DE102008003612A1

DE102008003612A1 - Ansaugeinrichtung mit integralen Resonatoren

Info

Publication number: DE102008003612A1
Application number: DE102008003612A
Authority: DE
Inventors: Gregory P. Birmingham Prior; Roxann M. Royal Oak Bittner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-07-31
Also published as: US7779822B2; CN101235773A; US20080168961A1; CN101235773B

Abstract

Eine Ansaugeinrichtung, wie zum Beispiel eine Ladereinheit, wird für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Die Ansaugeinrichtung weist ein Gehäuse mit einer Wand auf, die einen Einlassdurchgang definiert, durch den Ansaugluft in die Ansaugeinrichtung eintritt. Eine Vielzahl von Versteifungsrippen ist an der Wand gegenüber dem Einlassdurchgang vorgesehen und definiert zumindest teilweise mindestens einen Hohlraum. Eine Platte ist an der Wand des Gehäuses angebracht und definiert den mindestens einen Hohlraum weiter. Die Wand definiert mindestens eine Austrittsöffnung, die konfiguriert ist, um eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang und dem mindestens einen Hohlraum bereitzustellen. Der mindestens eine Hohlraum und die mindestens eine Austrittsöffnung wirken zusammen, um mindestens einen Resonator auszubilden. Ein Verfahren zur Ausbildung der Ansaugeinrichtung mit integralen Resonatoren wird ebenfalls bereitgestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansaugeinrichtung, die einen Lader mit integralen Resonatoren umfasst, die an einer Einlassseite eines Ladergehäuses ausgebildet sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Verfahren können genutzt werden, um die Ansauggeräusche eines Verbrennungsmotors zu reduzieren. Ein Verfahren besteht darin, einen Helmholtz-Resonator an einem Ansaugluftrohr zu verwenden, das konfiguriert ist, um Ansaugluft an den Verbrennungsmotor zu übertragen. Das Ansaugluftrohr ist typischerweise stromaufwärts von einem Ansaugkrümmer angeordnet und ist konfiguriert, um Ansaugluft an den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors zu übertragen. Ein Helmholtz-Resonator weist ein Resonanzvolumen oder eine Resonanzkammer mit einer kleinen Öffnung, die typischerweise als Hals bezeichnet wird, auf. Der Hals dient dazu, eine Verbindung zwischen der Resonanzkammer und dem Ansaugluftrohr zu ermöglichen. Schallwellen, die von Bauteilen in dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, bewegen sich entlang dem Ansaugluftrohr, an dem deren Schalldruck auf den Hals auftrifft. Dieser Schalldruck erregt eine Luftmasse in dem Hals. Der Schalldruck in der Resonanzkammer reagiert auf die Luftmasse in dem Hals und erzeugt einen phasenverschobenen Schalldruck an dem Ansaugluftrohr, um eine Auslöschung der Ansauggeräusche bei der Resonanzfrequenz zu bewirken. Auf diese Weise werden einige der Motorgeräusche beseitigt, da sich die pha senverschobenen Schalldrücke in dem Ansaugluftrohr gegenseitig auslöschen.
Die Frequenz, bei der die dämpfenden Schalldrücke ihre maximale Amplitude erreichen, ist als die Resonanzfrequenz bekannt. Eine Anzahl von Parametern bestimmt die Resonanzfrequenz und Bandbreite eines Helmholtz-Resonators, einschließlich des Volumens der Resonanzkammer sowie der Länge und Querschnittsfläche des Halses.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ansaugeinrichtung, wie zum Beispiel eine Ladereinheit, wird für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Die Ansaugeinrichtung weist ein Gehäuse mit einer Wand auf, die einen Einlassdurchgang definiert, durch den Ansaugluft in die Ansaugeinrichtung eintritt. Eine Vielzahl von Versteifungsrippen ist an der Wand gegenüber dem Einlassdurchgang vorgesehen und definiert zumindest teilweise mindestens einen Hohlraum. Eine Platte ist an der Wand des Gehäuses angebracht und definiert den mindestens einen Hohlraum weiter. Die Wand definiert mindestens eine Austrittsöffnung, die konfiguriert ist, um eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang und dem mindestens einen Hohlraum bereitzustellen. Der mindestens eine Hohlraum und die mindestens eine Austrittsöffnung wirken zusammen, um mindestens einen Resonator auszubilden. Die Platte steht bevorzugt im dichtenden Eingriff mit der Wand des Gehäuses, wie zum Beispiel durch ein Dichtungselement, Abdichtmittel usw.
Ein Verfahren zur Ausbildung von integralen Resonatoren in der Ansaugeinrichtung wird ebenfalls bereitgestellt, einschließlich der folgenden Schritte: A) Ausbilden der Austrittsöffnungen in dem Gehäuse, die dazu dienen, eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang und den Hohl räumen bereitzustellen; und B) Anbringen der Platte an dem Gehäuse, um die Hohlräume weiter zu definieren. Wie zuvor in dieser Beschreibung erwähnt, wirken die Austrittsöffnungen und die Hohlräume zusammen, um den Resonator auszubilden. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Abdichtens der Platte in Bezug auf das Gehäuse.
Die zuvor genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Methoden zur Ausführung der Erfindung offensichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ansaugeinrichtung oder Ladereinheit;
2 ist eine Unteransicht der Ladereinheit von 1, die Versteifungsrippen darstellt, die an einem Gehäuse vorgesehen sind und teilweise eine Vielzahl von Hohlräumen oder Volumina definieren;
3 ist eine Unteransicht der Ladereinheit von 1 und 2, die eine Platte darstellen, die an dem Gehäuse angebracht ist und die Vielzahl von Volumina weiter definiert; und
4 ist eine Querschnittansicht der Ladereinheit von 3 entlang der Linie 4-4, die integrale Resonatoren darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen dieselben Bezugszeichen denselben oder ähnlichen Bauteilen in den mehreren Figuren entsprechen, wird in 1 eine perspektivische Ansicht einer Ansaugeinrichtung oder eines Laders 10 für einen Verbrennungsmotor, der nicht gezeigt wird, gezeigt. Obwohl die Ansaugeinrichtung in 1 als ein Lader 10 dargestellt ist, werden Fachleute anerkennen, dass die Ansaugeinrichtung andere Formen aufweisen kann, wie zum Beispiel die eines Ansaugkrümmers, während sie innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche bleibt. Die Ladereinheit 10, wie in 1 gezeigt, ist ein Lader vom Roots-Typ oder Schraubentyp und weist ein Gehäuse 12 mit einer Wand 14 auf, die zumindest teilweise einen Einlassdurchgang 16 definiert. Der Einlassdurchgang 16 ist konfiguriert, um Ansaugluft, gekennzeichnet durch einen Pfeil 18, in die Ladereinheit 10 hinein zu übertragen. Das Gehäuse 12 definiert weiter einen Rotorhohlraum 20, in dem ein erster und zweiter Rotor 22 bzw. 24 rotierbar aufgenommen sind. Der erste und zweite Rotor 22 und 24 sind in Bezug aufeinander gegenläufig und wirken zusammen, um Volumina von Ansaugluft 18 weiterzuleiten, während diese durch den Rotorhohlraum 20 zu einer Ausgangsöffnung 26 passiert, die von dem Gehäuse 12 definiert ist und an der sie nachfolgend in den Verbrennungsmotor, nicht gezeigt, eingeleitet wird.
Eine Vielzahl von Versteifungsrippen 28 ist an dem Gehäuse 12 vorgesehen, um eine Verformung des Gehäuses 12 während eines Betriebs der Ladereinheit 10 zu verhindern. Die Versteifungsrippen 28 sind bevorzugt in einer im Allgemeinen kreuzweisen Anordnung angeordnet, um ein Waffelmuster zu bilden. Nun auf 2 Bezug nehmend, wird eine Unteransicht der Ladereinheit 10 gezeigt. Die Versteifungsrippen 28 wirken zusammen, um teilweise eine Vielzahl von Hohlräumen oder Volumina 30 an der Seite der Wand 14 gegenüber dem Einlassdurchgang 16 zu definieren. Eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 32 sind durch die Wand 14 definiert und sind konfiguriert, um eine Verbindung zwischen den Hohlräumen 30 und dem Einlassdurchgang 16 zu ermöglichen. Auf 3 Bezug nehmend wird eine Unteransicht der Ansaugeinrichtung 12 mit einer Platte 34 gezeigt, die an dem Gehäuse 12 durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln 35 angebracht ist. Nun auf 4 Bezug nehmend, wird eine Querschnittansicht des Gehäuses 12 entlang der Linie 4-4 von 3 gezeigt. Die Platte 34 definiert weiter die Hohlräume 30. Die Platte 34 ist in Bezug auf das Gehäuse durch ein Dichtungselement 36 abgedichtet. Alternativ kann ein Abdichtmittel, wie zum Beispiel ein Abdichtmittel, das bei Raumtemperatur vulkanisiert (RTV), statt des Dichtungselements 36 verwendet werden. Da typischerweise ein Vakuum in dem Einlassdurchgang 16 während eines Betriebs der Ladereinheit 10 vorhanden ist, ist es vorteilhaft, die Platte 34 abzudichten, um den ungewollten Eintritt von Luft in die Hohlräume 30 und den Einlassdurchgang 16 zu verhindern. Die Platte 34 ist bevorzugt aus einem Material gebildet, das ausreichend Struktursteifigkeit besitzt, um eine Verbiegung zu vermeiden. Des Weiteren kann die Platte 34 weiter dazu neigen, die Steifigkeit der Wand 14 des Gehäuses 12 zu erhöhen.
Wie in 4 dargestellt, wirken die Hohlräume 30 und Austrittsöffnungen 32 zusammen, um Resonatoren 38, wie zum Beispiel einen Helmholtz-Resonator, auszubilden. Die Hohlräume 30 bilden Resonanzkammern, während die Austrittsöffnungen 32 Hälse bilden. Die Frequenz, bei der die Resonatoren 38 dämpfen, kann verändert werden, indem das Volumen der Hohlräume 30 und/oder das Volumen der Austrittsöffnungen 32 verändert wird. Es können mehrere Frequenzen gedämpft werden, indem Hohlräume 30 und Austrittsöffnungen 32 von unterschiedlichen Abmessungen oder Geometrien bereitgestellt werden. Des Weiteren können mehrere Aus trittsöffnungen 32 in Verbindung mit jedem der Hohlräume 30, wie in 4 gezeigt, bereitgestellt werden. Der Resonator 38 kann ebenfalls mit Austrittsöffnungen 32 und Hohlräumen 30 mit einer konstanten Querschnittsfläche derart versehen sein, dass der Resonator 38 einen Viertelwellen-Resonator bildet.
Indem die Resonatoren 38 nahe der Geräuschquelle, d. h. der Ladereinheit 10, angeordnet werden, können die auf das Gehäuse 12 wirkenden Druckimpulse reduziert werden, was zu einer geringeren Abstrahlung von Geräuschen führt als wenn Geräuschdämpfungseinrichtungen weiter stromaufwärts von dem Einlassdurchgang 16 der Ladereinheit 10 angebracht sind. Des Weiteren kann die Strömung von Ansaugluft 18 durch den Einlassdurchgang 16 durch Verwendung der Resonatoren 38 als Folge der Auslöschung von Druckimpulsen in dem Einlassdurchgang 16 der Ladereinheit 10 verbessert werden.
Ein Verfahren zur Ausbildung von integralen Resonatoren 38 in der Ladereinheit 10 wird ebenfalls bereitgestellt, einschließlich der folgenden Schritte: A) Ausbilden der Austrittsöffnungen 32 in dem Gehäuse 12, die dazu dienen, eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang 16 und den Hohlräumen 30 bereitzustellen; und B) Anbringen der Platte 34 an dem Gehäuse 12, um die Hohlräume weiter zu definieren. Wie zuvor in dieser Beschreibung erwähnt, wirken die Austrittsöffnungen 32 und die Hohlräume 30 zusammen, um den Resonator 38 auszubilden. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Abdichtens der Platte 34 in Bezug auf das Gehäuse 12. Die Austrittsöffnungen 32 können gebildet werden, indem das Gehäuse 12 maschinell bearbeitet wird, wie zum Beispiel durch Bohren oder Ausfräsen. Alternativ, wenn das Gehäuse 12 ein Gussbauteil ist, können die Austrittsöffnungen 32 durch stiftähnliche Formmerkmale, nicht gezeigt, ausgebildet werden, die in einer Form, nicht gezeigt, ange ordnet sind, und zur Ausbildung des Gehäuses 12 verwendet werden. Die stiftähnlichen Formmerkmale können Sacklöcher ausbilden, so dass die Austrittsöffnungen 32 durch das Entfernen von Material aus den resultierenden Sacklöchern während der maschinellen Bearbeitung des Einlassdurchgangs 16 ausgebildet werden.
Obwohl die besten Methoden zur Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche erkennen.

Claims

Ansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Gehäuse mit einer Wand, die einen Einlassdurchgang definiert, durch den Ansaugluft in die Ansaugeinrichtung eintritt; eine Vielzahl von Versteifungsrippen, die an der Wand gegenüber dem Einlassdurchgang vorgesehen sind und zumindest teilweise mindestens einen Hohlraum definieren; eine an der Wand des Gehäuses angebrachte Platte, die den mindestens einen Hohlraum weiter definiert; wobei die Wand mindestens eine Austrittsöffnung definiert, die konfiguriert ist, um eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang und dem mindestens einen Hohlraum bereitzustellen; und wobei der mindestens eine Hohlraum und die mindestens eine Austrittsöffnung zusammenwirken, um mindestens einen Resonator auszubilden.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Platte konfiguriert ist, um mit der Wand des Gehäuses dichtend in Eingriff zu stehen.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ansaugeinrichtung ein Lader ist, und wobei das Gehäuse einen Rotorhohlraum definiert, wobei die Ladereinheit eine Vielzahl von gegenläufigen Rotoren aufweist, die in dem Rotorhohlraum angeordnet sind.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Versteifungsrippen im Allgemeinen kreuzweise in einem Waffelmuster angeordnet ist.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, ferner ein Dichtungselement umfassend, das zwischen der Platte und dem Gehäuse angeordnet ist und dazu dient, die Platte in Bezug auf das Gehäuse abzudichten.
Ladereinheit für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Gehäuse mit einer Wand, die einen Einlassdurchgang definiert, durch den Ansaugluft in die Ladereinheit eintritt; eine Vielzahl von Versteifungsrippen, die an der Wand gegenüber dem Einlassdurchgang vorgesehen sind und zumindest teilweise mindestens einen Hohlraum definieren; ein Rotorhohlraum, der durch das Gehäuse definiert und ausreichend konfiguriert ist, um eine Vielzahl von gegenläufigen Rotoren aufzunehmen, die dazu dienen, die Ansaugluft unter Druck zu setzen; eine an der Wand des Gehäuses angebrachte Platte, die den mindestens einen Hohlraum weiter definiert; wobei die Wand mindestens eine Austrittsöffnung definiert, die konfiguriert ist, um eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang und dem mindestens einen Hohlraum bereitzustellen; und wobei der mindestens eine Hohlraum und die mindestens eine Austrittsöffnung zusammenwirken, um mindestens einen Resonator auszubilden.
Ladereinheit nach Anspruch 6, wobei die Platte konfiguriert ist, um mit der Wand des Gehäuses dichtend in Eingriff zu stehen.
Ladereinheit nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Versteifungsrippen im Allgemeinen kreuzweise in einem Waffelmuster angeordnet ist.
Ladereinheit nach Anspruch 6, ferner ein Dichtungselement umfassend, das zwischen der Platte und dem Gehäuse angeordnet ist und dazu dient, die Platte in Bezug auf das Gehäuse abzudichten.
Verfahren zur Ausbildung von mindestens einen Resonator in einer Ansaugeinrichtung, die ein Gehäuse mit einer Wand mit einer Vielzahl von daran ausgebildeten Versteifungsrippen aufweist, wobei die Vielzahl von Versteifungsrippen an der Wand des Gehäuses teilweise mindestens einen Hohlraum an der Wand gegenüber einem Einlassdurchgang definiert, der von dem Gehäuse definiert ist und durch den Ansaugluft passiert, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden von mindestens einer Austrittsöffnung in dem Gehäuse, wobei die Austrittsöffnung dazu dient, eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchgang und dem mindestens einen Hohlraum bereitzustellen; Anbringen einer Platte an dem Gehäuse, um den mindestens einen Hohlraum weiter zu definieren; und wobei die mindestens eine Austrittsöffnung und der mindestens eine Hohlraum zusammenwirken, um mindestens einen Resonator auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner ein Abdichten der Platte gegenüber dem Gehäuse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse durch einen Gießvorgang ausgebildet ist, und wobei das Ausbilden der mindestens einen Austrittsöffnung durch mindestens einen maschinellen Bearbeitungsvorgang und den Gießvorgang erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Versteifungsrippen an der Wand des Gehäuses in einer im Allgemeinen kreuzweisen Anordnung angeordnet ist, um ein Waffelmuster zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Ansaugeinrichtung eine Ladereinheit ist, und wobei das Gehäuse einen Rotorhohlraum definiert, wobei die Ladereinheit eine Vielzahl von gegenläufigen Rotoren aufweist, die in dem Rotorhohlraum angeordnet sind.