DE3429633A1

DE3429633A1 - Schalldaempfendes luftansaugfilter fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3429633A1
Application number: DE19843429633
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 4402 Greven Baumann
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3429633C2

Description

Schalldämpfendes Luftansaugfilter fur eine . Brennkraft-
maschine Die Erfindung betrifft einen Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Filtergehäuse mit integriertem Ansaugschalldämpfer, wobei das Gehäuse an der Lufteintrittsseite ein Ansaugrohrstück sowie einen im wesentlichen der Luftverteilung auf den Filterkörper dienenden Vorraum, und in Durchströmrichtung diesem nachgeordnet einen im wesentlichen der Zusammenführung diffuser Strömungsfäden dienenden Luftsammel- und Austrittsraum mit einem Austrittsrohrstück aufweist.
Ansaugfilter für Brennkraftmaschinen mit einem zur Aufnahme eines Ansaugschalldämpfers ausgebildeten Gehäuse sind grundsätzlich bekannt. Aufgabe des Ansaugschalldämpfers ist es dabei, die hörbaren und aus einem Frequenzgemisch bestehenden Wechselstromanteile der Druckwellen zurückzuhalten, auszufiltern oder wenigstens zu vermindern und den Gleichstromanteil möglichst ungestört fließen zu lassen. Schalldämpfer wirken daher als akustische Filter, die je nach Abstimmung nur einen bestimmten Frequenzbereich passieren lassen. Neben Absorptionsdämpfern, welche die Schallenergie durch Reibung an einem porösen Schallschluckstoff wie Glaswolle u. ä. in Wärme umwandeln, werden vielfach Reflexionsdämpfer verwendet, die sich durch relativ niedrigen Strömungswiderstand auszeichnen. Diese bestehen aus einem oder mehreren Helmholtz-Resonatoren in Form von Kammern oder Röhren, die in Reihe oder seitlich zur Strömungsrichtung der Luft liegen. Durch Veränderung der Abmessungen der Resonatoren, beispielsweise ihres Kammervolumens oder Durchmessers der Eintrittsbohrung bzw.
Längen/Durchmesserverhältnis des Ausflußrohres, läßt sich das Dämpfungssystem auf ein zu dämpfendes Frequenzband abstimmen. Auch Kombinationen von Reflexions- und Absorptions-Dämpfern sind gelegentlich gebräuchlich.
Nachteile bzw. Schwierigkeiten bei allen diesen Schalldämpfern ergeben sich daraus, daß eine Abstimmung auf den zu dämpfenden Frequenzbereich zumeist nur durch bauliche Veränderungen des Dämpfungssystems möglich ist, weshalb eine Anpassung an unterschiedliche Motortypen in der Regel eine Neu- oder Anpassungsentwicklung des Ansaugschalldämpfersystems erforderlich macht. Dabei muß eine Erhöhung des Strömungswiderstandes sorgfältig in äußerst geringen Grenzen gehalten werden, da diese sonst zur Minderung der spezifischen Motorleistung und damit der Wirtschaftlichkeit führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Filtergehäuse mit integriertem Ansaugschalldämpfer zur Verfügung zu stellen, der eine gute Schalldämpfung in einem möglichst breiten Frequenzband der störenden, zumeist relativ hochfrequenten Ansauggeräusche mit einem Minimum an Strömungswiderstand erzielt, der darüberhinaus die Möglichkeit der problemlosen Anpassung an unterschiedliche Motorbaureihen mit einem Minimum an konstruktiven Änderungen gestattet, und der das ohnehin beengte Bauvolumen des Filtergehäuses nicht oder nicht wesentlich vergrößert.
Die Aufgabe wird bei einem Luftansaugfilter der eingangs genannten Art mit der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl der Vorraum als auch der Austrittsraum als Schalldämpfer ausgebildet sind oder einen Schalldämpfer-Einsatz aufweisen.
Mit Vorteil wird mit der Erfindung erreicht, daß das damit geschaffene Dämpfungssystem, bei welchem zu beiden Seiten des Filterkörpers je ein Schalldämpfer angeordnet bzw. ausgebildet ist, durch unterschiedliche Abstimmung der einzelnen Dämpfer eine äußerst überraschend wirksame Gesamtdämpfungseffizienz erreicht wird, und zwar in einem sehr breiten Frequenzband. Infolgedessen eignet sich das Dämpfungssystem für einen erheblich universelleren Einsatz bei unterschiedlichen Motorentypen, als dies bisher mit bekannten Dämpfern möglich war.
Dabei können die einzelnen Dämpfer infolge ihres Zusammenwirkens jeweils sehr unkompliziert aufgebaut sein und weisen infolgedessen auch einen im Verhältnis zum Dämpfungseffekt erheblich geringeren Widerstand auf, als ein einzelner Ansaugdämpfer vergleichbarer Dämpfungswirkung.
Eine vorteilhaft unkomplizierte Ausgestaltung ergibt sich mit der Erfindung dadurch, daß das Ansaugrohrstück wenigstens zum Teil in den Vorraum hineinragt und als Resonator ausgebildet ist.
Hierdurch wird mit Vorteil eine wesentliche Geräuschdämpfung erzielt, ohne daß der ohnehin vorhandene und erforderliche Vorraum in seinem Bauvolumen vergrößert werden muß. Eine wesentlich verbesserte Dämpfungswirkung durch Interferenz von Schallwellen wird weiter dadurch erreicht, daß nach einem weiteren Vorschlag die Wand Luftdurchtrittsöffnungen aufweist.
Eine andere, ebenfalls unkomplizierte und vorteilhafte Ausgestaltung kann auch dadurch erreicht werden, daß der Vorraum zur Aufnahme eines Schalldämpfer-Einsatzes ausgebildet ist. Hiermit ergibt sich der Vorteil, daß durch Auswechsiuhg dieses Einsatzes, ohne daß es hierzu einer baulichen Änderung bedarf, eine ideale Anpassung der Dämpfungswirkung an sehr unterschiedliche Motortypen möglich ist.
Mit Vorteil ist weiter vorgesehen, daß der Austrittsraum durch wenigstens eine Wand in als Resonatoren wirkende Räume unterteilt ist. Dabei ist der Austrittsraum mit Vorteil ebenfalls zur Aufnahme eines Schalldämpfer-Einsatzes ausgebildet und infolgedessen ohne Konstruktionsänderung mittels einfachen Austauschs des Einsatzes problemlos an unterschiedliche Dämpfungsbedingungen anfaßbar bzw. abstimmbar. Mit Vorteil können die den Vorraum sowie den Austrittsraum umgebenden Wände bzw. Wandteile davon mit schall#bsorbierendem Material wenigstens teilweise verkleidet sein. Insbesondere trifft dies auf den Austrittsraum zu, dessen im wesentlichen ebenen Wandbereiche sich zu einer solchen Verkleidung gut eignen. Dabei wird mit vergleichsweise geringem Aufwand und ohne nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstandes eine zusätzliche Dämpfungswirkung erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Luftansaugfilter mit integriertem Ansaugschalldämpfer zeichnet sich durch seine -unkomplizierte Ausbildung sowie die überraschend gute Schalldämpfung in einem überraschend breiten Frequenzband aus. Dies wird dadurch erzielt, daß zu beiden Strömungsseiten des Filterkörpers Resonanzräume unterschiedlicher Eigenfrequenzen durch Ausbildung von Gehäuseteilen oder durch geeignete Schalldämpfereinsätze angeordnet sind. Infolge unterschiedlicher Abstimmung der Filterbreite ergeben sich im Zusammenwirken der unterschiedlichen Resonanzräume Interferenzen, welche die im Gasstrom enthaltenen Wechselströme ohne nennenswerten Leistungsverlust soweit glätten, daß sie in einem weiten Frequenzband unhörbar werden.
Besonders vorteilhaft wirkt sich dabei in konstruktiver Hinsicht die Ausbildung des Austrittsraums, gegebenenfalls auch des Vorraums aus, die eine Aufnahme von Schalldämpfer-Einsätzen bzw. ein Auswechseln in unterschiedlichen Störbereichen filternd wirkender Einsätze ermöglicht. Die Anwendungsbreite in der Vielzahl unterschiedlicher Motortypen wird hierdurch gegenüber bisher gebräuchlichen Dämpfungssystemen wesentlich erweitert.
Insgesamt ergeben die mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Luftfilters mit integriertem Ansaugschalldämpfer erzielten Vorteile hinsichtlich Funktionsqualität, Unkompliziertheit der Gestaltung und des Aufwandes sowie flexibler Anpassung an verschiedene Störbereiche der Akustik eine sehr glückliche Gesamtlösung der zugrundegelegten Aufgabe.
Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Luftansaugfilter mit integriertem Ansaugschalldämpfer; Figur 2 einen Querschnitt durch das Filter gemäß Figur 1; Figur 3 eine Draufsicht auf einen Schnitt entsprechend der Schnittebene III ... III in Figur 1.
Der Luftansaugfilter weist im wesentlichen ein zweiteiliges Filtergehäuse 38 mit einem Oberteil 32 und einem Unterteil 33 auf. Diese werden im Bereich ihrer Stoßfuge 40 durch eine umlaufende Profildichtung 31 in gegenseitiger Lage gehalten und sind durch übliche (nicht gezeigte) Verbindungsmittel zusammengehalten. Die Profildichtung 34 dient gleichzeitig zur Aufnahme und Abdichtung des Filterkörpers 37 und hält diesen im Gehäuse 38 in Position. Weiter weist die Profildichtung 34 eine umlaufende Innennut 35 auf, in welche der Kragen 31 des Schalldämpfereinsatzes 13 eingelegt ist. Dieser Einsatz 13 ist demnach ohne jegliche Montagearbeit einlegbar bzw. auswechselbar gehalten, d. h. eine Lieferung von Gehäuse 38 und Schalldämpfereinsatz 13 kann auch getrennt voneinander erfolgen und Gehäuse 38 sind durch späteren Einbau des Einsatzes 13 nachrüstbar. Zugleich erfolgt zufolge der Einbettung des Einsatzes 13 in die elastische Gummi-Profildichtung 34 eine Körperschallisolierung gegenüber dem Gehäuse 38. Das Oberteil 32 umfaßt einen im wesentlichen der Luftverteilung auf den Filterkörper 37 dienenden Vorraum 1 mit einem daran angeordneten Ansaugrohrstück 5. Dieses ragt wenigstens zum Teil in den Vorraum 1 hinein und setzt sich darin mit einer Wand 8 fort. Der dadurch unmittelbar mit dem Ansaugrohrstück 5 in Verbindung stehende Raumteil 3 ist auf diese Weise als Resonator 7 ausgebildet. Gleichzeitig unterteilt die Wand 8 den Vorraum 1 in zwei als Resonatoren wirkende Raumabschnitte 3 und 4. Diese sind in Durchströmungsrichtung 22 hintereinander angeordnet und jeweils im Querschnitt verjüngt. Die Wirkung solcher als Helmholtz-Resonatoren bezeichneter Schwingungs- und Dämpfungsräume wird als dem Fachmanne bekannt vorausgesetzt. Die Wand 8 weist Luftdurchtrittsöffnungen 12 auf, Die durch diese zusätzliche Ausbildung erzielte Verwirbelung und Interferenz-Wirkung trägt wesentlich zur Schalldämpfung der in den Vorraum 1 eintretenden Luft bei.
Mit der beschriebenen erfindungswesentlichen Ausbildung des Vor raums 1 ergibt sich in überraschender Weise mit einem Minimum an Aufwand und ohne nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstandes eine beachtliche Schalldämpfungswirkung. Diese wird erfindungsgemäß dadurch weiter verstärkt, daß der Austrittsraum 2 zur Aufnahme eines Schalldämpfer-Einsatzes 13 ausgebildet und mit dem Schalldämpfer-Einsatz 13 versehen ist. Dieser besteht aus zwei zum Filterkörper 37 und gegenseitig im Abstand angeordneten Wänden 23, 24 und weist zwei mit diesen einen Resonanzraum 10 einschließende Seitenwände 25, 26 auf, wobei die Wände gegeneinander längsversetzt an einem Ende 29 einen Lufteintritt 27 und am anderen Ende 30 einen Luftaustritt 28 freigeben. Die den Filterkörper 37 passierende Luft gelangt demnach auf mäanderförmigen Wegen durch die als Resonatoren wirkenden Räume 9, 10 und 11 und den Austrittsraum 2 und das Austrittsrohrstück 41 in den Motor, wobei die hochfrequenten Wellenanteile geglättet bzw. ausgefiltert und die Störgeräusche gedämpft werden.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, kann der Austrittsraum 2 an seinen Innenwänden 17, 18, 19 mit Schall absorbierendem Material 20, 21 wenigstens teilweise verkleidet sein.
Aus den Figuren 1 bis 3 ist ersichtlich, daß das Gehäuse 38 im wesentlichen allseitig rechteckige Querschnitte und infolgedessen flache Wände 14 bis 19 aufweist.
Figur 3 zeigt in Draufsicht auf die Schnittebene III...III in Figur 1 die Ausbildung des Schalldämpfer-Einsatzes 13. Die Wand 23 ist als Formziehteil mit einem umlaufenden flachen Kragen 31 ausgebildet und mit der Wand 24 verbunden oder einstückig. Die Wand 24 ist gegenüber der Wand 23 mit leichter Schräglage angeordnet, wodurch erreicht wird, daß die in Strömungsrichtung 22' hintereinanderliegenden Resonanzräume 9, 10, 11 mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten verlaufende Strömungskanäle darstellen, die als Helmholtz-Resonatoren wirken.
Mit Vorteil ist im übrigen das Filtergehäuse 38 aus einem Kunststoff hergestellt, der schalldämpfende Eigenschaften besitzt.
Wie aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 des gezeigten Ausführungsbeispieles ersichtlich, zeichnet sich der Erfindungsgegenstand neben einer ausgezeichneten funktionellen Schalldämpfungswirkung bei minimalem Strömungswiderstand insbesondere durch seine unkomplizierte Ausbildung und die außerordentlich flexible Anpaßbarkeit an unterschiedliche Dämpfungs- bzw. Störgeräuschbereiche und damit an unterschiedliche Motortypen aus. Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit in optimaler Weise gelöst.
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Claims

Patentansprüche: Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Filtergehäuse mit integriertem Ansaugschalldämpfer, wobei das Gehäuse an der Lufteintrittsseite ein Ansaugrohrstück sowie einen im wesentlichen der Luftverteilung auf den Filterkörper dienenden Vorraum, und in Durchströmrichtung diesem nachgeordnet einen im wesentlichen der Zusammenführung diffuser Strömungsfäden dienenden Luftsammel- und Austrittsraum mit einem Austrittsrohrstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Vorraum (1) als auch der Austrittsraum (2) als Schalldämpfer (7) ausgebildet sind oder einen Schalldämpfer-Einsatz (13) aufweisen.
2. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohrstück (5) wenigstens zum Teil in den Vorraum (1) hineinragt und als Resonator (7) ausgebildet ist.
3. Luftansaugfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorraum (1) durch wenigstens eine Wand (8) in als Resonatoren wirkende Räume (3, 4) unterteilt ist.
4. Luftansaugfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (8) Luftdurchtrittsöffnungen (12) aufweist.
5. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorraum (1) zur Aufnahme eines Schalldämpfer-Einsatzes (nicht gezeigt) ausgebildet ist.
6. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsraum (2) durch wenigstens eine Wand (23, 24) in als Resonatoren wirkende Räume (9, 10, 11) unterteilt ist.
7. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsraum (2) zur Aufnahme eines Schalldämpfer-Einsatzes (13) ausgebildet ist.
8. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorraum (1) sowie den Austrittsraum umgebenden Wände (14 bis 19) mit schall absorbierendem Material (20, 21) wenigstens teilweise verkleidet sind.
9. Luftansaugfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer-Einsatz (13) zwei zum Filterkörper (37) und gegenseitig im Abstand angeordnete Wände (23, 24) und zwei mit diesen den Resonanzraum (10) einschließende Seitenwände (25, 26) aufweist, wobei die Wände (23, 24) gegeneinander längsversetzt an einem Ende (29) des Resonanzraumes (10) einen Lufteintritt (27) und am anderen Ende (30) einen Luftaustritt (28) freigeben.
10. Luftansaugfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (23, 24) im Bereich des Lufteintritts (27) enger zusammenstehen als im Bereich des Luftaustritts (28), und daß der Resonanzraum (10) mit einem in Durchströmungsrichtung (22') stetig sich erweiternden Querschnitt ausgebildet ist.
11. Luftansaugfilter nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (23) ein Formziehteil mit einem umlaufenden flachen Kragen (31) ist und mit der Wand (24) verbunden oder mit dieser einstückig ist.
12. Luftansaugfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (38) ein Oberteil (32) und ein Unterteil (33) aufweist, die durch eine umlaufende Profildichtung (34) in gegenseitiger Lage gehalten und durch Verbindungsmittel zusammengehalten sind, und daß die Profildichtung (34) eine umlaufende Innennut (35) aufweist, in welche der Kragen (31) des Schalldämpfer-Einsatzes (13) eingepaßt ist.
13. Luftansaugfilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (38) aus Kunststoff mit schalldämpfenden Eigenschaften hergestellt ist.
14. Luftansaugfilter nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (38) im wesentlichten einen rechteckigen Querschnitt mit ebenen Wänden (14 bis 19) aufweist.