DE4435296A1 - Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftfahrzeug mit einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Brenn
kraftmaschine, von deren Ansaugtrakt ein von einer Mem
brane verschlossenes Rohrstück abzweigt, um mit Hilfe der
Membrane ein gewünschtes Geräuschspektrum zu erzeugen.
Bekannt ist ein derartiges Kraftfahrzeug aus der DE 42 33 252 C1.
Dabei soll dem Fahrer des Kraftfahrzeuges insbe
sondere beim Beschleunigen das Ansauggeräusch der Brenn
kraftmaschine besser bzw. verstärkt übermittelt werden,
um ein intensiveres Fahrerlebnis zu ermöglichen. Gesetz
liche Vorschriften bezüglich der Schallabstrahlung machen
es an neueren Kraftfahrzeugen nämlich erforderlich, eine
derart intensive Schalldämpfung vorzusehen, daß den Fahr
zeug-Insassen und insbesondere dem Fahrer wesentliche
Eindrücke zum Erkennen der tatsächlichen Beschleunigung
seines Kraftfahrzeuges verloren gehen. Aus dieser Er
kenntnis heraus entstand die Idee, dem Fahrer ein Ge
räuschspektrum zugänglich zu machen, das zwar einerseits
den gesetzlichen Vorschriften bezüglich der Schallab
strahlung genügt, andererseits jedoch einen Eindruck von
der tatsächlichen Kraftentfaltung der Brennkraftmaschine
vermittelt.
Die aus der eingangs genannten Schrift bekannte Anordnung
unter diesen Gesichtspunkten weiter zu verbessern, ist
Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß sich an die
Membrane auf der dem Rohrstück abgewandten Seite ein Lei
tungsrohr anschließt, daß mit zumindest einem akustischem
Resonator versehen ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
der Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß mündet die Membrane nicht direkt im In
nenraum des Kraftfahrzeuges, wie dies aus dem Stand der
Technik bekannt ist, sondern an die Membrane schließt
sich ein weiteres Leitungsrohr an, das weitere Optimie
rungsmaßnahmen bezüglich der Erzeugung eines gewünschten
Geräuschspektrums ermöglicht. Eine derartige Optimie
rungsmaßnahme ist allgemein das Vorsehen zumindest eines
akustischen Resonators. Dieser akustische Resonator wird
dabei bevorzugt derart ausgelegt, daß eine Schallmodu
lation entsteht, so daß sich eine hörbare Rauhigkeit er
gibt. Dieser Begriff ist in der Psychoakustik bekannt und
stellt ein Maß zur Beschreibung der zeitlichen Struktur
von Geräuschen dar. Bevorzugt ist der Resonator so
auszulegen, daß das Resonanzmaximum eines Geräuschbandes
in zwei Untermaxima aufgeteilt wird, deren Abstand im Be
reich der kritischen Bandbreiten liegt. Hierdurch wird
ein schallschwankendes Geräuschband (beispielsweise mit
einer Modulationsfrequenz von 10 bis 70 Hz) emittiert,
welches den Ladungswechselgeräuschen einer Brennkraftma
schine entspricht bzw. diese in vorteilhafter Weise un
terstützt. Mit Hilfe eines einen akustischen Resonator
aufweisenden Leitungsrohres kann bei entsprechender Ab
stimmung somit ein deutlich praxisnäheres, realisti
scheres Geräuschspektrum erzeugt werden.
In einfachster Weise kann der akustische Resonator als
Durchbruch in der Wand des Leitungsrohres ausgebildet
sein, wobei durch Abstimmung der Lage sowie des Quer
schnittes dieses Durchbruchs eine Optimierung möglich
ist. Noch bessere Ergebnisse können mit einer vom Lei
tungsrohr abzweigenden λ/4-Stichleitung oder auch λ/2-
Stichleitung erzielt werden. Daneben oder zusätzlich kann
auch ein vom Leitungsrohr abzweigender Helmholtz-Resona
tor vorgesehen sein.
Um die Ladungswechseldynamik im Ansaugtrakt der Brenn
kraftmaschine durch die Membrane bzw. durch das die Mem
brane aufweisende Rohrstück nicht negativ zu beeinflus
sen, zweigt dieses Rohrstück bevorzugt von einem Ansaug
geräuschdämpfer ab, der meist zu Beginn des Ansaugtraktes
angeordnet ist und somit von der Brennkraftmaschine bzw.
von deren Brennraum-Einlaßventilen relativ weit entfernt
liegt. Bildet dabei der Ansauggeräuschdämpfer zusammen
mit einem Luftfilter eine Baueinheit, so zweigt das Rohr
stück mit der Membrane bevorzugt von der Rohluftschale
dieser Baueinheit ab. Mit dieser Maßnahme ist sicherge
stellt, daß dann, wenn die Membrane reißen sollte und so
mit die Brennkraftmaschine über dieses Rohrstück Falsch
luft ansaugen würde, diese Falschluft im Luftfilter
gereinigt wird.
Das sich an die Membrane anschließende Leitungsrohr kann
direkt im Innenraum des Kraftfahrzeuges münden, jedoch
besteht dann die Gefahr, daß hiermit auch störende mecha
nische Geräusche der Brennkraftmaschine in den Fahrzeug-
Innenraum gelangen. Bevorzugt mündet daher das Leitungs
rohr offen im Motorraum des Kraftfahrzeuges nahe einer
den Motorraum gegenüber dem Innenraum abschirmenden
Stirnwand. Versuche haben gezeigt, daß auch hiermit dem
Fahrer des Kraftfahrzeuges unter Einhaltung gesetzlicher
Grenzwerte ein eindrucksvolles realistisches Geräusch
spektrum übermittelt werden kann, insbesondere bei
Cabriolets oder dergleichen.
Dabei ist die Grenzfrequenz dieses Leitungsrohr-Systemes,
die sich von einem Diffusoreintritt bis zum Leitungs
rohrende erstreckt, von der geometrischen Länge des Ge
samtsystemes abhängig. Es empfiehlt sich dabei, darauf zu
achten, daß die gesamte wirksame Rohrlänge vor und hinter
der Membrane zumindest so groß bemessen ist, daß kein
akustischer Kurzschluß auftreten kann.
Die beigefügten Prinzipskizzen zeigen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung, dabei zeigt
Fig. 1 die prinzipielle Anordnung der Membrane, wäh
rend in,
Fig. 2 deren Halterung im Schnitt dargestellt ist.
Eine vierzylindrige Brennkraftmaschine 1 besitzt einen
Ansaugtrakt 2, an dessen freien Ende eine Ansauggeräusch
dämpfer-Luftfilter-Baueinheit 3 vorgesehen ist. Von der
Rohluftschale dieser Baueinheit 3 zweigt ein Rohrstück 4
ab, das - wie der in Fig. 2 dargestellte Ausschnitt X
aus Fig. 1 zeigt - von einer Membrane 5 verschlossen
ist. An diese Membrane 5 schließt sich auf der dem Rohr
stück 4 abgewandten Seite ein Leitungsrohr 6 an, das of
fen im Motorraum desjenigen Kraftfahrzeuges mündet, in
dem diese skizzierte Brennkraftmaschine 1 eingebaut ist.
Schließlich zweigt vom Leitungsrohr 6 eine λ/4-Stichlei
tung 7 oder λ/2-Stichleitung ab.
Gemäß der obigen Erläuterung dient diese Membrane 5 mit
dem sich daran anschließenden Leitungsrohr 6, das mit ei
nem akustischen Resonator in Form der λ/4- oder λ/2-
Stichleitung 7 versehen ist, zur Erzeugung eines ge
wünschten Geräuschspektrums, d. h. zur verstärkten Dar
stellung des ansonsten intensiv gedämpften Ansaugge
räusches der Brennkraftmaschine 1. Beste Ergebnisse wur
den dabei erzielt mit einer Membrane 5, deren Dicke im
Bereich zwischen 0,1 mm bis 0,6 mm lag und die einen
Durchmesser von ca. 70 mm besaß. Die Eigenfrequenz der
Membrane lag dabei; im statischen Zustand im Bereich von
80 Hz.
In diesem Zusammenhang ist zu erläutern, daß der Wir
kungsgrad einer Membrane im Bereich ihrer Eigenfrequenz
am effektivsten ist. Um ein möglichst wirkungsvolles Ge
räuscherzeugungssystem zu erzielen, sollte die hier ver
wendete Membrane im gesamten Drehzahlbereich der Brenn
kraftmaschine in oder zumindest nahe ihrer Resonanzfre
quenz betreibbar sein. Bei einem System mit statisch
fixer Resonanzfrequenz erfolgt dabei die Anregung durch
die Ladungswechselpulsationen der Brennkraftmaschine nur
in einem schmalen Drehzahlband. Bei geeigneter und im
folgenden erläuterter Einspannung der Membrane wird eine
vom Unterdruck im Brennkraftmaschinen-Ansaugsystem abhän
gige Membran-Charakteristik erzielt, so daß die
Membraneigenfrequenz mit steigender Brennkraftmaschinen-
Drehzahl mitgeführt wird. Hierdurch ist sichergestellt,
daß die Membrane über dem gesamten Drehzahlband der
Brennkraftmaschine die gewünschte Geräuschemission verur
sacht.
Wie bereits erwähnt, ist bezüglich der gesamten wirksamen
Rohrlänge L vor und hinter der Membrane 5 dabei darauf zu
achten, daß kein akustischer Kurzschluß auftritt. Diese
Rohrlänge L betrug im bevorzugten Ausführungsbeispiel da
her ca. 1 m. Die Gesamtlänge des Rohrstückes 4 sowie des
Leitungsrohres 6 betrug ca. 700 mm, dabei ist die Mem
brane 5 an einer derjenigen Stellen bezüglich dieser Ge
samtlänge angeordnet, an denen die Schall-Schwingungs-Am
plituden ihr Maximum besitzen.
Die Halterung der Membrane 5 zwischen dem Leitungsrohr 6
sowie dem Rohrstück 4 ist in Fig. 2 dargestellt. Sowohl
das Rohrstück 4 als auch das Leitungsrohr 6 weisen einen
Endflansch 4a bzw. 6a auf, von denen einer mit einer um
laufenden Schneide 8 versehen ist. Die beiden Endflansche
4a, 6a sind in bekannter Weise gegeneinander verspannbar,
wobei die Membrane 5 mit ihrem Randbereich auf der
Schneide 8 aufliegt. Durch die Intensität der Verspannung
der beiden Endflansche 4a, 6a ist somit auch die Spannung
der Membrane 5 in ihrer Halterung einstellbar. Hierdurch
kann die Membranen-Spannung somit individuell optimiert
werden, wobei selbstverständlich auch der im Ansaugtrakt
2 herrschende, über verschiedenen Betriebspunkten der
Brennkraftmaschine unterschiedliche Unterdruck dafür
sorgt, daß die Membrane 5 schwingungswirksam über diesen
unterschiedlichen Brennkraftmaschinen-Betriebspunkten
ist. Jedoch kann dies sowie weitere Details insbesondere
konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Aus
führungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Pa
tentansprüche zu verlassen. Ziel des beschriebenen Syste
mes ist es stets, das Ansauggeräusch der Brennkraftma
schine näher an den das Kraftfahrzeug steuernden Fahrer
heranzuführen, wobei mit Hilfe der Membran mittelfre
quente Geräuschanteile generiert werden, die aufgrund der
im Konstantfahrbetrieb erforderlichen Schalldämpfung ohne
ein derartiges System nicht mehr hörbar sind.
Claims (8)
1. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (1), von
deren Ansaugtrakt (2) ein von einer Membrane (5)
verschlossenes Rohrstück (4) abzweigt, um mit Hilfe
der Membrane ein gewünschtes Geräuschspektrum zu er
zeugen,
dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Membrane (5)
auf der dem Rohrstück (4) abgewandten Seite ein Lei
tungsrohr (6) anschließt, das mit zumindest einem
akustischen Resonator versehen ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Resonator
als Durchbruch in der Wand des Leitungsrohres (6)
ausgebildet ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Resonator
als eine vom Leitungsrohr (6) abzweigende λ/4-
Stichleitung oder λ/2-Stichleitung (7) ausgebildet
ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Resonator
als ein vom Leitungsrohr abzweigender Helmholtz-Re
sonator ausgebildet ist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (4) mit
der Membrane (5) von einer im Ansaugtrakt (2) vorge
sehenen Rohluftschale einer Ansauggeräuschdämpfer-
Luftfilter-Baueinheit (3) abzweigt.
6. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (6)
offen im Motorraum des Kraftfahrzeuges nahe einer
den Motorraum gegenüber dem Innenraum abschirmenden
Stirnwand mündet.
7. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte wirksame
Rohrlänge (L) vor und hinter der Membrane (5) zumin
dest so groß bemessen ist, daß im gewünschten Fre
quenzbereich kein akustischer Kurzschluß auftritt.
8. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (5)
derart gehaltert ist, daß sie mit ihrem Randbereich
gegen eine umlaufende Scheide (8) einstellbar fest
gespannt ist.
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