DE3842248C2 - Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung - Google Patents
Kombinierte Luftfilter- und GeräuschdämpfungsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Luftfilter- und Ge
räuschdämpfungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentan
spruches 1. Insbesondere betrifft sie eine derartige kompakte
integrierte Einheit.
Es sind andere Anordnungen aus
der DE-A 23 45 930 und DE-A 14 76 255 bekannt, die jedoch
nicht die baulichen Notwendigkeiten, eine möglichst
kleine Anordnung zum erfindungsgemäßen Zweck zu schaffen,
erfüllen.
Aus der US-A 47 13 097 von Grawi et al. ist eine "INTEGRATED
ENGINE AIR CLEANER AND VENTURI RESONATOR" bekannt geworden,
die zwar der Geräuschdämpfung dient, in räumlicher Hinsicht
aber noch verbesserungsfähig ist.
Auch aus der US-A 278 3 855 von Kahn et al. sind
Kombinationen von Motorluftreinigern und Geräuschdämpfern
bekannt, deren Geräuschdämpfung jedoch ebenfalls nicht
ausreichend ist.
Aus der US-A 2943883 sind bereits kombinierte Motorluftrei
niger/Resonanz- bzw. Geräuschtilgungsanordnungen bekannt.
Diese bekannte Anordnung ist insofern nachteilig, als ihre
Geräuschdämpfung nicht ausreichend ist und die Baugröße noch
zu verringern ist.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine kombinierte
Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung für Kraftfahrzeuge
zu schaffen, die eine gute Geräuschdämpfung und Luftfilterung
bei gleichzeitig geringer Baugröße und leichter
Austauschbarkeit ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Die Erfindung umfaßt also eine Anzahl von in Reihe
geschalteten Venturirohren, von denen jedes einen engen Hals
und einen Zerstäuber oder Diffusor aufweist, wodurch eine
ausgezeichnete Strömungscharakteristik erzielt wird und das
vom Motor ausgehende Geräusch gedämpft und aufgelöst bzw. an
den Wänden des Diffusors zurück in den Motor selbst
reflektiert wird.
Vorteilhafterweise sind sämtliche Bestandteile der Anordnung
unter Bildung einer einheitlichen kompakten Struktur (einer
Patrone) integriert und durch ein Gehäuse umschlossen, wo
durch sich die Handhabung - auch beim Ersatz - stark verein
facht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Phantomansicht einer
Brennkraftmaschine, welche die Erfindung in
ausgezogenen Linien darstellt,
Fig. 2 eine vergrößerte, auseinandergezogene Ansicht
der in Fig. 1 gezeigten Kombination von Luft
reiniger und Geräuschdämpfer als Ausführungs
form der Erfindung, wobei Teile weggebrochen
und im Schnitt gezeigt sind,
Fig. 3 eine weitere, vergrößerte Querschnittsansicht
der zusammengebauten Bestandteile des in
Fig. 2 gezeigten Luftreinigers, und
Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang
einer Ebene und gesehen in Richtung der Pfeile
IV-IV der Fig. 3.
Bisher waren Luftreiniger im allgemeinen die obersten Be
standteile im Motorabteil eines Kraftfahrzeuges und gewöhn
lich über dem Einlaß zu einem Vergaser angeordnet. Offen
sichtlich erhöhte dies die Gesamthöhe und das Profil der
Fahrzeugmotorhaube. In jüngerer Zeit wurden die Luftreini
ger an sich abseits von dem Ansaug- oder Induktionssystem
des Motors angeordnet und an geeigneteren Stellen des Mo
torabteils angebracht, wobei ein Schwungrohr (zip tube)
oder dergleichen den Luftreiniger einschließlich seines
Filterelements mit dem Ansaugsystem in Verbindung brachte.
Wie vorstehend angegeben, machten jedoch die entfernt an
geordneten, gewöhnlich aufgewickelten Luftreinigeranlagen
mit einer Anzahl sperriger Teile die Anordnung schwieriger
und aufwendiger, wobei eine solche Anordnung nicht leicht
in flache Motorabteile gepackt werden kann. Beispiels
weise erfordern einige Fahrzeuge von 1987 vierundzwanzig
Teile für den Luftreinigerzusammenbau.
Die Erfindung liefert eine Anordnung mit lediglich vier
Anlageteilen. Das heißt, eine integrierte Filter/Resonanz
anordnung, ein Verbindungsstück zu dem Massenluftströmungs
sensor innerhalb der Luftreinigeranordnung, eine mit dem
Auslaß der Luftreinigeranordnung verbundene Leitung und
eine zweite mit dem Ansaugverteiler des Motors verbundene
Leitung. Der Luftreiniger/Geräuschtilger selbst besteht
einfach aus einem Gehäuse, in dem ein Lufteinlaß-Geräusch
tilgungsventurirohr, ein Filter, ein Massenluftströmungs
sensor integriert mit einem zweiten Strömungsregel- und
Geräuschtilgungsventurirohr, angeordnet ist, einer durch
den gesamten verbleibenden Raum in dem Gehäuse gebildeten
Resonanzkammer und einem Lufteinlaß und -auslaß zu dem Ge
häuse.
Im speziellen ist in Fig. 1 in Phantomlinien ein 4-Zylin
der-Reihenmotor 10 gezeigt, der in diesem speziellen Fall
bei einem Winkel von etwa 33° von der Vertikalen geneigt
ist, um einer speziellen Installation angepaßt zu sein.
Er besitzt einen Ansaugverteiler 12 zur Zufuhr von Luft
oder einem Luft/Brennstoffgemisch zu dem Motor. Der Luft
reiniger/Geräuschdämpfer der Erfindung ist allgemein in
ausgezogenen Linien bei 14 angegeben. Er ist an der am
nächsten zum Ansaugverteiler liegenden Seite des Motors
untergebracht, was zur Öffnung des Bereiches über der Quer
achse 16 führt, um gute Kühlleistung zur Herabsetzung der
Motortemperaturen unter der Motorhaube herbeizuführen. Wie
ersichtlich, liefert die Luftreinigeranordnung 14 das Aus
sehen einer kompakten patronenartigen Einheit, in der, wie
nachfolgend beschrieben, sämtliche notwendigen Bestandteile
integriert sind.
Im speziellen, wie sich am besten aus den Fig. 2, 3 und
4 sowie aus Fig. 1 ergibt, umfaßt die Anordnung ein zwei
teiliges Kunststoffgehäuse 18, 20, das eine langgestreckte
flächenartige Einheit 14 definiert. Das Gehäuse begrenzt
einen geschlossenen hohlen Behälter oder eine Hülle, wobei
der Hauptkörperteil 20 einen Reinluftauslaß 22 am Vorder
teil der Einheit an der Längsachse 23 des Gehäuses und einen
Umgebungslufteinlaß oder ein Lufthorn 24 (vgl. Fig. 3) an
der Seite angeordnet aufweist.
Der Lufteinlaß 24 ist im wesentlichen der glockenförmige
konvergierende Teil eines wirksamen konvergierend-diver
gierenden Geräuschdämpfungsventurirohres 25. Es besitzt
den üblichen Halsabschnitt von minimalem Querschnittsbe
reich, verbunden mit einem langgestreckten, wirksamen Dif
fusorabschnitt 26, der idealen Druckrückgewinn liefert.
Letzterer erstreckt sich im wesentlichen parallel zu der
Gehäuseachse 23 und geht in dem Gehäuseteil 20 von dem
einen oder vorderen Ende zu dem anderen oder hinteren Ende
der durch den Gehäuseteil 18 definierten Einheit. Dort ist
der Luftdurchgang unmittelbar in rechten Winkeln dazu ab
geschnitten, der sich über die Rückseite der Einheit und
senkrecht, wie in den Fig. 3 und 4 ersichtlich, zwi
schen dem Ende des Gehäuseteils 18 und der Fläche 27 eines
rechtwinkligen Luftfilters 28 erstreckt. Letzterer ist
axial in einer aufrechten Stellung auf der Longitudinal
achse 23 des Gehäuses montiert und erstreckt sich in rech
ten Winkeln dazu zur Erzielung einer maximalen axialen
Strömung von Umgebungsluft dadurch von einer Seite zu der
anderen in Richtung des Auslasses 22.
Die Reinluftseite 29 des Filters 28 gibt Luft in den recht
winkligen konvergierenden Teil 30 eines zweiten, konver
gierenden-divergierenden Venturirohres ab, das als gesam
tes bei 32 bezeichnet ist. Ein Teil davon ist als Teil
eines Massenluftströmungssensors 34 ausgebildet. Das Ven
turirohr 32 weist den konvergierenden Teil 30 verbunden
mit einem ringförmigen Hals- oder Verengungsabschnitt 36
von minimaler Querschnittsfläche auf, welche die Luftströ
mung in einen wirksamen konischen Diffusor 38 von fort
schreitend zunehmendem, durch Verjüngungswände 40 definier
tem Querschnittsbereich abgibt.
Der Massenluftströmungssensor 34 ist so ausgebildet, daß
er mit einem geeigneten Anschluß 42 zu einem Teil des
elektronischen Motorsteuersystems, nicht gezeigt, verbun
den werden kann, welches das Brennstoffzufuhrsystem zu dem
Motor in Antwort auf Signale von verschiedenen Sensoren
automatisch steuert. Wie sich klar aus den Zeichnungen er
gibt, sind die Hals- und Diffusorabschnitte 36 und 38 des
Venturirohres axial mit dem konvergierenden Teil 30 und
dem von dem Gehäuse ausgehenden Reinluftauslaßrohr 22 aus
gerichtet.
Der gesamte ringförmige Raum 44 im Gehäuse 20, der nicht
von den beschriebenen Bestandteilen eingenommen wird,
d. h. dem Venturirohr 32, den Wänden des Gehäuseteils 20,
dem Filter 28 und dem Venturirohr 25, begrenzt eine Re
sonanzkammer 44 mit toter Luft. Diese Kammer ist ge
schlossen, d. h. an ihrem Ende angrenzend an den Filter 28
abgedichtet. Sie besitzt einen ringförmigen Einlaß an dem
vorderen oder gegenüberliegenden Ende der Kammer, das kon
zentrisch mit der Auslaßkante 48 des Diffusors ist und
davon radial im Abstand angeordnet ist. Der Ringraum und
Diffusor sind beide mit dem in Fig. 1 gezeigten Reinluft
auslaßrohr 22 verbunden.
Das Venturirohr 25 wirkt in erster Linie als Geräusch
dämpfer, während das Venturirohr 32 sowohl als Strömungs
regler als auch als Geräuschtilger wirkt. Jedoch wirken
deren beide Diffusorteile 26 und 38 auch hinsichtlich der
Rückgewinnung von Geschwindigkeitsenergie, wodurch der
Druckverlust durch das System verringert wird und dadurch
die Betriebswirksamkeit erhöht wird. Die Resonanzkammer
44 absorbiert oder verteilt die Motoransauggeräusch-Rück
kopplung, welche in Impulsen oder Wellen von dem Motor
zurück durch das Verbindungsrohr 22 in den Ringraum 46
wandert. Die Wellen prallen ab oder werden gegen die Wand
der Kammer reflektiert, um aufgebrochen, verteilt und ab
sorbiert zu werden. Ein Teil der Geräusche oder Geräusch
wellen wandert in den Diffusor 38 des Venturirohres 32,
wo sie auf die schrägen oder sich verjüngenden Wände 40
des Diffusors abprallen oder davon reflektiert werden, um
einander zu bombardieren und gedämpft oder verzehrt zu wer
den, wodurch die Übertragung von Geräusch auf den Motor
zurück in das Motorabteil auf ein Minimum herabgesetzt
wird. Irgendein weiteres Eindringen von Schallwellen zu
rück gegen den Einlaß 24 wird weiter durch das Venturirohr
25 eingefangen und von den Wänden des Diffusors 26 reflek
tiert, um gelöscht zu werden.
Es wird angenommen, daß sich der Betriebsvorgang klar aus
der vorstehenden Beschreibung und einer Betrachtung der
Zeichnungen ergibt, so daß keine Einzelheiten erforderlich
sind. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß in den Einlaß
24 des Gehäuses eintretende Umgebungsluft durch den Hals
des Venturirohres 25 beschleunigt wird, um zurück durch
den Diffusor 26, wo Schalldämpfung und wirksame Druckrück
gewinnung auftritt, zu dem gegenüberliegenden Ende des Ge
häuseteils 18 zu wandern. Hier wird sie in rechten Win
keln umgekehrt, um quer durch die gesamte Fläche 27 des
Filterelements 28 und durch dieses hindurchzuströmen, um
zur Abgabe in den konvergierenden Teil 30 des Venturiroh
res 32 gereinigt zu werden. Die Geschwindigkeit der Rein
luft wird dann wiederum für den Durchgang durch den Hals
abschnitt 36 beschleunigt, wo das Strömungsvolumen durch
den Massenluftströmungssensor 34 ermittelt wird. Die Luft
wird dann durch den Diffusor 38 abgegeben, wo die Strö
mungsgeschwindigkeit verringert wird, und der Druck in
einer wirksamen Weise zurückgewonnen wird. Die Reinluft
strömt dann aus dem Auslaßrohr 22 in den Ansaugverteiler
12 zu dem Motor, wie in Fig. 1 angegeben. Irgendwelche
Rückkopplungsgeräusche von dem Ansaugsystem, die in
Druckwellen zurück durch das Rohr 22 wandern, gehen zur
Absorption und Verteilung in die Resonanzkammer 44, wobei
die verbleibenden Wellenteile in den Diffusor 38 wandern,
wo sie auch aufgelöst oder wieder zurück gegen den Motor
gerichtet werden, und eine Übertragung von Geräuschen oder
Schall aus dem Motor zurück in das Motorabteil des Fahr
zeuges auf ein Minimum herabgesetzt wird, falls nicht voll
ständig verhindert wird. Irgendein weiteres Eindringen
von Druckwellen vorbei an dem Filter wird in dem Diffusor
26 eingefangen und aufgelöst.
Zur Vervollständigung der Konstruktion werden die beiden
Abschnitte 18 und 20 des Gehäuses jeweils mit eingrei
fenden Kunststoffteilen eines lösbaren, rasch zu verbin
denden Einrastverschlusses ausgebildet, so daß sie in
einer Weise miteinander verbunden werden können, die ra
schen und wirksamen einfachen Zusammenbau oder Abbau er
möglichen. Dies beseitigt die Notwendigkeit für starre
Verbindungen, wie beispielsweise Bolzen, Schrauben und
dergleichen, die normalerweise in Luftreinigeranordnungen
vorliegen. Die Anordnung liefert somit ein kompaktes zwei
teiliges Gehäuse, das leicht zur Entfernung oder Instal
lation des Filterelements und irgendwelcher anderer Kom
ponenten je nach Notwendigkeit getrennt werden kann.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß
die Erfindung eine relativ einfache Anordnung eines zwei
teiligen Gehäuses von kompakter Konfiguration liefert,
das ein Filterelement, ein Paar Strömungsregelungs- und
geräuschtilgende Venturirohre, einen Massenluftströmungs
sensor, eine Resonanzkammer und einen Lufteinlaß und -aus
laß aufweist, die sämtlich axial oder koaxial und in Reihe
angrenzend aneinander im wesentlichen auf oder angrenzend
an die Längsachse des Gehäuses ausgerichtet sind, um eine
integrierte kompakte Anordnung zu bilden, die nur wenige
Bestandteile aufweist, und doch eine solche Anordnung, die
sämtliche notwendigen Funktionen von laufend produzierten
Luftreinigeranordnungen aufweist, die siebenundzwanzig ver
schiedene Teile besitzt, welche nicht in eine kompakte
Struktur integriert sind.
Es ist auch ersichtlich, daß die Erfindung einen integrier
ten, kompakten Luftreiniger/Geräuschdämpfer für einen Kraft
fahrzeugmotor liefert, der leicht in vielen verschiedenen
Stellungen in dem Fahrzeugmotorabteil installiert werden
kann, um bessere Motorkühlung sowie Geräuschdämpfung und
eine wirksamere Nutzung des Raums für andere Komponenten
oder Zubehörteile des Motors zu ermöglichen.
Während die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungs
form gezeigt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann
auf dem Gebiet klar, daß viele Veränderungen und Modifi
kationen dazu durchgeführt werden können, ohne den Rah
men der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist der
Einlaßdurchgang 26 in Fig. 1 an der Seite des Gehäuses
20 angeordnet wiedergegeben. Alternativ kann er oben oder
am Boden angeordnet sein, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen, um eine noch kompaktere und flachere Kon
struktion zu ergeben. Auch ist es klar, daß die Anordnung,
während sie in Fig. 1 als relativ flach wiedergegeben
ist, auch rund sein kann, oder andere kompakte Formen an
nehmen kann.
Claims (8)
1. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung,
die eine Umgebungsluftquelle
mit dem Luftansaugsystem eines Motors
verbindet, mit einem geschlossenen kompakten, hohlen
Gehäuse (18, 20) mit einem Umgebungslufteinlaß (24) in das und einem
Reinluftauslaß (22) aus dem Gehäuse, wobei das Gehäuse
einen Einlaß- und Auslaßseiten (27, 29) besitzenden Luftfilter (28)
innerhalb des Gehäuses aufweist sowie Luftdurchgangseinrichtungen
innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind,
welche den Umgebungslufteinlaß mit der Einlaßseite des
Luftfilters verbinden sowie ein konvergierendes-divergierendes
Venturirohr (25) aufweist, das mit der Auslaßseite des
Luftfilters verbunden ist und zwischen der Auslaßseite
des Luftfilters und dem Reinluftauslaß angeordnet ist,
und eine geschlossene Motorgeräuschdämpfung/Reso
nanzkammer zwischen dem Venturirohr und dem Gehäuse
vorgesehen ist, wobei die Motorgeräuschdämpfung/Re
sonanzkammer (44) mit einem Einlaß konzentrisch mit dem
Reinluftauslaß und radial davon im Abstand angeordnet ist
zur Absorbierung von Motorrückkopplungsgeräuschen und
Schallwellen, die vom Motor ausgehen, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Umgebungslufteinlaß (24) und Rein
luftauslaß (22) sich an einem Ende des Gehäuses (18, 20)
sowie der Luftfilter (28) sich im am
entgegengesetzten Ende innerhalb des Gehäuses (18, 20)
befinden und der Luftfilter (28), die Venturiein
richtung (32) und der Reinluftauslaß (22)
hintereinander angrenzend sowie zusammen mit der
Resonanzkammer (44) koaxial angeordnet sind
und zusammen mit den Luftdurchgangseinrichtungen
längs oder angrenzend an die Längsachse
(23) des Gehäuses (18, 20) ausgerichtet sind.
2. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Umgebungslufteinlaß (24) radial von
der Achse des Reinluftauslasses (22) im Abstand ange
ordnet ist, die Durchgangseinrichtungen einen ersten
Teil (26), der sich parallel zu der
Gehäuseachse (23) erstreckt, und einen zweiten Teil,
der sich im rechten Winkel zu dem ersten Teil (26)
und quer durch die Fläche der Einlaßseite des Luftfil
ters (28) erstreckt, aufweisen.
3. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Teil der Durchgangs
einrichtungen aus einem weiteren konvergierenden-di
vergierenden geräuschgedämpfenden Venturirohr (25) be
steht.
4. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr
(32) mit einem konvergierenden Teil (30) verbunden mit
an einem Ende mit dem Luftfilterauslaß (29) und an
seinem anderen Ende mit einem Hals (36) von minimalem
Querschnittsbereich aufweist, wobei der Hals mit einem
Diffusor (38) von allmählich ansteigendem Quer
schnittsbereich, verbunden mit dem Reinluftauslaß
(22) verbunden ist, und der Diffusor (38) sich verjün
gende Wände (40) aufweist.
5. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach Anspruch 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß ein Massenluftströmungssensor
(34) als Teil des Venturihalses (36) und der Diffusor
abschnitte (38) integriert ist.
6. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach einem der Ansprüche 3
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere konvergie
rende-divergierende geräuschdämpfende Venturirohr
(25) mit der Einlaßseite (27) des Luftfilters (28)
verbunden ist.
7. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18,
22) erste und zweite Gehäuseteile axial angrenzend an
einander aufweist, wobei der erste Gehäuseteil (18)
den Luftfilter (28) enthält und den zweiten Teil der
Durchgangseinrichtung zwischen dem Filter und dem Ge
häuse definiert, wobei der zweite Gehäuseteil (20) die
verbleibenden Bestandteile der Anordnung enthält.
8. Kombinierte Luftfilter- und Geräuschdämpfungsanordnung
nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterebene
senkrecht zur Gehäuselängsachse (23) aus
gerichtet ist.
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