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Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein die Schalldämpfung von Fahrzeugauspuffgeräuschen, einschließlich eines oberflächentreuen Querschalldämpfers. Als oberflächentreu wird ein Schalldämpfer bezeichnet, der so geformt ist, dass er um eine Unterseite und eine Seite von Fahrzeugbauteilen, wie beispielsweise in eine Ersatzradmulde, passt. Die Oberseite des Schalldämpfers ist also ähnlich konturiert wie die in Einbaulage benachbarte Unterseite des Fahrzeuges.
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Die wiederholte Ausstoßung von Abgasen aus einem Motor kann zu einer gepulsten schnellen Bewegung von Gas durch eines oder mehrere Auspuffrohre und aus einem oder mehreren Abgasrohren führen. Die gepulste schnelle Bewegung kann Kompressionswellen und störende Schwingungen erzeugen, die als Geräusch hörbar oder als Vibration spürbar sind (NVH). Zur Reduzierung der Geräusche wurden Auspuffschalldämpfer verwendet. Sie dienen üblicherweise der Dämpfung der Geräusche und/oder zum Abprallen der Kompressionswellen gegen Trennwände im Schalldämpfer zur Erzeugung von Interferenzmustern zur Reduzierung der Gesamtamplitude der Wellen. Schalldämpfer weisen üblicherweise eine langgestreckte ovale Gestalt und einen Einlass an einem Längsende und einen Auslass am gegenüberliegenden Ende auf.
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Sowohl die Schlauchlänge als auch das Schalldämpfervolumen können zur Geräuschreduzierung beitragen. Beide Parameter unterliegen aber insbesondere in modernen Fahrzeugen häufig Einschränkungen aufgrund von begrenztem Bauraum. Gleichzeitig drücken die modernen Boosting-Techniken mehr Massenströmung durch den Motor und das Auspuffsystem und erhöhen so potentiell die Auspuffgeräusche. Ein Versuch zur Reduzierung des Raumanteils, der von dem Fahrzeugschalldämpfer und dem Auspuffschlauch eingenommen wird, ist in
US Patent 4.760.894 von Harwood et al. offenbart. Harwood offenbart einen Auspuffschalldämpfer, der einen größeren Anteil des im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Raums aufnehmen kann. Harwoods Ansatz erkennt eine größere Verfügbarkeit von Quertaschen, die als Raum unter dem Fahrzeug vorhanden sind und große gebogene Schläuche erfordern können. Zur Vermeidung von Schläuchen mit großem Biegeradius schlägt Harwood einen Schalldämpfer vor, der innen so gestaltet ist, dass das Abgasrohr oder das Abgasendrohr in einem Winkel zur Längsachse des Schalldämpfers in den Schalldämpfer eindringen kann.
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Die Erfinder hierin haben im Zusammenhang mit dieser Vorgehensweise eine Reihe von Problemen erkannt. Beispielsweise schlägt die offenbarte Vorgehensweise einen Schalldämpfer mit einer im Wesentlichen monolithischen Gestalt vor und die resultierende Auspuffkonfiguration nutzt die unter dem Fahrzeug als Raum zur Verfügung stehenden Taschen noch nicht signifikant wirksam aus.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können einen oberflächentreuen Querschalldämpfer mit einem Gehäuse, dessen Form um eine Unterseite und eine Seite einer Ersatzradmulde eines Fahrzeugs passt, bereitstellen. Das Gehäuse kann einen Mittelabschnitt, der unter der Ersatzradmulde angebracht werden kann, und zwei Seitenabschnitte, die in gegenüberliegenden Stellen knapp radial außerhalb eines Umfangs der Ersatzradmulde angebracht werden können, aufweisen. Die Seitenabschnitte können dicker als der Mittelabschnitt sein und eine senkrechte Mittellinie über einer senkrechten Mittellinie des Mittelabschnitts aufweisen. Auf diese Weise kann der unter dem Fahrzeug zur Verfügung stehende Raum effektiv genutzt werden, indem die Schalldämpfergestalt an den vorhandenen Raum angepasst wird, wodurch ein erhöhtes Schalldämpfervolumen innerhalb des vorhandenen Bauraums, beispielsweise für verstärkte Motoren ermöglicht wird. In einem Beispiel ermöglicht diese Anordnung und Formgebung des Schalldämpfers ferner eine Vergrößerung des Kofferraums.
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In einem Beispiel können die Innenschläuche mit einem oberflächentreuen Schalldämpfer wie hierin beschrieben verbunden werden und sie führen quer über die Breite, um aufgrund der untergebrachten breiteren Längen ein längeres Abgasrohr zu ermöglichen, so dass die Geräuschziele erreicht werden und Gegendruckprobleme behoben werden. Eine solche Vorgehensweise ist besonders bei doppelten Abgasendrohren vorteilhaft, weil beide die Schalldämpferbreite in entgegengesetzten Richtungen durchqueren können, um den erforderlichen Bauraum zu reduzieren.
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Ein weiterer potentieller Vorteil ist, dass der Schalldämpfer aufgrund seiner Relativlage unter dem Ersatzrad als aerodynamisches Schutzschild auf dem Boden des Fahrzeugs wirken kann, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs auf Wunsch erhöht werden kann, ohne ein zusätzliches Schutzschild zu benötigen.
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Zu beachten ist, dass der oberflächentreue Schalldämpfer auf Systeme mit einem einzelnen Abgasrohr, auf Systeme mit zwei Abgasrohren oder auf Systeme mit mehreren Abgasrohren sowie Kombinationen davon passen kann. Beispielsweise kann der oberflächentreue Schalldämpfer einen einzelnen Auspuffeinlass und einen einzelnen Auspuffauslass, mehrere Auspuffeinlässe und einen einzelnen Auspuffauslass, einen einzelnen Auspuffeinlass und mehrere Auspuffauslässe, doppelte Einlässe und doppelte Auslässe oder noch weitere Abwandlungen aufweisen.
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Es versteht sich, dass die Zusammenfassung oben der Einführung einer Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form dient, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Damit sollen keine Schlüsselmerkmale oder die wichtigsten Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Umfang allein durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert wird, identifiziert werden. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile beheben.
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1 ist eine schematische Teilansicht im Querschnitt eines Teils eines beispielhaften Motorsystems, d.h. das eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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2A und 2B sind jeweils obere und untere Perspektivansichten eines Teils eines beispielhaften Auspuffsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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3 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften Schalldämpfers gemäß der vorliegenden Offenbarung, der an einer beispielhaften Stelle in einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei ein Teil mit gestrichelten Linien gezeigt ist.
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4 ist eine Unteransicht eines oberen Teils eines beispielhaften Schalldämpfers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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5 ist eine Draufsicht auf einen unteren Teil des beispielhaften Schalldämpfers aus 4.
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6 ist eine Vorderansicht des oberen Teils aus 4, der mit dem unteren Teil aus 5 verbunden ist.
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7 ist eine Seitenansicht des beispielhaften Schalldämpfers aus 6.
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8 ist eine Draufsicht auf den unteren Teil des beispielhaften Schalldämpfers aus 4, die auch eine Anzahl von Trennwänden zeigt, die zur Bildung von zwei beispielhaften Expansionskammern, einem beispielhaften Ausgleichsdurchgang und zwei beispielhaften Abgasendrohrverlängerungen angeordnet sind.
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9 ist eine Perspektivansicht eines anderen beispielhaften Schalldämpfers und von zugehörigen Abgasleitungen, die einige Teile des Schalldämpfers als Phantom zeigt, um ausgewählte Innenmerkmale gemäß der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen.
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10 ist eine Draufsicht auf den Schalldämpfer und die zugehörigen Abgasleitungen aus 9.
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11 ist eine Perspektivansicht eines unteren Teils des Schalldämpfers und der zugehörigen Abgasleitungen aus 9.
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12 ist eine Perspektivansicht eines unteren Teils des Schalldämpfers und der zugehörigen Abgasleitungen aus 9.
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13 ist eine obere Perspektivansicht des Schalldämpfers und der zugehörigen Abgasleitungen aus 9, die eine beispielhafte mittlere Vertiefung oder ein Mittelstück mit einem Profil zeigt, dessen Form und Größe einer Ersatzradmulde entspricht, wie mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist.
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2–13 sind ungefähr maßstabsgerecht gezeichnet, aber es können auch andere relative Abmessungen verwendet werden.
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Nun bezugnehmend auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10 mit einer Vielzahl von Zylindern, von denen ein Zylinder in 1 zu sehen ist, von einer elektronischen Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 weist eine Verbrennungskammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin angeordneten und mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Kolben 36 auf. Der Motor 10 kann in einem Beispiel einen Turbolader zur Verstärkung der in den Motor eintretenden Ansaugluft aufweisen. Die Verbrennungskammer 30 steht in der Abbildung mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 über das Ansaugventil 52 bzw. das Abgasventil 54 in Verbindung. Jedes Ansaug- und Abgasventil kann über eine Ansaugnocke 51 bzw. eine Abgasnocke 53 betrieben werden. Alternativ können eines oder mehrere der Ansaug- und Abgasventile über eine elektromechanisch gesteuerte Ventilspule und Armaturenanordnung betrieben werden. Die Lage der Ansaugnocke 51 kann durch den Ansaugnockensensor 55 bestimmt werden. Die Lage der Abgasnocke 53 kann durch den Abgasnockensensor 57 bestimmt werden.
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Der Ansaugkrümmer 44 ist auch zwischen dem Ansaugventil 52 und dem Luftansaug-Zip-Rohr 42 gezeigt. Kraftstoff wird der Einspritzdüse 66 von einem (nicht gezeigten) Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und einer (nicht gezeigten) Kraftstoffverteilerleiste zugeführt. Der Motor 10 aus 1 ist so ausgelegt, dass der Kraftstoff direkt in den Motorzylinder eingespritzt wird, was dem Fachmann auf dem Gebiet als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Einspritzdüse 66 erhält Betriebsstrom vom Treiber 68, der auf die Steuerung 12 anspricht. Zusätzlich steht der gezeigte Ansaugkrümmer 44 mit einer fakultativen elektronischen Drossel 62 mit Drosselplatte 64 in Verbindung. In einem Beispiel kann ein Niederdruck-Direkteinspritzungssystem verwendet werden, wobei der Kraftstoffdruck auf ca. 20–30 bar erhöht werden kann. Alternativ kann ein doppelstufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem zur Erzeugung von höheren Kraftstoffdrucken verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann Kraftstoff stromaufwärts vom Ansaugventil 52 über eine (nicht gezeigte) Einspritzdüse eingespritzt werden, was dem Fachmann auf dem Gebiet als Saugrohreinspritzung bekannt ist.
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Das Zündsystem 88 stellt einen Zündfunken für die Verbrennungskammer 30 über die Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuerung 12 bereit. Ein Universal-Abgassauerstoffsensor (Universal Exhaust Gas Oxygen – UEGO) 126 ist mit dem Abgaskrümmer 48 verbunden. Alternativ kann der UEGO-Sensor 126 durch einen zweistufigen Abgas-Sauerstoffsensor ersetzt werden.
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Verschiedene Bauteile, wie ein Wandler, Geräuschdämpfungsvorrichtungen (z.B. Resonator, Schalldämpfer) usw. können mit dem Abgaskrümmer 48 in Fluidikverbindung stehen. Der Wandler und die Geräuschdämpfungsvorrichtungen können in einem zweiflutigen Abgassystem enthalten sein. Deshalb versteht es sich, dass der Motor 10 einen zweiten Abgaskrümmer aufweisen kann, der mit einer anderen Verbrennungskammer verbunden ist. Das zweiflutige Abgassystem wird hierin mit Bezug auf 2A und 2B ausführlicher besprochen.
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Die Steuerung 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes aufweist: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs/Ausgangsöffnungen 104, einen ROM-Speicher 106, einen RAM-Speicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die gezeigte Steuerung 12 erhält verschiedene Signale von Sensoren, die mit dem Motor 10 verbunden sind, zusätzlich zu den vorher besprochenen Signalen, einschließlich: Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 verbunden ist; ein Positionssensor 134, der mit einem Gaspedal 130 zum Nachweis der Stellung des Gaspedals 130, die durch eine vom Fuß 132 aufgebrachte Kraft eingestellt werden kann, verbunden ist; eine Messung des Motorsaugrohrdrucks (MAP) von dem Drucksensor 122, der mit dem Ansaugkrümmer 44 verbunden ist; ein Motorpositionssensor von einem Hall-Effektsensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120; und eine Messung der Drosselstellung vom Sensor 58. Der Barometerdruck kann ebenfalls nachgewiesen werden (Sensor nicht gezeigt), um von der Steuerung 12 aufbereitet zu werden. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen im gleichen Abstand bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, aus denen die Motorgeschwindigkeit (U/min) bestimmt werden kann.
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Im Betrieb durchläuft jeder Zylinder in dem Motor 10 üblicherweise vier Takte: Der Zyklus umfasst den Ansaugtakt, den Kompressionstakt, den Expansionstakt und den Auspufftakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Abgasventil 54 und das Ansaugventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Verbrennungskammer 30 eingeführt und der Kolben 36 bewegt sich zur Unterseite des Zylinders, um das Volumen in der Verbrennungskammer 30 zu erhöhen. Die Stellung, in welcher sich der Kolben 36 in der Nähe der Unterseite des Zylinders und am Ende seines Takts (z.B. wenn die Verbrennungskammer 30 ihr größtes Volumen aufweist) befindet, wird in der Regel vom Fachmann als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Kompressionstakts sind das Ansaugventil 52 und das Abgasventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Verbrennungskammer 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts befindet und dem Zylinderkopf am nächsten liegt (z.B. wenn die Verbrennungskammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird üblicherweise vom Fachmann als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem hiernach als Einspritzung bezeichneten Verfahren wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeführt. In einem hiernach als Zündung bezeichneten Verfahren wird der eingespritzte Kraftstoff mit bekannten Mitteln, wie beispielsweise der Zündkerze 92 gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Expansionstakts drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zurück zum BDC. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in eine Drehkraft der Radialwelle um. Während des Auspufftakts öffnet sich schließlich das Abgasventil 54 zur Freisetzung des verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Abgaskrümmer 48 und der Kolben kehrt zum TDC zurück. Es ist zu beachten, dass die obigen Ausführungen nur als Beispiel gedacht sind und dass die Öffnungs- und/oder Schließzeiten der Ansaug- und Abgasventile unterschiedlich sein können, beispielsweise um eine positive oder negative Ventilüberlappung, eine späte Schließung des Ansaugventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
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2A und 2B sind jeweils obere und untere Perspektivansichten eines Teils eines beispielhaften doppelten oder zweiflutigen Auspuffsystems 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Es versteht sich, dass ein zweiflutiges Auspuffsystem 200 eine erste Abgasleitung, Durchgang oder ein erstes Abgasrohr 202 und eine zweite Abgasleitung, Durchgang oder ein zweites Abgasrohr 204 aufweisen kann, um die Abgase von einem Motor weg zu leiten. Wie oben mit Bezug auf 1 besprochen kann das Ansaugsystem eine Drossel 62, einen Ansaugkrümmer 44 und dergleichen aufweisen. Somit kann das Ansaugsystem zur Zuführung von Luft zum Motor zur Verbrennung ausgelegt sein. Es versteht sich, dass zusätzliche Systeme in beispielhaften Fahrzeugen enthalten sein können, die in 2 nicht gezeigt sind. Beispielsweise kann in anderen Ausführungsformen ein Abgasrezirkulationssystem (EGR) und/oder Verstärkungssystem (z.B. Superlader, Turbolader) vorgesehen werden.
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Der Motor kann eine Reihe von Zylindern aufweisen, beispielsweise sechs Zylinder in zwei Zylinderbänken. Es versteht sich, dass der Motor in anderen Ausführungsformen eine andere Anzahl von Zylindern und/oder Bänken aufweisen kann. Die Zylinder können in eine erste Zylinderbank und eine zweite Zylinderbank unterteilt werden. Ferner können die Zylinder in einer V-förmigen Konfiguration vorliegen, in der sich die Mittelachsen jedes gegenüberliegenden Zylinders in einem nicht gestreckten Winkel schneiden. In anderen Ausführungsformen können aber auch andere Zylinderkonfigurationen verwendet werden, wie beispielsweise eine flache oder lineare Zylinderkonfiguration. Der Hubraum kann beispielsweise 3,7 Liter betragen. Es können aber auch andere Hubräume verwendet werden. Die in beiden Zylinderbänken enthaltenen Zylinder können mit dem gezeigten beispielhaften zweiflutigen Auspuffsystem 200 verbunden werden. Das zweiflutige Auspuffsystem 200 kann ein erstes Abgasrohr 202 aufweisen, das mit einer ersten Zylinderbank verbunden ist. Insbesondere kann das erste Abgasrohr 202 einen Eingang aufweisen, der ausschließlich mit der ersten Zylinderbank verbunden ist. Analog kann das zweite Abgasrohr 204 mit einer zweiten Zylinderbank verbunden werden. Insbesondere kann das zweite Abgasrohr 204 einen Eingang aufweisen, der ausschließlich mit der zweiten Zylinderbank verbunden ist. Das zweiflutige Auspuffsystem 200 kann ferner einen Resonator und/oder ein Abgasbegrenzungsteilsystem 206 aufweisen, das mit den ersten und zweiten Abgasleitungen verbunden ist. Das Teilsystem 206 kann eine oder mehrere Vorrichtungen, wie etwa Rußpartikelfilter, Wandler, Resonator usw. aufweisen. In einem Beispiel kann das Abgasbegrenzungssystem einen Wandler mit mehreren Katalysatorträgern (Bricks) aufweisen. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasbegrenzungsvorrichtungen jeweils mit mehreren Bricks verwendet werden. Es versteht sich, dass Abgasleitungen (d.h. erste und zweite Abgasrohre 202 und 204) fluidisch im Abgasbegrenzungsteilsystem 206 getrennt sein können. Mit anderen Worten kann die Vermischung der Abgase von den ersten und zweiten Abgasleitungen im Abgasbegrenzungsteilsystem verhindert werden, um getrennte Abgasströmungen zu erhalten. Es ist zu beachten, dass dieser Schalldämpfer auch mit Systemen mit einem einzelnen Auspuff verwendet werden kann und nicht auf Systeme mit zwei oder mehreren Abgasrohren beschränkt ist.
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Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen können einen Schalldämpfer wie in den Abbildungen gezeigt verwenden oder einen oder mehrere Schalldämpfer, die gemäß der vorliegenden Offenbarung modifiziert wurden und mit Konfigurationen mit einem einzelnen Einlass/einzelnen Auslass, einem einzelnen Einlass/doppelten Auslass, doppelten Einlass/einzelnen Auslass oder doppelten Einlass/doppelten Auslass verwendet werden können. Einige beispielhafte Ausführungsformen können eine Konfiguration mit einem einzelnen Auslass verwenden, worin der Auslass auf der linken Seite oder auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet werden kann. Ein Beispiel kann den Auslass im Wesentlichen in der Mitte des Fahrzeugs anordnen. Einige Ausführungsformen können verschiedene Flexibilitätsgrade bieten, indem sie die Verstopfung und/oder den Verschluss eines Auslasses ermöglichen. In einigen Fällen können innere Ablenkplatten und/oder Streckenführungen anders angeordnet oder anderweitig modifiziert werden.
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Wie oben besprochen kann die Verbrennung über eine Betätigung der Ansaug- und Abgasventile umgesetzt werden. Folglich können Pulse von Hochdruckabgasen im Abgasstrom erzeugt werden, wodurch Schallwellen erzeugt werden, die sich in dem zweiflutigen Abgassystem stromabwärts fortpflanzen. Es versteht sich, dass Häufigkeit und Amplitude der in den Abgasströmen erzeugten Schallwellen vom Zeitpunkt der Ventilbetätigung, vom Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, von der Motordrehzahl, vom Hubraum und dergleichen abhängen können. Es kann wünschenswert sein, zumindest einen Teil der Schallwellen, die im Motor erzeugt wurden und sich durch das zweiflutige Abgassystem fortpflanzen, zu verringern und in einigen Fällen zu eliminieren, um die vom Fahrzeug erzeugte Lärmbelästigung zu reduzieren und dem Fahrer ein angenehmeres Fahrerlebnis zu bieten. Deshalb kann der Schalldämpfer 210 auch in dem zweiflutigen Abgassystem 200 enthalten sein. Der Schalldämpfer 210 kann zur Abschwächung einer gewünschten hörbaren Frequenz oder eines Bereichs von hörbaren Frequenzen in dem Abgassystem 200 beispielsweise über destruktive Interferenz in einem Gehäuse des Schalldämpfers 210 ausgelegt sein. Auf diese Weise kann der über den Motor erzeugte Lärm verringert werden.
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Es versteht sich, dass das hierin beschriebene Abgassystem 200 und der Schalldämpfer 210 auch oder stattdessen mit einer beliebigen Anzahl von anderen Motortypen und/oder Konfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise könnte der Schalldämpfer 210 oder Varianten davon auf einen Wankel(Dreh-)Motor, Atkinson-Zyklus-Motor, Diesel-Kreismotor oder einen anderen Verbrennungsmotor, der in verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden kann, angewendet werden.
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3 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften Schalldämpfers 210 gemäß der vorliegenden Offenbarung, der an einer beispielhaften Stelle in einem Fahrzeug 220 angeordnet ist, wobei ein Teil mit gestrichelten Linien gezeigt ist. Ausführungsformen können einen oberflächentreuen Querschalldämpfer 210 aufweisen, der ein Gehäuse mit zwei Seitenabschnitten 224 und einem dazwischen geformten Mittelabschnitt 222 aufweisen kann. Der Mittelabschnitt kann eine Höhe aufweisen, die geringer als die Höhe jedes der Seitenabschnitte ist. In einigen Fällen kann das Gehäuse so ausgelegt sein, dass es um eine Unterseite und eine Seite von einem oder mehreren Fahrzeugmerkmalen passt. Beispielhafte Fahrzeugmerkmale können ohne Einschränkung die Folgenden beinhalten: eine oder mehrere Batterien, verschiedene Ablagefächer, eine Ersatzradmulde und ein Endantrieb. In einem Beispiel kann der Mittelabschnitt unter einer Ersatzradmulde angebracht werden. Beispielsweise kann ein Hybridelektrofahrzeug einen Motor und ein Abgassystem wie hierin beschrieben aufweisen und Batterien an einem ausgewählten Ort unter einem Kofferraum beherbergen. Somit kann es vorteilhaft sein, den oberflächentreuen Schalldämpfer um eine Batteriemulde mit einer Vielzahl von Batterien anzubringen.
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Einige Ausführungsformen können einen oberflächentreuen Querschalldämpfer 210 aufweisen, der ein Gehäuse 212 aufweisen kann, das um eine Unterseite 214 und eine Seite 216 einer Ersatzradmulde 218 des Fahrzeugs 220 passt. Das Gehäuse 212 kann einen Mittelabschnitt 222 aufweisen, der unter der Ersatzradmulde 218 angebracht werden kann. Das Gehäuse 212 kann auch zwei Seitenabschnitte 224 aufweisen, die an gegenüberliegenden Orten knapp radial außerhalb eines Umfangs der Ersatzradmulde 218 angebracht werden können. Die Seitenabschnitte 224 können dicker als der Mittelabschnitt 222 sein und eine senkrechte Mittellinie 226 über einer senkrechten Mittellinie 228 des Mittelabschnitts 222 aufweisen, wie durch einen ersten Abstand 230, der länger als ein zweiter Abstand 232 von einem gemeinsamen Bezugswert 234 gezeigt ist, angedeutet wird. Ein Rad 235 ist in gestrichelten Linien in der Ersatzradmulde 218 gezeigt. In einigen Ausführungsformen können die Seitenabschnitte 224 zumindest teilweise planparallel mit der Ersatzradmulde 218 sein.
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Der Schalldämpfer 210 und die Ersatzradmulde 218 können einen Raum 236 zwischen sich aufweisen. Der Raum 236 kann beispielsweise für thermische oder akustische Isolierung zwischen dem Schalldämpfer 210 und dem Fahrzeug 220 sorgen. In einigen Beispielen weist das Gehäuse eine Anzahl von Flächen mit gewellten Konturen 237 auf.
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Wiederum bezugnehmend auf 2A und 2B kann der Mittelabschnitt 222 des Schalldämpfers 210 zwei Einlässe 238 aufweisen, die jeweils zur Verbindung mit doppelten Abgasrohren 202 und 204 zur Ableitung von Abgas aus zwei jeweiligen Zylinderbänken eines Verbrennungsmotors ausgelegt sind. Darüber hinaus kann jeder Seitenabschnitt 224 zwei Auslässe 240 aufweisen, die jeweils zur Verbindung mit Abgasendrohren 242 und 244 ausgelegt sind.
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4 ist eine Unteransicht eines oberen Teils 250 oder einer oberen Schale eines beispielhaften Schalldämpfers 210 gemäß der vorliegenden Offenbarung. 5 ist eine Draufsicht auf einen unteren Abschnitt 252 oder eine untere Schale des Schalldämpfers 210. 6 ist eine Vorderansicht des Schalldämpfers 210, die den mit dem unteren Abschnitt 252 verbundenen oberen Abschnitt 250 zeigt; und 7 ist eine Seitenansicht des Schalldämpfers 210. Der obere Abschnitt 250 und der untere Abschnitt 252 können eine vorab gewählte Tiefe aufweisen, wie die Abmessung 290 in 5. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann diese Abmessung ca. 400 mm betragen. Andere Abmessungen können verwendet werden. Wenn der obere Abschnitt 250 und der untere Abschnitt miteinander verbunden werden, kann der Schalldämpfer 210 eine vorab gewählte Höhe zumindest an einem ersten Ende aufweisen, wie die Abmessung 292 in 6. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann diese Abmessung 292 ca. 175 mm betragen. Andere Abmessungen können verwendet werden. In einigen Fällen kann der Mittelabschnitt 222 eine vorab gewählte Höhe aufweisen, wie die Abmessung 295 in 6. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann diese Abmessung 295 beispielsweise 55 bis 60 mm betragen. Andere Abmessungen können verwendet werden. Eine Höhe des zweiten Endes kann durch die Abmessung 293 in 7 gezeigt werden. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann diese Abmessung 293 ca. 150 mm betragen. Andere Abmessungen können verwendet werden. Ein Nennabstand zwischen gegenüberliegenden Innenseiten der Seitenvolumen 224 kann durch die Abmessung 294 in 6 angezeigt werden. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann diese Abmessung 294 ca. 755 mm betragen. Andere Abmessungen können verwendet werden. Die Gesamtbreite des Schalldämpfers 210 kann durch die Abmessung 296 in 6 angezeigt werden. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann diese Abmessung 296 ca. 1360 mm betragen. Andere Abmessungen können verwendet werden. Ein Innenvolumen des Schalldämpfers 210 kann beispielsweise 40 Liter betragen, aber es können auch andere Volumen verwendet werden.
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Die relativ höheren Seitenflächen 274 können die Oberseite des Schalldämpfers 210 definieren. Die Stelle der Oberseite des Schalldämpfers 210 kann von einer hinteren Schienenkonstruktion des Fahrzeugs 220 definiert werden. Die Unterseite 273 des Schalldämpfers 210 kann von einer Bodenfreiheitsebene definiert werden. Die Unterseite 273 des Schalldämpfers 210 kann auch durch andere oder zusätzliche Überlegungen definiert werden. Beispielsweise kann die Unterseite des Schalldämpfers durch eine beliebige aerodynamische Gestalt definiert werden. Wie bereits erwähnt kann der Schalldämpfer 210 als aerodynamisches Schutzschild auf der Unterseite des Fahrzeugs fungieren. Dies kann eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs ohne Notwendigkeit eines zusätzlichen Schilds ermöglichen. Auf diese Weise können die Kosten gesenkt werden.
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8 ist eine Draufsicht auf den unteren Abschnitt des Schalldämpfers 210, die eine Anzahl von Trennwänden 254 zeigt, die zur Bildung von zwei beispielhaften Expansionskammern 256, einem beispielhaften Ausgleichgang 258 und zwei beispielhaften Abgasendrohrverlängerungen 260 angeordnet sind. Die Auslassöffnung 240 in jedem der Seitenabschnitte 224 kann an einem stromabwärts gelegenen Ende jeder Abgasendrohrverlängerung 260 angeordnet sein. Die zwei Auslassöffnungen 240 können so ausgelegt sein, dass sie Abgase zu zwei Abgasendrohren 244 über die beiden Abgasendrohrverlängerungen 260 leiten. Der Ausgleichgang 258 oder Ausgleichschlauch kann die Seitenabschnitte 224 in Fluidverbindung bringen. Der Ausgleichgang 258 kann zur Egalisierung der Abgaspulse dienen und die Kommunikation von Schallwellen zwischen beiden Motorbänken gestatten. Dies kann zu einem tieferen, weniger störenden Ton des Motorengeräuschs führen.
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Ausführungsformen können zwei im Abstand angeordnete Einlässe 238 oder Einlassöffnungen 238 aufweisen, die auf einer Seite des Mittelabschnitts 222 angeordnet und zur Aufnahme von Abgasen von einem Verbrennungsmotor ausgelegt sind. Dabei kann eine erste und eine zweite der Trennwände 254 jeweils einen ersten Abschnitt 262, der so angeordnet ist, dass er sich von der Seite 264 des Mittelabschnitts 222 neben jeder Einlassöffnung 238 in einer ersten Richtung von der Seite 264 weg erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 266 aufweisen, der so angeordnet ist, dass er sich in einer zweiten Richtung zum Seitenabschnitt 224 hin erstreckt, um die Abgase zu jedem der Seitenabschnitte 224 zu leiten.
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Verschiedene Ausführungsformen können einen Schalldämpfer 210 bereitstellen, der ein Gehäuse 212 aufweist. Das Gehäuse 212 kann ein relativ dünnes Volumen 222 aufweisen, das unter einem oder mehreren vorab gewählten Merkmalen des Fahrzeugs 220 angebracht werden kann. Das eine oder die mehreren vorab gewählten Merkmale können beispielsweise eine Ersatzradmulde oder dergleichen sein. Das Gehäuse 212 kann auch zumindest ein relativ dickes Volumen 224 aufweisen, das entlang des vorab gewählten Merkmals, beispielsweise der Ersatzradmulde 218 angebracht werden kann. Das Gehäuse 212 kann eine Abgaseintrittsöffnung 238, eine Abgasendrohraustrittsöffnung 240 und Trennwände 254 in dem dünnen Volumen 22 aufweisen. Die Trennwände 254 können eine Expansionskammer 256 an der Eintrittsöffnung 238 und eine Abgasendrohrverlängerung 260 an der Austrittsöffnung 240 bilden. Die Expansionskammer 256 kann knapp stromabwärts von der Eintrittsöffnung 238 geformt werden.
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In einigen Ausführungsformen besteht zumindest ein relativ dickes Volumen 224 aus zwei relativ dicken Volumen 224 in Fluidikverbindung mit dem dünnen Volumen 222 auf gegenüberliegenden Seiten. Beide relativ dicken Volumen 224 können so ausgelegt sein, dass sie an die Ersatzradmulde 218 passen. Die Eintrittsöffnung 238 kann aus zwei Eintrittsöffnungen 238 bestehen. Die Expansionskammer 256 kann aus zwei Expansionskammern 256 bestehen, die direkt stromabwärts von den zwei Eintrittsöffnungen 238 angeordnet sein können. Zusätzlich oder alternativ dazu, dass die Expansionskammer die Expansion von Gas aus den Abgasrohren 202 und 204 gestattet, kann die Expansionskammer 256 auch ausgelegt sein, die Strömung in die zwei relativ dicken Volumen 224 zu leiten. Die Trennwände 254 können auch einen Ausgleichsschlauch 258 in dem relativ dünnen Volumen 222 bilden, das die zwei relativ dicken Volumen 224 in Fluidikverbindung setzen kann.
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Das Gehäuse 212 kann von einer oberen Schale 250, die mit einer unteren Schale 252 verbunden ist, geformt werden. Die untere Schale 252 kann wannenförmig sein. Die obere Schale 250 kann breite ungefähr U-förmige Seitenwände und drei Oberseiten 270 mit einer unteren Mittelfläche 272 und zwei relativ höheren Seitenflächen 274 aufweisen. In einigen Beispielen können die obere Schale 250 und die untere Schale 252 geformte Plastikschalen sein. In einigen anderen Beispielen können die obere Schale 250 und die untere Schale 252 in einem oder mehreren Stanzvorgängen geformt werden. In einem Beispiel kann eine einzelne Stanzung verwendet werden.
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Verschiedene Ausführungsformen können ein doppeltes Auspuffsystem 200 bereitstellen. Das doppelte Auspuffsystem 200 kann zumindest zwei Abgasleitungen 202, 204 in Fluidikverbindung mit jeweils zwei Bänken von Verbrennungskammern eines Verbrennungsmotors aufweisen. Das Abgassystem 200 kann erste und zweite Resonatorkammern 224 in Fluidikverbindung mit den zwei jeweiligen Abgasleitungen 202, 204 aufweisen. Zumindest zwei Abgasendrohrleitungen 260 können mit den ersten und zweiten Resonatorkammern 224 in Fluidikverbindung stehen. Ein Ausgleichsgang 258 kann die ersten und zweiten Resonatorkammern 224 fluidisch verbinden. Ein Teil jedes der zwei Abgasleitungen 202, 204, ein Teil jedes der zwei Abgasendrohrleitungen 260 und die Ausgleichsleitung 258 können alle gemeinsam in einem mittleren Volumen 222 in einem Gehäuse 212 angeordnet sein. Die ersten und zweiten Resonatorkammern 224 können in dem Gehäuse 212 auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Volumens 222 angeordnet sein.
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In einigen Beispielen können die ersten und zweiten Resonatorkammern 224 relativ dicke Volumen einnehmen und das mittlere Volumen 222 kann ein relativ dünnes Volumen einnehmen. Das Gehäuse 212 kann eine Querschnittsgestalt aufweisen, die einer breiten quadratischen U-Form ähnelt.
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Das doppelte Auspuffsystem 200 kann eine Ersatzradmulde 218 aufweisen, damit verbunden sein oder neben dieser angeordnet sein. Das Gehäuse 212 kann um die Ersatzradmulde 218 passen. Die ersten und zweiten Resonatorkammern 224 können in einer Höhe in einem Fahrzeug 220 ungefähr in der Höhe eines Ersatzrads 235 und knapp radial außerhalb eines Umfangs der Ersatzradmulde 218 angeordnet sein. Das mittlere Volumen 222 kann unter der Ersatzradmulde 218 angeordnet sein.
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Das mittlere Volumen 222 kann eine erste und eine zweite Trennwand 254 aufweisen, die sich von jeweiligen Seiten von Einlasslöchern 238 aus erstrecken und jeweilige erste und zweite Expansionskammern 256 an Enden der Abgasrohre 202, 204 zwischen einer Oberseite 280 und einer Unterseite 282 (3) des mittleren Volumens 222 und zwischen einer Seitenwand 264 (8) des Gehäuses 212 und den ersten und zweiten Trennwänden 254 bilden. Eine dritte Trennwand 254 kann in einem Abstand von den ersten und zweiten Trennwänden 254 angeordnet sein und den Ausgleichsgang 258 zwischen den Ober- und Unterseiten 280, 282 des mittleren Volumens 222 und der dritten Trennwand 254 und den ersten und zweiten Trennwänden 254 bilden. Eine vierte Trennwand 254 kann in einem zweiten Abstand von der dritten Trennwand 254 angeordnet sein und eine erste Abgasendrohrverlängerung 260 auf einer ersten Seite der vierten Trennwand 254 zwischen den Ober- und Unterseiten 280, 282 des mittleren Volumens 222 und eine zweite Abgasendrohrverlängerung 260 auf einer zweiten Seite der vierten Trennwand 254 zwischen den Ober- und Unterseiten 280, 282 des mittleren Volumens 222 bilden.
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Nun bezugnehmend auf 9–13 und in einigen Fällen wo unten angedeutet auch bezugnehmend auf die bereits besprochenen Figuren ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Expansionskammer 256 kann an einer oder mehreren Eintrittsöffnungen 238 geformt sein und in einem Beispiel kann sie als eine Veränderung der Querschnittsfläche des Wegs, entlang dem das Abgas strömen muss, konfiguriert sein. In einigen Fällen kann der Weg in die Expansionskammer 256 nicht blockiert sein. In anderen Fällen kann der Weg eines oder mehrere Ablenkbleche, Trennwände 254 oder einen anderen Gegenstand oder dergleichen aufweisen. Ablenkbleche oder Wände und/oder Trennwände 254 können an jeder beliebigen Stelle in dem Gehäuse 210 integriert sein. Auf diese Weise können verschiedene Tuningvolumen in dem Gehäuse 212 geformt werden.
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Eine oder mehrere der Trennwände 254 können alternative vorab gewählte Längen aufweisen, die gemäß vorab gewählten Kriterien zur Einstellung der Resonanz und/oder der von dem Schalldämpfer erzeugten Geräusche ausgewählt wurden. Verschiedene Ausführungsformen können verstellbare Trennwände aufweisen, die alternative Längen aufweisen können und folglich variierende Längen und/oder Größen der Expansionskammer(n) 256, Abgasendrohr(e) 260 und der einen oder mehreren Ausgleichsleitungen 258 aufweisen können.
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In einigen Beispielen können die Abgasendrohrverlängerungen 260 röhrenförmige Elemente sein, die in dem Gehäuse angeordnet sind. Die röhrenförmigen Elemente können mit Abschnitten der Abgasendrohre 242, 244, die außerhalb des Schalldämpfers angeordnet sind, integriert sein. Verschiedene Kombinationen können verwendet werden, die beispielsweise auf Basis der Präferenzen des Herstellers und/oder Herstellungstechniken und/oder Verfahren bestimmt werden können. Die Abgasendrohrverlängerung 260 kann zwei oder mehr Abgasendrohrverlängerungen 260 sein, die im Wesentlichen rechteckige Querschnitte aufweisen können. Der Schalldämpfer 210 kann ebenfalls im Wesentlichen rechteckige Endformen 302 zur Anpassung an die zwei oder mehr Abgasendrohrverlängerungen 260 an die jeweiligen zwei oder mehr Abgasendrohre 242, 244 aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen können die Trennwände 254 so angeordnet sein, dass sie einen ersten Ausgleichsgang 304 neben und im Wesentlichen parallel (z.B. innerhalb von 5%) zu einer Vorderwand 306 des Gehäuses 212 und einen zweiten Ausgleichsgang 308 neben und im Wesentlichen parallel zu einer Rückwand 310 des Gehäuses 212 (11) formen. In einigen Ausführungsformen kann eine Abgasendrohrverlängerung 260 in einem Abstand von der Vorderwand 306 des Gehäuses 212 angeordnet sein. Eine zweite Abgasendrohrverlängerung 260 kann in einem anderen Abstand von der Rückwand 310 des Gehäuses 212 angeordnet sein.
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Jeder Abstand kann im Wesentlichen gleich (z.B. innerhalb von 5%) oder unterschiedlich sein. Die drei Oberseiten 270, einschließlich von Übergangsabschnitten 271 (6) können zusammen eine Oberseitenkontur 275 (6 & 13) in dem oberen Abschnitt 250 des Schalldämpfers 210 definieren. Eine im Wesentlichen kreisförmige mittlere Vertiefung 276 (13) kann in der Oberseitenkontur 275, die von der Ersatzradmulde 218 definiert wird, geformt sein. Von der Ersatzradmulde 218 definiert kann sich beispielsweise auf die Lage und Größe der mittleren Vertiefung 276 beziehen, die auch als mittlerer Ausschnitt bezeichnet werden kann, gemäß der Lage und Größe der Ersatzradmulde 218 zur Verwendung mit einer bestimmten Ausführung und einem bestimmten Modell und/oder einer bestimmten Konfiguration eines Fahrzeugs.
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In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Trennwände 254 Klappen aufweisen, die im Wesentlichen senkrecht zu einer im Wesentlichen senkrechten Fläche davon angeordnet sind. Die Klappen können an einer Oberseite und/oder einer Unterseite des Gehäuses 212 befestigt sein. Die Klappen können gebogene Abschnitte der Trennwände sein, die so geformt sind, dass sie am größten Teil eines Rands der Trennwände 254 vorragen. Die Klappen können beispielsweise in einem Stanzvorgang oder dergleichen einstückig mit jeder Trennwand geformt werden. Sie können in einem getrennten Vorgang gebogen werden. Die Klappen können an der Unterseite 282 und/oder an der Oberseite 280 des Gehäuses 212 durch Schweißen angeheftet werden. Die Klappen können den Zugang für Punktschweißen der Klappen an der inneren Unterseite 282 der unteren Schale 252 ermöglichen. Die Klappen können bei der Montage als Vorsprung an der oberen Schale 250 festgeschweißt werden. Die Trennwände 254 können aus Blech oder dergleichen oder einem anderen Material bestehen. In einigen Ausführungsformen können die Trennwände 254 gegenüberliegende muschelförmige Ränder aufweisen, die neben die gewellten Konturen 237 des oberen Abschnitts 250 bzw. unteren Abschnitts 252 des Schalldämpfers 210 passen oder diese berühren.
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In einem Beispiel, in dem das Abgassystem genau zwei Abgasrohre aufweist, leitet das Abgassystem das Abgas von jeweils zwei Zylinderbänken zum Schalldämpfer. Der Schalldämpfer kann Ausgleichsrohre oder Übergangsrohre aufweisen, welche die Rohre fluidisch verbinden und für eine gewisse Vermischung der Schallwellen von den Bänken sorgen. Dies kann ein tieferes weicheres Motorgeräusch ergeben und auch die Motordrehzahl bei niedrigeren Umdrehungsbereichen verbessern.
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Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen oder Beispiele nicht einschränkend zu verstehend sind, weil zahlreiche Abwandlungen vorgesehen sind. Folglich umfasst die vorliegende Offenbarung alle neuen und nicht-offensichtlichen Kombinationen der hierin offenbarten verschiedenen Systeme und Verfahren sowie alle beliebigen Äquivalente davon.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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