DE19618432A1

DE19618432A1 - Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19618432A1
Application number: DE19618432A
Authority: DE
Inventors: Rolf Fueser
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 1997-11-13
Also published as: BR9708924A; DE59706189D1; IN188548B; EP0897468B1; US6135079A; ZA973820B; WO1997042408A1; CA2254138A1; JP2000509461A; ES2171936T3; CZ360898A3; EP0897468A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge werden zur Er zielung eines optimalen Betriebsverhaltens Ansaugsysteme bevorzugt, die kein starres Ansaugvolumen aufweisen sondern eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen des Motor betriebs gestatten. Auch die Geräuschdämpfung spielt hier eine große Rolle.

Aus der EP 0 569 714 A1 ist eine Ansaugvorrichtung bekannt, die zur Geräuschdämpfung ein Zusatzvolumen an der Ansaug vorrichtung vorsieht, das nicht von der Ansaugluft durch strömt wird. Es sind hier zwei wahlweise zuschaltbare Reso nanzrohre (Interferenzrohre) vorhanden, die bei bestimmten Drehzahlen des Verbrennungsmotors eine Dämpfung der stören den Schallfrequenzen vornehmen.

Es ist weiterhin eine Ansaugvorrichtung für einen Verbren nungsmotor aus der DE-OS 40 41 786 bekannt, bei der zur Variierung der Durchtrittsöffnung, durch die die angesaugte Luft strömt, ein steuerbares Absperrorgan vorhanden ist. Das Absperrorgan befindet sich in einem zwischen zwei An saugkanälen befindlichen Querkanal und wird durch Steuerbe fehle einer Steuerelektronik geöffnet oder geschlossen. Die Steuerbefehle sind abhängig von der Drehzahl des Verbren nungsmotors und von der Temperatur der Außenluft, die mit einem Temperaturfühler ermittelt wird.

Nachteilig ist beim Stand der Technik, daß ein nicht unbe trächtlicher Teil des Ansaug- bzw. Dämpfervolumens abge schaltet wird oder für die Ansaugung nicht wirksam ist. Bei der Knappheit des zur Verfügung stehenden Platzes im Motor raum moderner Kraftfahrzeuge ist dies unvorteilhaft.

Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvor richtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so fortzubilden, daß für alle Betriebs zustände des Verbrennungsmotors und bei dem zur Verfügung stehenden Platz im Motorraum optimale Betriebs- insbesonde re Geräuschverhältnisse vorliegen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung löst die gestellte Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebe nen Merkmalen.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung da durch, daß das Volumen der Ansaugvorrichtung insgesamt im mer wirksam ist, die geräuschmindernde Wirkung jedoch der art variiert werden kann, daß die optimale Dämpfung auf mehrere Drehzahlbereiche mit unterschiedlicher Wirkung ver teilt werden kann.

Mit einer Rohrweiche gemäß Anspruch 2 kann das Ansaugrohr im Dämpfervolumen auf einfache Weise geöffnet werden. Durch die Schallausbreitung in dem Volumen wird ein durch die Vo lumengröße definierter Helmholtz-Resonator wirksam, der die Ausbreitung eines bestimmten Schallfrequenzbereichs fördert und einen andern Bereich dämpft. Durch eine Parallelschal tung eines Abzweigrohres (Interferenzrohr) gemäß Anspruch 2 können aufgrund von Interferenzen bestimmte Schallfrequen zen, abhängig von der Länge des Abzweigrohres, selektiv be dämpft werden.

Mit der Anordnung eines Zusatzkanals nach Anspruch 3 kann das Dämpfungsvolumen großflächig an das Luftfiltervolumen angeschlossen werden, so daß sich durch diese direkte Kopplung eine Addition des Dämpfungsvolumens mit dem eben falls dämpfend wirkenden Luftfiltervolumen ergibt. Die so genannte Helmholtzresonanz wird durch diese Volumensumme bestimmt und ist entsprechend niederfrequent, was zu einer Geräuschdämpfung im unteren Drehzahlbereich des Verbren nungsmotors führt.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 beschreibt die flexi ble Umschaltmöglichkeit der gewünschten Größen und der phy sikalischen Eigenschaften des Dämpfungsvolumens. Diese Um schalttechnik bewirkt durch seine Anpassungsfähigkeit gute akustische Eigenschaften des Verbrennungsmotors bzw. des Kraftfahrzeugs. Der erforderliche Schaltaufwand ist unter Ausnutzung der sonstigen Aggregate eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 5 auf einfache Weise zu realisieren. Aufwen dige und teure Zusatzeinrichtungen außerhalb der Ansaugvor richtung sind gemäß der Erfindung nicht erforderlich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansaugvor richtung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Ansaugvorrichtung mit einem umschaltbaren Dämpfervolumen in einer ersten Schaltstellung;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Ansaugvorrichtung mit einem umschaltbaren Dämpfervolumen in einer zweiten Schaltstellung;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Ansaugvorrichtung mit einem umschaltbaren Dämpfervolumen in einer dritten Schaltstellung und

Fig. 4 Kurvenverläufe der Schallemission in den obigen Schaltstellungen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine Ansaugvorrichtung 1 für einen hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor gezeigt, durch die ein Luftstrom gemäß Pfeil 2 durch einen Luftfilter 3 ange saugt wird. Nach dem Luftfilter 3 führt ein Ansaugrohr 4 durch ein Dämpfungsvolumen 5 zu einem Drosselklappensteller 6 und letztendlich zum Saugrohr 7 des Verbrennungsmotors. Zwischen dem Luftfilter 3 und dem Dämpfungsvolumen 5 ist ein Zusatzkanal 8 angeordnet.

Im Inneren des Dämpfungsvolumens 5 befindet sich eine Klap pe 10 zum Verschließen des Zusatzkanals 8, eine Rohrweiche 11 zum Öffnen des Ansaugrohres 4 in das Innere des Dämp fungsvolumens 5 und ein Abzweigrohr 12, das vom Ansaugrohr 4 eine vorgegebene Länge parallel zum Ansaugrohr 4, jedoch entgegengesetzt zum Luftstrom 2, verläuft und am Ende offen ist.

In der Darstellung nach Fig. 1 ist das Dämpfungsvolumen großflächig an den Luftfilter 3 angeschlossen, da die Klap pe 10 zum Zusatzkanal 8 geöffnet ist. Die oben erwähnte Helmholtzresonanz ist daher von der Summe aller geöffneter Volumina bestimmt und entsprechend niederfrequent. Zur Ver deutlichung dieses Sachverhalts wird auf Fig. 4 verwiesen, in der die Größe der Schallemission (dB(A)) in Abhängigkeit von der Drehzahl (U/min) in allen Betriebsarten aufgezeigt ist. Eine Kurve 21 nach Fig. 4 zeigt beispielhaft die ver hältnismäßig große Dämpfung im unteren Drehzahlbereich.

In Fig. 2 ist eine Schaltstellung dargestellt, bei der so wohl die Klappe 10 zum Zusatzkanal als auch die Rohrweiche 11 geschlossen sind. Hier wirkt das Dämpfungsvolumen 5 als Helmholtz-Resonator im Nebenschluß, da als Kopplungselement des Ansaugrohres 4 zum Dämpfungsvolumen 5 nur das Abzweig rohr 12 in Betracht kommt. Solche Nebenschlußresonatoren sind dazu geeignet, durch eine geeignete Länge des Abzweig rohres 12, gezielt bestimmte Geräuschanteile bzw. Schall frequenzen selektiv zu bedämpfen. Damit ist diese Schalt stellung nach Fig. 2 dazu geeignet im gesamten Drehzahlbe reich eingesetzt zu werden. In der Fig. 4 ist ein Verlauf 20 der Schallemission über der Drehzahl bei einer Bemessung des Abzweigrohres 12 bei einer Nebenschlußresonanz von 40 Hz, zur Bedämpfung sehr tiefer Schallfrequenzen darge stellt.

Bei der Darstellung nach Fig. 3 handelt es sich um eine Schaltstellung für ein Zwei-Kammer-Volumen bei der das Dämpfungsvolumen 5 und das Volumen des Luftfilters 3 hin tereinander geschaltet sind. Durch das Öffnen der Rohrwei che 11 und das Schließen des Zusatzkanals 8 sind die beiden Kammern jeweils über einen Dämpferhals miteinander gekop pelt. Es handelt sich hierbei um eine Hintereinanderschal tung von zwei separaten Helmholtz-Resonatoren, die zu einer Bedämpfung insbesondere der hohen Schallfrequenzen führt. Der Verlauf der Schallemission bei dieser Schaltstellung ist in der Fig. 4 als Kurve 22 gezeigt.

Aus der Fig. 4 ist insgesamt ersichtlich, daß bei einer geeigneten Verknüpfung der drei beschriebenen Schaltstel lungen ein optimierter Verlauf der Schallemission über der Drehzahl des Verbrennungsmotors erreichbar ist. Es kann so mit für jeden Drehzahlbereich ein geeignetes wirksames Vo lumen für einen Helmholtz-Resonator zur adaptiven Geräu schminderung bei Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.

Claims

1. Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

- bei dem die angesaugte Luft über einen Luftfilter (3) zum Verbrennungsmotor geführt ist und im Bereich des Ansaugwegs ein als Helmholtz-Resonator wirkendes Dämpfungsvolumen (5) angeordnet ist, wobei die Größe des resultierenden Volumens derart bemessen ist, daß ein vorgegebener Schallfrequenzbe reich dämpfbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Dämpfungsvolumen (5) von der angesaugten Luft zumin dest teilweise durchströmt ist und daß
- die Größe des durchströmten Dämpfungsvolumens (5) vari ierbar ist.

2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß

- das Ansaugrohr (4) durch das Dämpfungsvolumen (5) geführt ist und innerhalb des Dämpfungsvolumens (5) mittels einer Rohrweiche (11) zum Dämpfungsvolumen (5) hin öffenbar und wieder verschließbar ist und daß
- am Ansaugrohr (4) im Dämpfungsvolumen (5) ein offenes Ab zweigrohr (12) mit vorgegebener Länge in das Dämpfungsvolu men (5) entgegengesetzt zur Richtung (2) des Luftstroms parallel zurückgeführt ist.

3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß

- zwischen dem Luftfilter (3) und dem Dämpfungsvolumen (5) ein am Eingang des Dämpfungsvolumens (5) verschließbarer Zusatzkanal (8) für die Ansaugluft angeordnet ist.

4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß

- eine Umschaltung der wirksamen Größe des Dämpfungsvolu mens (5), in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbren nungsmotors, in folgender Weise durchführbar ist:
a) zur Schalldämpfung im mittleren Drehzahlbereich ist der Zusatzkanal (8) und die Rohrweiche (11) geöffnet,
b) zur variablen Schalldämpfung im gesamten Drehzahlbereich ist der Zusatzkanal (8) und die Rohrweiche (11) geschlos sen, wobei die gewünschte Dämpfungscharakteristik durch die Länge des Abzweigrohres (12) bestimmbar ist,
c) zur Schalldämpfung im oberen Drehzahlbereich ist der Zu satzkanal (8) geschlossen und die Rohrweiche (11) geöffnet.

5. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß

- die für die Variierung des Dämpfungsvolumens (5) notwen digen Schaltvorgänge vom Hydrauliksystem eines Kraftfahr zeuges in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmo tors aktiviert werden.