DE29623567U1

DE29623567U1 - Intake silencer and motor vehicle

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Publication number: DE29623567U1
Application number: DE29623567U
Authority: DE
Original assignee: Wolf Woco & Co Franz J; Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Current assignee: Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2006-04-23

Description

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft einen Ansaugschalldämpfer für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ein Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine und Auflader mit einem Ansaugschalldämpfer.The invention relates to an intake silencer for an internal combustion engine of the type mentioned in the preamble of patent claim 1, as well as a motor vehicle with an internal combustion engine and a supercharger with an intake silencer.

Ein Ansaugschalldämpfer der vorstehend genannten Art ist aus der deutschen Patentschrift DE 743 418 A bekannt. In der Figur 1 dieser Druckschrift ist eine unmittelbar hinter dem Einlassluftfilter angeordnete Schalldämpferkombination gezeigt, bei der das Ansaugrohr unmittelbar hinter der Staubfilterpatrone mit Wandungsöffnungen versehen und mit einem Dämmmaterial umgeben ist. In Strömungsrichtung hinter diesem Abschnitt ist das Ansaugrohr mit einer axialen Folge ringförmig angeordneter Lochreihen versehen. Jede dieser Lochreihen steht mit einer das Ansaugrohr aussen umgebenden Kammer in Verbindung. Durch glockenförmige Hülsen werden die durch jeweils eine der Lochreihen hindurchtretenden Schallwellen aus der Ansaugluft so umgelenkt, dass sie der Luftströmung im Ansaugrohr entgegengesetzt verlaufend in die umgebende Kammer geleitet und auf deren radial ausgerichteten Boden gelenkt werden. Dabei wirkt dieser Kammerboden als Reflektor. Dadurch setzen die zur Eintrittslochreihe zurücklaufenden reflektierten Schallwellen den akustischen Leitwert der im Ansaugrohr ausgebildeten Öffnungen effektiv so weit herab, dass eine wirksam angekoppelte Ansauggeräuschdämpfung auch bei deutlich in den tieferen Frequenzbereich verlegten Frequnzen erzielt wird.An intake silencer of the type mentioned above is known from the German patent DE 743 418 A. Figure 1 of this document shows a silencer combination arranged directly behind the intake air filter, in which the intake pipe is provided with wall openings immediately behind the dust filter cartridge and surrounded by an insulating material. In the flow direction behind this section, the intake pipe is provided with an axial sequence of rows of holes arranged in a ring. Each of these rows of holes is connected to a chamber surrounding the outside of the intake pipe. The sound waves from the intake air passing through one of the rows of holes are deflected by bell-shaped sleeves in such a way that they are directed into the surrounding chamber in the opposite direction to the air flow in the intake pipe and are directed onto its radially aligned floor. This chamber floor acts as a reflector. As a result, the reflected sound waves returning to the row of inlet holes effectively reduce the acoustic conductance of the openings in the intake pipe to such an extent that an effective coupled intake noise attenuation is achieved even at frequencies that are clearly shifted into the lower frequency range.

Der aus der deutschen Patentschrift DE 743 418 A bekannte Stand der Technik lehrt also eine Ansauggeräuschdämpfung durch Resonanzankopplung an einen Reflexionsdämpfer. Dämpfer dieser Art sind nur für tiefe Frequenzen geeignet, beispielsweise zur Dämpfung vonThe state of the art known from the German patent DE 743 418 A teaches intake noise damping by resonance coupling to a reflection damper. Dampers of this type are only suitable for low frequencies, for example for damping

Motorpulsationen 2. Ordnung, weisen je Kammer nur eine einzige definierte Resonanzfrequenz auf, also kein auch noch so schmales sinnvoll nutzbares Frequenzband, und erfordern zudem einen grossen Bauraum, und zwar sowohl wegen der Struktur jeder einzelnen Reflektorkammer als auch wegen der Vielzahl der Reflektorkammern, die zur Erzielung einer zumindest massigen Breitbandigkeit des Ansauggeräuschdämpfers erforderlich sind.Second order engine pulsations have only one defined resonance frequency per chamber, i.e. no frequency band, no matter how narrow, that can be used sensibly, and also require a large installation space, both because of the structure of each individual reflector chamber and because of the large number of reflector chambers that are required to achieve at least a moderate broadband range of the intake silencer.

Aus der deutschen Patentschrift DE 580 923 A ist ein auch als Ansauggeräuschdämpfer oder Geschossknalldämpfer ausgewiesener Abgasdämpfer für Brennkraftmaschinen bekannt, der als Einrohr-Resonanzdämpfer ausgebildet ist. Die die Resonanzwellenlänge im Abgasrohr festlegenden Bohrungen sind aufgrund des Überdrucks im Abgasrohr mit einem Aussenmantel umgeben. Dieser Mantel wirkt sich auf das Dämpfungsverhalten des Abgasgeräuschdämpfers beeinträchtigend aus.The German patent DE 580 923 A describes an exhaust silencer for internal combustion engines, also known as an intake silencer or bullet bang silencer, which is designed as a single-tube resonance silencer. The holes that determine the resonance wavelength in the exhaust pipe are surrounded by an outer casing due to the excess pressure in the exhaust pipe. This casing has a detrimental effect on the damping behavior of the exhaust silencer.

Ein weiterer Ansaugschalldämpfer ist aus der Druckschrift US 4 350 223 A bekannt. Dieser Ansaugschalldämpfer ist in eine flexible, aus einem Wellschlauch bestehende Leitung eingesetzt, die eine die Umgebungsluft ansaugende Öffnung in der Karrosserie des Kraftfahrzeugs mit dem Ansaugstutzen des Luftfilters verbindet. Dieser Ansaugschalldämpfer dämpft die im Einsaugbereich entstehenden Luftgeräusche innerhalb eines schmalen Frequenzbandes, das sich zu beiden Seiten der Resonanzfrequenz des Resonators ausdehntAnother intake silencer is known from the publication US 4 350 223 A. This intake silencer is inserted into a flexible line consisting of a corrugated hose that connects an opening in the body of the vehicle that takes in the ambient air with the intake port of the air filter. This intake silencer dampens the air noise that occurs in the intake area within a narrow frequency band that extends to both sides of the resonance frequency of the resonator.

Einen in gleicher Weise aufgebauten Resonator sieht die technische Lehre der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 34 634 A1 vor, der unmittelbar im Ansaugstutzen des Filters integriert ist. Zwei Reihen von Öffnungen verbinden den als Ansaugrohr des Ansaugschalldämpfers dienenden Ansaugstutzen des Filters mit dem Innenraum des umgebendenThe technical teaching of the German patent application DE 32 34 634 A1 provides for a resonator constructed in the same way, which is integrated directly into the intake manifold of the filter. Two rows of openings connect the intake manifold of the filter, which serves as the intake pipe of the intake silencer, with the interior of the surrounding

Resonators. Dabei sind diese beiden Reihen von Öffnungen so angeordnet, daß sie, bezogen auf die spezifische Eigenresonanzfrequenz des Ansaugstutzens eine &lgr;/2- und &lgr;/4-Dämpfung bewirken. Dadurch wird die Effektivität des Dämpfers verbessert, nicht aber seine Frequenzbreite.Resonator. These two rows of openings are arranged in such a way that they produce a λ/2 and λ/4 damping in relation to the specific natural resonance frequency of the intake manifold. This improves the effectiveness of the damper, but not its frequency range.

Ein mit Dämmaterial &ldquor;gestopfter" Ansaugschalldämpfer vergleichbarer Bauart integriert in den Ansaustutzen eines Ladeluftkühlers ist aus der deutschen Patentschrift DE 35 31 353 C2 für eine Brennkraftmaschine mit Auflader bekannt.An intake silencer of a similar design, "stuffed" with insulating material and integrated into the intake port of a charge air cooler, is known from the German patent DE 35 31 353 C2 for an internal combustion engine with a supercharger.

Die Ansaugschalldämpfer des vorstehend beispielhaft dargestellten Standes der Technik zeigen insgesamt den Nachteil, nur innerhalb eines vergleichsweise schmalen Frequenzbandes brauchbar zu dämpfen.The intake silencers of the prior art exemplified above have the overall disadvantage of only providing useful attenuation within a comparatively narrow frequency band.

Zudem sind mit Dämmmaterial gestopfte Dämpfer nur für Anlagen geeignet, die einen nur massigen Überdruck aufweisen. Für einen Einsatz in einer Laderansaugleitung, in der ein vergleichsweise hoher Überdruck auftritt, sind mit Dämmstoffen gedämpfte Schalldämpfer unbrauchbar.In addition, silencers filled with insulating material are only suitable for systems that only have a moderate overpressure. For use in a charger intake line, in which a comparatively high overpressure occurs, silencers filled with insulating material are unusable.

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 92/14922 A1 ist bekannt, einen breitbandig wirkenden Ansaugschalldämpfer durch Parallelschalten unterschiedlich langer gedeckter Seitenrohrresonatoren herzustellen. Obwohl diese Resonatoren zum Teil durch eine labyrinthartige Bauweise raumsparend ausgelegt sind, bleibt dieser Ansaugschalldämpfer doch noch immer so raumgreifend, daß er im Kraftfahrzeugbau praktisch nicht verwendbar ist.From the international patent application WO 92/14922 A1 it is known to produce a broadband intake silencer by connecting different lengths of covered side pipe resonators in parallel. Although these resonators are partly designed to save space thanks to a labyrinth-like construction, this intake silencer is still so space-consuming that it is practically unusable in motor vehicle construction.

Um für Ansaugschalldämpfer einerseits eine effektive Breitbandigkeit herzustellen, andererseits aber eine ausladende Bauweise zu vermeiden, sind aus der europäischen Patentschrift ER. 242 797 B1 für Diffusoren und aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 34 408 A1 für einen Seitenzweigresonator durch Klappen und Ventile abstimmbareIn order to create an effective broadband for intake silencers on the one hand, but to avoid a bulky design on the other, European patent specification ER. 242 797 B1 for diffusers and German patent application DE 41 34 408 A1 for a side branch resonator contain flaps and valves that can be adjusted.

Dämpfersysteme bekannt, die nach Maßgabe der Motordrehzahl stellbar sind.Damper systems are known that can be adjusted according to the engine speed.

Der Nachteil dieser Systeme besteht darin, daß trotz dem Erfordernis einer mehr oder minder aufwendigen Regelvorrichtung noch immer erheblich mehr Einbauraum benötigt wird als für die eingangs beschriebenen schmalbandigen Durchflußresonatoren.The disadvantage of these systems is that, despite the requirement of a more or less complex control device, considerably more installation space is still required than for the narrow-band flow resonators described above.

Diesem Stand der Ansaugschalldämpfung steht der zunehmende Druck des wachsenden öffentlichen Umweltbewußtseins gegenüber, das Kraftfahrzeuge mit einem deutlich geringeren Kraftstoffverbrauch fordert. Zur Verwirklichung dieses Ziels sind Auflader, und zwar hochwirksame Auflader, in Zukunft unvermeidbar.This level of intake sound insulation is counteracted by the increasing pressure of growing public environmental awareness, which demands vehicles with significantly lower fuel consumption. To achieve this goal, superchargers, and highly efficient ones at that, will be unavoidable in the future.

Die derzeit zu diesem Zweck eingesetzten Turbolader arbeiten zu diesem Zweck mit Rotor-Drehzahlen bis nahezu 200 000 min"¹-. Es ist verständlich, daß Turbolader mit einem derart hohen Anforderungsprofil nur mit Fertigungstoleranzkompromissen praxisnah wirtschaftlich bleiben können.· Hierauf ist die starke akustische Abstrahlung solcher Turbolader, nämlich das typische &ldquor;Turboladerpfeifen" im Frequenzbereich von rund 2-4 kHz, zurückzuführen. Dabei entstehen durch die Ladevorgänge selbst in der Ansaugleitung noch einmal im Frequenzband von 4-6 kHz liegende deutlich abstrahlende breitbandige Geräusche, die als &ldquor;Fauchen" bezeichnet werden.The turbochargers currently used for this purpose operate at rotor speeds of up to almost 200,000 ^rpm . It is understandable that turbochargers with such a high requirement profile can only remain economically viable in practice with compromises in manufacturing tolerances. This is the reason for the strong acoustic radiation of such turbochargers, namely the typical "turbocharger whistle" in the frequency range of around 2-4 kHz. The charging processes themselves produce clearly radiated broadband noises in the frequency band of 4-6 kHz in the intake line, which are referred to as "hissing".

Dies bedeutet, daß umweltfreundlichere Kraftfahrzeuge in absehbarer Weise nicht ohne Breitband-Luftschallabsorber auskommen werden, die insbesondere zur Ansaugschalldämpfung in Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen, die von einem Auflader aufgeladen werden, ein Frequenzband im Bereich von 2 - 6 kHz wirksam zu dämpfen vermögen.This means that more environmentally friendly motor vehicles will not be able to do without broadband airborne sound absorbers in the foreseeable future, which are particularly suitable for reducing intake sound in motor vehicles with internal combustion engines that are charged by a supercharger and are able to effectively attenuate a frequency band in the range of 2 - 6 kHz.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen sicherlich auch anderweitig einsetzbaren Breitband-Luftschallabsorber, speziell jedoch einen Ansaugschalldämpfer für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, der bei kleinstmöglichem und flexibel anpaßbarem Bauvolumen in flexibler Anpassung an die spezifischen Einsatzerfordernisse Luftschallgeräusche über ein breites Frequenzband gleichmäßig wirksam zu dämpfen vermag. Speziell soll ein solcher Ansaugschalldämpfer in der Lage sein, die bei Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen durch Turbolader erzeugten und lautstark abgestrahlen Störgeräusche im Frequenzband von rund 2-6 kHz so zu dämpfen, daß sie sowohl außerhalb des Fahrzeugs als auch im Fahrzeug selbst praktisch nicht mehr wahrnehmbar sind.The invention is therefore based on the task of creating a broadband airborne sound absorber that can certainly also be used for other purposes, but in particular an intake silencer for an internal combustion engine, which is able to dampen airborne noise evenly and effectively over a wide frequency band with the smallest possible and flexibly adaptable construction volume and which can be flexibly adapted to the specific application requirements. In particular, such an intake silencer should be able to dampen the noise generated by turbochargers in motor vehicle internal combustion engines and emitted at high volume in the frequency band of around 2-6 kHz so that it is practically no longer perceptible both outside the vehicle and in the vehicle itself.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Ansaugschalldämpfer der eingangs genannten Art die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale auf.To achieve this object, an intake silencer of the type mentioned at the outset has the features mentioned in patent claim 1.

In einem Kraftfahrzeug mit Aufladung der Brennkraftmaschine erzielt ein Ansaugschalldämpfer dann die größte Wirkung, wenn er entsprechend der Merkmale des Anspruchs 9, insbesondere der Merkmale des Anspruchs 10, in den Ansaugkanal eingeschaltet ist.In a motor vehicle with a turbocharged internal combustion engine, an intake silencer achieves the greatest effect when it is installed in the intake duct in accordance with the features of claim 9, in particular the features of claim 10.

Der Ansaugschalldämpfer gemäß der Erfindung ist dementsprechend so aufgebaut, daß die Ansaugluft den Dämpfer durchströmt, und zwar in einem Ansaugrohr, das über die gesamte axiale Länge, auf der die Dämpfung bewirkt wird, von einem einzigen, vorzugsweise zweischalig ausgebildeten Resonatorgehäuse umgeben ist. Innerhalb dieses Resonatorgehäuses ist das Ansaugrohr in an sich bekannter Weise mit Öffnungen versehen, die die Wand des Ansaugrohres beidseitig offen durchsetzen und den Innenraum des Ansaugrohres mit dem Innenraum der in dem Resonatorgehäuse ausgebildeten Resonatorkammern verbindet. Im Gegensatz zum Stand der Technik besteht das AnsaugrohrThe intake silencer according to the invention is accordingly designed so that the intake air flows through the silencer in an intake pipe which is surrounded by a single, preferably double-shelled resonator housing over the entire axial length over which the damping is effected. Within this resonator housing, the intake pipe is provided with openings in a manner known per se which pass through the wall of the intake pipe open on both sides and connect the interior of the intake pipe with the interior of the resonator chambers formed in the resonator housing. In contrast to the prior art, the intake pipe

jedoch nicht aus einem lediglich mehr oder minder dünnen Stahlblech, sondern aus Werkstoffen wie beispielsweise Aluminium, Sintermetallen, Kunststoffen oder Hartgummi, die die Herstellung des Ansaugrohres auch mit grösseren Wandstärken ermöglichen, ohne dass dieses dadurch unbrauchbar schwer wird. Vorzugsweise liegt die Wandstärke des Ansaugrohres im Bereich von 0,6 bis 5 mm, insbesondere im Bereich zwischen 1 bis 3 mm einschliesslich. Im einzelnen ist die Wandstärke des Ansaugrohres, bzw. die Innenwandhöhe der Öffnung in der Wand des Ansaugrohres eine Frage der Abstimmung zwischen der Querschnittsfläche der öffnung, dem Volumen der angeschlossenen Resonatorkammer und der Breite und Frequenzlage des einzustellenden Resonanzabsorbtionsbandes. Die Öffnung und die Resonatorkammer bilden also einen auf das zu dämpfende Frequenzband abgestimmten HELMHOLTZ-Resonator.however, not from a more or less thin sheet of steel, but from materials such as aluminum, sintered metals, plastics or hard rubber, which also enable the production of the intake pipe with larger wall thicknesses without making it unusably heavy. The wall thickness of the intake pipe is preferably in the range of 0.6 to 5 mm, in particular in the range between 1 and 3 mm inclusive. In detail, the wall thickness of the intake pipe, or the inner wall height of the opening in the wall of the intake pipe, is a question of coordination between the cross-sectional area of the opening, the volume of the connected resonator chamber and the width and frequency position of the resonance absorption band to be set. The opening and the resonator chamber therefore form a HELMHOLTZ resonator tuned to the frequency band to be dampened.

Die Breite des so einstellbaren aktiven Resonanzabsorbtions-Frequenzbandes nimmt dabei zu mit abnehmender Querschnittsfläche der Öffnung. Da mit abnehmender Querschnittsfläche der Öffnung aber gleichzeitig auch der Wirkungsgrad der Ankopplung, also der Grad der erzielbaren Dämpfung, abnimmt, muss die Querschnittsfläche der Öffnung zunächst zwischen diesen beiden Grenzparametern optimiert werden.The width of the active resonance absorption frequency band that can be adjusted in this way increases with decreasing cross-sectional area of the opening. However, since the efficiency of the coupling, i.e. the degree of achievable damping, also decreases with decreasing cross-sectional area of the opening, the cross-sectional area of the opening must first be optimized between these two limit parameters.

Der durch das Resonatorgehäuse um das gelochte Ansaugrohr herum gebildete Ringraum ist durch quer zum axialen Verlauf des Ansaugrohres ausgerichtete Kammerwände in eine Folge in axialer Richtung aufeinanderfolgender Resonatorkammern mit jeweils voneinander verschiedenem Volumen unterteilt. Diese Kammerwände sind zweckmäßigerweise am Resonatorgehäuse selbst angeformt und umschließen ein als Einlegeteil ausgebildetes Ansaugrohr. Alternativ kann jedoch ohne weiteres auch das Ansaugrohr fest mit den diesesThe annular space formed by the resonator housing around the perforated intake pipe is divided by chamber walls aligned transversely to the axial course of the intake pipe into a series of axially successive resonator chambers, each with a different volume. These chamber walls are expediently formed on the resonator housing itself and enclose an intake pipe designed as an insert. Alternatively, however, the intake pipe can also be firmly connected to the

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umschließenden Kammerwänden ausgebildet und in dieser Form als Einlegeteil im Resonatorgehäuse eingebracht sein. Entscheidend ist lediglich, daß die in dieser Weise gebildeten Resonatorkammern hermetisch gegeneinander abgegrenzt sind. Dabei bedeutet &ldquor;hermetisch gegeneinander abgegrenzt", daß die einzelnen Kammern pneumatisch und akustisch so gegeneinander abgegrenzt sind, daß die von ihnen umschlossenen Luftvolumina leicht ankoppeln und nach dem Einschwingen ungestört ein stabiles Resonanzschwingverhalten aufrechterhalten können, also eine stabile Federkonstante aufweisen.enclosing chamber walls and inserted in this form as an insert in the resonator housing. The only decisive factor is that the resonator chambers formed in this way are hermetically separated from one another. "Hermetically separated from one another" means that the individual chambers are pneumatically and acoustically separated from one another in such a way that the air volumes they enclose can easily couple and, after starting to oscillate, can maintain a stable resonance oscillation behavior without disruption, i.e. have a stable spring constant.

Zu beachten ist dabei, daß weder das Ansaugrohr, noch das Resonatorgehäuse eine lineare Längsachse aufzuweisen brauchen, koaxial ausgelegt zu sein brauchen oder gar rotationssymmetrisch ausgelegt sein müssen. Das Resonnanzverhalten jeder einzelnen Resonatorkammer ist letztendlich nur durch das schwingfähige Luftvolumen hinsichtlich seiner Resonanzfrequenz bestimmt, und nicht dadurch, daß alle Kamerwände- parallel zueinander stehen, das Ansaugrohr zentral im Resonatorgehäuse verläuft oder gar die Kammerwände parallel zueinander angeordnet sind.It should be noted that neither the intake pipe nor the resonator housing need to have a linear longitudinal axis, need to be designed coaxially or even need to be designed rotationally symmetrically. The resonance behavior of each individual resonator chamber is ultimately only determined by the oscillating air volume in terms of its resonance frequency, and not by all chamber walls being parallel to one another, the intake pipe running centrally in the resonator housing or even the chamber walls being arranged parallel to one another.

Entscheidend ist weiterhin, daß der im Ansaugluftstrom auftretende Schalldruck durch die Öffnungen hindurch und über die in dem Öffnungsvolumen schwingende (und durch Wandreibung gedämpfte) Luftmasse auf jede der im Resonatorgehäuse ausgebildeten Kammern einwirken kann, und zwar auf jede dieser Kammern separat, ohne daß eine der Kammern durch eine der Öffnungen im Ansaugrohr über die Kammertrennwände hinweg zur Nachbarkammer überbrückt wird.It is also crucial that the sound pressure occurring in the intake air flow can act through the openings and via the air mass vibrating in the opening volume (and dampened by wall friction) on each of the chambers formed in the resonator housing, and on each of these chambers separately, without one of the chambers being bridged to the adjacent chamber by one of the openings in the intake pipe across the chamber dividing walls.

Aufgrund dieser Gegebenheiten läßt sich der Ansaugschalldämpfer der Erfindung bei kleinstmöglicher Baugröße praktisch jedem verfügbaren Einbauraum anpassen.Due to these circumstances, the intake silencer of the invention can be adapted to practically any available installation space with the smallest possible size.

Für jede der einzelnen Resonatorkammern läßt sich das dieser zugeordnete dämpfende Resonanzband primär durch die Bemessung des Kammervolumens und durch die Wandstärke der Ansaugrohrwand im Bereich der der jeweiligen Kammer zugeordneten Öffnungen abstimmen. Für die dabei pro Kammer einstellbare Bandbreite gilt grundsätzlich, daß das wirksame Frequenzband umso breiter wird, je kleiner die Öffnungsfläche wird. Mit kleiner werdender Öffnungsfläche nimmt jedoch auch der Betrag der Dämpfung ab, so daß ein Kompromiß zwischen der erforderlichen Dämpfungswirkung und der erzielbaren Breitbandigkeit der Dämpfung jeder Kammer eingestellt werden muß.For each of the individual resonator chambers, the damping resonance band assigned to it can be adjusted primarily by measuring the chamber volume and by the wall thickness of the intake pipe wall in the area of the openings assigned to the respective chamber. The basic rule for the bandwidth that can be set for each chamber is that the smaller the opening area, the wider the effective frequency band becomes. However, as the opening area becomes smaller, the amount of damping also decreases, so that a compromise must be made between the required damping effect and the achievable broadband damping of each chamber.

Um hierbei einen lückenlosen Breitband-Luftschallabsorber zu erhalten, wird dann die Nachbarkammer so abgestimmt, daß sich die beispielsweise obere Frequenz des Absorptionsbandes eine Kammer und die untere Frequenz des Absorptionsbandes der Nachbarkammer ausreichend breit überlappen. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die aufeinanderfolgenden Kammern so auszulegen, daß deren Volumina von einer zur nächsten Zelle stetig abnimmt oder zunimmt. Dies soll bedeuten, daß in einer bestimmten Richtung das Resonatorkammervolumen der in axialer Folge unmittelbar aufeinanderfolgenden Kammern stetig zunimmt, und zwar durchgehend von der ersten bis zu letzten Kammer, und in umgekehrter Richtung dementsprechend stetig abnimmt. Dabei sind Zunahme und Abnahme der Kammervolumina von Kammer zu Kammer prinzipiell unabhängig von der Richtung, in der die Ansaugluft den Ansaugschalldämpfer durchströmt. In beiden Fällen wird eine weitgehend gleiche akustische Dämpfung erzielt.In order to obtain a seamless broadband airborne sound absorber, the neighboring chamber is then tuned so that, for example, the upper frequency of the absorption band of one chamber and the lower frequency of the absorption band of the neighboring chamber overlap sufficiently. In this context, it has proven advantageous to design the successive chambers so that their volumes decrease or increase continuously from one cell to the next. This means that in a certain direction the resonator chamber volume of the chambers immediately following one another in axial sequence increases continuously, from the first to the last chamber, and decreases accordingly in the opposite direction. The increase and decrease in the chamber volumes from chamber to chamber are in principle independent of the direction in which the intake air flows through the intake silencer. In both cases, largely the same acoustic damping is achieved.

Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auf einer Länge des Resonatorgehäuses von nicht einmal 30 cm und einer Folge von 5 bis 10 Kammern abgestimmte Ansaugschalldämpfer herstellen, die praktischIn this way, for example, it is possible to produce tuned intake silencers with a resonator housing length of less than 30 cm and a sequence of 5 to 10 chambers, which are practically

lückenlos ein Dämpfungsfrequenzband im Bereich von 1-10 kHz erfassen.capture a continuous attenuation frequency band in the range of 1-10 kHz.

Das Ansaugrohr und der Resonator des Ansaugschalldämpfers der Erfindung können prinzipiell aus beliebigen Werkstoffen hergestellt werden. Dabei können im Gegensatz zu den bekannten einkammrigen Schmalband-Ansaugschalldämpfern beim Ansaugschalldämpfer der Erfindung die Ansaugleitung und das Resonatorgehäuse auch aus dem gleichen Werkstoff gefertigt werden, da die Resonatorgehäuseschale praktisch keine Abstrahlung aufweist. Auch brauchen keine zusätzlichen Dämpfungswerkstoffe verwendet zu werden, um ein Abstrahlen der Geräusche aus dem Resonatorgehäuse zu unterbinden.The intake pipe and the resonator of the intake silencer of the invention can in principle be made of any material. In contrast to the known single-chamber narrow-band intake silencers, the intake line and the resonator housing of the intake silencer of the invention can also be made of the same material, since the resonator housing shell has practically no radiation. There is also no need to use additional damping materials to prevent the noise from radiating from the resonator housing.

Vorzugsweise wird der Ansaugschalldämpfer der Erfindung aus wärmebeständigem, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff, aus Hartgummi oder auch aus porösen Sinterwerkstoffen oder anderen porösen Werkstoffen, vor allem aus Aluminium, hergestellt.Preferably, the intake silencer of the invention is made of heat-resistant, preferably fiber-reinforced plastic, of hard rubber or of porous sintered materials or other porous materials, especially aluminum.

Für die Ankopplung des in jeder einzelnen Resonatorkammer verfügbaren Luftvolumens an den Schalldruck in der Ansaugleitung und für die sich in der jeweiligen Resonatorkammer einstellende dämpfende Eigenfrequenz und der Breite ihres wirksamen Frequenzbandes sind, wie dargestellt, lediglich die Querschnittsfläche der einzelnen Öffnung, die Anzahl der Öffnungen je Kammer und die Wandstärke des Ansaugrohres bestimmend. Die geometrische Fcrni der einzelnen Öffnung dagegen ist grundsätzlich ohne, zumindest ohne nennenswerten Einfluß auf die Kenndaten des Ansaugschalldämpfers der Erfindung. So können die die einzelnen Resonatorkammern mit dem Inneren des Ansaugrohres verbindenden Öffnungen sowohl rund, d.h. genau genommen zylindrisch, sein, als auch oval, eiförmig, schlitzförmig als auch vieleckig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind jedoch sämtliche Öffnungen des AnsaugrohresAs shown, only the cross-sectional area of the individual opening, the number of openings per chamber and the wall thickness of the intake pipe are decisive for the coupling of the air volume available in each individual resonator chamber to the sound pressure in the intake line and for the damping natural frequency that occurs in the respective resonator chamber. The geometric shape of the individual opening, on the other hand, has basically no, or at least no significant, influence on the characteristics of the intake silencer of the invention. The openings connecting the individual resonator chambers to the interior of the intake pipe can be round, i.e. strictly speaking cylindrical, as well as oval, egg-shaped, slit-shaped or polygonal. Preferably, however, all openings in the intake pipe are

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mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung des Ansaugschalldämpfers erleichtert seine Abstimmbarkeit.with a circular cross-section. This design of the intake silencer makes it easier to adjust.

Beim Einsatz in Kraftfahrzeugen mit Aufladern ist der in seiner Wirkung praktisch strömungsverlustfrei arbeitende Ansaugschalldämpfer vorzugsweise zwischen dem Lader und dem Ladeluftkühler unmittelbar in die Ansaugleitung eingeschaltet. Dabei ist der Ansaugschalldämpfer der Erfindung weiterhin prinzipiell so dicht wie möglich am Druckstutzen des Laders anzuschließen, insbesondere unmittelbar an diesen anzuflanschen oder über eine möglichst kurze akustisch isolierende Verbindung an diesen anzuschließen, oder aber, vorzugsweise, unmittelbar in den Druckstutzen des Turboladers zu integrieren, beispielsweise in der aus der deutschen Patentschrift DE 35 31 353 C2 für den Ansaugstutzen eines Ladeluftkühlers bekannten Art und Weise.When used in motor vehicles with turbochargers, the intake silencer, which operates with practically no flow loss, is preferably installed directly in the intake line between the charger and the intercooler. The intake silencer of the invention should also be connected as close as possible to the pressure port of the charger, in particular directly flanged to it or connected to it via the shortest possible acoustically insulating connection, or preferably integrated directly into the pressure port of the turbocharger, for example in the manner known from German patent DE 35 31 353 C2 for the intake port of an intercooler.

Die Erfindugn ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur, nämlich dieThe invention is explained in more detail below using an embodiment in conjunction with the drawing. The only figure, namely the

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Darstellung und bei abgenommenem Deckel des Resonatorgehäuses.Figure 1 shows an embodiment of the invention in perspective view and with the cover of the resonator housing removed.

Der in Fig. 1 gezeigte Ansaugschalldämpfer 1 für eine Brennkraftmaschine besteht aus einem die Ansaugluft im Durchstrom führenden Ansaugrohr 2 und einem dieses unter Bildung eines geschlossenen Ringraumes 2 umschließenden zweischalig ausgebildeten Resonatorgehäuse 4, wobei in der Fig. 1 der besseren Übersichtlichkeit halber lediglich eine der beiden paßgenau zusammenfügbaren Gehäuseschalen gezeigt ist. Der Ansaugschalldämpfer 1 ist mit einem Einlaßstutzen 5 und einem Auslaßstutzen 6 zum Einschalten in die Ansaugleitung derThe intake silencer 1 shown in Fig. 1 for an internal combustion engine consists of an intake pipe 2 that carries the intake air through the flow and a two-shell resonator housing 4 that surrounds the latter to form a closed annular space 2, whereby only one of the two precisely fitted housing shells is shown in Fig. 1 for the sake of clarity. The intake silencer 1 is provided with an inlet connection 5 and an outlet connection 6 for connection to the intake line of the

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Brennkraftmaschine ausgerüstet. Dabei ist zum Zwecke der besseren Beschreibung der Erfindung vorliegend der Einlaßstutzen 5 als einteilig mit dem Ansaugrohr ausgebildet dargestellt, während der Auslaßstutzen 6 als einstückig mit der dargestellten Resonatorgehäuseschale verbunden gezeigt ist. Diese Art der Ausgestaltung der Anschlußstutzen ist prinzipiell beliebig austauschbar. Vorzugsweise sind jedoch beide Anschlußstutzen, also sowohl der Einlaßstutzen als auch der Auslaßstutzen, einstückig mit dem Resonatorgehäuse ausgebildet und zwar in vorzugsweise der Weise, daß einer der beiden Anschlußstutzen an einer der beiden Resonatorgehäuseschalen, der andere an der jeweils anderen Gehäuseschale angeformt oder anderweitig mit dieser ausgebildet sind. Dies bewirkt, daß bei einer zweischaligen Ausgestaltung des Ansaugrohres als Einlegteil in das Resonatorgehäuse ein vorspannend schließender und Dichtzwecken dienender Schließdruck beim Verschließen des Resonatorgehäuses durch Schweißen, Verschrauben oder anderweitig ausgeübt werden kann.Internal combustion engine. For the purpose of better describing the invention, the inlet nozzle 5 is shown as being formed in one piece with the intake pipe, while the outlet nozzle 6 is shown as being connected in one piece with the resonator housing shell shown. This type of design of the connection nozzles is in principle interchangeable. Preferably, however, both connection nozzles, i.e. both the inlet nozzle and the outlet nozzle, are formed in one piece with the resonator housing, preferably in such a way that one of the two connection nozzles is formed on one of the two resonator housing shells, the other on the other housing shell or is otherwise formed with it. This means that with a two-shell design of the intake pipe as an insert in the resonator housing, a pre-tensioning closing pressure for sealing purposes can be exerted when the resonator housing is closed by welding, screwing or otherwise.

In der Rohrwand des Ansaugrohres 2 sind öffnungen 7 ausgebildet, die das Innere des Ansaugrohres 2 mit dem Ringraum 3 des Resonatorgehäuses 4 verbinden. Jede dieser Öffnungen ist im Querschnitt kreisförmig ausgebildet, und hat bei einer Wandstärke des Ansaugrohres 2 im Öffnungsbereich von 2 mm einen Durchmesser von 3 mm.Openings 7 are formed in the pipe wall of the intake pipe 2, which connect the interior of the intake pipe 2 with the annular space 3 of the resonator housing 4. Each of these openings is circular in cross-section and has a diameter of 3 mm in the opening area with a wall thickness of the intake pipe 2 of 2 mm.

Quer zur Längsachse des Ansaugrohres 2 sind in jeder der beiden Halbschalen des Resonatorgehäuses 4 sich beim aufsetzenden Schließen des Gehäusedeckels schließend ergänzende Kammerwände 8 ausgebildet, die bei geschlossenem Ansaugschalldämpfer die äußere Oberfläche des Ansaugrohresss 2 dichtend umschließend. Auf diese Weise werden bei geschlossenem Resonatorgehäuse im Resonator in axialer Folge aufeinanderfolgend Resonatorkammern 9 gebildet, dieTransverse to the longitudinal axis of the intake pipe 2, in each of the two half-shells of the resonator housing 4, complementary chamber walls 8 are formed which close when the housing cover is closed, sealingly enclosing the outer surface of the intake pipe 2 when the intake silencer is closed. In this way, when the resonator housing is closed, resonator chambers 9 are formed in the resonator in axial succession, which

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jeweils eine von der anderen abweichende Volumina aufweisen. Dabei sind die einzelnen Kammervolumina nicht nur durch die Abstände der Kammertrennwände 8 voneinander, sondern auch durch die spezifische Gestaltung des Resonatorgehäuses 4 selbst bestimmt.each have a volume that differs from the other. The individual chamber volumes are determined not only by the distances between the chamber partition walls 8, but also by the specific design of the resonator housing 4 itself.

Die Öffnungen 7 sind im Ansaugrohr 2 so angeordnet, daß jede der Resonatorkammern 9 mit dem Inneren des Ansaugrohress 2 verbunden ist, und zwar unter Bildung einer kleinen schwingfähigen Luftmasse in der Öffnung, in der Weise, daß dabei keine der Kamerwände überbrückt, d.h. mit einer der benachbarten Kammern kurzgeschlossen wird.The openings 7 are arranged in the intake pipe 2 in such a way that each of the resonator chambers 9 is connected to the interior of the intake pipe 2, namely by forming a small vibrating air mass in the opening, in such a way that none of the chamber walls are bridged, i.e. short-circuited with one of the adjacent chambers.

Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, weisen alle Öffnungen 7 des Ansaugrohres 2 die gleiche geometrische Konfiguration und die gleichen Dimensionen auf.As shown schematically in Fig. 1, all openings 7 of the intake pipe 2 have the same geometric configuration and the same dimensions.

Im Idealfall sollten sowohl die Verteilung als auch die Anzahl der im Ansaugrohr 2 pro Kammer 9 vorgesehene Öffnungen 7 von Kammer zu Kammer- identisch sein. In der in Fig. 1 schematisch dargestellten Weise wird sich dies in der Praxis jedoch nur selten verwirklichen lassen, da auf Raumgestaltungen und Baugrößen des Ansaugschalldämpfers in konstruktiver Hinsicht Rücksicht zu nehmen ist.Ideally, both the distribution and the number of openings 7 provided in the intake pipe 2 per chamber 9 should be identical from chamber to chamber. In the manner shown schematically in Fig. 1, however, this can only rarely be achieved in practice, since the spatial layout and size of the intake silencer must be taken into account in the design.

In der in Fig. 1 dargestellten Weise ist das Ansaugrohr innerhalb des Resonatorgehäuses 4 mit einem ovalen Querschnitt ausgebildet, wobei ein vom Einlaßstutzen 5 bis zum Auslaßstutzen 6 durchgehender rinnenartiger Bereich des Ansaugrohress 2 keine Löcher 7 aufweist. Dies dient dem Zweck, mit der Ansaugluft mitgeführte Feuchtigkeit, beispielsweise Luftfeuchtigkeit oder Ölstaub, beim Kondensieren im Ansaugarohr 2 nicht in die Resonatorkammern 9 durch die Öffnungen 7 hindurch abtropfen zu lassen, sondern dieses Kondensat ohne Austritt in das Resonatorgehäuse aus dem Auslaßstutzen 6 des Ansaugschalldämpfers 1 herauslaufen zuIn the manner shown in Fig. 1, the intake pipe within the resonator housing 4 is designed with an oval cross-section, with a channel-like area of the intake pipe 2 that runs from the inlet nozzle 5 to the outlet nozzle 6 having no holes 7. This serves the purpose of preventing moisture carried along with the intake air, for example air humidity or oil dust, from dripping into the resonator chambers 9 through the openings 7 when condensing in the intake pipe 2, but rather allowing this condensate to flow out of the outlet nozzle 6 of the intake silencer 1 without exiting into the resonator housing.

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lassen (dabei ist zu beachten, daß bei der in Fig. 1 gezeigten Darstellung die räumliche Lage des Schalldämpfers 1 nicht seiner Einbaulage entspricht. Diese wird nach einer Drehung des in Fig. 1 gezeigten Ansaugschalldämpfers 1 um 90° im Uhrzeigersinn um die Längsachse des Ansaugrohres 2 herum erhalten).(it should be noted that in the illustration shown in Fig. 1 the spatial position of the silencer 1 does not correspond to its installation position. This is obtained after rotating the intake silencer 1 shown in Fig. 1 by 90° clockwise around the longitudinal axis of the intake pipe 2).

Claims

RIGHTS TO PROTECTION. .

1. Intake silencer for an internal combustion engine, consisting of an intake pipe that carries the intake air and a resonator housing that surrounds it to form a closed annular space, with an inlet connection and an outlet connection, with openings in the pipe wall of the intake pipe that connect the interior of the intake pipe with the interior of the resonator, whereby one or an axial sequence of several chamber walls (8) aligned transversely to the longitudinal axis of the intake pipe (2) and enclosing it in the resonator housing (4) form resonator chambers (9) of different volumes that are hermetically sealed off from one another, and with an arrangement of the openings (7) in the pipe wall of the intake pipe (2) such that each of the resonator chambers (9) communicates with the interior of the intake pipe and none of the chamber walls (8) is bridged, characterized by

a dimensioning of the resonator chamber volume, the cross-sectional area of the opening (7) and the wall thickness of the intake pipe (2) in the area of the respective opening (7) corresponding to the wall height of the opening (7), for each individual resonator chamber (9) based on the position and width of a resonance frequency band specified for this respective design.

2. Intake silencer according to claim 1,
marked by

a circular-cylindrical shape of the openings (7) in the pipe wall of the intake pipe (2).

3. Intake silencer according to one of claims 1 or 2, characterized by

an arrangement of the openings (7) in the pipe wall of the intake pipe such that each of the resonator chambers (9) communicates with the interior of the intake pipe (2) via an equal number of openings.

4. Intake silencer according to one of claims 1 to 3, characterized by

an oval or flattened oval cross-section of the intake pipe (2).

5. Intake silencer according to one of claims 1 to 4, characterized by

a wall sector in the base area of the intake pipe (2) that runs continuously from the inlet nozzle (5) to the outlet nozzle (6) without openings, based on the intended installation position of the intake pipe (2) in the intake silencer (1) and of the intake silencer on the internal combustion engine.

6. Intake silencer according to one of claims 1 to 5, characterized by

a two-shell design of the intake pipe (2) with an axial separation plane as well as a two-shell design of the resonator housing (4) with an axial separation plane.

7. Intake silencer according to one of claims 1 to 6, characterized by

the design of the intake pipe (2) as an insert in the resonator housing (4).

8. Intake silencer according to one of claims 1 to 7, characterized by

Inlet and outlet ports (6) molded onto the resonator housing.

9. Motor vehicle with an internal combustion engine, a supercharger, an intercooler and with an intake silencer according to one of claims 1 to 8,

marked by

the connection of the intake silencer (1) immediately behind or on or integrated in the pressure port of the charger.