DE4435296C2 - Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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 Geräuschspektrum übermittelt werden kann, insbesondere bei Cabriolets oder dergleichen.

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 gewünschten 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 in 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.

Bezüglich der gesamten wirksamen Rohrlänge L vor und hinter der Membrane (5) ist 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 Gesamtlänge 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 (7)

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 erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Membrane (5) auf der dem Rohr­ stück (4) abgewandten Seite ein Leitungsrohr (6) anschließt, das mit zumin­ dest 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 Lei­ tungsrohr (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-Resonator ausgebildet ist.

5. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (4) mit der Membrane (5) von einer im Ansaugtrakt (2) vorgesehenen Rohluftschale einer Ansaugge­ räuschdämpfer-Luftfilter-Baueinheit (3) abzweigt.

6. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (6) offen im Motorraum des Kraftfahrzeuges nahe einer den Motorraum gegenüber dem Innenraum ab­ schirmenden Stirnwand mündet.

7. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (5) derart gehaltert ist, dass sie mit ihrem Randbereich gegen eine umlaufende Scheide (8) einstellbar festgespannt ist.