DE3234633A1

DE3234633A1 - Luftfilter fuer verbrennungsmotore

Info

Publication number: DE3234633A1
Application number: DE19823234633
Authority: DE
Inventors: Michail Ili&ccaron; Fesina; Jurij Petrovi&ccaron; Lazarev; Evgenij Vasilievi&ccaron; Tol'jatti Lysenko; Rudolf Natanovi&ccaron; Starobinsky
Original assignee: VOLZH OB PROIZV
Current assignee: VOLZH OB PROIZV
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1982-09-18
Publication date: 1984-03-22
Also published as: GB2127094B; FR2533265A1; SE8205103D0; GB2127094A; SE8205103L; SE445573B; FR2533265B1

Description

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- 3 BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich, auf das Gebiet des LiOtorenbaus, genauer auf Luftfilter für Verbrennungsmotoren.

Die Erfindung kann vorzugsweise in den Luftfiltern der Verbrennungsmotoren von Transportmitteln, und zwar in Kraftfahrzeug-, Schiffs-, Diesellokmotoren u.a. sowie in ortsfesten Motoren, beispielsweise in Generatoren, Verdichtern IC usw. angewendet werden, insbesondere aber in den !Fällen, wo das in die Umgebung abgestrahlte Geräusch vermindert werden soll.

Jeder neu geschaffene Kraftfahrzeugmotor besitzt eine Eirichtung, die die Verminderung des Ansauggeräusches gewährleistet. Die Ergebnisse der Ansauggeräuschuntersuchung zeugen davon, dass dieses Geräusch durch Schaffung entsprechender Ausführungen der Lufteinlasstutζen gesteuert werden kann. In der Regel werden die Luftfilter mit Lufteinla^sstutzen geringer Länge verseilen, die am Gehäuse des Luftfilters an dessen Aussenseite befestigt sind (siehe z.B. die Dr]-PS Jv. 2641679, Klasse 702IA, veröff. 1978).

Ein J'iachteil dieser Konstruktion ist erhöhtes Luftansauggeräusch, wan durch die geringe Länge des Lufteinlaßstutzens bedingt ist.

.vines der Verfahren sur Senkung des Ansauggeräuschpegels besteht in der Schaffung verlängerter Lufteinla^stutzen. Eine Konstruktion des Luftfilters mit verlängertem Luft einlass tut z-en ist in der DS-PS Hr. 2714100, Klasse ?02L: 35/14, veröff. 1978, beschrieben. In der bekannten Einrichtung ist der Lufteinlaystutzeη gerade ausgebildet und an der Aussenseite des Gehäuses des Luftfilters starr befestigt.

Durch vergrößerte Gasmaske im Stutzen wird eine zusätzliche Senlcuig des Anp-auggeräuschpegeli--. erreicht.

Kia T'icriteil dieser Konstruktion besteht im erhöhten Geräusch bei mittleren Frequenzen, das mit den Reeorian^erncheinurigen im verlängerten Stutzen zusammenhängt .

Bekannt ist ein Luftfilter, dessen Gehäuse mit einem verlängerten Lufteinla^stutzen versehen ist, in dem eine Reihe von Bohrungen ausgeführt ist, die in bezug auf die Stutzenachse radial angeordnet sind (siehe z.B. R.Bjussinen "Avtomobilny spravochnik" Kraftfahrzeughandbuch, Band 2, M., 1959, S. 273). Dabei liegen die Bohrungen in gleichem Abstand voneinander auf der gesamten Stutzenlänge.

Sin wesentlicher Machteil dieser Einrichtung besteht darin, dass die nahe am Gehäuse angebrachten Bohrungen die Länge des Lufteinla^stutzens gleichsam vermindern und hiermit die erste Resonanzfrequenz der Schwingungen des Gasvolumens im Gehäuse des Luftfilters und im Stutzen erhöhen¹, was die Geräusch- . dämpfung im liiederfrequenzbereich verschlechtert. Aus der Praxis der führenden Kraftfahrzeugbaufirmen ist bekannt, dass für die Viertaktmotoren hinsichtlich der optimalen Ansauggeräuschparameter die Lufteinlapstutzen mit einer Länge von 300-500 mm und einer Konizität von nahe an 6° bevorzugt werden. Gerade

2'j diese Parameter sind optimal für die Verminderung des Ansauggeräusches.

Ein weiterer Hachteil des Luftfilters mit verlängertem Stutzen besteht auch in seiner geringeren Verbindungsfestigkeit mit dem Gehäuse des Luftfilters und in den grösseren Abmessungen, was die Anordnung der Motoraggregate im Motorraum des Transportmittels bedeutend komplizierter macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Θ1Ώ.ΘΧΊ

Luftfilter für ν "Verbrennungsmotor zu entwickeln, das eine ausreichend effektive Dämpfung des Ansauggeräusches gewährleistet., eine ^v Verbindungsfestigkeit des Lufteinlasstutzens mit dem Gehäuse aufweist sowie

dank veränderter 3auart des Lufteinla^stutzens eine gedrängtere Konstruktion besitzt.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Luftfilter für den Verbrennungsmotor, das ein Gehäuse mit einem Lufteinla/östutzen enthält, in dem in bezug auf die Achse des Lufteinlass tutzens radial angebrachte Bohrungen ausgeführt sind, erfindungsgemäss die Bohrungen zwei Gürtel bilden, die vorn .Jintrittsquerschnitt des Luffceinlapstutzerie jeweils in einen Abstand von 0,14-0,26 und 0,34-0,42 der Gesamtlänge des Lufteinla^stutzens liegen.

Zweckmässigerweise enthält jeder der Gürtel zumindest zwei Bohrungen, während die Gesamtfläche der Bohrungen in jedem der Gürtel 0,02-0,04 der mittleren Querschnittsfläche des Lufteinlasstutzens beträgt.

Diese Ausführung des Luftfilters gestattet es, den Ansauggeräuschpegel ausreichend effektiv, zuverlässig und einfach zu senken.

Es empfiehlt sich ferner, den LufteinlajBstutzen gebogen mit einer geometrischen Achse auszuführen, die die Umrisslinie des Gehäuses des Luftfilters teilweise wiederholt.

Diese Ausführungsform des LufteinlajBstutzens gestattet, die Sicherheit seiner Befestigung an der Luftfilterkammer zu erhöhen.

Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Teil des Gehäuses des Luftfilters und den Luft einlass tutzen aiit zwei Gürteln mit Bohrungen j

?ig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Pig. I; Fig. 3 Kennlinien der Verteilung der niederen ychwingungsformen der Drücke im Luf t einlass tut ?.en des Luftfilters;

Pig. 4 dap l/3-üktaverinpt;ktrum der Gerannen-

pegel des erfindungsgemässen Luftfilters und des
3anisob;jektes, das den erzielbaren Effekt klar veranschaulicht;

Fig. 5 eine Ausführungsform des Lufteinla^e-Stutzens, bei der die besten Vierte der Verbindungsfestigkeit desselben mit dem Gehäuse erreicht werden.

Das erfindungsgemässe Luftfilter für den Verbrennungsmotor (Fig. 1, 2) enthält ein Gehäuse 1,

IC einen an diesem befestigten konischen Lufteinla^B-

stutzen 2 mit einem Eintrittsquerschnitt 3 und Bohrungen 4 und 55 die zwei Gürtel 6 und 7 bilden, die vom Eintrittsquerschnitt 3 des Lufteinla^stutzens 2 jeweils in einem Abstand von 0,14-0,26 und 0,34-0,42 der Gesamtlänge desselben liegen.

Das Luftfilter für den Verbrennungsmotor nach ■°ig. 1 arbeitet folgenderweise.

Die Luft wird in das Luftfilter sowohl durch
den liintrittsquerschnitt 3 des Luft einlass tut ζ ens 2 wie auch durch die kalibrierten Bohrungen 4 und 5

eingesaugt, die zu zwei Gürteln 6 und 7 zusammengefasst sind, die jeweils in einem Abstand von 0,14-0,26 und 0,34-0,42 der Gesamtlänge des Lufteinlaßstufczens 2 vom Eintrittsquerschnitt 3 des letzteren

?^vj liegen. Die veränderliche Komponente des Luftdurchsabzvolumens, die durch Veränderung der Räume
der Llotorzylinder bei geöffneten ?jinlassventilen bedingt ist, wird im Gehäuse 1 des Luftfilters geschwächt und beträchtlich geschwächt sowohl durch den Eintrittsquerachnitt 3 des Lufteinla^stutzens 2 wie auch durch die Bohrungen 4 und 5 in den zwei
Gürteln 6 und 7 abgestrahlt. Bei den Frequenzen, die durch die Beziehung

?, = K -—- sek"¹
^{k 2}*

bestimmt sind, wo K = 1, 2, 3 ... Zahlen der natür-

lichen Reihe, c - Schallgeschwindigkeit, m/sek und & - die Länge des Lufteinla^stutzens, ra, bedeuten, entstehen im LufteinlajBstutzen 2 Resonanzschwingungen.

Wie Versuche ergeben haben, entsteht meist bei der praktischen Vorbereitung der geräuscherniedrigenden Llassnahmen die Notwendigkeit, die Schallabstrahlungsintensität bei den Resonanzfrequenzen des Lufteinlass tutzens 2 für die ersten niederen sechs Eigenfrequenzen (K = 1 - 6) zu verringern. Die experimentell ermittelten Druckkurven für den Lufteinla^Bstutzen 2 sind bei diesen Resonanzfrequenzen (Schwingungsformen der entstehenden Stehwellen) unter Berücksichtigung der konkreten Form und der Abmessungen des Lufteinlass Stutzens 2, vor allem der Konizität des Stutzens 2 (in der Grössenordnung von 4,5-6 Grad) und des Einflusses der an den Enden des Stutzens 2 angeschlossenen Massen, in Pig. 3 dargestellt. In "Fig. 3a ist die Druckverteilung in der ersten Schwingungsform (K=I), in Fig. 2b in der zweiten Schwingungsform, in Fig. 3c, d, e, f jeweils in der dritten, vierten, fünften, sechsten Schwingungsformen der Gassäule im Lufteinla^stutzen 2 dargestellt. Aus der Analyse der Druckschwingungsformen im Lufteinlasstutzen 2 folgt, dass das effektivste Verfahren, die Verringerung der Abstrahlung aus dem Luf teinla^sstutzen 2 bei den Frequenzen f^ für K=I ... 6 zu beeinflussen die Anbringung von kalibrierten Bohrungen 4, 5 in zwei Querschnitten des LufteinlayBstutzeris 2 (Gürtel 6 und 7 der Bohrungen 4 und 5) ist, wobei sie in einem Abstand von 0,14-0,26^0,34-0,42 der Gesamtlänge des Lufteinla^stutzens 2 von dessen Bintrittsquerschnitt 3 liegen. Der beste Effekt wird erzielt, wenn die Gesanitflache der Bohrungen 4, 5 in jedem der Gürtel 6,7 0,02-0,04 der mittleren Querschnitts!lache des Lufteinlaßstutzens 2 beträgt. 3ei Flächenwerten unter 0,02

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wird kein effektives Durchdrücken der Druckimpulse gewährleistet. Bei Flächenwerten über 0,04 wird der Endabschnitt des Lufteinlasstutzens 2 (vom Gürtel 7 der Bohrungen 5 bis zum Eintritbsquerschnitt 3) gleichsam ausgeschlossen, was zur Verminderung des Dämpfungsgrades des niederfrequenten Geräusches führt. Die Anordnung der Gürtel 6 und 7 der Bohrungen 4 und 5 in den genannten Zonen unterdrückt in effektiver V/eise" die Resonanzschwingungen der Drücke

IC im LufteinlajBstutzen 2 bei niederen Stehwellenforraen und gewährleistet somit eine gute und zuverlässige Dämpfung des Ansauggeräusches,^swas in Pig. 4 veranschaulicht ist, wo mit einer ausgezogenen Linie (m) das Spektrum des Ansauggeräusches für das Luftfilter

1*5 mit einem Lufteinlaöstutzen (2) bei fehlenden Bohrungen 4 und 5» mit einer gestrichelten Linie (n) das Spektrum desselben bei erfindungsgemäss vorhandenen Bohrungen dargestellt ist. Ss ist ersichtlich, dass die Ausführung der Bohrungen das Ansaug-

'-⁵O geräusch in einem Frequenzbereich von 315-1600 Hz um 3-10 dB vermindert.

Die Versuche haben ferner ergeben, dass die Erhöhung der Zahl der Gürtel 6, 7 der Bohrungen 4 und am Lufteinlasstutzen 2 zur uneffektiven Dämpfung der ersten niederen Resoiianzschwingungsf orm des Systems, das das Volumen des Gehäuses 1 des Luftfilters mit dem Luf teinlasstutzen 2 einschliesst, infolge der Erhöhung der niederen Eigenfrequenz führt. Ausserdem nimmt der Herstollungsaufwand der Luftfilter zu.

Zur ErhöhJLig der Verbindungsfestigkeit des Lufteinlaßstutzens mit dem Gehäuse 1 des Luftfilters sowie zur Erzielung einer gedrängteren Bauart ist der Lufteinlaßstutsen 2 nicht gerade, sondern gebogen ausgebildet, derart, dass seine Achse die Linienführung dor Kammer 1 des Luftfilters ungefähr wiederholt. Dabei kann der Lufteinlasstutzen 2*, wie dies in 7ig. 5 dargestellt ist, in zwei durch die Trennungslinie .'■-—": iange.jmutete -bschnitte unterteilt

werden : in einen Eintrittsteil 8 und einen Anschlussteil 9. Dabei wird der Eintrittsteil 8 vorzugsweise auf eine solche Yveise ausgeführt, dass seine geometrische Achse auf einer Kreislinie liegt, deren Halbmesser 1,2-2,5 vom Halbmesser der Grundfläche des Zylinders der Kammer 1 beträgt, wobei der Kreismittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Grundfläche des Zylinders der Kammer 1 zusammenfällt. Der Anschlussteil 9> der den Eintrittsteil 8 mit der Kammer 1 des IC Luftfilters verbindet, ist auf eine solche "('eise ausgeführt, dass seihe geometrische Achse auf einer Kreislinie mit einem Mittelpunkt liegt, der in der Schnittstelle des Kreiszylinders der

Kammer 1 und der 'frennungslinie a-a des Eintrittsteils 8 . vom Anschlussteil 9 liegt, die durch den Mittelpunkt der Grundfläche der ''irnm^r I geht. Bei arbeitendem Motor wird die Kammer 1 des Luftfilters zusammen mit dem Lufteinlaßstutsen 2' einer Schwingungserre<-;ung seitens des iuotors unterworfen. Die Festigkeit ist durch Srregungsmoniente im Verbindungsquerschnitt, die von dem Abstand der Funkte des Lufteinla^stutzens 2' bis zum Querschnitt abhängig sind, und durch die Festigkeit des Querschnittes selber bestimmt. Wie aus rig. I ersichtlich ist, wird der Querschnitt bei der geraden Ausführung des Lufteinlaßstutzens 2 nur auf "Biegung beansprucht. Hierbei sind nur obere und untere ^asern des Querschnitts beansprucht. In der Konstn^uktion nach ^pig. wird der grössere Teil der koniente auf das Gehäuse 1 des Luftfilters durch Drehmomente übertragen. Der Querschnitt wird auf Drehung beansprucht, wobei alle seine Fasern beansprucht werden.

Bei gleichen Gewichtsdaten und gleichen Längen der Lufteinlaysstutzen 1 und 2' gewährleistet dies geriagere Spannungen an der Verbindungsstelle des Lufteinlapstutnens 2' mit dem Gehäuse 1 des Luftfilter?. Alle genannten Faktoren get-tattea, den Binlaps-

- ίο -

^pci'.el ?-u s im'tun aowie die Festigkeit des Syn terns bei fressen bchwin^unjcserre^ung seitens des Motors zu erhöhen. Darüberhinaus wird die Einrichtung am kompaktesten gestaltet.

Auf diese Weise werden alle durch diese Erfindung angestrebten Ziele erreicht.

Claims

Yolshskoe Obj.edinGn.ic-; po Iegkovykh avto^ob lle;i

IUPTPILTIiR

PATSH TM SPRÜCHE

fj einen

(1*/luftfilter für ν Verbrennungsmotor, das enthält- ein Gehäuse (1),

- einen Lüfte InIa₁S stutzen (2) des Gehäuses (1), in dem in bezug auf die Achse des Luf teinla^stutzens (2) radial angebrachte Bohrungen (4, 5) ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4, 5) des lufteinlajöftutzens (2) zwei Gürtel (6 und 7) bilden, die vom üintrittsquerschnitt (3) des lufteinla^stutzens (2) jeweils in einem Abstand von 0,14 - 0,26 und 0,34 - 0,42 der Gesamtlänge des Lufteinlapstutzens (2) liegen. 2. luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Gürtel (6 und 7) zumindest zwei Bohrungen (4 und 5) enthält.

3. Luftfilter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeic hne t, dass die Gesamtfläche der Bohrungen (4 und 5) in jedem der Gürtel (6 u.-irl 7) 0,02 - 0,04 der mittleren(fläche des Lufteinla^stutzens (2) beträgt. ^

4. Luftfilter nach Anapi'üchen 1, 2 und 3, dadurch, gekennzeichnet, dass der Lufteinlajästutzeri (2) gebogen und mit einer geometrischen Achse ausgeführt ist, die die Umrisslinie des Gehäuses (1) des Luftfilters teilweise wiederholt.