DE19856521A1

DE19856521A1 - Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19856521A1
Application number: DE19856521A
Authority: DE
Inventors: Matthias Alex; Helmut Spannbauer
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2000-06-15
Also published as: EP1137874B1; EP1137874A1; JP2002531767A; JP4420567B2; ATE228613T1; US20020017275A1; WO2000034642A1; DE59903602D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftleitung, die insbesondere zum Einbau im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Zur Verbesserung des akustischen Verhaltens werden bevorzugt drahtförmige Strömungshindernisse in der Nähe der Rohrwandung 21 untergebracht. Diese können z. B. aus Drahtseiten 29 bestehen. Die Strömungshindernisse vermögen das akustische Verhalten in der Leitung bei geringem Strömungswiderstand zu vermindern, da der Mittelteil des Querschnittes von den Strömungshindernissen unbeeinflußt bleibt. Der Einbau der Strömungshindernisse ist insbesondere im Abluftbereich von Schaltklappen denkbar, wodurch ein Pfeifen bei kleinen Öffnungsspalten verhindert wird. Zur Begrenzung des Fertigungsaufwandes werden die Strömungshindernisse im Bereich einer Flanschverbindung im Ansaugtrakt vorgesehen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Luftleitung, insbesondere geeignet für den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt aufweist.

Derartige Einrichtungen sind z. B. aus der EP 863 303 bekannt und werden in erster Linie zur Verbesserung der Akustik von Saugrohren verwendet. Das Funktionsprinzip der Einrichtung beruht da rauf, daß Turbulenzen in der Strömung geglättet werden, und auf diese Weise insbesondere eine Ablösung der Strömung von den Rohrwänden vermieden wird. Auf diese Weise kann z. B. das Pfeifgeräusch vermindert oder vermieden werden, das beim Öffnen von Drosselklappen auftritt, wenn diese lediglich einen schmalen Spalt zur Rohrwand freigeben. Die Einrichtungen bestehen beispielsweise aus Rohreinsätzen, die in das Innere des Saugrohres hineinreichen.

Der akustische Vorteil der eingebrachten Rohreinsätze wird jedoch durch den Nachteil erkauft, daß dieses der Strömung einen Widerstand entgegensetzt, welcher zu Leistungsverlusten des Motors führt. Die Leistungsverluste tragen zu einem unerwünschten Ansteigen des Kraftstoffverbrauches der Brennkraftmaschine bei. Außerdem müssen die Rohreinsätze im Inneren des Rohres, also an einer schwer zugänglichen Stelle angebracht werden, was den Fertigungs- und Montageaufwand erklärt. Auch eine gußtechnische Herstellung verursacht durch eine komplizierte Formgestaltung unerwünschte Zusatzkosten für die genannte akustische Maßnahme.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur akustischen Optimierung insbesondere von Saugrohren zu schaffen, bei der die auftretenden Strömungsverluste auf ein Minimum reduziert sind, wobei der fertigungs- und montagetechnische Aufwand für die Einbringung dieser Einrichtung in Grenzen gehalten werden soll. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Luftleitung, die insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingebaut werden kann, weist zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt Strömungshindernisse auf. Diese werden jedoch nicht über den gesamtem Leitungsquerschnitt verteilt, sondern werden lediglich an den Wandungen der Rohrleitung angebracht. Es hat sich nämlich gezeigt, daß insbesondere zu einer akustischen Optimierung von Saugrohren lediglich die Strömung im Rohrwandbereich beruhigt werden muß. Das Einbringen z. B. eines Drahtgitters, welches sich über den gesamten Leitungsquerschnitt erstreckt, stellt bezogen auf die sich im Inneren des Rohrquerschnitts ausbildende Strömung ein unnötiges, zusätzliches Strömungshindernis dar.

Durch die Anbringung der Strömungshindernisse im Bereich einer Rohrverbindung kann der fertigungstechnische Aufwand in Grenzen gehalten werden. Die das Strömungshindernis bildende Komponente kann z. B. einfach in eine Aufnahme eingelegt werden, die in die für die Fertigung der Rohrabschnittes gedachte Gußform integriert ist. Eine andere Möglichkeit besteht in der Fixierung der Komponente im Flanschbereich zweier Rohrabschnitte während der Montage.

Die Strömungshindernisse können am gesamten Umfang der Rohrwandung eines bestimmten Querschnitts angebracht sein oder nur an Teilen davon. Soll z. B die Strömungsablösung an der Innenseite eines Rohrbogens vermindert werden, genügt es, die Strömungshindernisse in dem entsprechenden Wandteil unterzubringen.

Einer besonderen Ausführungsform gemäß bestehen die Strömungshindernisse aus einem strangförmigen Material, z. B. Draht. Dieser ist als billiges Halbzeug zu beziehen und leicht zu verarbeiten. Er kann vorteilhafterweise in die Wandung der Luftleitung eingegossen werden. Es sind jedoch auch andere Materialien denkbar, z. B. poröse Stoffe. Es können auch radial ins Rohrinnere weisende Rippen in der Gußform des Rohres vorgesehen werden. Dies ist insbesondere für Kunststoffsaugrohre denkbar. Die Verwendung drahtförmiger Halbzeuge oder vergleichbarer Materialien hat aber zusätzlich den Vorteil, daß diese zu Gittern Geflechten oder ähnlichen Geometrien verarbeitet werden können. Im Vergleich zu massiven Strömungshindernissen setzen diese der Strömung bezogen auf die Teilfläche des Strömungsquerschnittes, den sie abdecken, einen wesentlich geringeren Strömungswiderstand entgegen. Die Strömungshindernisse werden auf diese Weise durchströmt und nicht umströmt, was einen zusätzlichen Effekt der Glättung der Strömung im Rohrwandbereich hinter den Strömungshindernissen hat.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Strömungshindernisse in einen Dichtring eingegossen, der z. B. in eine Flanschverbindung der Rohluftleitung eingebracht werden kann. Es ist z. B. das Eingießen eines Drahtgitterringes denkbar, der in die vom Dichtring aufgespannte Fläche hineinragt. Man kann die Strömungshindernisse, z. B. in Form von Stiften, auch in einer Gußform für den Dichtring vorsehen. Um nicht von den Materialeigenschaften des Dichtringes abhängig zu sein, kann dieser auch im Mehrkomponentenverfahren hergestellt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, die Strömungshindernisse im Abströmungsbereich einer Drosselklappe unterzubringen. Es hat sich hierbei gezeigt, daß eine wesentliche akustische Verbesserung bei gleichzeitig geringem Druckverlust erreicht werden kann, wenn die Strömungshindernisse nur in den sichelförmigen Öffnungsbereichen der Schaltklappe angeordnet sind. Damit läßt sich das bei kleinen Öffnungsspalten auftretende Pfeifgeräusch an der Drosselklappe verhindern. Selbstverständlich ist diese Maßnahme auch bei Drosselklappen anwendbar, welche keinen runden Querschnitt verschließen. Die Öffnungsspalte sind dann nicht sichelförmig, sondern weisen eine andere Geometrie auf.

Eine günstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Strömungshindernisse direkt in das Drosselklappenmodul zu integrieren. Das Drosselklappenmodul kann als standardisiertes Teil kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden und an unterschiedlichen Orten z. B. im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine verwendet werden.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen

Fig. 1 den Ausschnitt einer Luftleitung mit einer direkt hinter dem Leitungsflansch angeordneten Drosselklappe, wobei ein mit einem Drahtgitterring ausgestatteter Dichtring als Strömungshindernis zur Anwendung kommt, im Schnitt,

Fig. 2 das Detail X aus Fig. 1, welches den Aufbau des Dichtrings zeigt,

Fig. 3 Die Aufsicht auf ein Drosselklappenmodul, in welches Drahtsaiten als Strömungshindernis eingebracht sind und

Fig. 4-5 alternative Ausgestaltung von Dichtringen mit Strömungshindernissen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist der Ausschnitt einer Luftleitung dargestellt, die eine Flanschverbindung 10 aufweist. Die zusammengeflanschten Rohre 11, 12 bestehen aus Kunststoff. In den Flansch des Rohres 12 ist eine Nut 13 für einen Dichtring 14 vorgesehen. Außerdem weist der Flansch Gewindemuffen 15 auf, die zur Aufnahme von Schrauben 16 dienen. Im Flansch des Rohres 11 sind entsprechende Löcher 17 vorgesehen, durch die die Schrauben 16 gesteckt sind. Das Rohr 11 weist eine montagegespritzte Drosselklappe 18 auf, wobei die Anströmrichtung der Drosselklappe durch einen Pfeil angedeutet ist.

In der dargestellten Stellung der Drosselklappe ergibt sich ein Spalt s zwischen Drosselklappenrand und Rohrwand, in dessen abströmseitigen Turbulenzbereich sich ein Drahtgitterring 19 befindet, weicher in den zur Anwendung kommenden Dichtring 14 eingegossen ist. Zwischen den Stirnseiten der Rohre 11 und 12 befindet sich im Bereich der Flanschverbindung 10 ein Ringspalt 20 in einer Wandung 21 der Rohrleitung. Dieser schafft den Einbauraum für den am Dichtring 14 angebrachten Drahtgitterring 19.

Den Aufbau des Dichtringes 14 im eingebauten Zustand kann man Fig. 2 entnehmen. Es ist der Ringspalt 20 zwischen den Stirnseiten der Rohre 11 und 12 erkennbar, wobei der Ringspalt ein Spaltmaß aufweist, welches zu einer Deformation des Dichtringes 14 führt. Der äußere Rand des Drahtgitterringes 19 ist in den Dichtring eingegossen. Um ein Auffasern der Enden der Gitterdrähte 22 zu vermeiden ist am inneren Rand des Drahtgitterringes eine Ringmanschette 23 angesetzt, die die Drahtenden einklemmt.

In Fig. 3 ist ein Drosselklappenmodul 24 dargestellt. Der Aufbau des Flansches zur Befestigung an einem nicht dargestellten Rohrende entspricht im Aufbau dem des Rohres 12 aus Fig. 1. Es sind unter anderem die Gewindemuffe 15 und die Nut 13 zu erkennen. Die montagegespritze Drosselklappe 18 weist eine Welle 25 auf, an die Klappenflügel 26 angebracht sind. Zum Antrieb der Welle 25 ist diese einseitig aus dem Klappenmodul 24 herausgeführt. Die Drosselklappe ist in teilweise geöffnetem Zustand dargestellt, wobei sich sichelförmige Klappendurchgänge 27 bilden. Eine Klappenkante 28 schwingt dabei direkt über Drahtsaiten 29 hinweg, die im Bereich der Klappendurchgänge 27 als Strömungshindernisse angebracht sind. Die Drahtsaiten werden bereits während des Herstellungsverfahrens des Drossel klappenmoduls in die Wandung 21 eingebracht. Dies kann z. B. durch Einspannen in die Spritzgießform und anschließendes Eingießen der Drahtsaiten geschehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Drahtsaiten zu erhitzen und anschließend in das fertige Drosselklappenmodul einzuschmelzen.

Die Fig. 4 und 5 stellen Varianten für in den Dichtring 14 eingebrachte Strömungshindernisse dar. Es ist möglich Stifte 30 in den Dichtring einzugießen. Diese können jedoch auch in der Gußform für den Ring abgebildet sein, so daß sie auf dessen Innenseite angeformt werden. Ebenfalls ist es möglich einen zickzackförmig gebogenen Draht 31 in den Dichtring 14 einzugießen.

Bezugszeichenliste

10

Flanschverbindung

11

Rohr

12

Rohr

13

Nut

14

Dichtring

15

Gewindemuffe

16

Schraube

17

Loch

18

Drosselklappe

19

Drahtgitterring

20

Ringspalt

21

Wandung

22

Gitterdraht

23

Ringmanschette

24

Drosselklappenmodul

25

Welle

26

Klappenflügel

27

Klappendurchgang

28

Klappenkante

29

Drahtsaite

30

Stift

31

Draht

Claims

1. Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, in die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt vorgesehen sind, wobei die mit den Strömungshindernissen (22, 29, 30, 31) versehene Querschnittsfläche kleiner ist, als die des Leitungsquerschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß diese von einer Wandung (21) der Luftleitung im Bereich einer Rohrverbindung in das Innere des Leitungsquerschnittes ragen.

2. Luftleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) aus einem strangförmig ausgebildeten Material, insbesondere Draht, bestehen.

3. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) in die Wandung (21) der Luftleitung eingegossen sind.

4. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) in einen Dichtring (14) eingegossen oder an ihn angegossen sind, der in eine Flanschverbindung (10) der Luftleitung eingebracht ist.

5. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) hinter einer Drosselklappe (18) im Bereich der durch diese beeinflußten Strömung vorgesehen sind.

6. Luftleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) im Bereich hinter einem Spalt (s), der durch die um einen kleinen Winkel geöffnete Drosselklappe (18) gebildet ist, angeordnet sind.

7. Luftleitung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei ein Drosselklappenmodul (24) Teil der Luftleitung ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieses die Strömungshindernisse integriert sind.