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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Lufteinlassvorrichtung, die als Durchlass zum Zuführen der
Luft an einen Motor dient, und sie bezieht sich insbesondere auf
eine Lufteinlassvorrichtung, bei der das Geräusch während des Einlasses verringert
ist.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei einer Lufteinlassvorrichtung
eines Motors wird Einlassluft, die durch einen Einlass eingeführt wird,
an einen Motorkörper
durch einen Durchlassbereich für
die Einlassluft zugeführt,
der den Einlass mit dem Motorkörper
verbindet. Eine Lufteinlassleitung, die sich zum Einlass fortsetzt,
ist in dem Durchlassbereich für
die Einlassluft vorgesehen. Zusätzlich
sind verschiedene Lufteinlasselemente, wie zum Beispiel ein Luftreiniger,
ein Luftreinigerschlauch, ein Drosselkörper und ein Einlassverteiler im
allgemeinen in dem Durchlassbereich für die Einlassluft zusammen
mit der Lufteinlassleitung angebracht. Diese verschiedenen Lufteinlasselemente
bilden auch einen Teil des Durchlassbereichs für die Einlassluft.
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Dabei treten bei der Lufteinlassvorrichtung Geräusche in
der Lufteinlassleitung oder ähnlichem beim
Ansaugen auf. Diese Geräusche
treten zur Umgebung der Lufteinlassvorrichtung durch den Einlass aus
und pflanzen sich in das Innere der Fahrzeugkabine oder zur Umgebung
der Fahrzeugkabine fort. Somit wurden verschiedene Maßnahmen
zum Verringern des Einlassgeräuschs
bislang entwickelt.
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Eine der Maßnahmen zum Verringern des Einlassgeräuschs ist
es, dass eine Öffnung
in einem Teil einer Lufteinlassleitung vorgesehen ist und mit einem
porösem
Element bedeckt ist, so dass sie eine durchlässige Öffnung bildet (siehe beispielsweise
Japanisches Patent Nr. 63-285257).
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Wenn die durchlässige Öffnung in einem Teil der Lufteinlassleitung
vorgesehen ist, wie es in dem Japanischen Patent Nr. 63-285257 beschrieben
ist, wird das Einlassgeräusch
verringert. Als Grund dafür gilt
eine synergistische Wirkung aus den folgenden Effekten:
- (1) Das Auftreten von akustischen Wellen, die durch eine Vibration
des Durchlassbereichs für die
Einlassluft hervorgerufen werden, wird aufgrund der Dämpfungswirkung
eingeschränkt,
die durch die Elastizität
des porösen
Elements bewirkt ist. (2) Die Energie der akustischen Wellen, die
in die Poren des porösen
Elements gelangen, wird durch die Wirkung der Viskosität und der Wärmeleitung
der Poren abgeschwächt,
und die Poren selbst sind in Resonanz mit der Fluktuation des Geräuschdrucks,
so dass die Geräuschenergie
gedämpft
wird. (3) Zumindest ein Teil des Durchlassbereichs für die Einlassluft
weist ein bestimmtes Mass an Luftdurchlässigkeit auf, so dass das Auftreten
von stehenden Wellen abgestellt wird.
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Andererseits hat der Anmelder dieser
Patentanmeldung herausgefunden, dass das Einlassgeräusch effizienter
verringert wurde, wenn die Position, in der die permeable Öffnung in
der Einlassluftleitung vorgesehen war, auf eine spezielle Position
festgelegt wurde (siehe beispielsweise Japanisches Patent Nr. 2001-336457).
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Insbesondere wenn das Zentrum in
Längsrichtung
der permeablen Öffnung
in einer Position von einem Viertel der Gesamtlänge der Rohrwand der Lufteinlassleitung
von einem Endbereich der Rohrwand angebracht ist, kann die Position
der permeablen Öffnung
derart festgelegt werden, dass sie mit einer Antinode einer Resonanzwelle überlappt, die
in der Lufteinlassleitung erzeugt ist. Somit kann die Größe der permeablen Öffnung klein
gehalten werden, wobei das Einlassgeräusch ausreichend verringert
wird.
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Wenn die permeable Öffnung in
der Position vorgesehen ist, die in dem Japanischen Patent Nr. 2001-336457
beschrieben ist, kann dabei das Resonanzgeräusch der Lufteinlassleitung
verringert werden. Andere Lufteinlasselemente als die Lufteinlassleitung
sind jedoch zusammen in der Lufteinlassvorrichtung angebracht, wie
es vorher beschrieben wurde. Entsprechend werden Geräusche auch
aufgrund der anderen Lufteinlasselemente erzeugt. Somit wurde die
Entwicklung einer Lufteinlassvorrichtung gefordert, bei der nicht
nur das Resonanzgeräusch
einer Lufteinlassleitung sondern auch das Einlassgeräusch der
Lufteinlassvorrichtung insgesamt verringert werden kann.
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Die Erfindung wurde unter diesen
Umständen
getätigt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lufteinlassvorrichtung vorzusehen,
bei der das Einlassgeräusch
der Lufteinlassvorrichtung insgesamt verringert werden kann.
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Um die beschriebenen Probleme zu
lösen, wird
gemäss
der Erfindung eine Lufteinlassvorrichtung vorgesehen, die die Merkmale
von Anspruch 1 aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die
abhängigen
Ansprüche
angegeben.
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1 zeigt
ein schematisches Wegdiagramm einer typischen Lufteinlassvorrichtung.
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Ein Einlass 101 ist in einer
Lufteinlassvorrichtung 100 vorgesehen. Einlassluft wird
in die Lufteinlassvorrichtung 100 durch den Einlass 101 eingeführt. Die
in die Lufteinlassvorrichtung 100 eingeführte-Einlassluft
nimmt ihren Weg zur stromabwärtigen Seite
der Einlassluft durch die Lufteinlassleitung 102. Wenn
beispielsweise ein Luftreiniger 103 vorgesehen ist, wie
es in 1 gezeigt ist,
gelangt die Einlassluft durch den Luftreiniger 103 (der
eine ungereinigte Seite 104, ein Element 105 und
eine gereinigte Seite 106 enthält) und einen Luftreinigerschlauch 107.
Dann wird die Einlassluft in einen nicht dargestellten Motorkörper durch
einen Drosselkörper 108 und
Einlassverteiler 109 eingeführt. Die Länge, die vom Einlass 101 zu
der Lufteinlassleitung 102 reicht, die sich zum Einlass 101 fortsetzt,
ist dabei als Gesamtlänge 1,
der Lufteinlassleitung 102 definiert, und die Länge, die
vom Einlass 101 zur Grenze zum Motorkörper über die Lufteinlassleitung 102 reicht,
ist als Gesamtlänge
l2 des Durchlassbereichs für die Einlassluft
definiert.
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Bei der Lufteinlassvorrichtung gemäss der Erfindung
ist die durchlässige Öffnung in
zumindest einem Teil eines Gebiets zwischen der zentralen Position
A oder Mitte der Gesamtlänge
l1 der Lufteinlassleitung und der zentralen
Position B oder Mitte der Gesamtlänge l2 des
Durchlassbereichs für
die Einlassluft vorgesehen.
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Wenn dabei bei der Erfindung beispielsweise die
Lufteinlassleitung eine gekrümmte
oder gebogene Gestalt aufweist, bezeichnet die Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
die Länge,
die der gekrümmten oder
gebogenen Gestalt folgt. Ferner bedeutet auf die gleiche Weise,
wenn der Durchlassbereich für
die Einlassluft beispielsweise eine gekrümmte oder gebogene Gestalt
aufweist, wenn beispielsweise die Einlassluftleitung mit einem Luftreinigergehäuse unter
einem Winkel verbunden ist oder wenn der Luftreinigerschlauch mit
dem Einlassverteiler unter einem Winkel verbunden ist, die Gesamtlänge des
Lufteinlassdurchlassbereichs die Mittellinienlänge, die der gekrümmten oder
gebogenen Gestalt folgt.
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Die zentrale Position A der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
ist, wie es in 1 gezeigt
ist, eine Position, die einer Antinode (Schwingungsbauch) einer
ungeraden harmonischen Schwingung einer Resonanz einer stehenden
Welle in dem Einlassluftdurchlass insgesamt entspricht, und an der
der Geräuschdruck
einer niedrigen Frequenz (etwa 50-120 Hz) verstärkt ist. Wenn die permeable Öffnung in
zumindest einem Teil des Gebiets zwischen der zentralen Position
der Gesamtlänge
der Lufteinlassleitung und der zentralen Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs
für die
Einlassluft vorgesehen ist, können
sowohl das Einlassgeräusch,
das durch die Lufteinlassleitung hervorgerufen wird, als auch das Einlassgeräusch, dass
durch den Einlassluftdurchlassbereich insgesamt bewirkt wird, verringert
werden.
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Zusätzlich ist es bei der Lufteinlassvorrichtung
gemäss
der Erfindung bevorzugt, dass die permeable Öffnung in Positionen vorgesehen
ist, die zumindest die zentrale Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
und die zentrale Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft enthalten.
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Zusätzlich ist es bei der Lufteinlassvorrichtung
gemäss
der Erfindung bevorzugt, dass die permeable Öffnung in einer Position vorgesehen
ist, die zumindest die zentrale Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
und/oder die zentrale Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft
enthält.
Es wird weiter bevorzugt, dass die permeable Öffnung in Positionen vorgesehen
ist, die die zentrale Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
und/oder die zentrale Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft
enthalten.
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1 ist
ein schematisches Wegdiagramm einer typischen Lufteinlassvorrichtung;
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2 ist
ein schematisches Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung in einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer Lufteinlassleitung der Lufteinlassvorrichtung
in der ersten Ausführungsform
der Erfindung, entlang der Linie C-C' in 2;
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Lufteinlassleitung,
entlang der Linie C-C' in 2;
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Lufteinlassleitung,
entlang der Linie C-C' in 2;
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6 ist
eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Lufteinlassleitung,
entlang der Linie C-C' in 2;
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7A ist
ein schematisches Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung in einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung und 7B ist
ein weiteres schematisches Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung
in einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
ein schematisches Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung in einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ist
ein schematisches Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung in einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ist
ein schematisches Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung eines
Vergleichsbeispiels; und
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11 ist
ein Diagramm, dass das Ergebnis eines Einlassgeräuschtests darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Lufteinlassvorrichtung gemäss der Erfindung
weist einen Durchlassbereich für
die Einlassluft auf, der eine Lufteinlassleitung enthält, die
sich an einen Einlass zum Einführen
der Umgebungsluft anschließt,
und die als Einlassluftweg dient, der einen Motorkörper erreicht.
Bei der Erfindung kann der Durchlassbereich für die Einlassluft mit verschiedenen
Lufteinlasselementen versehen sein, die nach Bedarf ausgewählt und
angebracht werden, ebenso wie die Lufteinlassleitung. Die Lufteinlasselemente enthalten
einen Resonator, einen Luftreiniger, einen Luftreinigerschlauch,
einen Drosselkörper,
einen Einlassverteiler usw. Dabei wird bei der Lufteinlassvorrichtung
gemäss
der Erfindung das Einlassgeräusch verringert,
wie es später
beschrieben wird. Es ist daher nicht erforderlich, einen Resonator
vorzusehen, oder es reicht aus, einen Resonator kleiner Größe anzubringen.
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Bei der Lufteinlassvorrichtung gemäss der Erfindung
ist eine Öffnung
in einem Teil des Durchlassbereichs für die Einlassluft vorgesehen.
Diese Öffnung
ist vorgesehen, damit das Innere des Durchlassbereichs für die Einlassluft
mit seiner Umgebung in Verbindung stehen kann. Die Öffnung dient
als Entlastungsöffnung
zum Freigeben von Einlassluftpulsationen, die im Inneren des Einlassluftdurchlasses
auftreten, zur Umgebung des Durchlasses für die Einlassluft. Zusätzlich übt die Öffnung auch
eine Wirkung aus, dass das Auftreten von stehenden Wellen niedergehalten
wird. Zusätzlich
ist die Öffnung
mit einem porösen
Element bedeckt. Da die Öffnung
mit dem porösen
Element bedeckt ist, werden Fremdkörper am Eindringen in das Innere
des Einlassluftdurchlasses von der Umgebung der Öffnung durch die Öffnung gehindert.
Zusätzlich
weist das poröse Element
auch eine Dämpfungswirkung
und eine Energieabschwächungswirkung
auf, so dass das zur Umgebung der Öffnung freigegebene übertragene Geräusch verringert
ist. Bei der Erfindung wird eine permeable Öffnung durch die Öffnung und
das poröse
Element gebildet.
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Verschiedene Arten von Materialien,
einschließlich
Fasern, Papier, Schaum und ähnliches können zum
Bilden des porösen
Elements verwendet werden. Es ist insbesondere bevorzugt, einen
textilen non-woven Flächenverbund,
ein Gewebe, Maschenware oder ähnliches
zu verwenden, das aus thermoplastischen Fasern gebildet ist. Ein
faserhaltiger textiler non-woven Flächenverbund aus thermoplastischem
Harz oder ähnliches
kann einfach unter Verwendung eines Heißpressverfahrens oder ähnlichem
gebildet werden. Selbst wenn der Durchlassbereich für die Einlassluft
eine komplizierte Gestalt aufweist und die Öffnungsform dem Durchlassbereichs
für die
Einlassluft folgend gekrümmt
ist, kann daher die Gestalt des porösen Elements einfach in eine
Form gebildet werden, die die Öffnungsgestalt nachbildet,
so dass die Gestalt des porösen
Elements an die Öffnungsgestalt
einfach angepasst werden kann. Dabei kann der gesamte textile non-woven Flächenverbund
oder ähnliches
aus der thermoplastischen Harzfaser gebildet werden oder nur ein
Teil des textilen non-woven Flächenverbunds
oder ähnlichem
kann aus einer Faser aus thermoplastischem Harz gebildet werden.
Beispielsweise kann sogar ein textiler non-woven Flächenverbund
oder ähnliches, das
aus einer nichtthermoplastischen Faser gebildet ist, das mit einem
thermoplastischen Harzbinder imprägniert ist, durch Heißpressformen
oder ähnliches auf
die gleiche Weise geformt werden, wie wenn das gesamte poröse Element
aus thermoplastischem Harz gebildet ist.
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Außerdem kann das poröse Element
mit dem Durchlassbereich für
die Einlassluft einfach auf eine bekannte Weise durch Heißschweißen, Ultraschallschweißen oder ähnliches
verbunden werden. Ferner kann das poröse Element integral mit dem Durchlassbereich
für die
Einlassluft durch ein bekanntes Einsatzgussverfahren oder ähnliches
geformt werden, so dass es damit verbunden ist.
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Wenn die Permeabilität des porösen Materials
zu hoch ist, durchdringen akustische Wellen in dem Durchlassbereich
für die
Einlassluft die Öffnung und
das poröse
Element und gelangen zur Umgebung. Somit nimmt das so genannte übertragene
Geräusch
zu. Um das Problem zu umgehen, dass das Geräusch statt dessen zunimmt,
ist es daher gewünscht,
dass die Permeabilität
derart festgelegt ist, dass die Strömungsrate der Luft nicht höher als
6.000 m3/h pro 1 m2 bei
einer Druckdifferenz von 98 Pa ist. Dabei bezeichnet die Strömungsrate
die Menge der Luft pro Zeiteinheit, die durch eine Einheitsfläche einer
Probe gelangt, wenn die Druckdifferenz zwischen zwei Kammern, die
durch die Probe abgeteilt sind, auf 98 Pa festgelegt ist. Die Einschränkung von
nicht mehr als 6.000 m3/h pro Einheitsfläche ist
selbstverständlich
eine Einschränkung
für den
Fall, dass die Luft eine Druckdifferenz von 98 Pa aufweist. Selbstverständlich ändert sich
der numerische Wert der Beschränkung
der Strömungsrate,
wenn der Druck der Einlassluft verändert wird.
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Wenn die Strömungsrate der Luft pro 1 m2 zum Zeitpunkt einer Druckdifferenz von
98 Pa 6.000 m3/h übersteigt, nehmen akustische
Wellen, die durch die Öffnung
und den textilen non-woven Flächenverbund
gelangen, zu, so dass das übertragene Geräusch zunimmt.
Wenn andererseits die Strömungsrate
Null wird, wird die Wirkung des Niederhalten eines Geräuschs in
einem Niederfrequenzband von nicht mehr als 200 Hz abgeschwächt, die
Wirkung von einem Unterdrücken
von Geräuschen
bleibt jedoch bestehen, da akustische Wellen gegen die Poren den
porösen
Elements stoßen.
Um die Strömungsrate
des porösen
Elements zu Null zu machen, kann eine membranartige Hautschicht
auf der Oberfläche
des porösen
Elements gebildet werden, die auf der Seite der Außenoberfläche des
Einlassluftdurchlassbereichs anzubringen ist. Das bedeutet, dass
die Strömungsrate
auf Null festgelegt werden kann, wenn die Poren des porösen Elements
in Richtung auf die Innenoberfläche
des Einlassluftdurchlassbereichs freigelegt sind, während die
Wirkung des porösen
Elements, die von dessen Poren herrührt, sichergestellt bleibt.
Dabei wird es bevorzugt, dass die Strömungsrate der Luft in dem porösen Element
bei einer Druckdifferenz von 98 Pa größer als Null ist und weniger
als 4.200 m3/h beträgt, und es ist insbesondere
bevorzugt, dass die Strömungsrate größer als
Null ist und weniger als 3.000 m3/h beträgt.
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Zusätzlich können sich die Dicke oder die Charakteristik
des porösen
Elements aufgrund von Alterung, Eindringen von Feuchtigkeit oder ähnlichem
verändern.
In diesem Fall kann das Gleichgewicht zwischen dem übertragenen
Geräusch,
das zur Umgebung der permeable Öffnung
durch das poröse Element übertragen
wird, und dem Einlassgeräusch, das
zur Umgebung des Einlassluftdurchlassbereichs durch den Einlass
abgestrahlt wird, verloren gehen, so dass das Leistungsverhalten
in Hinblick auf das Niederhalten des Einlassgeräuschs verändert wird.
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Es ist daher gewünscht, dass das poröse Element
eine vorgegebene Funktion in Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Wettereinflüssen,
wasserabstoßende
Eigenschaften oder ähnliches
aufweist. Eine solche vorgegebene Funktion kann dem porösen Element
verliehen werden, indem das poröse
Element insgesamt aus einem Material gebildet wird, um die vorgegebene
Funktion zu erfüllen,
oder indem zumindest ein Teil des porösen Elements mit einer Funktionsschicht
versehen wird, die aus einem Material geformt ist, um die vorgegebene Funktion
auszuüben.
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Bei der Erfindung ist die permeable Öffnung in
zumindest einem Teil eines Gebiets zwischen der zentralen Position
der Gesamtlänge
der Lufteinlassleitung und der zentralen Position der Gesamtlänge des
Einlassluftdurchlassbereichs vorgesehen.
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Wie vorher beschrieben, ist die zentrale
Position oder Mitte der Gesamtlänge
der Lufteinlassleitung eine Position, die einer Antinode (Schwingungsbauch)
einer ungeraden Harmonischen einer Resonanz in der Lufteinlassleitung
entspricht. Andererseits ist die zentrale Position oder Mitte der
Gesamtlänge
des Durchlassbereichs für
die Einlassluft eine Position, die einer Antinode einer Resonanz
einer stehenden Welle in dem Einlassluftdurchlassbereich insgesamt
entspricht, und an der der Geräuschdruck einer
niedrigen Frequenz (etwa 50-120 Hz) verstärkt ist. Wenn die permeable Öffnung,
die die Wirkung ausübt,
in zumindest einem Teil eines Gebiets zwischen der zentralen Position
der Gesamtlänge
der Lufteinlassleitung und der zentralen Position der Gesamtlänge des
Durchlassbereichs für
die Einlassluft vorgesehen ist, können entsprechend sowohl das Einlassgeräusch, das
durch Säulenresonanz
der Lufteinlassleitung hervorgerufen wird, als auch das Einlassgeräusch, das
durch Säulenresonanz
des Durchlassbereichs für
die Einlassluft insgesamt hervorgerufen wird, verringert werden.
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Wenn die Fläche eines Bereichs des Durchlassbereichs
für die
Einlassluft, an dem die permeable Öffnung angebracht ist, größer ist,
wird die Wirkung des Verringern des Einlassgeräuschs größer. In der permeablen Öffnung ist
jedoch das poröse
Element, das die Öffnung
bedeckt, ein teures Element. Um die Materialkosten der Lufteinlassvorrichtung
zu verringern, wird es daher bevorzugt, die permeable Öffnung mit
einer kleinen Gestaltungsfläche
zu versehen. Entsprechend wird bei der Erfindung die Gestaltungsfläche der
permeablen Öffnung
nach Bedarf in Hinblick auf die Herstellungskosten und das Einlassgeräusch festgelegt.
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Zusätzlich kann die permeable Öffnung kontinuierlich über das
gesamte Gebiet zwischen der zentralen Position der Gesamtlänge der
Lufteinlassleitung und der zentralen Position der Gesamtlänge des
Durchlassbereichs für
die Einlassluft in der Richtung der Gesamtlänge vorgesehen sein oder kontinuierlich
in nur einem Teil des Gebiets. Alternativ kann die permeable Öffnung intermittierend
im gesamten Gebiet in der Richtung der Gesamtlänge vorgesehen sein oder intermittierend
in einem Teil des Gebiets. Dabei bedeutet ein Teil des Gebiets oder
das gesamte Gebiet in der Richtung der Gesamtlänge einen Teil des Gebiets
oder das gesamte Gebiet des Einlassluftdurchlasses, der eine räumliche
Gestalt aufweist. Das heißt
die permeable Öffnung
kann räumlich
angebracht werden, da der Einlassluftdurchlassbereich eine räumliche
Form besitzt. Wenn beispielsweise permeable Öffnungen an mehreren Orten
vorgesehen und verteilt sind, können
die permeablen Öffnungen
räumlich
entsprechend der Gestalt des Einlassluftdurchlassbereichs angeordnet
werden. In diesem Fall sind die räumlich verteilten Positionen
der permeablen Öffnungen
in der Richtung der Gesamtlänge
zwischen der zentralen Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
und der zentralen Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft
festgelegt. Somit kann eine Wirkung erzielt werden, dass das Einlassgeräusch verringert
wird.
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Wenn die permeable Öffnung kontinuierlich über das
gesamte Gebiet zwischen der zentralen Position der Gesamtlänge der
Lufteinlassleitung und der zentralen Position der Gesamtlänge des
Durchlassbereichs für
die Einlassluft in der Richtung der Gesamtlänge vorgesehen ist, kann die
Wirkung des Verringerns des Einlassgeräuschs verbessert werden. Wenn
andererseits die permeable Öffnung
kontinuierlich in nur einem Teil des Gebiets oder intermittierend über das gesamte
Gebiet oder nur einen Teil des Gebiets vorgesehen ist, kann die
Position, in der keine permeable Öffnung vorgesehen ist, als
Fügebereich
zwischen jeweiligen Lufteinlasselementen oder als Bereich zum Befestigen
eines anderen Elements daran ausgebildet werden. Somit nimmt die Gestaltungsfreiheit
für die
Gestaltung der Lufteinlasselemente zu. Wenn die permeable Öffnung nahe
an der zentralen Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
vorgesehen ist, kann das Einlassgeräusch, das hauptsächlich durch
die Lufteinlassleitung bewirkt wird, verringert werden. Wenn andererseits
die permeable Öffnung
nahe bei der zentralen Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft
vorgesehen ist, kann das Einlassgeräusch, das hauptsächlich durch
den Durchlassbereich für
die Einlassluft insgesamt hervorgerufen wird, verringert werden.
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Bei der Erfindung wird es bevorzugt,
dass die permeable Öffnung
in zumindest der zentralen Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
und der zentralen Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft
vorgesehen ist. Das bedeutet, dass das Einlassgeräusch, das
durch Säulenresonanz
der Lufteinlassleitung hervorgerufen wird, und das Einlassgeräusch, das
durch Säulenresonanz
des Durchlassbereichs für
die Einlassluft insgesamt hervorgerufen wird, zuverlässig verringert
werden können,
wenn die permeable Öffnung
kontinuierlich oder intermittierend in einer Position oder in Positionen
vorgesehen wird, die sowohl die zentrale Position der Gesamtlänge der
Lufteinlassleitung als auch die zentrale Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs
für die
Einlassluft enthalten.
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Wenn ein Luftreiniger als ein Teil
des Durchlassbereichs für
die Einlassluft vorgesehen ist, kann dabei die permeable Öffnung auf
der stromaufwärtigen
Seite der Einlassluft (so genannte ungereinigte Seite) eines Elements
zum Reinigen der Luft oder auf der stromabwärtigen Seite der Einlassluft
(so genannte gereinigte Seite) des Elements vorgesehen werden. Wenn
die permeable Öffnung
auf der gereinigten Seite vorgesehen ist, wurde die Luft, die durch das
poröse
Element der permeablen Öffnung
passiert, durch das Element gereinigt. Somit kann die Lebensdauer
des porösen
Elements verlängert
werden. Wenn die permeable Öffnung
auf der ungereinigten Seite vorgesehen ist, wird die Luft, die in
den Einlassluftdurchlassbereich durch die permeable Öffnung gelangt,
auch durch das Element gereinigt. Somit kann die dem Motor zugeführte Luft
zuverlässiger sauber
gehalten werden.
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Ausführungsformen werden unten unter
Verweis auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Eine Lufteinlassvorrichtung in einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung weist die Konstruktion einer Lufteinlassvorrichtung
eines Kraftfahrzeugs auf, die ein Beispiel zeigt, bei der ein Luftreiniger
als ein Teil eines Durchlassbereichs für die Einlassluft vorgesehen
ist. 2 zeigt ein schematisches
Wegdiagramm der Lufteinlassvorrichtung der ersten Ausführungsform.
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Gemäss einer Lufteinlassvorrichtung 1 in
der ersten Ausführungsform
ist ein Luftreiniger 3 als ein Teil eines Durchlassbereichs 2 für die Einlassluft
vorgesehen. Entsprechend wird bei der Lufteinlassvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform
Einlassluft in einen Motorkörper über den
folgenden Weg eingeführt.
Zunächst
gelangt die Einlassluft, die durch den Durchlassbereich 2 für die Einlassluft
durch einen Einlass 5 eingeführt wird, durch eine Lufteinlassleitung 6 und
gelangt in den Luftreiniger 3. Die Einlassluft gelangt
durch eine ungereinigte Seite 7, ein Element 8 und
eine gereinigte Seite 10 in dem Luftreiniger 3 in
dieser Reihenfolge. Somit gelangt die Einlassluft durch den Luftreiniger 3.
Die durch den Luftreiniger 3 gelangte Einlassluft tritt
in einen Luftreinigerschlauch 11 ein, der sich an den Luftreiniger 3 anschließt. Dann
gelangt die Einlassluft in einen Einlassverteiler 13 über einen
Drosselkörper 12.
Die in den Einlassverteiler 13 eintretende Luft wird in
einen nicht dargestellten Motorkörper
durch eine Öffnung 15 eingeführt, welche
die Grenze zwischen dem Einlassverteiler 13 und dem Motorkörper ist.
In diesem Beispiel ist der Weg zwischen dem Einlass 5 und
der Öffnung 15 als
Durchlassbereich 2 für
die Einlassluft angeordnet.
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Gemäss der Lufteinlassvorrichtung 1 in
der ersten Ausführungsform
dient die Länge
der Lufteinlassleitung 6, die den Einlass 5 mit
dem Lufteinlassreiniger 3 verbindet, als Gesamtlänge l1 der Lufteinlassleitung 6, und
die Länge,
die von dem gleichen Einlass 5 zur Öffnung 15 durch die
Lufteinlassleitung 6, den Luftreiniger 3, den
Luftreinigerschlauch 11, den Drosselkörper 12 und den Einlassverteiler 13 reicht,
dient als Gesamtlänge
l2 des Durchlassbereichs 2 für die Einlassluft.
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Gemäss der Lufteinlassvorrichtung 1 in
der ersten Ausführungsform
ist eine permeable Öffnung 16 über das
gesamte Gebiet zwischen der zentralen Position A der Gesamtlänge l1 der Lufteinlassleitung 6 und der
zentralen Position B des Durchlassbereichs 2 für die Einlassluft,
einschließlich
der zentralen Position A der Gesamtlänge l1 der
Lufteinlassleitung 6 und der zentralen Position B der Gesamtlänge l2 des Drucklassbereichs 2 für die Einlassluft
vorgesehen. 3 zeigt
eine Querschnittsansicht der Lufteinlassleitung 6 entlang
der Linie C-C' in 2.
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Die permeable Öffnung 16 wird durch
eine Öffnung 17 und
ein poröses
Element 18 gebildet. Die Öffnung 17 wird durch
kontinuierliches Aufschneiden der Wandoberfläche der Lufteinlassleitung 6 und
der Wandoberfläche
der ungereinigten Seite 7 des Luftreinigers 3 in
dem Durchlassbereich 2 für die Einlassluft gebildet.
Andererseits ist das poröse
Element 18 aus einem textilen non-woven Flächenverbund
gefertigt (Dichte 1.000 g/m3, Dicke 3,5
mm und Strömungsrate
1.680 m3/hm2), der
aus Fasern gebildet ist, wobei PET als Material verwendet wird.
Die permeable Öffnung 16 wird
durch Heißversiegeln
des porösen
PET-Elements 18 mit der externen Oberflächenseite 20 des Einlassluftdurchlassbereichs
der Öffnung 17,
die in den Wandoberflächen
aus Kunststoff der Lufteinlassleitung 6 gebildet ist, und
der ungereinigten Seite 7 des Luftreinigers 3 geformt.
Statt der in 3 gezeigten
Gestalt der permeablen Öffnung 16 in
der ersten Ausführungsform
kann die permeable Öffnung 16 auch
so geformt sein, wie es in 4 dargestellt
ist. Das heißt,
jeder Außenrand 19 der Öffnung 17 des
Durchlassbereichs 2 für
die Einlassluft ist derart gebildet, dass er nach außen von dem
Durchlassbereich 2 für
die Einlassluft vorspringt, und das poröse Element 18 ist
mit dem vorspringenden äußeren Rand 19 versiegelt.
Alternativ kann die permeable Öffnung 16 so
geformt sein, wie es in 5 dargestellt
ist. Das heißt,
ein Endbereich 24 von jedem vorspringenden äußeren Rand 19 ist
im wesentlichen parallel zur externen Oberfläche des Einlassluftdurchlassbereichs 2 gehalten,
und das poröse
Element 18 ist mit dem Endbereich 24 versiegelt.
Ferner kann die permeable Öffnung 16 so
gebildet sein, wie es in 6 gezeigt
ist. Das heißt,
ein poröses
Element 18, das in eine vorgegebene Gestalt im voraus geformt
ist, wird verwendet, und der Durchlassbereich 2 für die Einlassluft
wird integral mit dem porösen
Element 18 durch Einsatzgießen geformt. Wenngleich das
poröse
Element 18 in diesem Beispiel durch Heißsiegeln versiegelt wird, kann auch
ein Verfahren des Ultraschallschweißens oder ähnliches verwendet werden.
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Gemäss der Lufteinlassvorrichtung 1 in
der ersten Ausführungsform
ist die permeable Öffnung 16 zwischen
der zentralen Position A der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung 6 und
der zentralen Position B der Gesamtlänge des Durchlassbereichs 2 für die Einlassluft
vorgesehen. Entsprechend können
sowohl das Einlassgeräusch,
das durch die Lufteinlassleitung 6 hervorgerufen wird,
als auch das Einlassgeräusch,
das durch den Durchlassbereich 2 für die Einlassluft hervorgerufen
wird, verringert werden. Dann ist die permeable Öffnung 16 in einer
Position vorgesehen, die sowohl die zentrale Position A der Gesamtlänge der
Lufteinlassleitung 6 als auch die zentrale Position B der
Gesamtlänge
des Durchlassbereichs 2 für die Einlassluft enthält. Entsprechend können sowohl
das Einlassgeräusch,
das durch die Lufteinlassleitung hervorgerufen wird, als auch das Einlassgeräusch, das
durch den Durchlassbereich für
die Einlassluft hervorgerufen wird, zuverlässiger verringert werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine Lufteinlassvorrichtung in einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist gleich zu denjenigen der ersten Ausführungsform,
außer
im Hinblick auf die Anzahl der permeablen Öffnungen, die verteilt sind,
und der Positionen, in denen die permeablen Öffnungen verteilt sind. 7A zeigt ein schematisches
Wegdiagramm einer Lufteinlassvorrichtung 21 in der zweiten
Ausführungsform.
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Bei der Lufteinlassvorrichtung 21 in
der zweiten Ausführungsform
ist eine permeable Öffnung 22 in
drei permeable Öffnungen,
eine erste bis dritte permeable Öffnung 23, 25 und 26,
geteilt, die voneinander beabstandet in Richtung der Gesamtlänge angeordnet
sind. Die erste permeable Öffnung 23 ist
in einer vorgegebenen Position einer Lufteinlassleitung 27 angebracht,
die in einer Position liegt, die die zentrale Position A der Gesamtlänge l1 der Lufteinlassleitung 27 enthält. Die
zweite permeable Öffnung 25 ist in
einer vorgegebenen Position auf einer ungereinigten Seite 31 einer
Luftreinigers 30 vorgesehen, die eine Position ist, die
die zentrale Position B der Gesamtlänge l2 eines
Durchlassbereichs 28 für
die Einlassluft enthält.
Ferner ist die dritte permeable Öffnung 26 in
einer im wesentlichen zentralen Position zwischen den Positionen,
in denen die erste und die zweite permeable Öffnung 23 bzw. 25 angebracht sind,
in der Richtung der Gesamtlänge
vorgesehen, so dass sich die dritte permeable Öffnung 26 über die ungereinigte
Seite 31 des Luftreinigers 30 und die Lufteinlassleitung 27 verteilt.
Zusätzlich
sind die zweite und die dritte permeable Öffnung 25 und 26 in räumlich verteilten
Positionen vorgesehen, die sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise
können die
erste und die dritte permeable Öffnung 23 bzw. 26 spiralenartig
angeordnet sein, wie es in 7B gezeigt
ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform
sind die erste bis dritte permeable Öffnung 23, 25 bzw. 26 zwischen
der zentralen Position A der Gesamtlänge l1 der
Lufteinlassleitung 27 und der zentralen Position B der
Gesamtlänge
l2 des Durchlassbereichs 28 für die Einlassluft
vorgesehen. Entsprechend können
auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform sowohl das Einlassgeräusch, das
durch die Lufteinlassleitung hervorgerufen wird, als auch das Einlassgeräusch, das
durch den Durchlassbereich für die
Einlassluft hervorgerufen wird, niedergehalten werden. Da die permeable Öffnung 22 geteilt
und verteilt ist, kann ein Raum 32 zwischen der ersten permeablen Öffnung 23 und
der dritten permeablen Öffnung 26 oder
ein Raum 33 zwischen der zweiten permeablen Öffnung 25 und
der dritten permeablen Öffnung 26 als
Fügebereich
zwischen dem Luftreiniger 30 und der Lufteinlassleitung 27 oder
als Montageposition zum Montieren eines anderen Elements darauf
gebildet sein. Somit ist die Gestaltungsfreiheit für die Gestaltung
des Durchlassbereichs 28 für die Einlassluft verbessert.
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Dritte Ausführungsform
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Eine Lufteinlassvorrichtung in einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist die gleiche wie die Lufteinlassvorrichtung der
zweiten Ausführungsform, außer dass
die permeable Öffnung
durch eine erste und zweite permeable Öffnung gebildet wird. 8 zeigt ein schematisches
Wegdiagramm der Lufteinlassvorrichtung der dritten Ausführungsform.
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Bei der Lufteinlassvorrichtung 35 in
der dritten Ausführungsform
wird eine permeable Öffnung 36 durch
lediglich die erste und zweite permeable Öffnung 23 und 25 gemäss den Öffnungen
in der zweiten Ausführungsform
gebildet. Das heißt,
bei der Lufteinlassvorrichtung 35 in der dritten Ausführungsform
ist die dritte permeable Öffnung 26 aus
der Lufteinlassvorrichtung 21 der zweiten Ausführungsform weggelassen.
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Gemäss der Lufteinlassvorrichtung 35 in
der dritten Ausführungsform
ist die Wirkung der Verringerung des Einlassgeräuschs schlechter als diejenige bei
der Lufteinlassvorrichtung 21 der zweiten Ausführungsform,
da die dritte permeable Öffnung 26 nicht vorhanden
ist. Die Wirkung des Verringerns von sowohl dem Einlassgeräusch, das
durch eine Lufteinlassleitung 37 hervorgerufen wird, als
auch des Lufteinlassgeräuschs,
das durch eine Einlassluftdurchlassbereich 38 hervorgerufen
wird, kann jedoch erreicht werden, da die erste permeable Öffnung 23 in einer
Position angebracht ist, die die zentrale Position A der Gesamtlänge l1 der Lufteinlassleitung 37 enthält, und
die zweite permeable Öffnung 25 in
einer Position angebracht ist, die die zentrale Position B der Gesamtlänge l2 des Durchlassbereichs 38 für die Einlassluft
enthält.
Da die Fläche,
in der die permeable Öffnung 36 vorgesehen
ist, verringert ist, ist somit die Verwendung des teuren porösen Elements
eingeschränkt,
so dass die Herstellungskosten verringert sind.
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Vierte Ausführungsform
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Eine Lufteinlassvorrichtung in einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung ist gleich wie die Lufteinlassvorrichtung in der zweiten
Ausführungsform, außer dass
die permeable Öffnung
nur durch die zweite permeable Öffnung
gebildet wird. 9 zeigt ein
schematisches Wegdiagramm der Lufteinlassvorrichtung in der vierten
Ausführungsform.
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Bei einer Lufteinlassvorrichtung 40 in
der vierten Ausführungsform
wird eine permeable Öffnung 41 durch
lediglich die zweite permeable Öffnung 25 gebildet,
die diejenige der zweiten Ausführungsform
ist. Das heißt,
bei der Lufteinlassvorrichtung 40 in der vierten Ausführungsform
sind die erste und die dritte permeable Öffnung 23 bzw. 26 aus
der Lufteinlassvorrichtung 21 in der zweiten Ausführungsform
weggelassen.
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Gemäss der Lufteinlassvorrichtung 40 in
der vierten Ausführungsform
ist die Wirkung des Verringerns des Einlassgeräuschs schlechter als diejenige bei
der Lufteinlassvorrichtung 21 in der zweiten Ausführungsform,
da die erste und die dritte permeable Öffnung 23 bzw. 26 nicht
vorhanden sind. Die Wirkung des Verringerns des Einlassgeräuschs, das durch
einen Durchlassbereich 42 für die Einlassluft hervorgerufen
wird, kann jedoch erzielt werden, da die zweite permeable Öffnung 25 in
einer Position angebracht ist, die die zentrale Position B der Gesamtlänge l2 des Durchlassbereichs 42 für die Einlassluft enthält. Da die
Fläche,
in der die permeable Öffnung 41 angebracht
ist, verringert ist, ist die Verwendung eines teuren porösen Elements
eingeschränkt,
so dass die Herstellungskosten verringert sind.
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Vergleichsbeispiel
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Eine Lufteinlassvorrichtung im Vergleichsbeispiel
ist die gleiche wie die Lufteinlassvorrichtung der ersten Ausführungsform,
außer
dass eine permeable Öffnung 43 nur
in einer im wesentlichen zentralen Position zwischen der zentralen
Position A einer Lufteinlassleitung 45 und einem Einlass
vorgesehen ist. 10 zeigt
ein schematisches Wegdiagramm der Lufteinlassvorrichtung im Vergleichsbeispiel.
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Einlassgeräuschtest
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Die Einlassgeräusche in der Lufteinlassvorrichtung
bei Ausführungsformen
3 und 4 der Erfindung und im Vergleichsbeispiel und der Lufteinlassvorrichtung
des Stands der Technik, wie in 1 gezeigt
ist, wurden als Geräuschdruckniveau
für jede Frequenz
berechnet. Das Geräuschdruckniveau
wurde durch BEM (Boundary Element Method) unter Verwendung von SYSNOISE-Software
und Eingangsdaten von jeder Lufteinlassvorrichtung berechnet. Die
Daten von jeder Lufteinlassvorrichtung enthielten Daten der Gestalten
des Lufteinlasselements, einschließlich Längen, Breiten, Volumina usw.
der Lufteinlasselemente, wie zum Beispiel einer Lufteinlassleitung,
eines Luftreinigers und ähnlichen,
die die Lufteinlassvorrichtung bilden, und Daten der Gestalt einer
permeablen Öffnung,
einschließlich
der Fläche einer Öffnung,
der Rauhigkeit eines porösen
Elements usw. Dabei wurde in Hinblick auf die Vibrationsgeschwindigkeit
der Luft angenommen, dass die Vibrationsgeschwindigkeit der Luft
in einer Öffnungsposition
konstant war (1 m/s). 11 zeigt
ein Diagramm des Ergebnisses.
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Bei der Lufteinlassvorrichtung im
Vergleichsbeispiel, die eine permeable Öffnung in einer Luftleitung
aufweist, war das Geräuschdruckniveau
in einem mittleren Frequenzband in der Nähe von 300 Hz und einem hohen
Frequenzband in der Nähe
von 400 Hz im Vergleich zu demjenigen einer Lufteinlassvorrichtung
des Stands der Technik, die keine permeable Öffnung aufweist, verringert.
Bei der Lufteinlassvorrichtung in der vierten Ausführungsform,
die eine permeable Öffnung
in einer Position einschließlich der
zentralen Position der Gesamtlänge
l2 des Durchlassbereichs für die Einlassluft
aufweist, war das Geräuschdruckniveau
in einem niedrigen Frequenzband in der Nähe von 60 Hz im Vergleich zu
demjenigen in der Lufteinlassvorrichtung des Stands der Technik,
die keine permeable Öffnung
aufweist, verringert. Ferner war bei der Lufteinlassvorrichtung
in der dritten Ausführungsform,
die permeable Öffnungen
in Positionen einschließlich
der zentralen Position der Gesamtlänge der Lufteinlassleitung
und der zentralen Position der Gesamtlänge des Durchlassbereichs für die Einlassluft
aufweist, das Geräuschdruckniveau
weiter im gesamten Gebiet von einem niedrigen Frequenzband zu einem
hohen Frequenzband im Vergleich zu demjenigen in der Lufteinlassvorrichtung
der vierten Ausführungsform,
im Vergleich zu demjenigen der Lufteinlassvorrichtung im Vergleichsbeispiel
und im Vergleich zu demjenigen in der Lufteinlassvorrichtung des
Stands der Technik veningert. Aus diesen Ergebnissen ist zu verstehen, dass
der Spitzenwert des Geräuschdruckniveaus, der
nahe bei 300 Hz auftritt, das heißt das Einlassgeräusch, das
durch die Einlassleitung hervorgerufen wird, durch eine permeable Öffnung verringert
werden kann, die in der zentralen Position der Gesamtlänge der
Lufteinlassleitung vorgesehen ist. Zusätzlich ist zu erkennen, dass
der Spitzenwert des Geräuschdruckniveaus,
der in der Nähe
von 60 Hz auftritt, das heißt
des Einlassgeräuschs,
das durch den Durchlassbereich für
die Einlassluft insgesamt hervorgerufen wird, durch eine permeable Öffnung verringert
werden kann, die in einer Position vorgesehen ist, die die zentrale
Position der Gesamtlänge
des Durchlassbereichs für
die Einlassluft enthält.
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Wie oben beschrieben, können gemäss einer
Lufteinlassvorrichtung gemäss
der Erfindung sowohl das Einlassgeräusch, das durch eine Lufteinlassleitung
hervorgerufen wird, als auch das Einlassgeräusch, das durch einen Durchlassbereich
für die Einlassluft
hervorgerufen wird, derart veningert werden, dass das Einlassgeräusch der
Lufteinlassvorrichtung insgesamt veningert werden kann.