[0001] Die Erfindung betrifft eine Auspuffanordnung zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Auspuffanordnung ist aus der
DE 697 02 447 T2 bekannt.
[0002] Bei der bekannten Auspuffanordnung sind zwei getrennte Verbrennungsgasströmungswege
ansteuerbar, um die Dämpfungscharakteristik der Auspuffanordnung zu verändern. Als
Steueranordnung kommt dabei insbesondere ein drehbar gelagertes Ventil zum Einsatz,
mit dem die Verbrennungsgasströmungswege selektiv versperrt beziehungsweise geöffnet
werden können, um die Gasverteilung in den beiden Verbrennungsgasströmungswegen zu
ändern. Die Auspuffanordnung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbrennungsgasströmungswege
eine unterschiedliche Dämpfungscharakteristik aufweisen. Der erste Verbrennungsgasströmungsweg
ist dabei durch eine Dämpfungseinrichtung charakterisiert, mit der die von der Auspuffanordnung
abgegebenen Verbrennungsgase schallgedämpft werden können. Der zweite Verbrennungsgasströmungsweg
zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass keine oder lediglich eine abgeschwächte Dämpfungseinrichtung
vorgesehen ist, so dass die entlang des zweiten Verbrennungsgasströmungsweges ausströmenden
Verbrennungsgase nicht oder abgeschwächt schallgedämpft werden.
[0003] Im Ergebnis hat der Benutzer durch Ansteuerung der Steuereinrichtung also die Möglichkeit,
die Dämpfungscharakteristik der Auspuffanordnung wahlweise umzustellen. Werden die
Verbrennungsgase über den ersten Verbrennungsgasströmungsweg geleitet, so werden die
Verbrennungsgase schallgedämpft und die Geräuschentwicklung entsprechend gemindert.
Werden die Verbrennungsgase dagegen über den zweiten Verbrennungsgasströmungsweg geleitet,
so strömen die Verbrennungsgase bei entsprechend höherer Leistung des Verbrennungsmotors
ungedämpft aus und verursachen ein höheres Geräuschniveau.
[0004] Diese bekannten Auspuffanordnungen kommen insbesondere bei großvolumigen Verbrennungsmotoren
von Motorrädern zum Einsatz. Die Benutzer derartiger Motorräder wünschen sich dabei
bevorzugt eine möglichst tieffrequente Geräuschcharakteristik, die an ein Blubbergeräusch
erinnert. Untersuchungen haben nun gezeigt, dass durch die in gattungsgemäßen Auspuffanordnungen
erforderliche Steuerungseinrichtung, die vielfach in der Art einer Ventilklappe ausgebildet
ist, unerwünschte, nämlich relativ hohe Geräuschfrequenzen erzeugt werden, wohingegen
die erwünschten tiefen Frequenzanteile durch die Dämpfungseinrichtung im ersten Verbrennungsgasströmungsweg
ausgefiltert werden. Im Ergebnis weisen die bekannten Auspuffanordnungen der Steuerungseinrichtung
zur Änderung der Dämpfungscharakteristik deshalb eine Geräuschcharakteristik auf,
die hinsichtlich der Frequenzverteilung vielfach kritisiert wird.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine neue Auspuffanordnung zur
Verwendung mit einem Verbrennungsmotor vorzuschlagen, deren Dämpfungscharakteristik
durch eine Steuerungseinrichtung geändert werden kann und dabei eine verbesserte Geräuschcharakteristik
aufweist.
[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Auspuffanordnung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0008] Die erfindungsgemäße Auspuffanordnung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Dämpfungseinrichtungen
des ersten Verbrennungsgasströmungsweges einen Hochfrequenzdämpfer umfassen, wobei
mit dem Hochfrequenzdämpfer überwiegend höhere Frequenzen des im Verbrennungsgas enthaltenen
Frequenzspektrums gedämpft werden können. Der Begriff Hochfrequenzdämpfer ist dabei
also so zu verstehen, dass der Hochfrequenzdämpfer zur Dämpfung der relativ höheren
Frequenzen des im Verbrennungsgas enthaltenen Frequenzspektrums geeignet ist. Es handelt
sich also nicht um die Dämpfung von hochfrequenten Schwingungen des elektromagnetischen
Wellenspektrums. Durch die Dämpfung dieser höheren Frequenzen des im Verbrennungsgas
enthaltenen Frequenzspektrums wird die Geräuschcharakteristik der Auspuffanordnung
entscheidend verbessert, da die unerwünschten höherfrequenten Frequenzen entfernt
beziehungsweise verringert werden. Auf die erwünschten tieferen Frequenzen des im
Verbrennungsgas enthaltenen Frequenzspektrums hat der Hochfrequenzdämpfer dagegen
keinen wesentlichen Einfluss. Wie der Hochfrequenzdämpfer der erfindungsgemäßen Auspuffanordnung
konstruktiv ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Bevorzugt ist dabei jedoch
die Ausbildung des Hochfrequenzdämpfers in der Art einer geschlossenen Schallfangkammer,
die mit dem ersten Verbrennungsgasströmungsweg über Schalldurchtrittsöffnungen in
Verbindung steht. Die Schalldurchtrittsöffnungen sind dabei nicht Teil des ersten
Verbrennungsgasströmungsweges und werden im Wesentlichen nicht vom Verbrennungsgas
durchströmt. Vielmehr treten durch die Schalldurchtrittsöffnungen lediglich die Schallwellen
hindurch und werden in der geschlossenen Schallfangkammer selektiv dahingehend gedämpft,
dass überwiegend höhere Frequenzen entfernt oder vermindert werden. Auf die erwünschten
tiefer liegenden Frequenzen hat die geschlossene Schallfangkammer dagegen nur einen
sehr geringen beziehungsweise keinen Einfluss.
[0009] Um den erwünschten Dämpfungseffekt zur Dämpfung der höheren Frequenzen des im Verbrennungsgas
enthaltenen Frequenzspektrums zu verstärken, kann die Schallfangkammer mit einem Dämpfungsmaterial,
beispielsweise mit Dämmwolle, ausgefüllt werden.
[0010] Eine besonders einfach und kostengünstig herzustellende Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Auspuffanordnung ergibt sich, wenn die Auspuffanordnung ein gasdichtes Gehäuse und
ein davon beabstandetes perforiertes Innenrohr aufweist. Das Gehäuse ist dabei auf
einer Seite um das Innenrohr geschlossen und über Verbindungseinrichtungen mit einem
Verbrennungsgaszuleitungsrohr verbunden. Im Abstand von den Verbindungseinrichtungen
ist dann eine Ventileinrichtung zum vollständig oder teilweise schließenden Innenrohr
vorgesehen. Bei offener Ventileinrichtung kann das Verbrennungsgas dann ohne Unterbrechung
durch das Innenrohr in die Umwelt austreten, so dass das Innenrohr bei geöffneter
Ventileinrichtung den zweiten Verbrennungsgasströmungsweg bildet. Wird die Ventileinrichtung
geschlossen, so kann das Verbrennungsgas nicht mehr durch das Innenrohr ausströmen,
sondern wird an der Ventileinrichtung umgelenkt. Im Ergebnis strömt das Verbrennungsgas
dann zunächst über das Innenrohr und über darin ausgebildete Perforationsöffnungen
in einen Bypass, der das Innenrohr zylinderförmig umfasst und Teil des ersten Verbrennungsgasströmungsweges
ist. Aus diesem Bypass kann das Verbrennungsgas dann anschließend wieder durch Perforationsöffnungen
zurück in das Innenrohr strömen, um von dort aus in die Umwelt auszuströmen oder das
Verbrennungsgas strömt direkt aus dem Bypass in die Umwelt. In den hinter den Perforationsöffnungen
des Innenrohrs liegenden Bypass könnten wahlweise Dämpfungseinrichtungen eingebaut
werden. Auf der Innenseite des Gehäuses, die ihrerseits die Außenseite des Bypasses
für den ersten Verbrennungsgasströmungsweg bildet, können die Schalldurchtrittsöffnungen
der zylindrisch ausgebildeten Schallfangkammer angeordnet werden. Im Ergebnis strömt
dann das Verbrennungsgas durch den Bypass aus und passiert dabei die Schalldurchtrittsöffnungen
der diesen Bypass zylindrisch umgebenden Schallfangkammer.
[0011] Bei der Auspuffanordnung mit Innenrohr und Ventileinrichtung ist es besonders vorteilhaft,
wenn die zylindrische Schallfangkammer von einer gasdichten, äußeren Gehäusewandung
und einer perforierten, inneren Schalldurchtrittswandung gebildet wird. Die Perforation
in der Schalldurchtrittswandung muss dabei nicht vollständig ausgebildet sein, sondern
auch die teilweise Perforierung der Schalldurchtrittswandung ist vielfach bereits
ausreichend.
[0012] Um den erwünschten Dämpfungseffekt zur Dämpfung der höheren Frequenzen des im Verbrennungsgas
enthaltenen Frequenzspektrums zu verstärken, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante
im ersten Verbrennungsgasströmungsweg ein Umlenkelement vorgesehen sein, mit dem der
Strömungsweg der Verbrennungsgase entlang der perforierten, inneren Schalldurchtrittswandung
der Schallfangkammer verlängert wird. Durch diesen verlängerten Strömungsweg entlang
der Schalldurchtrittswandung der Schallfangkammer wird ein entsprechend höherer Anteil
der Schallwellen durch die Schalldurchtrittswandungen durchgeleitet und entsprechend
höher gedämpft.
[0013] Um die unerwünschten höheren Frequenzen des im Verbrennungsgas enthaltenen Frequenzspektrums
auch dann entfernen beziehungsweise verringern zu können, wenn diese Frequenzen beim
Ausströmen entlang des zweiten Verbrennungsgasströmungsweges entstehen, können auch
zwischen dem zweiten Verbrennungsgasströmungsweg und der Schallfangkammer zusätzliche
Schalldurchtrittsöffnungen vorhanden sein. Im Ergebnis kann dann die Schallfangkammer
kombiniert sowohl die im ersten Verbrennungsgasströmungsweg als auch im zweiten Verbrennungsgasströmungsweg
enthaltenen höheren Frequenzen des im Verbrennungsgas enthaltenen Frequenzspektrums
dämpfen.
[0014] Um die kombinierte Dämpfung der höheren Frequenzen sowohl im zweiten Verbrennungsgasströmungsweg
als auch im ersten Verbrennungsgasströmungsweg zu realisieren, können die zusätzlichen
Schalldurchtrittsöffnungen auch im gemeinsamen Strömungsweg angeordnet sein, der zusammen
vom ersten und dem zweiten Verbrennungsgasströmungsweg gebildet wird.
[0015] Wird eine Ausführungsform der Auspuffanordnung verwendet, die ein Innenrohr aufweist,
so kann dieses Innenrohr bevorzugt auch Schalldurchtrittsöffnungen aufweisen, die
nicht Teil des ersten Verbrennungsgasströmungsweges sind und im Wesentlichen nicht
vom Verbrennungsgas durchströmt werden.
[0016] Zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Auspuffanordnung sind in den Zeichnungen
schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
[0017] Es zeigen:
- Fig.1
- eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auspuffanordnung im Längsschnitt;
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auspuffanordnung im Längsschnitt.
[0018] Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform 01 einer erfindungsgemäßen Auspuffanordnung,
die über ein Verbrennungsgaszuleitungsrohr 02 mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor
verbunden wird. Die Auspuffanordnung 01 besteht im Wesentlichen aus einem Innenrohr
03, einem gasdichten Gehäuse 04 und einer Ventileinrichtung 05. Durch Verschwenken
der Ventileinrichtung 05 kann der Querschnitt des Innenrohrs 03 bedienergesteuert
geöffnet und verschlossen werden. Ist die Ventileinrichtung 05 geöffnet, so kann das
aus dem Verbrennungsgaszuleitungsrohr 02 in die Auspuffanordnung einströmende Verbrennungsgas
ohne wesentliche Dämpfung und ohne Unterbrechung durch das Innenrohr 03 in die Umwelt
ausströmen. Dieser ungedämpfte und ununterbrochene Strömungsweg durch das Innenrohr
03 bildet den zweiten Verbrennungsgasströmungsweg im Sinne der vorliegenden Erfindung.
[0019] Wird die Ventileinrichtung 05 geschlossen, wie es in Fig. 1 beispielhaft dargestellt
ist, so wird der Strömungsweg durch das Innenrohr 03 unterbrochen und das Verbrennungsgas
strömt durch Öffnungen 06 in einen zylindrischen Bypasskanal 07. Am Ende des Bypasskanales
07 strömen die Verbrennungsgase dann wiederum durch Öffnungen 08 zurück in das Innenrohr
03 und von dort in die Umwelt. Dies entspricht dem ersten Verbrennungsgasströmungsweg
im Sinne der vorliegenden Erfindung und wird durch die Strömungspfeile 09 schematisch
angedeutet.
[0020] Der Bypasskanal 07 wird außenseitig von einer perforierten, inneren Schalldurchtrittswandung
10 begrenzt, die eine Vielzahl von Schalldurchtrittsöffnungen aufweist. Durch diese
Schalldurchtrittsöffnungen in der Schalldurchtrittswandung 10 wird der Bypasskanal
07 des ersten Verbrennungsgasströmungsweges mit einer zylindrischen Schallfangkammer
11 verbunden, die zwischen der gasdichten, äußeren Gehäusewandung 04 und der perforierten,
inneren Schalldurchtrittswandung 10 gebildet wird. Die im Bypasskanal 07 des ersten
Verbrennungsgasströmungsweges entstehenden höheren Frequenzen werden beim Durchtritt
durch die Schalldurchtrittsöffnungen in der Schalldurchtrittswandung 10 stark abgedämpft.
In der Schallfangkammer 11 ist zur Verstärkung des Dämpfungseffektes Dämpfungswolle
12 eingebracht, die in Fig. 1 strichliniert angedeutet ist. Die Perforation der Schalldurchtrittswandung
10 setzt sich am Übergang zum Innenrohr 03 fort, so dass auch das Innenrohr 03 die
lediglich schematisiert angedeuteten Schalldurchtrittsöffnungen 13 aufweist. Durch
die Schalldurchtrittsöffnungen 13 im Innenrohr 03 können die höheren Frequenzen des
im Verbrennungsgas enthaltenen Frequenzspektrums auch dann abgedämpft werden, wenn
die Ventileinrichtung 05 geöffnet ist.
[0021] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform 14 einer erfindungsgemäßen Auspuffanordnung,
die wiederum ein Verbrennungsgaszuleitungsrohr 02 zur Zuleitung der Verbrennungsgase
aus einem Verbrennungsmotor aufweist. Auch die Auspuffanordnung 14 besteht im Wesentlichen
aus einem Innenrohr 15, einer Gehäusewandung 16 und einer Ventileinrichtung 17. Bei
geöffneter Ventileinrichtung 17 kann das Verbrennungsgas ununterbrochen aus dem Verbrennungsgaszuleitungsrohr
02 durch das Innenrohr 15 in die Umwelt ausströmen. Aufgrund der nicht vorhandenen
Dämpfung wird damit eine Leistungssteigerung und eine Erhöhung der Geräuschentwicklung
verursacht. Wird die Ventileinrichtung 17 geschlossen, so strömen die Verbrennungsgase
durch Öffnungen 18 in einen Bypasskanal 19, wobei die Verbrennungsgase an einem Umlenkelement
20 in Gegenrichtung umgelenkt werden. Am Ende des Bypasskanals 19 strömen die Verbrennungsgase
dann durch Öffnungen 21 und 22 zurück in das Innenrohr 15 und von dort in die Umwelt.
Der Bypasskanal 19 ist bei der Auspuffanordnung 14 wiederum von einer zylindrischen
Schallfangkammer 23 umfasst, deren innere Schalldurchtrittswandung 24 mit einer Vielzahl
von lediglich angedeuteten Schalldurchtrittsöffnungen 25 perforiert ist. Die durch
die Schalldurchtrittsöffnungen 25 aus dem Bypasskanal 19 in die Schallfangkammer 23
durchtretenen Schallwellen werden hinsichtlich der im Frequenzspektrum enthaltenen
höheren Frequenzen stark abgedämpft und somit wird der gewünschte Dämpfungseffekt
ermöglicht. Durch das Umlenkelement 20 wird der Strömungsweg der Verbrennungsgase
entlang der Schalldurchtrittswandung 24 mit den Schalldurchtrittsöffnungen 25 stark
verlängert und damit der Dämpfungseffekt entsprechend erhöht. Die Dämmwolle 26 in
der Schallfangkammer 23 ist in Fig. 2 wiederum strichliniert angedeutet. Der vordere
Teil des Innenrohrs 15 kann vor den Öffnungen 18 ebenfalls mit Schalldurchtrittsöffnungen
25 perforiert sein, um den Durchtritt von Schallwellen bei geöffneter Ventileinrichtung
17 zu ermöglichen.
1. Auspuffanordnung (01, 14) zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor, wobei die Auspuffanordnung
(01, 14) aufweist: eine Einrichtung (02) zum Verbinden mit dem Verbrennungsmotor,
wenigstens einem Auspuff, und wenigstens einem Schalldämpfer; wobei Steuereinrichtungen
(05, 17) zum Steuern der Dämpfungscharakteristik der Auspuffanordnung vorgesehen sind,
und wobei die Auspuffanordnung (01, 14) wenigstens einen ersten Verbrennungsgasströmungsweg
und einen zweiten Verbrennungsgasströmungsweg aufweist, und wobei die Steuereinrichtungen
(05, 17) während der Verwendung der mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Auspuffanordnung
(01, 14) selektiv durch einen Bediener betätigbar sind, und wobei die Steuereinrichtungen
(05, 17) in der Lage sind, einen von den Verbrennungsgasen des Motors erzeugten annähernd
konstanten Strom ungeachtet des Volumens der Verbrennungsgase selektiv auf die Verbrennungsgasströmungswege
zu verteilen, wobei der erste Verbrennungsgasströmungsweg zumindest eine Dämpfungseinrichtung
aufweist, und wobei der zweite Verbrennungsgasströmungsweg im wesentlichen keine Dämpfungseinrichtung
aufweist, so dass die Verbrennungsgasströmungswege erheblich voneinander verschiedene
Dämpfungscharakteristiken aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungseinrichtungen des ersten Verbrennungsgasströmungsweges einen Hochfrequenzdämpfer
(11, 23) umfassen, wobei mit dem Hochfrequenzdämpfer überwiegend höhere Frequenzen
des im Verbrennungsgas enthaltenen Frequenzspektrums gedämpft werden können.
2. Auspuffanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochfrequenzdämpfer in der Art einer geschlossenen Schallfangkammer (11, 23)
ausgebildet ist, die mit dem ersten Verbrennungsgasströmungsweg über Schalldurchtrittsöffnungen
(13, 25) in Verbindung steht, wobei die Schalldurchtrittsöffnungen (13, 25) nicht
Teil des ersten Verbrennungsgasströmungsweges sind und im wesentlichen nicht vom Verbrennungsgas
durchströmt werden.
3. Auspuffanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schallfangkammer (11, 23) mit einem Dämpfungsmaterial, insbesondere mit Dämmwolle
(12, 26), ausgefüllt ist.
4. Auspuffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auspuffanordnung (01, 14) ein gasdichtes Gehäuse (04, 16) und ein davon beabstandetes
perforiertes Innenrohr (03, 15) aufweist, wobei das Gehäuse (04, 16) auf einer Seite
um das Innenrohr geschlossen ist, und wobei mit Abstand von den Verbindungseinrichtungen
(02) eine Ventileinrichtung (05, 17) zum vollständigen oder teilweisen Schließen des
Innenrohres (03, 15) vorgesehen ist, und wobei die Anordnung derart ausgebildet ist,
dass bei offener Ventileinrichtung (05, 17) der zweite Verbrennnungsgasströmungsweg
sich ohne Unterbrechung durch das Innenrohr (03, 15) in die Umwelt erstreckt, um einen
freien Strömungsweg zu bilden, während bei geschlossener Ventileinrichtung (05, 17)
der erste Verbrennungsgasströmungsweg über das Innenrohr (03, 15) und die darin ausgebildeten
Perforationsöffnungen (06, 08; 18, 22) durch einen Bypasskanal (07, 19) zwischen dem
Innenrohr (03, 15) und dem Gehäuse (04, 16) in die Umwelt verläuft, und wobei auf
der Innenseite des Gehäuses (04, 16) die zylindrische Schallfangkammer (11, 23) angeordnet
ist, die über Schalldurchtrittsöffnungen (13, 25) mit dem ersten Verbrennungsgasströmungsweg
in Verbindung steht.
5. Auspuffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zylindrische Schallfangkammer (11, 23) von einer gasdichten, äußeren Gehäusewandung
(04, 16) und einer perforierten, inneren Schalldurchtrittswandung (13, 25) gebildet
wird.
6. Auspuffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass im erste Verbrennungsgasströmungsweg ein Umlenkelement (20) vorgesehen ist, mit dem
der Strömungsweg der Verbrennungsgase entlang der perforierten, inneren Schalldurchtrittswandung
(24) der Schallfangkammer (23) verlängert wird.
7. Auspuffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch zwischen dem zweiten Verbrennnungsgasströmungsweg und der Schallfangkammer zusätzliche
Schalldurchtrittsöffnungen vorhanden sind.
8. Auspuffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch zwischen dem gemeinsamen Strömungsweg, der vom ersten und zweiten Verbrennnungsgasströmungsweg
gemeinsam gebildet wird, und der Schallfangkammer (11) zusätzliche Schalldurchtrittsöffnungen
(13) vorhanden sind.
9. Auspuffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innenrohr Schalldurchtrittsöffnungen aufweist, die nicht Teil des ersten Verbrennungsgasströmungsweges
sind und im wesentlichen nicht vom Verbrennungsgas durchströmt werden.