用于车辆的排气管线以及带有排气管线的车辆的制作方法

1.本发明涉及一种用于车辆的排气管线，其包括消声器。本发明还涉及一种具有这种排气管线的车辆。


背景技术：

2.用于车辆的排气管线是已知的。
3.还已知将消声器插入排气管线的排气气体流中，这减少了向车辆环境的声音发射。这种消声器具有布置在外气密壳体中的吸声纤维垫或金属片材，以通过吸收或有针对性的反射来抑制声音的发射。还已知在这种消声器的内部采用具有微孔的管道或金属片材来消声。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于车辆的排气管线的、结构简单但有效的消声。
5.为了实现该目的，提供了一种用于车辆的排气管线，其包括在轴向方向上延伸且具有周向壁的消声器以及布置在消声器上游的微粒过滤器。消声器具有腔室，该腔室在周向壁中具有侧向入口；以及具有至少一个管道，其具有微孔部分，其在轴向方向上延伸，且具有消声效果。微孔部分布置在腔室中，并且管道延伸出腔室。此外，消声器配置成使得排气气体经由侧向入口径向地、即横向于轴向方向地流过微孔部分进入管道，并且经由管道流出消声器。
6.如本发明中所使用的，术语“具有消声效果的微孔部分”应理解为是指具有多个相邻布置的微孔的区域，这些微孔延伸通过管道的管道壁。
7.微孔是具有最大为2mm2，特别是最大为0.5mm2的横截面积的开口。
8.在微孔部分的区域中，通过微孔内的边界层的动态黏度将声波的能量转化成热(耗散效应)，从而抑制了排气气体流中的湍流。这减少了频谱中高频的比例、特别是在1khz至8khz的范围内高频的比例。
9.已经发现，通过使排气气体横向地流入腔室并流到微孔部分上(流向抵微孔部分)，可以提供特别有效的消声，从而使排气气体径向地流过微孔部分进入管道。在此，微粒过滤器确保微孔部分的微孔不会被排气气体中所含的颗粒、特别是烟尘颗粒堵塞。这允许持久地确保有效的消声。
10.微孔可占微孔部分总面积(穿孔程度)的约1％－10％，特别是2.3％－6.3％。此处，微孔部分的总面积应理解为是指布置有微孔的每个直接区域。
11.各个微孔的孔尺寸优选为约0.02至2.0mm2，特别优选为0.05至0.15mm2。
12.各个微孔可以分别是圆形、卵形或狭槽形的。当使用狭槽时，狭槽宽度可以例如在0.01mm至0.15mm之间，特别是在0.01mm至0.1mm之间，而狭槽长度可以为约0.5mm至2.5mm。
13.在一个实施例中，周向壁是消声器的外壁，使得排气气体直接从消声器的外部经由侧向入口被引导到消声器中。这允许将消声器设计得特别紧凑并且仅使用少量材料。
14.径向流过微孔部分并进入管道中的排气气体的质量流量的比例可以在25％至65％之间，优选在50％至60％之间。在这方面，高比例对消声器的消声性能具有有利的效果。同时，微粒过滤器确保了尽管有大质量流量穿过微孔，但是微孔不会被烟尘颗粒堵塞。
15.在另外的实施例中，消声器具有第二管道，该第二管道具有在轴向方向上延伸的微孔部分并具有消声效果，该微孔部分布置在腔室内。在此，消声器配置成使得排气气体经由侧向入口径向地流过第二管道的微孔部分进入第二管道，并且经由第二管道流出消声器。因此，消声器具有两个管道，排气气体通过这两个管道平行地(并联地)从消声器中被导出。这样，可以增大整个传导横截面，从而可以降低由消声器引起的背压。在此，第一管道和第二管道的微孔部分确保了有效的消声，而与多少比例的排气气体经由哪个管道从消声器中流出无关。
16.在这种情况下，为了确保有效的消声，径向流过第二管道的微孔部分并进入第二管道的排气气体的质量流量的比例可以为至少25％，特别是至少33％。
17.此外，径向流过第一管道的微孔部分并进入第一管道的排气气体的质量流量的比例与径向流过第二管道的微孔部分并进入第二管道的排气气体的质量流量的比例之和至少为排气气体的质量流量的75％。这意味着排气气体的主要部分通过两个管道的微孔部分被径向地传导。这允许实现特别良好的消声。
18.可规定，第一管道的微孔部分和第二管道的微孔部分布置在入口的轴线上，使得排气气体通过入口流向第一管道和第二管道的微孔部分。这具有消声器可以具有特别紧凑的设计的优点。由此，两个管道在微孔的区域中并排延伸。
19.根据一个实施例，第一管道轴向延伸穿过第一端壁，第二管道轴向延伸穿过与第一端壁相对的第二端壁。这将排气气体流分开并沿相反的方向输送，因此，排气管线的安装空间需求可以在消声器下游的两个相对的区域之间分配。
20.根据另外的实施例，侧向入口配置成使得排气气体垂直于轴向方向流入腔室。以此方式，可以形成通过消声器的排气气体的流量曲线，使得第一管道和/或第二管道中的微孔的消声效果特别有效。
21.此外，至少一个管道的微孔部分可轴向延伸到布置有入口的区域中，使得排气气体直接流到管道的微孔部分上。这样做的优点是，大部分的质量流量可以经由微孔部分径向地流入管道而几乎没有流动阻力。此外，这种设计使得消声器具有特别紧凑的结构。
22.在另外的实施例中，第一管道和/或第二管道分别终止于腔室中的轴向端。在此，轴向端在轴向方向上与消声器的端壁或中间壁具有一定距离，该距离对应于相应的管道的1.0至2.5倍的直径，特别是1.0倍的直径。该距离确保径向流过微孔部分的排气气体和经由轴向端纵向流入相应管道的排气气体的质量流量比例特别有利。
23.可规定，第一管道和/或第二管道各自形成排气管线的尾管，由此(一个或多个)消声微孔部分直接集成在(一个或多个)尾管中。以此方式，排气管线可以设计成是特别节省材料的，从而排气管线可以成本有利地制造并具有小的质量。
24.根据本发明，为了实现上述目的，还提供了一种具有根据具有上述优点的本发明的排气管线的车辆。
附图说明
25.从以下说明书和附图中，其他优势和特征将变得明显，附图中：
26.图1示出了具有根据本发明的排气管线的根据本发明的车辆的示意图；
27.图2示出了根据第一实施例的图1的排气管线的消声器的示意图；
28.图3示出了根据第二实施例的图1的排气管线的消声器的示意图；以及
29.图4示出了根据第三实施例的图1的排气管线的消声器的示意图。
具体实施方式
30.图1示出了具有内燃机12和排气管线20的车辆10，排气管线20包括微粒过滤器22和在微粒过滤器22下游的消声器24、特别是后消声器。
31.排气管线20在此适于将在车辆10的运行中产生的排气气体从内燃机12通过微粒过滤器22以及随后通过消声器24传导出车辆10。
32.在图1中用于示出排气管线20以及在下文中用于描述排气管线20的细节程度被降低到必要的程度。这意味着排气管线20可包括另外的装置，比如催化转化器，即使其未被明确提及。
33.在本示例性实施例中，车辆10是乘用车。
34.在替代实施例中，车辆10可以是任何车辆，例如卡车、公共汽车、有轨车辆或船只。
35.内燃机12例如是奥托(otto)发动机，并且微粒过滤器22是汽油微粒过滤器。
36.替代地，内燃机12可以是柴油发动机，并且微粒过滤器22可以是柴油微粒过滤器。
37.基本上，排气管线20可以设置在具有任何期望的内燃机12的车辆10中。
38.在任何情形中，在将排气气体经由消声器24排放到环境之前，首先在微粒过滤器22中过滤排气气体以留下烟尘微粒。
39.消声器24的结构将在下面参考图2来论述，图2中以箭头的形式示出了排气气体的相关流动曲线(走向)。
40.消声器24具有周向壁26、第一端壁28以及与第一端壁28相对布置的第二端壁30，它们一起限定了消声器24的腔室32。
41.此外，周向壁26、第一端壁28和第二端壁30各自形成消声器24的外壁。
42.替代地，周向壁26、第一端壁28和/或第二端壁30可以设置在消声器24内部，即，相应的壁26、28、30布置在腔室32与消声器24的对应的外壁之间。
43.周向壁26在轴向方向a上延伸，该轴向方向在本示例性实施例中垂直于车辆10的延伸方向x，其也对应于车辆10的主要行进方向。
44.在替代实施例中，当然可以根据需要布置周向壁26沿其延伸的轴向方向a，特别是横向于车辆10的延伸方向x。
45.腔室32被消声器24的中间壁34、36划分为主腔室38以及第一辅助腔室40和第二辅助腔室42。
46.第一中间壁34将主腔室38与第一辅助腔室40分开，而第二中间壁36将主腔室38与第二辅助腔室42分开。
47.中间壁34可以设有微孔。
48.此外，消声器24具有：入口44，排气气体通过该入口44流入腔室32；以及第一管道
46和第二管道48，排气气体通过该第一管道46和第二管道48被引出腔室32。
49.入口44设置在周向壁26处，并且因此在侧向上设置在消声器24上，并且直接通向主腔室38。
50.此外，入口44垂直于轴向方向a远离主腔室38延伸，使得在侧视图中，排气气体经由入口44垂直于轴向方向a流入主腔室38。
51.管道46、48在消声器24内均具有圆形横截面，其具有恒定直径d。
52.第一管道46从轴向端64在轴向方向a上远离第二中间壁36延伸，并通过主腔室38、第一中间壁34、第一辅助腔室40和第一端壁28延伸出腔室32。
53.在第一管道46的轴向端64与第二中间壁36之间形成宽度为d的间隙，该间隙限定了第一管道46与第二中间壁36的距离。
54.此处的宽度d对应于消声器24内的第一管道46的直径d。
55.第二管道48从轴向端62在轴向方向a的反向上远离第一中间壁34延伸，并通过主腔室38、第二中间壁36、第二辅助腔室42和第二端壁30延伸出腔室32。
56.在第二管道48的轴向端62与第一中间壁34之间也形成宽度为d的间隙，该间隙限定了第二管道48与第一中间壁34的距离。
57.此处的宽度d对应于第二管道48的直径d，在该实施例中，其等于第一管道46的直径d。
58.当然，在替代实施例中，各间隙可以具有不同的尺寸。
59.此外，在替代实施例中，宽度d可以分别在第一管道46和第二管道48的直径d的1.0至2.5倍之间。
60.第一管道46和第二管道48在端面上开口。
61.在替代实施例中，第一管道46延伸至第二中间壁36，和/或第二管道48延伸至第一中间壁34，使得在管道46、48与相应的中间壁34、36之间不形成将管道46、48与中间壁34、36分开的间隙(见图4)。
62.在该情形中，消声器24配置成允许在消声器24的运行期间部件的热膨胀，从而不会出现损坏或破坏消声器24的应力。
63.尤其可以这样确保，即，每个管道46、48紧固至中间壁34、36中的至多一个，而不是同时紧固至两个。
64.此处的管道46、48可以分别在端面上敞开，并且可以通过开口通入相应的辅助腔室32、40。
65.这两个管道46、48是排气管线20的尾管，它们在腔室32的外部与延伸方向x反向地延伸，使得排气气体沿与车辆10的主要行进方向x相反的方向从它们中流出。
66.基本上，管道46、48可以是任何期望的管道，特别是具有任何期望构造的尾管。
67.此外，在替代实施例中，可以设置成，两个管道46、48都在轴向方向a上延伸通过第一端壁28离开腔室32。
68.布置在主腔室38内的第一管道46的部分50包括具有消声微孔的微孔部分52，排气气体经由该微孔部分横向于轴向方向a流经管道壁进入第一管道46的内部。
69.微孔部分52在整个部分50上延伸。这意味着部分50的管道壁在管道46的周向方向和轴向方向a上完全设有微孔。
70.在替代实施例中，微孔部分52可仅在管道46的周缘的一部分上和/或仅在部分50的一轴向部分上延伸。
71.此外，部分50可包括多个微孔部分52，每个微孔部分具有任何期望的尺寸和形状。
72.换句话说，部分50的一个或多个区域可以适于为气密的。
73.与第一管道46类似，布置在主腔室38中的第二管道48的部分54包括带有消声微孔的微孔部分52。
74.第一管道46的部分50和第二管道48的部分54具有相同的构造。
75.然而，原则上，各部分50、54可单独地配置成具有一个或多个微孔部分52。
76.第一管道46的部分50和第二管道48的部分54与公共轴线b相交，该公共轴线b通过入口44延伸出消声器24。
77.入口44设计成与轴线b同轴。
78.因此，经由入口44流入的排气气体沿着轴线b并且因此沿着其上布置有第一管道46和第二管道48的微孔部分52的线流入腔室32。
79.在替代实施例中，第一管道46和第二管道48的微孔部分52可以以任何期望的方式相对于入口44布置。然而，优选地，至少第一管道46的微孔部分52或第二管道48的微孔部分52在轴向方向a上延伸通过在轴线b上与入口44直接相对的区域。由此，管道46、48的各微孔部分52并排延伸。
80.每个中间壁34、36具有在中间壁34、36的整个表面上延伸的(孔)穿孔部60。
81.各穿孔部60分别具有圆形开口，这些圆形开口的孔尺寸为0.5至3mm2，并且穿孔度为2至7％，特别是5％。
82.基本上，各穿孔部60可以各自具有任何期望的配置，特别是呈微孔部分的形式。
83.附加地或替代地，各穿孔部60可各自在中间壁34、36的任何期望的区域上延伸。
84.因此，第一辅助腔室40经由第一中间壁34的穿孔部60与主腔室38流体连通，并且经由布置在腔室32中的第二管道48的轴向端62与第二管道48的内部流体连通。
85.此外，第二辅助腔室42经由第二中间壁36的穿孔部60与主腔室38流体连通，并且经由布置在腔室32中的第一管道46的轴向端64与第一管道46的内部流体连通。
86.主腔室38以及辅助腔室40、42是空的，也就是说，它们中没有布置诸如纤维垫之类的消声插入物。
87.在替代实施例中，腔室38、40、42中的至少一个可具有引入其中的消声插入物。
88.附加地或替代地，可以在腔室38、40、42中的至少一个中设置另外的元件，比如是连接管道、金属片材和/或遮护件。
89.在内燃机12运行期间，排气气体经由入口44流入腔室32，并通过第一管道46和第二管道48成比例地流出腔室32，其中，一部分质量流量径向地通过微孔部分52进入相应的管道46、48，而另一部分质量流量纵向地经由轴向端62、64进入相应的管道46、48，并从那里被引导出车辆10。
90.径向流过第一管道46的微孔部分52并进入第一管道46的质量流量的比例和径向流过第二管道48的微孔部分52并进入第二管道48的质量流量的比例分别占30％。
91.其余的40％的质量流量纵向地流过轴向端62、64而各以20％的比例进入相应的管道46、48。
92.显然，分别径向地流过微孔部分52进入相应的管道46、48的质量流量和/或纵向地流动经由轴向端62、64进入相应的管道46、48的质量流量的比例可以为任何期望的大小。
93.此外，穿过第一管道46的质量流量的比例可以大于穿过第二管道的质量流量的比例，特别是在第一管道46布置得比第二管道48更靠近入口44的情况下。
94.然而，为了确保特别有效的消声，径向地通过微孔部分52流入管道46、48的比例优选地每个为至少25％，特别地每个为至少33％。
95.在仅带有单个管道46、48的实施例中，径向流过微孔部分52并进入管道46、48的比例可以在25％至65％之间，优选地在50％至60％之间。
96.参考图3，现在将描述根据第二实施例的排气管线20。对从以上实施例中已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面，参考前面的论述。
97.不同于第一实施例，消声器24不具有将腔室32分隔的中间壁34、36。
98.换句话说，腔室32是主腔室38。也就是说，没有辅助腔室40、42，因此没有延伸穿过其中的管道46、48的部分56、58。
99.第一管道46的微孔部分52在轴向方向a上从轴向端64延伸超过部分50的50％，而第二管道48的微孔部分52在轴向方向a的反向上从轴向端62延伸超过部分54的50％。
100.在内燃机12运行期间，经由入口44流入腔室32中的排气气体成比例地流过微孔部分52和轴向端62、64，并且经由管道46、48流出腔室32。
101.径向流过第一管道46的微孔部分52并进入第一管道46的质量流量的比例和径向流过第二管道48的微孔部分52并进入第二管道48的质量流量的比例各为33％。
102.其余比例的质量流量经由相应的轴向端62、64均分地纵向流入管道46、48中。
103.参考图4，现在将描述根据第三实施例的排气管线20。对从以上实施例中已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面，参考前面的论述。
104.与第一实施例不同，中间壁34、36制成为是气密的。
105.这意味着中间壁34、36不具有使得辅助腔室40、42与主腔室38直接流体连通的穿孔部(孔)60。
106.此外，在该实施例中，管道46、48的轴向端62、64邻近中间壁34、36，使得在中间壁34、36与轴向端62、64之间没有间隙。
107.为了防止消声器24在运行期间由于部件的热膨胀而破坏，管道46、48各自附接到中间壁34、36中的至多一个，而不是同时附接到两个。
108.由于中间壁34、36不具有任何穿孔部60，所以管道46、48的轴向端62、64被密封，使得没有排气气体可以经由轴向端62、64纵向地流入相应的管道46、48。
109.由于中间壁34、36不具有任何穿孔部60，所以管道46、48的轴向端62、64被密封，使得没有排气气体可以经由轴向端62、64纵向地流入相应的管道46、48。
110.这导致主腔室38中已经由入口44进入腔室32的所有排气气体径向流过微孔部分52进入管道46、48，并经由管道46、48流出腔室32。
111.在所有实施例中，设有排气管线20，其借助于消声微孔部分52而表征为具有特别低的声音发射。
112.同时，微粒过滤器22确保流过消声器24的排气气体中的微粒被清除。这可靠地防止了微粒堵塞微孔部分52，使得消声器24的消声性能始终保持很高。
113.本发明不限于所示出的实施例。特别地，一个实施例的各个特征可以根据需要、特别是独立于相应实施例的其他特征地与其他实施例的特征组合。