DE10143686A1 - Venting device for internal combustion engine, has channel of venting valve protruding into venting line connected to Helmholtz resonator tuned to frequency range of noise to be suppressed - Google Patents
Venting device for internal combustion engine, has channel of venting valve protruding into venting line connected to Helmholtz resonator tuned to frequency range of noise to be suppressedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen. The invention relates to a ventilation device for internal combustion engines with the The preamble of claim 1 features mentioned.
Vorbekannt ist durch die Schrift DE 35 09 439 C 2 eine Vorrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, bei der im Kurbelgehäuse ein geringer, annähernd konstanter Unterdruck aufrechterhalten werden soll. Die Vorrichtung enthält im wesentlichen Elemente des sogenannten PCV-Systems (Positive Crankcase Ventilations System), bei dem zum Entlüften des Kurbelgehäuses die Kurbelgehäusegase abgesaugt werden und gleichzeitig eine lastabhängige Zufuhr von gereinigter Frischluft über den Ansaugluftfilter in den Motor erfolgt. Während des Leerlaufes ergibt sich ein Spülen des Zylinder-Kurbelgehäuses. Die Frischluft vermischt sich mit dem Gemisch aus den Durchblasgasen, den sogenannten Blow-by-Gasen, und zusätzlich mit Motoröl. Die Systemsteuerung erfolgt über abgestimmte Drosseln und Ventile. Die Blow-by-Gase werden dem Ansaugsystem des Motors wieder zugeführt. Die in den Blow-by-Gasen enthaltenen Wasser- und Kraftstoffdämpfe werden zusammen mit der zugemischten Frischluft kontinuierlich aus dem Kurbelgehäuse herausgeführt. A device for venting is previously known from the document DE 35 09 439 C 2 of the crankcase of an internal combustion engine, in which in the crankcase low, approximately constant negative pressure is to be maintained. The device essentially contains elements of the so-called PCV system (positive Crankcase Ventilations System), in which to vent the crankcase Crankcase gases are extracted and at the same time a load-dependent supply of cleaned fresh air via the intake air filter into the engine. During the When the engine is idling, the cylinder crankcase is flushed. The fresh air mixed deal with the mixture of the blow-by gases, the so-called blow-by gases, and additionally with engine oil. The system control takes place via coordinated chokes and Valves. The blow-by gases are fed back into the engine's intake system. The water and fuel vapors contained in the blow-by gases become together with the fresh air added continuously from the crankcase led out.
Weiterhin ist durch die Schrift DE 42 12 968 A 1 ein Druckregelventil für die Kurbelgehäuseentlüftung vorbekannt, welches zur Einstellung eines bestimmten Unterdruckes im Kurbelgehäuse dient und beispielsweise in der Entlüftungsleitung zwischen Kurbelgehäuse und Motoransaugrohr angeordnet ist. Durch das Druckregelventil besteht eine geschlossene Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugseite des Motors, über die die Blow-by-Gase abgesaugt und dem Verbrennungsprozess wieder zugeführt werden. Eine in der Praxis bekannte Ausführung ist die unterdruckgeregelte Kurbelgehäuseentlüftung. Bei diesem System wird das Blow-by-Gas aus dem Ölabscheider über ein Differenzdruckventil in das Ansaugsystem nach der Drosselklappe in das Saugrohr eingeleitet. Das Differenzdruckventil ist ein federbelastetes Membranventil mit abgestimmtem Bypass. Es regelt den Unterdruck im Motorinneren auf einen zulässigen Maximalwert. Furthermore, the document DE 42 12 968 A 1 is a pressure control valve for the Crankcase ventilation known, which for setting a certain Vacuum serves in the crankcase and between, for example, in the ventilation line Crankcase and engine intake pipe is arranged. Through the pressure control valve there is a closed connection between the crankcase and the Intake side of the engine, through which the blow-by gases are extracted and the Combustion process can be fed again. A version known in practice is the vacuum-controlled crankcase ventilation. With this system, the blow-by gas from the oil separator via a differential pressure valve into the intake system after Throttle valve introduced into the intake manifold. The differential pressure valve is on spring-loaded diaphragm valve with coordinated bypass. It regulates the negative pressure in the Inside the motor to a permissible maximum value.
Aus der DE 31 34 797 A1 ist ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil für Hubkolbenbrennkraftmaschinen vorbekannt, mit dem im Kurbelgehäuse ständig ein gleichbleibendes Druckniveau eingehalten werden soll. Dazu wird der mit Druck beaufschlagten Membran des Kurbelentlüftungsventils ein Drosselelement vorgeschaltet, das zwischen sich und der Membran einen Dämpfungsraum bildet. Dabei weist der Dämpfungsraum ein solches Volumen auf, dass sich an der Membran stets ein durch die Druckschwankungen des Kurbelgehäusedrucks bestimmter, mittlerer Druck einstellt. Ein Flattern des Kurbelgehäuseentlüftungsventils wird somit unterbunden. Bei diesem Kurbelgehäuseentlüftungsventil erfolgt mittels eines sich nur träge verändernden, pneumatischen Polsters nur eine Bedämpfung des Ventils. Geräuschbildungen, die durch Schallschwingungen im Entlüftungssystem hervorgerufen werden, können damit nicht grundlegend beseitigt werden. DE 31 34 797 A1 describes a crankcase ventilation valve for Reciprocating internal combustion engines previously known, with one in the crankcase constant pressure level should be maintained. This is done with pressure acted upon diaphragm of the crank ventilation valve upstream of a throttle element, the forms a damping space between itself and the membrane. The Damping space such a volume that there is always a through on the membrane the pressure fluctuations in the crankcase pressure of certain average pressure established. Fluttering of the crankcase ventilation valve is thus prevented. at This crankcase ventilation valve is only slow to operate changing, pneumatic cushion only damping the valve. Noises caused by sound vibrations in the ventilation system cannot be eliminated fundamentally.
Bekannte Kurbelgehäuseentlüftungen haben oftmals den Nachteil, dass im Leerlauf und nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine Geräuschbildungen auftreten, die durch Resonanzen des Entlüftungsventils hervorgerufen werden. Durch die Ventilmembran wird diese schwingende Luftsäule im Entlüftungssystem nach außen übertragen und ist für das Entstehen der störenden Geräuschbildung verantwortlich. Known crankcase ventilation systems often have the disadvantage that they are idling and noises occur after the internal combustion engine has been switched off caused by resonance of the vent valve. Through the This vibrating air column in the ventilation system becomes a valve membrane to the outside transmitted and is responsible for the generation of disturbing noise.
Aus der Literatur "Hütte des Ingenieurs Taschenbuch", Band 1, 28. Auflage, Verlag Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, 1955, Seite 376, ist vorbekannt, dass ein Tonraum, der durch zwei durch einen Kanal verbundenen Teilräumen besteht, bei dem das Volumen des zweiten Teilraums bedeutend größer ist als des ersten, einen Helmholtz- Resonator bildet, der gleich einem schwingenden Massenpunkt, einem einfachen, elektrischen Resonanzkreis entspricht. From the literature "Hütte des Ingenieurs Taschenbuch", Volume 1, 28th edition, publisher Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, 1955, page 376, is already known that a sound space that consists of two sub-rooms connected by a channel, in which the Volume of the second subspace is significantly larger than that of the first, a Helmholtz Resonator, which is like a vibrating mass point, a simple, electrical resonance circuit corresponds.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine so auszubilden, dass Geräusche, die vorzugsweise im Leerlauf und beim Abstellen der Brennkraftmaschine am Entlüftungsventil durch Schwingungen im Entlüftungssystem auftreten, weitestgehend abgestellt werden. The invention has for its object a generic Venting device of an internal combustion engine so that noises, preferably at idle and when switching off the internal combustion engine at the ventilation valve Vibrations in the ventilation system occur, are largely stopped.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschriebenen Mittel gelöst. According to the invention this object is achieved by the in the characterizing part of Main claim described means solved.
Durch die Anordnung eines als Helmholtz-Resonator ausgebildeten Raumes an den in die Entlüftungsleitung hineinragenden Kanal des Entlüftungsventils wird erreicht, dass beim Leerlauf und beim Abstellen der Brennkraftmaschine störende Geräuschbildungen weitestgehend vermieden werden. Durch den Helmholtz-Resonator, der auf den Frequenzbereich der zu unterdrückenden Geräusche abgestimmt ist, wird ein Schwingen der Membran durch auftretende Resonanzen und damit die Erzeugung einer schwingenden Luftsäule im Bereich des Entlüftungsventils nahezu vollständig verhindert. Die Ausbildung des Resonators als verstellbares Resonanzrohr ermöglicht die Abstimmung des Resonators vorrangig auf den zu unterdrückenden Frequenzbereich und ist im wesentlichen für Versuchszwecke einsetzbar. Der Resonator muss vor dem Einbau nur auf die entsprechend zu unterdrückenden Frequenzbereiche abgestimmt und vorzugsweise als λ/4-Resonator ausgebildet sein. By arranging a space designed as a Helmholtz resonator on the channel of the vent valve protruding into the vent line is reached, that disturbing when idling and when switching off the internal combustion engine Noise formation can be largely avoided. Through the Helmholtz resonator, the is tuned to the frequency range of the noise to be suppressed an oscillation of the membrane due to resonances and thus the Almost generation of a vibrating air column in the area of the vent valve completely prevented. The design of the resonator as an adjustable resonance tube enables the resonator to be tuned primarily to the one to be suppressed Frequency range and is mainly used for experimental purposes. The Before installation, the resonator only has to be suppressed accordingly Frequency ranges tuned and preferably designed as a λ / 4 resonator.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch eine variable Gestaltung und Anordnung des austauschbaren Resonanzrohrs das Resonanzrohr an den jeweilig vorhandenen Einbaubedingungen im Motorraum beziehungsweise am Motor und an die auftretenden Störfrequenzen anpassbar ist. Another advantage of the solution according to the invention is that by a variable design and arrangement of the interchangeable resonance tube Resonance pipe at the respective existing installation conditions in the engine compartment or is adaptable to the engine and the interference frequencies that occur.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben; sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert. Further advantageous configurations are described in the subclaims; she are explained in the description together with their effects.
Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: An exemplary embodiment of the invention is described below with the aid of a drawing described. In the accompanying drawings:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung mit ihrer Anbindung an einen Motor und an das Ansaugrohr des Motors, Fig. 1 is a schematic representation of the deaeration apparatus according to the invention, with its connection to a motor and to the intake pipe of the engine,
Fig. 2 eine Darstellung der Druckverhältnisse in einer vorbekannten Entlüftungsvorrichtung beim Abstellen des Motors aus dem Leerlauf, Fig. 2 is a diagram of the pressure conditions in a prior art ventilation device when the engine from the idling,
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Ausführung der Entlüftungsvorrichtung. Fig. 3 is an illustration corresponding to FIG. 2, but with an embodiment of the venting device according to the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 2 weist einen Ölabscheider 14, ein nicht weiter bezeichnetes Kurbelgehäuse und einen mit diesem verbundenen Zylinderblock mit einem Zylinderkopf auf, an dem einerseits ein Ansaugrohr 13 und andererseits eine Entlüftungsleitung 3 angeschlossen ist. Der Ölabscheider 14 ist über eine Leitung mit dem im Ansaugrohr 13 angeordneten Ölfilter 15 verbunden. Zur Regelung der der Brennkraftmaschine 2 zugeführten Luftmenge ist das Ansaugrohr 13 mit einer Drosselklappe 5 versehen. The internal combustion engine 2 shown in FIG. 1 has an oil separator 14 , an unspecified crankcase and a cylinder block connected to it with a cylinder head to which on the one hand an intake pipe 13 and on the other hand a ventilation line 3 is connected. The oil separator 14 is connected via a line to the oil filter 15 arranged in the intake pipe 13 . To regulate the amount of air supplied to the internal combustion engine 2 , the intake pipe 13 is provided with a throttle valve 5 .
Die von dem Kurbelgehäuse und/oder von dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 2 kommende Entlüftungsleitung 3 mündet in ein an sich bekanntes Entlüftungsventil 1. Eine mit der Ausgangsseite des Entlüftungsventils 1 verbundene, weitere Entlüftungsleitung 4 mündet nach der Drosselklappe 5 in das Ansaugrohr 13. The ventilation line 3 coming from the crankcase and / or from the cylinder head of the internal combustion engine 2 opens into a ventilation valve 1 known per se. A further ventilation line 4 connected to the outlet side of the ventilation valve 1 opens into the intake pipe 13 after the throttle valve 5 .
Das Entlüftungsventil 1 besteht aus einer mit einer Druckfeder 8 zusammenwirkenden Membran 7, einer Entlüftungsbohrung 9 zum Druckausgleich des Raumes zwischen Membran 7 und dem Gehäuse des Entlüftungsventils 1 und einem Kanal 10, der in die zum Ansaugrohr 13 führende Entlüftungsleitung 4 hineinragt. The vent valve 1 consists of a membrane 7 cooperating with a compression spring 8 , a vent hole 9 for pressure equalization of the space between the membrane 7 and the housing of the vent valve 1 and a channel 10 which projects into the vent line 4 leading to the intake pipe 13 .
Auf die Wirkungsweise des Entlüftungsventils 1 und damit der Entlüftung der Brennkraftmaschine 1 wird nicht näher eingegangen, da diese bereits im Zusammenhang mit dem vorbekannten Stand der Technik erläutert wurde und vom Erfindungsgegenstand nicht verändert wird. The mode of operation of the ventilation valve 1 and thus the ventilation of the internal combustion engine 1 will not be discussed in detail, since this has already been explained in connection with the known prior art and is not changed by the subject matter of the invention.
Erfindungsgemäß ist zum Verhindern der Geräuschbildung beim Abschalten und im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine 1 an dem in die Entlüftungsleitung 4 hineinragenden Kanal 10 des Entlüftungsventils 1 ein Helmholtz-Resonator 6 angeordnet, der auf den Frequenzbereich der zu unterdrückenden Geräusche abgestimmt ist. Der Resonator 6 besteht aus einem Halsrohr 11, das mit dem Kanal 10 des Entlüftungsventils 1 verbunden ist, und einem in seinem Volumen anpassbaren Resonanzrohr 12. Zum Einstellen des Volumens und damit des Frequenzbereiches des Helmholtz- Resonators 6 ist das verstellbare Resonanzrohr 12 gegenüber dem Halsrohr 11, vorzugsweise für den Versuch, ineinander verschiebbar angeordnet. Damit lässt sich das Volumen des Resonators 6 so ändern, dass der Frequenzbereich der zu unterdrückenden Geräusche gedämpft wird. According to the invention, a Helmholtz resonator 6 , which is tuned to the frequency range of the noise to be suppressed, is arranged on the channel 10 of the ventilation valve 1 projecting into the ventilation line 4 in order to prevent the formation of noise when the internal combustion engine 1 is switched off. The resonator 6 consists of a neck tube 11 , which is connected to the channel 10 of the vent valve 1 , and a resonance tube 12 whose volume can be adjusted. For adjusting the volume and hence the frequency range of the Helmholtz resonator 6, the adjustable resonance tube 12 is located opposite the neck tube 11, preferably for the experiment, one inside the other. The volume of the resonator 6 can thus be changed such that the frequency range of the noise to be suppressed is damped.
Erfindungsgemäß ist der Resonator 6 so ausgelegt, dass der maximale Durchmesser dRmax des Resonanzrohres 12 gleich oder kleiner dem 1,5-fachen Durchmesser D des Kanals 10 ist [dRmax ≤ 1,5 × D]. Der Durchmesser dR1 des Halsrohres 11 entspricht dabei ungefähr dem Durchmesser D des Kanals 10. Die Länge IR des Resonators 6 wird auf die zu dämpfende Geräuschfrequenz λ unter Einhaltung der Beziehung IR = λ/4 eingestellt. According to the invention, the resonator 6 is designed such that the maximum diameter d Rmax of the resonance tube 12 is equal to or less than 1.5 times the diameter D of the channel 10 [d Rmax 1,5 1.5 × D]. The diameter d R1 of the neck tube 11 corresponds approximately to the diameter D of the channel 10 . The length I R of the resonator 6 is set to the noise frequency λ to be damped while maintaining the relationship I R = λ / 4.
Um optimale Einbaubedingungen des Entlüftungsventils 1 im Motorraum beziehungsweise am Motor zu erzielen, ist das am Halsrohr 11 befestigbare Resonanzrohr 12 gebogen oder dem zu umgebenden Freiraum angepasst. Dabei ist das Resonanzrohr 12 so ausgebildet, dass das für die Dämpfung erforderliche Volumen eingehalten wird. In order to achieve optimal installation conditions of the ventilation valve 1 in the engine compartment or on the engine, the resonance tube 12 which can be attached to the neck tube 11 is bent or adapted to the free space to be surrounded. The resonance tube 12 is designed such that the volume required for the damping is maintained.
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Ausführung ist aus den Diagrammen der Fig. 2 und 3 erkennbar. The effect of the embodiment according to the invention can be seen from the diagrams in FIGS. 2 and 3.
Beim Abstellen der Brennkraftmaschine 1, das heißt beim Übergang vom Leerlauf zum Stillstand, während der Druckänderung im Ansaugrohr 13 wird die Luftsäule in der Ventilstrecke des Entlüftungsventils 1 zum Schwingen angeregt. Dies soll unterbunden werden. When the internal combustion engine 1 is switched off , that is to say during the transition from idling to standstill, during the pressure change in the intake pipe 13 , the air column in the valve path of the venting valve 1 is excited to oscillate. This should be prevented.
In der Fig. 2 und 3 ist der vorbeschriebene Übergang einmal ohne und einmal bei
Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt; dabei zeigt jeweils:
- - das obere Diagramm den Motordrehzahlverlauf n über eine Zeit t mit dem Drehzahlabfall nach dem Abstellen des Motors von der Leerlaufdrehzahl bis zum Stillstand,
- - das mittlere Diagramm den Verlauf des Druckes p1 innerhalb des Entlüftungsventils 1 und des Druckes p2 im Kanal 10 des Entlüftungsventils 1, beziehungsweise nach dem Entlüftungsventil 1,
- - das untere Diagramm die gleichen Druckverläufe wie das mittlere Diagramm; dabei ist nur der Motordrehzahlverlauf nach dem Abstellen, jedoch zeitlich gedehnt, dargestellt.
- the upper diagram shows the engine speed curve n over a time t with the speed drop after the engine has been switched off from idling speed to standstill,
- the middle diagram shows the course of the pressure p 1 within the vent valve 1 and the pressure p 2 in the channel 10 of the vent valve 1 , or after the vent valve 1 ,
- - the lower diagram shows the same pressure curves as the middle diagram; only the engine speed curve after stopping is shown, however, it is extended in time.
Dabei ist aus dem mittleren und unteren Diagramm der Fig. 2 erkennbar, dass der Druck p2 während des Absenkens der Drehzahl nach dem Abstellen des Motors - von der Leerlaufdrehzahl bis zum Stillstand - Schwingungen aufweist, die eine erhöhte Geräuschbildung beim Abstellen des Motors verursachen. It can be seen from the middle and lower diagram of FIG. 2 that the pressure p 2 during the lowering of the speed after the engine has been switched off - from idling speed to standstill - has vibrations which cause increased noise when the engine is switched off.
Im Vergleich weist das mittlere und untere Diagramm der Fig. 3 diese Schwingungen
nicht aus. Die Geräuschentwicklung am Entlüftungsventil 1 ist beim Abstellen des
Motors durch die erfindungsgemäße Anordnung des Resonators 6 vollständig
unterbunden worden.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Entlüftungsventil
2 Brennkraftmaschine
3 Entlüftungsleitung vom Kurbelgehäuse und/oder vom Zylinderkopf zum
Entlüftungsventil
4 Entlüftungsleitung vom Entlüftungsventil zum Ansaugrohr
5 Drosselklappe
6 Resonator
7 Membran
8 Druckfeder
9 Entlüftungsbohrung
10 Kanal des Entlüftungsventils
11 Halsrohr
12 Verstellbares Resonanzrohr
13 Ansaugrohr
14 Ölabscheider
15 Ölfilter
D Durchmesser des Kanals
dR1 Durchmesser des Resonanzrohres
dR2 Durchmesser des verstellbaren Resonanzrohres
K Proportionalitätsfaktor
IR Länge des Resonators
n Motordrehzahl
nl Leerlaufmotordrehzahl
p1 Druck im Entlüftungsventil
p2 Druck im Ausgangskanal des Entlüftungsventils
t Zeit
λ Geräuschfrequenz
In comparison, the middle and lower diagram of FIG. 3 does not show these vibrations. The noise development at the vent valve 1 has been completely prevented when the engine is switched off by the arrangement of the resonator 6 according to the invention. List of the reference numerals used 1 vent valve
2 internal combustion engine
3 Breather line from the crankcase and / or from the cylinder head to the breather valve
4 Vent line from the vent valve to the intake pipe
5 throttle valve
6 resonator
7 membrane
8 compression spring
9 vent hole
10 channel of the vent valve
11 neck tube
12 Adjustable resonance tube
13 intake pipe
14 oil separators
15 oil filter
D diameter of the channel
d R1 diameter of the resonance tube
d R2 diameter of the adjustable resonance tube
K proportionality factor
I R length of the resonator
n engine speed
n l Idling engine speed
p 1 pressure in the vent valve
p 2 pressure in the outlet channel of the vent valve
t time
λ noise frequency
Claims (6)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOLKSWAGEN AG, 38440 WOLFSBURG, DE |
|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8170 | Reinstatement of the former position | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |