DE19704376A1 - Luftfilteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfilteranordnung für einen Verbrennungsmotor - insbesondere Motor mit interner Verbren­ nung - eines Kraftfahrzeuges, mit einem Filtergehäuse, wel­ ches einen rohluftseitigen Lufteingang und einen reinluft­ seitigen, mit dem Motor kommunizierenden Luftausgang auf­ weist.

Bei der Weiterentwicklung von Kraftfahrzeugen und Motoren von Kraftfahrzeugen wird eine zunehmende Verminderung von Geräuschen angestrebt. Zu diesem Zweck ist unter anderem vorgesehen, die Motoren so zu konzipieren und mit hoher Prä­ zision herzustellen, daß beim Betrieb Geräusche erzeugende Vibrationen soweit als möglich vermieden werden. Des weite­ ren können die Motorlager sowie Teile des Antriebsstranges derart ausgebildet sein, daß der Motor vom Chassis bzw. Fahrzeugaufbau einerseits sowie vom Antriebsstrang anderer­ seits beim Betrieb schwingungsmäßig weitestgehend entkoppelt ist. Schließlich können schalldämpfende bzw. schalldämmende Maßnahmen vorgesehen sein, indem die Motoren mit Ansaug- und/oder Abgasschalldämpfern ausgerüstet sind und der Motor­ raum eine geräuschdämmende bzw. geräuschdämpfende Umkleidung des Motors bildet.

Diese Maßnahmen können im Ergebnis dazu führen, daß der Fah­ rer die Motorgeräusche nicht mehr wahrnehmen kann, weil an­ dere Fahrgeräusche, wie Windgeräusche der Karosserie, Ab­ rollgeräusche der Räder u. dgl. im Fahrgastraum einen im Ver­ gleich zum Motor höheren Geräuschpegel haben.

Viele Fahrer empfinden es als unangenehm, auf diese Weise praktisch ohne Gefühl für den Lauf des Motors zu sein. Bei­ spielsweise kann bei Anfahrsituationen unter Umständen nur an einem gegebenenfalls vorhandenen Drehzahlmesser visuell oder bei übermäßig erhöhter Anfahrdrehzahl akustisch festge­ stellt werden, ob der Motor läuft. Bislang wurde noch keine Lösung aufgezeigt, wie dem Fahrer bei vergleichsweise ge­ räuscharmen Fahrzeugen ein hinreichend sinnliches Gefühl für den jeweiligen Betriebszustand des Motors gegeben werden kann.

Die DE-AS 10 52 169 zeigt lediglich einen Ansaugschalldämp­ fer, welcher ein durch eine Membran in zwei Kammern unter­ teiltes Schalldämpfergehäuse aufweist, dessen eine Kammer von der dem Motor zugeführten Luft durchströmt wird und des­ sen andere Kammer einen zur Atmosphäre hin offenen Sackraum bildet, welcher bei einem vorgegebenen Frequenzbereich als Nebenschlußresonator bzw. λ/4-Rohr wirkt und einen entspre­ chenden "Sound" verursacht. Beim Betrieb des Motors tritt ein durch die Drehzahl sowie die Anzahl der Zylinder des Mo­ tors in ihrer Frequenz vorgegebene Pulsation des Ansaug-Luft­ stroms auf, so daß die Membran im vorgenannten Frequenz­ bereich zu Schwingungen angeregt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Möglichkeit zu schaf­ fen, den Fahrer in eingängiger Weise über den Betriebszu­ stand des Motors zu informieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filtergehäuse über eine Leitung akustisch mit einem Fahr­ gastraum bzw. einem Raum des Kraftfahrzeuges für Insassen verbunden ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann diese Leitung rohr- bzw. schlauchartig ausgebildet und durch eine Membrane und/oder eine Wand mit vorgebbarer Steifigkeit luftdicht abgesperrt sein.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen dem motorseitigen Luftfiltergehäuse und dem Fahrgastraum od. dgl. eines Kraftfahrzeuges eine akustische Verbindung herzustellen, so daß für den Fahrer die Ansauggeräusche des Motors in kontrollierbarer Weise vernehmbar sind.

Dabei kann durch die Steifigkeit der vorzugsweise vorgesehe­ nen Membran oder Wand, welche die rohr- bzw. schlauchartige Leitung zwischen Fahrzeuginnenraum u. dgl. und Luftfilterge­ häuse luftdicht versperrt, das Maß der akustischen Kopplung bestimmt werden. Durch die Bemessung von Querschnitt und Länge dieser Leitung läßt sich das für den Fahrer hörbare Frequenzspektrum und damit der für den Fahrer hörbare Klang beeinflussen.

Im übrigen kann der dem Luftfiltergehäuse zugewandte Teil der durch die Membran bzw. Wand abgesperrten Leitung noch als sogenannter Nebenschluß-Resonator für eine zusätzliche Dämpfung des Ansauggeräusches bemessen sein. Hierfür ist in der Regel eine steife Ausbildung der Wand vorteilhaft.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der ein besonders bevorzug­ tes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt wird.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematisierte Darstel­ lung eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor, der mit einer erfindungsgemäßen Luftfilteranordnung ausgerüstet ist.

Ein nur schematisiert in Draufsicht dargestelltes Kraftfahr­ zeug besitzt einen Raum 1 für den Fahrer bzw. mitfahrende Insassen und einen Raum 2 für einen Verbrennungsmotor 3, der in grundsätzlich herkömmlicher Weise als Motor mit interner Verbrennung mit beispielsweise vier oder mehr Zylindern aus­ gebildet ist.

Dem Motor 3 wird gereinigte Luft für die Verbrennung über die Luftfilteranordnung 4 zugeführt. Diese besitzt in grund­ sätzlich herkömmlicher Weise ein Luftfiltergehäuse 5, wel­ ches durch einen Filtereinsatz 6 in zwei Kammern 7 und 8 un­ terteilt ist. Dabei ist im dargestellten Beispiel die Kammer 7 als Rohluftseite vorgesehen und dementsprechend über ein Eingangsrohr 9 mit der Atmosphäre verbunden. Die durch die Kammer 8 gebildete Reinluftseite kommuniziert mit einem nicht näher dargestellten Ansaug- bzw. Luftladesystem des Motors 3.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß das Luftfiltergehäu­ se 5 und vorzugsweise dessen Kammer 7, welche die Rohluft­ seite bildet, über eine Leitung 10 mit dem Raum 1 für den Fahrer bzw. die Insassen verbunden ist.

Die Leitung 10 kann als flexibler Schlauch oder biegsames Rohr ausgebildet sein, so daß sich die Leitung 10 im Motor­ raum ohne weiteres um Störkonturen herumführen läßt.

Vorzugsweise ist die Leitung 10 in zwei Teilstücke 10' und 10'' unterteilt, die gegeneinander luftdicht durch eine Wand oder Membran 11 abgesperrt sind. Dabei können die Wand bzw.

die Membran 11 in einem die beiden Teilstücke 10' und 10'' miteinander verbindenden steifwandigen Zwischenstück 12 an­ geordnet sein.

Die dargestellte Anordnung funktioniert wie folgt:
Durch die Leitung 10 wird beim Betrieb des Motors eine aku­ stische Verbindung zwischen der Ansaugseite des Motors 3 und dem Raum 1 hergestellt, welcher Fahrer und Insassen auf­ nimmt, so daß der jeweilige Betriebszustand dem Fahrer mehr oder weniger stark hörbar mitgeteilt wird. Dabei braucht der Fahrer keinerlei optische Anzeigen, wie z. B. Drehzahlmesser od. dgl., zu beobachten.

Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, die Wandungen der Leitung 10 bzw. der Teil­ stücke 10' und 10'' aus einem Schall und Schwingungen wir­ kungsvoll dämpfenden Material, z. B. Kunststoff, herzustellen bzw. die Teilstücke 10' und 10'' in grundsätzlich beliebiger Weise gegenüber Körperschall voneinander zu entkoppeln, wird das Maß der akustischen Kopplung zwischen Ansaugseite des Motors 3 und Raum 1 des Fahrzeuges im wesentlichen durch die Steifigkeit der Membran bzw. Wand 11 bestimmt. Je flexibler diese Wand bzw. Membran 11 ausgebildet ist, um so deutlicher wird das Ansauggeräusch hörbar. Durch eine austauschbare An­ ordnung der Wand bzw. Membran 11 kann in einfacher Weise ei­ ne jederzeitige Veränderung des Maßes der akustischen Kopp­ lung durch entsprechenden Austausch der Wand bzw. Membran 11 gegen ein steiferes oder flexibleres Teil ermöglicht werden.

Das Teilstück 10' bildet bei Anordnung der Wand- bzw. Membran 11 einen Nebenschluß-Resonator, durch dessen Resonanzfre­ quenz das für den Fahrer hörbare Geräuschspektrum stark be­ einflußt wird. Wenn beispielsweise das Teilstück 10' einen Durchmesser von ca. 70 mm und eine Länge von ca. 500 mm hat, ergibt sich größenordnungsmäßig ein Leitungsvolumen von ca. 2 l und eine Resonanzfrequenz in der Nähe von 200 Hz. Damit kann ein für das menschliche Gehör angenehmes Geräuschspek­ trum erreicht werden.

Der genannte Nebenschluß-Resonator kann auch zur weiteren Verminderung des von außerhalb des Fahrzeuges hörbaren An­ sauggeräusches beitragen, wobei dieser Effekt in der Regel tendenziell mit erhöhter Steifigkeit der Wand bzw. Membran 11 zunimmt.

Im übrigen kann das Gehäuse 5 zusammen mit dem Eingangsrohr 9 in grundsätzlich bekannter Weise einen durchströmten Reso­ nator bilden, welcher bei entsprechender frequenzmäßiger Ab­ stimmung zu einer deutlichen Verminderung des hörbaren An­ sauggeräusches führt.

Abweichend von der zeichnerisch dargestellten Ausführungs­ form kann die Leitung 10 auch direkt an die Reinluftseite des Filtergehäuses 10, z. B. zwischen der Kammer 8 und dem Motor 3, angeschlossen werden. Eine solche Anordnung hat ei­ nen besonders hohen Wirkungsgrad, läßt sich jedoch nicht im­ mer mit vertretbarem Aufwand verwirklichen.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, die akustische Verbindung zwischen Ansaugseite des Motors 3 und Innenraum 1 über eine rohr- bzw. schlauchartige Leitung 10 herzustellen. Statt dessen könnte auch eine elektrische Leitung vorgesehen sein, die einen motorseitigen bzw. am Gehäuse 5 angeordneten Geräuschsensor, z. B. Mikrofon, mit einem Schallwandler, z. B. Laufsprecher, verbindet.

Claims (9)

1. Luftfilteranordnung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, mit einem Filtergehäuse, welches einen roh­ luftseitigen Lufteingang und einen reinluftseitigen, mit dem Motor kommunizierenden Luftausgang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (5) über eine Leitung (10) akustisch mit einem Fahrgastraum (1) bzw. Fahrerraum des Kraftfahrzeu­ ges verbunden ist.

2. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (10) rohr- bzw. schlauchartig ausgebildet und durch eine Membran bzw. Wand (11) mit vorgebbarer Stei­ figkeit luftdicht abgesperrt ist.

3. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (10) rohluftseitig an das Filtergehäuse (5) angeschlossen ist.

4. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (10) reinluftseitig an das Filtergehäuse (5) bzw. zwischen Motor (3) und Filtergehäuse (5) oder dessen Reinluftseite (8) angeschlossen ist.

5. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran bzw. Wand (11) austauschbar angeordnet ist.

6. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitungsteil (10') auf der dem Luftfiltergehäuse (5) zugewandten Seite der Wand bzw. Membran (11) und/oder ein Leitungsteil (10'') auf der dem Fahrgastraum (1) zugewandten Seite der Wand bzw. Membran (11) als Resonator mit vorgege­ bener Frequenz - z. B. 200 Hz - abgestimmt ist.

7. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Leitung (10) aus einem schall- bzw. schwingungsdämpfenden Material, insbesondere einem Material mit starker Dämpfung von Körperschall, besteht.

8. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (10) zwei gegeneinander schwingungsmäßig und insbesondere gegen Körperschall voneinander entkoppelte Lei­ tungsteile (10', 10'') aufweist.

9. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand bzw. Membran (11) in einem zwei Teilstücke (10', 10'') der Leitung (10) miteinander verbindenden Zwischen­ stück (12) angeordnet ist.