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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer entsprechend des Oberbegriffteiles des
unabhängigen
Anspruchs 1, insbesondere einen Schalldämpfer, der in einem Schalldämpferweg
zum Redzuzieren des Auslassgeräusches
angeordnet ist.
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Die 1 zeigt
einen Schalldämpfer
entsprechend des Standes der Technik. In dem Schalldämpfer 50 geht
Abgas durch ein stromaufwärtiges Rohr 54 und
dringt in eine erste Kammer 51 durch kleine Bohrungen 54a ein.
Ebenso ist Abgas von einem Auslassende des stromaufwärtigen Rohres 54 vorhanden
und dringt in eine sekundäre
Kammer 52 ein. Das Abgas in der ersten Kammer 51 dringt
in ein stromabwärtiges
Rohr durch einen Einlass desselben. Das Abgas in der sekundären Kammer 52 dringt in
das stromabwärtige
Rohr 55 durch kleine Bohrungen 55a des stromabwärtigen Rohres 55 ein.
Das Abgas wird dann in die Atmosphäre abgegeben. Entsprechend
der zuvor erwähnten
Abgasströmung
geht ein Geräusch
von einem Motor durch das stromaufwärtige Rohr 54 aus
und tritt in den Schalldämpfer 50 ein.
Das Geräusch
breitet sich aus, wenn das Abgas in die erste Kammer 51 durch
die kleinen Bohrungen 54a eintritt und kommt wieder zusammen,
wenn das Abgas in das stromabwärtige
Rohr 55 eintritt. Das Geräusch breitet sich auch aus,
wenn das Abgas in die sekundäre
Kammer 52 von dem stromaufwärtigen Rohr 54 eintritt
und wird gedämpft,
wenn das Abgas das stromabwärtige
Rohr 55 durch die kleinen Bohrungen 55a betritt.
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Der
Schalldämpfer 50 hat
in einer Umfangsrichtung des stromabwärtigen Rohres 55 viele
kleine Bohrungen 55a, d. h., rund um das stromabwärtige Rohr 55,
und demzufolge ist er nicht in der Lage das Fahrzeuggeräusch und
das Kabinengeräusch
ausreichend zu reduzieren und ist nicht in der Lage die Ausgangsleistung
zu verbessern. Die Gründe
dafür werden
nachstehend erläutert.
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Da
die kleinen Bohrungen 55a rund um das stromabwärtige Rohr 55 vorgesehen
sind bildet das Abgas, das in die kleinen Bohrungen 55a eindringt, Verzweigungsströme in alle
Richtungen in dem stromabwärtigen
Rohr 55. Solche Verzweigungsströme stören in hohem Maße eine
Strömung
des Abgases in dem stromabwärtigen
Rohr 55 bis zu dem Ausgang des Schalldämpfers 50. Dies führt zu einer
unzureichenden Reduzierung der kinetischen Energie der Abgasströmung, zu
einem unbefriedigenden Schalldämpfer-Strömungsgeräusch, Auslassgeräusch, Fahrzeuggeräusch und
Kabinengeräusch.
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Wie
in der 1 gezeigt, sind die kleinen Bohrungen 55a rund
um das stromabwärtige
Rohr 55 angeordnet und demzufolge ist das Abgas, das in das
stromabwärtige
Rohr 55 durch die kleinen Bohrungen strömt, in der Strömung langsam.
Demzufolge ist das Abgas, das durch die kleinen Bohrungen 55a hindurchgeht,
nicht in der Lage, die Hauptströmung
von dem Abgas, das entlang des zentralen Abschnittes des stromabwärtigen Rohr 55 hindurchströmt, wesentlich
zu beeinflussen. Dies führt
zum Verursachen eines großen
Druckverlustes (zu einer Verschlechterung des Druckverlustniveaus)
und zum Vermindern der Ausgangsleistung.
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US
2001/0045 322 A1 zeigt einen Schalldämpfer, der aufweist einen Schalldämpferkörper, ein
stromaufwärtiges
Rohr, einen Endabschnitt des stromauwärtigen Rohres, der in den Schalldämpferkörper geöffnet ist,
ein stromabwärtiges
Rohr 55, einen Endabschnitt des stromabwärtige Rohres
desselben, der in den Schalldämpferkörper geöffnet ist, eine Öffnung,
gebildet in einer Seitenfläche
des stromabwärtigen
Rohres in den Schalldämpferkörper und
die Öffnung,
dazwischen gebildet in einer lang gestreckten Fläche, die sich im Wesentlichen
entlang einer Hauptachse des stromabwärtigen Rohres erstreckt. Der
Endabschnitt des stromaufwärtigen
Rohres und der Endabschnitt des stromabwärtigen Rohres sind in Richtung
zu derselben Richtung geöffnet. stromabwärtige Rohr 55
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EP
o 682 172 A1 zeigt einen Schalldämpfer, wobei
die Endabschnitte eines stromaufwärtigen Rohres und eines stromabwärtigen Rohres
in die entgegengesetzten Richtungen geöffnet sind. Das stromaufwärtige Rohr
und das stromabwärtige
Rohr sind mit Öffnungen
versehen, die in den Seitenwänden
der Rohre angeordnet sind.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Schalldämpfer zu
schaffen, der in der Lage ist, das Strömungsgeräusch und das Auslassgeräusch ausreichend
zu reduzieren, während die
Druckverluste zum Verbessern der Ausgangsleistung des Motors minimiert
werden.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Schalldämpfer gelöst, der
die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 aufweist.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit durch mehrere Ausführungsbeispiele
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 eine
schematische Ansicht ist, die einen Schalldämpfer entsprechend des Standes
der Technik zeigt:
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2 eine
schematische Ansicht ist, die einen Schalldämpfer entsprechend des ersten
Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
ist, die ein Muster von kleinen Bohrungen zeigt, die in einem stromabwärtigen Rohr
des Schalldämpfers
des ersten Ausführungsbeispieles
angeordnet sind;
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4 ein
Diagramm ist, dass die Strömungsgeräuschcharakteristik
eines Schalldämpfers mit
kleinen Bohrungen zeigt, die in einer Umfangsrichtung entsprechend
des Standes der Technik gebildet sind und die von dem Schalldämpfer des
ersten Ausführungsbeispieles
mit kleinen Bohrungen, die in der axialen Richtung gebildet sind:
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5 eine
Diagramm ist, das die Auslassgeräuschcharakteristik
des Schalldämpfers
mit kleinen Bohrungen zeigt, die in der Umfangsrichtung entsprechend
des Standes der Technik gebildet sind, und die des Schalldämpfers des
ersten Ausführungsbeispieles
mit kleinen Bohrungen, die in einer axialen Richtung gebildet sind;
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6 eine
schematische Ansicht ist, die einen Schalldämpfer entsprechend eines sekundären Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
vergrößerte Ansicht
ist, die einen Schlitz zeigt, der in einem stromabwärtigen Rohr
des Schalldämpfers
des sekundären
Ausführungsbeispieles
gebildet ist; und
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8 eine
Diagramm ist, dass die Auslassgeräuschcharakteristik eines Schalldämpfers mit kleinen
Bohrungen zeigt, die in einer Umfangsrichtung entsprechen der zugehörigen Technik
gebildet sind und die von einem Schalldämpfer mit einem stromaufwärtigen Rohr,
das sich in den Schalldämpfer
erstreckt und mit kleinen Bohrungen in einer axialen Richtung gebildet
ist (eine Modifikation von einem Schalldämpfer des ersten und sekundären Ausführungsbeispieles).
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Die 2 bis 5 zeigen
einen Schalldämpfer
entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung. In der 2 hat der
Schalldämpfer 1A einen
Schalldämpferkörper 2 als
ein Gehäuse,
das einen im Wesentlichen geschlossenen Raum bildet. Der Schalldämpferkörper 2 bildet
einen Ausdehnungsraum 3. Der Ausdehnungsraum 3 ist
mit zwei Prallplatten 4 und 5 in erste bis dritte
Ausdehnungskammern 3a, 3b und 3c unterteilt.
Die erste Ausdehnungskammer 3a bildet einen ersten akusti schen
Aufbau, der verbunden ist mit einem sekundären akustischen Aufbau, gebildet
von der sekundären
Ausdehnungskammer 3b mit der Prallplatte 4, die
als ein akustisches Widerstandelement dient, das zwischen den ersten
und sekundären Ausdehnungskammern 3a und 3b vorgesehen
ist. Der sekundäre
Akustikaufbau ist mit dem dritten Akustikaufbau, gebildet in der
dritten Ausdehnungskammer 3c mit der Prallplatte 5,
die als ein akustisches Widerstandelement dient, vorgesehen zwischen
der sekundären
und dritten Ausdehnungskammer 3b und 3c, verbunden.
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Die
erste Ausdehnungskammer 3a hat eine Öffnung für das Hindurchführen eines
Endes 7a eines stromaufwärtigen Rohres 7. Durch
die Öffnung gibt
das stromaufwärtige
Rohr 7 Abgas in den Ausdehnungsraum 3. Ein stromabwärtiges Rohr 8 hat
ein Ende 8a, das in die dritte Ausdehnungskammer 3c geöffnet ist.
Durch die Öffnung 8a wird
Abgas in den Ausdehnungsraum 3 abgegeben. Das stromabwärtige Rohr 8 hat
eine U-Form in solch einer Weise, dass das stromabwärtige Rohr
durch die sekundäre
Ausdehnungskammer 3b und die erste Ausdehnungskammer 3a nach
außen
erstreckt ist.
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In
der sekundären
Ausdehnungskammer 3b ist eine lang gestreckte Fläche an der
Seitenwand des stromabwärtigen
Rohres 8 gebildet und ist mit einer Öffnung 10 versehen.
In der 3 besteht die Öffnung 10 aus
vielen kleinen Bohrungen 10a, die in der lang gestreckten
Fläche
oder einer riemenartigen Fläche,
die eine Länge
L hat und sich in eine axiale Richtung des stromabwärtigen Rohres 8 erstreckt.
In einem Querschnitt des Rohres 8 erstreckt sich die Öffnung 10 in
einem begrenzten winkelförmigen
Bereich in einer Umfangsrichtung. Noch genauer, in einem Querschnitt
des Rohres 8 ist die Öffnung 10 gerichtet
in der Umfangsrichtung des Rohres 8 erstreckt. Innerhalb
der riemenartigen Fläche,
die die Länge
L hat, ist die Öffnung 10 in
der axialen Richtung des Rohres 8 gleichmäßig ausgedehnt.
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Mit
dieser Anordnung tritt Abgas in den Ausdehnungsraum 3 aus
dem stromaufwärtigen
Rohr 7 ein. In dem Ausdehnungsraum 3 dehnt das
Abgas sein Volumen aus und wird durch die Dämpfungsstörung der Stoßwellen
beeinträchtigt.
Als ein Ergebnis werden die Strömungsgeräusche und
die Auslassgeräusche
vermindert. Danach wird das Abgas aus dem stromabwärtigen Rohr 9 abgegeben.
Während das
Abgas durch den Schalldämpfer 1A hindurchströmt, nimmt
das stromabwärtige
Rohr 8 eine große Menge
von Abgas durch das offene Ende 8a auf. Dieses Abgas bildet
eine Hauptströmung,
die durch „a" in der 2 bezeichnet
wird. Zur selben Zeit nimmt das stromabwärtige Rohr 8 Abgas
durch die kleinen Bohrungen 10a auf, und dieses Abgas bildet
eine sekundäre
Strömung,
die durch „b" in der 2 bezeichnet
wird. Die Hauptströmung „a" und die sekundäre Strömung „b" wirken in dem Rohr 8 miteinander zusammen,
um wirksam die Strömungsenergie
aufzuheben. Zu dieser Zeit stört
jede der Druckwellen, die in der Hauptströmung und in der sekundären Strömung erzeugt
und damit übertragen
wird, miteinander, um eine Reduzierungswirkung des Strömungsgeräuschs zu
schaffen und um Auslassgeräusch
und Druckverlust zu verhindern.
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Die
kleinen Bohrungen 10a sind in der Umfangsrichtung des Rohres 8 innerhalb
eines begrenzten Bereiches, der einen engen Winkelbereich hat, ausgerichtet
gebildet und demzufolge stört
die sekundäre
Strömung „b", die durch die kleinen
Bohrungen 10a hindurchgeht, nicht weiter die Hauptströmung „a" in dem Rohr 8,
sondern unterdrückt
wirksam die Erzeugung von Strömungsgeräuschen,
die durch die Strömungsstörung verursacht
wird. Die Öffnung 10,
die sich in dem verengten Umfangsbereich erstreckt, kann die Störungsbedingungen
der Druckwellen, die durch die Hauptströmung „a" und die sekundäre Strömung „b" übertragen
werden, verbessern. Diese Faktoren des Schalldämpfers 1A reduzieren
ausreichend das Strömungsgeräusch, das Auslassgeräusch, das
Fahrzeuggeräusch
und das Innengeräusch.
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Wenn
die sekundäre
Strömung „b" in das stromabwärtige Rohr 8 eintritt,
verteilt sich die sekundäre
Strömung „b" in der axialen Richtung
des stromabwärtigen
Rohres 8 entlang der Hauptströmung „a". Demzufolge stört die sekundäre Strömung „b", die in das stromabwärtige Rohr 8 durch
die kleinen Bohrungen 10a eintritt, die Hauptströmung „a" in dem Rohr 8 nicht.
Verglichen mit der zugehörigen
Technik, in der kleine Bohrungen in einer Umfangsrichtung rund um
das Rohr gebildet sind, kann das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung die sekundäre
Strömung „b" in der Strömungsrate
größer machen.
Die sekundäre
Strömung „b" und die Hauptströmung „a", die entlang eines
zentralen Teiles des Rohres 8 strömt, strömen ineinander, um einen Druckverlust
zu verbessern und um die Ausgangsleistung zu erhöhen. Die sekundäre Strömung „b" vereint sich mit
der Hauptströmung „a" in der Fläche, die
die Länge
von L in der Strömungsrichtung
der Hauptströmung „a" hat. Dies erweitert
die Störungsbedingungen,
um die Druckwellen in einem breiten Frequenzbereich aufzuheben und
um das Geräusch zu
reduzieren.
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Die
Fläche
der Öffnung 10 ist
kleiner als die der zugehörigen
Technik, um die Anzahl der auszubildenden kleinen Bohrungen 10a zu
reduzieren, um dadurch die Kosten des Schalldämpfers 1A zu reduzieren.
Die Öffnung 10 ist
aus vielen kleinen Bohrungen 10a gebildet, um die Festigkeit
des stromabwärtigen
Rohres 8 zu bewahren.
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Die 4 und 5 zeigen
Messergebnisse des Strömungsgeräuschs und
des Auslassgeräuschs
des Schalldämpfers
(A) mit dem stromabwärtigen
Rohr 8, das die kleinen Bohrungen 10a hat, die
in einer axialen Richtung angeordnet sind, und mit einem stromabwärtigen Rohr,
das kleinen Bohrungen aufweist, die in einer Umfangsrichtung angeordnet
sind. In den Messungen betrug ein Öffnungsverhältnis der kleinen Bohrun gen 10a 30%
eines Umfangsteiles des Rohres 8, wo die Öffnung gebildet war,
und eine Strömungsrate
betrug 4m3/min. Wie in den 4 und 5 deutlich
wird, kann der Schalldämpfer
des ersten Ausführungsbeispieles
das Strömungsgeräusch und
das Auslassgeräusch
effektiver als das der zugehörigen
Technik reduzieren.
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In
den 4 und 5 dämpft insbesondere der Schalldämpfer des
ersten Ausführungsbeispiels
(ungefähr
5 bis 10 dB) die hoch- frequenten Komponenten, die höher als
4000 Hz sind, und demzufolge ist er vorteilhaft beim Reduzieren
des Beschleunigungsgeräuschs
und des Kabinengeräuschs.
Das Öffnungsverhältnis der
kleinen Bohrungen 10a liegt vorzugsweise in einem Bereich
von 20% bis 40% und noch bevorzugter ungefähr 30% für ein ausreichendes Reduzieren
des Strömungsgeräuschs und
des Auslassgeräuschs.
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Entsprechend
des ersten Ausführungsbeispieles
sind viele kleinen Bohrungen 10a in einer axialen Richtung
des stromabwärtigen
Rohres 8 gebildet. Dies kann die akustischen Grenzbedingungen verändern, um
die Zustandskomponenten des Auslassgeräusches zu vermindern. Zum Sichern
einer akustischen Grenze wird es bevorzugt, kleinen Bohrungen 10a in
regelmäßigen Abständen in
der axialen Richtung des stromabwärtigen Rohres 8 (der Längsrichtung
der Öffnung 10)
anzuordnen und den Abstand zwischen den benachbarten kleinen Bohrungen 10a zu
verengen.
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Entsprechend
des ersten Ausführungsbeispieles
sind die kleinen Bohrungen 10a in zwei Reihen in der Umfangsrichtung
des stromabwärtigen Rohres 8 angeordnet,
wobei jede Reihe 14 kleine Bohrungen 10a in rechtwinkligen
Intervallen in einer axialen Richtung enthält. Die Anzahl der Reihen der kleinen
Bohrungen 10a ist optional, z. B. eine oder drei unter
der Bedingung, dass die Reihen in lang gestreckten Flächen angeordnet
sind, die sich in der axialen Richtung des stromabwärtigen Rohres 8 erstrecken.
Jede Reihe kann eine optimale Anzahl von kleinen Bohrungen 10a enthalten.
Entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles
hat jede kleine Bohrung 10a eine Kreisform. Die Form kann
quadratisch, dreieckig oder irgendeine andere noch sein. Die Fläche, wo
die Öffnung 10 gebildet
ist, ist im Wesentlichen entlang der Hauptachse des Rohres 8 lang
gestreckt. Es ist möglich,
die Öffnung 10 schräg im Verhältnis zu
der Hauptachse des Rohres 8 zu erstrecken.
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Die 6 und 7 zeigen
einen Schalldämpfer
entsprechend des zweiten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine schematische
Ansicht, die den Schalldämpfer
zeigt und 7 ist eine vergrößerte Ansicht,
die eine Öffnung 10,
gebildet in einem stromabwärtigen
Rohr des Schalldämpfers
zeigt.
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In
den 6 und 7 hat der Schalldämpfer 1B entsprechend
des zweiten Ausführungsbeispiels
eine Öffnung 10,
hergestellt aus einem Schlitz 10b, der sich in einer axialen
Richtung des stromabwärtigen
Rohres 8 erstreckt.
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Die
weiteren Anordnungen des zweiten Ausführungsbeispieles sind dieselben
wie die des ersten Ausführungsbeispiels
und werden demzufolge nicht ausführlich
beschrieben. Der Schalldämpfer 1B des zweiten
Ausführungsbeispieles
schafft dieselben Vorgänge
und Wirkungen wie die des ersten Ausführungsbeispieles.
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Entsprechend
des zweiten Ausführungsbeispieles
hat der Schlitz 10b eine lang gestreckte Form, die sich
in der axialen Richtung des stromabwärtigen Rohres 8 erstreckt
und eine Position desselben verändert
die akustischen Grenzbedingungen, um die Zustandskomponenten des
Auslassgeräusches
zu vermindern. Es wird demzufolge bevorzugt, die Position des Schlitzes 10b entsprechend
der akustischen Grenzbedingungen auszuwählen.
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Der
Schlitz 10b ist, wie in den 6 und 7 gezeigt,
gerade. Stattdessen kann der Schlitz 10b elliptisch, gewellt
oder dergleichen sein. Eine Fläche
des Rohres 8, wo die Öffnung 10 gebildet
ist, erstreckt sich entlang der Hauptachse des Rohres 8. Die
Fläche
kann im Verhältnis
zur Hauptachse des Rohres 8 schräg sein. Die Anzahl der Schlitze 10b kann
eins, zwei, drei oder irgendeine beliebig andere sein, wenn die
Schlitze in einer lang gestreckten Fläche gebildet sind, die sich
im Wesentlichen in der axialen Richtung des stromabwärtigen Rohres 8 erstreckt.
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Das
erste und das zweite Ausführungsbeispiel
gestattet Modifikationen, wie sie z. B. die mit den gestrichelten
Linien in der 2 und in der 6 angezeigt
sind. Jede dieser Modifikationen schließt ein stromaufwärtiges Rohr 11 ein,
das sich in den Schalldämpferkörper 2 erstreckt,
und das ein Ende 11a hat, das in die zweite Ausdehnungskammer 3b offen
ist.
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Die
Modifikationen schaffen denselben Vorgang und dieselbe Wirkung wie
die des ersten und des zweiten Ausführungsbeispieles. Die 8 zeigt Messergebnisse
vom Strömungsgeräusch und
vom Auslassgeräusch
des Schalldämpfers
(A) mit dem stromaufwärtigen
Rohr 11 entsprechend der Modifikation des ersten Ausführungsbeispieles
und des Schalldämpfers
(B) mit dem stromabwärtigen
Rohr, das kleinen Bohrungen in der Umfangsrichtung des Rohres entsprechend
der zugehörigen
Technik hat. In den Messungen betrug ein Öffnungsverhältnis der kleinen Bohrungen 10a der
Modifikation 30% von dem Teil des Rohres 8, wo die Öffnung 10 gebildet war,
und eine Strömungsrate
betrug 4m3/min. Wie es in der 8 deutlich
wird, ist das stromaufwärtige Rohr 11 der
Modifikation effektiv, um das Strömungsgeräusch und das Auslassgeräusch, wenn
mit der zugehörigen
Technik verglichen wird, zu reduzieren.
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Auf
diese Weise bildet der Schalldämpfer entsprechend
der vorliegenden Erfindung eine Öffnung
in einem stromabwärtigen
Rohr in einer axialen Richtung des Rohres, so dass eine sekundäre Strömung des
Abgases in das Rohr durch die Öffnung strömen kann,
die in der Umfangsrichtung des Rohres eng ist. Diese Anordnung unterdrückt wirksam das
Strömungsgeräusch, das
Auslassgeräusch,
das Fahrzeuggeräusch
und das Innengeräusch.
Die Öffnung
ist in einer lang gestreckten Fläche
gebildet, die sich in der axialen Richtung des stromabwärtigen Rohres
erstreckt und demzufolge ist ein sekundäre Strömung des Abgases, das in das
Rohr durch die Öffnung
strömt,
schnell. Demzufolge drückt
die sekundäre
Strömung
eine Hauptströmung
des Abgases, das entlang des zentralen Teiles des Rohres strömt, stark,
um einen Druckverlust zu verhindern und um die Ausgangsleistung
zu verbessern. Die Fläche
der Öffnung
der vorliegenden Erfindung ist kleiner als die der zugehörigen Technik,
um die Anzahl der zu bildenden Bohrungen in der Öffnungsfläche zu reduzieren und um die
Kosten des Schalldämpfers
zu vermindern.