WO2000034642A1 - Luftleitung, insbesondere im ansaugtrakt einer brennkraftmaschine - Google Patents

Luftleitung, insbesondere im ansaugtrakt einer brennkraftmaschine Download PDF

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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

  • Air line especially in the intake tract of an internal combustion engine
  • the invention relates to an air line, particularly suitable for the intake tract of an internal combustion engine, which has a device for calming the flow in the line cross section
  • Devices of this type are known, for example, from EP 863 303 and are primarily used to improve the acoustics of suction pipes.
  • the functional principle of the device is based on smoothing out turbulence in the flow, and in this way in particular detaching the flow from the pipe walls In this way, for example, the whistling noise that occurs when throttle valves are opened when they only open a small gap to the pipe wall can be reduced or avoided.
  • the devices consist, for example, of pipe inserts that extend into the interior of the intake pipe
  • the acoustic advantage of the inserted pipe inserts is, however, paid for by the disadvantage that this opposes the flow to a resistance, which leads to engine power losses.
  • the power losses contribute to an undesirable increase in the fuel consumption of the internal combustion engine be attached to a difficult to access location, which explains the manufacturing and assembly costs.
  • a casting-technical production causes unwanted additional costs for the above-mentioned acoustic measure due to a complicated shape
  • the object of the invention is therefore to provide a device for acoustic optimization, in particular of intake manifolds, in which the flow losses which occur are reduced to a minimum, the manufacturing and assembly outlay for introducing this device being kept within limits. This object is solved by the features of claim 1.
  • the air line according to the invention which can be installed in particular in the intake tract of an internal combustion engine, has flow obstacles to calm the flow in the line cross section. However, these are not distributed over the entire pipe cross-section, but are only attached to the walls of the pipe. It has been shown that, in particular for acoustic optimization of suction pipes, only the flow in the pipe wall area has to be calmed down.
  • the manufacturing outlay can be kept within limits.
  • the component forming the flow obstacle can e.g. B. simply be inserted into a receptacle which is integrated in the mold intended for the manufacture of the pipe section. Another possibility is to fix the component in the flange area of two pipe sections during assembly.
  • the flow obstacles can be attached to the entire circumference of the tube wall of a certain cross section or only to parts thereof. Should z. B the flow separation on the inside of a pipe bend can be reduced, it suffices to accommodate the flow obstacles in the corresponding wall part.
  • the flow obstacles consist of a strand-like material, e.g. B. wire. This is available as a cheap semi-finished product and is easy to process. It can advantageously be poured into the wall of the air line.
  • other materials are also conceivable, e.g. B. porous materials.
  • Ribs pointing radially into the pipe interior can also be provided in the casting mold of the pipe. This is particularly conceivable for plastic suction pipes.
  • wire-shaped semi-finished products or comparable materials has the additional advantage that they can be processed into meshes or similar geometries. In comparison to massive flow obstacles, these counter the flow with respect to the partial area of the flow cross-section that they cover, a significantly lower flow resistance. The flow obstacles are thus flowed through and not flowed around, which has an additional effect of smoothing the flow in the pipe wall area behind the flow obstacles.
  • the flow obstacles are poured into a sealing ring which, for. B. can be introduced into a flange connection of the raw air line. It is Z. B. pouring a wire mesh ring conceivable, which protrudes into the area spanned by the sealing ring.
  • Figure 1 shows the detail of an air line with a directly behind the
  • Throttle valve arranged in the line flange, with a sealing ring equipped with a wire mesh ring being used as a flow obstacle, on average,
  • FIG. 2 shows the detail X from FIG. 1, which shows the structure of the sealing ring
  • FIG. 3 The supervision of a throttle valve module, in which wire strings as
  • Figure 4-5 alternative design of sealing rings with flow obstacles.
  • FIG. 1 the section of an air line is shown, which has a flange 10.
  • the flanged tubes 11, 12 are made of plastic.
  • a groove 13 for a sealing ring 14 is provided in the flange of the tube 12.
  • the flange has threaded sockets 15, which serve to receive screws 16.
  • Corresponding holes 17 are provided in the flange of the tube 11, through which the screws 16 are inserted.
  • the tube 11 has an injection-molded throttle valve 18, the direction of flow of the throttle valve being indicated by an arrow.
  • the structure of the sealing ring 14 in the installed state can be seen in FIG. 2.
  • the annular gap 20 between the end faces of the pipes 11 and 12 can be seen, the annular gap having a gap dimension which leads to a deformation of the sealing ring 14.
  • the outer edge of the wire mesh ring 19 is cast into the sealing ring.
  • an annular collar 23 is attached to the inner edge of the wire grid ring and clamps the wire ends.
  • a throttle valve module 24 is shown in FIG.
  • the structure of the flange for fastening to a pipe end, not shown, corresponds in structure to that of the pipe 12 from FIG. 1.
  • the threaded sleeve 15 and the groove 13 can be seen.
  • the injection molded throttle valve 18 has a shaft 25 to which the valve flaps 26 are attached. To drive the shaft 25, it is guided out of the flap module 24 on one side.
  • the throttle valve is shown in a partially open state, crescent-shaped valve passages 27 being formed.
  • a flap edge 28 swings directly over wire strings 29, which are attached in the area of the flap passages 27 as flow obstacles.
  • the Wire strings are introduced into the wall 21 during the manufacturing process of the throttle valve module. This can e.g. B. done by clamping in the injection mold and then pouring the wire strings. Another option is to heat the wire strings and then melt them into the finished throttle valve module.
  • FIGS. 4 and 5 represent variants for flow obstacles introduced in the sealing ring 14. It is possible to cast pins 30 into the sealing ring. However, these can also be shown in the mold for the ring, so that they are molded onto the inside thereof. It is also possible to pour a zigzag bent wire 31 into the sealing ring 14.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftleitung, die insbesondere zum Einbau im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Zur Verbesserung des akustischen Verhaltens werden bevorzugt drahtförmige Strömungshindernisse in der Nähe der Rohrwandung (21) untergebracht. Diese können z.B. aus Drahtseiten (29) bestehen. Die Strömungshindernisse vermögen das akustische Verhalten in der Leitung bei geringem Strömungswiderstand zu vermindern, da der Mittelteil des Querschnittes von den Strömungshindernissen unbeeinflußt bleibt. Der Einbau der Strömungshindernisse ist insbesondere im Abluftbereich von Schaltklappen denkbar, wodurch ein Pfeifen bei kleinen Öffnungsspalten verhindert wird. Zur Begrenzung des Fertigungsaufwandes werden die Strömungshindernisse im Bereich einer Flanschverbindung im Ansaugtrakt vorgesehen.

Description

Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
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 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 Rohrwanden vermieden wird Auf diese Weise kann z B das Pfeifgerausch vermindert oder vermieden werden, das beim Offnen von Drosselklappen auftritt, wenn diese lediglich einen schmalen Spalt zur Rohrwand freigeben Die Einrichtungen bestehen beispielsweise aus Rohreinsatzen, die in das Innere des Saugrohres hineinreichen
Der akustische Vorteil der eingebrachten Rohreinsatze wird jedoch durch den Nachteil erkauft, daß dieses der Strömung einen Widerstand entgegensetzt, welcher zu Leistungsverlusten des Motors fuhrt Die Leistungsverluste tragen zu einem unerwünschten Ansteigen des Kraftstoffverbrauches der Brennkraftmaschine bei Außerdem müssen die Rohreiπsatze im Inneren des Rohres, also an einer schwer zugänglichen Stelle angebracht werden, was den Fertigungs- und Montageaufwand erklart 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 welches 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 1 1 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 1 1 und 12 erkennbar, wobei der Ringspalt ein Spaltmaß aufweist, weiches 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 Drosselklappenmoduls 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
Flanschverbindung
Rohr
Rohr
Nut
Dichtring
Gewindemuffe
Schraube
Loch
Drosselklappe
Drahrgitterring
Ringspalt
Wandung
Gitterdraht
Ringmanschette
Drosselklappenmodu
Welle
Klappenflügel
Klappendurchgang
Klappenkante
Drahtsaite
Stift
Draht

Claims

Patentansprüche
1. Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, in die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31 ) zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt vorgesehen sind, wobei die mit den Strömungshindernissen (22, 29, 30, 31 ) versehene Querschnittsfläche kleiner ist, als die des Leitungsquerschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß diese von einer Wandung (21 ) der Luftleitung im Bereich einer Rohrverbindung in das Innere des Leitungsquerschnittes ragen.
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 ) in die Wandung (21 ) der Luftleitung eingegossen sind.
4. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31 ) in einen Dichtring (14) eingegossen oder an ihn angegossen sind, der in eine Flanschverbindung (10) der Luftleitung eingebracht ist.
5. 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.
6. Luftleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22, 29, 30, 31 ) im Bereich hinter einem Spalt (s), der durch die um einen kleinen Winkel geöffnete Drosselklappe (18) gebildet ist, angeordnet sind. Luftleitung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei ein Drosselklappenmodul (24) Teil der Luftleitung ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieses die Strömungshindernisse integriert sind.
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