei Interferenz- oder Bypassrohren ist eine Anpassung an unterschiedliche Schallanteile bekannt. Bei der DE 198 49 698 A1 wird die Länge eines U-förmig ausgebildeten Bypassrohres durch eine teleskopartige Anordnung der U-Schenkel verändert. Eine ähnliche Lösung nach dem Interferenzprinzip wurde durch die EP 1 067 511 A2 für zwei Bypassrohre bekannt, deren akustisch wirksame Längen stufenlos – nach Art einer Posaune – veränderbar sind.Even with interference or bypass pipes an adaptation to different sound components is known. In the DE 198 49 698 A1 the length of a U-shaped bypass tube is changed by a telescopic arrangement of the U-legs. A similar solution according to the principle of interference was by the EP 1 067 511 A2 known for two bypass tubes whose acoustically effective lengths are infinitely variable - in the manner of a trumpet - changeable.

Durch die EP 1 445 437 A1 wurde ein Schalldämpfer mit einem Gaseintrittsrohr bekannt, welches eine perforierte Wand aufweist, deren Durchtrittsquerschnitt mittels einer axial auf dem perforierten Rohr verschiebbaren Hülse stufenlos veränderbar ist. Damit wird eine Regelung des Eintrittsquerschnittes des Gasstromes in eine Resonanzkammer des Schalldämpfers erreicht, wobei die Verstellung der Hülse mittels eines Stellmotors erfolgt.By the EP 1 445 437 A1 a muffler with a gas inlet tube has been known, which has a perforated wall, the passage cross-section is continuously variable by means of a sleeve axially displaceable on the perforated tube. Thus, a control of the inlet cross-section of the gas stream is achieved in a resonance chamber of the muffler, wherein the adjustment of the sleeve takes place by means of a servomotor.

Aus der DE 101 31 475 B4 ist ein Abgasschalldämpfer mit einer Ventilanordnung bekannt, welche vom Druck der eintretenden Gasströmung und einer der Gasströmung entgegenwirkenden Ventilfeder (Rückstellfeder) gesteuert wird. Dabei ist ein für eine Strömungsumlenkung ausgebildeter Ventilkörper vorgesehen, welcher in einem perforierten Rohr verschiebbar ist und somit den Eintrittsquerschnitt für die Gasströmung in das Gehäuse des Schalldämpfers proportional zur Verschiebung verändert. Die Verschiebung des Ventilkörpers erfolgt entweder automatisch, d. h. in Abhängigkeit vom Gasströmungsdruck oder durch ein Stellglied, welches am Ventilkörper angreift.From the DE 101 31 475 B4 an exhaust muffler is known with a valve assembly which is controlled by the pressure of the incoming gas flow and a gas flow counteracting valve spring (return spring). In this case, a designed for a flow deflection valve body is provided, which is displaceable in a perforated tube and thus changes the inlet cross-section for the gas flow in the housing of the muffler proportional to the displacement. The displacement of the valve body is either automatically, that is, depending on the gas flow pressure or by an actuator which engages the valve body.

Die DE 101 06 589 C1 offenbart einen Schalldämpfer für pulsierende Gase mit einem gasdruckgesteuerten Ventilteller, der durch eine Druckfeder in seine Schließstellung vorgespannt ist.The DE 101 06 589 C1 discloses a silencer for pulsating gases with a gas pressure controlled valve plate which is biased by a compression spring in its closed position.

Aus der DE 100 20 491 ist eine Abgasanlage bekannt, bei welcher der Durchströmungsquerschnitt einer Strömungsverzweigung mittels eines Ventiltellers veränderbar ist. Dabei ist zwischen der Innenwandung des Abgasrohrs und dem Ventilteller ein als Ringspalt ausgebildeter Durchtrittsspalt.From the DE 100 20 491 an exhaust system is known in which the flow cross-section of a flow branching means of a valve disc is variable. In this case, between the inner wall of the exhaust pipe and the valve disk designed as an annular gap passage gap.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Schalldämpfung der eingangs genannten Art hinsichtlich ihres Aufbaus zu vereinfachen und in ihrer Funktion zu verbessern.It is an object of the present invention to simplify a device for sound damping of the type mentioned in terms of their structure and to improve their function.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem gehäusefesten, gaseintrittsseitigen, perforierten Rohrabschnitt und dem Rohrkörper ein Durchtrittsspalt angeordnet ist. Der Rohrkörper wird vom Strömungsdruck im Rohrabschnitt gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschoben und gibt mit wachsender Verschiebung einen zunehmenden Durchtrittsquerschnitt für den einströmenden Gasstrom frei. Bei nachlassendem Gasstrom wird der Rohrkörper durch die Rückstellfeder in eine Anfangsposition zurückgestellt, in welcher der Durchtrittsquerschnitt durch den Spalt zwischen verschiebbaren Rohrkörper und gehäusefesten Rohrabschnitt bestimmt wird. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilanordnung liegt in einer hohen Schalldämpfung bei geringen Durchflüssen, also bei Leerlauf des Verbrennungsmotors, bei Teillast und niedrigen Drehzahlen. Darüber hinaus ergibt sich als Vorteil ein geringer Gegendruck bei Volllast, d. h. der erfindungsgemäße Schalldämpfer zeigt ein dem Bedarf an Gegendruck und Schalldämpfung angepasstes, variables Verhalten. Vorteilhaft ist ferner, dass keine externen Stellelemente erforderlich sind, da die Steuerung des Rohrkörpers durch die Gasströmung induziert ist. Vorteilhaft ist ferner, dass keine Dichtigkeitsprobleme auftreten, weil sich die erfindungsgemäße Ventilanordnung innerhalb des Gehäuses befindet. Die Fertigung ist einfach und daher kostengünstig, weil vergleichsweise große Toleranzen möglich sind. Der erfindungsgemäße Schalldämpfer ist sowohl für Ansaug- und Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren als auch für Kanäle von Lüftungsanlagen sowie Zu- und Ableitungen von Kompressoren verwendbar.This object is solved by the features in claim 1. According to the invention, it is provided that a passage gap is arranged between the housing-fixed, gas inlet side, perforated pipe section and the tubular body. The pipe body is the flow pressure in the pipe section against the force of a return spring shifted and releases with increasing displacement an increasing passage cross-section for the incoming gas flow. With decreasing gas flow of the tubular body is returned by the return spring in an initial position, in which the passage cross-section is determined by the gap between the displaceable tubular body and housing fixed pipe section. The advantage of the valve arrangement according to the invention is a high sound attenuation at low flow rates, ie at idling of the internal combustion engine, at part load and low speeds. In addition, there is the advantage of a low back pressure at full load, ie the silencer according to the invention shows a need for backpressure and noise damping adapted, variable behavior. A further advantage is that no external control elements are required because the control of the tubular body is induced by the gas flow. A further advantage is that no leakage problems occur because the valve assembly according to the invention is located within the housing. The production is simple and therefore inexpensive because comparatively large tolerances are possible. The silencer according to the invention can be used both for intake and exhaust systems of internal combustion engines and for ducts of ventilation systems as well as supply and discharge lines of compressors.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem verschiebbaren Rohrkörper eine Führungseinrichtung zugeordnet, die am Gehäuse befestigt und innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise besteht die Führungseinrichtung aus einem gehäusefesten Rohrstück, auf welchem der verschiebbare Rohrkörper gleitend angeordnet ist. Rohrkörper und Rohrstück sind somit teleskopartig ineinander gesetzt. Vorteilhafterweise ist innerhalb des verschiebbaren Rohrkörpers und des gehäusefesten Rohrstückes eine Rückstellfeder angeordnet, welche als Druckfeder ausgebildet ist. Die Toleranzen zwischen dem verschiebbaren Rohrkörper und dem gehäusefesten Rohrstück können so abgestimmt werden, dass sich infolge eines eingeschlossenen Gasvolumens und viskoser Wandreibung ein Bedämpfungseffekt ergibt, was den Vorteil zur Folge hat, dass kein Verkanten und auch kein Klappern auftritt.According to an advantageous embodiment of the invention, the sliding tube body is associated with a guide device which can be attached to the housing and disposed inside or outside of the housing. Advantageously, the guide device consists of a housing-fixed pipe section on which the displaceable pipe body is slidably disposed. Pipe body and pipe section are thus telescoped into each other. Advantageously, a return spring is arranged within the displaceable tubular body and the housing-fixed tube piece, which is designed as a compression spring. The tolerances between the displaceable tubular body and the housing-fixed tube piece can be adjusted so that a damping effect results due to an enclosed gas volume and viscous wall friction, which has the advantage of the consequence that no tilting and no rattling occurs.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse durch eine Trennwand in zwei Kammern unterteilt, und der eintrittsseitige Rohrabschnitt ist durch die Trennwand hindurch bis in die austrittsseitige Kammer geführt. Durch eine beiderseits der Trennwand im Rohrabschnitt angeordnete Perforation und eine Perforation im verschiebbaren Rohrkörper ergibt sich bei hohen Durchflüssen, d. h. hohem Strömungsdruck eine Kurzschluss- bzw. Bypassströmung direkt von der eintrittsseitigen zu austrittsseitigen Kammer. Vorteilhafterweise ist in der Trennwand zusätzlich ein Bypassrohr mit relativ hohem Durchflusswiderstand angeordnet. Vorteilhaft bei dieser Lösung sind ebenfalls ein relativ hoher Gegendruck bei niedrigen Durchflüssen und eine gute Schalldämpfung sowie bei höheren Durchflüssen ein geringer Gegendruck infolge der Öffnung des Bypasses. Die Kurzschlussströmung kann auch durch äquivalente Mittel, z. B. eine örtliche Querschnittsverringerung des verschiebbaren Rohrkörpers erreicht werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the housing is divided by a partition wall into two chambers, and the inlet-side pipe section is guided through the partition wall into the outlet-side chamber. By arranged on both sides of the partition wall in the pipe section perforation and a perforation in the displaceable tubular body results at high flow rates, d. H. high flow pressure, a short-circuit or bypass flow directly from the inlet-side to exit-side chamber. Advantageously, a bypass pipe with a relatively high flow resistance is additionally arranged in the partition wall. Advantageous in this solution are also a relatively high back pressure at low flow rates and good sound attenuation and at higher flow rates a low back pressure due to the opening of the bypass. The short-circuit flow may also be represented by equivalent means, e.g. B. a local reduction in cross section of the displaceable tubular body can be achieved.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann durch eine Kombination der vorgenannten erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Feinanpassung an die Drehzahl bzw. Strömungsverhältnisse, insbesondere in drei Stufen erreicht werden. In einer ersten Stufe, bei geringer Strömung gibt der verschiebbare Rohrkörper nur einen minimalen Durchtrittsquerschnitt frei, wobei eine maximale Dämpfung erzielt wird. In einer zweiten Stufe bei einem mittleren Strömungsdurchsatz wird ein größerer Durchtrittsquerschnitt infolge weiterer Verschiebung des Rohrkörpers freigegeben, wobei eine mittlere Dämpfung erzielt wird. In einer dritten Stufe bei einer maximalen Strömung werden der erste und ein weiterer Durchtrittsquerschnitt infolge Öffnung eines Bypassweges freigegeben; damit wird ein verminderter Gegendruck bei einer vergleichsweise geringen Dämpfung erzielt. Vorteilhafterweise ist dabei die Führungseinrichtung, die auch die Rückstellfeder aufnimmt, außerhalb des Gehäuses angeordnet und über ein Gestänge mit dem verschiebbaren Rohrkörper verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Führungseinrichtung einschließlich Feder weniger temperaturbelastet ist.In a further advantageous embodiment of the invention can be achieved by a combination of the aforementioned measures according to the invention a fine adjustment to the speed or flow conditions, in particular in three stages. In a first stage, with low flow, the displaceable tube body releases only a minimal passage cross-section, with maximum damping being achieved. In a second stage at an average flow rate, a larger passage cross-section is released due to further displacement of the tubular body, with an average damping is achieved. In a third stage at a maximum flow of the first and another passage cross-section are released due to opening of a bypass path; thus a reduced back pressure is achieved at a relatively low attenuation. Advantageously, in this case, the guide means, which also receives the return spring, arranged outside the housing and connected via a linkage to the displaceable tubular body. This has the advantage that the guide device including spring is less thermally stressed.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die oben erwähnte selbsttätige, strömungsinduzierte Verstellung des Rohrkörpers durch eine Zwangsverstellung mittels eines externen Stellgliedes unterstützt werden. Damit ist eine noch genauere Anpassung möglich.According to a further advantageous embodiment of the invention, the above-mentioned automatic, flow-induced adjustment of the tubular body can be supported by a forced adjustment by means of an external actuator. This allows an even more accurate adaptation.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Querschnitte des verschiebbaren Rohrkörpers und des gehäusefesten Rohrabschnittes nicht auf kreisförmige Querschnitte beschränkt, vielmehr sind auch nicht kreisförmige Querschnitte, z. B. Polygone möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, the cross sections of the displaceable tubular body and the housing-fixed pipe section are not limited to circular cross-sections, but are not circular cross-sections, z. As polygons possible.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail below. Show it

1 eine schematische Darstellung eines Schalldämpfers mit erfindungsgemäßer Ventilanordnung in nahezu geschlossenem Zustand (erstes Ausführungsbeispiel), 1 a schematic representation of a muffler with inventive valve arrangement in a nearly closed state (first embodiment),

2 den Schalldämpfer gemäß 1 in geöffnetem Zustand, 2 the silencer according to 1 in open condition,

3 eine schematische Ansicht eines Schalldämpfers mit Trennwand und erfindungsgemäßer Ventilanordnung in nahezu geschlossenem Zustand (zweites Ausführungsbeispiel), 3 a schematic view of a muffler with partition and valve assembly according to the invention in a nearly closed state (second embodiment),

4 den Schalldämpfer gemäß 3 in geöffnetem Zustand, 4 the silencer according to 3 in open condition,

5 eine schematische Ansicht eines Schalldämpfers mit Trennwand und abgewandelter Ventilanordnung in nahezu geschlossenem Zustand (drittes Ausführungsbeispiel), 5 a schematic view of a muffler with partition and modified valve assembly in almost closed state (third embodiment),

6 den Schalldämpfer gemäß 5 mit etwa halb geöffnetem Ventil und 6 the silencer according to 5 with about half open valve and

7 den Schalldämpfer gemäß 5 mit voll geöffnetem Ventil. 7 the silencer according to 5 with fully open valve.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Schalldämpfers 1, der für eine nicht dargestellte Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor verwendbar ist. Der Schalldämpfer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine von Abgas durchströmbare Kammer 2a bildet. In die Kammer 2a münden ein von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor kommendes Gaseintrittsrohr 3 sowie ein zu einem nicht dargestellten Endrohr der Abgasanlage führendes Gasaustrittsrohr 4. Das Gaseintrittsrohr 3 ragt mit einem perforierten Rohrabschnitt 5 in die Kammer 2a hinein, wobei der Rohrabschnitt 5 einen in Richtung des Pfeiles E (Gaseintrittsströmung) verschiebbaren Rohrkörper 6 in sich aufnimmt. Am Gehäuse 2 ist eine rohrförmige Führungseinrichtung 7 befestigt, auf welcher der Rohrkörper 6 gleitend angeordnet ist. Innerhalb des verschiebbaren Rohrkörpers 6 und der gehäusefesten Führungseinrichtung 7 ist eine Druckfeder 8 angeordnet, welche sich einerseits am Gehäuse 2 und andererseits am Rohrkörper 6 abstützt. Der Rohrkörper 6, welcher als Ventilkörper wirkt, ist also in Richtung des Pfeiles E geführt und bildet mit dem Rohrabschnitt 5 einen Ringspalt 9. Der Anströmbereich des Ventilkörpers 6 weist eine etwa halbkugelförmig ausgebildete Kappe 10 auf. Die Längsführung zwischen der Führungseinrichtung 7 und dem Rohrkörper 6 ist relativ eng toleriert, so dass sich aufgrund eines eingeschlossenen Gasvolumens eine viskose Wandreibung ergibt, die einen Dämpfungseffekt bei der Längsbewegung des Ventilkörpers 6 zur Folge hat. Damit wird ein Klappern vermieden. 1 shows a schematic view of a muffler 1 , which is usable for an exhaust system, not shown, of a motor vehicle with an internal combustion engine. The silencer 1 has a housing 2 on, which is a exhaust gas permeable chamber 2a forms. In the chamber 2a open coming from an unillustrated internal combustion engine gas inlet tube 3 and a leading to a tail pipe of the exhaust system leading gas outlet pipe 4 , The gas inlet pipe 3 protrudes with a perforated pipe section 5 in the chamber 2a into it, with the pipe section 5 a displaceable in the direction of arrow E (gas inlet flow) tubular body 6 absorbs. At the housing 2 is a tubular guide device 7 attached, on which the tubular body 6 is slidably disposed. Inside the sliding tube body 6 and the housing-fixed guide device 7 is a compression spring 8th arranged, which on the one hand on the housing 2 and on the other hand on the tubular body 6 supported. The pipe body 6 , which acts as a valve body is thus guided in the direction of arrow E and forms with the pipe section 5 an annular gap 9 , The inflow area of the valve body 6 has an approximately hemispherical shaped cap 10 on. The longitudinal guide between the guide device 7 and the tubular body 6 is relatively tight tolerated, so that there is a viscous wall friction due to an enclosed gas volume, which has a damping effect in the longitudinal movement of the valve body 6 entails. This avoids rattling.

Die dargestellte Position des Rohrkörpers 6 in 1 entspricht einer geringen Abgasströmung, dargestellt durch den Pfeil E. Die durch die Druckfeder 8 auf den Rohrkörper 6 ausgeübte Federkraft ist gleich der von der Abgasströmung auf die Kappe 10 ausgeübten Kraft. Der Rohrkörper 6 befindet sich in einer vorderen Position und gibt lediglich den Ringspalt 9 frei, so dass das Abgas – wie durch eine strichpunktierte Linie angedeutet – mit relativ starkem Druckabfall durch den perforierten Rohrabschnitt 5 in das Gasaustrittsrohr 4 strömt. Damit ergibt sich bei geringer Abgasströmung ein relativ hoher Gegendruck und eine gute Schalldämpfung. Der Ringspalt 9 weist eine Querschnittsfläche auf, die wesentlich kleiner als die Querschnittsfläche des Gaseintrittsrohres 3 ist.The illustrated position of the tubular body 6 in 1 corresponds to a low flow of exhaust gas, represented by the arrow E. The by the compression spring 8th on the tubular body 6 applied spring force is equal to that of the exhaust gas flow on the cap 10 applied force. The pipe body 6 is in a forward position and only gives the annular gap 9 free, so that the exhaust gas - as indicated by a dashed line - with relatively strong pressure drop through the perforated pipe section 5 in the gas outlet pipe 4 flows. This results in low exhaust gas flow, a relatively high back pressure and good sound attenuation. The annular gap 9 has a cross-sectional area that is substantially smaller than the cross-sectional area of the gas inlet tube 3 is.

2 zeigt den Schalldämpfer 1 gemäß 1 mit einer geöffneten Ventilposition. Der Ventilkörper 6 ist infolge eines erhöhten Strömungsdruckes durch das Abgas entsprechend Pfeil E um den Betrag x in Strömungsrichtung E verschoben, wobei die Druckfeder 8 komprimiert wurde. Der Durchtrittsquerschnitt des perforierten Rohrabschnittes 5 ist jetzt vollständig freigegeben, so dass das Abgas entsprechend der strichpunktierten Linie mit relativ geringem Druckabfall vom Gaseintrittsrohr 3 zum Gasaustrittsrohr 4 strömt. Der Verschiebeweg x des Rohrkörpers 6 (Unterschied der Positionen gemäß 1 und 2) ist vorzugsweise größer als der Durchmesser D des Abgaseintrittsrohres 3 bzw. des perforierten Rohrabschnittes 5. 2 shows the muffler 1 according to 1 with an open valve position. The valve body 6 is shifted due to an increased flow pressure through the exhaust according to arrow E by the amount x in the direction of flow E, wherein the compression spring 8th was compressed. The passage cross section of the perforated pipe section 5 is now fully released so that the exhaust gas corresponding to the dot-dash line with relatively low pressure drop from the gas inlet pipe 3 to the gas outlet pipe 4 flows. The displacement x of the tubular body 6 (Difference of positions according to 1 and 2 ) is preferably larger than the diameter D of the exhaust gas inlet pipe 3 or the perforated pipe section 5 ,

3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Schalldämpfer 11 mit einem Gehäuse 12, welches durch eine Trennwand 13 (auch Trennboden genannt) in zwei Kammern, eine Eintrittskammer 14 und eine Austrittskammer 15 unterteilt ist. In die Eintrittskammer 14 mündet ein Abgaseintrittsrohr 16, welches sich mit einem Rohrabschnitt 17 bis zur Trennwand 13 erstreckt und diese bis in die Austrittskammer 15 hinein durchsetzt. An die Austrittskammer 15 schließt sich ein Austrittsrohr 18 an. In der Trennwand 13 ist ein Bypassrohr 19 angeordnet, über welches die Eintrittskammer 14 mit der Austrittskammer 15 kommuniziert, jedoch einen relativ hohen Strömungswiderstand aufweist. Der Rohrabschnitt 17 weist zwei perforierte Wandbereiche 20, 21 beiderseits der Trennwand 13 auf, wobei im Trennwandbereich ein glatter, nicht perforierter Abschnitt 17a angeordnet ist. In dem Rohrabschnitt 17 ist ein Rohrkörper 22 verschiebbar unter Belassung eines Ringspaltes 23 angeordnet und über eine Druckfeder 24 gegenüber dem Gehäuse 12 abgestützt. Der Rohrkörper 22 ist über eine gehäusefeste, vorzugsweise rohrförmige Führungseinrichtung 25 in Längsrichtung des Eintrittsrohres 16 (Pfeil E) geführt. Der Rohrkörper 22 weist – abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 – im vorderen Bereich einen perforierten Rohrwandabschnitt 26 auf, welcher eine radiale Durchströmung dieses Abschnittes – von außen nach innen und von innen nach außen – erlaubt. 3 shows a further embodiment of the invention, a silencer 11 with a housing 12 which through a partition wall 13 (also called separation floor) in two chambers, an entrance chamber 14 and an exit chamber 15 is divided. In the entrance chamber 14 opens an exhaust gas inlet pipe 16 , which deals with a pipe section 17 to the partition 13 extends and this into the exit chamber 15 penetrated into it. To the exit chamber 15 closes an outlet pipe 18 at. In the partition 13 is a bypass tube 19 arranged over which the inlet chamber 14 with the exit chamber 15 communicates, but has a relatively high flow resistance. The pipe section 17 has two perforated wall areas 20 . 21 on both sides of the partition 13 on, wherein in the partition area a smooth, non-perforated section 17a is arranged. In the pipe section 17 is a tubular body 22 displaceable leaving an annular gap 23 arranged and via a compression spring 24 opposite the housing 12 supported. The pipe body 22 is a housing-fixed, preferably tubular guide device 25 in the longitudinal direction of the inlet pipe 16 (Arrow E) out. The pipe body 22 has - deviating from the embodiment according to 1 - In the front area a perforated pipe wall section 26 on, which allows a radial flow through this section - from outside to inside and from inside to outside.

Die in 3 dargestellte Position des Rohrkörpers 22 entspricht einer geringen Abgasströmung entsprechend Pfeil E. Die Druckfeder 24 hält den Rohrkörper 22 in seiner vorderen Position, so dass lediglich der Ringspalt 23 freigegeben ist, welcher vom Eintrittsrohr 16 bis in die Austrittskammer 15 reicht. Gleichzeitig besteht eine Strömungsverbindung für das eintretende Abgas vom Ringspalt 23 radial nach außen durch den perforierten Abschnitt 20 in die Eintrittskammer 14, von wo aus über das Bypassrohr 19 eine Verbindung in die Austrittskammer 15 besteht. In dieser Position ergibt sich somit für die Abgasströmung ein relativ hoher Strömungswiderstand, der einen entsprechenden Gegendruck zur Folge hat. Die Dämpfungswirkung in dieser Position ist relativ hoch. Der Strömungsweg des Abgases ist durch strichpunktierte Linien angedeutet.In the 3 shown position of the tubular body 22 corresponds to a low exhaust gas flow according to arrow E. The compression spring 24 holds the pipe body 22 in its forward position, leaving only the annular gap 23 is released, which of the inlet pipe 16 into the exit chamber 15 enough. At the same time there is a flow connection for the incoming exhaust gas from the annular gap 23 radially outward through the perforated section 20 into the entrance chamber 14 from where via the bypass tube 19 a connection in the outlet chamber 15 consists. In this position, therefore, results for the exhaust gas flow, a relatively high flow resistance, which has a corresponding back pressure result. The damping effect in this position is relatively high. The flow path of the exhaust gas is indicated by dash-dotted lines.

4 zeigt den Abgasschalldämpfer 11 gemäß 3 mit einer geöffneten Ventilposition, d. h. der Rohrkörper 22 ist in Richtung des Pfeiles E aufgrund eines erhöhten Gasströmungsdruckes verschoben. In dieser geöffneten Position befindet sich der perforierte Wandabschnitt 26 des Rohrkörpers 22 im Bereich der Trennwand 13 und der beiden perforierten Wandabschnitte 20, 21 des Rohrabschnittes 17. Damit ergibt sich für die Gasströmung ein Bypass bzw. Kurzschluss vom Eintrittsrohr 16 in die Austrittskammer 15 bzw. zum Austrittsrohr 18. Die Strömung – dargestellt durch eine strichpunktierte Linie – tritt somit zunächst von radial außen durch die Perforation in das Innere des Wandabschnittes 26 ein und tritt dann stromabwärts radial nach außen wieder aus dem Wandabschnitt 26 aus. Damit ergibt sich für die Abgasströmung bei erhöhtem Durchfluss ein geringerer Gegendruck. 4 shows the exhaust silencer 11 according to 3 with an open valve position, ie the tubular body 22 is shifted in the direction of arrow E due to an increased gas flow pressure. In this open position is the perforated wall section 26 of the tubular body 22 in the area of the partition 13 and the two perforated wall sections 20 . 21 of the pipe section 17 , This results in a bypass or short circuit from the inlet pipe for the gas flow 16 in the exit chamber 15 or to the outlet pipe 18 , The flow - represented by a dot-dash line - thus initially passes from radially outward through the perforation into the interior of the wall section 26 and then exits downstream radially outward from the wall section 26 out. This results in a lower back pressure for the exhaust gas flow at increased flow.

5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Schalldämpfer 30 mit einem Gehäuse 31, welches durch eine Trennwand 32 in zwei Kammern 33, 34 unterteilt ist. Über ein Gaseintrittsrohr 35, entsprechend dem Pfeil E, gelangt die Abgasströmung in das Gehäuse 31 und verlässt dieses über ein Austrittsrohr 36, entsprechend dem Pfeil A. Das Eintrittsrohr 35 ist durch einen Rohrabschnitt 37 mit zwei perforierten Wandbereichen 38, 39 bis in den Bereich der Trennwand 32 verlängert. Das Gasaustrittsrohr 36 ragt in die Austrittskammer 34 hinein und weist im Bereich der Trennwand 32 einen perforierten Abschnitt 40 auf. Die Trennwand 32 weist im Bereich des perforierten Abschnittes 40 eine Öffnung 41 und ein in die Eintrittskammer 33 ragendes Teillastrohr 42 auf. Im Rohrabschnitt 37 ist ein Rohrkörper 43 mit einem perforierten Wandabschnitt 44 verschiebbar angeordnet und über ein Gestänge 45 mit einer Führungseinrichtung 46 verbunden, welche auch eine Rückstellfeder 47, in diesem Falle eine Schraubenzugfeder, aufnimmt. Die außerhalb des Gehäuses 31 angeordnete Führungseinrichtung 46 mit Rückstellfeder 47 ist somit nicht den hohen Abgastemperaturen ausgesetzt. 5 shows a further embodiment of the invention, a silencer 30 with a housing 31 which through a partition wall 32 in two chambers 33 . 34 is divided. Via a gas inlet pipe 35 , According to the arrow E, the exhaust gas flow enters the housing 31 and leaves this via an outlet pipe 36 , according to the arrow A. The inlet pipe 35 is through a pipe section 37 with two perforated wall areas 38 . 39 into the area of the partition 32 extended. The gas outlet pipe 36 protrudes into the exit chamber 34 in and points in the area of the partition wall 32 a perforated section 40 on. The partition 32 points in the area of the perforated section 40 an opening 41 and one in the entry chamber 33 projecting partial load pipe 42 on. In the pipe section 37 is a tubular body 43 with a perforated wall section 44 slidably arranged and via a linkage 45 with a guide device 46 connected, which also has a return spring 47 , in this case a Schraubenzugfeder accommodates. The outside of the case 31 arranged guide device 46 with return spring 47 is therefore not exposed to the high exhaust gas temperatures.

Die in 5 dargestellte Position des Rohrkörpers 43 entspricht einer geringen Abgasströmung. Der Durchgang vom Eintrittsrohr 35 zum Austrittsrohr 36 ist nahezu geschlossen. Die Abgasströmung tritt, entsprechend dem Pfeil E, ein, gelangt in den Ringspalt außerhalb des Rohrkörpers 43 und gelangt durch den perforierten Wandabschnitt 38 über die Einstrittskammer 33, das Teillastrohr 42 und die Öffnung 41 in das Austrittsrohr 36. Der Strömungsweg ist durch eine strichpunktierte Linie zwischen Pfeil E und A angedeutet; er ist durch einen relativ hohen Strömungswiderstand gekennzeichnet. Die Dämpfung ist in dieser Ventilposition maximal.In the 5 shown position of the tubular body 43 corresponds to a low exhaust gas flow. The passage from the inlet pipe 35 to the outlet pipe 36 is almost closed. The exhaust gas flow enters, according to the arrow E, enters the annular gap outside of the tubular body 43 and passes through the perforated wall section 38 over the inlet chamber 33 , the part load pipe 42 and the opening 41 in the outlet pipe 36 , The flow path is indicated by a dot-dash line between arrow E and A; it is characterized by a relatively high flow resistance. The damping is maximum in this valve position.

6 zeigt den Schalldämpfer 30 mit einer zweiten Ventilposition, welche einer mittleren Strömung, entsprechend dem Pfeil E, entspricht. Der Ventilkörper 43 befindet sich in einer mittleren Position, d. h. der erste stromaufwärtige, perforierte Wandbereich 38 ist jetzt freigegeben, so dass die Strömung durch diesen Bereich über das Teillastrohr 42 in das Austrittsrohr 36 gelangen kann. Der Strömungsweg ist wiederum durch eine strichpunktierte Linie zwischen den Pfeilen E und A angedeutet. In dieser Ventilposition bei einer mittleren Abgasströmung ergibt sich eine mittlere Dämpfung. 6 shows the muffler 30 with a second valve position, which corresponds to a mean flow, according to the arrow E. The valve body 43 is in a middle position, ie the first upstream perforated wall area 38 is now released so that the flow through this area over the partial load pipe 42 in the outlet pipe 36 can get. The flow path is again indicated by a dot-dash line between the arrows E and A. In this valve position with a mean exhaust gas flow results in a mean damping.

7 zeigt den Schalldämpfer 30 mit einer dritten Ventilposition bei maximaler Strömung, d. h. der Ventilkörper 43 ist in seine äußerste Endstellung in Richtung des Pfeiles E verschoben. Der perforierte Wandbereich 44 des verschiebbaren Rohrkörpers 43 befindet sich jetzt im perforierten Bereich 39 des Rohrabschnittes 37. Damit wird für die eintretende Gasströmung ein zusätzlicher Strömungsweg durch den Bypass des Wandabschnittes 44 frei. Somit ergeben sich zwei Strömungswege, welche durch strichpunktierte Linien dargestellt sind. Der Gegendruck ist demzufolge relativ gering, ebenso die Dämpfungswirkung. 7 shows the muffler 30 with a third valve position at maximum flow, ie the valve body 43 is moved to its extreme end position in the direction of arrow E. The perforated wall area 44 of the displaceable tubular body 43 is now in the perforated area 39 of the pipe section 37 , This is an additional flow path through the bypass of the wall section for the incoming gas flow 44 free. Thus, there are two flow paths, which are shown by dotted lines. The back pressure is therefore relatively low, as is the damping effect.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den 5, 6, 7 stellt somit eine Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß 1 und 3 mit einer abgestuften Anpassung der Dämpfung an die Strömungsverhältnisse bzw. die Motordrehzahl eines Verbrennungsmotors dar.The embodiment according to the 5 . 6 . 7 thus provides a combination of the embodiments according to 1 and 3 with a graduated adaptation of the damping to the flow conditions or the engine speed of an internal combustion engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schalldämpfersilencer
22: Gehäusecasing
2a2a: Kammerchamber
33: GaseintrittsrohrGas inlet tube
44: GasaustrittsrohrGas outlet pipe
55: perforierter Rohrabschnittperforated pipe section
66: Rohrkörperpipe body
77: Führungseinrichtungguide means
88th: Druckfedercompression spring
99: Ringspaltannular gap
1010: Kappecap
1111: Schalldämpfersilencer
1212: Gehäusecasing
1313: Trennwandpartition wall
1414: Eintrittskammerinlet chamber
1515: Austrittskammerexit chamber
1616: AbgaseintrittsrohrExhaust gas inlet pipe
1717: Rohrabschnittpipe section
1818: Austrittsrohroutlet pipe
1919: Bypassbypass
2020: perforierter Wandbereichperforated wall area
2121: perforierter Wandbereichperforated wall area
2222: Rohrkörperpipe body
2323: Ringspaltannular gap
2424: Druckfedercompression spring
2525: Führungseinrichtungguide means
2626: RohrwandabschnittThe tube wall section
3030: Schalldämpfersilencer
3131: Gehäusecasing
3232: Trennwandpartition wall
3333: Kammerchamber
3434: Kammerchamber
3535: GaseintrittsrohrGas inlet tube
3636: GasaustrittsrohrGas outlet pipe
3737: Rohrabschnittpipe section
3838: perforierter Wandbereichperforated wall area
3939: perforierter Wandbereichperforated wall area
4040: perforierter Abschnittperforated section
4141: Öffnungopening
4242: TeillastrohrPartial load tube
4343: Rohrkörperpipe body
4444: perforierter Wandabschnittperforated wall section
4545: Gestängelinkage
4646: Führungseinrichtungguide means
4747: RückstellfederReturn spring

Claims

Device for silencing pulsating gas streams, in particular in intake or exhaust systems of internal combustion engines in motor vehicles, with a housing through which a gaseous medium (gas) can flow ( 2 ; 12 ; 31 ), which a gas inlet and a gas outlet pipe ( 3 . 4 ; 16 . 18 ; 35 ; 36 ) and a valve arrangement with a spring-loaded, acted upon by the gas flow, displaceable valve body for flow-dependent variation of a passage cross-section for the incoming gas, wherein the gas inlet tube ( 3 ; 16 ; 35 ) a projecting into the housing, perforated pipe section ( 5 ; 17 ; 37 ) and the valve body as a tubular body ( 6 ; 22 ; 43 ) formed in the perforated pipe section ( 5 ; 17 ; 37 ) is displaceable, characterized in that between the perforated pipe section ( 5 ; 17 ; 37 ) and the valve body a passage gap ( 9 ; 23 ) for the passage of the gas from the gas inlet pipe ( 3 ; 16 ; 35 ) in the housing ( 2 ; 12 ; 31 ) is trained.

Device according to claim 1, the passage gap ( 9 ; 23 ) is an annular gap.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein on the housing ( 2 ; 12 ; 31 ) a management facility ( 7 ; 25 ; 46 ) for guiding the tubular body ( 6 ; 22 ; 43 ) is secured in the direction of displacement.

Device according to one of claims 1 to 3, wherein the housing ( 12 ; 31 ) by a partition wall ( 13 ; 32 ) in two chambers ( 14 . 15 ; 33 . 34 ), wherein the perforated pipe section ( 17 ; 37 ) the partition ( 13 ; 32 ) and wherein the tubular body ( 22 ; 43 ) a front perforated wall area ( 26 ; 44 ) or has a reduced cross-sectional area.

Apparatus according to claim 4, wherein the pipe section ( 17 ) in the region of the partition ( 13 ) a continuous, non-perforated pipe section ( 17a ) having.

Apparatus according to claim 4 or 5, wherein in the partition ( 13 ) a connecting pipe ( 19 ) is arranged, over which the two chambers ( 14 . 15 ) are in gas flow communication.

Device according to claim 5 or 6, wherein the perforated front region ( 26 ) of the tubular body ( 22 ) - in the direction of displacement - has a length which is approximately equal to or greater than the length of the continuous piece of pipe ( 17a ).

Device according to at least one of claims 1 to 7, wherein the tubular body ( 6 . 22 ) on the inflow side a streamlined cap ( 10 ) having.

Device according to at least one of claims 4 to 8, wherein the pipe section ( 37 ) a first, upstream and a second, downstream in the region of the partition ( 32 ), perforated wall area ( 38 . 39 ) and wherein the perforated tubular body ( 43 ) between the perforated areas ( 38 . 39 ) is displaceable.

Apparatus according to claim 9, wherein the gas outlet pipe ( 36 ) into the exit chamber ( 34 ) projecting, partially perforated channel section ( 40 ) having.

Device according to claim 10, wherein the channel section ( 40 ) via an opening ( 41 ) and / or a partial load tube ( 42 ) with the inlet chamber ( 33 ) connected is.

Device according to one of claims 3 to 11, wherein the guide device ( 7 ; 25 ; 46 ) has at least one spring element.

Device according to one of claims 1 to 12, wherein the tubular body is adjustable by a pneumatic, electric or hydraulic servomotor.

Device according to one of the preceding claims, wherein the cross sections of the displaceable tubular body ( 6 ; 22 ; 43 ) and the housing-fixed pipe section ( 5 ; 23 ; 37 ) are not circular.

Device according to one of claims 3 to 14, wherein the guide device ( 7 ; 25 ) tubular and telescopic in the tubular body ( 6 ; 22 ) is arranged.

Device according to one of claims 3 to 14, wherein the guide device ( 46 ) outside the housing ( 31 ) and via a linkage ( 45 ) with the tubular body ( 43 ) connected is.