本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)的消音器，所述內(nèi)燃機優(yōu)選地是道路車輛、特別是客車的內(nèi)燃機。本發(fā)明還涉及用于配備有這種消音器的用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在運動型客車的情況下，特別是在跑車的情況下，經(jīng)常需要獲得車輛或內(nèi)燃機的當前操作狀態(tài)的聲反饋。這種需要首先在加速操作期間存在，即，在內(nèi)燃機的部分負載期間和滿載期間。在這些操作狀態(tài)期間，因此期望相對較小的聲音衰減。同時，希望在消音器中用于廢氣流的盡可能低的廢氣背壓來用于這些操作狀態(tài)，以能夠從用于車輛推進的內(nèi)燃機獲取盡可能多的功率。這與用于在內(nèi)燃機的低部分負荷下實現(xiàn)最有效的聲學衰減可能的需要相反，特別是在怠速下。因為在內(nèi)燃機的該運行范圍中存在許多過剩的功率，為此也可接受在消音器中的相對高的背壓。

為了使消音器能夠滿足這些相反的要求，可在消音器中實現(xiàn)兩條排氣路徑，其中一條可通過控制裝置控制，而另一條通常是不受控的。在滿載時，打開可控的排氣路徑，由此減小了排氣背壓。通過該可控排氣路徑的相應(yīng)路由(routing)，也可通過這種方式來實現(xiàn)減小的聲音衰減。相反，在低輸出時，可控排氣路徑被阻塞，使得廢氣僅流過不受控的路徑并且在其中有效地衰減。然而，這種系統(tǒng)的問題在于：在滿載時，存在可控的、打開的排氣路徑與聲衰減裝置存在相對有效的聲耦合，使得即使在滿載時仍然實現(xiàn)一定的聲音衰減。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種上述類型的消音器的改進實施方式，特別地，其特征在于減小了排氣路徑的聲耦合，其對于消音器的聲音衰減裝置在全負載下是活躍的。

根據(jù)本發(fā)明，該問題通過獨立權(quán)利要求的主題來解決。有利的實施方式是從屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明基于在入口管和主出口管之間形成重疊區(qū)域的總體思路，入口管和主出口管以這樣的方式彼此插入，使得在入口管和主出口管之間的重疊區(qū)域中形成旁路，通過它來自入口管的廢氣可流出通過該主出口管進入膨脹室中。廢氣可通過二級出口管從膨脹室流出，該二級出口管另外地通向該膨脹室。通過根據(jù)本發(fā)明提出的管套管布置，實現(xiàn)了入口管和主出口管具有對于廢氣流的一部分的作用，實際上類似于連續(xù)的排氣管，其大部分地與消音器的聲音衰減裝置脫離，由此對于廢氣流的這一部分，可實現(xiàn)低聲音衰減和低廢氣背壓。相反，其余的廢氣流通過旁路流入膨脹室中，并通過二級出口管流出消音器。在膨脹室的幫助下，在這里實現(xiàn)了對于廢氣流的這一部分的足夠聲音衰減。

膨脹室通常的特征在于自由空間，空氣聲音可傳播到其中。原則上，類似于在吸收室中，吸聲材料可設(shè)置在膨脹室中，但是這樣的膨脹室不完全填充有吸聲材料，而是必須將自由空間保留在膨脹室內(nèi)，空氣聲音例如可通過旁路或通過穿孔膨脹到其中。

此外，已經(jīng)表明，借助于這樣的重疊區(qū)域，在其中主出口管的起始區(qū)域突伸到入口管的端部區(qū)域中，例如，以γ/4管或γ/2管形式作為共振管的主出口管的利用率得到改善，因為在重疊區(qū)域中可實現(xiàn)特別有效的振動激勵。在這里，主出口管可特別地引入到入口管中如此之深，使得在主出口管中實現(xiàn)最佳的振動激勵。

根據(jù)一個有利的實施方式，入口管的端部和主出口管的起始部可線性地配置。重疊區(qū)域的軸向長度實際上可以是入口管的端部直徑的兩倍大，特別的是其至少三倍大或至少四倍大，利用該重疊區(qū)域的軸向長度主出口管突伸到入口管中。因此，例如具有預(yù)定流動阻力的預(yù)定流從而可在徑向形成于入口管的端部和形成上述旁路的主出口管的起始部之間的間隙中實現(xiàn)。

根據(jù)一個特別有利的實施方式，主出口管、二級出口管和間隙的可通流的橫截面和/或流動阻力可彼此匹配，使得經(jīng)由入口管輸入的廢氣流以40％-60％的比例通過主出口管排出。優(yōu)選的是主出口管和二級出口管上的流量分布大約為50:50。已經(jīng)示出的是，利用這種流量分配，例如可省略用于控制主出口管的通流的控制裝置。因此，減少了用于制造這種消音器的工作。在這種情況下，在消音器的操作期間，主出口管和二級出口管不受控制，并且由廢氣永久地流通。

根據(jù)另一個有利的實施方式，可提供的是在重疊區(qū)域中，在中央的間隙的可通流橫截面大約與主出口管的可通流橫截面一樣大。利用在重疊區(qū)域上游的入口管中的均勻流，在主出口管和二級出口管上的廢氣流大約一半的分布以這樣的主出口管和間隙的可通流橫截面的比例實現(xiàn)。

根據(jù)另一個有利的實施方式，殼體可配置為圓柱形并且配備有殼和兩個端底部。入口管實際上通過殼供給。主出口管實際上通過一個端底部供給。二級出口管實際上通過另一端底部供給。因此，消音器可以特別地實現(xiàn)為橫向水平消音器，其在安裝狀態(tài)下相對于其縱向中心軸線橫向于車輛的縱向軸線設(shè)置。在這種情況下，在相對的軸向端部上從殼體伸出的排氣管可形成排氣系統(tǒng)的兩個端部管或通向兩個端部管?？商娲?，也可設(shè)置為將主出口管和二級出口管通過相同的端底部引導出殼體。也可想到以殼設(shè)計來實現(xiàn)殼體。

實際上可提供的是入口管是未穿孔的。因此，實現(xiàn)了到主出口管的有效流動路由。附加地或可替代地，主出口管可以是未穿孔的。該措施還導致在主出口管內(nèi)發(fā)生有效的流動路由。附加地或可替代地，二級出口管可以是未穿孔的。該措施最終導致在二級出口管中的流動路由特別有效。假設(shè)殼體中的所有三個上述管是未穿孔的，則殼體實際上僅包括膨脹室。

在另一個實施方式中，主出口管可在膨脹室中具有穿孔。因此，實現(xiàn)了在廢氣流中傳播的空氣聲音可通過主出口管的穿孔逸入到膨脹室中，由此可實現(xiàn)一定的衰減。附加地或可替代地，入口管可包括在重疊區(qū)域中的穿孔，由此產(chǎn)生了與包圍該重疊區(qū)域的空間的聲耦合。

根據(jù)另一個有利的實施方式，至少一個另外的腔室可形成在殼體中。該入口管和/或二級出口管可包括至少在這樣的另外腔室中的穿孔。因此，相應(yīng)的另外腔室經(jīng)由相應(yīng)的穿孔聲學地連接，并且可用于衰減所傳播的空氣聲音。例如，入口管可在重疊區(qū)域中具有穿孔。

根據(jù)一個特別有利的實施方式，可在殼體中形成兩個另外的腔室，即，軸向鄰接膨脹室的第一另外腔室，以及第二另外腔室，其在背離膨脹室的側(cè)面上軸向鄰接第一另外腔室。實際上，現(xiàn)在可提供的是二級出口管在第二另外腔室中具有穿孔。因此，第二另外腔室經(jīng)由二級出口管的穿孔來聲耦合。例如，第二另外腔室可配置為填充有吸音材料的吸收室。同樣可以設(shè)想，同樣配置第二另外腔室為膨脹室。

根據(jù)有利的進一步發(fā)展，第一另外腔室可配置為填充有吸聲材料的吸收室。第一另外腔室可通過第一分離壁與膨脹室分離，并且通過第二分離壁與第二另外腔室分離。在這種情況下，分隔壁軸向地設(shè)置在端底部之間并且與這些端底部軸向間隔開并且彼此軸向間隔開。用作吸收室的第一另外腔室的聲學連接可經(jīng)由入口管中的穿孔或經(jīng)由二級出口管中的穿孔或經(jīng)由第一分隔壁中的穿孔或經(jīng)由第二分隔壁中的穿孔來實現(xiàn)。同樣可以想到的是，通過前述穿孔的組合來實現(xiàn)聲耦合?？上氲降氖沁@樣的實施方式，其中第一分隔壁和第二分隔壁是未穿孔的，而第一另外腔室中的二級出口管具有穿孔。此外，可以想到的是，入口管通過第一分隔壁供給，并且在第一另外腔室中是未穿孔的。

在一個優(yōu)選實施方式中，第一分隔壁可以是穿孔的，使得第一另外腔室聲學地耦合到膨脹室。如果第二分隔壁是未穿孔的，則第一另外腔室與膨脹室的聲耦合通過第一分隔壁來實現(xiàn)。可替代地，第二分隔壁也可配備有穿孔，使得第一另外腔室聲學地耦合到膨脹室和第二另外腔室。

相反，在一個替代的實施方式中，提供的是第一分隔壁是未穿孔的，而第二分隔壁是穿孔的，使得第一另外腔室與第二另外腔室的聲學連接通過第二分隔壁進行。此外，入口管和二級出口管則在第一另外腔室中是未穿孔的，而第二另外腔室中的二級出口管具有穿孔。實際上，在這種情況下，第二另外腔室配置為膨脹室，使得通過膨脹室中的自由空間，空氣聲因能夠到達遠至穿孔的第二分隔壁。

當膨脹室后面是吸收室并且吸收室后面是共振室時，獲得了優(yōu)選的實施方式。吸收室可通過第一分隔壁的穿孔聲學地連接到膨脹室。同樣地，在重疊區(qū)域中的入口管，其位于吸收室中，可包括一個穿孔。共振室可經(jīng)由連接管聲學地連接到膨脹室，其中連接管穿過兩個分隔壁。第二分隔壁實際上是未穿孔的。在該實施方式中二級出口管和主出口管實際上是未穿孔的。

然而，特別有利的是這樣的實施方式，其中在殼體中形成了兩個另外腔室，即，第一另外腔室，其經(jīng)由第一分離壁軸向地跟隨膨脹室，以及第二另外腔室，其在背離所述膨脹室的一側(cè)上經(jīng)由第二分隔壁軸向地跟隨第一另外腔室，其中所述第一另外腔室配置為吸收室，其填充有吸聲材料并且通過配置為穿孔的所述第一分隔壁聲學地耦合到所述膨脹室，并且其中所述第二另外腔室配置為共振器室，其通過配置為未穿孔的第二分隔壁與所述第一另外腔室分離，并且其經(jīng)由共振器管聲學地連接到所述二級出口管或膨脹室。因此，可通過經(jīng)由二級路徑的膨脹、吸收和共振來實現(xiàn)寬帶衰減。

實際上，主出口管和二級出口管在殼體內(nèi)彼此平行延伸。管在殼體內(nèi)的設(shè)置實際上如此實現(xiàn)，使得在內(nèi)燃機的操作期間廢氣必須在膨脹室中由間隙的出口開口轉(zhuǎn)向180°，以能夠穿過二級出口管的入口開口進入二級出口管。如果兩個出口管通過相同的端底部引出殼體，則二級出口管的入口開口和間隙的出口開口的設(shè)置實際上使得膨脹室中的流動必須兩次轉(zhuǎn)向180°，以從間隙的出口開口進入二級出口管的入口開口。

實際上，重疊區(qū)域中的主出口管徑向地支撐在入口管上，以減少入口管和主出口管之間的相對運動。為此，主出口管可經(jīng)由入口管上的多個腹板來支撐，這些腹板分布設(shè)置在主出口管的圓周方向上并橋接該間隙。附加地或可替代地，可提供的是主出口管經(jīng)由至少一個穿孔環(huán)支撐在入口管上，所述穿孔環(huán)在主出口管的圓周方向上延伸并填充該間隙。在這兩種情況下，實現(xiàn)了顯著的穩(wěn)定，其可相對劃算地實現(xiàn)。

此外，可提供的是主出口管支撐在穿孔的中間底部上，其設(shè)置在膨脹室中并支撐在殼體上。該措施還穩(wěn)定了主出口管在殼體中的位置。在這種情況下，穿孔的中間底部不會在膨脹室內(nèi)產(chǎn)生任何聲學分離，使得其作為單元來保持。

根據(jù)有利的進一步發(fā)展，主出口管可通過控制裝置關(guān)于其通流的濕廢氣來控制。該控制裝置可在殼體內(nèi)耦合到主出口管或其外部。該控制裝置可特別配置，使得控制裝置至少在內(nèi)燃機的滿負載時打開主出口管，并且至少在內(nèi)燃機的低部分負載時阻塞主出口管。同樣可以考慮控制裝置，在其中的情況下可實現(xiàn)一個、多個或任意數(shù)量的中間位置。在這里，控制裝置可配置為使得其主動地工作，即，配備有致動驅(qū)動器，或者被動地工作，并且因此僅通過流的位移力進行調(diào)節(jié)。控制裝置的半主動配置同樣是可以想到的，例如其與壓力膠囊(capsule)一起工作并且由存在于入口管和/或膨脹室中和/或主出口管的起始區(qū)域中的壓力來控制。

從從屬權(quán)利要求、附圖和通過附圖的相關(guān)附圖描述中獲得其它重要的特征和優(yōu)點。

應(yīng)當理解，上述以及在下面仍然要解釋的特征不僅可用于所述的相應(yīng)組合，而且可用于其它組合或單獨使用，并不脫離本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式在附圖中示出并且在以下描述中更詳細地解釋。

附圖說明

唯一的圖1以線路圖的方式示出了消音器的高度簡化示意圖。

具體實施方式

根據(jù)圖1，消音器1提供用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)，其包括殼體2，殼體2優(yōu)選地配置為圓柱形并且因此具有圓柱形殼3，并且在其軸向端部上各自具有端底部，即，第一端底部4和第二端底部5。實際上，排氣系統(tǒng)或內(nèi)燃機設(shè)置在道路車輛中。優(yōu)選地，這是客車，特別是跑車。

在殼體2中形成有膨脹室6。其特征在于自由空間，廢氣或在其中傳播的空氣聲音能擴展到其中。在該自由空間之外，例如沿著邊界壁，吸聲材料可任選地設(shè)置在膨脹室6中。

消音器1配備有入口管7，其在殼體2中包括端部8，利用它入口管7在膨脹室6中形成。為此，膨脹室6中的端部8具有出口開口9。此外，消音器1配備有主出口管10，其在殼體2中包括起始部分11。該起始部分11插入入口管7的端部8中，并且終止于入口管7的內(nèi)部。因此，圖1中僅用虛線示出了起始部分11。在入口管7內(nèi)，起始部分11包括入口開口12。由于主出口管10的起始部分11伸入到入口管7的端部8中，重疊區(qū)域13形成在端部8和起動部分11之間，其在圖1中由大括號表示。在該重疊區(qū)域13中，在端部8和起始部分11之間徑向地形成間隙14。該間隙14又形成旁路，其在端部8內(nèi)繞過起始部分11。因此，來自入口管7的廢氣可流過在外部經(jīng)過起始部分11的間隙14而進入膨脹室6中。最后，消音器1另外包括二級連接管15，其在膨脹室6中包括入口開口16。

實際上，入口管7的端部8和主出口管10的起始部分11線性地延伸，使得重疊區(qū)域13也是線性的。在這里，起始部分11軸向地深入突出到端部8中，使得重疊區(qū)域13具有軸向長度17，其在所示的實施例中大約是端部8中的入口管7的直徑18的四倍大小。通過插入深度或通過重疊區(qū)域13的長度17，可在主出口管10中優(yōu)化共振效應(yīng)，利用該共振效應(yīng)可明確地衰減在廢氣中傳輸?shù)穆曇舻奶囟l率。

主出口管路10、二級出口管路15和間隙14的可通流橫截面或流動阻力實際上彼此匹配，使得至少在內(nèi)燃機的部分負載和/或滿負載下，在通過主出口管10排出的主要部分流20和通過二級出口管15排出的二級部分流21上實現(xiàn)經(jīng)由入口管7供應(yīng)的廢氣流19的預(yù)定分布。供應(yīng)的總流19、主要部分流20和二級部分流21由圖1中的箭頭表示。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)在主要部分流20和二級部分流21上總流19的分布，該分布位于40:60至60:40的范圍內(nèi)。特別有利的是大約50:50的分布。

為了實現(xiàn)總流19在主要部分流20和二級部分流21上的這種分布，可提供的是，在重疊區(qū)域13中選擇間隙14的可通流橫截面與起始部分11中的主出口管10的可通流橫截面有平均大約相同的大小。因此，間隙14和起始部分11的可通流橫截面各自大約是入口管7的可通流橫截面的尺寸的一半，入口管7正好在主出口管10的入口開口12的上游。

盡管在圖1中示出了起始部分11和端部8的同心設(shè)置，這導致間隙14圍繞起始部分11完全環(huán)形地循環(huán)，根本上可選擇任何偏心設(shè)置。特別的，還可以想到起始部分11線性地接觸端部8。同樣可以想到的是端部8和起始部分11具有在重疊區(qū)域13的圓周方向上限定的共同壁部分。間隙14在重疊區(qū)域13中也可具有不同的幾何形狀，取決于起始部分11和端部8的橫截面幾何形狀。例如，可以是環(huán)形或具有圓形管橫截面的c形，以及u形或具有角度的、優(yōu)選為矩形橫截面i形。

在具有在這里所示的圓柱形殼體2的優(yōu)選實施方式中，入口管7通過殼3供給，而出口管10和15通過端底部4，5供給。詳細地，主出口管10通過第一端底部4供給，而二級出口管15通過第二端底部5供給?？商娲?，也可提供的是兩個出口管10，15都通過相同的端底部4或5供給。

此外，在這里所示的實施方式中，兩個另外腔室，即，第一另外腔室22和第二另外腔室23在殼體2中形成。第一另外腔室22軸向地跟隨膨脹室6。第二另外腔室23在背離膨脹室6的一側(cè)上軸向地跟隨第一另外腔室22。在這種情況下，軸向方向由圓柱形殼體2的縱向中心軸線24限定。第一另外腔室22通過第一分隔壁25與膨脹室6分開，并且通過第二分隔壁26與第二另外腔室23分開。優(yōu)選的是這樣的實施方式，其中第一另外腔室22配置為吸收室并且填充有吸聲材料27。實際上，第一另外腔室22完全填充有吸聲材料27。此外，第一分隔壁25優(yōu)選地是穿孔的。第一另外腔室22因此聲學地連接到膨脹室6。在這種情況下，第一分隔壁25由入口管7和二級出口管15供給。第二分隔壁26優(yōu)選地配置為未穿孔的。第二另外腔室23可優(yōu)選地配置為膨脹室或吸收室或共振室。此外，在一個優(yōu)選的實施方式中，入口管7和主出口管10是未穿孔的。與此相反，第二另外腔室23中的二級出口管15可設(shè)置有穿孔28，因此第二另外腔室23聲耦合到二級出口管15。二級出口管15可在第一另外腔室22中是未穿孔的或具有在此處未示出的另外的穿孔。與穿孔28結(jié)合，第二另外腔室23形成另外的膨脹室。

代替所示的穿孔28，用虛線表示的共振器管29也可設(shè)置在二級出口管15上，其與第二另外腔室23的自由體積一起形成亥姆霍茲共振器。第二另外腔室23則是共振室或共振器室。

優(yōu)選地，還可提供使用共振器管32用于將膨脹室6與第二另外腔室23聲學連接，以形成這樣的亥姆霍茲共振器。在這種情況下，第二另外腔室23也是共振器室。共振器管32穿透該穿孔的第一分隔壁25和未穿孔的第二分隔壁26以及在這種情況下用作吸收室的第一另外腔室22。此外，二級出口管15和入口管7各自至少在第二另外腔室23中是未穿孔的。

同樣，可替代想到的是，除了穿孔28之外還提供連接管30，其在圖1中同樣用虛線表示。該連接管30然后與作為亥姆霍茲共振器的第一另外腔室22的自由體積相互作用。在這種情況下，可實際地形成第二另外腔室23，其經(jīng)由穿孔28聲學地連接到二級出口管路15，作為吸收室，然后填充有吸聲材料27。

在圖1中，另外示出了控制裝置31，借助于該控制裝置31可控制具有廢氣的主出口管10的通流能力。特別的，總流19在主要部分流20和二級部分流21上的分布由此可改變。例如，在內(nèi)燃機滿載時控制裝置31可打開主出口管10，使得產(chǎn)生相對較大的主要部分流20。相反，在低部分負載范圍中，控制裝置31相反可導致主出口管10的阻塞，使得則可產(chǎn)生相對較大的二級部分流21，其在極端情況下對應(yīng)于總流19。在所示的實施例中，該可選的控制裝置31設(shè)置在殼體2的外部。在另一實施方式中，控制裝置31也可設(shè)置在殼體2上或殼體2中。

根據(jù)圖1，另外提供了在重疊區(qū)域13中的主出口管10徑向地支撐在入口管7上。這在所示的實施例中在主出口管10的入口開口12的區(qū)域中通過多個腹板33實現(xiàn)，該腹板33在入口管7上支撐主出口管10，它們沿主出口管10的圓周方向分布設(shè)置并彼此間隔開，并且在每種情況下橋接間隙14。此外，穿孔環(huán)34在該實施例中設(shè)置在入口管7的出口開口9的區(qū)域中，通過其，主出口管10支撐在入口管7上，其在主出口管10的圓周方向上延伸并填充間隙14。最后，附加地或可替代地在此提供的是，主出口管10支撐在穿孔中間底部35上，其設(shè)置在膨脹室6中并支撐在殼體2上。

在重疊區(qū)域13中，因此形成了入口管7和主出口管10的管套管設(shè)置，這實際上使得當主出口管10打開時殼體2的通流能夠不中斷。通過這種管套管設(shè)置，因此產(chǎn)生了穿過殼體2的排氣主路徑。此外，當進口管7和主出口管10是未穿孔時，特別是重疊區(qū)域13中的端部8和起始部分11也是未穿孔時，只有與消音器1的聲衰減裝置非常小的聲耦合經(jīng)由該實質(zhì)上連續(xù)的管來進行。特別的，只有消音器1相對較小的體積耦合到該主路徑上。例如，如上所述，這些聲衰減裝置是膨脹室6、第一另外腔室22和第二另外腔室23，其可任選地用作膨脹室、吸收室或亥姆霍茲共振器的共振室。利用打開的主出口管10，在總流19中傳播的空氣聲音能夠不衰減的沿著通過主出口管10的排氣主路徑大部分地從消音器1排出，由此駕駛員接收到期望的聲學反饋。相反，如果主出口管10被阻塞，在總流19中傳播的空氣聲音被迫跟隨通過二級出口管15路由的廢氣次級路徑，其中所有提供的衰減裝置是主動的，并且因此帶來了所傳播空氣聲音的高效衰減。此外，用作共振管的主出口管10的耦合可通過管套管設(shè)置來優(yōu)化。