DE3237747A1 - Air filter for an internal combustion engine - Google Patents
Air filter for an internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Motorenbau
und betrifft insbesondere Luftfilter für Verbrennungsmotoren ·
Die Erfindung kann vorzugsweise in Einlaßsystemen aller Vergasermotoren von Transportmitteln? bei !Fahrzeug-,
Schiffs-, Diesellokomotoren u.a. sowie bei ortsfesten
Kraftmaschinen, beispie lsv/eise bei Generatoren, Verdichtern
u.dgl. in den Fällen eingesetzt werden, wo es gilt, das abgestrahlte GeräuschThe present invention relates to engine construction and particularly relates to air filters for internal combustion engines
The invention can preferably be used in the intake systems of all carburetor engines of means of transport? In! vehicle, ship, diesel locomotives, etc. as well as stationary prime movers, for example generators, compressors, etc., where the emitted noise is used
niedrig zu halten.to keep it low.
Im Einlass takt entsteht in einem Vexigasermotor zwischen dem Zylinderraum und der Umgebung ein Druckgefalle, das auf die Säule der im Einlaßstutzen einge-In the intake cycle, a pressure drop in a Vex i gas engine arises between the cylinder chamber and the
schlossenen Luft wirkt. , Dieses Gefalle veranlasst Schwingungen der Gassaule, was seinerseits Resonanzen im System und eine erhöhte Scb-allabstrahluag in die Umgebung entstehen lässt.closed air works. , This gradient causes vibrations in the gas column, which in turn causes resonances in the system and an increased Scb-allabstrahluag in the Environment.
Ein durch die italienische Firma Fiat entwickeltes, bekanntes Luftfilter, das bei Automobilen FIAT-124 undA developed by the Italian company Fiat, well-known air filter that is used in automobiles FIAT-124 and
bei allen Modellen der Automobile VAZ angewendet wird,is applied to all models of automobiles VAZ,
enthalt ebenso wie die überwiegende Zahl der ahnlichen Einrichtungen ein Gehäuse, das in Form eines Kreiszylinders mit einem Einla^schlitz ausgeführt ist, in dem ein Luftsaugstutzen, ein Boden mit einem Schlitz fur den Vegaser, ein Filterelement und ein Deckel angeordnet sind. Die angesaugte Luft gelangt über den Luftsaugstutzen in den Zylinderraum, passiert das Filterelement, wird hierbei gereinigt und kommt im weiteren in den Vergaser» Zur Zeit werden in vielen Landern der Welt harte Forderungen an den Geräuschpegel der Automobile gestellt, insbesondere trifft das auf die führenden westlichen Industriestaaten zu. Die beschriebene bekannte Konstruktion wird diesen Forderungen schon nicht mehr gerecht.contains as well as the vast majority of the similar Facilities a housing that is in the form of a circular cylinder is designed with an inlet slot in which an air suction nozzle, a bottom with a slot for the Vegaser, a filter element and a lid are arranged. The sucked in Air enters the cylinder chamber via the air suction nozzle, passes the filter element and is cleaned in the process and goes further into the carburetor »At the moment, tough demands are being made on the Automobile noise level, especially in the leading western industrialized countries. the The known construction described no longer meets these requirements.
Dies ist daraLif zurückzuführen, dass die Konstruktion der bekannten Einrichtung koine "wirksamen Massnahmen vorsieht, die den Geräuschpegel beim Einlass herabdrücken.This is due to the fact that the construction the known device koine "provides effective measures that reduce the noise level at the inlet.
Es sind Luftfilter bekannt, die einen verlängerten Lüfte in !abstutzen, beispielsweise von der Firma I1ILIER-WSRK MAMT & HUMMEL, aufweisen. Diese Ausführung desThere are air filters are known which are braced in a prolonged fan!, For example, by the company I 1 ILIER-WSRK MAMT & HUMMEL having. This execution of the
Stutzens gestattet es} den Geräuschpegel hauptsachlich auf der Frequenz des Arbeitsprozesses des Motors wirksam herabzusetzen.Nozzle allows} the noise level mainly reduce the engine effectively at the frequency of the working process.
Hauptmangel dieser Einrichtung ist keine optimale Anordnung des Luftsaugstutzens in bezug auf den Schlitz fur den Vergaser, was sich auf den Pegel der Komponenten im Gerauschspektrum negativ auswirken kanu, die den Resonanz-Eigenfrequenzen tangentialer und radialer Schwingungsformen des Luftvolumens der Kammer des Luftreinigers entsprechen·The main shortcoming of this device is not an optimal arrangement of the air suction nozzle with respect to the slot for the carburetor, which affects the level of the components negative effects in the noise spectrum can be caused by the resonance natural frequencies of tangential and radial oscillation forms correspond to the volume of air in the air purifier chamber
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreiniger zu entwickeln, in dem eine Verringerung des Gerauschpegels beim Einlass durch Verringerung der Pegel der Komponenten im Gerauschspektrum erreicht wird, die den Resonanz-Eigenfrequenzen ■ tangentialer und radialer Schvringungsformen des Luftvolumens der Kammer des Luftreinigers durch Änderung seiner Konstruktion gerecht werden.The invention is based on the object of developing an air cleaner in which a reduction in the noise level at the inlet is achieved by reducing the level of the components in the noise spectrum that represent the Natural resonance frequencies of ■ tangential and radial oscillation forms the air volume of the chamber of the air purifier by changing its design.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelost, dass bei dem Luftfilter fur einen Verbrennungsmotor, das ein Geliause, das in !Form eines Kreizsylinders mit einem Einlaffschlitz ausgeführt ist, an dem ei» Luftsaugstutzen angeordnet ist, einen Boden mit einem Aus lap schlitz, ein !Filterelement und einen Gehausedeckel enthalt, geraass der Erfindung die Mitten des Einlass- und Auslasschlitzes in senkrecht aufeinander stehenden Ebenen liegen, die durch die Geh'auseachse gehen, wobei die Mitte des Auslapschlitzes gegenüber.' der Gehäuse achse versetzt ist· Eine derartige gegenseitige Anordnung der Schlitze ge~ stattet es, den Pegel der akustischen Abstrahlung durch das Einlasssystem bei den niedrigsten eigenen tangentialen Schwingungsformen des Luftvolumens in der Kammer des Luftfilters wesentlich niedriger zu halten»The task at hand is achieved by the fact that the air filter for an internal combustion engine, which has a gel, in the form of a circular cylinder with an inlet slot is carried out, on which an air suction nozzle is arranged is, a bottom with an Aus lap slot ! Contains a filter element and a housing cover, precisely the Invention the centers of the inlet and outlet slots in are perpendicular to each other planes that go through the housing axis, with the center of the Auslapschlitzes opposite to.' the axis of the housing is offset Such a mutual arrangement of the slots ge ~ it equips the level of acoustic radiation through the intake system at the lowest own tangential Waveforms of the air volume in the chamber of the air filter to keep much lower »
Es ist zweckmassig, die Mitte des Aus laß Schlitzes gegenüber der Gehäuse achse um einen Abstand von (0,58 bis 0,68) R zu versetzen, worin R der Radius des Gehäuses ist.It is useful to let the middle of the out slot to offset from the housing axis by a distance of (0.58 to 0.68) R, where R is the radius of the housing.
Dies n-entattet es, die akustische Abstrahlumg durch, das Einlassestem bei den niedrigsten eigenen radialen Schv/lngungsformen dec Luftvolittnens in der Kammer des Luftfilters wirksam au unterdrücken.This means that the acoustic radiation the inlet star at the lowest own radial Forms of oscillation of the air volume in the chamber of the Suppress the air filter effectively.
c Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs-c The invention is to be based on an embodiment
beispiel unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen naher erläutert werden. Ss zeigtexample with reference to the accompanying drawings explained. Ss shows
Fig. I scheraatisch ein Luftfilter für einen Verbrennungsmotor
(in Seitenansicht)}
jQ Fig. 2 dto. wie in Fig. I in Draufsicht?Fig. I schematically an air filter for an internal combustion engine (in side view)}
jQ Fig. 2 dto. as in Fig. I in plan view?
Pig*' J Kurven der Druckverteilung in der Kammer des Luftfilters bei den niedrigsten eigenen tangentialen Schwingungsformen;Pig * 'J curves of the pressure distribution in the chamber of the Air filter at the lowest own tangential Waveforms;
Fig. 4 Kurven der Druckverteilung in der Kammer4 curves of the pressure distribution in the chamber
J5 dos Luftfilters bei den niedrigsten eigenen radialen Schwingungsf ormen;J5 dos air filters at the lowest own radial Vibration forms;
Fig. 5 ein Gterauschspektrogramm, das bei der Durchführung von Vergleichsprüfungen eines bekannten Filters und der erfindungsgemässen Einrichtung aufgenommen ist, Das erfindungsgemasse Luftfilter für einen Verbrennungsmotor (Fig. I) enthält ein in Form eines KreiSÄylinders ausgeführtes Gehäuse I mit einem lüinlasschlitz 2, in dem ein Luftsaugstutzen 3 (Fig. 2) angeordnet ist. Im Boden 4· (Fig; I) des Gehäuses I befindet sich ein Auslaßschlitz 5«, während innerhalb des Gehäuses I und gleichachsig zu diesem ein Filterelement 6 (Fig. 2) Eingeordnet ist. Von oben ist das Gehäuse I durch einen Deckel 7 (Fig. I) begrenzt. Die Mitten des EinlaßSchlitzes 2 und des AuslaßSchlitzes (Fig. 2) liegen in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen, die durch die Achse des Gehäuses I (Fig. 2) verlaufen, wobei die Mitte des Ausla^schlitzes 5 gegen das Gehäuse I um einen Abstand von (0,58 bis 0,68)R versetzt ist, worin E der Radius der Grundfläche des Kreis Zylinders des Gehäuses I ist«5 shows a noise spectrogram recorded when comparative tests were carried out on a known filter and the device according to the invention. The air filter according to the invention for an internal combustion engine (FIG Air suction nozzle 3 (Fig. 2) is arranged. In the bottom 4 (Fig; I) of the housing I there is an outlet slot 5 ', while a filter element 6 (Fig. 2) is arranged inside the housing I and coaxially with it. The housing I is delimited from above by a cover 7 (FIG. I). The centers of the inlet slot 2 and the outlet slot (Fig. 2) lie in mutually perpendicular planes which run through the axis of the housing I (Fig. 2), the center of the outlet slot 5 against the housing I by a distance of (0.58 to 0.68) R is offset, where E is the radius of the base of the circle cylinder of the housing I «
Das in Fig. I und 2 dargestellte Luftfilter für einen Verbrennungsmotor arbeitet wie folgt.The air filter shown in Fig. I and 2 for a Internal combustion engine works as follows.
In dem Augenblick der "öffnung bzw. Schliessung der Einlassventile und im Ansaugtakt der Zylinder ·At the moment of the "opening or closing of the Intake valves and the cylinders in the intake stroke
entsteht ein-3 Wechse!komponente des volume>trischenthere is a 3-way component of the volume> tric
Luftdurchsatzes, was eine "Auf schaute lung*" von in den einzelnen EohreIsmenten eingeschlossenen Luftvolumina und von anderen Volumen des Einlaß sys te ms bewirkt. DXe1 Luftvolumen in den einzelnen Elementen des Systems besitzen ein bestimmtes Frequenzverhalten, Eigenfrequenzen, die eine zugeführt© Einwirkung in Übereinstimmung mit dem eigenen Irequenzverhalten "transformieren", und letzten Endes eine unmittelbar durch die Schnittflache des Luftsaugstutzens 3 erzeugte akustische Abstrahlun£ bestimmen. Das Volumen der im Gehäuse I eingeschlossenen Luftsaule kann als eino volumenmassig verteilte Masse angesehen werden, die ein bestimmtes elastisches, Trägheitsuad ein dissipatives Verhalten auf we is te Erregt wird diese Masse durch den Auslasschlitz 5» Infolge d.er genannten Erregung beginnt das das Gehäuse I ausfüllende Luftvolumen in seinen Eigenfrequenzen zu schwingen, was die Aufschaukelung der im Lüfteinla-satutzen 3 eingeschlossenen Luftsaule bei diesen Frequenzen und die Intensität der durch die Schnittflache des Luftsaugstutzens 3 in das um~ gebende Medium abgegebenen akustischen Abstrahlung verstärkt Wie die Versuche ergeben haben, sind die Schwingungen der im Gehäuse I eingeschlossenen Luftsaule bei den niedrigsten tangentialen und radialen Schwingungsformen am stärksten, die durch scharf ausgeprägte Druckmaxima (Bauche) und -minima (Knoten) gekennzeichnet Y*/erden# Die Anordnung des AuslasSchlitzes 3 in einem Abstand 0963R vom geometrischen Mittelpunkt des Zylinders entspricht seiner Unterbringung in der Khotenlinie der niedrigsten radialen Schwingungsform, was die Aufschaukelung des Luftvolumens selbst bei diesen Schwingungen verringert» Die Anordnung des Einlaß Schlitzes auf der Knoten^inie der niedrigsten tangentialen Form fuhrt dazu, dass die Energie an die im Luftsaugstutzen 3 eingeschlossene Luftsäule, nicht abgegeben und eine Vermittlung dieser Schwingungen vom Gehäuse I an den Stutzen 3 verhindert wird, was eine Verstärkung der alms tischen Abstrahlung auf dieser Frequenz ausschliefst«.Air throughput, which causes an "open view *" of the volumes of air trapped in the individual tubes and of other volumes of the inlet system. DXe 1 air volumes in the individual elements of the system have a certain frequency behavior, natural frequencies that "transform" an applied action in accordance with their own frequency behavior, and ultimately determine an acoustic radiation generated directly by the cut surface of the air suction nozzle 3. The volume of the enclosed air column in the housing I can be regarded as eino volume moderately distributed mass that a certain elastic Trägheitsuad a dissipative behavior we is t e excitement is this mass by the Auslasschlitz 5 "result d.er said excitation starts the housing I vibrate the filling volume of air in its natural frequencies, which increases the build-up of the air column enclosed in the air inlet nozzle 3 at these frequencies and the intensity of the acoustic radiation emitted through the cut surface of the air suction nozzle 3 into the surrounding medium.As the experiments have shown, are the vibrations of the air column enclosed in the housing I are strongest in the lowest tangential and radial vibration forms, which are characterized by sharply pronounced pressure maxima (bulges) and minima (nodes) Y * / earth # The arrangement of the outlet slot 3 at a distance of 0 9 63R from geometric center of the cylinder Its placement in the Khoten line of the lowest radial oscillation form, which reduces the build-up of the air volume even with these oscillations. not released and a transmission of these vibrations from the housing I to the socket 3 is prevented, which excludes an amplification of the Alms table radiation at this frequency «.
Auf rechnerisch-experimentellem Wege wurde durch ; In a computational and experimental way, through ;
Untersuchungen von Druckfeldern im Gehäuse I des Luftfilters festgestellt, dass die niedrigstem formen der Eigen- -: ■ "'■Investigations of pressure fields in the housing I of the air filter found that the lowest forms of the intrinsic - : ■ "'■
schwingungen der Drucke des Volumens des Gehäuses I eine form von Koainusoiden und» genauer genommen, von Bessel-vibrations of the pressures of the volume of the housing I a form of Koainusoiden and »more precisely, from Bessel-
funktionen (Pig« 3) ait einem Druckmaxiraum an dea Seiten- ; . } functions (Pig « 3) with a maximum pressure space on the side; . }
5SSiKiden des Gehäuses I des Luftfilters im einer durch die " ,. ,5SSiKiden the housing I of the air filter in one through the ",.,
lahse des Geh'ausel· (Pig» 2) uad die Mitte des Auslaß- , .lahse des Geh'ausel · (Pig »2) uad the middle of the outlet,.
Schlitzes 3 verlaufenden Ebene aufweisen. Wie aus Figs-3 ■ ·Have slot 3 extending plane. As from Figs-3 ■ ·
ersichtlich, liegen in Radialrichtungen senkrecht zu einer - ■"'.. can be seen, lie in radial directions perpendicular to a - ■ "'..
die Achse des Gehäuses I (Fig. 2) mit der Mitte des Auslapsehlitzes 5 verbindenden Geraden Eaotenpunkte (JTuIl.- . ■-·.,-the axis of the housing I (Fig. 2) with the center of the Auslapsehlitzes 5 connecting straight lines eaot points (JTuIl.-. ■ - ·., -
punkte)« Dies zeugt von der Zweckmassigkeit, den Eis- '^ 'points) «This shows the usefulness of the ice cream '^'
laßschlitz 2 (Pig· I) des liuftsaugstutzens 3 (Pig* 2) ; : vent slot 2 (Pig · I) of the air suction nozzle 3 (Pig * 2) ; :
gerade an diese Zonen der Nullwerte (Minimalwerte) as.su- . jprecisely to these zones of zero values (minimum values) as.su-. j
achliessen, um eine minimale Übertragung der eatsteheßdem |:;Close to a minimal transfer of the eatstandheßdem | : ;
Druckschwankungen in der Kammer (bei den niedrigsten X;, Pressure fluctuations in the chamber (at the lowest X ;,
tangential^» Porrnea der Eigenschwingungen) as den iRift- .;tangential ^ »Porrnea of the natural oscillations) as the iRift-.;
saugstutzen J (Pig· 2) zu gewährleisten, dessen Schnitt- - -r suction nozzle J (Pig · 2) to ensure whose section - - - r
flache eben einen Abstrahler der Sahallenergie darstellt, . r>flat represents a radiator of the Sahall energy,. r >
. Aus einer Analyse der Kurven der Druckverteilung im Gehäuse X des Luftfilters bei den niedrigsten eigenen radialen Schwingusgsformen (Pig* 4) folgt, dass die -Knoten- "-. . From an analysis of the curves of the pressure distribution in the housing X of the air filter with the lowest own radial oscillation forms (Pig * 4) it follows that the -nodes- "-.
bereiche auf einer Kreislinie mit der Mitte im geometrischen :.areas on a circular line with the center in the geometric :.
Mittelpunkt des Gehäuses I des Luftfilters und mit eisern 7 '·Center of the housing I of the air filter and with an iron 7 '
Badius r = 0,6JR liegen, wo R der Radius des Zylioäergehauses Ϊ des Iftiftfilters isti ' J ~-χ Badius r = 0.6JR, where R is the radius of the cylinder housing Ϊ of the iftift filteri 'J ~ -χ
Die Verte xlumg der Druckfeldei? im Gehäuse I des Luft- % The verte xlumg der Druckfeldei? in the housing I of the air %
filters erfolgt bei derartiger Schwingungsform nach einer B©.sse!funktion der ersten Artfilters takes place with such a waveform after a B © .sse! Function of the first kind
P~ I00,83 § ), ·P ~ I 0 0.83 §), ·
■worin P ein Druck bei der radialen Form, .-■■■-..■ where P is a pressure in the radial form, - ■■■ - ..
r ein laufender Radius,
R der Radius des Gehäuses I ;r is a running radius,
R is the radius of the housing I;
ist· ■"'■■■":is · ■ "'■■■":
In diesem Fall werden die Nullwerte der Drucke bei Werten r «.0,63R erhalten (die Knotealinien werden also bei r * O,63R gebildet). Wie aus der Kurve (Fig. 4) zu ; In this case the zero values of the pressures are obtained at values r «.0.63R (the nodal lines are thus formed at r * 0.63R). As seen from the curve (Fig. 4) ;
ersehen ist, werden genügend kleine Druckwerte bei r = (0,58 bis 0,63)R beibehalten, was es erlaubt, eine gewisse "Verformung" der Druckkurve wegen J^v unsymmetrischen Anordnung des Ausla/9schlitzes 5 im 3oden 4 des Luftfilters zu berücksichtigen und auszugleichen.is seen, sufficiently small pressure values are maintained at r = (0.58 to 0.63) R, which allows a certain "deformation" of the pressure curve due to J ^ v asymmetrical Arrangement of the outlet / 9schlitzes 5 in the 3oden 4 des To take into account and compensate for the air filter.
Wichtig ist eine Betrachtung der Lage der beiden Schlitze 2 und 5 im Gehäuse I (151Ig. I und 2) des Luftfilters in der Gesamtheit. So können die Erregung und die Übertragung der niedrigsten tan,-;eritialen Schwingungsformen bei einer beliebigen Lage des Luftaaugstutzens 3 im Gehäuse I in dem Fall eliminiert (oder beträchtlich abgeschwächt) werden, wenn der Auslaßschlitz 5 im geometrischen Mittelpunkt des Gehäuses i untergebracht wird. In diesem Fall wird aber die niedrigste Form der Radiulschwingungen, wie aus ffig. 4 ersichtlich, intensiv durchgelassen (erregt, übertragen und abgestrahlt).It is important to consider the position of the two slots 2 and 5 in the housing I ( 151 Ig. I and 2) of the air filter as a whole. Thus, the excitation and the transmission of the lowest tan, -; eritial oscillation forms can be eliminated (or considerably weakened) in any position of the air intake 3 in the housing I if the outlet slot 5 is accommodated in the geometric center of the housing i. In this case, however, the lowest form of the radial vibrations, as shown in ff . 4 visible, intensely transmitted (excited, transmitted and radiated).
In diesem Zusammenhang ist es zur Unterdrückung der beiden Schwingungsformen notwendig, die gegenseitige Anordnung der Schlitze 2 und 5 im Gehäuse I des Luftfilters, wie schon erwähnt, aufeinander streng abzustimmen.In this context it is necessary to suppress the two waveforms, the mutual arrangement the slots 2 and 5 in the housing I of the air filter, as already mentioned, must be strictly coordinated with one another.
Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in einem Vergleich mit der nächstkommenden bekannten Ausbildung in 151Ig. 5 dargestellt.The results of the examinations carried out are in a comparison with the closest known training in 151 Ig. 5 shown.
Durch !H·-' ausgezogene Kurve (a) ist das gemessene Geräuschspektrum, durch die gestrichelte Kurve (b) Geräuschspektrum für die angemeldete Konstruktion angedeutet. Through ! H · - 'solid curve (a) is the measured noise spectrum, indicated by the dashed curve (b) noise spectrum for the registered construction.
Die Anordnung des Einlapschlitzea 2 (Fig. I) in der Knotenlinie der tangentialen Resonanzschwingungen des Luftvolumens des Gehäuses I des Luftvolumens gestattete es, ein Durchlassen dieser intensiven Schwingungen in den Luftsaugstutzen 3 zu verhindern und eine durch den Stutzen 3 in den Frequenzen von 630 bis 800 Hz in Grenzen bis zu 9 dB erzeugte intensive akustische Abstrahlung zu beseitigen. Die Wirksamkeit der Geräuschunterdrückung beim Einlass durch das angemeldete Luftfilter ist durch ein schraffiertes Gebiet im Spektrum angedeutet.The arrangement of the Einlapschlitzea 2 (Fig. I) in the Nodal line of the tangential resonance vibrations of the air volume of the housing I of the air volume allowed it is to prevent these intense vibrations from passing into the air suction nozzle 3 and one through the nozzle 3 in the frequencies from 630 to 800 Hz within limits of up to 9 dB generated intense acoustic radiation to eliminate. The effectiveness of the noise cancellation at the entrance the registered air filter is indicated by a hatched area in the spectrum.
Auf solche Weise wird daa obengenannte Ziel der Erfindung in vollem Umfang erreic'nt.In this way, the aforesaid object of the invention is achieved reached in full.
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Family Cites Families (4)
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1982
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- 1982-10-21 GB GB8230126A patent/GB2128896B/en not_active Expired
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| GB2128896B (en) | 1985-11-13 |
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