DE102004019446B4

DE102004019446B4 - Geräuscharmes Saugrohr

Info

Publication number: DE102004019446B4
Application number: DE102004019446A
Authority: DE
Inventors: Werner Schnabel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: DE102004019446A1; CN1690400A; CN100394018C; JP2005307980A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein geräuscharmes Saugrohr mit einer Drosselklappe, wobei mindestens eine Lamelle an der Innenwand des Saugrohrs angeformt ist. Die Lamelle ist dabei stromabwärts gesehen nach der Drosselklappe angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein geräuscharmes Saugrohr mit einer Drosselklappe.
Im Schubbetrieb oder im unteren Teillastbetrieb von Brennkraftmaschinen befindet sich die Drosselklappe im fast geschlossenen Zustand. Der Anstellwinkel der Drosselklappe beträgt in einem solchen Zustand maximal 20°. In diesen Betriebszuständen entsteht im Saugrohr ein sehr großer Unterdruck (bis zu 800 Millibar). Da die Drosselklappe nicht ganz geschlossen ist, ist zwischen dieser und der Innenwand des Saugrohrs ein Spalt vorhanden. An diesem Spalt treten aufgrund des sehr hohen Unterdrucks hohe Luftgeschwindigkeiten auf, die stromabwärts gesehen unmittelbar nach der Drosselklappe starke Verwirbelungen verursachen. Dabei ist es wahrscheinlich, dass sich die Verwirbelungen im Saugrohr stromabwärts verschleppen und dabei ein hochfrequentes Geräusch (ca. 500 Hz bis 5000 kHz) erzeugen. Bei Kunststoffsaugrohren können aufgrund der geringen Dichte des Kunststoffes diese Geräusche mit den Wänden des Kunststoffsaugrohrs in Resonanz treten, wobei dadurch der Geräuschpegel enorm erhöht wird.
Solche Resonanzprobleme sind beispielsweise bei Vergasern von Kraftfahrzeugen bekannt. Um die Geräuschentwicklung zu vermindern, wurden Metallsiebe in die Rohre platziert. Besonders nachteilig ist bei diesem bekannten Metallsieb, dass es sich dabei um ein zusätzliches Bauteil handelt, dass einmontiert werden muss. Für dieses zusätzliche Sieb entstehen erhöhte Montagekosten und Fertigungskosten.

Aus dem Stand der Technik sind Saugrohre mit einer Drosselklappe bekannt, die mindestens eine Lamelle an der Innenwand des Saugrohrs aufweisen, wobei die Lamelle stromabwärts nach der Drosselklappe angeordnet ist.

Ein solches Saugrohr ist beispielsweise in der Druckschrift EP 0 875 676 A2 offenbart, wobei die Lamellen an einem Einsatz angeordnet sind, der axial zur Strömungsrichtung zwischen Drosselklappenmodul und Saugrohrmodul befestigt werden muss. In der Druckschrift EP 0 863 303 A2 wird ebenfalls ein solches Saugrohr offenbart, wobei eine erste Lamellengruppe vor einer zweiten, Lamellengruppe angeordnet ist.

Ein weiteres Saugrohr mit Lamellen wird in der Druckschrift GB 1 419 303 A offenbart, wobei die Lamellen derart ausgespart sind, um die Beweglichkeit der Drosselklappe nicht einzuschränken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geräuscharmes, verschließarmes und kostengünstiges Saugrohr vorzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße geräuscharme Saugrohr mit einer Drosselklappe weist mindestens eine Lamelle auf, die an der Innenwand des Saugrohrs vorhanden ist. Dabei ist die Lamelle nach der Drosselklappe stromabwärts angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Wirbel durch das Hindernis verkleinert werden und somit die Druckunterschiede in der Strömung geringer werden. Es bewirkt eine Verschiebung der störenden Frequenzen zu höheren Frequenzen, die außerhalb des Drehzahlbandes liegen, die durch den Motor erreicht werden. Das Kunststoffsaugrohr samt Lamelle kann in einem einzigen Gießvorgang hergestellt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, im Saugrohr mehrere nebeneinander und zueinander parallel und/oder äquidistant angeordnete Lamellen anzuordnen. Die Größe der Wirbelbildung ist abhängig vom Abstand der Lamellen zueinander. Je kleiner der Abstand der Lamellen zueinander ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit der Wirbelbildung. Dabei ist es lediglich notwendig die Lamellen an einer ihrer Kanten an der Innenwand des Saugrohrs anzuformen, wobei diese noch über einem Zylindersegment (Saugrohrabschnitt) des Saugrohrs verteilt sein müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, die Lamellen in Strömungsrichtung rechteckförmig, trapezförmig oder dreiecksförmig auszugestalten. Der Verlauf der Einhüllenden der Verwirbelungen ist wesentlich für die Lamellenform. Eine solche Einhüllende kann beispielsweise durch Schlierenoptik mit Hilfe eines Saugrohrs ohne Lamellen festgestellt werden. Damit kann die Platzierung, Formgebung und Größe der Lamellen auf die besonderen Abmessungen des entsprechenden Saugrohrs optimiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, die zur Drosselklappe gerichteten Kanten der Lamellen derart zu formen, dass zwischen diesen Kanten und der stromabwärts weisenden Kante der Drosselklappe ein Abstand vorhanden ist. Dieser Abstand sollte fertigungstechnisch minimal und konstant gewählt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die zur Drosselklappe gerichteten Kanten der Lamellen einen größeren Radius aufweisen als die Kanten der Drosselklappe, wobei der Mittelpunkt der Radien in der Drehachse der Drosselklappe liegt. Dies hätte den Vorteil, dass die durch den Abstand strömende Ansaugluft unmittelbar nach Passieren der Drosselklappe durch die Lamellen geführt wird. Dies vermindert des Weiteren das Verwirbelungsrisiko.

Die Lamellen können parallel und/oder senkrecht zur Drehachse der Drosselklappe ausgerichtet sein. Die parallele Ausrichtung verringert die Größe der Gesamtverwirbelungen. Die senkrechte Ausrichtung verringert die Breite der Verwirbelungen. Jede andere Winkellage der Lamellen zur Drehachse ist denkbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, zwischen den nebeneinander und zueinander parallel angeordneten Lamellen mindestens ein Verstärkungssteg senkrecht zu den Lamellen anzuformen. Dabei kann dieser Steg dieselbe Länge (in Strömungsrichtung) wie die der Lamellen aufweisen. Des Weiteren kann dieser Verstärkungssteg mehrere Lamellen miteinander verbinden. Vorzugsweise wäre der Verstärkungssteg senkrecht zu diesen Lamellen anzuordnen. Dieser Steg kann ein Vibrieren der Lamellen vermeiden. Des Weiteren wird durch eine Vielzahl von Verstärkungsstegen die an der Drosselklappe vorbeiströmende Ansaugluft laminar weitergeführt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass das Saugrohr zweiteilig aufgebaut ist. Dabei umfasst es einen ersten Abschnitt mit der Drosselklappe und einen zweiten Abschnitt mit den Lamellen. Dieser zweite Abschnitt weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Diese beiden Teilbereiche bilden Halbschalen, die beim Zusammenfügen (z.B. durch Schweißen) ein Saugrohr bilden. Jede dieser Halbschalen kann eine Gruppe von parallel zueinander angeordneten Lamellen aufweisen. Dies bietet bei der Herstellung den Vorteil, dass diese Halbschalen samt Lamellen aus einem Guss erzeugt werden können. Dabei kann die Entformungsrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung gewählt werden. Sind allerdings Verstärkungsstege mit Lamellen vorhanden kann die Entformungsrichtung nur noch in Strömungsrichtung erfolgen.

Kann eine Entformung der Lamellen weder durch Formteilung noch in Strömungsrichtung erfolgen, so ist es vorteilhaft, einen separat geformten Einsatz mit daran befindlichen Lamellen senkrecht zur Strömungsrichtung in das Saugrohr einzuführen. Dieser Einsatz kann ferner auch zur Einleitung von Gasen dienen oder einen Unterdruckanschluss aufweisen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung beispielhaft erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Längsschnitt durch ein Saugrohr samt Drosselklappe ohne Lamellen mit Wirbelbildung;
2A, B einen Längsschnitt durch ein Saugrohr mit einer Drosselklappe und Lamellen verschiedener Formen und Größen;
3A, B einen Querschnitt durch ein Saugrohr in Richtung der Strömungsrichtung mit Lamellen im oberen Teilbereich;
4A, B einen Querschnitt durch ein Saugrohr mit Lamellen im unteren Teilbereich;
5 einen Querschnitt durch ein Saugrohr mit einem Lamellen aufweisenden Einsatz.
In 1 ist ein Längsschnitt durch ein Saugrohr 1 samt Drosselklappe 2 zu sehen. Die Drosselklappe 2 ist mittig an der Drehachse 3 angelenkt, die senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Die Kanten 4 und 5 der Drosselklappe 2 bilden mit der Innenwand 6 des Saugrohrs 1 einen Spalt 7. Die Luft strömt von links nach rechts, wobei die Strömungsrichtung durch den Pfeil 8 angezeigt ist. Wie zu erkennen ist, ist die Drosselklappe 2 nicht ganz geschlossen, sodass am Spalt 7 angesaugte Luft vorbeiströmen kann. Unmittelbar hinter der Kante 5 wird die Luft verwirbelt, (durch Pfeile 9 angedeutet). Die Ausdehnung der Verwirbelung hinter der Drosselklappe 2 wird durch die Hüllkurve 10 (Einhüllende, gestrichelt dargestellt) angedeutet.
Die 2A und B zeigen ebenfalls ein im Wesentlichen waagrecht verlaufendes Saugrohr 1 in Längsschnitt samt Lamellen, wobei die beiden Figuren unterschiedliche Lamellenformen aufweisen. In diesen beiden Figuren ist zu erkennen, dass das Saugrohr 1 in einem ersten Abschnitt 11 und in einem zweiten Abschnitt 12 eingeteilt sind. In der Zeichnung ist dies die linke Hälfte (erster Abschnitt) und die rechte Hälfte (zweiter Abschnitt) abgebildet, wobei das Saugrohr 1 am Schnitt IIIA-IIIA eine Schweißnaht aufweisen kann. Der zweite Abschnitt 12 weist einen ersten Bereich 14 (in der Figur oben abgebildet) und einen zweiten Bereich 13 (in der Figur unten abgebildet) auf. Diese beiden Bereich 13 und 14 werden bei ihrer Herstellung an der Naht 15 (gestrichelt dargestellt) zusammengefügt. Entscheidend für die Herstellung ist es, dass die Naht 15 an dem zweiten Abschnitt des Saugrohrs unterhalb der waagrecht verlaufenden Innenwandung endet. Damit ist es möglich, die beiden Teilbereich senkrecht zur Strömungsrichtung 8 zu entformen.
Im oberen Bereich 14 ist eine erste Gruppe von parallelen Lamellen angeformt. Diese Lamellen sind im Wesentlichen trapezförmig. Im unteren Bereich 13 ist eine zweite Gruppe von Lamellen angeformt. Die unteren Lamellen sind im Vergleich zu den oberen Lamellen größer ausgestaltet. Darüber hinaus befinden sich diese beiden Gruppen übereinander. Die linke Kante der Lamellen der zweiten Gruppe 17 ist derart geformt, dass die stromabwärts gerichtete Kante 5 der Drosselklappe 2 berührungsfrei an der Kante 17 vorbeischwenken kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Kante 18 einen Radius R aufweist, dessen Mittelpunkt in der Drehachse 3 der Drosselklappe liegt. Die Drosselklappe weist einen Radius r auf, der kleiner als der Radius R ist. Infolgedessen wird die Kante 5 der Drosselklappe 2 immer im konstanten Abstand 19 zur Kante 18 der Lamellen der zweiten Gruppe 17 sein. Die in 2A gezeigten Lamellen der ersten Gruppe und zweiten Gruppe zeigen die maximal notwendige Ausdehnung dieser Lamellen. Dagegen sind in 2B die minimale Ausdehnung der Lamellen der ersten und der zweiten Gruppe 16a und 17a gezeigt. Diese Lamellen 16a und 17a sind im wesentlichen rechteckförmig. Im Gegensatz zur 2A sind die ersten Gruppen von Lamellen und die zweiten Gruppen von Lamellen versetzt zueinander angeordnet.
Die 3 und 4 zeigen einen Querschnitt durch ein Saugrohr 1 samt der Lamellen der ersten Gruppe 16, 16a bzw. der zweiten Gruppe 17, 17a. Dabei verläuft die Strömungsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene, d. h. die Ansicht geht in Strömungsrichtung. Die 3A zeigt die erste Gruppe von Lamellen im oberen Bereich ohne Verstrebungen (Verstärkungsstegen 20). 4A zeigt die zweite Gruppe von Lamellen 17, 17a im unteren Bereich ohne Verstärkungsstege. Um eine Eigenschwingung der Lamellen zu vermeiden, kann die Dicke der Lamellen derart gewählt werden, dass sie durch die vorbeiströmende Ansaugluft nicht angeregt werden. Stattdessen können auch wie in den 3B und 4B gezeigt ist, Verstärkungsstege 20 zwischen den Lamellen der ersten bzw. der zweiten Gruppen angeformt sein. Diese Verstärkungsstege 20 sind im Wesentlichen senkrecht zu den Lamellen 16, 17 angeformt. Dabei reichen sie hier nur bis zu diesen beiden äußeren Lamellen. Es ist auch vorstellbar, dass die Verstärkungsstege bis zu der Innenwand 6 des Saugrohrs 1 reichen und dort angeformt sind.
In 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Saugrohr, in dem ein Einsatz 30 eingeführt ist. Dieser Einsatz weist die Lamellen 17, 17a und die Verstärkungsstege 20 auf. Bei diesem Einsatz 30 handelt es sich um ein zusätzliches Bauteil, dass senkrecht zur Strömungsrichtung der Ansaugluft in eine Öffnung 33 des Saugrohres 1 einführbar ist. Zur Abdichtung des Saugrohres ist eine Dichtung 32 zwischen dem Einsatz 30 und dem Saugrohr 1 vorgesehen. Darüber hinaus kann der Einsatz einen Anschluss 31 zur Gaseinleitung und/oder einen Unterdruckanschluss 31 aufweisen.
Dieses erfindungsgemäße geräuscharme Saugrohr (vorzugsweise aus Kunststoff) kann im Gegensatz zu einem Metallsieb nicht korrodieren. Außerdem können die darin enthaltenen Lamellen nicht aus dem Saugrohr fallen, was unter Umständen zu Motorschäden führen könnte. Diese Lamellen sind bezüglich Vereisung im Vergleich zu Metallsieben wesentlich unempfindlicher und können besser gereinigt werden.

Claims

Geräuscharmes Saugrohr (1) mit einer Drosselklappe (2), wobei, mindestens eine Lamelle (16, 17; 16a, 17a) an der Innenwand (6) des Saugrohrs (1) vorhanden ist, wobei die Lamelle (16, 17; 16a, 17a) stromabwärts nach der Drosselklappe (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen auf einem separaten Einsatz (30) geformt sind, wobei dieser Einsatz (30) im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung (8) in das Saugrohr (1) einführbar ist.
Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (1) mehrere nebeneinander und zueinander parallel und/oder äquidistant angeordnete Lamellen (16, 17; 16a, 17a) aufweist.
Saugrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Lamellen (16, 17; 16a, 17a) am selben Zylindersegment (13, 14), des Saugrohrs angeformt sind.
Saugrohr nach mindestens einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (16, 17; 16a, 17a) in Strömungsrichtung rechteckförmig, trapezförmig oder dreiecksförmig sind.
Saugrohr nach mindestens einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Drosselklappe gerichtete Kanten (18) der Lamellen (17) derart geformt sind, dass zwischen diesen Kanten (18) und stromabwärts weisenden Kanten (5) der Drosselklappe (2) ein konstanter Abstand vorhanden ist.
Saugrohr nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (16, 17; 16a, 17a) parallel und/oder senkrecht zur Drehachse der Drosselklappe ausgerichtet sind.
Saugrohr nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Lamellen mindestens ein Verstärkungssteg (20) angeformt ist.
Saugrohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander und zueinander parallel angeordneten Lamellen eine erste Lamellengruppe (16; 16a) bilden, die im einem ersten Zylindersegment (14a) vorhanden ist, wobei eine zweite Lamellengruppe (17, 17a) mit nebeneinander und zueinander parallel angeordneten Lamellen in einem zweiten Zylindersegment (13a) angeordnet ist, das dem ersten Zylindersegment (14a) gegenüberliegt.
Saugrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gruppen von Lamellen (16, 16a; 17, 17a) parallel zueinander angeordnet sind.
Saugrohr nach einem der Ansprüche 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (8) die erste Lamellengruppe (16, 16a) vor der zweiten Lamellengruppe (17, 17a) angeordnet ist.
Saugrohr nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (16) und zweite (17) Lamellengruppe übereinander angeordnet sind.
Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (30) einen Anschluss (31) zur Gaseinleitung oder/und einen Unterdruckanschluss (31) aufweist.