EP0990093A1 - Ansaugsystem, insbesondere zur verwendung als ansaugkanal einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Ansaugsystem, insbesondere zur verwendung als ansaugkanal einer verbrennungskraftmaschine

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EP0990093A1 EP98939521A EP98939521A EP0990093A1 EP 0990093 A1 EP0990093 A1 EP 0990093A1 EP 98939521 A EP98939521 A EP 98939521A EP 98939521 A EP98939521 A EP 98939521A EP 0990093 A1 EP0990093 A1 EP 0990093A1
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intake
suction pipe
resonator
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    • F02M35/1036—Joining multiple sections together by welding, bonding or the like

Definitions

  • Intake system especially for use as an intake duct
  • the invention relates to an intake system, in particular for use as an intake duct of an internal combustion engine, according to the preamble of patent claim 1.
  • Intake systems for internal combustion engines are provided with shunt resonators, in particular in the area of the intake manifold, in order to dampen the intake noise.
  • these shunt resonators consist of a resonator chamber and a resonator neck which connects the resonator chamber to the intake manifold.
  • This basic form of the shunt resonator can be varied depending on the particular application. Several necks are conceivable which, with different lengths, allow damping of intake noises of different frequencies.
  • the resonator space can have almost any shape.
  • a disadvantage of the use of shunt resonators is their space requirement in the area of the intake manifold. This must be provided in the engine compartment, which is complicated by the limited space in the engine compartment.
  • One approach to solving the problem is e.g. B. DE 3842248 A1.
  • a resonator is proposed which is integrated in the housing of the intake system. This makes it possible to use the dead volume in the housing as a resonator space. There is therefore no need to provide additional installation space in the engine compartment.
  • the resonator space described above must already be constructed at the
  • Suction pipe can be used if the results regarding the
  • the object of the invention is to provide a Helmholz resonator which takes up little space for itself and can also be retrofitted into an already existing intake manifold construction. Either special frequencies of the intake noise should be attenuated or broadband attenuation should be achieved.
  • an inner structure is placed in the interior of the intake manifold and fastened there.
  • This inner structure forms, together with the walls of the intake manifold, a resonator space which must have at least one opening to the intake manifold volume.
  • Such an internal structure does not require any additional installation space in the engine compartment.
  • the possibility of retrofitting is also advantageous. Above all, this is easy to achieve with intake manifolds that are manufactured using multi-shell technology.
  • such an internal structure can also be introduced through the inlet or outlet openings of the suction pipe.
  • the shape of the suction tube does not have to be changed, or only slightly.
  • the inner structure z. B. glued in this only has to be adapted to a specific contour area of the intake manifold.
  • the inner structure can be designed in such a way that, after installation in the intake manifold, it generates several resonator spaces of different volumes. With this measure, different frequencies in the intake area can be damped with emphasis.
  • a sensible variant of the invention provides for the assembly of the inner structure in the interior of the intake manifold. This is arranged in front of the intake ducts to the cylinders. The noise damping therefore acts on all intake ducts of the intake manifold.
  • the inner structure After a reasonable design of the inner structure, this is made of a flat component, eg. B. a perforated plate, and spacers constructed. The resonator chamber is thus created between the perforated plate and the intake manifold wall. It is advantageous that the inner structure can be produced from simple semi-finished products. This leads to an increase in economy in small series, e.g. B. in the tuning area.
  • An alternative variant of the internal structure provides for its design as an insert. This can be made in one piece with a positive effect on the economy of the large series.
  • the inner structure can have regions of different wall thickness. If several openings are provided in an internal structure, this results in different neck lengths for the shunt resonator.
  • the positive effect of this measure is broadband attenuation of the intake noise.
  • the inner structure and the suction pipe are made of the same material, the inner structure can also be welded into the suction pipe.
  • a plastic insert can be joined in particular by the ultrasonic welding process. However, there are also other welding processes, e.g. B. the friction welding process possible.
  • FIG. 1 shows a section through an intake manifold for an internal combustion engine with a row arrangement of the cylinders with the typical spiral shape of the intake port along the line A-A in FIG. 2,
  • FIG. 2 shows the section B-B according to FIG. 1 through the collecting space of the suction pipe with a view of an insertion structure acting as a shunt resonator and the openings of the suction channels,
  • Figure 3 is a schematic section through the wall of an inner structure with variable wall thickness and holes that serve as necks of different lengths for the resonator and
  • FIG. 4 shows the schematic section through an insert structure for producing two resonator spaces of different volumes.
  • a suction pipe 10 is shown in section through one of the intake channels 11.
  • the combustion air is supplied to a plenum 12 through an inlet, not shown.
  • the collecting space distributes the combustion air to the intake ducts 11, which are connected by outlets 13 to air inlets on the cylinder, not shown. Through this the combustion air is fed to the engine.
  • Dead spaces 14 arising in the intake manifold can be used to dampen the intake noise.
  • the suction pipe consists of several shells 15. Before the shells are welded to one another, inner structures 16 can be connected to inner walls 17 of the suction pipe.
  • the inner structures have bores 18 which serve as necks for the resonator spaces formed by the inner structures.
  • the inner structures can preferably be attached in the collecting space 12 of the suction pipe.
  • the inner structures 16 can consist of a perforated plate 19 and spacers 20, which are attached between the inner wall 17 and the plate 19.
  • the inner structure can consist of a single insert 21, which is preferably welded to the inner wall 17.
  • welding shoulders 22 must be provided on the inner wall.
  • the shells 15 are welded after the inner structures 16 have been introduced.
  • the collecting space 12 is shown in longitudinal section. It represents the connection of an inlet 24 for the combustion air and the suction channel openings 25.
  • the inner structure 16 is shown in the top view. In this illustration, the comparatively large surface area in relation to the height of the inner structure (see FIG. 1) is clear. This geometry is necessary because the cross section of the collecting space must not be narrowed excessively. In this way there is sufficient air supply to the intake ducts.
  • FIG. 3 shows a section through the wall section of an inner structure 16.
  • the wall thickness of the component increases linearly in this case.
  • the bores 18, which are made at regular intervals in the wall and serve as necks for the shunt resonator, have a different length. As a result, the shunt resonator has a broadband effect.
  • FIG. 4 schematically shows an inner structure 16 with a plurality of resonator spaces 23. These are formed by a partition wall 26, which is located on the inner wall 17 of the Supports the suction pipe.
  • the inner structure can have a circumferential lip 27 with the

Abstract

Es wird ein geräuschoptimiertes Ansaugrohr, insbesondere ein Saugrohr zur Verwendung als Ansaugkanal einer Verbrennungskraftmaschine, vorgeschlagen. Die Geräuschoptimierung erfolgt durch den Einsatz von Nebenschlußresonatoren (16, 18) im Sammelraum (12) des Saugrohres. Das Saugrohr ist in Mehrschalentechnik hergestellt. Vor dem Fügen der Schalen (15) können die Einlegestrukturen (16, 18) verklebt oder verschweißt werden. Die vorgeschlagenen Nebenschlußresonatoren benötigen einen geringen Bauraum und können auch zur nachträglichen Optimierung von Saugrohren in der Probephase verwendet werden, wenn diese die erwarteten akustischen Ergebnisse nicht erbringen.

Description

Ansaugsystem, insbesondere zur Verwendung als Ansaugkanal einer
Verbrennungskraftmaschine
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem, insbesondere zur Verwendung als Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, nach der Gattung des Patentanspruches 1 .
Ansaugsysteme für Brennkraftmaschinen werden insbesondere im Bereich des Saugrohres mit Nebenschlußresonatoren versehen, um eine Dämpfung des Ansauggeräusches zu erreichen. Im einfachsten Fall bestehen diese Nebenschlußresonatoren aus eine Resonatorraum und einem Resonatorhals der den Resonatorraum mit dem Saugrohr verbindet. Diese Grundform des Nebenschlußresonators kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall variiert werden. Es sind mehrere Hälse denkbar die bei unterschiedlicher Länge eine Dämpfung von Ansauggeräuschen unterschiedlicher Frequenzen ermöglichen. Der Resonatorraum kann nahezu beliebige Formen besitzen.
Nachteilig an der Verwendung von Nebenschlußresonatoren ist deren Platzbedarf im Bereich des Saugrohres. Dieser muß im Motorraum vorgesehen werden, was durch die engen Platzverhältnisse im Motorraum erschwert wird. Ein Ansatz zur Lösung des Problems ist der z. B. DE 3842248 A1 zu entnehmen. Es wird ein Resonator vorgeschlagen, der in das Gehäuse des Ansaugsystems integriert ist. Dadurch wird die Nutzung des in dem Gehäuse anfallenden Totvolumens als Resonatorraum möglich. Es muß daher kein zusätzlicher Einbauraum im Motorraum zur Verfügung gestellt werden. Der oben beschriebene Resonatorraum muß jedoch konstruktiv schon bei der
Gestaltung des Saugrohrgehäuses beachtet werden. Nachteilig dabei ist, daß der beschriebene Resonator nicht nachträglich zur Verbesserung der Akustik eines
Saugrohres verwendet werden kann, wenn die Ergebnisse hinsichtlich der
Ansauggeräusche des Saugrohres unbefriedigend sind. In einer solchen Situation ist häufig auch im Motorraum kein zusätzlicher Platz für einen Nebenschlußresonator vorhanden, da die Entwicklung des fraglichen Fahrzeugs fast abgeschlossen ist.
Dadurch können im Saugrohrbereich teure neue Konstruktion notwendig werden.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Helmholzresonator zu schaffen der einen geringen Bauraum für sich beansprucht und auch nachträglich in eine bereits bestehende Saugrohrkonstruktion eingefügt werden kann. Dabei sollen entweder spezielle Frequenzen des Ansauggeräusches gedämpft werden oder eine Breitbanddämpfung erzielt werden.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Innenstruktur in den Innenraum der Saugrohrs eingelegt und dort befestigt wird. Diese Innenstruktur bildet zusammen mit den Wänden des Saugrohres einen Resonatorraum, der mindestens eine Öffnung zum Saugrohrvolumen hin besitzen muß. Eine solche Innenstruktur benötigt keinen zusätzlichen Bauraum im Motorraum. Vorteilhaft ist weiterhin die Möglichkeit eines nachträglichen Einbaus. Dies ist vor allen Dingen bei Saugrohren einfach zu realisieren, die in Mehrschalentechnik gefertigt werden. Ebenso kann eine solche Innenstruktur jedoch durch die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen des Saugrohres eingebracht werden. Dabei muß die Gestalt des Saugrohres gar nicht oder nur unwesentlich verändert werden. Würde die Innenstruktur z. B. eingeklebt, muß diese lediglich an einen bestimmten Konturbereich des Saugrohres angepaßt werden. Vorteilhafterweise kann die Innenstruktur derart gestaltet sein, daß sie nach Montage im Saugrohr mehrere Resonatorräume unterschiedlichen Volumens erzeugt. Durch diese Maßnahme können unterschiedliche Frequenzen im Ansaugbereich schwerpunktmäßig gedämpft werden. Eine sinnvolle Variante der Erfindung sieht die Montage der Innenstruktur im Innenraum des Saugrohrs vor. Dieser ist vor den Ansaugkanälen zu den Zylindern angeordnet. Daher wirkt die Geräuschdämpfung auf alle Ansaugkanäle des Saugrohrs.
Nach einer sinnvollen Ausgestaltung der Innenstruktur ist diese aus einem flachen Bauteil, z. B. einem Lochblech, und Abstandhaltern aufgebaut. Der Resonatorraum entsteht demnach zwischen dem Lochblech und der Saugrohrwand. Vorteilhaft ist dabei, daß die Innenstruktur aus einfachen Halbzeugen herstellbar ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei Kleinserien, z. B. im Tuningbereich.
Eine alternative Variante der Innenstruktur sieht deren Gestaltung als Einlegeteil vor. Dieses kann einteilig ausgeführt sein mit positiven Wirkung auf die Wirtschaftlichkeit in der Großserie.
Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß kann die Innenstruktur Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweisen. Sieht man in einer Innenstruktur mehrere Öffnungen vor, so ergeben sich dadurch unterschiedliche Halslängen für den Nebenschlußresonator. Der positive Effekt dieser Maßnahme ist eine Breitbanddämpfung des Ansauggeräusches.
Unter der Voraussetzung, daß die innenstruktur sowie das Saugrohr aus demselben Material bestehen, kann die Innenstruktur auch in das Saugrohr eingeschweißt werden. Dies gilt insbesondere für Kunststoffsaugrohre, ist jedoch auch für metallische Saugrohre denkbar. Ein Kunststoffeinlegeteil kann insbesondere durch das Ultraschailschweißverfahren gefügt werden. Es sind allerdings auch andere Schweißverfahren, z. B. das Reibschweißverfahren, möglich.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige
Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch ein Saugrohr für eine Brennkraftmaschine mit Reihenanordnung der Zylinder mit dem typischen spiralförmigen Verlauf des Saugkanals entlang der Linie A-A in Figur 2,
Figur 2 den Schnitt B-B gemäß Figur 1 durch den Sammeiraum des Saugrohrs mit Aufsicht auf eine als Nebenschlußresonator wirkende Einlegestruktur und die Öffnungen der Ansaugkanäle,
Figur 3 einen schematischen Schnitt durch die Wand einer Innenstruktur mit veränderlicher Wandstärke und Bohrungen, die als Hälse unterschiedlicher Länge für den Resonator dienen und
Figur 4 den schematischen Schnitt durch eine Einlegestruktur zur Erzeugung zweier Resonatorräume unterschiedlichen Volumens.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Saugrohr 10 im Schnitt durch einen der Ansaugkanäle 11 dargestellt. Die Verbrennungsluft wird einem Sammelraum 12 durch einen nichtdargestellten Einlaß zugeführt. Der Sammelraum verteilt die Verbrennungsluft auf die Ansaugkanäle 11 , die durch Auslässe 13 mit nicht dargestellten zylinderseitigen Lufteinläßen verbunden sind. Durch diese wird die Verbrennungsluft dem Motor zugeführt. Im Saugrohr entstehende Toträume 14 können dabei zur Dämpfung des Ansauggeräusches verwendet werden. Das Saugrohr besteht aus mehreren Schalen 15. Vor der Verschweißung der Schalen untereinander können Innenstrukturen 16 mit Innenwänden 17 des Saugrohrs in Verbindung gebracht werden. Die Innenstrukturen weisen Bohrungen 18 auf, die als Hälse für die durch die Innenstrukturen gebildeten Resonatorräume dienen. Die Innenstrukturen können bevorzugt im Sammelraum 12 des Saugrohrs angebracht werden.
Die Innenstrukturen 16 können aus einem gelochten Blech 19 und Abstandshaltern 20, die zwischen Innenwand 17 und Blech 19 angebracht sind, bestehen. Alternativ hierzu kann die Innenstruktur aus einem einzelnen Einlegeteil 21 bestehen, welches bevorzugt mit der Innenwand 17 verschweißt wird. Zu diesem Zweck müssen Schweißabsätze 22 an der Innenwand vorgesehen werden. Die Verschweißung der Schalen 15 erfolgt nach Einbringen der Innenstrukturen 16.
In Figur 2 ist der Sammelraum 12 im Längsschnitt dargestellt. Er stellt die Verbindung eines Einlasses 24 für die Verbrennungsluft und den Saugkanalmündungen 25 dar.
Die Innenstruktur 16 ist in der Aufsicht dargestellt. In dieser Darstellung wird die vergleichsweise große Flächenausdehnung im Verhältnis zur Höhe der Innenstruktur (vergleiche Figur 1 ) deutlich. Diese Geometrie ist notwendig, da der Querschnitt des Sammelraumes nicht übermäßig stark verengt werden darf. Auf diese Weise ist eine ausreichende Luftversorgung der Ansaugkanäle gegeben.
Die Figur 3 stellt einen Schnitt durch den Wandabschnitt einer Innenstruktur 16 dar. Die Wandstärke des Bauteils steigt in diesem Fall linear. Die Bohrungen 18, die in regelmäßigen Abständen in die Wand eingebracht sind und als Hälse für den Nebenschlußresonator dienen, weisen eine unterschiedliche Länge auf. Dadurch entfaltet der Nebenschlußresonator eine Breitbandwirkung.
Figur 4 zeigt schematisch eine Innenstruktur 16 mit mehreren Resonatorräumen 23. Diese werden durch eine Trennwand 26 gebildet, die sich auf der Innenwand 17 des Saugrohres abstützt. Die Innenstruktur kann über eine umlaufende Lippe 27 mit der
Saugrohrwand verklebt werden.
Bezugszeichenliste
Saugrohr
Ansaugkanal
Sammelraum
Auslaß
Totraum
Schale
Innenstruktur
Innenwand
Bohrung
Blech
Abstandshalter
Einlegeteil
Schweißabsatz
Resonatorraum
Einlaß
Saugkanalmündung
Trennwand
Lippe

Claims

Patentansprüche
1. Ansaugsystem, insbesondere Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen Einlaß (24) und mindestens einem Auslaß (13), dadurch gekennzeichnet, daß an den hohlraumbildenden Innenwänden (17) mindestens eine Innenstruktur (16) angebracht ist, die im Zusammenspiel mit diesen mindestens einen Resonatorraum (23) umschließt, wobei dieser mindestens eine Öffnung, insbesondere eine Bohrung (18), zum Innenraum des Ansaugsystems hin aufweist.
2. Ansaugsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Innenstruktur (16) in einem Sammelraum (12) des Ansaugsystems angeordnet ist.
3. Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenstruktur (16) aus einem flachem Bauteil, insbesondere einem gelochten Blech (19) und mindestens einem Abstandhalter (20) besteht.
4. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenstruktur (16) aus einem Einlegeteil (21 ) besteht.
5. Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenstruktur Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweist, wobei mindestens zwei Öffungen, insbesondere Bohrungen (18), in Bereichen unterschiedlicher Wandstärke vorgesehen sind.
6. Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Innenstruktur (16) und Saugrohr aus demselben Material, insbesondere aus Kunststoff, bestehen.
7. Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Innenstruktur (16) mit den Innenwänden (17) Schweißnähte, insbesondere Ultraschallschweißnähte, befinden.
EP98939521A 1997-06-20 1998-06-19 Ansaugsystem, insbesondere zur verwendung als ansaugkanal einer verbrennungskraftmaschine Expired - Lifetime EP0990093B1 (de)

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