WO1999047807A1 - Luftansaugeinrichtung für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Luftansaugeinrichtung für einen verbrennungsmotor Download PDF

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WO1999047807A1
WO1999047807A1 PCT/EP1999/001399 EP9901399W WO9947807A1 WO 1999047807 A1 WO1999047807 A1 WO 1999047807A1 EP 9901399 W EP9901399 W EP 9901399W WO 9947807 A1 WO9947807 A1 WO 9947807A1
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WO
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intake pipe
housing
additional
intake
pipe
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PCT/EP1999/001399
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French (fr)
Inventor
Matthias Alex
Helmut Spannbauer
Original Assignee
Filterwerk Mann + Hummel Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2000536969A priority patent/JP2002506951A/ja
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10013—Means upstream of the air filter; Connection to the ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1222—Flow throttling or guiding by using adjustable or movable elements, e.g. valves, membranes, bellows, expanding or shrinking elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
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    • F02M35/14—Combined air cleaners and silencers

Definitions

  • the present invention is an air intake device for an internal combustion engine with a housing for accommodating an air filter and with an air supply which is formed by at least two intake pipes. After passing through the air filter contained therein, the air drawn in is guided from such an air intake device to the individual combustion chambers via a distribution device. Since the intake air forms a more or less continuous air column between the carburetor or valve flaps and the intake openings of the air intake device and pulsates according to the opening and closing rhythm of the valves, a strong noise development occurs especially at the intake openings. Both these and the noises generated by suction through a pipe or the like are to be damped as a side function in addition to filtering the suction air.
  • the DE-PS 2714100 discloses an air intake that opens into an air filter and has two different flow connections that are connected in parallel
  • an intake silencer has two diffusers which change their cross section and which open into the intake silencer. They are of equal length, but have different cross-sections, are acoustically decoupled from each other in contrast to the above-mentioned patent specification, and each diffuser contains a shut-off element which can be controlled alternately depending on the engine load and the engine speed. The resulting noise is essentially dampened by the diffusers, which are opened alternately depending on the speed range. The natural cross-section for the damping is determined from the central cross-section of the opened diffuser, whereby the use of the second diffuser can result in a damping of the intake noise that starts earlier.
  • this solution involves considerable effort.
  • Air intake requires and optimal attenuation of the intake noise with little effort.
  • At least two intake pipes have different lengths and at least one intake pipe is assigned closing means, this being designed as an additional intake pipe.
  • the different lengths of the preferably two intake pipes enable a design together with the housing as a so-called Helmholtz resonator, which attenuates intake noise in a particularly advantageous manner.
  • the Helmholtz resonator can be tuned to two frequency ranges or speed ranges, preferably one range for low to medium and one for high speeds.
  • the frequency range is expanded or shifted by switching on or opening the additional intake pipe.
  • the length is preferably determined in such a way that it is tuned at a low frequency, for example corresponding to a motor speed of approximately 1,000 rpm, in such a way that it corresponds to approximately half the wavelength of the sound waves belonging to this frequency. In this way, the noise is optimally damped by interference, since no resonance can occur. Likewise, the length can of course be a multiple of half the wavelength. Since the wavelengths of the sound are longer at low frequencies, it is expedient to make the open intake pipe longer than the additional intake pipe. The diameter of the constantly open intake pipe is advantageously larger than that of the at least one additional intake pipe.
  • the cross-section of the tubes can be selected as desired within certain limits, an approximate circular cross-section is preferred. - 4 -
  • the housing is designed as a noise development in the air intake damping resonator with the air supply, the engine speed dependent, is preferably connected as a series resonator to the engine and in particular a variable by the closing means and tunable to the speed Helmholtz resonator forms.
  • the noise generated by the air intake of the engine can be better damped, and the number of necessary components can be kept low by using the air filter housing together with the intake pipes.
  • Any air filter for example a round or rectangular paper bellows filter, can be contained in the housing.
  • a further improvement in sound absorption, in particular in the lower and middle speed range, can be achieved with the auxiliary intake pipe closed by the fact that in at least one closable auxiliary intake pipe the closing means are mounted at a certain distance from the housing, preferably at the end of the auxiliary intake pipe, in which case the additional intake pipe in the closed state forms a short pipe extension as an extension of the housing.
  • At least one additional intake pipe is advantageously closed by the closing means, and the housing forms a Helmholtz resonator with the open intake pipe for low to medium engine speeds, in particular up to approx. 3,000 rpm. Accordingly, the length and diameter of the intake pipe and the volume of the housing must be coordinated for this speed range.
  • the closed additional intake pipe forms a tube extension of the housing and a so-called “lambda - 5 -
  • Quarter-tube that means that the length of the tube extension, in particular up to the closing means, corresponds to approximately a quarter or an odd multiple of a quarter of the wavelength lambda of the sound produced.
  • the lambda quarter-tube standing wave which causes noise reduction.
  • At least one additional intake pipe is open for high engine speeds, in particular from about 3,500 rpm.
  • additional pipes can be opened or closed with increasing speed.
  • the housing preferably forms together with volume and geometry, i.e. Length and cross section of the tubes of a Helmholtz resonator for high speeds.
  • Intake can be supplied to the engine for more air to achieve higher performance or improved efficiency.
  • the optimal attenuation occurs at a frequency or in a very narrow frequency range, but the attenuation also has a sufficient effect at frequencies above it.
  • the selection of the speed ranges is purely exemplary for the information described above, since they can be freely selected by changing the geometry, they can be arbitrary. For example, frequencies that are found to be particularly disruptive or to be avoided can be attenuated to a maximum. By increasing the number of closable additional intake pipes, a refined tuning and thus improved damping of intake noises can be achieved.
  • the closing means are advantageously designed as adjustable flaps, which are preferably rotatable about their central axis as round rotary flaps.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the intake pipes open into the housing at a distance from one another, in particular from different sides and / or in different directions, it being possible for them to be attached to pipe sockets or the like formed thereon at a certain distance from the housing . Due to the different confluence of the intake pipes
  • Pipes in the housing can achieve an independent effect of the pipes for noise reduction.
  • the housing and / or the intake pipes can be made of a thermoplastic material, for example polypropylene or polyamide, wherein they are preferably produced by injection molding.
  • a vibration-proof attachment can be achieved by attaching to pipe sockets coming from the housing.
  • At least one intake pipe preferably the permanently open one, ends in the area of a bumper or an upper fastening of the body, in particular behind it, and at least one additional intake pipe ends in the area of the wheel house, advantageously above the wheel arch. Intake at different points avoids mutual impairment, the intake in the area of the wheel house through the additional intake pipe ensures the supply of cold intake air, which is particularly advantageous for a high engine speed and therefore power range.
  • an air intake device is provided, the constantly open intake pipe for drawing air ends behind the bumper in the engine compartment and the additional intake pipe, which has a round rotary flap at its end, which can be actuated by an electric servomotor, extends from the housing and ends in the area above the wheel arch.
  • the flap closes the additional intake pipe, the closed pipe attachment being a lambda quarter pipe to dampen noise from the air intake and the housing with the intake pipe is a Helmholtz resonator forms.
  • the flap is open for the additional suction of air through the additional suction tube, preferably the total length of the additional suction pipe and its cross section for additional damping of noise at these speeds with the housing and the open one Intake pipe forms a Helmholtz resonator.
  • the invention is advantageously based not on noise reduction by changing between pipes, but by additionally using at least one additional intake pipe.
  • Fig. 1 is a side view of an air intake device according to the invention, wherein in the additional intake manifold e ne rotatable flap is recognizable st and
  • FIG. 2 shows a plan view of the housing together with the intake pipe and the additional intake pipe, which illustrates the position of the rotary flap in the end region of the additional intake pipe.
  • an air intake device 11 which consists of a housing 12, from the n in the drawing to the bottom left with a kink an essentially straight intake pipe 13 and to the right below an additional intake pipe 14 which passes through an end opening 15 visibly has a rotary flap 17.
  • This rotary valve 17 is rotatable about an axis 18 which is mounted in the additional intake pipe 14. Bet is the rotary valve 17 by one at the
  • the additional intake pipe 14 extends from the housing 12 - 9 -
  • the cross section is approximately circular, as is the case with the intake pipe 13, and is essentially constant over the length of the pipes.
  • the two-part housing 12 has an upper part 20 and a lower part 21 which are connected to one another in a detachable manner by means of resilient retaining clips 25.
  • the suction pipe 13 is fastened to a connecting piece 22 coming from the lower part 21 of the housing 12, for example by snapping, gluing or the like.
  • the additional intake pipe 14 is fastened to a connecting piece 23 extending from the lower part 21. From the upper part 20 in the drawing to the top left a connecting piece 26, to which an air hose (not shown) is attached, which feeds the air drawn in and filtered by an air filter contained in the housing 12 to the internal combustion engine, also not shown.
  • FIG. 2 The top view of the air suction device 11 in FIG. 2 shows the approximately rectangular plan of the housing 12 or its upper part 20 with the connecting piece 26.
  • the suction pipe 13 which runs downward to the right in this drawing shows, as a comparison of FIGS. 1 and 2 clearly shows makes a greater length than the additional intake pipe 14th
  • the rotary flap 17 is indeed provided at a short distance in the range of a few centimeters from the end opening 15. However, a position directly at the end or closer to the housing 12 is also possible.
  • the rotary flap 17 or the additional intake pipe 14 can be a sealing member or the like in the area of attachment. to close the additional intake pipe securely and airtight.
  • fastening means for the air intake device 11, by means of which it is attached in the engine compartment are not shown in the drawings. However, depending on the intended use, these can be attached or molded onto the housing 12 and / or at least one of the tubes 13 or 14. Likewise, there are many options for fastening the servomotor 19, possibly on the engine or the body.
  • a sensor device for speed measurement or power measurement of the internal combustion engine which, depending on this, actuates the rotary flap 17 via the servomotor 19. It is to be described here how the control of the rotary flap can take place in an advantageous manner.
  • the additional intake pipe 14 In the low-gate operation of the engine, that is, at low speeds, the additional intake pipe 14 is closed by the rotary flap 17 and the internal combustion engine only sucks in air through the open intake pipe 13.
  • the length of the additional intake pipe 14 or the distance between the housing 12 or lower part 21 and the point at which the rotary flap 17 closes the additional intake pipe is adapted to form a quarter-wave tube for the housing.
  • the housing seloer forms with the intake pipe 13 a Helmholtz resonator for low frequencies, in particular from about 1,000 U / mm of the internal combustion engine. This means that the volume of the housing 12 as well as the length and geometry of the intake pipe 13 from 1,000 rpm meet the condition of the Helmholtz equation.
  • noise-dampening effect of this Helmnoltz resonator is, however, not limited to a certain speed or a range, but instead applies in this range and, slightly weakened, continues to work at higher speeds.
  • This noise reduction is supported by the quarter-wave tube formed by the closed additional intake pipe 14, which corresponds in length to a quarter of the wavelength of airborne sound at low speeds.
  • noise attenuation for low speeds is achieved.
  • the rotary flap 17 is opened by the servomotor 19, so that essentially the entire cross section of the additional intake pipe 14 is available for additional air intake. This extends the effective intake cross section.
  • this has the advantage that, at higher speeds, the additional intake air required by the internal combustion engine is available through the additional intake pipe.
  • the additional intake pipe offers the further advantage that it allows air to be drawn in at a different location than through the intake pipe 13, as a result of which cold air can preferably be drawn in to increase the performance of the engine.
  • Another aspect of the invention provides that the additional intake pipe 14 in cross-section and overall length, i.e. from the housing 12 over the area of the rotary valve 17 to the end opening 15, is designed to form a Helmholtz resonator together with the intake pipe 13 and the housing 12 for higher speeds.
  • a renewed optimal adaptation of the air intake device for the best possible noise reduction is thus achieved for a second speed range. Due to the variety of possibilities for the individual factors, there is further design freedom for the housing 12 and the tubes 13 and 14.
  • additional additional intake pipes with closing means on the housing 12, as a result of which a finer and therefore better coordination and an increase in the intake cross section is possible.
  • the additional intake pipes can be opened alternatively or in each case additionally when the speeds increase.

Landscapes

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Abstract

Gemäß der Erfindung wird eine Luftansaugeinrichtung (11) geschaffen, die ein Gehäuse (12) mit einem davon abgehenden offenen Ansaugrohr (13) und einem Zusatzansaugrohr (14) umfaßt. Das Zusatzansaugrohr (14) weist, bevorzugt im Bereich seiner Endöffnung (15), Schließmittel in Form einer Drehklappe (17) auf, die drehzahlabhängig betätigt werden können. Das Gehäuse (12) und die Ansaugrohre (13, 14) sind in ihrer Geometrie derart ausgebildet, daß bei niedrigen Motordrehzahlen das Gehäuse (12) und das Ansaugrohr (13) einen Helmholtz-Resonator bilden, wobei das verschlossene Zusatzansaugrohr (14) ein Lambda-Viertel-Rohr für das Gehäuse bildet. Bei höheren Drehzahlen wird das Zusatzansaugrohr (14) geöffnet, wobei seine Gesamtlänge darauf abgestimmt ist, für diese höheren Drehzahlen zusammen mit dem Gehäuse (12) sowie dem Ansaugrohr (13) einen Helmholtz-Resonator zu bilden.

Description

Luftansauqeinrichtunq für einen Verbrennungsmotor
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Luftansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines Luftfilters und mit einer Luftzuführung, die von mindestens zwei Ansaugrohren gebildet wird. Von einer derartigen Luftansaugeinrichtung wird die angesaugte Luft nach Durchlauf des darin enthaltenen Luftfilters über eine Verteileinrichtung zu den einzelnen Brennkammern geführt. Da hierbei die Ansaugluft eine mehr oder weniger durchgängige Luftsäule zwischen Vergaser bzw. Ventilklappen und den Ansaugöffnungen der Luftansaugeinrichtung bildet und entsprechend dem Öffnungs-und Schließrhythmus der Ventile pulsiert, entsteht vor allem an den Ansaugöffnungen eine starke Geräuschentwicklung. Sowohl diese als auch die bei Ansaugung durch ein Rohr oder dergleichen entstehenden Geräusche sollen als Nebenfunktion neben dem Filtern der Ansaugluft gedämpft werden.
Zu diesem Zweck ist in der De-PS 2714100 ein Luftansaugstutzen offenbart, der in einen Luftfilter mündet und zwei strömungstechnisch parallel geschaltete, unterschiedlich
BESIÄΠGUNGSKQWE - 2 -
lange Strömungskanäle bildet, die als Besonderheit über ihre gesamte Länge durch einen Spalt verbunden sind. Dieser Spalt ist in seiner Weite von einigen Millimetern zur Schalldämpfung durch Interferenz bemessen. Der Nachteil liegt hier zum einen darin, daß bedingt durch den Verbindungsspalt die beiden Kanäle in einem Verbund angeordnet sein müssen, und zum anderen in der als nicht ausreichend angesehenen Schalldämpfung.
Eine weitere Lösung ist in der EP-PS 242 797 beschrieben, bei der ein Ansauggerauschdämpfer zwei ihren Querschnitt ändernde Diffusoren aufweist, die in den Ansauggeräuschdämpfer münden. Sie sind gleichlang, weisen jedoch unterschiedlichen Querschnitt auf, sind im Gegensatz zu der oben erwähnten Patentschrift akustisch voneinander entkoppelt und jeder Diffusor enthält ein Absperrorgan, die in Abhängigkeit von der Motor- last und der Motordrehzahl wechselseitig ansteuerbar sind. Die Dämpfung der entstehenden Geräusche erfolgt im wesentlichen durch die Diffusoren, die je nach Drehzahlbereich wechselweise geöffnet werden. Aus dem mittleren Querschnitt des jeweils geöffneten Diffusors bestimmt sich die Eigenfrequenz für die Dämpfung, wobei durch den Einsatz des zweiten Diffusors auf diese Weise eine früher einsetzende Dämpfung des Ansauggeräusches erreicht werden kann. Diese Lösung ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es wird daher als Aufgabe der Erfindung angesehen, eine Luftansaugeinrichtung zu schaffen, die möglichst flexibel in der Anwendung ist, geringe Modifikationen handelsüblicher - 3 -
Luftansauger erfordert sowie bei geringem Aufwand eine optimale Dampfung der Ansauggerausche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß wenigstens zwei Ansaugrohre unterschiedliche Lange aufweisen und wenigstens einem Ansaugrohr Schließmittel zugeordnet sind, wobei dieses als Zusatzansaugrohr ausgebildet st. Die unterschiedlichen Langen der vorzugsweise zwei Ansaugrohre ermöglicht eine Ausbildung zusammen mit dem Gehäuse als sogenannter Helmholtz-Resonator, der auf besonders vorteilhafte Weise Ansauggerausche dampft. Durch das eine verschließbare Zusatzansaugrohr kann der Helmholtz-Resonator auf zwei Frequenzbereiche bzw. Drehzahlbereiche abgestimmt werden, bevorzugt einen Bereich für tiefe bis mittlere und einen für hohe Drehzahlen. Bei einer Ausfuhrung mit einem permanent geöffneten sowie einem durch Schließmittel verschließbaren Zusatzansaugrohr erfolgt eine Erweiterung bzw. Verschiebung des Frequenzbereiches durch Zuschalten bzw. Offnen des Zusatzansaugrohres . Die Lange ist vorzugsweise derart bestimmt, daß s e bei einer niedrigen Frequenz, beispielsweise entsprechend einer Motαrdrehzahl von etwa 1.000 U/mm, derart abgestimmt ist, daß sie etwa der Hälfte der zu dieser Frequenz gehörenden Wellenlange der Schallwellen entspricht. Auf diese Weise erfolgt eine optimale Dampfung der Geräusche durch Interferenz, da keine Resonanz auftreten kann. Ebenso kann selbstverständlich die Lange ein Vielfaches der halben Wellenlange betragen. Da bei niedrigen Frequenzen die Wellenlangen des Schalls großer sind, st es gunstig, das offene Ansaugrohr langer zu gestalten als das Zusatzansaugrohr. Vorteilhaft ist der Durchmesser des standig offenen Ansaug- rohres großer als der des wenigstens einen Zusatzansaugrohres. Der Querschnitt der Rohre ist in bestimmten Grenzen beliebig wahlbar, bevorzugt wird ein angenäherter Kreisquerschnitt. - 4 -
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der das Gehäuse als ein mit der Luftzuführung die Motordrehzahl abhängige Geräuschentwicklung bei der Lu tansaugung dämpfender Resonator ausgebildet ist, vorzugsweise als Reihenschluß- Resonator zu dem Motor geschaltet ist und insbesondere einen durch die Schließmittel volumenvariablen und auf die Drehzahl abstimmbaren Helmholtz-Resonator bildet. Auf diese Weise können sowohl das duch die Luftansaugung des Motors erzeugte Geräusch besser gedämpft werden, als auch durch die Verwen- düng des Luftfiltergehäuses samt Ansaugrohren die Anzahl der notwendigen Bauteile gering gehalten werden. In dem Gehäuse kann ein beliebiger Luftfilter, beispielsweise als runder oder rechteckiger Papierbalgfilter , enthalten sein.
Eine weitere Verbesserung der Schalldämpfung, insbesondere im unteren und mittleren Drehzahlbereich, kann bei geschlossenem Zusatzansaugrohr dadurch erzielt werden, daß in wenigstens einem verschließbaren Zusatzansaugrohr die Schließmittel mit einem gewissen Abstand von dem Gehäuse angebracht sind, vorzugsweise an dem Ende des Zusatzansaugrohrs , wobei in diesem Fall das Zusatzansaugrohr im geschlossenen Zustand einen kurzen Rohransatz als Erweiterung des Gehäuses bildet.
Vorteilhaft ist in einer Stellung wenigstens ein Zusatzansaugrohr durch die Schließmittel verschlossen und das Gehäuse bildet für niedrige bis mittlere Drehzahlen des Motors, insbesondere bis ca. 3.000 U/min, mit dem offenen Ansaugrohr einen Helmholtz-Resonator. Demnach sind für diesen Drehzahlbereich Länge und Durchmesser des Ansaugrohres sowie Volumen des Gehäuses abzustimmen. Eine weitere Verbesserung wird gemäß der Erfindung dadurch erreichbar, daß das ver- schlossene Zusatzansaugrohr einen Rohransatz des Gehäuses bildet und für diese Drehzahlen ein sogenanntes "Lambda- - 5 -
Viertel-Rohr" ist, das bedeutet, daß die Länge des Rohransatzes, insbesondere bis zu den Schließmitteln, in etwa einem Viertel oder einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge Lambda des erzeugten Schalls entspricht. So baut sich in dem Lambda-Viertel-Rohr eine stehende Welle auf, die eine Geräuschdämpfung bewirkt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, daß für hohe Drehzahlen des Motors, insbesondere ab etwa 3.500 U/min, wenigstens ein Zusatzansaugrohr offen ist. Bei Verwendung mehrerer verschließbarer Zusatzansaugrohre können mit steigender Drehzahl weitere Rohre geöffnet oder geschlossen werden. Bevorzugt bildet das Gehäuse jeweils zusammen mit Volumen und Geometrie, d.h. Länge und Querschnitt der Rohre einen Helmholtz-Resonator für hohe Drehzahlen. Ein weiterer Vorteil liegt hierbei darin, daß durch die zusätzliche
Ansaugung dem Motor mehr Luft zur Erzielung höherer Leistung bzw. eines verbesserten Wirkungsgrades zuführbar sein kann.
Zwar tritt die optimale Dämpfung im Prinzip bei einer Frequenz bzw. in einem sehr schmalen Frequenzbereich auf, jedoch wirkt die Dämpfung auch noch bei darüberliegenden Frequenzen ausreichend. Die Wahl der Drehzahlbereiche ist bei den oben beschriebenen Angaben rein exemplarisch, da sie durch Änderung der Geometrie frei wählbar sind, können sie beliebig liegen. So können beispielweise als besonders störend em- pfundene oder zu vermeidende Frequenzen maximal gedämpft werden. Durch eine Erhöhung der Anzahl der verschließbaren Zusatzansaugrohre kann eine verfeinerte Abstimmung und somit verbesserte Dämpfung von Ansauggeräuschen erzielt werden.
Vorteilhaft sind die Schließmittel als verstellbare Klappen ausgebildet, die vorzugsweise als runde Drehklappen um ihre Mittelachse drehbar sind. Eine bevorzugte Möglichkeit der - 6 -
Betätigung erfolgt durch einen elektrischen Stellmotor, der vorzugsweise direkt an dem Zusatzansaugrohr angeflanscht sein kann. Der Motor wird von einer Steuerung, beispielsweise der elektronischen Steuerung des Verbrennungsmotors, angesteuert. Eine weitere Möglichkeit ist eine pneumatische Betätigung mittels in dem Ansaugtrakt entstehenden Unterdrucks, oder eine direkte mechanische Ankopplung, die beispielsweise nach Art eines Fliehkraftreglers o.dgl. abhängig von der Drehzahl direkt die Schließmittel betätigt. Eine bevorzugte Ausgestal- tung der Erfindung sieht vor, daß die Ansaugrohre mit Abstand zueinander in das Gehäuse münden, insbesondere von verschiedenen Seiten und/oder mit unterschiedlichen Richtungen, wobei sie vorzugsweise mit gewissem Abstand von dem Gehäuse an daran angeformte Rohrstutzen oder dergleichen angebracht werden können. Durch die unterschiedliche Einmündung der
Rohre in das Gehäuse läßt sich eine voneinander unabhängige Wirkung der Rohre für die Geräuschdämpfung erreichen. Das Gehäuse und/ oder die Ansaugrohre können aus einem thermoplastischen Kunststoff sein, beispielsweise Polypropylen oder Polyamid, wobei sie bevorzugt durch Spritzguß hergestellt werden. Durch die Befestigung an von dem Gehäuse abgehenden Rohrstutzen läßt sich eine vibrationssichere Befestigung realisieren.
Wenigstens ein Ansaugrohr, bevorzugt das ständig offene, endet im Bereich eines Stoßfängers bzw. einer oberen Befestigung der Karosserie, insbesondere dahinter, und wenigstens ein Zusatzansaugrohr endet im Bereich des Radhauses, vorteilhaft über dem Radkasten. Eine Ansaugung an verschiedenen Stellen vermeidet gegenseitige Beeinträchtigungen, die Ansaugung im Bereich des Radhauses durch das Zusatzansaugrohr stellt die Versorgung mit kalter Ansaugluft sicher, die für einen hohen Drehzahl- und somit Leistungsbereich des Motors besonders vorteilhaft ist. - 7 -
Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird eine Luftansaugeinrichtung bereitgestellt, deren ständig offenes Ansaugrohr zur Ansaugung von Luft hinter dem Stoßfänger im Motorraum endet und deren Zusatzansaugrohr, das an seinem Ende eine runde Drehklappe aufweist, die von einem elektrischen Stellmotor betätigbar ist, von dem Gehäuse abgeht und im Bereich über dem Radkasten endet. Bei niedrigen und mittleren Drehzahlen, insbesondere bis etwa 3.000 U/min, verschließt die Klappe das Zusatzansaugrohr, wobei der verschlossene Rohran- satz ein Lambda-Viertel-Rohr zur Dämpfung von Geräuschen durch die Luftansaugung ist und das Gehäuse mit dem Ansaugrohr einen Helmholtz-Resonator bildet. Bei hohen Drehzahlen, insbesondere ab etwa 3.500 U/min, ist die Klappe geöffnet zur zusätzlichen Ansaugung von Luft durch das Zusatzansaug- röhr, wobei vorzugsweise die Gesamtlänge des Zusatzansaugrohres und sein Querschnitt zur zusätzlichen Dämpfung von Geräuschen bei diesen Drehzahlen mit dem Gehäuse und dem offenen Ansaugrohr einen Helmholtz-Resonator bildet.
Durch das Vorsehen eines ständig offenen Ansaugrohres können Anzahl der notwendigen Schließmittel und Aufwand sowie
Fehleranfälligkeit beträchtlich gesenkt werden. Die Erfindung basiert vorteilhaft nicht auf einer Geräuschdämpfung durch Wechsel zwischen Rohren, sondern durch zusätzlichen Einsatz wenigstens eines Zusatzansaugrohres .
Diese und weitere Merkmale 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 einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Uberschriften beschranken die unter diesen eweils gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingultigkeit .
-KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erf dungsgemaßen Luftansaugeinrichtung, wobei in dem Zusatzansaugrohr e ne zur Hälfte verdrehte Drehklappe erkennbar st und
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse samt Ansaugrohr und Zusatzansaugrohr, die die Position der Drehklappe im Endbereich des Zusatzan- saugrohres verdeutlicht.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführti-ngsbeispieles
In Fig. 1 ist eine Luftansaugeinrichtung 11 gezeigt, die aus einem Gehäuse 12 besteht, von dem n der Zeichnung nach links unten mit einem Knick ein im wesentlichen gerade verlaufendes Ansaugrohr 13 und nach rechts unten ein Zusatzansaugrohr 14 abgeht, das durch eine Endoffnung 15 hindurch sichtbar eine Drehklappe 17 aufweist. Diese Drehklappe 17 ist um eine Achse 18 drehbar, die m dem Zusatzansaugrohr 14 gelagert ist. Bet tigt wird die Drehklappe 17 durch einen an dem
Zusatzansaugrohr 14 oefestigten Stellmotor 19, der beispiels¬ weise ein Elektromotor mit Getriebe sowie einer Ansteuerung ist. Das Zusatzansaugrohr 14 verlauft von dem Gehäuse 12 - 9 -
abgehend mit einem Knick aus der Bildebene heraus, so daß sein genauer Verlauf aus Fig. 2 entnommen werden kann. Der Querschnitt ist jedoch wie bei dem Ansaugrohr 13 annähernd kreisförmig sowie im wesentlichen über die Lange der Rohre konstant.
Das zweiteilige Gehäuse 12 weist ein Oberteil 20 und ein Unterteil 21 auf, die mittels federnder Halteklammern 25 miteinander losbar verbunαen sind. Wie man sieht, ist das Ansaugrohr 13 an einem von dem Unterteil 21 des Gehäuses 12 abgehenden Ansatzstutzen 22 befestigt, beispielsweise durch Anschnappen, Verkleben o.dgl. Auf ähnliche Weise ist das Zusatzansaugrohr 14 an einem von dem Unterteil 21 abgehenden Ansatzstutzen 23 befestigt. Von dem Oberteil 20 geht in der Zeichnung nach links oben ein Verbindungsstutzen 26 ab, an den ein nicht dargestellter Luftschlauch befestigt w rd, der die angesaugte und durch einen in dem Gehäuse 12 enthaltenen Luftfilter gefilterte Luft dem ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotor zufuhrt.
Die Draufsicht auf die Lufteinsaugeinrichtung 11 in Fig. 2 zeigt den etwa rechteckformigen Grundriß des Gehäuses 12 bzw. dessen Oberteil 20 mit dem Verbindungsstutzen 26. Das m dieser Zeichnung nach rechts unten verlaufende Ansaugrohr 13 weist, wie ein Vergleich der Fig. 1 und 2 deutlich macht, eine größere Lange auf als das Zusatzansaugrohr 14.
Es ist deutlich zu sehen, m welchem Bereich die Drehklappe 17 von dem zur besseren Anschaulichkeit hier weggelassenen Stellmotor um ihre Achse 13 drehbar ist. Die mit durchgezogenen Linien dargestellte Stellung ist die OFFEN-Stellung , bei der die Klappe in etwa in Längsrichtung des Endbereichs des Zusatzansaugrohres verkauft. Gestrichelt dargestellt ist - 10 -
die GESCHLOSSEN-Stellung, bei der die Klappe 17 das zusätzliche Ansaugrohr vollständig verschließt. Zwar ist die Drehklappe 17 bei der dargestellten Ausführungsform mit einem geringen Abstand im Bereich von einigen Zentimetern von der Endöffnung 15 entfernt vorgesehen. Ebenso möglich ist jedoch eine Position direkt am Ende oder aber näher zu dem Gehäuse 12 hin. Die Drehklappe 17 bzw. das Zusatzansaugrohr 14 können im Bereich der Anbringung ein Dichtungsorgan o.dgl. aufweisen, um das Zusatzansaugrohr sicher und luftdicht zu verschließen.
Der Deutlichkeit halber sind in den Zeichnungen Befestigungs- mittel für die Lufteinsaugeinrichtung 11, mittels derer sie im Motorraum angebracht wird, nicht dargestellt. Diese können jedoch je nach Verwendungszweck an dem Gehäuse 12 und/oder wenigstens einem der Rohre 13 oder 14 angebracht bzw. angeformt sein. Ebenso gibt es für die Befestigung des Stellmotors 19 viele Möglichkeiten, evtl. am Motor oder der Karosserie .
Aus den beiden Zeichungen geht deutlich hervor, daß die Ansaugrohre sowohl an verschiedenen Stellen als auch mit verschiedenen Ausrichtungen in das Gehäuse 12 bzw. dessen Unterteil 21 münden. Dies kann zur Erreichung der mit der Erfindung bezweckten Bewirkung vorteilhaft sein, wird jedoch nicht als zwangsläufig angesehen. Je nach Raumverhältnissen besteht ein weiter Gestaltungsspielraum für die Konstruktion . - 11 -
FUNKTION
Nicht dargestellt in den Zeichnungen ist eine Sensoreinrich- tung zur Drehzahlmessung oder Leistungsmessung des Verbrennungsmotors, die davon abhangig über den Stellmotor 19 die Drehklappe 17 betätigt. Hier soll beschrieben werden, wie die Steuerung der Drehklappe auf vorteilhafte Weise erfolgen kann.
Im niedertorigen Betrieb des Motors, sprich bei niedrigen Drehzahlen, ist das Zusatzansaugrohr 14. durch die Drehklappe 17 verschlossen und der Verbrennungsmotor saugt lediglich durch das offene Ansaugrohr 13 Luft ein. Dabei ist die Lange des Zusatzansaugrohres 14 bzw. die Wegstrecke zwischen Gehäuse 12 bzw. Unterteil 21 und der Stelle, an der die Drehklappe 17 das Zusatzansaugrohr verschließt, darauf abgestimmt, für das Gehäuse ein Lambda-Viertel-Rohr zu bilden. Das Gehäuse seloer bildet mit dem Ansaugrohr 13 einen Helmholtz-Resonator für niedrige Frequenzen, insbesondere ab ca. 1.000 U/mm des Verbrennungsmotors. Das bedeutet, daß das Volumen des Gehäuses 12 sowie Lange und Geometrie des Ansaugrohres 13 ab 1.000 U/min die Bedingung der Helmholtz- Gleichung erfüllt. Die die Gerauschentwicklung dampfende Wirkung dieses Helmnoltz-Resonators ist jedoch nicht auf eine bestimmte Drehzahl bzw. einen Bereich begrenzt, sondern setzt n diesem Bereich ein und wirkt, leicht abgeschwächt, zu höheren Drehzahlen hin fort. Diese Geräuschdämpfung wird unterstützt durch das von dem verschlossenen Zusatzansaugrohr 14 gebildete Lambda-Viertel-Rohr, das m seiner Lange einem Viertel der Wellenlange des Luftschalls bei niedrigen Drehzahlen entspricht. Somit wird gemäß der Erfindung eine Ge- rauschdampfung für niedrige Drehzahlen erreicht. - 12 -
Bei höheren Drehzahlen, beispielsweise ab ca. 3.500 U/min, wird die Drehklappe 17 durch den Stellmotor 19 geöffnet, so daß im wesentlichen der gesamte Querschnitt des Zusatzansaugrohres 14 zur zusätzlichen Luftansaugung zur Verfügung steht. Somit wird der effektive Ansaugquerschnitt erweitert. Dies hat zum einen den Vorteil, daß bei höheren Drehzahlen die zusätzlich von dem Verbrennungsmotor benötigte Ansaugluft durch das Zusatzansaugrohr zur Verfügung steht. Das zusätzliche Ansaugrohr bietet den weiteren Vorteil, daß damit eine Luftansaugung an anderer Stelle als durch das Ansaugrohr 13 möglich ist, wodurch bevorzugt kalte Luft zur Leistungssteigerung des Motors angesaugt werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, daß das Zusatzansaugrohr 14 in Querschnitt und Gesamtlänge, d.h. vom Gehäuse 12 weg über den Bereich der Drehklappe 17 bis zu der Endöffnung 15, dazu ausgelegt ist, zusammen mit dem Ansaugrohr 13 und dem Gehäuse 12 für höhere Drehzahlen wiederum einen Helmholtz-Resonator zu bilden. Somit wird für einen zweiten Drehzahlbereich eine erneute optimale Anpassung der Luftansaugeinrichtung zur bestmöglichen Geräuschdämpfung erreicht. Durch die Vielfalt der Möglichkeiten für die einzelnen Faktoren besteht ein weiter Gestaltungsspielraum für .das Gehäuse 12 sowie die Rohre 13 und 14.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, weitere Zusatzansaugrohre mit Schließmitteln an dem Gehäuse 12 vorzusehen, wodurch eine feinere und dadurch bessere Abstimmung sowie Erhöhung des Ansaugquerschnittes möglich ist. Die Zusatzansaugrohre können in diesem Fall alternativ oder jeweils zusätzlich bei einem Anstieg der Drehzahlen geöffnet werden.

Claims

- 13 -
A n s p r ü c h e
Luftansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor
Luftansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse (12) zur Aufnahme eines Luftfilters und mit einer Luftzuführung, die von mindestens zwei Ansaugrohren gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Ansaugrohre unterschiedliche Länge aufweisen und wenigstens einem Ansaugrohr Schließmittel zugeordnet sind, wobei es als Zusatzansaugrohr (14) ausgebildet ist.
Luftansaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugrohr (13) ständig offen und wenigstens ein Zusatzansaugrohr (14) mit Schließmitteln verschließbar ist, wobei insbesondere das ständig offene Ansaugrohr ohne Schließmittel länger ist als die Zusatzansaugrohre .
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) als ein mit der Luftzuführung die motordrehzahlabhängige Geräuschent- wicklung bei der Luftansaugung dämpfender Resonator ausgebildet ist, vorzugsweise als Reihenschluß-Resonator zu dem Motor geschaltet ist und insbesondere einen durch - 14 -
die Schließmittel volumenvariablen und auf die Drehzahl abstimmbaren Helmholtz-Resonator bildet.
Luftansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließmittel in wenigstens einem verschließbaren Zusatzansaugrohr (14) mit einem gewissen Abstand von dem Gehäuse (12) angebracht sind, vorzugsweise an dem Ende des Zusatz- ansaugrohrs, wobei das Zusatzansaugrohr bei geschlossenen Schließmitteln e n kurzer Rohransatz als Erweiterung des Gehäuses ist.
Luftansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß m einem Zustand wenigstens ein Zusatzansaugrohr (14) mit den Schließmitteln verschlossen ist und das Gehäuse (12) für niedrige bis mittlere Drenzahlen des Motors, insbesondere bis ca. 3000 U/mm, mit dem offenen Ansaugrohr (13) einen Helmholtz-Resonator oilαet, wobei vorzugsweise das geschlossene Zusatzansaugrohr ein Rohransatz des Gehäuses ist und für diese Drenzanlen ein Lambda-Viertel-Rohr ist, d.h. die Lange αes Rohransatzes, insbesondere bis zu den Schließmitteln, entspricht in etwa einem Viertel oder einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlange Lamnda αes erzeugten Schalls.
Luftansaugemrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für hohe Drehzahlen des Motors, msbesonαere ab etwa 3500 U/mm, wenigstens ein, vorzugsweise alle, Zusatzansaugrohre (14) offen sind und bevorzugt as Gehäuse (12) zusammen mit dem Volumen und der Geometrie der Rohre (13, 14) einen Helmholtz-Resonator für diese Drenzahlen bildet. - 15 -
7. Luftansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließmittel als verstellbare Klappen ausgebildet sind, die vorzugsweise als runde Drehklappen (17) um ihre Mittelachse (18) drehbar sind, wobei sie insbesondere von einem elektrischen Stellmotor (19) betätigbar sind, der vorzugsweise an dem Zusatzansaugrohr (14) angeflanscht ist.
8. Luftansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugrohre (13, 14) mit Abstand zueinander in das Gehäuse (12) münden, insbesondere von verschiedenen Seiten und/oder mit unterschiedlichen Richtungen, wobei sie vorzugsweise mit gewissem Abstand von dem Gehäuse an daran angeformten Ansatzstutzen (22, 23) o.dgl. angebracht sind.
9. Luftansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein, insbesondere das ständig offene, Ansaugrohr im Bereich eines Stoßfängers, insbesondere dahinter, endet und das wenigstens eine Zusatzansaugrohr (14) im Bereich des Radhauses, insbesondere über dem Radkasten, endet.
10. Luftansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ständig offene Ansaugrohr (13) zur Ansaugung von Luft hinter dem Stoßfänger im Motorraum endet und ein Zusatzansaugrohr (14) , das an seinem Ende eine runde Drehklappe (17) aufweist, die von einem elektrischen Stellmotor (19) betätigbar ist, von dem Gehäuse (12) abgeht und im Bereich über dem Radkasten endet, wobei bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen, insbesondere bis etwa - 16 -
3000 U/min, die Drehklappe das Zusatzansaugrohr verschließt, wobei der verschlossene Rohransatz ein Lambda- Viertel-Rohr zur Dämpfung von Geräuschen durch die Luftansaugung ist und das Gehäuse mit dem Ansaugrohr einen Helmholtz-Resonator bildet, und bei hohen Drehzahlen, insbesondere ab etwa 3500 U/min, die Drehklappe geöffnet ist zur zusätzlichen Ansaugung von Luft durch das Zusatzansaugrohr, wobei vorzugsweise die Gesamtlänge des Zusatzansaugrohres und sein Querschnitt zur zusätzlichen Dämpfung von Geräuschen bei diesen Drehzahlen mit dem Gehäuse und dem Ansaugrohr einen Helmholtz-Resonator bilden .
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