DE102019106968A1

DE102019106968A1 - Fluid tube for gaseous fluids with a round cross-section and at least one chamber resonator and internal combustion engine with such a fluid tube

Info

Publication number: DE102019106968A1
Application number: DE102019106968.8A
Authority: DE
Inventors: Jens Aßhauer; Jan Delfs; Oliver Kleppa; Christian Schnückel; Matthias Hoffmann; Roland Ewert
Original assignee: Volkswagen AG; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Volkswagen AG; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-09-24

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Fluidrohr für gasförmige Fluide weist zumindest einen, sich in einer Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung über eine gewisse Länge erstreckenden Rohrabschnitt (12) mit einer Rohrwandung auf, wobei der Rohrabschnitt (12) einen runden Querschnitt aufweist. Ferner ist mindestens ein, sich radial außenseitig des Rohrabschnitts (12) erstreckender Kammerresonator (14) vorgesehen, wobei der Kammerresonator (14) als fluidales Verbindungselement zu dem Rohrabschnitt (12) mindestens einen, sich radial anschließende, durch die Rohrwandung hindurchführenden Halsabschnitt (16) und mindestens einen, sich an den Halsabschnitt (16) anschließenden Kammerabschnitt (18) aufweist. Dabei ist der Halsabschnitt (16) durch einen Kanal gebildet, dessen Halskanalachse (H) gegenüber der Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung einen Halsschrägungswinkel α von maximal 85° aufweist.A fluid pipe according to the invention for gaseous fluids has at least one pipe section (12) extending over a certain length in a fluid pipe main flow direction with a pipe wall, the pipe section (12) having a round cross section. Furthermore, at least one chamber resonator (14) extending radially on the outside of the tube section (12) is provided, the chamber resonator (14) as a fluid connection element to the tube section (12) at least one radially adjoining neck section (16) passing through the tube wall. and at least one chamber section (18) adjoining the neck section (16). The neck section (16) is formed by a channel, the neck channel axis (H) of which has a neck angle α of a maximum of 85 ° with respect to the main flow direction of the fluid tube.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidrohr für gasförmige Fluide mit zumindest einem Rohrabschnitt, der einen runden Querschnitt und mindestens einen, sich radial außenseitig des Rohrabschnitts erstreckenden Kammerresonator aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Fluidrohr. Ergänzend verwiesen wird auf ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fluidrohr und auf Elemente eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Fluidrohr.The invention relates to a fluid tube for gaseous fluids with at least one tube section which has a round cross section and at least one chamber resonator extending radially on the outside of the tube section. In particular, the invention relates to an internal combustion engine with such a fluid pipe. Reference is also made to a motor vehicle with such a fluid pipe and to elements of a motor vehicle with such a fluid pipe.

Unter einem Fluidrohr im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein stromaufwärts oder stromabwärts eines Brennraums einer Brennkraftmaschine angeordnetes Fluidrohr zu verstehen, beispielsweise ein Ladeluftrohr.A fluid pipe in the sense of the invention is to be understood in particular as a fluid pipe arranged upstream or downstream of a combustion chamber of an internal combustion engine, for example a charge air pipe.

An einem Kraftfahrzeug lassen sich eine Vielzahl von Geräuschquellen identifizieren, die von Insassen oder anderen Beteiligten im Straßenverkehr als störend wahrgenommen werden. Eine dieser Schallquellen stellen Abgasturbolader dar, die in praktisch allen modernen Fahrzeugen zur Leistungs- und Effizienzsteigerung eingesetzt werden. Der Turbolader nutzt die Energie der Motorabgase zum Antrieb einer Turbine, die wiederum auf einer Welle mit einem Verdichter verbunden ist. Das verdichtete Luftgemisch wird dann dem Motor über den Ansaugstrang wieder zugeführt. Die Lärmkulisse eines Turboladers ist aufgrund der hohen Drehzahlen und Lasten durch sowohl breitbandige als auch starke tonale Anteile gekennzeichnet. Eine Reduzierung dieser Störgeräusche, insbesondere der tonale Anteil, kann mit dem Einsatz von Ladeluftschalldämpfern, bzw. kurz Ladeluftdämpfern, erreicht werden. Solche Ladeluftdämpfer werden üblicherweise auf der Verdichterseite im Strömungskanal installiert. Die Bauform eines Schalldämpfers zeichnet sich durch in der Kanalwand befindliche Durchgangsöffnungen und einem Kammerabschnitt (Plenum) außerhalb des Kanals aus und wird auch als Kammerresonator, Resonanzschalldämpfer oder Helmholtz-Resonator bezeichnet. Die Durchgangsöffnungen werden auch als Halsabschnitt eines solchen Kammerresonators bezeichnet. Obwohl im Betrieb mit den bekannten Resonatoren eine deutliche Reduzierung des Lärmpegels erreicht wird, kann der Ladeluftdämpfer bei ungünstigen Zuströmungsbedingungen selber zu einer aeroakustischen Quelle werden. Dies äußert sich durch die Emission tonaler Geräusche, was als Pfeifen wahrgenommen wird und ebenfalls störend wirkt. Die Ursache dieses Phänomens konnte bisher nicht vollends geklärt werden und wird in der Literatur als „flow-induced oscillation“, „self-excited resonance“ oder „flow-acoustic coupling“ bezeichnet.A large number of noise sources can be identified on a motor vehicle that are perceived as disturbing by occupants or other participants in road traffic. One of these sources of noise are exhaust gas turbochargers, which are used in practically all modern vehicles to increase performance and efficiency. The turbocharger uses the energy from the engine exhaust gases to drive a turbine, which in turn is connected to a compressor on a shaft. The compressed air mixture is then fed back to the engine via the intake line. The background noise of a turbocharger is characterized by both broadband and strong tonal components due to the high speeds and loads. A reduction of this background noise, in particular the tonal component, can be achieved with the use of charge air silencers, or charge air dampers for short. Such charge air dampers are usually installed on the compressor side in the flow channel. The design of a silencer is characterized by through openings in the channel wall and a chamber section (plenum) outside the channel and is also referred to as a chamber resonator, resonance silencer or Helmholtz resonator. The through openings are also referred to as the neck section of such a chamber resonator. Although a significant reduction in the noise level is achieved during operation with the known resonators, the charge air damper can itself become an aeroacoustic source under unfavorable inflow conditions. This is expressed by the emission of tonal noises, which are perceived as whistling and also have a disturbing effect. The cause of this phenomenon has not yet been fully clarified and is referred to in the literature as "flow-induced oscillation", "self-excited resonance" or "flow-acoustic coupling".

Aus DE 10 2011 052 317 U1 ist ein Kammerresonator zur Dämpfung von Geräuschen und Einzeltönen in Rohrleitungen bekannt, welcher mindestens zwei Kammern aufweisen soll. Dabei sind die Kammern durch trichterartige, gestufte Rohrabschnitte gebildet, die jeweils einen aufgeweiteten Bereich und einen nicht erweiterten Bereich aufweisen. Die Herstellung eines solchen Kammerresonators erfordert die Herstellung und Montage einer Vielzahl von Einzelteilen, was nicht nur mit hohen Herstellungs- und Fertigungskosten verbunden ist, sondern auch zu großen, toleranzbedingten Abweichungen der Außenabmessungen führen kann.Out DE 10 2011 052 317 U1 a chamber resonator for damping noises and individual tones in pipelines is known, which should have at least two chambers. The chambers are formed by funnel-like, stepped pipe sections which each have an expanded area and a non-expanded area. The manufacture of such a chamber resonator requires the manufacture and assembly of a large number of individual parts, which is not only associated with high manufacturing and manufacturing costs, but can also lead to large, tolerance-related deviations in the external dimensions.

Aus DE 20 2014 104 890 U1 ist ein Einlasssystem mit Schalldämpfervorrichtung bekannt, die gebildet ist durch ein äußeres Gehäuse und mehrere sequentiell angeordnete Ausdehnungskammern, die durch Wände getrennt sind, wobei in jeder der sequentiellen Ausdehnungskammern ein inneres Rohr positioniert ist und jedes der inneren Rohre eine Öffnung enthält, die eine fluidtechnische Verbindung zwischen einem Inneren des Rohrs und der entsprechenden Ausdehnungskammer bereitstellt. Dabei soll die Größe der Öffnungen in einer Stromabwärtsrichtung sequentiell zunehmen.Out DE 20 2014 104 890 U1 an inlet system with a muffler device is known, which is formed by an outer housing and a plurality of sequentially arranged expansion chambers which are separated by walls, wherein an inner tube is positioned in each of the sequential expansion chambers and each of the inner tubes contains an opening which a fluidic connection between an interior of the tube and the corresponding expansion chamber. The size of the openings is intended to increase sequentially in a downstream direction.

Aus DE 10 2004 012 084 A1 ist ein Abgasturbolader mit Absorptionsschalldämpfer in der Verdichterdruckleitung bekannt. Dieser Abgasturbolader umfasst eine innere Rohrwandung, die als akustisch durchlässiger Austragschutz ausgebildet und von einem Außenrohr mit radialem Abstand etwa koaxial umfasst ist, so dass mindestens eine Ringkammer ausgebildet ist. Diese Ringkammer soll mit einem Absorptionswerkstoff aus Aramidfasern ausgefüllt sein.Out DE 10 2004 012 084 A1 an exhaust gas turbocharger with an absorption silencer in the compressor pressure line is known. This exhaust gas turbocharger comprises an inner pipe wall, which is designed as an acoustically permeable discharge protection and is surrounded approximately coaxially by an outer pipe at a radial distance, so that at least one annular chamber is formed. This annular chamber should be filled with an absorption material made of aramid fibers.

Aus DE 198 18 873 C2 ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Abgasturbolader bekannt, dessen Ladeluftausgang mittels einer Verbindungsleitung mit einem nachgeordneten Ladeluftkühler verbunden ist. Dem Ladeluftkühler sind Mittel zur Reduktion von Schallemissionen zugeordnet, wobei dazu wenigstens ein strömungsführendes Element des Abgasturboladers mit mindestens einem auf dem Prinzip eines Helmholtz-Resonators beruhenden Schalldämpfer versehen ist. Der Schalldämpfer enthält wenigstens eine Kammer, die durch ein Lochblech vom zugeordneten Strömungskanal getrennt ist, dessen Lochgeometrie an die Wellenlänge der zu erwarteten Schallwellen angepasst ist und dessen Lochanteil in einem Bereich von 0,5% bis 1,5% liegt.Out DE 198 18 873 C2 a reciprocating internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger is known, the charge air outlet of which is connected to a downstream charge air cooler by means of a connecting line. Means for reducing noise emissions are assigned to the charge air cooler, with at least one flow-guiding element of the exhaust gas turbocharger being provided with at least one silencer based on the principle of a Helmholtz resonator. The muffler contains at least one chamber which is separated from the assigned flow channel by a perforated plate, the hole geometry of which is adapted to the wavelength of the expected sound waves and the hole proportion of which is in a range from 0.5% to 1.5%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidrohr mit mindestens einem Kammerresonator sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Fluidrohr zur Verfügung zu stellen, welche akustisch verbessert sind. Insbesondere soll bei Durchströmung des Fluidrohrs die Entstehung von Störgeräuschen durch den Kammerresonator selbst vermieden werden, wobei gleichzeitig die Dämpfungswirkung des Kammerresonators zumindest nicht verschlechtert werden soll.The invention is based on the object of providing a fluid pipe with at least one chamber resonator and an internal combustion engine with such a fluid pipe which are acoustically improved. In particular, when there is a flow through the fluid pipe, the generation of interfering noises from the chamber resonator itself is to be avoided The damping effect of the chamber resonator should at least not be impaired.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Fluidrohr für gasförmige Fluide mit zumindest einem, sich in einer Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung über eine gewisse Länge erstreckenden Rohrabschnitt mit einer Rohrwandung weist einen runden Querschnitt auf, vorzugsweise einen kreisförmigen oder nahezu kreisförmigen Querschnitt. Ferner weist ein solches Fluidrohr mindestens einen, sich radial außenseitig des Rohrabschnitts erstreckenden Kammerresonator auf, wobei der Kammerresonator als fluidales Verbindungselement zu dem Rohrabschnitt mindestens einen, sich radial anschließenden, durch die Rohrwandung hindurchführenden Halsabschnitt und mindestens einen, sich an den Halsabschnitt anschließenden Kammerabschnitt aufweist. Ferner ist der Halsabschnitt durch einen Kanal gebildet, dessen in den Rohrabschnitt verlängerte Halskanalachse im Übergang zum Rohrabschnitt gegenüber der Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung einen Halsschrägungswinkel α von maximal 85° aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der Halsabschnitt eines erfindungsgemäßen Fluidrohres zumindest geringfügig in Strömungsrichtung geneigt. Mit dem Begriff „in Strömungsrichtung geneigt“ ist gemeint, dass die Richtung der Achse des Halskanals von dem zugehörigen Kammerabschnitt aus in Richtung des Rohrabschnittes des Fluidrohres betrachtet - zumindest an der Position der Verschneidung von Halskanal und Fluidrohrinnenfläche eine Komponente aufweist, die mit der Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung übereinstimmt. Im Rahmen von Simulationsberechnungen und Versuchen wurde festgestellt, dass mit einer derartigen geometrischen Gestaltung eines Fluidrohres bei zumindest gleichwertiger Dämpfungswirkung des Kammerresonators die Entstehung von Störgeräuschen vermeidbar oder zumindest deutlich in der Intensität reduzierbar ist.A fluid pipe according to the invention for gaseous fluids with at least one pipe section extending over a certain length in a fluid pipe main flow direction with a pipe wall has a round cross section, preferably a circular or almost circular cross section. Furthermore, such a fluid tube has at least one chamber resonator extending radially on the outside of the tube section, the chamber resonator having at least one radially adjoining neck section passing through the tube wall and at least one chamber section adjoining the neck section as a fluid connection element to the tube section. Furthermore, the neck section is formed by a channel whose neck channel axis, which is extended into the tube section, has a neck inclination angle α of at most 85 ° in the transition to the tube section with respect to the main flow direction of the fluid tube. In other words, the neck section of a fluid tube according to the invention is inclined at least slightly in the direction of flow. The term "inclined in the direction of flow" means that the direction of the axis of the neck channel viewed from the associated chamber section in the direction of the pipe section of the fluid pipe - at least at the position of the intersection of the neck channel and the fluid pipe inner surface has a component that is connected to the fluid pipe Main flow direction coincides. In the context of simulation calculations and tests, it was found that with such a geometric design of a fluid pipe with at least equivalent damping effect of the chamber resonator, the occurrence of interfering noises can be avoided or at least significantly reduced in intensity.

Als besonders geeignet haben sich in diesem Zusammenhang Halsschrägungswinkel α zwischen 30° und 85° gezeigt, wobei sich der Wertebereich von Halsschrägungswinkeln α zwischen 40° und 75° als bevorzugt und der Wertebereich zwischen 45° und 70° als besonders bevorzugt gezeigt hat.Neck angles α between 30 ° and 85 ° have been shown to be particularly suitable in this context, the range of values of neck angles α between 40 ° and 75 ° being preferred and the value range between 45 ° and 70 ° being particularly preferred.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluidrohres beträgt die sich senkrecht zur Halskanalachse erstreckende, als Breite b des Halsabschnitts bezeichnete maximale Ausdehnung zumindest in einem Teilbereich des Halsabschnitts maximal 3,5 mm, bevorzugt maximal 3 mm. Als Wertebereiche wird insbesondere auf Breiten b zwischen 1 und 3 mm verwiesen, und besonders bevorzugt auf Breiten b zwischen 1,5 mm und 2,5 mm. Sofern der Halsabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, entspricht die Breite b dem Durchmesser des Halsabschnitts. Ansonsten ist mit der Breite b die maximale Breite in dem Halsabschnitt gemeint. Diese Breite b ist vorzugsweise über die gesamte Länge des Halsabschnitts gleich groß, was insbesondere für Halsabschnitte mit über die Länge des Halsabschnitts gleichbleibender Geometrie gilt.In a further practical embodiment of a fluid tube according to the invention, the maximum extent, which extends perpendicular to the neck channel axis and is referred to as the width b of the neck section, is at least 3.5 mm, preferably a maximum of 3 mm, at least in a partial area of the neck section. As value ranges, reference is made in particular to widths b between 1 and 3 mm, and particularly preferably widths b between 1.5 mm and 2.5 mm. If the neck section has a circular cross section, the width b corresponds to the diameter of the neck section. Otherwise, the width b means the maximum width in the neck section. This width b is preferably the same size over the entire length of the neck section, which applies in particular to neck sections with a geometry that is constant over the length of the neck section.

Unabhängig von dem jeweiligen Wert oder Wertebereich der Breite b ist der Halsabschnitt vorzugsweise derart gestaltet, dass die Breite b über die gesamte, sich in Richtung der Halskanalachse erstreckende Länge des Halsabschnitts konstant ist. Diese Gestaltung ist herstellungstechnisch einfach und strömungstechnisch sinnvoll.Independent of the respective value or range of values of the width b, the neck section is preferably designed in such a way that the width b is constant over the entire length of the neck section extending in the direction of the neck channel axis. This design is simple in terms of production technology and makes sense in terms of flow technology.

Alternativ oder in Ergänzung zu Vorstehendem hinsichtlich der Breite b ist die Halskanalquerschnittsfläche derart gewählt, dass sie in einem Bereich zwischen 1 mm² und 15 mm² liegt, bevorzugt zwischen 1 mm² und 13 mm², weiter bevorzugt zwischen 1 mm² und 9 mm² und besonders bevorzugt zwischen 2 mm² und 7 mm². In Verbindung mit Halsabschnitten mit kreisförmigem Querschnitt wird insbesondere auf den Bereich von Halsquerschnittsflächen zwischen 2,25 mm² und 6,25 mm² verwiesen, welche sich bei Durchmessern zwischen 1,5 mm und 2,5 mm ergeben.As an alternative or in addition to the above with regard to the width b, the neck canal cross-sectional area is selected such that it lies in a range between 1 mm ² and 15 mm ² , preferably between 1 mm ² and 13 mm ² , more preferably between 1 mm ² and 9 mm ² and particularly preferably between 2 mm ² and 7 mm ² . In connection with neck sections with a circular cross-section, reference is made in particular to the area of neck cross-sectional areas between 2.25 mm ² and 6.25 mm ² , which arise with diameters between 1.5 mm and 2.5 mm.

Als weiter vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn stromaufwärts des mindestens einen Halsabschnitt aufweisenden Rohrabschnitts eines erfindungsgemäßen Fluidrohres eine möglichst lange, mindestens einen Rohrdurchmesser betragende, Vorlaufstrecke mit in Strömungsrichtung ungekrümmter Wandkontur vorgesehen ist. Denn im Vergleich zu in Längsrichtung gekrümmten Wandkonturen stellt sich so eine für die erwünschte Dämpfung und die Vermeidung von Störgeräuschen weitestgehend von der Strömungsgeschwindigkeit unabhängige Geschwindigkeitsverteilung entlang der zu einem Halsabschnitt führenden Rohrwand stromaufwärts des Halsabschnitts ein. Insbesondere kommt es nicht zu einer krümmungsbedingten Strömungsablösung von einer Rohrwand oder starken Strömungsrichtungsänderung stromaufwärts eines Halsabschnitts.It has also proven to be advantageous if, upstream of the tube section of a fluid tube according to the invention, which has at least one neck section, an as long as possible, at least one tube diameter, flow path with a wall contour that is not curved in the direction of flow is provided. This is because, compared to wall contours curved in the longitudinal direction, a speed distribution that is largely independent of the flow velocity for the desired damping and the avoidance of interference occurs along the pipe wall leading to a neck section upstream of the neck section. In particular, there is no curvature-related flow separation from a pipe wall or a sharp change in the direction of flow upstream of a neck section.

Es kann vorteilhaft sein, wenn in dem sich stromaufwärts des mindestens einen Halsabschnitt aufweisenden Rohrabschnitts eines erfindungsgemäßen Fluidrohres Mittel zur Beschleunigung oder Reduzierung des im bestimmungsgemäßen Betrieb durch das Fluidrohr strömenden Fluides vorgesehen sind. Denn mit Hilfe derartiger Mittel kann die Strömungsgeschwindigkeit zumindest in bestimmten Phasen im Betrieb des Fluidrohres in einen gewünschten Geschwindigkeitsbereich konditioniert werden.It can be advantageous if means for accelerating or reducing the fluid flowing through the fluid tube during normal operation are provided in the tube section of a fluid tube according to the invention that is upstream of the at least one neck section. Because with the help of such means, the flow rate can at least in certain phases in the operation of the fluid tube are conditioned in a desired speed range.

In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn die Mittel derart gestaltet sind, dass sich bei bestimmungsgemäßem Betrieb zumindest teilweise Strömungsgeschwindigkeiten von mindestens 15 m/s ergeben, insbesondere Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 15 m/s und 25 m/s, vorzugweise 20 m/s +/- 3 m/s.In this context, it can be advantageous if the means are designed in such a way that flow speeds of at least 15 m / s, in particular flow speeds between 15 m / s and 25 m / s, preferably 20 m / s +, result at least partially during normal operation / - 3 m / s.

Als Mittel zur Beschleunigung der Strömung in einem erfindungsgemäßen Fluidrohr kann insbesondere eine Verjüngung vorgesehen sein. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, die Verjüngung über den gesamten Umfang des Fluidrohres auszubilden. Es genügt und kann vorteilhaft sein, wenn die Verjüngung nur über einen Teil des Umfangs ausgebildet ist, beispielsweise über einen Teilbereich, in welchem sich auch der mindestens eine Halsabschnitt befindet. Wenn mehrere Halsabschnitte vorgesehen sind, erstreckt sich die Verjüngung vorzugsweise entweder derart, dass sich die einzige Verjüngung über den Teil des Umfangs erstreckt, in welchem alle Halsabschnitte liegen. Oder es sind mehrere Verjüngungen ausgebildet, wobei vorzugsweise in jedem Umfangsbereich, in welchem sich auch ein Halsabschnitt anschließt, mindestens eine Verjüngung ausgebildet ist.A taper can in particular be provided as a means for accelerating the flow in a fluid tube according to the invention. It is not absolutely necessary here to form the taper over the entire circumference of the fluid pipe. It is sufficient and can be advantageous if the taper is formed over only part of the circumference, for example over a partial area in which the at least one neck section is also located. If a plurality of neck sections are provided, the tapering preferably extends either such that the single tapering extends over the part of the circumference in which all of the neck sections lie. Or several tapers are formed, with at least one taper being preferably formed in each circumferential area in which a neck section also adjoins.

Herstellungstechnisch gut zu realisieren und daher für die praktische Umsetzung besonders geeignet sind erfindungsgemäße Fluidrohre, bei welchen der Kammerresonator zumindest teilweise gebildet ist durch ein Innenrohr und ein Außenrohr, wobei der mindestens eine Halsabschnitt eine das Innenrohr radial durchdringende Öffnung ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, handelt es sich dabei um „Rohr-in-Rohr-Systeme“, wobei das Außenrohr vorzugsweise die radial außenseitige Begrenzung eines Kammerabschnitts darstellt. Derartige Fluidrohre können aus beliebigen Werkstoffen hergestellt und auch beliebig montiert werden. Besonders geeignet sind solche Fluidrohre, bei welchen die Außenrohre auf entsprechend konstruktiv vorbereitete Innenrohre aufgebracht und fest mit diesen verbunden werden. Dies kann beispielsweise über sich radial zwischen Innenrohr und Außenrohr erstreckende Kragenabschnitte oder Stege erfolgen, die für eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen Innenrohr und Außenrohr nutzbar sind.Fluid pipes according to the invention in which the chamber resonator is at least partially formed by an inner pipe and an outer pipe, the at least one neck section being an opening radially penetrating the inner pipe, are easy to implement in terms of production technology and therefore particularly suitable for practical implementation. In other words, these are “tube-in-tube systems”, the outer tube preferably representing the radially outer boundary of a chamber section. Such fluid pipes can be made of any material and can also be mounted in any way. Particularly suitable are those fluid pipes in which the outer pipes are attached to inner pipes that have been appropriately designed and firmly connected to them. This can take place, for example, via collar sections or webs extending radially between the inner tube and the outer tube, which can be used for a non-positive and / or material connection between the inner tube and the outer tube.

Als sich in rein radialer Richtung erstreckende Hals-Wanddicken und/oder sich in Halskanalrichtung erstreckende Halslängen haben sich Werte von maximal 3 mm als positiv erwiesen. Dabei wird insbesondere auf Hals-Wanddicken von 0,5 mm bis 3 mm verwiesen, bevorzugt auf Hals-Wanddicken von 1,5 mm bis 2,5 mm.As neck wall thicknesses extending in the purely radial direction and / or neck lengths extending in the direction of the neck canal, values of a maximum of 3 mm have proven to be positive. Reference is made in particular to neck wall thicknesses of 0.5 mm to 3 mm, preferably neck wall thicknesses of 1.5 mm to 2.5 mm.

Wie bereits eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Brennkraftmaschine, ein Kraftfahrzeug oder ein Element eines Kraftfahrzeuges mit einem wie vorstehend beschriebenen Fluidrohr. Insbesondere wird in diesem Zusammenhang noch einmal auf einen Ladeluftdämpfer einer Brennkraftmaschine (insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine) mit einem solchen Fluidrohr verwiesen.As already mentioned at the outset, the invention also relates to an internal combustion engine, a motor vehicle or an element of a motor vehicle with a fluid pipe as described above. In particular, in this context reference is again made to a charge air damper of an internal combustion engine (in particular a reciprocating piston internal combustion engine) with such a fluid pipe.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidrohres mit unverjüngtem Rohrabschnitt,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidrohres mit verjüngtem Rohrabschnitt stromaufwärts des Halsabschnittes,
3 einen Ladeluftdämpfer mit einem erfindungsgemäßen Fluidrohr, das gebildet ist aus einem Innenrohr und vier, in Fluidrohr-Strömungsrichtung betrachtet, hintereinander angeordneten Außenrohren,
4 nur das Innenrohr des Ladeluftdämpfers aus 3 in einer isometrischen Darstellung und
5 einen Teilausschnitt des Innenrohres aus 4.

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 an embodiment of a fluid pipe according to the invention with an untapered pipe section,
2 a further embodiment of a fluid tube according to the invention with a tapered tube section upstream of the neck section,
3 a charge air damper with a fluid tube according to the invention, which is formed from an inner tube and four outer tubes arranged one behind the other, viewed in the fluid tube flow direction,
4th only the inner tube of the charge air damper off 3 in an isometric view and
5 a partial section of the inner tube 4th .

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidrohres 10 für gasförmige Fluide. Das Fluidrohr 10 weist einen sich in der - durch den Pfeil in dem Fluidrohr 10 gekennzeichneten - Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung F erstreckenden Rohrabschnitt 12 auf, der in dem Ausführungsbeispiel einen runden (hier kreisrunden) Querschnitt aufweist. Radial außenseitig des Rohrabschnitts 12 erstreckt sich ein Kammerresonator 14, der als fluidales Verbindungselement zu dem Rohrabschnitt 12 einen, sich radial außenseitig des Rohrabschnitts 12 anschließenden Halsabschnitt 16 und einen, sich an den Halsabschnitt 16 anschließenden Kammerabschnitt 18 aufweist. Der Halsabschnitt 16 ist durch einen Kanal gebildet, dessen Halskanalachse H gegenüber der in dem Rohrabschnitt 12 vorgegebenen Fluidrohr-Hauptströmungsrichtung F einen Halsschrägungswinkel α von 60° aufweist. 1 shows an embodiment of a fluid tube according to the invention 10 for gaseous fluids. The fluid tube 10 shows you in the - by the arrow in the fluid tube 10 - fluid pipe main flow direction F extending pipe section 12th on, which in the embodiment has a round (here circular) cross section. Radially on the outside of the pipe section 12th extends a chamber resonator 14th , which acts as a fluid connection element to the pipe section 12th one, located radially outside of the pipe section 12th subsequent neck section 16 and one to attach to the neck section 16 subsequent chamber section 18th having. The neck section 16 is formed by a canal whose axis of the cervical canal H compared to that in the pipe section 12th predetermined fluid pipe main flow direction F has a neck angle α of 60 °.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Halsabschnitt 16 einen kreisförmigen Querschnitt mit einer ungekrümmten, linearen Halskanalwand 20 auf. Der Kanal eines solchen Halsabschnitts 16 kann beispielsweise durch eine Bohrung hergestellt werden. Die Breite b entspricht in diesem Fall dem Durchmesser des Halsabschnitts 16 und ist über die gesamte Länge des Halsabschnitts 16 konstant. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche geometrische Ausbildung eines Halsabschnitts 16 oder mehrerer Halsabschnitte 16 beschränkt.In the embodiment shown, the neck section 16 a circular cross-section with an uncurved, linear neck canal wall 20th on. The canal of such a neck section 16 can for example be made by drilling. In this case, the width b corresponds to the diameter of the neck section 16 and is the entire length of the neck section 16 constant. However, the invention is not limited to such a geometric one Formation of a neck section 16 or more neck sections 16 limited.

Die 2 bis 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Fluidrohre, wobei im Folgenden für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet werden.The 2 to 5 show further exemplary embodiments of fluid pipes according to the invention, the same reference numerals as in FIG. 1 below for identical or at least functionally identical elements 1 be used.

Die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 insbesondere dadurch, dass stromaufwärts des Halsabschnitts 16 eine Schrägung zur Bewirkung einer Verjüngung in Fluidrohr-Strömungsrichtung F (hier nur über einen Teil des Umfangs des Rohrabschnitts 12 ausgebildet) ausgebildet ist. Die Wand des Rohrabschnitts 12 ist dazu stromaufwärts des Halsabschnitts 16 um den Winkel β gegenüber der Fluid-Rohr-Strömungsrichtung F und der im Übrigen parallel zur Fluidrohr-Strömungsrichtung F verlaufenden Wand des Fluidrohrs 10 geneigt. Der Winkel β der Schrägung beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 3,6°. Dadurch wird eine Verjüngung des Rohrquerschnitts durch Reduzierung des wirksamen Durchmessers bewirkt.In the 2 The embodiment shown differs from the embodiment according to 1 in particular by the fact that upstream of the neck portion 16 a bevel to effect a tapering in the fluid pipe flow direction F (here only over part of the circumference of the pipe section 12th formed) is formed. The wall of the pipe section 12th is for this purpose upstream of the neck section 16 by the angle β with respect to the fluid pipe flow direction F and the wall of the fluid pipe which otherwise runs parallel to the fluid pipe flow direction F 10 inclined. The angle β of the bevel is 3.6 ° in the embodiment shown. This results in a tapering of the pipe cross-section by reducing the effective diameter.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Fluidrohres 10 in Form eines Ladeluftdämpfers 22, das Teil einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist. Dieses Fluidrohr 10 ist gebildet durch ein Innenrohr 24 und vier Außenrohre 26a, 26b, 26c, 26d, welche das Innenrohr 24 jeweils über einen Teil dessen Länge radial umschließen. Zwischen dem Innenrohr 24 und dem jeweiligen Außenrohr 26a, 26b, 26c, 26d sind Kammerabschnitte 18 gebildet. Als Halsabschnitte 16 dienen in der Wand des Innenrohrs 24 ausgebildete Öffnungen 28, die einen radialen Fluidaustausch zwischen Innenrohr 24 und den Kammerabschnitten 18 ermöglichen. 3 shows another embodiment of a fluid tube 10 in the form of a charge air damper 22nd , which is part of an internal combustion engine, not shown. This fluid tube 10 is formed by an inner tube 24 and four outer tubes 26a , 26b , 26c , 26d which is the inner tube 24 each enclose radially over part of its length. Between the inner tube 24 and the respective outer tube 26a , 26b , 26c , 26d are chamber sections 18th educated. As neck sections 16 serve in the wall of the inner tube 24 formed openings 28 allowing radial fluid exchange between inner tube 24 and the chamber sections 18th enable.

In den 4 und 5, welche nur das Innenrohr 24 in einer isometrischen Ansicht vollständig (4) bzw. nur in einem Ausschnitt (5) zeigen, ist ersichtlich, dass sowohl in Fluidrohr-Strömungsrichtung F als auch über den Umfang verteilt, eine Vielzahl von Öffnungen 28 je Kammerabschnitt 18 vorgesehen sind. An dem Innenrohr 24 sind ferner mehrere, sich radial nach außen erstreckende Kragenabschnitte 30 ausgebildet, insbesondere um die einzelnen Kammerabschnitte 18 in axialer Richtung voneinander zu separieren und/oder um eine Fixierung der jeweiligen Außenrohre 26a, 26b, 26c, 26d mittels einer Steck- und Klemmverbindung zu ermöglichen. Dazu können die Kragenabschnitte 30 und/oder die Außenrohre 26a, 26b, 26c, 26d auch konisch ausgebildet sein.In the 4th and 5 which only the inner tube 24 in an isometric view completely ( 4th ) or only in a section ( 5 ) show, it can be seen that both in the fluid pipe flow direction F and distributed over the circumference, a plurality of openings 28 per chamber section 18th are provided. On the inner tube 24 are also several, radially outwardly extending collar sections 30th formed, in particular around the individual chamber sections 18th to separate from each other in the axial direction and / or to fix the respective outer tubes 26a , 26b , 26c , 26d to enable by means of a plug and clamp connection. The collar sections 30th and / or the outer tubes 26a , 26b , 26c , 26d also be conical.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the implementation of the invention in its various embodiments. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the competent person skilled in the art.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: FluidrohrFluid pipe
1212: RohrabschnittPipe section
1414th: KammerresonatorChamber resonator
1616: HalsabschnittNeck section
1818th: KammerabschnittChamber section
2020th: HalskanalwandCervical canal wall
2222nd: LadeluftdämpferCharge air damper
2424: InnenrohrInner tube
26a-d26a-d: AußenrohrOuter tube
2828: Öffnungopening
3030th: KragenabschnittCollar section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102011052317 U1 [0004]
DE 202014104890 U1 [0005]
DE 102004012084 A1 [0006]
DE 19818873 C2 [0007]

Claims

Fluid pipe for gaseous fluids with at least one pipe section (12) extending over a certain length in a fluid pipe main flow direction (F) with a pipe wall, the pipe section (12) having a round cross-section, and with at least one extending radially on the outside Chamber resonator (14) extending through the pipe section (12), the chamber resonator (14) serving as a fluid connection element to the pipe section (12) at least one radially adjoining neck section (16) extending through the pipe wall and at least one connecting to the neck section (16) ) adjoining chamber section (18), characterized in that the neck section (16) is formed by a channel whose neck channel axis (H) extended into the tube section (12) in the transition to the tube section (12) opposite the main flow direction (F) of the fluid tube has a neck angle α of a maximum of 85 °.

Fluid tube according to the preceding claim, characterized in that the neck helix angle α is between 30 ° and 85 °.

Fluid tube according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum extent extending perpendicular to the neck channel axis and referred to as the width b of the neck section (16) is at least 3.5 mm at least in a partial area of the neck section (16).

Fluid pipe according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the pipe section (12) having at least one neck section (16) there is provided a flow section with a wall contour that is not curved in the flow direction, the length of which extends upstream in the main fluid pipe flow direction (F) starting from the neck section (16) is at least one pipe diameter.

Fluid pipe according to one of the preceding claims, characterized in that means for accelerating or reducing the fluid flowing through the fluid pipe during normal operation are provided in the pipe section (12) having at least one neck section (16) upstream of the neck section (16).

Fluid pipe according to the preceding claim, characterized in that the means are designed in such a way that flow speeds of at least 15 m / s result at least partially during normal operation.

Fluid pipe according to one of the two preceding claims, characterized in that a taper is provided as the means for accelerating the flow.

Fluid tube according to one of the preceding claims, characterized in that the chamber resonator (14) is at least partially formed by an inner tube (24) and an outer tube (26a, 26b, 26c, 26d), the at least one neck section (16) being the inner tube (24) is radially penetrating opening (28).

Fluid pipe according to one of the preceding claims, characterized in that the neck wall thickness extending in the purely radial direction and / or the neck length extending in the neck channel direction is a maximum of 3 mm.

Internal combustion engine with a fluid pipe according to one of the Claims 1 - 9 .