DE4113248A1 - Luftansauganlage fuer otto-brennkraftmaschinen - Google Patents

Luftansauganlage fuer otto-brennkraftmaschinen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftansauganlage für Otto-Brennkraftmaschinen gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 gegebenen Merkmalen.

Die für Otto-Brennkraftmaschinen bekannte geregelte Zumessung der Ansaugluft in der unteren Teillast - insbe­ sondere im Leerlaufbereich - führt bei zunehmendem Hub­ volumen der Brennkraftmaschinen mit einem einzigen Zumeß­ organ bzw. Leerlaufsteller in der jeweiligen Luftansaug­ anlage bei im wesentlichen geschlossenem Hauptansaug- Drosselorgan zu einer weit in den mittleren Teillast­ bzw. Fahr-Bereich reichenden Luftzumessung. In dem letzt­ genannten, mittleren Ist-Bereich tritt der jeweilige Teillast-Luftstrom mit relativ hoher Geschwindigkeit aus dem Zumeßorgan in Abschnitte der Luftansauganlage ein, wobei die hohen Luftstrom-Geschwindigkeiten akustisch nachteilig wirksam sind. Der insbesondere bei aus Kunst­ stoff gebildeten Luftansauganlagen nachteiligen Geräuschentwicklung wird im bekannten Stand der Technik durch Anordnung einer schalldämpfenden Vorrichtung stromab des Zumeßorgans für Teillastluft begegnet.

Die hierfür bekannten schalldämpfenden Vorrichtungen sind nach Art eines Absorptionsdämpfer mit einem Schluckstoff gestaltet. Derartige Vorrichtungen bilden einerseits einen nicht unerheblichen zusätzlichen Bau- und Kosten­ aufwand. Andererseits bewirken sie eine funktionelle Rückwirkung auf das Regelverhalten eines geregelt arbeitenden Zumeßorgans bzw. Leerlaufstellers über die mit der Laufzeit zunehmende Verschmutzung des Schluck­ stoffes im jeweiligen Absorptionsdämpfer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Luft­ ansauganlage der gattungsgemäßen Ausgestaltung eine wartungsfreie und durch einfachen Aufbau kostengünstige schalldämpfende Vorrichtung aufzuzeigen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 durch eine Vorrichtung, die den jeweiligen vom Zumeßorgan bestimmten Teillast-Luftstrom in Teilströme mit relativ zur Abströmgeschwindigkeit des jeweiligen Teillast-Luftstromes aus dem Zumeßorgan geringeren Geschwindigkeiten aufteilt.

Der Vorteil der Erfindung ist, daß mit der Aufteilung des jeweiligen Teillast-Luftstromes in Teilströme geringer Geschwindigkeiten eine zur Geräuschabstrahlung führende Schwingungsanregung benachbarter Abschnitte der Luft­ ansauganlage entfällt, wobei die lediglich aus einer bestimmten Anzahl mechanischer Strömungsteiler gebildete schalldämpfende Vorrichtung wartungsfrei und von ein­ fachem Aufbau ist.

Eine für einfachen Aufbau bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfaßt eine dem Zumeßorgan stromab angeordnete Kammer mit einem mindestens dem größtmöglichen sekund­ lichen Teillast-Luftstrom entsprechenden Volumen, wobei die Luft aus der Kammer über in einer Begrenzung angeord­ nete Durchbrechungen abfließt, deren Gesamtquerschnitt deutlich größer ist als der Abströmquerschnitt des Zumeß­ organs. Die erfindungsgemäß aus mechanischen Strömungs­ teilern gebildete Vorrichtung ist durch das Fehlen von schallschluckenden Einbauten nicht nur wartungsfrei, sondern in weiterer vorteilhafter Weise auch rück­ wirkungsfrei auf das geregelte Zumeßorgan bzw. den gere­ gelten Leerlaufsteller. Erzielt ist damit weiter eine hohe Betriebssicherheit mit hoher Regelgüte des Zumeß­ organs bzw. des Leerlaufstellers.

Eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne zusätzlichen Bauraumbedarf wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß das Zumeßorgan und der Hauptansaug-Stutzen an einem eine Anschlußöffnung eines Luftsammlers verschließenden Flansch angeordnet sind, und der Flansch luftsammlerseitig eine im Umfangs­ bereich des Stutzens benachbart angeordnete Vertiefung als eine mit dem Zumeßorgan abströmseitig luftführend verbundene Kammer aufweist, der luftsammlerseitig eine gesonderte Begrenzung mit Durchbrechungen zugeordnet ist. Bevorzugte Gestaltungen der gesonderten, mit Durch­ brechungen versehenen Kammer-Begrenzungen als Zwischen­ tage oder als Deckel eröffnen in vorteilhafter Weise für eine Motorenreihe mit unterschiedlichen Hubräumen eine einfache akustische Anpassung der Vorrichtung durch den Einsatz von Zwischenlagen oder Deckeln mit in Querschnitt und Anordnung unterschiedlichen Durchbrechungen.

Weiter ermöglicht die gesonderte Kammer-Begrenzung eine optimale Anordnung und Ausbildung der Durchbrechungen zur Erzielung der schalldampfenden Wirkung durch Teilströme geringer Geschwindigkeiten. Durch einen von Durchbrechun­ gen freien Bereich kann der aus dem Zumeßorgan aus­ tretende Gesamt-Teillast-Luftstrom von relativ hoher Geschwindigkeit vorzugsweise in zwei Kammer-Ströme aufge­ teilt werden, die in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung über in diametral vorgesehen Gruppen angeordneten Durch­ brechungen abströmen. Diese Anordnung bewirkt in einem unmittelbar an die Zwischenlage anschließenden Volumen der Luftansauganlage zwei im wesentlichen parallel gerichtete Luftströme, die beispielsweise der gleich­ mäßigen Versorgung von diametral an einem Luftsammler anschließenden Ansaugleitungen förderlich sind. Hierfür können die aus den Durchbrechungen resultierenden Gesamt­ querschnitte der Gruppen unterschiedlich sein. Weiter können bei etwa gleichen Gruppenquerschnitten im Quer­ schnitt unterschiedliche Durchbrechungen vorgesehen sein, deren Teilströme entsprechend den unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch Interferenzen einer weiteren Reduzierung eines evtl. Geräusches dienen.

Schließlich können die Durchbrechungen in der Zwischen­ lage durch Stanzen und mit oder ohne Leitflächen versehen sein, wobei eine Leitfläche einer bestimmten Ausrichtung eines Teilstromes dient. Ferner kann die der Geräusch­ reduzierung dienende Geschwindigkeitsverringerung der Teilströme auch mittels als diffusorartiger Durchzüge gestalteter Durchbrechungen erzielt sein. Endlich kann bei einer großflächigen Zwischenlage zwischen dem Flansch des Hauptansaug-Stutzens und der Anschlußöffnung des Luftsammlers bei einer Fixierung lediglich im umfäng­ lichen Randbereich die Zwischenlage aus einem Material hoher Eigendämpfung geschaffen sein.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße schalldämpfende Vorrichtung mit einer als Zwischenlage ausgebildeten Kammer- Begrenzung, und

Fig. 2 eine weitere schalldämpfende Vorrichtung mit einer als Deckel ausgebildeten Kammer-Begrenzung.

Eine lediglich abschnittsweise dargestellte Luftansaug­ anlage 1 für eine Otto-Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) umfaßt einen Luftsammler 2 mit diametral anschließenden Ansaugleitungen 3 und 4. Der Luftsammler 2 verfügt über eine Anschlußöffnung 5 für einen Hauptansaug-Stutzen 6, der über einen Flansch 7 mit dem Luftsammler 2 verbindbar ist. Der Hauptansaug-Stutzen 6 ist mit einer Drossel­ klappe 8 ausgestattet. Zu dieser Drosselklappe 8 ist im Bypass ein Teillastluft-Zumeßorgan 9 am Flansch angeord­ net. Das als geregelter Leerlaufsteller ausgebildete Zumeßorgan 9 weist luftsammlerseitig einen Abströmquer­ schnitt 10 für den jeweiligen Teillast-Luftstrom auf. Weiter ist luftsammlerseitig im Flansch 7 eine im Umfangsbereich des Stutzens 6 benachbart angeordnete Vertiefung 11 angeordnet, die als eine mit dem Zumeß­ organ 9 abströmseitig luftführend verbundene Kammer 12 dient. Zur Abdeckung der einseitig offenen Kammer 12 dient gemäß Fig. 1 eine zwischen Flansch 7 und Luftsamm­ ler 2 angeordnete, eine gesonderte Begrenzung 13 bildende Zwischenlage 14 mit Durchbrechungen 15 und 16.

Die stromab des Zumeßorgans 9 mit dessen Abströmquer­ schnitt 10 luftführend verbundene Kammer 12 mit einem zumindest einem maximalen sekundlichen Teillast-Luftstrom entsprechenden Volumen dient mit ihren Durchbrechungen 15 und 16, deren Gesamtquerschnitt mindestens dem 1,5fachen des Abströmquerschnittes 10 des Zumeßorganes 9 ent­ spricht, als schalldämpfende Vorrichtung 17.

Die schalldämpfende Vorrichtung 17 wirkt als mechanischer Strömungsteiler derart, daß der jeweilige vom Zumeß­ organ 9 bestimmte Teillast-Luftstrom mittels der Durch­ brechungen 15 und 16 in Teilströme mit relativ zur Abströmgeschwindigkeit des jeweiligen Teillast-Luft­ stromes aus dem Zumeßorgan bzw. dem Leerlaufsteller 9 geringeren Geschwindigkeiten aufgeteilt ist. Durch den gegenüber dem Abströmquerschnitt 10 des Zumeßorgans 9 deutlich größer wählbaren Gesamtquerschnitt aller Durch­ brechungen 15 und 16 ergeben sich Teilströme von so geringen Geschwindigkeiten, daß eine akustische Anregung der Luftansauganlage 1, insbesondere des Luftsammlers 2, vermieden ist.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist die Zwischenlage 14 in einem dem Abströmquerschnitt 10 des Zumeßorgans 9 gegen­ überliegenden Bereich frei von Durchbrechungen 15, 16, wodurch der Gesamt-Teillast-Luftstrom aus dem Abström­ querschnitt 10 in die Teilströme A und B aufgeteilt ist. Aus der Zeichnung ist weiter erkennbar, daß die Durch­ brechungen 15 und 16 entsprechend diametral in den Luft­ sammler 2 mündender Ansaugleitungen 3, 4 in der Zwischen­ lage 14 auf diametral in benachbartem Umfangsbereich des Hauptansaug-Stutzens 6 vorgesehene Gruppen 18 und 19 verteilt angeordnet sind. Erreicht ist damit eine gleich­ mäßige Versorgung der einen wie der anderen Reihe von Ansaugleitungen 3 und 4. Je nach Erfordernis der vorge­ nannten Verteilung und einer evtl. gegenseitigen Ein­ wirkung durch Interferenzen können die Durchbrechungen 15 und 16 der Gruppen 18 und 19 im Querschnitt unterschied­ lich gestaltet sein. Hierfür können ferner die aus den Durchbrechungen 15, 16 resultierenden Gesamtquerschnitte der Gruppen 18 und 19 unterschiedlich sein oder bei etwa gleichen Gruppenquerschnitten die Durchbrechungen 15, 16 im Querschnitt unterschiedlich gewählt sein. Eine beson­ ders einfache Ausgestaltung der als gesonderte Kammer- Begrenzung 13 dienenden Zwischenlage 14 ist mit gestanz­ ten Durchbrechungen 15, 16 erreicht. Zur Beeinflussung der Richtung der Teilströme aus den Durchbrechungen 16 können diese zusätzlich mit Leitflächen 20 versehen sein.

Denkbar ist ferner, daß die Durchbrechungen als diffusor­ artige Durchzüge gestaltet sind. Schließlich ist die als gesonderte Begrenzung 13 dienende Zwischenlage 14 aus einem Dichtungsmaterial oder aus einem akustisch dämpfen­ den Material gefertigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die geson­ derte Begrenzung 13 zur Abdeckung der einseitig offenen Kammer 12 ein mit dem Flansch 7 bündig angeordneter Deckel 20 der ansonsten mit Fig. 1 identischen schall­ dämpfenden Vorrichtung 17. Der über seine Umfangsbegren­ zung in die Kontur der Kammer 12 eingepaßte Deckel 20 kann lose oder fest angeordnet sein.

Ferner ist es möglich, die Kammer 12 mit Durchbrechun­ gen 15, 16 aufweisender Begrenzung 13 in einem gesonder­ ten, zwischen Luftsammler 2 und einem mit oder ohne Vertiefung 11 ausgebildeten Flansch 7 des Hauptansaug- Stutzens 6 anordbaren Zwischenstück (nicht gezeigt) anzu­ ordnen.

Mit der Erfindung ist stromab des Zumeßorgans bzw. des geregelten Leerlaufstellers 9 eine wartungsfreie, im Aufbau einfache und bauraumsparende schalldämpfende Vorrichtung 17 geschaffen.

Claims (12)

1. Luftansauganlage für Otto-Brennkraftmaschinen,
  • - mit einem zu einem steuerbaren Hauptansaug- Stutzen (6) im Bypass angeordneten Teillastluft- Zumeßorgan (Leerlaufsteller 9), und
  • - einer stromab des Zumeßorgans vorgesehen schall­ dämpfenden Vorrichtung (17) dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der jeweilige vom Zumeßorgan (9) bestimmte Teillast-Luftstrom mittels der Vorrichtung (17) in Teilströme mit relativ zur Abströmgeschwindigkeit des jeweiligen Teillast-Luftstromes aus dem Zumeß­ organ (9) geringeren Geschwindigkeiten aufgeteilt ist.
2. Luftansauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Vorrichtung (17) eine stromab des Zumeß­ organs (9) angeordnete Kammer (12) mit einem zumin­ dest einen zeitbezogenen maximalen Teillast-Luftstrom entsprechenden Volumen umfaßt, und
  • - daß die Kammer (12) ferner eine mit Durchbrechun­ gen (15, 16) versehene Begrenzung (13) aufweist, wobei
  • - der Gesamtquerschnitt (Fges) der Durchbrechun­ gen (15, 16) mindestens dem 1,5fachen des Abströmquer­ schnittes (10) des Zumeßorgans (9) entspricht.
3. Luftansauganlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Zumeßorgan (9) und der Hauptansaug- Stutzen (6) an einem eine Anschlußöffnung (5) eines Luftsammlers (2) verschließenden Flansch (7) angeord­ net sind und
  • - der Flansch (7) luftsammlerseitig eine im Umfangs­ bereich des Stutzens (6) benachbart angeordnete Vertiefung (11) als eine mit dem Zumeßorgan (9) abströmseitig luftführend verbundene Kammer (12) auf­ weist, der
  • - luftsammlerseitig eine gesonderte Begrenzung (13) mit Durchbrechungen (15, 16) zugeordnet ist.
4. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung (13) als eine zwischen dem Flansch (7) und dem Luftsammler (2) anordbare Zwischenlage (14) gestaltet ist.
5. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (14) in einem dem Abströmquerschnitt (10) des Zumeßorgans (9) gegenüberliegenden Bereich frei von Durchbrechun­ gen (15, 16) ist.
6. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechun­ gen (15, 16) entsprechend diametral in den Luftsammler (2) mündende Ansaugleitungen (3, 4) in der Zwischenlage (14) auf diametral im benachbarten Umfangsbereich des Hauptansaug-Stutzens (6) vorge­ sehene Gruppen (18, 19) verteilt angeordnet sind.
7. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Durchbrechun­ gen (15, 16) resultierenden Gesamtquerschnitte der Gruppen (18, 19) unterschiedlich oder bei etwa gleichen Gruppenquerschnitten im Querschnitt unter­ schiedliche Durchbrechungen (15, 16) vorgesehen sind.
8. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechun­ gen (15, 16) gestanzt und mit oder ohne Leit­ flächen (20) versehen sind.
9. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen als diffusorartige Durchzüge gestaltet sind.
10. Luftansauganlage nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als gesonderte Begrenzung (13) dienende Zwischenlage (14) aus einem Dichtungsmaterial oder einem akustisch dämpfenden Material ist.
11. Luftansauganlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Begren­ zung (13) ein mit dem Flansch (7) bündig angeordneter Deckel (20) der Kammer (12) ist.
12. Luftansauganlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) mit Durchbrechungen (15, 16) aufweisender Begrenzung (13) in einem gesonderten, zwischen Luftsammler (2) und einem Flansch des Hauptansaug-Stutzens (6) anordbaren Zwischenstück angeordnet ist.
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