DE10226205B4

DE10226205B4 - Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrenungsmotors

Info

Publication number: DE10226205B4
Application number: DE10226205A
Authority: DE
Inventors: Sascha Bauer
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: DE10226205A1

Abstract

Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors, bei der die einen Saugpuls verursachenden Betriebszustände im Ansaugtrakt und/oder am Verbrennungsmotor erfassbar und der Schall durch eine Beeinflussung der akustischen Verhältnisse im Ansaugtrakt verminderbar ist, wobei die Vorrichtung eine steuerbare Schallquelle (7, 9) enthält, wobei mechanische Bauteile (7) eines Luftfilters (1) im Ansaugtrakt derart als solche Schallquelle ausgebildet sind, dass der Luftstrom (2, 6) im Luftfilter (1) zu akustischen Schwingungen anregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Membranendscheibe (7) eines Stützrohres (8) für das Filterelement (5) des Luftfilters (1) rohluftseitig so im Ansaugtrakt angeordnet ist, dass mit der Menbranendscheibe (7) eine Querschnittsveränderung des hier gebildeten Kanals (4) für die angesaugte Luft bewirkbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors, insbesondere hinsichtlich der Geräuschdämpfung, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist aus der DE 196 10 292 A1 eine Vorrichtung bekannt, bei dem die Schallverhältnisse des schallführenden Kanals, z. B. des Ansaugtrakts eines Verbrennungsmotors, erfasst und gezielt im Hinblick auf eine Geräuschdämpfung hin beeinflusst werden. Hierzu werden einige Motordaten, wie z. B. die Kurbelwellenstellung, die Luftmenge im Ansaugtrakt, die Stellung der Drosselklappe und ein Restschall am Ausgang des Ansaugtraktes mit geeigneten Detektoren erfasst. In einer Steuerungseinheit können nun diese Daten ausgewertet werden. Die Steuerungseinheit erzeugt ein Signal für einen Lautsprecher im Ansaugtrakt, hier im Bereich des Luftfilters, der damit derart angeregt wird, dass der resultierende Restschall gemindert wird.
Der Lautsprecher stellt bei der bekannten Anordnung eine schwingende Wand dar, mit der in gewissen Grenzen ein Geräusch, im Prinzip mit Antilärm auslöschbar ist. Hierbei können die zuvor erwähnten, von der Geräuschquelle herrührenden Signale eine Vorausberechnung der Schallwellen ermöglichen. Eine solche aktive Beeinflussung eines Schallereignisses mit einer Lautsprechermembran als elektro-akustischer Wandler ist insofern nachteilig, da diese Membran in ihrer Kraft begrenzt und nicht zu einer eingeprägten, rückwirkungsfreien Schwingung fähig ist, die vom Schallereignis nicht beeinflusst wird.
Weiterhin ist auch in der EP 1 085 199 A2 eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Beeinflussung des Luftstromes im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors durch einen in einer Erweiterung des Ansaugkanals untergebrachten Lautsprecher erfolgt. Mit einer Steueranordnung kann eine Amplituden- und Phasensteuerung der Lautsprechermembran derart durchgeführt werden, dass eine aktive Reduzierung des vom Verbrennungsmotor erzeugten Geräuschs durchführbar ist.
In der JP H09-126 076 A ist eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei der die einen Saugpuls verursachenden Betriebszustände im Ansaugtrakt und/oder am Verbrennungsmotor erfassbar und der Schall durch eine Beeinflussung der akustischen Verhältnisse im Ansaugtrakt verminderbar ist, wobei die Vorrichtung eine steuerbare Schallquelle enthält, wobei mechanische Bauteile eines Luftfilters im Ansaugtrakt derart als solche Schallquellen ausgebildet sind, dass der Luftstrom im Luftfilter zu akustischen Schwingungen anregbar ist.
Es ist aus der EP 1 156 476 A2 ein Resonator bekannt, der mit einem aktiven Geräuschreduzierungsmodul zusammenwirkt, so dass Motorengeräusche in einem niedrigen Frequenzbereich reduziert werden. In der US 2001/049999 A1 ist ein selbstreinigendes Ansaugluftfiltersystem mit einem integrierten Geräuschreduzierungssystem bekannt.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors so auszugestalten, dass eine Kombination der Mittel zur Geräuschreduzierung mit anderen Funktionen des Ansaugsystems des Verbrennungsmotors oder des Fahrzeugs auf einfache Weise möglich ist.
Vorteile der Erfindung
Ausgehend von einer Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors nach der eingangs angegebenen Art, bei der die einen Saugpuls verursachenden Betriebszustände im Ansaugtrakt und/oder am Verbrennungsmotor erfasst werden und der Schall durch eine Beeinflussung der akustischen Verhältnisse im Ansaugtrakt vermindert ist, wird die gestellte Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Erfindungsgemäss enthält die Vorrichtung eine steuerbare Schallquelle, wobei mechanische Bauteile eines Luftfilters im Ansaugtrakt derart als solche Schallquelle ausgebildet sind, dass der Luftstrom im Luftfilter zu akustischen Schwingungen anregbar ist und eine Membranendscheibe eines Stützrohres für das Filterelement des Luftfilters rohluftseitig so im Ansaugtrakt angeordnet ist, dass mit der Menbranendscheibe eine Querschnittsveränderung des hier gebildeten Kanals für die angesaugte Luft bewirkbar ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Lage der Membranendscheibe dabei auf einfache Weise mittels einer steuerbaren Spule elektromagnetisch veränderbarsein, so dass dies als Lautsprechermembran wirkt. Die Membranendscheibe ist dabei vorzugsweise elastisch im Gehäuse des Luftfilters aufgehängt.
Mit der Erfindung ist somit auf einfache Weise ein ANC-Geräuschreduzierungssystem (ANC = Active Noise Cancellation) so ausgebildet, dass ein Integration eines Lautsprechersystems in die Filterelement-Endscheibe bzw. in das Stützrohr möglich ist. Die Lautsprechermembran kann hier beispielsweise aus einem Kunststoff, z. B. Polypropylen (PP), hergestellt sein, bei der mit einer Gummisicke der Rohluft- vom Reinluftbereich abgedichtete werden kann.
Die Membranendscheibe kann darüber hinaus auch auf der dem Kanal für die angesaugte Luft gegenüberliegenden Seite einen am Stützrohr gebildeten Resonanzraum begrenzen. Mit einem entsprechend gewählten Hubweg kann auch eine optimale Querschnittsverengung oder gar ein Schliessen der Ansaugöffnung bewerkstelligt werden.
Im rohluftseitigen Ansaugtrakt kann darüber hinaus in vorteilhafter Weise auch eine Sekundärluftzuführung zur Geräuschdämmung durch eine poröse Wand oder durch eine separate Öffnung angeordnet werden.
Als steuerbare Schallquelle kann auch das Filterelement des Luftfilters selbst oder weitere luftstromführende Teile im Luftfilters ausgebildet werden, wobei hier eine Vielzahl von einfach zu realisierenden Varianten eines Schwingungserzeugers möglich sind. Möglich sind z. B. Lautsprecher-/Schallkombinationen mit einem Piezoschwinger oder auch thermische Schallerzeuger sowie eine elektrische Funkenerzeugung mit sog. Elektroblitzen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls in einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors wird anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist schematisch ein Querschnitt durch ein Luftfiltergehäuse 1 eines hier nicht näher erläuterten Verbrennungsmotor gezeigt. Über den hier abgebildeten Ansaugtrakt wird die zur Verbrennung im Motor notwendige Luft mit durch die Hubkolbenbewegung des Verbrennungsmotors bewirkten Saugimpulse angesaugt. Rohluftseitig wird die Luft gemäss der Pfeile 2 gegebenenfalls über eine Absperrklappe 3 angesaugt und über Kanäle 4 einem Filterelement 5 zugeführt um dann als Reinluft gemäss Pfeil 6 dem Verbrennungsmotor zugeführt zu werden.
Im Ansaugtraktes des Verbrennungsmotors ist hier ein eingangs schon beschriebenes ANC-Geräuschreduzierungssystem eingesetzt, das Detektionssignale verarbeitet und daraus ein zur Geräuschreduzierung brauchbares Signal für das Geräuschreduzierungssystem ANC herleitet. Beispielsweise kann die Kurbelwellenstellung und -drehgeschwindigkeit und der durch die Saugimpulse verursachte Luftmassenstrom mit in herkömmlicher Weise aufgebauten Detektionsmitteln erfasst werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Membranendscheibe 7 eines Stützrohres 8 für das Filterelement 5 als Lautsprechermembran ausgebildet um damit das ANC-Geräuschreduzierungssystem zu realisieren. Die Membranendscheibe 7 kann über eine Spule 9 elektromagnetisch so ausgelenkt werden, dass mit einer elastischen Aufhängung im Gehäuse des Luftfilters 1 eine Querschnittsveränderung des Kanals 4 für die angesaugte Luft bewirkbar ist. Eine Kabelzuführung 10 für die Spule 9 kann dabei einfach verlegt werden.
Die Membranendscheibe 7 kann darüber hinaus auch auf der dem Kanal 4 für die angesaugte Luft gegenüberliegenden Seite einen am Stützrohr 8 gebildeten Resonanzraum 11 begrenzen. Weiterhin kann auch eine Sekundärluftzuführung zur Geräuschdämmung durch eine poröse Wand 12 oder durch eine separate Öffnung 13 angeordnet werden, wenn die Absperrklappe 3 geschlossen ist.

Claims

Vorrichtung zur Beeinflussung des Schalls im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors, bei der die einen Saugpuls verursachenden Betriebszustände im Ansaugtrakt und/oder am Verbrennungsmotor erfassbar und der Schall durch eine Beeinflussung der akustischen Verhältnisse im Ansaugtrakt verminderbar ist, wobei die Vorrichtung eine steuerbare Schallquelle (7, 9) enthält, wobei mechanische Bauteile (7) eines Luftfilters (1) im Ansaugtrakt derart als solche Schallquelle ausgebildet sind, dass der Luftstrom (2, 6) im Luftfilter (1) zu akustischen Schwingungen anregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Membranendscheibe (7) eines Stützrohres (8) für das Filterelement (5) des Luftfilters (1) rohluftseitig so im Ansaugtrakt angeordnet ist, dass mit der Menbranendscheibe (7) eine Querschnittsveränderung des hier gebildeten Kanals (4) für die angesaugte Luft bewirkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Membranendscheibe (7) mittels einer steuerbaren Spule (9) elektromagnetisch veränderbar ist und dass die Endscheibe (7) elastisch im Gehäuse des Luftfilters (1) aufgehängt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranendscheibe (7) auf der dem Kanal (4) für die angesaugte Luft gegenüberliegenden Seite einen am Stützrohr (8) gebildeten Resonanzraum (11) begrenzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im rohluftseitigen Ansaugtrakt eine Sekundärluftzuführung durch eine poröse Wand (12) oder durch eine separate Öffnung (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als steuerbare Schallquelle das Filterelement des Luftfilters oder weitere luftstromführende Teile im Luftfilter (1) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Schallquelle als Lautsprecher-/Schallkombination mit einem Piezoschwinger, einem thermischen Schallerzeuger oder einer elektrischen Funkenerzeugung realisierbar ist.