專利名稱：具有主動排氣消聲器的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機、特別是機動車輛的內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)。另外，本發(fā)明還涉 及具有內(nèi)燃機和所述排氣系統(tǒng)的車輛，特別是客車。
背景技術(shù)：
排氣系統(tǒng)通常包括一個排氣管，排氣管在內(nèi)燃機運行過程中引導廢氣流離開內(nèi)燃 機。廢氣處理裝置，例如顆粒過濾器、排氣消聲器和催化轉(zhuǎn)化器可被集成到該排氣管上。目 前在排氣消聲器中主要使用的是被動排氣消聲器，其例如依靠共振、吸收、干涉和反射來消 除在排氣管內(nèi)傳送的空氣載聲。相對的，主動排氣消聲器具有至少一個揚聲器以有意地產(chǎn) 生相反的聲音。這會或多或少地有效清除待消除的聲音。很多機動車輛，特別是客車，具有前部發(fā)動機，也就是內(nèi)燃機安置在車輛的前部發(fā) 動機艙里。為了能夠符合客車專用的噪音防護條例，使用被動排氣消聲器的排氣系統(tǒng)需要 比較大的聲學長度。常規(guī)的排氣系統(tǒng)相對的從安置在前部的內(nèi)燃機延伸到排氣系統(tǒng)的尾管 所在的車輛的后部。用于具有前置發(fā)動機車輛的排氣系統(tǒng)，其中尾管布置在車輛前軸和后 軸之間的一側(cè)，也即所謂的“側(cè)管”，該排氣系統(tǒng)具有大容量排氣消聲器以通過例如多重偏 轉(zhuǎn)實現(xiàn)上述在排氣消聲器中的大的聲學長度。用于具有后置發(fā)動機的車輛的排氣系統(tǒng)同樣 具有相對大容量的排氣消聲器。為降低機動車輛的能量損耗和污染排放，機動車輛的重量需要更輕。相應地，也考 慮使用主動排氣消聲器，其具有顯著減少的體積以及顯著減少的重量，可以代替大體積的 被動排氣消聲器。然而，在主動排氣消聲器中使用的揚聲器僅僅具有相對較低的耐熱性，其 通常低于常見的廢氣溫度，這是一個問題。原則上，具有前置發(fā)動機的車輛中的主動排氣消 聲器可以在后部區(qū)域連接到排氣系統(tǒng)，也就是類似作為后部消聲器，因為廢氣通常在到達 這么長的排氣系統(tǒng)的末端時已經(jīng)充分冷卻了。為了減輕重量而實行的排氣系統(tǒng)的縮短將帶 來一個后果，即主動排氣消聲器將布置在相當靠近內(nèi)燃機的位置上。然而，廢氣在靠近內(nèi)燃 機的位置是很熱的，這將增加主動排氣消聲器損壞的風險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種排氣系統(tǒng)或安裝有該排氣系統(tǒng)的機動車輛的改進的實 施方式，其特征特別在于減小了主動排氣消聲器熱損壞的風險。具體地說，這將允許將主動 排氣消聲器放置在靠近內(nèi)燃機的位置。另外，其將可以制造特別輕量的排氣系統(tǒng)。本發(fā)明基于使用連接管的基本思想，通過連接管將主動排氣消聲器聲學連接到排 放廢氣的排氣管。而且，連接管將被冷卻。這種連接管的應用防止了排氣管中的廢氣流直接排出到主動排氣消聲器中，其結(jié)果是排氣消聲器中的熱負荷同時也顯著降低了。廢氣在此 連接管中移動本質(zhì)上僅由于在廢氣中傳遞的聲音的壓力脈動。另外，可以在連接管連接到 排氣管的連接區(qū)域產(chǎn)生渦流，該渦流產(chǎn)生輕微的但不是直接朝向排氣消聲器的廢氣運動。 在該連接管中“停滯”的氣體體積起到類似熱絕緣的作用。連接管的冷卻，其可以是主動發(fā) 生、被動發(fā)生、或既主動又被動地發(fā)生，導致從排氣管到排氣消聲器的熱量傳遞進一步的顯 著減少。由于連接管的冷卻，連接管就像吸熱設(shè)備，其有效的防止或者至少顯著的減少了通 過連接管從排氣管到排氣消聲器的熱量傳遞。因此提出的方法降低了主動排氣消聲器或設(shè) 置在其中的熱敏感部件的熱負荷，熱敏感部件例如是揚聲器和揚聲器驅(qū)動器以及可選擇的 揚聲器控制器。結(jié)果，可以特別的通過冷卻收集管以從內(nèi)燃機起相對較短的距離將主動排 氣消聲器連接到排氣管上。另外，這使在主動排氣消聲器的下游的排氣系統(tǒng)的縮短成為可 能，其結(jié)果是可以得到顯著的重量減輕。相應于有利的實施方式，連接管可以在其外側(cè)具有散熱片。這些散熱片擴大了可 用于熱量輻射的連接管的表面，改善了基于與環(huán)境的溫差的連接管的冷卻。額洼的或可選 的，連接管可以在其內(nèi)側(cè)具有散熱片和/或湍流器。由此改進了從位于連接管內(nèi)部的廢氣 到連接管的熱量傳遞，結(jié)果是被連接管帶來的廢氣體積的熱絕緣作用被改進了。此外，原則 上可以使用具有特別高熱傳導性的材料、例如鋁或銅或相應的鋁或銅合金來制造連接管。連接管可以有利的布置在車輛上或車輛內(nèi)，這樣在車輛運行過程中其暴露在空氣 流中。通過這種空氣流，可以改善連接管外部向環(huán)境中或空氣流中的熱量釋放。連接管的 冷卻同樣因此得到改善。例如，這種空氣流可以由于車輛的運動而形成，這就是所謂的相對 風。例如，連接管可以出于這個目的而布置在暴露于相對風的位置上，例如在車輛的底部區(qū) 域。同樣可以使用相應的流動引導裝置來將相對風引導到連接管，從而產(chǎn)生所需的到達連 接管的空氣流。另外或可選的，對這些用于冷卻連接管的被動測量，同樣可以使用鼓風機產(chǎn) 生類似的到達連接管的空氣流。使用在車輛中的鼓風機，特別是在空氣-液體熱交換器中 的，被稱為冷卻器。為冷卻連接管，現(xiàn)在可以偏轉(zhuǎn)由以任意方式存在的類似鼓風機產(chǎn)生的空 氣流，至少部分的或定位連接管，使得連接管根據(jù)需要暴露在空氣流中。同樣可能的是，作 為替代方式，提供獨立的鼓風機以產(chǎn)生用于連接管的冷卻空氣流。對應另外優(yōu)選的實施方式，連接管可以與冷卻劑在其中循環(huán)的冷卻回路結(jié)合。優(yōu) 選使用液體冷卻劑，結(jié)果可以實現(xiàn)加強的熱傳遞。為了加強連接管和冷卻回路之間的熱傳遞連接，連接管可以設(shè)計為熱交換器，其 連接液路和氣路，從而介質(zhì)獨立而熱量傳遞，并且氣路聲學連接排氣消聲器的外殼和排氣 管，而液路集成在冷卻回路中。通過例如空氣流和/或冷卻回路，連接管中的冷卻同樣可以有利的附加用于冷卻 排氣消聲器的外殼，其結(jié)果是配置在其中的部件對于過熱的防護得到改進。本發(fā)明的其它重要特征和優(yōu)點通過下述權(quán)利要求、附圖和對應的基于附圖的附圖 說明得以體現(xiàn)。顯然，將在下面加以解釋的上述特征，不僅可以按指定的特定結(jié)合使用，而同樣可 以用于其它結(jié)合和單獨使用，而不超出本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在附圖中示出，并在下面的說明書中進行更詳細的解釋， 其中相同的附圖標記指示相同的或相似的或功能相同的部件。所附的權(quán)利要求特別指出了
5描述本發(fā)明的新穎性的不同的特征，其組成了公開的一部分。為了更好的理解本發(fā)明、其操 作優(yōu)點和通過其使用達到的特別目的，可以參考附圖和闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的說明事項。


在附圖中附圖1是根據(jù)本發(fā)明的機動車的簡化示意性線路圖解全視圖；附圖2是主動排氣消聲器的區(qū)域中的排氣系統(tǒng)的示意圖；附圖3是排氣系統(tǒng)排氣消聲器區(qū)域中的排氣系統(tǒng)的簡化示意性全視圖；附圖4是根據(jù)本發(fā)明的特定實施方式的穿過連接管的剖面示意圖；附圖5是本發(fā)明另一實施方式連接管縱向截面的示意立體圖。
具體實施例方式具體參見附圖，對應附圖1，機動車輛1，優(yōu)選是客車，包括內(nèi)燃機2和用于從內(nèi)燃 機2中排出廢氣的排氣系統(tǒng)3，其中廢氣由內(nèi)燃機2在其運行過程中產(chǎn)生。此外，示出了用 于給內(nèi)燃機2提供新鮮空氣的新鮮空氣系統(tǒng)4和車輪。第一點劃線表示前軸6，圖1左側(cè) 所示的車輛1的前輪5繞其旋轉(zhuǎn)。第二點劃線表示后軸7，圖1右側(cè)所示的車輛1的后輪5 繞其旋轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機2布置在車輛1的發(fā)動機艙8中，發(fā)動機艙8布置在車輛1的前部，也就 是車輛1的前部區(qū)域9。因此，車輛1裝備有前置發(fā)動機。對應于圖1-3，排氣系統(tǒng)3具有至少一個排氣管10。該排氣管承載由箭頭代表的 在內(nèi)燃機2的運行過程中離開內(nèi)燃機2的廢氣流11。此外，排氣系統(tǒng)3裝備有至少一個主 動排氣消聲器12。其在外殼13中包括在此未示出的用于防止過熱的主動部件。這些部件 是，例如，揚聲器、揚聲器驅(qū)動器或揚聲器驅(qū)動器和可選擇的控制或控制電路和/或電源電 路。用于排氣消聲器12的電氣部件的電氣終端在圖2中由14表示。排氣消聲器12的外 殼13通過連接管15連接排氣管10，以此建立用于空氣載聲的聲學連接。換句話說，在排氣 管中傳遞的空氣載聲可以通過連接管15達到排氣消聲器12。由排氣消聲器12的主動部件 產(chǎn)生的相反的聲音同樣可以到達排氣管10或通過連接管15進入到排氣管10中。為了減少排氣消聲器12或其主動和/或電氣部件的熱負荷，連接管15是主動和 /或被動冷卻的連接管15。冷卻由主動和/或被動冷卻裝置提供。主動和被動冷卻都可以 在此處被考慮作為冷卻裝置以提供冷卻的連接管15。主動和被動冷卻措施可以一起或替換 的使用。例如，冷卻裝置可以通過在車輛1上或車輛1內(nèi)的連接管15的配置來得到，從而 連接管15暴露在圖3和4中由箭頭表示的空氣流16中，而形成冷卻連接管15。這種空氣 流16可以由車輛1的運動產(chǎn)生，其被稱為相對風。鼓風機17，其在圖1中以簡化的形式示 出，同樣可用于產(chǎn)生這種空氣流16。這種鼓風機可以以任何方式存在于車輛1中，例如特別 是存在于其中的發(fā)動機艙8中，從而允許待冷卻的空氣流到發(fā)動機冷卻回路18的主冷卻器 中，所述主冷卻器在此處未示出。發(fā)動機冷卻回路18，其在此處只是以簡化的形式示出，其 以常用方式使用來冷卻內(nèi)燃機2。另一個鼓風機17，其以任意方式存在于車輛1中，同樣可 以用于產(chǎn)生空氣流16以冷卻連接管15。此外，可以想到的是在車輛1中布置獨立的用于連接管15的鼓風機17，其專門用于產(chǎn)生輸送到連接管15的空氣流16。因此，連接管15具有 屬于它自己的鼓風機17。特別有利的改變是，排氣消聲器12的鼓風機13同樣布置在車輛1內(nèi)或車輛1上， 這樣外殼13同樣暴露在空氣流16中，因此連接管15和外殼13就共同的暴露在冷卻空氣 流中。對應于附圖3和4，冷卻裝置可以包括在其外側(cè)具有散熱片19以提供冷卻連接管 15的連接管15。對應于圖3，這些散熱片19可以相對于連接管15的縱軸20在圓周方向上 延伸。散熱片19是環(huán)形的。根據(jù)圖4也可以想到使散熱片19平行于連接管15的縱軸20 取向。然后，其組成以網(wǎng)狀形式突起的縱向散熱片。附加或可選的，根據(jù)圖5，作為設(shè)置在連接管15的外側(cè)的散熱片19的補充或替代， 冷卻裝置可以包括在其內(nèi)側(cè)設(shè)置有散熱片21的冷卻管15。在實施例中示出了多個相對縱 軸20以環(huán)形方式沿圓周延伸的散熱片21。這些可以通過例如壓邊制備，所述壓邊制備到連 接管15的外部。附加或可選的，也可在連接管15的內(nèi)側(cè)設(shè)置湍流器，其同樣可以改進來自 連接管15內(nèi)部和連接管15外部的氣體體積的熱傳輸。為了能夠利用在特定的移動中產(chǎn)生的特別是到達連接管15的空氣流，冷卻裝置 可以配置成車輛1具有相應的空氣導向部件的形式，特別是在發(fā)動機艙8中。當鼓風機17 用于產(chǎn)生空氣流16時，這同樣用于特定流動導向的情況，。對應于附圖1，可以在特別優(yōu)選的實施方式中以熱傳輸方式把冷卻回路22連接到 連接管15上。冷卻劑，特別是液體冷卻劑，在冷卻回路22中循環(huán)以構(gòu)成冷卻裝置并且提供 對連接管15的冷卻。對應于附圖1示出的優(yōu)選實施例，連接管15可以被設(shè)計成至少是熱 交換器23的一部分，熱交換器23具有用雙箭頭表示的氣路和液路25，氣路和液路以一種方 式相互連接，從而介質(zhì)相互分開而熱量得以傳遞。氣路24連接排氣管10和外殼13，從而所 需的聲學連接通過氣路24產(chǎn)生。熱傳遞單元或熱交換器23的液路25集成在冷卻回路中。 從而可以實現(xiàn)對連接管15強烈的冷卻。此外，排氣消聲器12從與排氣管10的熱分離也可 同樣實現(xiàn)。冷卻回路22，其用于冷卻連接管15，可以是設(shè)計為用于車輛1中連接管15的單獨 冷卻回路的冷卻回路22。因此必要的冷卻能力可以得到最好的保證。然而，這種冷卻回路 22優(yōu)選為已經(jīng)以任意方式存在于車輛1中的冷卻回路的支路或一段。例如，冷卻回路22可 以是發(fā)動機冷卻回路18的支路或一段。在此實施例中，內(nèi)燃機2與此發(fā)動機冷卻回路18 成一整體。在另一實施方式中，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)27的廢氣再循環(huán)冷卻器26可以與發(fā)動機 冷卻回路18成一整體，其連接冷卻回路22以冷卻連接管15。一個內(nèi)部冷卻器，在此未示 出，其在使用充填裝置的情況下冷卻充入的新鮮空氣，同樣可以與發(fā)動機冷卻回路18成一 整體。同樣可以的，是內(nèi)燃機2和/或廢氣再循環(huán)冷卻器26和/或內(nèi)部冷卻器和/或至少 一個其它車輛安裝冷卻器與發(fā)動機冷卻回路18成一整體，發(fā)動機冷卻回路18連接冷卻回 路22以冷卻連接管15。在一個實施方式中，在熱傳遞模式中排氣消聲器12的外殼13同樣連接用于冷卻 連接管15的冷卻回路22，該實施方式在此處時特別有利的。例如，外殼可以具有雙層壁護 套，其與各自的冷卻回路22成一整體，結(jié)果是外殼13可以被相應的冷卻劑掠過或相應的冷 卻劑可以流經(jīng)外殼13。
7
對應附圖1，排氣消聲器12優(yōu)選在車輛1的發(fā)動機艙8中與連接管15配置在一 起。主動排氣消聲器12具有非常緊湊的設(shè)計，因此其可以容納在發(fā)動機艙8中，也就是緊 貼內(nèi)燃機2。另外，可以因此而顯著的縮短排氣系統(tǒng)3。例如，排氣系統(tǒng)3的尾管28，廢氣流 11流經(jīng)尾管28而排放到車輛1的外部環(huán)境中，尾管28可以配置在前軸6和后軸7之間，也 就是，優(yōu)選在車輛1的下部，其中下部在此處未示出。此外，具體地，也可以將尾管28配置 在發(fā)動機艙8中，因此排氣系統(tǒng)3更加短了。對應圖2，外殼13具有聲音出口孔29，由揚聲器產(chǎn)生的相反的聲音通過它離開外 殼13。連接管15連接到所述聲音出口孔29以獲得所需的排氣消聲器12和排氣管10之間 的聲學連接。在圖2所示的實施例中，連接管15通過連接或接合件30連接到排氣管10。 這種連接件30可以被設(shè)計為，例如，T型件。根據(jù)圖2所示的實施例，連接件30被設(shè)計成 Y型件。排氣消聲器12可以被特別有利地設(shè)計為結(jié)合連接管15的預裝配單元。因此排氣 系統(tǒng)3的裝配變得簡單。根據(jù)圖1，排氣消聲器12可以連接到，特別通過其外殼13連接到到傳送裝置32的 傳送模塊31，傳送裝置與內(nèi)燃機2連接。排氣消聲器12同樣可以連接內(nèi)燃機2的發(fā)動機模 塊33。雖然為了闡明本發(fā)明主旨的應用，已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明特定的實施方式，但可 以理解的是本發(fā)明可以在不離開其主旨的情況下以其它方式加以實施。
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括至少一根排氣管，其在內(nèi)燃機運行過程中引導廢氣流從內(nèi)燃機中流出；連接管；至少一個排氣消聲器，其包括通過連接管聲學上連接到排氣管的排氣消聲器外殼；冷卻裝置，用于主動地和/或被動地冷卻連接管。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括在連接管外部的散熱片。
3.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括連接管在車輛內(nèi)或車輛上的布 置，以將連接管暴露在空氣流中，所述空氣流由車輛的運動或存在于車輛中的鼓風機產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求3所述的排氣系統(tǒng)，其中存在于車輛中的鼓風機是獨立的鼓風機，其產(chǎn) 生空氣流并將空氣流送到連接管，所述獨立的鼓風機與連接管連接。
5.如權(quán)利要求4所述的排氣系統(tǒng)，其中排氣消聲器的鼓風機布置在車輛中或車輛上， 從而鼓風機同樣被暴露在要被送往連接管的空氣流中。
6.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括冷卻回路，連接管連接到冷卻回 路，并且制冷劑在冷卻回路中以熱傳遞方式循環(huán)。
7.如權(quán)利要求6所述的排氣系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括連接管，該連接管包括熱交換器 或者該連接管與熱交換器成一整體，所述熱交換器以熱傳遞方式連接氣路與液路，氣路聲 學上連接排氣消聲器外殼和排氣管，并且液路與冷卻回路成一整體。
8.如權(quán)利要求6所述的排氣系統(tǒng)，其中冷卻回路通過發(fā)動機冷卻回路的支路或一段與 連接管連接，其中內(nèi)燃機和/或廢氣再循環(huán)冷卻器和/或內(nèi)部冷卻器成一整體。
9.如權(quán)利要求6所述的排氣系統(tǒng)，其中排氣消聲器外殼連接到冷卻回路，從而以熱傳 遞方式冷卻連接管。
10.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括在連接管內(nèi)部的散熱片和/或湍流器。
11.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中排氣消聲器和連接管布置在車輛的發(fā)動機艙 中，內(nèi)燃機也布置在其中。
12.如權(quán)利要求11所述的排氣系統(tǒng)，其還包括尾管，廢氣通過尾管排放到車輛的外部 環(huán)境中，所述尾管在排氣系統(tǒng)的安裝狀態(tài)下布置在發(fā)動機艙中，內(nèi)燃機也布置在其中。
13.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其還包括尾管，廢氣通過尾管排放到車輛的外部環(huán) 境中，所述尾管在排氣系統(tǒng)的安裝狀態(tài)下在車輛的下部布置在車輛的前軸和后軸之間。
14.如權(quán)利要求11所述的排氣系統(tǒng)，其中發(fā)動機艙配置在車輛的前部區(qū)域。
15.一種車輛，包括 內(nèi)燃機；排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括至少一根排氣管，其在內(nèi)燃機運行過程中引導廢氣流從內(nèi)燃機中流出； 主動和/或被動冷卻的連接管；至少一個主動排氣消聲器，其包括通過連接管聲學上連接到排氣管的排氣消聲器外tJXi O
16.如權(quán)利要求15所述的排氣系統(tǒng)，其中主動和/或被動冷卻的連接管包括一個連接 管布置，連接管相對車輛空氣流定位，所述空氣流由車輛運動或存在于車輛中的鼓風機產(chǎn)生。
17.如權(quán)利要求15所述的車輛，其中主動和/或被動冷卻的連接管包括具有至少下列 其中之一的連接管位于連接管內(nèi)側(cè)的散熱片； 位于連接管內(nèi)側(cè)的湍流器； 位于連接管外側(cè)的散熱片。
18.如權(quán)利要求15所述的車輛，其中主動和/或被動冷卻的連接管包括連接管和冷卻 回路，連接管連接冷卻回路，并且冷卻劑在冷卻回路中以熱傳遞方式循環(huán)。
19.如權(quán)利要求15所述的車輛，其中主動和/或被動冷卻的連接管包括連接管和以熱 傳遞方式連接氣路和液路的熱交換器，所述液路連接到車輛冷卻回路，氣路聲學連接排氣 消聲器和排氣管及液路。
20.如權(quán)利要求1所述的車輛，其還包括內(nèi)燃機設(shè)置在其中的發(fā)動機艙，同樣設(shè)置在發(fā)動機艙中的排氣消聲器。
全文摘要
一種特別用于機動車輛(1)的內(nèi)燃機(2)的排氣系統(tǒng)(3)，其具有至少一根排氣管(10)，該排氣管在內(nèi)燃機(2)運行過程中引導廢氣流(11)從內(nèi)燃機(2)中流出。主動排氣消聲器(12)包括通過連接管(15)聲學上連接排氣管(10)的外殼(13)。通過主動和/或被動冷卻的連接管(15)避免了對排氣消聲器(12)的損壞。
文檔編號F01N13/18GK101943041SQ20101021732
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者揚·克魯格, 曼佛雷德·尼古拉 申請人:J·埃貝斯佩歇合資公司