DE102007059450A1

DE102007059450A1 - Ansauganordnung mit Helmholtz-Resonatoren

Info

Publication number: DE102007059450A1
Application number: DE102007059450A
Authority: DE
Inventors: Gregory P. Birmingham Prior
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2008-06-19
Also published as: CN101201032B; CN101201032A; US7497196B2; US20080135010A1

Abstract

Es wird eine Ansauganordnung zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, Ansaugluft an einen Verbrennungsmotor zu vermitteln. Die Ansauganordnung umfng definiert, durch welche die Ansaugluft hindurchtreten kann, und einen Ansaugkrümmer. Der Einlassadapter ist entfernbar an dem Ansaugkrümmer angebracht. Zumindest eine Resonanzkammer ist durch den Einlassadapter und/oder den Ansaugkrümmer definiert. Ein Dichtungselement ist in der Lage, den Einlassadapter in Bezug auf den Ansaugkrümmer im Wesentlichen abzudichten. Das Dichtungselement definiert zumindest einen Abstimmhals, der in der Lage ist, eine Verbindung zwischen der mindestens einen Resonanzkammer und der Strömungsleitung bereitzustellen, um zumindest einen Helmholtz-Resonator zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansauganordnung für einen Verbrennungsmotor mit einem darin aufgenommenen Helmholtz-Resonator.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Verfahren können angewendet werden, um das Ansauggeräusch eines Verbrennungsmotors zu verringern. Ein Verfahren besteht darin, einen Helmholtz-Resonator an einem Ansaugluftrohr zu verwenden, welches ausgebildet ist, Ansaugluft an den Verbrennungsmotor zu vermitteln. Das Ansaugluftrohr ist typischerweise stromaufwärts eines Ansaugkrümmers angeordnet und es ist ausgebildet, um Ansaugluft an den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors zu vermitteln. Ein Helmholtz-Resonator umfasst ein Resonanzvolumen oder eine Resonanzkammer mit einer kleinen Öffnung, die typischerweise als Hals bezeichnet wird. Der Hals ist in der Lage, eine Verbindung zwischen der Resonanzkammer und dem Ansaugluftrohr zu ermöglichen. Schallwellen, welche durch Komponenten in dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, bewegen sich entlang dem Ansaugluftrohr, wo ihr akustischer Druck auf den Hals auftrifft. Dieser akustische Druck regt eine Luftmasse in dem Hals an. Der akustische Druck in der Resonanzkammer reagiert gegen die Luftmasse in dem Hals und erzeugt einen gegenphasigen akustischen Druck an dem Ansaugluftrohr, um eine Auslöschung des Ansauggeräuschs bei der Resonanzfrequenz zu bewirken. Auf diese Weise wird einiges von dem Motorgeräusch beseitigt, wenn sich die gegenphasigen akustischen Drücke in dem Ansaugluftrohr gegenseitig auslöschen.
Die Frequenz, bei welcher die abschwächenden akustischen Drücke ihre maximale Amplitude erreichen, ist als Resonanzfrequenz bekannt. Eine Anzahl von Parametern bestimmen die Resonanzfrequenz und die Bandbreite eines Helmholtz-Resonators, einschließlich des Volumens der Resonanzkammer und der Länge sowie der Querschnittsfläche des Halses. Kleinere Änderungen der Länge und der Querschnittsfläche des Halses können die Resonanzfrequenz abändern und dadurch die Effektivität des Helmholtz-Resonators verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird eine Ansauganordnung zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, Ansaugluft an einen Verbrennungsmotor zu vermitteln. Die Ansauganordnung umfasst einen Einlassadapter, der eine Strömungsleitung definiert, durch welche die Ansaugluft hindurchtreten kann, und einen Ansaugkrümmer. Der Einlassadapter ist entfernbar an dem Ansaugkrümmer angebracht. Zumindest eine Resonanzkammer ist durch den Einlassadapter und/oder den Ansaugkrümmer definiert. Ein Dichtungselement ist in der Lage, den Einlassadapter in Bezug auf den Ansaugkrümmer im Wesentlichen abzudichten. Das Dichtungselement definiert zumindest einen Abstimmhals, der in der Lage ist, eine Verbindung zwischen der mindestens einen Resonanzkammer und der Strömungsleitung bereitzustellen, um zumindest einen Helmholtz-Resonator zu bilden. Die Ansauganordnung kann eine Laderanordnung umfassen, die in der Lage ist, die Ansaugluft vor der Vermittlung an den Verbrennungsmotor unter Druck zu setzen. Ein Verbrennungsmotor, welcher die offenbarte Ansauganordnung aufnimmt, wird ebenfalls zur Verfügung gestellt.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine fragmentarische Perspektivansicht eines Teils eines Verbrennungsmotors, welche eine Ansauganordnung im Einklang mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
2 ist eine Perspektivansicht eines Einlassadapters und eines Dichtungselements der Ansauganordnung von 1, welche Aspekte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen in allen der mehreren Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in 1 ein Teil eines allgemein bei 10 angegebenen Verbrennungsmotors gezeigt. Der Verbrennungsmotor 10 umfasst eine Ansauganordnung 12, die in der Lage ist, Ansaugluft, durch den Pfeil 14 angegeben, an Zylinder, nicht gezeigt, in dem Verbrennungsmotor 10 zu vermitteln, um in diesen die Verbrennung von Kraftstoff zu bewirken. Die Ansauganordnung 12 umfasst ein erstes Ansaugelement, wie zum Beispiel einen Einlassadapter 16, und ein zweites Ansaugelement, wie zum Beispiel einen Ansaugkrümmer 18. Der Einlassadapter 16 ist durch mehrere Befestigungselemente 20, von denen eines in 1 gezeigt ist, entfernbar an dem Ansaugkrümmer 18 angebracht. Ein Drosselklappengehäuse 22 ist mittels mehrerer Befestigungselemente 24 an dem Einlassadapter 16 angebracht. Das Drosselklappengehäuse 22 umfasst ein rotierbares Schmetterlingsventil 25, welches in der Lage ist, Ansaugluft 14 selektiv und variabel zur nachfolgenden Einführung in den Ansaugkrümmer 18 an den Einlassadapter 16 zu vermitteln. Das Drosselklappengehäuse 22 von 1 ist eine elektronisch betätigte Einrichtung. Das heißt, ein Controller, nicht gezeigt, stellt Steuersignale an das Drosselklappengehäuse 22 bereit, um eine Bewegung des Schmetterlingsventils 25 zu bewirken. Fachleute werden andere Verfahren des Betätigens des Drosselklappengehäuses 22 erkennen, wie zum Beispiel ein handbetätigtes Seil, während man in dem Bereich dessen verbleibt, was beansprucht ist.
Der Ansaugkrümmer 18 von 1 umfasst eine Laderanordnung 26, wie zum Beispiel einen Roots- oder Schrauben-Lader, der in der Lage ist, die Ansaugluft 14 vor der Einführung in mehrere Ansaugkanäle 28 unter Druck zu setzen. Jeder der mehreren Ansaugkanäle 28 ist in der Lage, die Ansaugluft 14 an einen jeweiligen Zylinder zu vermitteln. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Ansaugkrümmer 18 aus gegossenem Aluminium gebildet, jedoch werden Fachleute erkennen, dass andere Materialien verwendet werden können, um den Ansaugkrümmer 18 zu bilden, wie zum Beispiel gegossenes Magnesium etc. Zusätzlich ist der Einlassadapter 16 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise aus gegossenem Aluminium gebildet, jedoch werden Fachleute andere Materialien erkennen, die verwendet werden können, um den Einlassadapter 16 zu bilden, wie zum Beispiel gegossenes Magnesium, Gusseisen, etc. Weiterhin kann der Einlassadapter 16 aus Kunststoffen oder Polymeren gebildet sein, während man innerhalb des Umfangs dessen verbleibt, was beansprucht ist.
Nun auf 2 Bezug nehmend und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist eine Perspektivansicht des Einlassadapters 16 gezeigt, wie sie von dem in 1 gezeigten Ansaugkrümmer 18 aus zu sehen ist. Ein Dichtungselement 30 ist in der Lage, den Einlassadapter 16 in Bezug auf den Ansaugkrümmer 18 abzudichten. Das Dichtungselement 30 ist vorzugsweise eine Träger- oder Rand-geformte Dichtung, jedoch können andere Arten von Dichtungen, die Fachleuten bekannt sind, verwendet werden, während man innerhalb des Umfangs dessen verbleibt, was beansprucht ist. Der Einlassadapter 16 definiert eine Strömungsleitung 32, die in der Lage ist, Ansaugluft 14 an den Ansaugkrümmer 18 zu vermitteln. Die Strömungsleitung 32 kann durch den Ansaugkrümmer 18 weiter definiert sein.
Der Einlassadapter 16 definiert Resonanzvolumina oder -kammern 34, 36, 38 und 40, welche durch einen Hals 42, 44, 46 bzw. 48 mit der Strömungsleitung 32 in Verbindung stehen. Die Resonanzkammern 34, 36, 38 und 40 sowie die Hälse 42, 44, 46 und 48 wirken zusammen, um Helmholtz-Resonatoren 50, 52, 54 bzw. 56 zu bilden. Wie in 2 veranschaulicht ist, sind die Hälse 42, 44, 46 und 48 durch das Dichtungselement 30 definiert, daher ist keine maschinelle Bearbeitung des Einlassadapters 16 erforderlich, um eine Verbindung zwischen den Resonanzkammern 34, 36, 38 und 40 und der Strömungsleitung 32 bereitzustellen. Vorteilhafterweise können durch Bilden der Hälse 42, 44, 46 und 48 mit dem Dichtungselement 30 die Herstellungskosten des Einlassadapters 16 verringert werden, während die Länge und die Querschnittsfläche der Hälse 42, 44, 46 und 48 innerhalb enger Toleranzen eingehalten werden können. Durch Einhalten der Länge und der Querschnittsfläche der Hälse 42, 44, 46 und 48 innerhalb enger Toleranzen ist die Abstimmfrequenz jedes der Helmholtz-Resonatoren 50, 52, 54 und 56 genauer. Sollten Änderungen der Abmessungen der Hälse 42, 44, 46 und 48 erforderlich sein, kann das Dichtungselement 30 in kostengünstiger Weise abgeändert werden bei einer Verringerung der Kosten im Vergleich zu einer Änderung der maschinellen Bearbeitung oder einer Änderung des Gießens, welche bei Einlassadaptern gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. Das Dichtungselement 30 kann ausgebildet sein, um mehrfache Hälse für jede Resonanzkammer 34, 36, 38 und 40 zu bilden, und die Resonanzkammern 34, 36, 38 und 40 können zumindest teilweise durch den Ansaugkrümmer 18 definiert sein, während man innerhalb des Umfangs dessen verbleibt, was beansprucht ist. Vorzugsweise werden die Resonanzkammern 34, 36, 38 und 40 während des Bildens des Einlassadapters 16 und/oder des Ansaugkrümmers 18 gebildet. Das Dichtungselement 30 ist auch in der Lage, die Resonanzkammern 34, 36, 38 und 40 gegeneinander abzudichten.
Mehrere Abstimmfrequenzen können durch Variieren der Abmessungen der Resonanzkammern 34, 36, 38 und 40 sowie der Hälse 42, 44, 46 bzw. 48 bereitgestellt werden. Durch Positionieren der Helmholtz-Resonatoren 50, 52, 54 und 56 nahe der Geräuschquelle, das heißt der Laderanordnung 26, können die Druckpulse, welche auf die Struktur des Ansaugkrümmers 18 und des Einlassadapters 16 einwirken, verringert werden, was eine geringere Geräuschabstrahlung zur Folge hat als bei Geräuschdämpfungseinrichtungen, die weiter stromaufwärts der Laderanordnung 26 montiert sind. Zusätzlich kann sich die Strömung der Ansaugluft 14 durch Anwenden der Helmholtz-Resonatoren 50, 52, 54 und 56 als eine Folge der Auslöschung der Druckpulse in dem Einlassadapter 16 und dem Ansaugkrümmer 18 verbessern.
Während die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem diese Erfindung betreffenden Gebiet verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsfor men zum Ausführen der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Ansauganordnung für einen Verbrennungsmotor, welche umfasst: ein erstes Ansaugelement, das eine Strömungsleitung definiert, durch die Ansaugluft hindurchtreten kann; ein zweites Ansaugelement; wobei das erste Ansaugelement an dem zweiten Ansaugelement angebracht ist; zumindest eine Resonanzkammer, welche durch das erste Ansaugelement und/oder das zweite Ansaugelement definiert ist; ein Dichtungselement, das in der Lage ist, das erste Ansaugelement in Bezug auf das zweite Ansaugelement im Wesentlichen abzudichten; und wobei das Dichtungselement zumindest einen Abstimmhals definiert, der in der Lage ist, eine Verbindung zwischen der mindestens einen Resonanzkammer und der Strömungsleitung bereitzustellen, um zumindest einen Helmholtz-Resonator zu bilden.
Ansauganordnung nach Anspruch 1, wobei die Ansauganordnung mehrere der Resonanzkammern umfasst und wobei das Dichtungselement in der Lage ist, alle Resonanzkammern gegeneinander abzudichten.
Ansauganordnung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Drosselklappengehäuse, das in der Lage ist, die Ansaugluft selektiv und variabel in die Strömungsleitung einzuführen; und wobei das Drosselklappengehäuse an dem ersten Ansaugelement angebracht ist.
Ansauganordnung nach Anspruch 1, wobei das zweite Ansaugelement ein Ansaugkrümmer ist.
Ansauganordnung nach Anspruch 4, wobei die Ansauganordnung einen Lader umfasst.
Ansauganordnung nach Anspruch 1, wobei das erste und/oder das zweite Ansaugelement gegossen ist und wobei die zumindest eine Resonanzkammer während des Gießens des ersten und/oder des zweiten Ansaugelements gebildet wird.
Ansauganordnung, die in der Lage ist, Ansaugluft an einen Verbrennungsmotor zu vermitteln, wobei die Ansauganordnung umfasst: einen Einlassadapter, der eine Strömungsleitung definiert, durch welche die Ansaugluft hindurchtreten kann; einen Ansaugkrümmer; wobei der Einlassadapter entfernbar an dem Ansaugkrümmer angebracht ist; zumindest eine Resonanzkammer, die durch den Einlassadapter und/oder den Ansaugkrümmer definiert ist; ein Dichtungselement, das in der Lage ist, den Einlassadapter in Bezug auf den Ansaugkrümmer im Wesentlichen abzudichten; und wobei das Dichtungselement zumindest einen Abstimmhals definiert, der in der Lage ist, eine Verbindung zwischen der zumin dest einen Resonanzkammer und der Strömungsleitung bereitzustellen, um zumindest einen Helmholtz-Resonator zu bilden.
Ansauganordnung nach Anspruch 7, wobei die Ansauganordnung mehrere der Resonanzkammern umfasst und wobei das Dichtungselement in der Lage ist, alle der Resonanzkammern gegeneinander abzudichten,
Ansauganordnung nach Anspruch 7, die ferner umfasst: ein Drosselklappengehäuse, das in der Lage ist, die Ansaugluft selektiv und variabel in die Strömungsleitung einzuführen; und wobei die Drosselklappe an dem Einlassadapter angebracht ist.
Ansauganordnung nach Anspruch 7, wobei die Ansauganordnung einen Lader umfasst.
Verbrennungsmotor, der umfasst: eine Ansauganordnung, die umfasst: ein erstes Ansaugelement, das eine Strömungsleitung definiert, durch welche Ansaugluft hindurchtreten kann; ein zweites Ansaugelement; wobei das erste Ansaugelement an dem zweiten Ansaugelement angebracht ist; zumindest eine Resonanzkammer, die durch das erste Ansaugelement und/oder das zweite Ansaugelement definiert ist; ein Dichtungselement, das in der Lage ist, das erste Ansaugelement in Bezug auf das zweite Ansaugelement im Wesentlichen abzudichten; und wobei das Dichtungselement zumindest einen Abstimmhals definiert, der in der Lage ist, eine Verbindung zwischen der zumindest einen Resonanzkammer und der Strömungsleitung bereitzustellen, um zumindest einen Helmholtz-Resonator zu bilden.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei die Ansauganordnung mehrere der Resonanzkammern umfasst und wobei das Dichtungselement in der Lage ist, alle Resonanzkammern gegeneinander abzudichten.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei die Ansauganordnung ferner umfasst: ein Drosselklappengehäuse, das in der Lage ist, die Ansaugluft selektiv und variabel in die Strömungsleitung einzuführen; und wobei die Drosselklappe an dem ersten Ansaugelement angebracht ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei das zweite Ansaugelement ein Ansaugkrümmer ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, wobei die Ansauganordnung einen Lader umfasst.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei das erste Ansaugelement ein Einlassadapter ist.