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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Üblicherweise
umfasst ein Schalldämpfer
ein Gehäuse,
das wenigstens einen Abgaseinlass und wenigstens einen Abgasauslass
aufweist. Einlassseitig und auslassseitig können dabei Rohre in das Gehäuse hineinragen,
wobei es grundsätzlich
möglich
ist, einlassseitig oder auslassseitig zumindest zwei Rohre vorzusehen,
die parallel in das Gehäuse hinein-
bzw. aus dem Gehäuse
herausführen.
Bei Schalldämpfern
besteht allgemein das Problem, dass die Durchströmung des Schalldämpfers gegen einen
Strömungswiderstand
erfolgt, der stromauf des Schalldämpfers einen Druckanstieg in
der Abgasanlage erzeugt. Dieser Druckanstieg kann bei bestimmten
Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine deren Leistung und deren Wirkungsgrad erheblich
beeinträchtigen.
Daher ist es grundsätzlich
möglich,
zumindest eines der parallelen Rohre mittels einer entsprechenden
Steuereinrichtung bedarfsabhängig öffnen und
sperren zu können.
Bei kleinen Drehzahlen bzw. bei kleiner Last der Brennkraftmaschine
ist das schaltbare Rohr geschlossen, während es bei größerer Drehzahl
bzw. größerer Last öffnet. Durch
dieses Hinzuschalten des schaltbaren Rohrs kann der Strömungswiderstand
des Schalldämpfers
beträchtlich reduziert
werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieser Schaltvorgang mit
einer zusätzlichen
Geräuschabstrahlung
in die Umgebung einhergehen kann, da die Dämpfung des Schalldämpfers grundsätzlich im
Hinblick auf Betriebszustände
mit niedrigem Abgasstrom optimiert ist.
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Aus
DE 197 43 446 A1 ist
es bekannt, die Abgasanlage der Brennkraftmaschine zumindest in
einem Abschnitt zweiflutig, also mit zwei separaten, parallel durchströmbaren Abgasleitungen
auszubilden. In jeder dieser Abgasleitungen ist dann ein eigener Schalldämpfer angeordnet.
Die beiden Schalldämpfer
besitzen unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken,
sind also auf unterschiedliche Frequenzen oder Frequenzbereiche
abgestimmt. Des Weiteren kann eine der Abgasleitungen mittels einer
Steuerklappe geöffnet
und gesperrt werden. Bei einem kleinen Abgasstrom ist die schaltbare
Abgasleitung gesperrt, so dass nur der eine Schalldämpfer durchströmt ist.
Bei großen
Abgasströmen
ist die schaltbare Abgasleitung geöffnet, so dass beide Schalldämpfer durchströmt werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
einen Schalldämpfer
der eingangs genannten Art, eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die sich durch eine verbesserte Dämpfungswirkung sowie durch
eine preiswerte Herstellbarkeit auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein schaltbares Rohr
des Schalldämpfers mit
einem Dämpfersystem
akustisch zu koppeln, und zwar so, dass das Dämpfersystem einerseits bei
geöffnetem
und bei geschlossenem Rohr aktiv ist, also seine jeweilige Dämpfungswirkung
entfaltet, und andererseits bei geöffnetem Rohr eine andere Dämpfungscharakteristik
aufweist als bei geschlossenem Rohr. Durch diese Bauweise bildet
das schaltbare Rohr auch im geschlossenen Zustand einen Bestandteil
eines wirksamen Dämpfersystems,
das beim Öffnen
des Rohrs zwar seine Dämpfungscharakteristik
verändert,
jedoch aktiv bleibt. Besonders vorteilhaft ist dabei der Umstand,
dass mit Hilfe einer Steuereinrichtung einerseits der Durchströmungswiderstand
des Schalldämpfers
steuerbar ist und andererseits die Dämpfungscharakteristik des Schalldämpfers variiert
werden kann. Besonders vorteilhaft lässt sich dabei das an das schaltbare
Rohr angeschlossene Dämpfersystem
gezielt so auslegen, dass es bei beiden Schaltzuständen die
störenden bzw.
die am meisten störenden
Frequenzen oder Frequenzbereiche bedämpft.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
das Dämpfersystem
ein Volumen aufweisen, das mit dem wenigstens einen schaltbaren
Rohr akustisch gekoppelt ist, also zusätzlich zum Volumen des schaltbaren
Rohrs zur Verfügung
steht. Dieses zusätzliche
Volumen kann zur Realisierung unterschiedlicher Dämpfertypen
genutzt werden, wie z.B. eines Helmholtz-Resonators oder eines λ/4-Resonators
oder einer Reflektionskammer. Dieses Volumen lässt sich dabei vorzugsweise
zur Bedämpfung
relativ niedriger Frequenzen oder Frequenzbereiche nutzen.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 bis 6 jeweils
eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Schalldämpfers,
bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
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Entsprechend
den 1 bis 6 umfasst ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer 1 ein
Gehäuse 2 mit
zumindest einem Abgaseinlass 3 und wenigstens einem Abgasauslass 4, 5.
Der Schalldämpfer 1 ist
zum Einbau in eine hier nicht gezeigte Abgasanlage einer ebenfalls
nicht gezeigten Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Brennkraftmaschine vorzugsweise
in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel
weist das Gehäuse 2 nur
einen einzigen Abgaseinlass 3 auf, während es zwei getrennte Abgasauslässe 4, 5 besitzt.
Das Gehäuse 2 ist
an seiner Einlassseite oder an seiner Auslassseite mit wenigstens
zwei Rohren 6, 7 ausgestattet. Bei den gezeigten
Ausführungsformen
sind jeweils genau zwei Rohre 6, 7 vorgesehen,
die außerdem exemplarisch
auslassseitig angeordnet und somit jeweils einem der Abgasauslässe 4, 5 zugeordnet
sind. Grundsätzlich
ist jedoch auch eine andere Ausführungsform
möglich,
bei welcher die beiden Rohre 6, 7 einlassseitig
angeordnet sind.
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Bei
den hier gezeigten Ausführungsformen sind
die beiden Rohre 6, 7 separat aus dem Gehäuse 2 herausgeführt. Dabei
ist es grundsätzlich
möglich, dass
die beiden Rohre 6, 7 außerhalb des Gehäuses 2 zu
einem gemeinsamen Rohr zusammengeführt sind. Bei einlassseitigen
Rohren 6, 7 können
diese außerhalb
des Gehäuses 2 von
einem gemeinsamen Rohr abzweigen. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, dass
die beiden einlassseitigen oder auslassseitigen Rohre 6, 7 noch
innerhalb des Gehäuses 2 zu einem
gemeinsamen Rohr zusammengeführt
sind bzw. von einem gemeinsamen Rohr abzweigen.
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Eines
dieser Rohre 6, 7, hier das untere Rohr 7,
ist permanent geöffnet.
Im Unterschied dazu ist das andere Rohr 6, hier das obere
Rohr 6, steuerbar oder schaltbar ausgestaltet. Zu diesem
Zweck ist eine Steuereinrichtung 8 vorgesehen, mit deren
Hilfe das steuerbare Rohr 6 geöffnet und geschlossen werden
kann, also zumindest zwischen einem Offenzustand und einem Schließzustand
schaltbar ist. Im Schließzustand
des schaltbaren Rohrs 6 durchströmen die Abgase im Betrieb des
Schalldämpfer 1 ausschließlich das
permanent offene Rohr 7. Dementsprechend strömen die
Abgase z. B, über
ein Einlassrohr 9 durch den Abgaseinlass 3 in
das Gehäuse 2 ein
und über
das permanent offene Rohr 7 durch den zugehörigen Abgasauslass 5 aus
dem Gehäuse 2 heraus.
Die Abgasströmung
ist dabei durch Pfeile symbolisiert, die mit durchgezogener Linie
gezeichnet sind. Im Offenzustand des schaltbaren Rohrs 6 können die
Abgase zusätzlich über das
schaltbare Rohr 6 durch den zugehörigen Abgasauslass 4 aus dem
Gehäuse 2 abströmen, was
durch einen mit unterbrochener Linie gezeichneten Pfeil symbolisiert ist.
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Die
Steuereinrichtung 8 kann beispielsweise eine Klappe 10 aufweisen,
die im schaltbaren Rohr 6 angeordnet ist und mit einem
Antrieb 11 zusammenwirkt. Dabei kann die Steuereinrichtung 8 wie
in den Ausführungsformen
der 1 und 3 bis 6 außerhalb
des Gehäuses 2 angeordnet
sein. Ebenso kann die Steuereinrichtung 8 wie bei der Ausführungsform
gemäß 2 innerhalb
des Gehäuses 2 angeordnet
sein. Die Steuereinrichtung 8 kann passiv oder aktiv arbeiten.
Die passive Steuereinrichtung 8 steuert das steuerbare
Rohr 6 vorzugsweise in Abhängigkeit des herrschenden Abgasdrucks.
Der Antrieb 11 kann dann beispielsweise durch eine Rückstellfeder
gebildet sein, welche die Klappe 10 in ihre Schließstellung
vorspannt. Bei hinreichendem Abgasdruck wird die Klappe 10 aufgedrückt und
so das steuerbare Rohr 6 geöffnet. Im Unterschied dazu kann
eine aktive Steuereinrichtung 8 das steuerbare Rohr 6 in
Abhängigkeit
von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit von
Drehzahl und/oder Last der Brennkraftmaschine steuern. Beispielsweise
schließt
die Steuereinrichtung 8 das steuerbare Rohr 6 bei
niedriger Last bzw. in einem unteren Drehzahlbereich. Bei höherer Last bzw.
bei einem größeren Drehzahlbereich
wird dann das steuerbare Rohr 6 geöffnet.
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Erfindungsgemäß ist nun
das schaltbare Rohr 6 mit einem Dämpfersystem 12 akustisch
gekoppelt. Dieses Dämpfersystem 12 ist
so ausgestaltet, dass es sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem
schaltbaren Rohr 6 aktiv ist, jedoch vom Schaltzustand
des schaltbaren Rohrs 6 abhängige Schaltcharakteristiken
besitzt. Das bedeutet, dass das Dämpfersystem 12 bei
geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 eine andere Dämpfungscharakteristik aufweist
als bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6. Die unterschiedlichen
Dämpfungscharakteristiken kennzeichnen
sich durch die Bedämpfung
unterschiedlicher Frequenzen bzw. Frequenzbereiche. Das Dämpfersystem 12 bedämpft somit
bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 andere Frequenzen bzw.
Frequenzbereiche als bei geöffnetem
steuerbaren Rohr 6. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine
Auslegung des Dämpfersystems 12,
bei welcher das Dämpfersystem 12 gezielt
Störfrequenzen
bzw. Störfrequenzbereiche
bedämpft,
die beim Schalten des schaltbaren Rohrs 6, also durch die
geänderte Durchströmung des
Schalldämpfers 1 entstehen.
Bei entsprechender Abstimmung lässt
sich der Übergang innerhalb
der Geräuschentwicklung
beim Schalten des schaltbaren Rohrs 6 glätten, wodurch
eine sprungartige Geräuschänderung
vermieden oder zumindest stark abgeschwächt wird.
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Das
Gehäuse 2 enthält eine
erste Kammer 13, durch welche beide Rohre 6, 7 hindurchgeführt sind.
Des Weiteren ist eine zweite Kammer 14 im Gehäuse 2 ausgebildet,
in welcher die beiden Rohre 6, 7 ihre offenen
Enden 15, 16 aufweisen. Des Weiteren kommuniziert
die zweite Kammer 14 mit dem Abgaseinlass 3.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 2 sind nur
diese beiden Kammern 13, 14 vorgesehen, die durch
eine Trennwand 17, insbesondere gasdicht, voneinander getrennt
sind. Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungsformen der 1 und 3 bis 6 zusätzlich eine
dritte Kammer 18 vorgesehen, die zwischen den beiden anderen
Kammern 13, 14 angeordnet ist und durch welche
die beiden Rohre 6, 7 hindurchgeführt sind.
Die dritte Kammer 18 ist von der ersten Kammer 13 durch
eine Trennwand 19, insbesondere gasdicht, getrennt. Des
weiteren ist die dritte Kammer 18 von der zweiten Kammer 14 durch eine
Trennwand 20, insbesondere gasdicht, getrennt. Das permanent
offene Rohr 7 ist mit der dritten Kammer 18 akustisch
gekoppelt. Die akustische Kopplung wird hierbei z.B. mittels einer
Perforation 21 der Wandung des permanent offenen Rohrs 7 innerhalb der
dritten Kammer 18 realisiert. Die dritte Kammer 18 dient
dabei als Reflektionskammer und kann optional mit einem geeigneten
Dämpfermaterial
gefüllt sein.
Bei einer anderen Ausführungsform
kann anstelle einer Perforation 21 auch eine Öffnung in
der Wandung oder eine Unterbrechung des permanent offenen Rohrs 7 vorgesehen
sein, um den Reflexionsdämpfer
auszubilden. Desweiteren kann die dritte Kammer 18 dabei
auch als Resonanzvolumen für
einen Helmholtz-Resonator dienen; das permanent offene Rohr 7 ist
dann mit einem entsprechenden Abzweigrohr ausgestattet.
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Entsprechend
den 1 bis 6 weist das Dämpfersystem 12 ein
Volumen 22 bzw. 23 auf, das mit dem schaltbaren
Rohr 6 akustisch gekoppelt ist. Dieses Volumen 22, 23 kommt
dabei zum Volumen des schaltbaren Rohrs 6 hinzu und wird
zur Erzielung der gewünschten
Dämpfungswirkung
verwendet.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst das Volumen
des Dämpfersystems 12 ein Rohrvolumen 22 eines
Abzweigrohrs 24 sowie ein Kammervolumen 23 der
ersten Kammer 13. Das Abzweigrohr 24 zweigt vom
schaltbaren Rohr 6 ab, und zwar so, dass es innerhalb der
ersten Kammer 13 mündet.
Das Abzweigrohr 24 kommuniziert einerseits mit dem schaltbaren
Rohr 6 und andererseits mit der ersten Kammer 13.
Bei dieser Ausführungsform
umfasst das Dämpfersystem 12 bei
geschlossenem schaltbaren Rohr 6 einen Helmholtz-Resonator, dessen
Resonanzkammer durch die erste Kammer 13 gebildet ist und
dessen Resonatorhals durch das Abzweigrohr 24 und den vom
offenen Ende 15 bis zu einer Abzweigstelle 25 reichenden
Ab schnitt des schaltbaren Rohrs 6 gebildet ist. Die Dämpfungswirkung
eines Helmholtz-Resonators resultiert einerseits aus dem Volumen
der Resonanzkammer und andererseits aus dem Volumen des Resonatorhalses.
Das Volumen des Resonatorhalses ist seinerseits durch die Halslänge und
den Halsquerschnitt bestimmt. Die bei geschlossenem schaltbaren
Rohr 6 wirksame Halslänge
ist hier vereinfacht durch Doppelpfeile angedeutet, nämlich durch
einen Pfeil L1, der die Länge
des Abschnitts des steuerbaren Rohrs 6 vom offenen Ende 15 bis
zur Abzweigstelle 25 repräsentiert, sowie durch einen
Pfeil L2, der die Länge des
Abzweigrohrs 24 repräsentiert.
Die bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 aktive Halslänge ist
somit die Summe der beiden einzelnen Halslängen L1 + L2.
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Desweiteren
ist bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 in diesem ein λ/4-Resonator
ausgebildet, dessen Resonatorlänge
vom offenen Ende 15 des schaltbaren Rohrs 6 bis
zur Verschlussstelle des schaltbaren Rohrs 6, also bis
zur Klappe 10 reicht. Diese Resonatorlänge entspricht somit der Summe der
beiden einzelnen Halslängen
L1 + L3, wobei L3 der Abstand zwischen der Verzweigungsstelle 25 und
der Verschlussstelle, also der Klappe 10 ist. Somit umfasst
das Dämpfersystem 12 bei
geschlossenem schaltbaren Rohr 6 zusätzlich besagten λ/4-Resonator.
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Bei
offenem schaltbaren Rohr 6 ist jedoch nur noch die Länge L2 des
Abzweigrohrs 24 aktiv, wodurch sich das Resonanzverhalten
des Helmholtz-Resonators signifikant ändert, und zwar in Richtung
höherer
Frequenzen. Desweiteren ist bei geöffne tem schaltbaren Rohr 6 der
obengenannte λ/4-Resonator
inaktiv.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 1 gezeigten Ausführungsform
zunächst
nur dadurch, dass das Abzweigrohr 24 an seinem vom schaltbaren
Rohr 6 entfernten Ende durch einen Boden 26 verschlossen
ist. Das Dämpfersystem 12 kann
durch diese Maßnahme
jedoch keinen Helmholtz-Resonator mehr aufbauen; vielmehr ist bei
dieser Ausführungsform
ein λ/4-Resonator
realisiert. Bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 ist die
wirksame Länge
des λ/4-Resonators durch
die Rohrlänge
vom offenen Endes 15 des schaltbaren Rohrs 6 bis
zum Boden 26 definiert, also durch die Summe der Längen L1
+ L2. Im Unterschied dazu reduziert sich die wirksame Länge des λ/4-Resonators
bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 auf die Länge L2 des Abzweigrohrs 24.
Auch hier verschiebt sich die Dämpfungswirkung
somit in Richtung höherer
Frequenzen. Hinzu kommt auch hier bei geschlossenem schaltbaren
Rohr 6 der zusätzliche λ/4-Resonator, dessen
Resonatorlänge
durch den Abstand des offenen Endes 15 von der Klappe 10, also
durch die Summe der Längen
L1 + L3 bestimmt ist. Bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 entfällt
dieser zusätzliche λ/4-Resonator.
Somit umfasst das Dämpfersystem 12 bei
dieser Ausführungsform
grundsätzlich
zwei λ/4-Resonatoren,
von denen der eine nur bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 aktiv
ist, während
der andere auch bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 aktiv ist, dann jedoch eine kürzere Resonatorlänge aufweist.
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Optional
ist es bei dieser Ausführungsform außerdem möglich, das
Abzweigrohr 24 und/oder den Boden 26 mit einer
Undichtigkeit zu versehen, so dass grundsätzlich eine kommunizierende
Verbindung zwischen dem schaltbaren Rohr 6 und der ersten
Kammer 13 vorhanden ist. Durch diese Undichtigkeit lässt sich
die Bandbreite der Dämpfungswirkung
des λ/4-Resonators vergrößern.
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Bei
der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Volumen
des Dämpfersystems 12 somit
ausschließlich
durch das Rohrvolumen 22 des Abzweigrohrs 24 gebildet.
Auf das Kammervolumen 23 kann für das Dämpfersystem 12 des
schaltbaren Rohrs 6 verzichtet werden und lässt sich
exemplarisch für
den dem permanent offenen Rohr 7 zugeordneten Reflektionsdämpfer nutzen.
Dementsprechend kommuniziert bei dieser Ausführungsform das permanent offene
Rohr 7 über
seine Perforation 21 mit der ersten Kammer 13.
Die erste Kammer 13 kann bei dieser Ausführungsform
optional mit geeignetem Dämpfermaterial
gefüllt
sein. Bei einer anderen Ausführungsform
kann anstelle der Perforation 21 auch eine Öffnung in
der Wandung oder eine Unterbrechung des permanent offenen Rohrs 7 vorgesehen
sein, um den Reflexionsdämpfer
auszubilden. Desweiteren kann die erste Kammer 13 dann
auch als Resonanzvolumen für
einen Helmholtz-Resonator dienen; das permanent offene Rohr 7 ist
dann mit einem entsprechenden Abzweigrohr ausgestattet.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das Abzweigrohr 24 an
seinem vom schaltbaren Rohr 6 entfernten Ende mit einer
Lochblende 27 versehen. Hierdurch ergibt sich für das Dämpfersystem 12 ein λ/4-Resonator
mit einer relativ breitbandigen Dämpfungswirkung. Gleichzeitig
kann das Kammervolumen 23 grundsätzlich als Resonanzvolumen
für einen
Helmholtz-Resonator dienen. Bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 ist
die wirksame Länge
des λ/4-Resonators
gegeben durch die Summe der Einzellängen L1 + L2 und für den Helmholtz-Resonator durch die
Summe der Einzellängen
L1 + L2. Zusätzlich
ist auch hier bei geschlossenem schaltbaren Rohr 6 der
weitere λ/4-Resonator
aktiv, dessen Resonatorlänge
durch die Summe der Einzellängen
L1 + L3 gebildet ist. Bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 reduzieren sich die aktiven Längen, nämlich für den λ/4-Resonator
auf die Einzellänge
L2 und für
den Helmholtz-Resonator ebenfalls auf die Einzellänge L2.
Gleichzeitig ist der weitere λ/4-Resonator
bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 deaktiviert. Bei dieser Ausführungsform
ist das Volumen des Dämpfersystems 12 sowohl
durch das Rohrvolumen 22 als auch durch das Kammervolumen 23 gebildet.
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Es
ist klar, dass auch zwei oder mehr derartige Abzweigrohre 24 mit
oder ohne Boden 26 bzw. Lochblende 27 vorgesehen
sein können,
die sich insbesondere durch unterschiedliche Rohrquerschnitte und/oder
Rohrlängen
voneinander unterscheiden und die insbesondere mit gleichen oder
verschiedenen Kammern kommunizieren.
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Bei
den Ausführungsformen
der 4 bis 6 umfasst das Volumen des Dämpfersystems 12 nur
noch das Kammervolumen 23 der ersten Kammer 13.
Ein Abzweigrohr 24 und somit ein Rohrvolumen 22 ist
bei diesen Ausführungsformen
nicht vorgesehen. Dennoch kommuniziert das schaltbare Rohr 6 mit
der ersten Kammer 13. Hierzu weist das schaltbare Rohr 6 bei
der Ausführungsform
gemäß 4 eine Öffnung 28,
bei der Ausführungsform
gemäß 5 eine
Perforation 29 und bei der Ausführungsform gemäß 6 eine
Unterbrechung 30 auf. Für
den Schließzustand
des schaltbaren Rohrs 6 ergibt sich dadurch für das Dämpfersystem 12 jeweils ein
Helmholtz-Resonator, dessen Halslänge durch die Einzellänge L1 gebildet
ist, also durch den sich vom offenen Ende 15 bis zur „Abzweigstelle" 25 erstreckenden
Abschnitt des schaltbaren Rohrs 6. Die Abzweigstelle 25 entspricht
hierbei derjenigen Stelle, an welcher die Kommunikation zwischen
der ersten Kammer 13 und dem schaltbaren Rohr 6,
und kann auch als Verbindungsstelle 25 bezeichnet werden.
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Darüber hinaus
können
auch hier im geschlossenem Zustand des schaltbaren Rohrs 6 grundsätzlich die λ/4-Resonatoren
aktiv sein, deren wirksame Länge
durch die Summe der Einzellängen L1
+ L3 bestimmt ist.
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Im
Offenzustand des schaltbaren Rohrs 6 reduziert sich die
Halslänge
des Helmholtz-Resonators etwa auf den Wert Null. In der Folge liegt
dann eine Reflektionskammer vor, die eine andere Dämpfungscharakteristik
aufweist als der Helmholtz-Resonator.
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Bemerkenswert
ist, dass bei allen Ausführungsformen
die Abzweigstelle 25 bzw. die Verbindungsstelle 25 zwischen
dem schaltbaren Rohr 6 und der ersten Kammer 13 bzw.
dem Abzweigrohr 24 vom offenen Ende 15 des schaltbaren
Rohrs 6 beabstandet ist. Des Weiteren ist besagte Verbindungsstelle 25 zwischen
dem offenen Ende 15 und dem Stellglied, also der Klappe 10 der
Steuereinrichtung 8 angeordnet. Hierdurch ist gewährleistet,
dass der zu bedämpfende
Schall in jedem Fall bis zu dem Zusatzvolumen 22, 23 des
Dämpfersystems 12 gelangt.
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Die
beschriebenen Helmholtz-Resonatoren und die beschriebenen λ/4-Resonatoren
sowie Kombinationen aus Helmholtz-Resonator und λ/4-Resonator haben gemeinsam,
dass sie im Betrieb nicht von den Abgasen der Abgasströmung durchströmt sind.
Bei den genannten Resonatoren handelt es sich somit um Nebenschlussresonatoren.
Im Unterschied dazu sind die Resonatoren, die mit einer Reflexionskammer
arbeiten, im Hauptschluss angeordnet, also im Betrieb von den Abgasen
der Abgasströmung durchströmt.
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Bei
den Ausführungsformen
der 1 bis 3 ist das Dämpfersystem 12 so
ausgestaltet, dass es sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 zumindest einen solchen Nebenschlussresonator
aufweist. Bei der Ausführungsform
gemäß 1 handelt
es sich hierbei um einen Helmholtz-Resonator, bei der Ausführungsform
gemäß 2 um
einen λ/4-Resonator
und bei der Ausführungsform
gemäß 3 um
eine Kombination eines Helmholtz-Resonators und eines λ/4-Resonators.
Durch das Öffnen
bzw. durch das Schließen
des schaltbaren Rohrs 6 bleibt der jeweilige Nebenschlussresonator
aktiv, ändert
jedoch seine Dämpfungscharakteristik.
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Im
Unterschied dazu umfasst das Dämpfersystem 12 bei
den Ausführungsformen
der 4 bis 6 zwar grundsätzlich auch
wenigstens einen Nebenschlussresonator, dieser ist jedoch nur bei
geschlossenem schaltbaren Rohr 6 aktiv. Bei geöffnetem
schaltbaren Rohr 6 verwandelt sich die Resonanzkammer des
jeweiligen Helmholtz-Resonators in eine Reflexionskammer. Der damit
arbeitete Reflexionsschalldämpfer
ist durchströmt,
also im Hauptschluss angeordnet. Insoweit wird bei diesen Ausführungsformen
das Dämpfungsprinzip
durch den Schaltvorgang des schaltbaren Rohrs 6 verändert, während bei
den Ausführungsformen
der 1 bis 3 das Dämpfungsprinzip in beiden Schaltzuständen des
schaltbaren Rohrs 6 gleich bleibt.
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Es
ist klar, dass die hier gezeigten Konfigurationen und Anordnungen
der Kammern 13, 14, 18 und der Rohre 6, 7, 9 grundsätzlich nur
exemplarisch sind, so dass auch andere Konfigurationen und Anordnungen
möglich
sind. Beispielsweise müssen
die beiden Rohre 6 und 7 ihre freien Enden 15, 16 nicht in
der selben Kammer aufweisen; auch muss das Einlassroh 9 nicht
in der selben Kammer münden
wir die anderen Rohre 6, 7. Beispielsweise kann
das Einlassrohr 9 in der mittleren Kammer 18 münden, wobei dann
die zugehörige
Trennwand 20 gasdurchlässig ausgestaltet
ist. Ebenso ist es möglich,
dass beispielsweise das permanent offene Rohr 7 sein offenes Ende 16 in
der mittleren Kammer 18 aufweist, wobei das permanent offene
Rohr 7 zur Erzielung einer besonders großen Rohrlänge gebogen
durch die zweite Kammer 14 hindurchgeführt sein kann.