EP1137874B1 - Luftleitung, insbesondere im ansaugtrakt einer brennkraftmaschine - Google Patents

Luftleitung, insbesondere im ansaugtrakt einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP1137874B1
EP1137874B1 EP99947393A EP99947393A EP1137874B1 EP 1137874 B1 EP1137874 B1 EP 1137874B1 EP 99947393 A EP99947393 A EP 99947393A EP 99947393 A EP99947393 A EP 99947393A EP 1137874 B1 EP1137874 B1 EP 1137874B1
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    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/107—Manufacturing or mounting details

Definitions

  • the invention relates to an air line, particularly suitable for the intake tract an internal combustion engine, which has a device for calming the flow in the Has line cross-section.
  • Such devices are e.g. B. from EP 0 863 303 and are in the first Line used to improve the acoustics of intake manifolds.
  • the principle of operation of the device is based on the fact that there is turbulence in the flow be smoothed, and in this way in particular a separation of the flow from the pipe walls is avoided. In this way, e.g. B. the whistling sound reduced or avoided that occurs when throttle valves are opened, if they only release a small gap to the pipe wall.
  • the Facilities consist, for example, of pipe inserts that go into the interior of the Reach in the suction pipe.
  • the acoustic advantage of the inserted pipe inserts is due to the Buy disadvantage that this opposes the flow a resistance, which leads to loss of performance of the engine.
  • the power losses contribute to one undesirable increase in the fuel consumption of the internal combustion engine.
  • the pipe inserts must be inside the pipe, i.e. on a heavy one accessible place are attached, which takes the manufacturing and assembly effort explained. Casting production is also caused by a complicated one Shaping unwanted additional costs for the acoustic Measure.
  • the object of the invention is therefore a device for acoustic optimization In particular to create suction pipes in which the occurring Flow losses are reduced to a minimum, with the manufacturing and assembly costs for the introduction of this device within limits to be held.
  • This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved.
  • the air duct according to the invention which in particular in the intake tract Internal combustion engine can be installed, has to calm the flow in the Line cross-section on flow obstacles. However, these are not about the entire cable cross section, but are only on the walls attached to the pipeline. It has been shown that, in particular, to a acoustic optimization of suction pipes only the flow in the Pipe wall area must be calmed.
  • the introduction z. B. a wire mesh, which extends over the entire cross-section of the line represents the flow forming inside the pipe cross-section is an unnecessary additional flow obstacle.
  • the manufacturing outlay can be kept within limits.
  • the the Component forming a flow obstacle can e.g. B. simply in a recording be inserted into the mold intended for the manufacture of the pipe section is integrated. Another possibility is to fix the component in place Flange area of two pipe sections during assembly.
  • the flow obstacles can on the entire circumference of the tube wall certain cross-section may be attached or only to parts thereof. Should z. B the Flow separation on the inside of a pipe bend can be reduced, is sufficient it to accommodate the flow obstacles in the corresponding wall part.
  • the flow obstacles consist of a strand-like material, e.g. B. wire.
  • B. wire This is a cheap semi-finished product too cover and easy to process. He can advantageously in the wall of the Air line are poured.
  • other materials are also conceivable z. B. porous materials. Ribs pointing radially into the inside of the pipe can also be used Mold of the tube can be provided. This is especially for Plastic suction pipes conceivable.
  • the use of wire-shaped semi-finished products or Comparable materials also have the additional advantage that they become lattices Braids or similar geometries can be processed.
  • massive flow obstacles set these in relation to the flow Partial area of the flow cross-section, which they cover, an essential lower flow resistance.
  • the flow obstacles are on flows through and not flows around this way, which has an additional effect of Smoothing the flow in the pipe wall area behind the flow obstacles.
  • the Flow obstacles poured into a sealing ring, the z. B. in a Flange connection of the raw air line can be introduced. It is Z. B. that Pouring a wire mesh ring conceivable in the spanned by the sealing ring Surface protrudes.
  • Throttle valve It is particularly advantageous to avoid the flow obstacles in the outflow area Throttle valve to accommodate. It has been shown that an essential acoustic improvement with low pressure loss can be achieved can, if the flow obstacles only in the crescent-shaped opening areas the switching flap are arranged. This can be done with small opening gaps Prevent whistling noise on the throttle valve. It goes without saying this measure can also be used for throttle valves that do not round Seal cross section. The opening gaps are then not sickle-shaped, but rather have a different geometry.
  • a favorable embodiment of the invention provides for the flow obstacles can be integrated directly into the throttle valve module.
  • the throttle valve module can be inexpensively manufactured in large quantities as a standardized part and at different places e.g. B. in the intake tract of an internal combustion engine be used.
  • the section of an air line is shown, the flange connection 10 has.
  • the flanged tubes 11, 12 are made of plastic.
  • the flange of the tube 12 is provided with a groove 13 for a sealing ring 14.
  • the flange has threaded sleeves 15, which are used to receive Serve screws 16.
  • Corresponding holes 17 are in the flange of the tube 11 provided through which the screws 16 are inserted.
  • the tube 11 has one assembly-injected throttle valve 18, the flow direction of the Throttle valve is indicated by an arrow.
  • the structure of the sealing ring 14 in the installed state can be seen in FIG. 2 remove. It is the annular gap 20 between the end faces of the tubes 11 and 12 recognizable, wherein the annular gap has a gap dimension which leads to a Deformation of the sealing ring 14 leads.
  • the outer edge of the wire mesh ring 19 is poured into the sealing ring. To unravel the ends of the grid wires 22 Avoid a ring collar 23 on the inner edge of the wire mesh ring that pinches the wire ends.
  • a throttle valve module 24 is shown in FIG.
  • the structure of the flange Attachment to a pipe end, not shown, corresponds in structure to that of the Tube 12 from Figure 1.
  • the injection molded throttle valve 18 has a shaft 25 to which Flap wings 26 are attached. To drive the shaft 25, this is one-sided the flap module 24 led out.
  • the throttle valve is partially open State shown, crescent-shaped valve passages 27 are formed.
  • a Flap edge 28 swings directly over wire strings 29 in the area the valve passages 27 are attached as flow obstacles.
  • the Wire strings are used during the manufacturing process of the throttle valve module introduced into the wall 21. This can e.g. B. by clamping in the injection mold and then pouring the wire strings happen. Another option is to heat the wire strings and then melt into the finished throttle valve module.
  • Figures 4 and 5 represent variants for introduced into the sealing ring 14 Flow obstacles. It is possible to pour pins 30 into the sealing ring. However, these can also be shown in the mold for the ring, so that they molded on the inside. It is also possible to use one Pour zigzag bent wire 31 into the sealing ring 14.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Luftleitung, insbesondere geeignet für den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt aufweist.
Derartige Einrichtungen sind z. B. aus der EP 0 863 303 bekannt und werden in erster Linie zur Verbesserung der Akustik von Saugrohren verwendet. Das Funktionsprinzip der Einrichtung beruht darauf, daß Turbulenzen in der Strömung geglättet werden, und auf diese Weise insbesondere eine Ablösung der Strömung von den Rohrwänden vermieden wird. Auf diese Weise kann z. B. das Pfeifgeräusch vermindert oder vermieden werden, das beim Öffnen von Drosselklappen auftritt, wenn diese lediglich einen schmalen Spalt zur Rohrwand freigeben. Die Einrichtungen bestehen beispielsweise aus Rohreinsätzen, die in das Innere des Saugrohres hineinreichen.
Der akustische Vorteil der eingebrachten Rohreinsätze wird jedoch durch den Nachteil erkauft, daß dieses der Strömung einen Widerstand entgegensetzt, welcher zu Leistungsverlusten des Motors führt. Die Leistungsverluste tragen zu einem unerwünschten Ansteigen des Kraftstoffverbrauches der Brennkraftmaschine bei. Außerdem müssen die Rohreinsätze im Inneren des Rohres, also an einer schwer zugänglichen Stelle angebracht werden, was den Fertigungs- und Montageaufwand erklärt. Auch eine gußtechnische Herstellung verursacht durch eine komplizierte Formgestaltung unerwünschte Zusatzkosten für die genannte akustische Maßnahme.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur akustischen Optimierung insbesondere von Saugrohren zu schaffen, bei der die auftretenden Strömungsverluste auf ein Minimum reduziert sind, wobei der fertigungs- und montagetechnische Aufwand für die Einbringung dieser Einrichtung in Grenzen gehalten werden soll. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Luftleitung, die insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingebaut werden kann, weist zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt Strömungshindernisse auf. Diese werden jedoch nicht über den gesamtem Leitungsquerschnitt verteilt, sondern werden lediglich an den Wandungen der Rohrleitung angebracht. Es hat sich nämlich gezeigt, daß insbesondere zu einer akustischen Optimierung von Saugrohren lediglich die Strömung im Rohrwandbereich beruhigt werden muß. Das Einbringen z. B. eines Drahtgitters, welches sich über den gesamten Leitungsquerschnitt erstreckt, stellt bezogen auf die sich im Inneren des Rohrquerschnitts ausbildende Strömung ein unnötiges, zusätzliches Strömungshindernis dar.
Durch die Anbringung der Strömungshindernisse im Bereich einer Rohrverbindung kann der fertigungstechnische Aufwand in Grenzen gehalten werden. Die das Strömungshindernis bildende Komponente kann z. B. einfach in eine Aufnahme eingelegt werden, die in die für die Fertigung der Rohrabschnittes gedachte Gußform integriert ist. Eine andere Möglichkeit besteht in der Fixierung der Komponente im Flanschbereich zweier Rohrabschnitte während der Montage.
Die Strömungshindernisse können am gesamten Umfang der Rohrwandung eines bestimmten Querschnitts angebracht sein oder nur an Teilen davon. Soll z. B die Strömungsablösung an der Innenseite eines Rohrbogens vermindert werden, genügt es, die Strömungshindernisse in dem entsprechenden Wandteil unterzubringen.
Einer besonderen Ausführungsform gemäß bestehen die Strömungshindernisse aus einem strangförmigen Material, z. B. Draht. Dieser ist als billiges Halbzeug zu beziehen und leicht zu verarbeiten. Er kann vorteilhafterweise in die Wandung der Luftleitung eingegossen werden. Es sind jedoch auch andere Materialien denkbar, z. B. poröse Stoffe. Es können auch radial ins Rohrinnere weisende Rippen in der Gußform des Rohres vorgesehen werden. Dies ist insbesondere für Kunststoffsaugrohre denkbar. Die Verwendung drahtförmiger Halbzeuge oder vergleichbarer Materialien hat aber zusätzlich den Vorteil, daß diese zu Gittern Geflechten oder ähnlichen Geometrien verarbeitet werden können. Im Vergleich zu massiven Strömungshindernissen setzen diese der Strömung bezogen auf die Teilfläche des Strömungsquerschnittes, den sie abdecken, einen wesentlich geringeren Strömungswiderstand entgegen. Die Strömungshindernisse werden auf diese Weise durchströmt und nicht umströmt, was einen zusätzlichen Effekt der Glättung der Strömung im Rohrwandbereich hinter den Srömungshindernissen hat.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Strömungshindernisse in einen Dichtring eingegossen, der z. B. in eine Flanschverbindung der Rohluftleitung eingebracht werden kann. Es ist z. B. das Eingießen eines Drahtgitterringes denkbar, der in die vom Dichtring aufgespannte Fläche hineinragt. Man kann die Strömungshindernisse, z. B. in Form von Stiften, auch in einer Gußform für den Dichtring vorsehen. Um nicht von den Materialeigenschaften des Dichtringes abhängig zu sein, kann dieser auch im Mehrkomponentenverfahren hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, die Strömungshindernisse im Abströmungsbereich einer Drosselklappe unterzubringen. Es hat sich hierbei gezeigt, daß eine wesentliche akustische Verbesserung bei gleichzeitig geringem Druckverlust erreicht werden kann, wenn die Strömungshindernisse nur in den sichelförmigen Öffnungsbereichen der Schaltklappe angeordnet sind. Damit läßt sich das bei kleinen Öffnungsspalten auftretende Pfeifgeräusch an der Drosselklappe verhindern. Selbstverständlich ist diese Maßnahme auch bei Drosselklappen anwendbar, welche keinen runden Querschnitt verschließen. Die Öffnungsspalte sind dann nicht sichelförmig, sondern weisen eine andere Geometrie auf.
Eine günstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Strömungshindernisse direkt in das Drosselklappenmodul zu integrieren. Das Drosselklappenmodul kann als standardisiertes Teil kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden und an unterschiedlichen Orten z. B. im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine verwendet werden.
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
den Ausschnitt einer Luftleitung mit einer direkt hinter dem Leitungsflansch angeordneten Drosselklappe, wobei ein mit einem Drahtgitterring ausgestatteter Dichtring als Strömungshindernis zur Anwendung kommt, im Schnitt,
Figur 2
das Detail X aus Figur 1, welches den Aufbau des Dichtrings zeigt,
Figur 3
Die Aufsicht auf ein Drosselklappenmodul, in weiches Drahtsaiten als Strömungshindernis eingebracht sind und
Figur 4-5
alternative Ausgestaltung von Dichtringen mit Strömungshindernissen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist der Ausschnitt einer Luftleitung dargestellt, die eine Flanschverbindung 10 aufweist. Die zusammengeflanschten Rohre 11, 12 bestehen aus Kunststoff. In den Flansch des Rohres 12 ist eine Nut 13 für einen Dichtring 14 vorgesehen. Außerdem weist der Flansch Gewindemuffen 15 auf, die zur Aufnahme von Schrauben 16 dienen. Im Flansch des Rohres 11 sind entsprechende Löcher 17 vorgesehen, durch die die Schrauben 16 gesteckt sind. Das Rohr 11 weist eine montagegespritzte Drosselklappe 18 auf, wobei die Anströmrichtung der Drosselklappe durch einen Pfeil angedeutet ist.
In der dargestellten Stellung der Drosselklappe ergibt sich ein Spalt s zwischen Drosselklappenrand und Rohrwand, in dessen abströmseitigen Turbulenzbereich sich ein Drahtgitterring 19 befindet, welcher in den zur Anwendung kommenden Dichtring 14 eingegossen ist. Zwischen den Stirnseiten der Rohre 11 und 12 befindet sich im Bereich der Flanschverbindung 10 ein Ringspalt 20 in einer Wandung 21 der Rohrleitung. Dieser schafft den Einbauraum für den am Dichtring 14 angebrachten Drahtgitterring 19.
Den Aufbau des Dichtringes 14 im eingebauten Zustand kann man Figur 2 entnehmen. Es ist der Ringspalt 20 zwischen den Stirnseiten der Rohre 11 und 12 erkennbar, wobei der Ringspalt ein Spaltmaß aufweist, welches zu einer Deformation des Dichtringes 14 führt. Der äußere Rand des Drahtgitterringes 19 ist in den Dichtring eingegossen. Um ein Auffasern der Enden der Gitterdrähte 22 zu vermeiden ist am inneren Rand des Drahtgitterringes eine Ringmanschette 23 angesetzt, die die Drahtenden einklemmt.
In Figur 3 ist ein Drosselklappenmodul 24 dargestellt. Der Aufbau des Flansches zur Befestigung an einem nicht dargestellten Rohrende entspricht im Aufbau dem des Rohres 12 aus Figur 1. Es sind unter anderem die Gewindemuffe 15 und die Nut 13 zu erkennen. Die montagegespritze Drosselklappe 18 weist eine Welle 25 auf, an die Klappenflügel 26 angebracht sind. Zum Antrieb der Welle 25 ist diese einseitig aus dem Klappenmodul 24 herausgeführt. Die Drosselklappe ist in teilweise geöffnetem Zustand dargestellt, wobei sich sichelförmige Klappendurchgänge 27 bilden. Eine Klappenkante 28 schwingt dabei direkt über Drahtsaiten 29 hinweg, die im Bereich der Klappendurchgänge 27 als Strömungshindernisse angebracht sind. Die Drahtsaiten werden bereits während des Herstellungsverfahrens des Drosselklappenmoduis in die Wandung 21 eingebracht. Dies kann z. B. durch Einspannen in die Spritzgießgießform und anschließendes Eingießen der Drahtsaiten geschehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Drahtsaiten zu erhitzen und anschließend in das fertige Drosselklappenmodul einzuschmelzen.
Die Figuren 4 und 5 stellen Varianten für in den Dichtring 14 eingebrachte Strömungshindernisse dar. Es ist möglich Stifte 30 in den Dichtring einzugießen. Diese können jedoch auch in der Gußform für den Ring abgebildet sein, so daß sie auf dessen Innenseite angeformt werden. Ebenfalls ist es möglich einen zickzackförmig gebogenen Draht 31 in den Dichtring 14 einzugießen.
Bezugszeichenliste
10
Flanschverbindung
11
Rohr
12
Rohr
13
Nut
14
Dichtring
15
Gewindemuffe
16
Schraube
17
Loch
18
Drosselklappe
19
Drahrgitterring
20
Ringspalt
21
Wandung
22
Gitterdraht
23
Ringmanschette
24
Drosselklappenmodul
25
Welle
26
Klappenflügel
27
Klappendurchgang
28
Klappenkante
29
Drahtsaite
30
Stift
31
Draht

Claims (4)

  1. Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, in die Strömungshindemisse (22, 29, 30, 31) zur Beruhigung der Strömung im Leistungsquerschnitt vorgesehen sind, wobei die mit den Strömungshindemissen (22, 29, 30, 31) versehene Querschnittsfläche kleiner ist, als die des Leistungsquerschnittes, wobei diese von einer Wandung (21) der Luftleitung im Bereich einer Rohrverbindung in das Innere des Leistungsquerschnittes ragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) in einen Dichtring (14) eingegossen oder an ihn angegossen sind, der in die Rohrverbindung eingebracht ist.
  2. Luftleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) aus einem strangförmig ausgebildeten Material, insbesondere Draht, bestehen.
  3. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) hinter einer Drosselklappe (18) im Bereich der durch diese beeinflussten Strömung vorgesehen sind.
  4. Luftleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31) im Bereich hinter einem Spalt der durch die um einen kleinen Winkel geöffnete Drosselklappe (18) gebildet ist, angeordnet sind.
EP99947393A 1998-12-08 1999-09-21 Luftleitung, insbesondere im ansaugtrakt einer brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1137874B1 (de)

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DE19856521A DE19856521A1 (de) 1998-12-08 1998-12-08 Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine
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