DE3328442C2

DE3328442C2 -

Info

Publication number: DE3328442C2
Application number: DE19833328442
Authority: DE
Inventors: Michail Iliic Fesina; Rudolf Natanovic Starobinsky; Evgenij Vasilievic Lysenko; Jurij Petrovic Toljatti/Tol'jatti Kujbysevskaja Oblast' Su Lazarev
Original assignee: VOLZSKOE OB"EDINENIE PO PROIZVODSTVU LEGKOVYCH AVTOMOBILEJ TOLJATTI/TOL'JATTI KUJBYSEVSKAJA OBLAST' SU
Current assignee: VOLZSKOE OB"EDINENIE PO PROIZVODSTVU LEGKOVYCH AVTOMOBILEJ TOLJATTI/TOL'JATTI KUJBYSEVSKAJA OBLAST' SU
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1983-08-06
Publication date: 1989-01-05
Also published as: GB8320208D0; SE8304081L; FR2549901A1; FR2549901B1; GB2143896A; SE8304081D0; DE3328442A1; SE462689B; GB2143896B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftfilter für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Luftfilter ist aus dem DE-GM 18 86 343 bekannt.The present invention relates to an air filter for internal combustion engines according to the generic term of claim 1. Such an air filter is made the DE-GM 18 86 343 known.

Bei dieser bekannten Ausbildung ragt der Eintrittsstutzen nicht in das Gehäuse hinein, sondern mündet in der Ebene der Gehäusewand, und der Austrittsstutzen hat seinen Endquerschnitt in einem Abstand von der zur Gehäuseachse rechtwinkligen Mittenebene, der mehr als die Hälfte seines Innendurchmessers beträgt.In this known design, the inlet nozzle protrudes not into the housing, but opens out in the plane of the housing wall, and the outlet connection has its final cross-section at a distance from to Housing axis right-angled center plane, the more than is half of its inside diameter.

Mit der bekannten Ausbildung ist keine optimale Dämpfung des Ansauggeräusches zu erzielen. Es geht in dieser Druckschrift auch gar nicht um eine Verbesserung der Ansauggeräuschdämpfung durch geeignete Wahl der genannten konstruktiven Daten, sondern um die kompakte und materialsparende Gestaltung eines Filters, der gute Dämpfungseigenschaften durch die Anordnung von zwei Dämpferkammern haben soll, die das an einer Stelle U-förmig gekrümmte und sich zum Vergaser hin diffusorartig erweiternde Reinluftrohr umgeben.With the known training there is no optimal damping to achieve the intake noise. It is in this document not at all to improve the intake noise damping by appropriate choice of the above constructive data, but the compact and material-saving Design of a filter that has good damping properties through the arrangement of two damper chambers supposed to have a U-shape at one point curved and widening towards the carburetor Surround the clean air tube.

Ähnliches gilt für ein aus dem DE-GM 18 76 292 bekanntes Luftfilter, bei dem der Austrittsstutzen bis zur Mittenebene des Gehäuses ragt. Hier werden die Schwingungsverhältnisse im Austrittsstutzen betrachtet, der ähnlich einem Schwingrohr geräuschdämpfend wirken soll, nicht die Schwingungsverhältnisse im Gehäuse. Die Schalldämpfung soll vor allem durch mehrfache Luftstromumlenkungen unter Querschnittsveränderungen innerhalb des Gehäuses eintreten. The same applies to one known from DE-GM 18 76 292 Air filter, with the outlet connection up to the middle level of the housing protrudes. Here are the vibrations viewed in the outlet port, the similar a vibrating tube should not dampen noise, not the vibration conditions in the housing. The sound absorption mainly due to multiple airflow deflections under cross-sectional changes within of the housing.

Aus der AT-PS 1 51 208 ist schließlich bekannt, den Eintrittsstutzen verschieblich in der Gehäusewand zu halten, so daß er auf verschiedene Längen in dieses hineinragen kann, was allerdings vorwiegend den Einbau erleichtern soll. Eine besonders gute Wirkung auf die Schalldämpfung soll dadurch erzielt werden, daß der Eintrittsstutzen winklig zur Mittellinie des Filtergehäuses verläuft.Finally, from AT-PS 1 51 208 it is known that Inlet port slidably in the housing wall hold so that it has different lengths in this can protrude, which, however, mainly the installation should facilitate. A particularly good effect on the Sound absorption should be achieved in that the Inlet connection at an angle to the center line of the filter housing runs.

Die nichtoptimale Lage der Endquerschnitte des Eintritts- sowie des Austrittsstutzens bei den bekannten Ausbildungen wirkt sich auf den Pegel der Komponenten des Geräuschspektrums nachteilig aus, die den eigenen Resonanzfrequenzen der Längs- und Querschwingungsformen des Luftvolumens in der Luftkammer entsprechen.The non-optimal location of the end cross-sections of the entrance and the outlet nozzle in the known training affects the level of the components of the noise spectrum disadvantageous from the own resonance frequencies the longitudinal and transverse vibration forms of the Correspond to the air volume in the air chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfilter für Verbrennungsmotoren mit verbesserter Dämpfung des Ausganggeräusches zu schaffen. Insbesondere soll der Pegel der Geräuschspektrumkomponenten vermindert werden, die den Resonanzfrequenzen der Längs- und Querschwingungsformen des Luftvolumens im Luftfiltergehäuse entsprechen.The invention has for its object an air filter for internal combustion engines with improved damping to create the output noise. In particular, should the level of the noise spectrum components decreased be the resonance frequencies of the longitudinal and transverse vibration forms of the air volume in the air filter housing correspond.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird der Pegel der Schallabstrahlung durch das Einlaßsystem bei niedrigen Eigenfrequenzen der Längs- und Querschwingungsformen des Luftvolumens im Luftfiltergehäuse beträchtlich gesenkt.The object is achieved by the mentioned in the characterizing part of the claim Features solved. In the training according to the invention becomes the level of sound radiation through the intake system at low natural frequencies of the longitudinal and transverse vibration forms of the air volume in the air filter housing considerably reduced.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigtIn the following the invention is described by a Embodiment with reference to the drawings explained further. It shows

Fig. 1 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Luftfilters für Verbrennungsmotoren, Seitenansicht; Figure 1 is a schematic representation of the air filter according to the invention for internal combustion engines, side view.

Fig. 2 Druckverteilungskurven im Luftfiltergehäuse bei niedrigen Eigenfrequenzen der Längs- und Querschwingungsformen. Fig. 2 pressure distribution curves in the air filter housing at low natural frequencies of the longitudinal and transverse vibration forms.

Das Luftfilter für Verbrennungsmotoren besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, in dessen Seitenfläche ein Eintrittsstutzen 2 angeordnet ist, einem Stirndeckel 3, in dem gleichachsig zum Gehäuse 1 ein Austrittsstutzen 4 angeordnet ist, sowie einem Filterelement 5. Unten hat das zylindrische Gehäuse 1 einen Boden 6.The air filter for internal combustion engines consists of a cylindrical housing 1 , in the side surface of which there is an inlet connection 2 , an end cover 3 , in which an outlet connection 4 is arranged coaxially with the housing 1 , and a filter element 5 . The cylindrical housing 1 has a bottom 6 at the bottom.

Die Achse des Eintrittsstutzens 2 hat vom Boden 6 des zylindrischen Gehäuses 1 einen Abstand H gleich (0,1-0,3) L, wobei L die Höhe des Gehäuses 1 bedeutet. Der Endquerschnitt des Eintrittsstutzens 2 befindet sich im Inneren des Gehäuses 1 und hat von der Gehäuseachse einen Abstand von (0,58-0,68) R, wobei R den Innenhalbmesser des Gehäuses 1 bedeutet. Der Endquerschnitt des Austrittsstutzens 4 befindet sich im Innern des Gehäuses 1 in unmittelbarer Nähe von der zu dessen Achse senkrechten Mittenebene, und zwar in einem Abstand von 0,2-0,4) d, wobei d den Innendurchmesser des Austrittstutzens 4 bedeutet.The axis of the inlet connector 2 has a distance H equal to (0.1-0.3) L from the bottom 6 of the cylindrical housing 1 , where L means the height of the housing 1 . The end cross section of the inlet connector 2 is located inside the housing 1 and is at a distance of (0.58-0.68) R from the housing axis, where R denotes the inside diameter of the housing 1 . The end cross section of the outlet nozzle 4 is located in the interior of the housing 1 in the immediate vicinity of the central plane perpendicular to its axis, namely at a distance of 0.2-0.4) d , where d means the inner diameter of the outlet nozzle 4 .

Die Wirkung des beschriebenen Luftfilters für Verbrennungsmotoren ist folgende:The effect of the air filter described for internal combustion engines is the following:

Durch das intermittierende Ansaugen der Zylinder des Verbrennungsmotors entsteht eine veränderliche Komponente des Luftvolumenstroms, was zur Anregung der Luftvolumina, die in den einzelnen Rohrelementen eingeschlossen sind, sowie der anderen Volumina des Einlaßsystems des Verbrennungsmotors führt. Die Luftvolumina in den einzelnen Elementen des Einlaßsystems besitzen bestimmte Frequenzcharakteristiken, d. h. Eigenschwingungsfrequenzen, von denen die Schallenergie und deren Frequenzcharakteristiken abhängen, die unmittelbar vom Eintrittsstutzen 2 abgestrahlt wird. Das Volumen der im zylindrischen Gehäuse 1 eingeschlossenen Luftsäule kann als eine verteilte Masse betrachtet werden, die eine bestimmte Trägheit und bestimmte elastische und dissipative Eigenschaften besitzen. Die Anregung dieser Masse erfolgt vom Austrittsstutzen 4 her.The intermittent suction of the cylinders of the internal combustion engine creates a variable component of the air volume flow, which leads to the excitation of the air volumes which are enclosed in the individual pipe elements and the other volumes of the intake system of the internal combustion engine. The air volumes in the individual elements of the intake system have certain frequency characteristics, that is to say natural vibration frequencies, on which the sound energy and its frequency characteristics depend, which are emitted directly from the inlet connection 2 . The volume of the air column enclosed in the cylindrical housing 1 can be regarded as a distributed mass which has a certain inertia and certain elastic and dissipative properties. This mass is excited from the outlet nozzle 4 .

Infolge dieser Anregung fängt das das zylindrische Gehäuse 1 füllende Luftvolumen an, Schwingungen mit seinen Eigenfrequenzen auszuführen, was das Aufschaukeln der im Eintrittsstutzen 2 eingeschlossenen Luftsäule mit diesen Frequenzen verstärkt und die Intensität der Schallabstrahlung vom Eintrittsstutzen 2 in die Umgebung erhöht. Wie die durchgeführten Versuche ergaben, ist die intensivste Schallfortpflanzung aus dem Gehäuse 1 des Luftfilters in den Eintrittsstutzen 2 und weiter in die Umgebung nur im Resonanzzustand möglich, wenn im Luftvolumen des Gehäuses 1 auf seinen Eigenfrequenzen intensive Längs- bzw. Querschwingungen der im Gehäuse 1 eingeschlossenen Luftsäule entfacht werden. Die Verteilung der Schalldrücke (Schwingungsform) bei den Längs- und Querschwingungen der Luftsäule für verschiedene Eigenfrequenzen ist in Fig. 2 dargestellt. As a result of this excitation, the air volume filling the cylindrical housing 1 begins to oscillate at its natural frequencies, which increases the rocking of the air column enclosed in the inlet connection 2 with these frequencies and increases the intensity of the sound radiation from the inlet connection 2 into the environment. As the experiments carried out showed the most intense sound propagation out of the housing 1 of the air filter in the inlet tube 2 and further into the environment only in the resonance state possible when the enclosed air volume of the housing 1 to its natural frequencies intensive longitudinal or transverse vibrations in the casing 1 Air column are ignited. The distribution of the sound pressures (mode of vibration) in the longitudinal and transverse vibrations of the air column for different natural frequencies is shown in FIG. 2.

Um die Schallfortpflanzung durch diese Resonanzschwingungen zu vermeiden, sind der Eintrittsstutzen 2 und der Austrittsstutzen 4 im Gehäuse 1 des Luftfilters 1 derart angeordnet, daß die Endquerschnitte der Stutzen 2 und 4 in den Zonen liegen, wo die Schalldrücke gleich Null sind oder ziemlich nahe bei Null liegen. Es findet dann sogar bei der Resonanzerregung keine Schallenergieausstrahlung statt.In order to avoid the propagation of sound by these resonance vibrations, the inlet connection 2 and the outlet connection 4 are arranged in the housing 1 of the air filter 1 in such a way that the end cross sections of the connection 2 and 4 lie in the zones where the sound pressures are zero or fairly close to zero lie. No sound energy is then emitted even with resonance excitation.

Die Anordnung der Endquerschnitte der Stutzen 2 und 4 ist in Fig. 2 veranschaulicht. Diese Anordnung der Stutzen 2 und 4 bezüglich der Längs- und Querebene des Gehäuses 1 ist so gewählt, daß jeweils geradzahlige bzw. ungeradzahlige Schwingungsformen unterdrückt werden. Demnach soll, wenn sich der Eintrittsstutzen 2 in den Knoten der geradzahligen Längs- und Querschwingungsformen befindet, zur Verhinderung der Schallabstrahlung durch den Stutzen 2 bei den ungeradzahligen Schwingungsformen der Endquerschnitt des Austrittsstutzens 4 im Knotenpunkt der ungeradzahligen Schwingungsformen liegen.The arrangement of the end cross sections of the connecting pieces 2 and 4 is illustrated in FIG. 2. This arrangement of the nozzles 2 and 4 with respect to the longitudinal and transverse planes of the housing 1 is chosen so that even-numbered or odd-numbered waveforms are suppressed. Accordingly, if the inlet connection 2 is located in the nodes of the even-numbered longitudinal and transverse vibration forms, the end cross-section of the outlet connection 4 should lie in the node of the odd-numbered vibration forms in order to prevent sound radiation through the connection 2 in the case of the odd-numbered vibration types.

Ein ähnlicher Effekt kann durch die Anordnung des Endquerschnitts des Austrittsstutzens 4 in den Knoten der geradzahligen Schwingungsformen erzielt werden, wobei der Endquerschnitt des Eintrittsstutzens 2 in den Knoten der ungeradzahligen Schwingungsformen angeordnet werden muß. Immer schließt die gleichzeitige Anordnung des Endquerschnitts des einen Stutzens in den Knoten der geradzahligen Schwingungsformen und des Endquerschnitts des anderen Stutzens in den Knoten der ungeradzahligen Schwingungsformen des Luftvolumens im Gehäuse 1 des Luftfilters die Fortpflanzung der Resonanzschallstrahlung in die Umgebung aus. A similar effect can be achieved by arranging the end cross section of the outlet nozzle 4 in the nodes of the even-numbered waveforms, the end cross section of the inlet nozzle 2 having to be arranged in the nodes of the odd-numbered waveforms. The simultaneous arrangement of the end cross section of the one nozzle in the nodes of the even-numbered waveforms and the end cross section of the other nozzle in the nodes of the odd-numbered waveforms of the air volume in the housing 1 of the air filter precludes the propagation of the resonance sound radiation into the environment.

Die Verteilung der Druckfelder im Gehäuse 1 des Luftfilters wurde rechnerisch und experimentell untersucht und dabei festgestellt, daß die Knotenzonen am Kreisumfang mit dem Mittelpunkt im geometrischen Zentrum des Gehäuses 1 des Luftfilters und einem Halbmesser r = 0,63 R liegen, wobei R den Innenhalbmesser des Gehäuses 1 des Luftfilters bedeutet. Die Verteilung der Druckfelder im Gehäuse 1 des Luftfilters erfolgt bei dieser Schwingungsform nach der Besselschen Funktion der 1. ArtThe distribution of the pressure fields in the housing 1 of the air filter was investigated arithmetically and experimentally, and it was found that the node zones at the circumference with the center in the geometric center of the housing 1 of the air filter and a radius r = 0.63 R , where R is the inside diameter of the Housing 1 of the air filter means. The distribution of the pressure fields in the housing 1 of the air filter takes place in this mode of vibration according to the Bessel function of the 1st type

In diesem Fall ergeben sich Nullwerte I = 0 bei den Werten von r = 0,63 R (d. h. die Knotenlinien entstehen bei r = 0,63 R).In this case there are zero values I = 0 at the values of r = 0.63 R (ie the node lines arise at r = 0.63 R) .

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden ausreichend kleine Werte der Drücke bei r = (0,58÷0,68) R erhalten, was eine gewisse Verzerrung der Druckkurve wegen der unsymmetrischen Lage der Endöffnung des Eintrittsstutzens 2 berücksichtigen und kompensieren läßt.As can be seen from FIG. 2, sufficiently small values of the pressures are obtained at r = (0.58 ÷ 0.68) R , which allows a certain distortion of the pressure curve due to the asymmetrical position of the end opening of the inlet connection 2 to be taken into account and compensated for.

Wesentlich ist ferner, daß in den Knotenpunkten nicht die realen Endquerschnitte der Stutzen 2 und 4, sondern die wirksamen Querschnitte anzuordnen sind, d. h. die tatsächliche Stutzenverlängerung infolge der Kontraktion des Grenzschwingungsfeldes neben dem Endquerschnitt des jeweiligen Stutzens 2 und 4 zu beachten ist.It is also important that not the real end cross-sections of nozzles 2 and 4 , but the effective cross-sections are to be arranged in the nodes, i.e. the actual nozzle extension due to the contraction of the limit vibration field next to the end cross-section of the respective nozzle 2 and 4 must be taken into account.

Claims

Air filter for internal combustion engines with a cylindrical housing ( 1 ) with a bottom ( 6 ),
an inlet connection ( 2 ) of the housing ( 1 ), the axis of which runs perpendicular to the axis of the housing ( 1 ) at a distance (H) from the base ( 6 ) thereof which is 0.1 to 0.3 times the height (L) of the housing ( 1 ),
an end cover ( 3 ) of the housing ( 1 ) with an outlet connection ( 4 ) which is arranged coaxially with the housing ( 1 ) and projects into it, its end cross section being at a distance (h) from the center plane perpendicular to the housing axis, namely offset to the side of the front cover ( 3 ),
and a filter element ( 5 ) which is arranged coaxially with the housing ( 1 ), characterized in that the distance (h) of the end cross-section of the outlet connection ( 4 ) is 0.2 to 0.4 times the inside diameter (d) of the outlet connection ( 4) is, and that even the inlet nozzle (2) projects into the interior of the housing (1), and final cross-section be located at a distance (r) from the axis of the housing (1) which is equal to 0 the 0,58- , 68 times the radius (R) of the housing ( 1 ).