DE102010043267A1

DE102010043267A1 - Schalldämpfer für ein Lufteinlasssystem eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102010043267A1
Application number: DE102010043267A
Authority: DE
Inventors: Jason M. Edgington; Bryan K. Buerkle; Jeffrey J. Girard; Jeffrey K. Brown
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2011-05-12
Also published as: US20110108358A1

Abstract

Ein Schalldämpfer (30) für ein Lufteinlasssystem für einen Verbrennungsmotor weist ein Außenrohr (32) mit einem offenen Ende (34) und einem geschlossenen Ende (36), und mindestens ein Innenrohr (40) mit einem offenen Ende (42) und einem geschlossenen Ende (44) auf, das in dem Außenrohr (32) aufgenommen ist, wobei das mindestens eine Innenrohr (40) eine kürzere Länge aufweist als das Außenrohr (32), so dass Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen gedämpft werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für ein Lufteinlasssystem eines Verbrennungsmotors.
Der Betrieb eines Verbrennungsmotors verursacht Druckwellen, die sich durch das Lufteinlasssystem fortpflanzen. Diese Druckwellen treten aus dem Einlassluftfiltergehäuse aus, wodurch Geräusche verursacht werden, die zu dem Ohr des Fahrers übertragen werden. Dieses Geräusch trägt in bedeutendem Maße zu dem vom Fahrer wahrgenommenen Gesamtgeräuschpegel bei. Das sich ergebende Geräusch besteht hauptsächlich aus niederfrequenten Schallwellen mit einer Frequenz, die zu niedrig ist, um mit herkömmlichen Techniken und Verfahren wie zum Beispiel schalldämpfendem Schaumstoff gedämpft zu werden.
Beim Stand der Technik wurde eine Anzahl von Versuchen unternommen, um diese von einem Verbrennungsmotor erzeugten Schallwellen zu verringern, der in Kraftfahrzeug- und anderen Anwendungen zum Einsatz kommt. Bei vorhandenen Vorrichtungen, die zur Abschwächung mehrerer Frequenzen in der Lage sind, werden mehrere separate Resonatorrohre, mehrere, mit einem gemeinsamen Einlass verbundene Rohre oder einzelne Rohre mit Kammern verwendet, die durch eine Wand mit einem Loch darin getrennt sind.
Bekannte herkömmliche Vorrichtungen zum Dämpfen von Mehrfachfrequenzschallwellen sind typischerweise kostspielig und komplex, und bestehen aus mehreren Bauteilen wie zum Beispiel Ventilen oder Prallplatten. Bei anderen sind separate Abzweigungen für jede gedämpfte Frequenzschallwelle erforderlich. Solche bekannten Vorrichtungen zum Dämpfen von Mehrfachfrequenzen sind platzraubend und passen nicht leicht in den begrenzten Raum typischer Fahrzeuganwendungen.
So zeigt das Dokument US 5 996 733 A des Standes der Technik zum Beispiel einen einheitlichen Doppelfrequenz-Nebenschlussresonator mit einem Einlassstutzen, einem Auslassstutzen und einem Resonatorstutzen mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Schallwellen mit einer ersten, in dem Resonatorstutzen vorhandenen Frequenz, und einem geschlossenen Ende des Resonatorstutzens stromabwärts der Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Schallwellen mit einer zweiten Frequenz.
Das Dokument US 5 349 141 A des Standes der Technik zeigt einen Resonator-Schalldämpfer, der in einem Lufteinlasssystem eines Verbrennungsmotors installiert ist. Der Resonator-Schalldämpfer umfasst ein im Allgemeinen schalenförmiges Grundelement, das einstückig mit einem Luftkanal verbunden ist, durch den Einlassluft hindurchgeht, die in den Verbrennungsmotor einzuleiten ist.
Weiterhin zeigt das Dokument US 6 814 041 B1 des Standes der Technik einen Mehrfachfrequenz-Motoreinlassresonator, der ein Paar gegossener Platten aufweist, die entlang einer Ebene miteinander verbunden sind und eine Mehrzahl von rohrförmigen Kanälen zwischen sich festlegen, die unterschiedliche Längen aufweisen, um Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen zu dämpfen.
Dokument US 6 009 705 A des Standes der Technik zeigt einen Schalldämpfer für ein Lufteinlasssystem oder ein Abgassystem. Dieses System umfasst ein Vierwellen-Resonatorrohr innerhalb eines Gehäuses, das sich auf einen ersten Gasflussdurchgang öffnet. Der Schalldämpfer kann als eine einzelne integrierte Einheit in dem Lufteinlasssystem oder dem Abgassystem eingebaut werden.
Es ist wünschenswert, einen Schalldämpfer zu haben, der kompakt ist, der Schallwellen von zwei unterschiedlichen Frequenzen dämpfen kann, und der beständig gegen Drücke und Temperaturen in einem Lufteinlasssystem ist. Die Verringerung der von dem Lufteinlasssystem erzeugten Geräusche wäre hilfsreich bei der Einhaltung von Vorschriften für Geräuschemissionen in verschiedenen Ländern.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe dieser Erfindung in der Bereitstellung einer kompakten Vorrichtung zum Dämpfen von Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen, die von dem Lufteinlasssystem eines Motors erzeugt werden.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, wobei ein Schalldämpfer für ein Lufteinlasssystem für einen Verbrennungsmotor ein Außenrohr mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende, und mindestens ein Innenrohr mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende aufweist, das in dem Außenrohr aufgenommen ist, wobei das mindestens eine Innenrohr eine kürzere Länge aufweist als das Außenrohr, so dass Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen gedämpft werden.
Das Ergebnis ist ein Nebenschluss-Schalldämpfer, der an einem Lufteinlasskanal in dem Lufteinlasssystem des Verbrennungsmotors befestigbar ist. Der Resonator umfasst ein Außenrohr, das sich von einem offenen Ende zu einem geschlossenen Ende erstreckt. Eines oder mehrere Innenrohre sind innerhalb des Außenrohres enthalten. Jedes Innenrohr teilt ein gemeinsames offenes Ende mit dem Außenrohr, weist jedoch sein eigenes geschlossenes Ende auf. Die Länge eines jeden Rohres wird durch die gewünschte Frequenzabstimmung des Resonators bestimmt. Der Resonator wirkt dahingehend, dass er von einem Lufteinlasssystem eines Verbrennungsmotors verbreitete Geräusche bedeutend verringert.
Für ein vollständiges Verständnis der Aufgaben, Techniken und Struktur der Erfindung sollte auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die dazugehörigen Zeichnungen Bezug genommen werden, wobei ähnliche Bauteile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugmotorbaugruppe, die einen Schalldämpfer gemäß der Erfindung aufweist,
2 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht des Schalldämpfers von 1,
3 ist eine Schnittansicht des Schalldämpfers entlang den Linien 3-3, wie in 2 dargestellt,
4 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers von 1,
5 ist eine Schnittansicht des Schalldämpfers entlang den Linien 5-5, wie in 4 dargestellt,
6 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers von 1, und
7 ist eine Schnittansicht des Schalldämpfers entlang den Linien 7-7, wie in 6 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 1 weist eine Fahrzeugmotorbaugruppe 10 einen Verbrennungsmotor 12 mit einem Lufteinlasskrümmer 14 und einem Turbokompressor 16 auf. Vor dem Verbrennungsmotor 12 sind ein Kühler 18 und ein Ladeluftkühler 20 angeordnet. Ein Lufteinlasskanal 22 leitet gekühlte Einlassladeluft von einem Ladeluftkühler 20 zu einem Lufteinlasskrümmer 14.
Ein Schalldämpfer 30 ist an einem mittleren Abschnitt des Lufteinlasskanals 22 befestigt. Wie am besten in 2 und 3 zu sehen, weist der Schalldämpfer 30 ein zylindrisches erstes oder Außenrohr 32 mit einem offenen Ende 34 und einem geschlossenen Ende 36 auf. Ein zylindrisches zweites oder Innenrohr 40 ist innerhalb des Außenrohres 32 aufgenommen. Eine Wand des Innenrohres 40 nimmt eine Innenwand des Außenrohres 32 in Eingriff. Das Innenrohr 40 weist ein offenes Ende 42 und ein geschlossenes Ende 44 auf, und weist eine geringere Länge als das Außenrohr 32 auf. Durchmesser und Längen der Rohre 32 und 40 sind so gewählt, dass sie Schallwellen mit zwei gewünschten unterschiedlichen Frequenzen dämpfen.
Das Innenrohr 40 ist vorzugsweise unter Verwendung einiger weniger Lochschweißungen (nicht dargestellt) an das Außenrohr 32 geschweißt, wobei auch andere Befestigungsverfahren verwendet werden könnten. Beide Rohre 32 und 40 können aus Stahl mit einer eloxierten Aluminiumbeschichtung hergestellt sein. Es könnten jedoch zum Beispiel auch andere Werkstoffe verwendet werden.
Das Ergebnis ist ein Nebenschluss-Schalldämpfer, der von dem Verbrennungsmotor 12 in Richtung des Lufteinlasssystems ausgestrahlte Geräusche verringert. Der Schalldämpfer umfasst zwei zylindrische Rohre 32 und 40, eines innerhalb des anderen, die jeweils eine bestimmte Länge aufweisen, die auf eine spezifische Frequenz abgestimmt ist. Der Resonator dämpft Schallwellen von zwei unterschiedlichen Frequenzen, obwohl er nur den Packraum einer Einzelfrequenzvorrichtung belegt.
Unter nun folgender Bezugnahme auf 4 und 5 weist der Schalldämpfer 30 bei einer weiteren Ausführungsform ein zylindrisches erstes oder Außenrohr 52 mit einem offenen Ende 54 und einem geschlossenen Ende 56 auf. Eine Mehrzahl zylindrischer oder Innenrohre 60, 62 und 64 ist innerhalb des Außenrohres 52 aufgenommen. Die Wände von Innenrohren 60, 62 und 64 nehmen eine Innenwand des Außenrohres 52 in Eingriff. Jedes Innenrohr 60, 62 und 64 weist ein entsprechendes offenes Ende 66, 68 und 70, und ein geschlossenes Ende 72, 74 and 76 auf, und weist eine geringere Länge als das Außenrohr 52 auf. Durchmesser und Längen der Rohre 52 und 60, 62 und 64 sind so gewählt, dass sie Schallwellen einer Mehrzahl von gewünschten unterschiedlichen Frequenzen dämpfen.
Unter nun folgender Bezugnahme auf 6 und 7 weist der Schalldämpfer 30 bei einer weiteren Ausführungsform ein zylindrisches erstes oder Außenrohr 82 mit einem offenen Ende 84 und einem geschlossenen Ende 86 auf. Eine Mehrzahl zylindrischer zweiter, oder Innenrohre 90, 92 und 94 ist innerhalb des Außenrohres 82 aufgenommen oder konzentrisch verschachtelt. Eine Wand des Innenrohres 94 nimmt eine Innenwand des umgebenden Innenrohres 92 in Eingriff. Eine Wand des Innenrohres 92 nimmt eine Innenwand des umgebenden Rohres 90 in Eingriff. Eine Wand des Innenrohres 90 nimmt eine umgebende Innenwand des Außenrohres 82 in Eingriff.
Jedes Innenrohr 90, 92 und 94 weist ein entsprechendes offenes Ende 96, 98 und 100, und ein geschlossenes Ende 102, 104 and 106 auf, und weist eine geringere Länge als das Außenrohr 82 auf. Durchmesser und Längen der Rohre 82 und 90, 92 und 94 sind so gewählt, dass sie Schallwellen einer Mehrzahl von gewünschten unterschiedlichen Frequenzen dämpfen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5996733 A [0005]
US 5349141 A [0006]
US 6814041 B1 [0007]
US 6009705 A [0008]

Claims

Schalldämpfer für ein Lufteinlasssystem eines Verbrennungsmotors, mit einem Außenrohr (32, 52, 82) mit einem offenen Ende (34, 54, 84) und einem geschlossenen Ende (36, 56, 86), und mindestens einem Innenrohr (40, 60, 62, 64, 90, 92, 94) mit einem offenen Ende (42, 66, 68, 70, 96, 98, 100) und einem geschlossenen Ende (44, 72, 74, 76, 102, 104, 106), das in dem Außenrohr (32, 52, 82) aufgenommen ist, wobei das mindestens eine Innenrohr (40, 60, 62, 64, 90, 92, 94) eine kürzere Länge aufweist als das Außenrohr (32, 52, 82), so dass Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen gedämpft werden.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Innenrohr (40, 60, 62, 64, 90) eine Außenwand aufweist, die mit einer Innenwand des Außenrohres (32, 52, 82) in Eingriff geht.
Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende (42, 66, 68, 70, 96, 98, 100) des mindestens einen Innenrohres (40, 60, 62, 64, 90, 92, 94) von dem offenen Ende (34, 54, 84) des Außenrohres (32, 52, 82) umgeben ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende (34, 54, 84) des Außenrohres (32, 52, 82) an einem Lufteinlasskanal (22) befestigbar ist, der gekühlte Einlassladeluft von einem Ladeluftkühler (20) zu einem Lufteinlasskrümmer (14) leitet.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (32, 52, 82,) und das mindestens eine Innenrohr (40, 60, 62, 64, 90, 92, 94) zylindrisch sind.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Innenrohren (60, 62, 64, 90, 92, 94), wobei die Innenrohre (60, 62, 64, 90, 92, 94) eine unterschiedliche Länge aufweisen, so dass Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen gedämpft werden.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrohre (60, 62, 64) aneinander angrenzend positioniert sind.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrohre (90, 92, 94) ineinander verschachtelt sind.
Fahrzeugmotorbaugruppe, die einen Lufteinlasskanal (22) aufweist, der gekühlte Einlassladeluft von einem Ladeluftkühler (20) zu einem Lufteinlasskrümmer (14) leitet, wobei ein Schalldämpfer (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an einem mittleren Abschnitt des Lufteinlasskanals (22) derart befestigt ist, dass das offene Ende (34, 54, 84) des Außenrohres (32, 52, 82) mit einem Inneren des Lufteinlasskanals (22) in Verbindung steht.