DE102007039048A1 - Inlet air channel, particularly for internal-combustion engine of motor vehicle, has acoustic channel section is extruded plastic tube and porous damping barrier segment is in-extruded between air-tight barrier areas - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Ansaugluftkanal mit einem Akustik-Kanalabschnitt insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges sowie ein Verfahren zur Herstellung des Akustik-Kanalabschnitts.The The invention relates to an intake air duct with an acoustic duct section in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle and a method of manufacturing the acoustic channel section.
Stand der TechnikState of the art
Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, werden über einen Ansaugluftkanal mit Verbrennungsluft versorgt. Der durch den Ansaugluftkanal hindurchtretende Luftstrom erzeugt Ansauggeräusche, die durch Wirbelbildungen und insbesondere durch Pulsationen infolge der Steuerzeiten der Hubkolbenmaschine hervorgerufen werden. Unter bestimmten Betriebsbedingungen können diese Ansauggeräusche in Frequenz und/oder Lautstärke unerwünscht sein.Internal combustion engines, in particular of motor vehicles are using an intake air duct with Supplied combustion air. The passing through the intake air passage Airflow generates intake noise caused by vortex formation and in particular by pulsations due to the timing of the Reciprocating be caused. Under certain operating conditions These intake noises in frequency and / or Volume be undesirable.
Zur Vermeidung, Veränderung bzw. Anpassung der Ansauggeräusche sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die mit Dämpfungs- bzw. Resonanzmaßnahmen oder dergleichen den Ansaugluftstrom derart beeinflussen, dass sich ein gewünschtes Frequenzspektrum bzw. Lautstärkenband einstellt. Vorbekannte Anordnungen sind aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung. Darüber hinaus erfordern sie einigen Bauraum, der bei modernen Kraftfahrzeugen mit zahlreichen Zusatzaggregaten im Motorraum nicht immer zur Verfügung steht.to Avoidance, modification or adaptation of the intake noise various devices are known which are equipped with damping or resonance measures or the like the intake air flow influence such that a desired frequency spectrum or volume band. Previous arrangements are complex and costly to manufacture. About that In addition, they require some space, the modern motor vehicles with numerous additional units in the engine compartment not always available stands.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ansaugluftkanal derart weiterzubilden, dass sein akustisches Verhalten bei einfachem Aufbau verbessert ist.Of the Invention is based on the object, an intake air duct in such a way educate that his acoustic behavior with a simple structure is improved.
Diese Aufgabe wird durch einen Ansaugluftkanal mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by an intake air duct with the features of the claim 1 solved.
Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Akustik-Kanalabschnitts anzugeben, mit dem in einfacher Weise dessen akustische Wirksamkeit bei hoher mechanischer Tragfähigkeit erzeugt werden kann.Of the The invention is further based on the object, a method for producing an acoustic duct section, with which in a simple way its acoustic effectiveness at high mechanical Load capacity can be generated.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 10 solved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird ein Ansaugluftkanal insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, der einen Akustikkanalabschnitt mit luftundurchlässigen Wandbereichen und mit mindestens einem porösen Dämpfungswandsegment aufweist. Der Akustikkanalabschnitt ist ein extrudiertes Kunststoffrohr. Das mindestens eine poröse Dämpfungswandsegment wird während des Extrudierens in eine Kunststoffschmelze des Akustikkanalabschnitts eingebracht und dabei unter Bildung der luftundurchlässigen Wandbereiche zwischen diese einextrudiert. Ohne zusätzlichen Montageaufwand entsteht durch den vorstehend beschriebenen Extrusionsprozess ein Akustik-Kanalabschnitt als Meterware, der nach dem Erstarren der Kunststoffschmelze auf die gewünschte Länge gebracht werden kann. Durch thermische Nachbehandlung kann dieser Kanalabschnitt mit Krümmungen oder dergleichen versehen werden. Des Weiteren ist es möglich, Wellrohre (z. B. in Korrugatortechnik) aufzubringen, die aufgrund ihrer Wellenform eine Biegenachgiebigkeit erzeugen. Im Ergebnis entsteht ein rohrförmiger Akustik-Kanalabschnitt, der nahezu beliebig innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauraumes verlegt werden kann, so dass ein Einsatz beinahe zu beliebigen Einbauverhältnissen möglich ist. Die sich im Ansaugluftkanal ausbreitenden Schallwellen der Ansauggeräusche führen infolge ihrer Druckschwankungen dazu, dass geringe Anteile des Ansaugluftstromes schwingend durch die porösen Dämpfungs wandsegmente hindurchtreten. Die Porösität erzeugt hierbei eine erhebliche Dämpfung des schwingenden Schalldruckes. Eine Besonderheit ist hierbei, dass diese Dämpfung bereits bei sehr geringen Frequenzen im Bereich der unteren Hörgrenze wirksam ist und darüber hinaus in Richtung zu höheren Frequenzen ein nahezu konstantes Dämpfungsverhalten aufweist. Dieses nahezu konstante Dämpfungsverhalten bleibt über den relevanten Frequenzbereich z. B. bis oberhalb 100 Hz erhalten. Die undurchlässigen Wandbereiche sorgen einerseits für eine saubere Strömungsführung und andererseits für eine hinreichende mechanische Tragfähigkeit. Die beim Extrudieren erzeugte Einbettung der Dämpfungswandsegmente führt zu einem innigen Materialverbund mit hoher mechanischer Belastbarkeit, ohne dass hierzu Nacharbeiten in Form von Verklebung, Verschweißung oder in anderer Weise erforderlich wären. Insgesamt ergibt sich ein geometrisch einfaches, akustisch hoch wirksames, mechanisch tragfähiges und nahezu beliebig verlegbares Ansaugsystem, welches optimal an die akustischen Erfordernisse angepasst und dabei mit geringem Aufwand herstellbar ist.An intake air duct is proposed, in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle, which has an acoustic duct section with air-impermeable wall areas and with at least one porous damping wall segment. The acoustic channel section is an extruded plastic tube. The at least one porous damping wall segment is introduced during extrusion into a plastic melt of the acoustic channel section and thereby extruded to form the airtight wall regions between them. Without any additional assembly work, the above-described extrusion process produces an acoustic channel section in the piece, which can be brought to the desired length after the plastic melt solidifies. By thermal treatment, this channel section can be provided with bends or the like. Furthermore, it is possible to apply corrugated pipes (eg in corrugator technology), which generate a bending compliancy due to their waveform. The result is a tubular acoustic channel section that can be laid almost anywhere within the available space, so that use is almost possible to any installation conditions. The sound waves of the intake noise propagating in the intake air duct, due to their pressure fluctuations, cause small portions of the intake air flow to pass through the porous damping wall segments. The porosity generates a considerable damping of the oscillating sound pressure. A special feature here is that this attenuation is effective even at very low frequencies in the range of the lower limit of hearing and also has a nearly constant attenuation behavior towards higher frequencies. This almost constant damping behavior remains over the relevant frequency range z. B. obtained above 100 Hz. The impermeable wall areas ensure on the one hand for a clean flow guidance and on the other hand for a sufficient mechanical load capacity. The embedding of the damping wall segments produced during the extrusion leads to an intimate composite material with high mechanical strength, without the need for reworking in the form of gluing, welding or otherwise. Overall, results in a geometrically simple, acoustically high Effective, mechanically stable and almost arbitrarily deployable intake system, which is optimally adapted to the acoustic requirements and can be produced with little effort.
Der Innendurchmesser des Akustik-Kanalabschnitts liegt bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 40 mm bis einschließlich 90 mm. Über den Umfang des Akustik-Kanalabschnitts sind zweckmäßig fünf bis zehn Dämpfungswandsegmente insbesondere gleichmäßig verteilt. Bei geringen Durchmessern von beispielsweise 40 mm werden bevorzugt fünf bis sechs Dämpfungswandsegmente über den Umfang verteilt, während bei größeren Durchmessern von beispielsweise 90 mm bevorzugt bis zu zehn Dämpfungswandsegmente über den Umfang verteilt werden. Bei unregelmäßigem Rohrverlauf können auch Einzelwandsegmente eingesetzt werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass die absolute Größe einzelner Dämpfungswandsegmente ein gewisses Maß nicht übersteigt. Die Belastbarkeit der porösen Dämpfungswandsegmente, insbesondere gegenüber den auftretenden Druckschwankungen, ist dauerhaft bei Unterstützung durch die dazwischen liegenden undurchlässigen Wandbereiche sichergestellt.Of the Inner diameter of the acoustic channel section is preferably in a range of including 40 mm up to and including 90 mm. Over the circumference of the acoustic channel section are appropriate five to ten damping wall segments in particular equally distributed. For small diameters for example, 40 mm are preferably five to six Damping wall segments distributed over the circumference, while at larger diameters of For example, 90 mm preferably up to ten damping wall segments over the scope are distributed. In case of irregular Pipe run also single wall segments can be used. This ensures that the absolute size individual damping wall segments does not exceed a certain extent. The load capacity of the porous damping wall segments, especially with respect to the pressure fluctuations that occur permanently supported by the intervening impermeable wall areas ensured.
Für einen wirkungsvollen Kompromiss zwischen Tragfähigkeit und Schalldämpfungswirkung hat sich eine Anordnung als zweckmäßig herausgestellt, bei der die Summe aller Dämpfungswandsegmente bezogen auf den Querschnitt des Akustik-Kanalabschnitts insgesamt einen Querschnittswinkel von einschließlich 100° bis einschließlich 140° und insbesondere von etwa 120° überdecken. Vorteilhaft erstreckt sich die Summe der Dämpfungswandsegmente in der Längsrichtung des Akustik-Kanalabschnitts über eine Gesamtlänge, die in einem Bereich von einschließlich 80 mm bis einschließlich 120 mm liegt und insbesondere etwa 100 mm beträgt. Es kann zweckmäßig sein, in Längsrichtung nur einzelne Akustik-Kanalabschnitte mit den vorgenannten Längenangaben einzusetzen. Vorteilhaft folgen in der Längsrichtung zwei insbesondere gleich lange Dämp fungswandsegmente aufeinander, die zusammen die vorgenannte Gesamtlänge aufweisen. Hierdurch wird bei gleicher akustischer Wirksamkeit die mechanische Integrität verbessert.For an effective compromise between sustainability and silencing effect has become an arrangement as expediently pointed out, in which the sum of all Damping wall segments based on the cross section of the acoustic channel section Overall, a cross-sectional angle of up to and including 100 ° including 140 ° and in particular of about Cover 120 °. Advantageously, the extends Sum of the damping wall segments in the longitudinal direction of the acoustic channel section over a total length, in a range of 80 mm up to and including 120 mm and in particular is about 100 mm. It can be appropriate, in the longitudinal direction only individual acoustic channel sections with the aforementioned lengths use. Advantageously, two follow in the longitudinal direction in particular the same length Dämp fungswandsegmente each other, which together have the aforementioned total length. hereby becomes the same acoustic effectiveness, the mechanical integrity improved.
Für eine hohe akustische Wirksamkeit bei hinreichender mechanischer Belastbarkeit hat sich eine Ausgestaltung der porösen Dämpfungswandsegmente als Kunststoffsinterteil, insbesondere aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA) herausgestellt. Ihre Porosität beträgt vorteilhaft weniger als 200 μm, und liegt insbesondere in einem Bereich von einschließlich 10 μm bis einschließlich 40 μm.For a high acoustic efficiency with adequate mechanical Resilience has an embodiment of the porous damping wall segments as plastic sintered part, in particular polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyamide (PA). Your porosity is advantageously less than 200 microns, and is especially in a range of 10 microns inclusive up to and including 40 μm.
Die undurchlässigen Wandbereiche können aus einem duroplastischen Kunststoff oder aus einem Elastomer gefertigt sein. Vorteilhaft sind sie aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt aus Polypropylen, und insbesondere aus PPTX20 extrudiert. Hierdurch sind die mechanische Tragähigkeit sowie die Formstabilität unter den thermischen Belastungen innerhalb eines Motorraumes sichergestellt. Gleichzeitig ergibt sich ein inniger Materialverbund beim Extrudieren mit dem Material der Dämpfungswandsegmente.The impermeable wall areas may consist of a thermosetting plastic or be made of an elastomer. Advantageously, they are made of a thermoplastic material, preferably made of polypropylene, and in particular of PPTX20 extruded. hereby are the mechanical strength as well as the dimensional stability ensured under the thermal loads within an engine compartment. At the same time results in an intimate composite material during extrusion with the material of the damping wall segments.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Extrusion des Akustik-Kanalabschnitts in einer Ringform, wobei Zuführkanäle insbesondere achsparallel in die Ringform münden. Die Dämpfungswandsegmente werden durch die Zuführkanäle in die Schmelze der Ringform eingeführt. Die achsparallele Anordnung der Zu führkanäle zur Ringform führt dazu, dass die Dämpfungswandsegmente nur über ihre Länge gegen den anliegenden Schmelzendruck eingeführt werden müssen. Sobald sie vollständig von der Schmelze umschlossen sind, werden die Dämpfungswandsegmente vom Schmelzenstrom erfasst und durch die Ringform selbsttätig mitgetragen. Innerhalb der Ringform erstarrt die Schmelze und geht dabei einen innigen Materialverbund mit den vorbereiteten Dämpfungswandsegmenten ein, so dass nach dem Erstarren ein nahezu monolithisches Halbzeug mit eingebetteten Dämpfungswandsegmenten aus der Ringform austritt. Mit geringem Werkzeug- und Verfahrensaufwand können hohe Extrusionsgeschwindigkeiten mit entsprechend guter Wirtschaftlichkeit erzeugt werden.In an advantageous embodiment of the invention Method, the extrusion of the acoustic channel section takes place in a ring shape, wherein feed channels in particular parallel to the axis open into the ring shape. The damping wall segments be through the feed channels in the melt introduced the ring shape. The axis-parallel arrangement of To lead channels to the ring shape leads to that the damping wall segments only over their length be introduced against the adjacent melt pressure have to. Once completely melted are enclosed, the damper wall segments from the Melting current detected and automatically through the ring shape supported. Within the ring form the melt solidifies and goes thereby an intimate composite material with the prepared damping wall segments so that after solidification a nearly monolithic semi-finished product with embedded damping wall segments from the ring shape exit. With little tool and process costs high extrusion speeds with correspondingly good economy be generated.
In einer vorteilhaften Ausführung wird das mindestens eine Dämpfungswandsegment als Festkörper in den zugeordneten Zuführkanal eingeführt. Diese Festkörper können in großer Stückzahl vorbereitet und für den Extrusionsprozess bereitgestellt werden, wobei sie leicht zu handhaben sind. In einer zweckmäßigen Alternative wird Sinterpulver in den zugeordneten Zuführkanal eingefüllt, wobei das mindestens eine Dämpfungswandsegment in dem Zuführkanal durch Sintern des Sinterpulvers gebildet wird. Es entseht ein integrierter Fertigungsprozess, bei dem gleichermaßen die Dämpfungswandsegmente und ihre Baueinheit mit den undurchlässigen Wandbereichen in einem Arbeitsgang hergestellt werden.In an advantageous embodiment, the at least one Damping wall segment as a solid in the associated Feed channel introduced. These solids can be prepared in large numbers and provided for the extrusion process, wherein they are easy to handle. In a functional Alternative sintering powder in the associated feed channel filled, wherein the at least one damping wall segment is formed in the feed channel by sintering the sintered powder. It creates an integrated manufacturing process where equally the damping wall segments and their structural unit with the impermeable wall portions be made in one operation.
In bevorzugter Weiterbildung wird das mindestens eine Dämpfungswandsegment vor dem Einführen in die Schmelze erwärmt. Diese Erwärmung kann beispielsweise durch Mikrowellen-, Infrarot- oder Lasereinstrahlung bzw. durch eine elektrische Heizung erfolgen. Die Wärmezufuhr kann für den Sinterprozess innerhalb des Zuführkanals genutzt werden. Auch bei fertig vorbereiteten Dämpfungswandsegmenten in Form von Festkörpern kann diese Erwärmung zweckmäßig sein. In jedem Falle verringert sich die Temperaturdifferenz zwischen den Dämpfungswandsegmenten und der Schmelze für die undurchlässigen Wandbereiche, wodurch der Materialverbund beim nachfolgenden Extrusionsprozess verbessert wird.In a preferred embodiment, the at least one damping wall segment is heated prior to introduction into the melt. This heating can be done for example by microwave, infrared or laser irradiation or by an electric heater. The heat supply can be used for the sintering process within the feed channel. Even with ready prepared damping wall segments in the form of solids this can Warming be appropriate. In any case, the temperature difference between the damper wall segments and the melt for the impermeable wall portions decreases, thereby improving the composite material in the subsequent extrusion process.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:embodiments The invention are described below with reference to the drawing described. Show it:
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Die
Die
undurchlässigen Wandbereiche
Der
Darstellung nach den
Deren
Gesamtlänge L liegt bevorzugt in einem Bereich von einschließlich
80 mm bis 120 mm und beträgt insbesondere etwa 100 mm.
Bei der vorteilhaften Weiterbildung mit zwei in der Längsrichtung aufeinanderfolgenden
Gruppen von Dämpfungswandsegmenten
Ein
Innendurchmesser d des Akustik-Kanalabschnitts
In
den Ausführungsbeispielen nach
Dem
Austritt des Akustik-Kanalabschnitts
Nach
Der
Darstellung nach
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 102004014314 A1 [0004] DE 102004014314 A1 [0004]
Claims (14)
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2007
- 2007-08-17 DE DE102007039048A patent/DE102007039048A1/en not_active Withdrawn
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