EP0897468B1 - Ansaugvorrichtung für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Ansaugvorrichtung für einen verbrennungsmotor Download PDF

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EP0897468B1
EP0897468B1 EP97923023A EP97923023A EP0897468B1 EP 0897468 B1 EP0897468 B1 EP 0897468B1 EP 97923023 A EP97923023 A EP 97923023A EP 97923023 A EP97923023 A EP 97923023A EP 0897468 B1 EP0897468 B1 EP 0897468B1
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rotational speed
damping
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Mann and Hummel GmbH
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Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
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    • F02M35/1222—Flow throttling or guiding by using adjustable or movable elements, e.g. valves, membranes, bellows, expanding or shrinking elements
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1255—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using resonance
    • F02M35/1261—Helmholtz resonators

Definitions

  • the invention relates to a suction device for a Internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • An intake device is known from EP 0 569 714 A1, an additional volume on the suction device to reduce noise provides that the intake air does not flow through becomes.
  • the shut-off device is located in one between two intake ducts located cross channel and is controlled by commands control electronics opened or closed.
  • the Control commands are dependent on the speed of the internal combustion engine and the temperature of the outside air with a temperature sensor is determined.
  • a disadvantage of the prior art is that it is not inconsiderable Part of the intake or damper volume switched off becomes or is not effective for the suction. at the scarcity of available space in the engine compartment This is disadvantageous in modern motor vehicles.
  • the invention has for its object a suction device for an internal combustion engine according to the generic term of the main claim to train so that for all operating conditions of the internal combustion engine and at the disposal standing space in the engine compartment optimal operating - in particular Noise conditions exist.
  • the suction device according to the invention solves the posed Task with those specified in the indicator of the main claim Features.
  • the suction device according to the invention is advantageous in that that the volume of the aspirator overall always is effective, but the noise-reducing effect is so can be varied so that the optimal damping distributed several speed ranges with different effects can be.
  • the intake pipe can be opened easily in the damper volume.
  • the volume size Defined Helmholtz resonator effective, the Promotes spread of a certain sound frequency range and dampens another area.
  • a branch pipe interference pipe
  • certain sound frequencies depending on the length of the branch pipe, selectively damped become.
  • the embodiment according to claim 4 describes the flexible Possibility of switching the desired sizes and the physical Damping volume properties. This switching technology does good through its adaptability acoustic properties of the internal combustion engine or Motor vehicle. The required switching effort is below Utilization of the other aggregates of a motor vehicle to realize according to claim 5 in a simple manner. costly and expensive accessories outside the suction device are not required according to the invention.
  • FIG 1 is a suction device 1 for one here Internal combustion engine, not shown, shown by the an air flow according to arrow 2 is sucked through an air filter 3 becomes.
  • An intake pipe 4 leads after the air filter 3 through a damping volume 5 to a throttle valve actuator 6 and ultimately to the intake manifold 7 of the internal combustion engine. Is between the air filter 3 and the damping volume 5 an additional channel 8 is arranged.
  • a flap inside the damping volume 5 10 for closing the additional channel 8 a pipe switch 11 for opening the intake pipe 4 into the interior of the damping volume 5 and a branch pipe 12 from the intake pipe 4, a predetermined length parallel to the intake pipe 4, however opposite to air flow 2, runs and is open at the end is.
  • the damping volume is shown in FIG. 1 Large area connected to the air filter 3 because the flap 10 to the additional channel 8 is open.
  • the one mentioned above Helmholtz resonance is therefore open from the sum of all Volumes determined and correspondingly low frequency.
  • FIG. 4 in which the size of the sound emission (dB (A)) is dependent indicated by the speed (rpm) in all operating modes is.
  • a curve 21 according to FIG. 4 shows an example of the proportionality large damping in the lower speed range.
  • FIG 2 a switching position is shown in which both the flap 10 to the additional channel as well as the pipe switch 11 are closed.
  • the damping volume 5 acts as Helmholtz resonator in the bypass, as a coupling element of the intake pipe 4 to the damping volume 5 only the branch pipe 12 comes into consideration.
  • Such shunt resonators are suitable by a suitable length of the branch pipe 12, specific noise components or sound frequencies selectively dampen. This is the sound position according to Figure 2 suitable for this in the entire speed range to be used.
  • Figure 4 is a course 20 of the noise emission over the speed in one design the branch pipe 12 at a shunt resonance of 40Hz, shown to attenuate very low sound frequencies.
  • the representation according to FIG. 3 is a Switch position for a two-chamber volume in which the Damping volume 5 and the volume of the air filter 3 in a row are switched.
  • By opening the pipe switch 11 and the closing of the additional channel 8 are the two Chambers each coupled via a damper neck. It is a series connection of two separate Helmholtz resonators that become one Attenuation leads in particular to the high sound frequencies.
  • the course of the sound emission in this switch position is shown in FIG. 4 as curve 22.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Stand der Technik
Bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge werden zur Erzielung eines optimalen Betriebsverhaltens Ansaugsysteme bevorzugt, die kein starres Ansaugvolumen aufweisen sondern eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen des Motorbetriebs gestatten. Auch die Geräuschdämpfung spielt hier eine große Rolle.
Aus der EP 0 569 714 A1 ist eine Ansaugvorrichtung bekannt, die zur Geräuschdämpfung ein Zusatzvolumen an der Ansaugvorrichtung vorsieht, das nicht von der Ansaugluft durchströmt wird. Es sind hier zwei wahlweise zuschaltbare Resonanzrohre (Interferenzrohre) vorhanden, die bei bestimmten Drehzahlen des Verbrennungsmotors eine Dämpfung der störenden Schallfrequenzen vornehmen.
Es ist weiterhin eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor aus der DE-OS 40 41 786 bekannt, bei der zur Variierung der Durchtrittsöffnung, durch die die angesaugte Luft strömt, ein steuerbares Absperrorgan vorhanden ist.
Das Absperrorgan befindet sich in einem zwischen zwei Ansaugkanälen befindlichen Querkanal und wird durch Steuerbefehle einer Steuerelektronik geöffnet oder geschlossen. Die Steuerbefehle sind abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und von der Temperatur der Außenluft, die mit einem Temperaturfühler ermittelt wird.
Nachteilig ist beim Stand der Technik, daß ein nicht unbeträchtlicher Teil des Ansaug- bzw. Dämpfervolumens abgeschaltet wird oder für die Ansaugung nicht wirksam ist. Bei der Knappheit des zur Verfügung stehenden Platzes im Motorraum moderner Kraftfahrzeuge ist dies unvorteilhaft.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so fortzubilden, daß für alle Betriebszustände des Verbrennungsmotors und bei dem zur Verfügung stehenden Platz im Motorraum optimale Betriebs- insbesondere Geräuschverhältnisse vorliegen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung löst die gestellte Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung dadurch, daß das Volumen der Ansaugvorrichtung insgesamt immer wirksam ist, die geräuschmindernde Wirkung jedoch derart variiert werden kann, daß die optimale Dämpfung auf mehrere Drehzahlbereiche mit unterschiedlicher Wirkung verteilt werden kann.
Mit einer Rohrweiche gemäß Anspruch 2 kann das Ansaugrohr im Dämpfervolumen auf einfache Weise geöffnet werden. Durch die Schallausbreitung in dem Volumen wird ein durch die Volumengröße definierter Helmholtz-Resonator wirksam, der die Ausbreitung eines bestimmten Schallfrequenzbereichs fördert und einen andern Bereich dämpft. Durch eine Parallelschaltung eines Abzweigrohres (Interferenzrohr) gemäß Anspruch 2 können aufgrund von Interferenzen bestimmte Schallfrequenzen, abhängig von der Länge des Abzweigrohres, selektiv bedämpft werden.
Mit der Anordnung eines Zusatzkanals nach Anspruch 3 kann das Dämpfungsvolumen großflächig an das Luftfiltervolumen angeschlossen werden, so daß sich durch diese direkte Kopplung eine Addition des Dämpfungsvolumens mit dem ebenfalls dämpfend wirkenden Luftfiltervolumen ergibt. Die sogenannte Helmholtzresonanz wird durch diese Volumensumme bestimmt und ist entsprechend niederfrequent, was zu einer Geräuschdämpfung im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors führt.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 beschreibt die flexible Umschaltmöglichkeit der gewünschten Größen und der physikalischen Eigenschaften des Dämpfungsvolumens. Diese Umschalttechnik bewirkt durch seine Anpassungsfähigkeit gute akustische Eigenschaften des Verbrennungsmotors bzw. des Kraftfahrzeugs. Der erforderliche Schaltaufwand ist unter Ausnutzung der sonstigen Aggregate eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 5 auf einfache Weise zu realisieren. Aufwendige und teure Zusatzeinrichtungen außerhalb der Ansaugvorrichtung sind gemäß der Erfindung nicht erforderlich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Ansaugvorrichtung mit einem umschaltbaren Dämpfervolumen in einer ersten Schaltstellung;
  • Figur 2 eine Prinzipdarstellung einer Ansaugvorrichtung mit einem umschaltbaren Dämpfervolumen in einer zweiten Schaltstellung;
  • Figur 3 eine Prinzipdarstellung einer Ansaugvorrichtung mit einem umschaltbaren Dämpfervolumen in einer dritten Schaltstellung und
  • Figur 4 Kurvenverläufe der Schallemission in den obigen Schaltstellungen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
    In Figur 1 ist eine Ansaugvorrichtung 1 für einen hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor gezeigt, durch die ein Luftstrom gemäß Pfeil 2 durch einen Luftfilter 3 angesaugt wird. Nach dem Luftfilter 3 führt ein Ansaugrohr 4 durch ein Dämpfungsvolumen 5 zu einem Drosselklappensteller 6 und letztendlich zum Saugrohr 7 des Verbrennungsmotors. Zwischen dem Luftfilter 3 und dem Dämpfungsvolumen 5 ist ein Zusatzkanal 8 angeordnet.
    Im Inneren des Dämpfungsvolumens 5 befindet sich eine Klappe 10 zum Verschließen des Zusatzkanals 8, eine Rohrweiche 11 zum Öffnen des Ansaugrohres 4 in das Innere des Dämpfungsvolumens 5 und ein Abzweigrohr 12, das vom Ansaugrohr 4 eine vorgegebene Länge parallel zum Ansaugrohr 4, jedoch entgegengesetzt zum Luftstrom 2, verläuft und am Ende offen ist.
    In der Darstellung nach Figur 1 ist das Dämpfungsvolumen großflächig an den Luftfilter 3 angeschlossen, da die Klappe 10 zum Zusatzkanal 8 geöffnet ist. Die oben erwähnte Helmholtzresonanz ist daher von der Summe aller geöffneter Volumina bestimmt und entsprechend niederfrequent. Zur Verdeutlichung dieses Sachverhalts wird auf Figur 4 verwiesen, in der die Größe der Schallemission (dB(A)) in Abhängigkeit von der Drehzahl (U/min) in allen Betriebsarten aufgezeigt ist. Eine Kurve 21 nach Figur 4 zeigt beispielhaft die verhältnismäßig große Dämpfung im unteren Drehzahlbereich.
    In Figur 2 ist eine Schaltstellung dargestellt, bei der sowohl die Klappe 10 zum Zusatzkanal als auch die Rohrweiche 11 geschlossen sind. Hier wirkt das Dämpfungsvolumen 5 als Helmholtz-Resonator im Nebenschluß, da als Kopplungselement des Ansaugrohres 4 zum Dämpfungsvolumen 5 nur das Abzweigrohr 12 in Betracht kommt. Solche Nebenschlußresonatoren sind dazu geeignet, durch eine geeignete Länge des Abzweigrohres 12, gezielt bestimmte Geräuschanteile bzw. Schallfrequenzen selektiv zu bedämpfen. Damit ist diese Schalltstellung nach Figur 2 dazu geeignet im gesamten Drehzahlbereich eingesetzt zu werden. In der Figur 4 ist ein Verlauf 20 der Schallemission über der Drehzahl bei einer Bemessung des Abzweigrohres 12 bei einer Nebenschlußresonanz von 40Hz, zur Bedämpfung sehr tiefer Schallfrequenzen dargestellt.
    Bei der Darstellung nach Figur 3 handelt es sich um eine Schaltstellung für ein Zwei-Kammer-Volumen bei der das Dämpfungsvolumen 5 und das Volumen des Luftfilters 3 hintereinander geschaltet sind. Durch das Öffnen der Rohrweiche 11 und das Schließen des Zusatzkanals 8 sind die beiden Kammern jeweils über einen Dämpferhals miteinander gekoppelt. Es handelt sich hierbei um eine Hintereinanderschaltung von zwei separaten Helmholtz-Resonatoren, die zu einer Bedämpfung insbesondere der hohen Schallfrequenzen führt. Der Verlauf der Schallemission bei dieser Schaltstellung ist in der Figur 4 als Kurve 22 gezeigt.
    Aus der Figur 4 ist insgesamt ersichtlich, daß bei einer geeigneten Verknüpfung der drei beschriebenen Schaltstellungen ein optimierter Verlauf der Schallemission über der Drehzahl des Verbrennungsmotors erreichbar ist. Es kann somit für jeden Drehzahlbereich ein geeignetes wirksames Volumen für einen Helmholtz-Resonator zur adaptiven Geräuschminderung bei Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.

    Claims (5)

    1. Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
      bei dem die angesaugte Luft über einen Luftfilter (3) zum Verbrennungsmotor geführt ist und im Bereich des Ansaugwegs ein als Helmholtz-Resonator wirkendes Dämpfungsvolumen (5) angeordnet ist, wobei die Größe des resultierenden Volumens derart bemessen ist, daß ein vorgegebener Schallfrequenzbereich dämpfbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
      das Dämpfungsvolumen (5) von der angesaugten Luft zumindest teilweise durchströmt ist und daß
      die Größe des durchströmten Dämpfungsvolumens (5) variierbar ist.
    2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
      ein Ansaugrohr (4) durch das Dämpfungsvolumen (5) geführt ist und innerhalb des Dämpfungsvolumens (5) mittels einer Rohrweiche (11) zum Dämpfungsvolumen (5) hin öffenbar und wieder verschließbar ist und daß
      am Ansaugrohr (4) im Dämpfungsvolumen (5) ein offenes Abzweigrohr (12) mit vorgegebener Länge in das Dämpfungsvolumen (5) entgegengesetzt zur Richtung (2) des Luftstroms parallel zurückgeführt ist.
    3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
      zwischen dem Luftfilter (3) und dem Dämpfungsvolumen (5) ein am Eingang des Dämpfungsvolumens (5) verschließbarer Zusatzkanal (8) für die Ansaugluft angeordnet ist.
    4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
      eine Umschaltung der wirksamen Größe des Dämpfungsvolumens (5), in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors, in folgender Weise durchführbar ist:
      a) zur Schalldämpfung im mittleren Drehzahlbereich ist der Zusatzkanal (8) und die Rohrweiche (11) geöffnet,
      b) zur variablen Schalldämpfung im gesamten Drehzahlbereich ist der Zusatzkanal (8) und die Rohrweiche (11) geschlossen, wobei die gewünschte Dämpfungscharakteristik durch die Länge des Abzweigrohres (12) bestimmbar ist,
      c) zur Schalldämpfung im oberen Drehzahlbereich ist der Zusatzkanal (8) geschlossen und die Rohrweiche (11) geöffnet.
    5. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
      die für die Variierung des Dämpfungsvolumens (5) notwendigen Schaltvorgänge vom Hydrauliksystem eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors aktiviert werden.
    EP97923023A 1996-05-08 1997-05-07 Ansaugvorrichtung für einen verbrennungsmotor Expired - Lifetime EP0897468B1 (de)

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    DE19618432 1996-05-08
    DE19618432A DE19618432A1 (de) 1996-05-08 1996-05-08 Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
    PCT/EP1997/002361 WO1997042408A1 (de) 1996-05-08 1997-05-07 Ansaugvorrichtung für einen verbrennungsmotor

    Publications (2)

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    EP0897468A1 EP0897468A1 (de) 1999-02-24
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    US (1) US6135079A (de)
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    JP (1) JP2000509461A (de)
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    CA (1) CA2254138A1 (de)
    CZ (1) CZ360898A3 (de)
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    IN (1) IN188548B (de)
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