DE3801153A1 - Vorrichtung zur daempfung der ansauggeraeusche von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dämpfung der Ansauggeräusche von Brennkraftmaschinen mit einem an den Lufteinlaß der Brennkraftmaschine anschließbaren Luftansaugkanal, in dem ein Dämpfer angeordnet ist, der eine Dämpferkammer mit einem Einlaßrohr und einem Auslaßrohr aufweist.

In der Praxis ist es bei derartigen Vorrichtungen häufig nicht möglich, in dem zur Verfügung stehenden Einbauraum eines Fahrzeugs das erforderliche Dämpfervolumen unterzubringen, sei es in Form eines ausreichend langen Luftansaugkanals und/oder einer genügend großen Dämpferkammer, um eine gute Dämpfung der Ansauggeräusche zu erreichen. Verstärkt tritt das Problem der Ansauggeräuschdämpfung bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen auf, die Luftansaugkanäle mit verhältnismäßig großem Querschnitt benötigen.

Insbesondere im Schiebebetrieb und im unteren Teillastbetrieb ist die Geräuschentwicklung verhältnismäßig groß, so daß die durch den Luftansaugkanal nach außen dringenden Geräusche zu starken Belästigungen führen. Ein völliges Verschließen des Luftansaugkanals kann naturgemäß nicht erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art so zu gestalten, daß die Ansauggeräusche im unteren Teillast- und Schiebebetrieb einer Brennkraftmaschine ohne Funktionsbeeinträchtigung wirksam gedämpft werden können.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß in dem Luftansaugkanal eine mit einem Stellglied zusammenwirkende Absperrklappe angeordnet ist, die im Vollast- sowie im oberen Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine eine Offenstellung einnimmt, aus der sie im unteren Teillast- sowie im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine in eine Schließstellung schwenkbar ist, wobei der Lufteinlaß der Brennkraftmaschine bei geschlossener Absperrklappe über eine kalibrierte Umgehungsöffnung mit einem stromauf der Absperrklappe gelegenen Abschnitt des Luftansaugkanals in Verbindung steht.

Durch das Schließen der Absperrklappe, die zusätzlich zu der im Lufteinlaß angeordneten Drosselklappe vorgesehen ist, läßt sich wirksam verhindern, daß die Geräusche nach außen dringen. Über die kalibrierte Umgehungsöffnung ist zugleich sichergestellt, daß der Brennkraftmaschine eine ausreichende Menge Luft zugeführt wird. Außerdem wirkt der Luftansaugkanal nun als zusätzliches Dämpfervolumen, so daß die Resonanzfrequenz gesenkt wird. Die Dämpfung setzt also bereits bei tieferen Frequenzen ein. Ferner kann der Luftansaugkanal als Nebenschlußresonator eingesetzt werden, der auf eine bestimmte Frequenz ausgelegt ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die Absperrklappe stromauf der Dämpferkammer im Bereich der Ansaugöffnung des Einlaßrohres angeordnet ist. Dadurch steht zur Geräuschdämpfung ein weitgehend abgeschlossenes Volumen zur Verfügung, das neben der Dämpferkammer auch den größten Teil des Luftansaugkanals umfaßt.

Eine einfache Ausführung ergibt sich, wenn die Umgehungsöffnung stromauf der Absperrklappe in der Wand des Einlaßrohres angeordnet und über eine Umgehungsleitung an die Dämpferkammer angeschlossen ist.

Vorteilhaft hat die Umgehungsleitung eine größere Länge als das Einlaßrohr und ist ihr Querschnitt geringer als der des Einlaßrohres. Durch den im Vergleich zum Einlaßrohr deutlich geringeren Querschnitt der Umgehungsleitung ist es möglich, auch bei beengten Platzverhältnissen im Einbauraum eines Fahrzeugs eine längere Leitung unterzubringen, was die Geräuschdämpfung weiter günstig beeinflußt.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Umgehungsöffnung als Durchbrechung in der Absperrklappe ausgebildet ist. Hier entfällt eine gesonderte Umgehungsleitung.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann an der Umgehungsöffnung ein Ventil oder dergleichen angeordnet sein, das bei geschlossener Absperrklappe den Durchfluß von Luft bei einem vorbestimmten Unterdruck im Lufteinlaß der Brennkraftmaschine freigibt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kennzeichnet sich dadurch, daß die Schwenkbewegung der Absperrklappe durch einen Anschlag begrenzbar ist, wobei die Umgehungsöffnung durch Spalte zwischen der Ober- und Unterkante der Absperrklappe und der jeweils gegenüberliegenden Wand des Luftansaugkanals gebildet wird. Mit einer solchen Ausführung ist auch der nachträgliche Einbau einer Absperrklappe ohne großen Aufwand möglich. Eine gesonderte Umgehungsleitung wird hier ebenfalls nicht benötigt.

In vorteilhafter Weise ist bei einer Vorrichtung mit einer im Luftansaugkanal exzentrisch gelagerten Absperrklappe, die über ein von dem Stellglied auf die Klappenachse ausgeübtes Rückstellmoment in der Schließrichtung belastet ist, das Stellglied als Zugfeder oder als Gewicht ausgebildet.

Eine günstige Gestaltung mit verhältnismäßig geringem Platzbedarf ergibt sich, wenn das Einlaßrohr in eine die Umgehungsöffnung aufweisende erste Leitung und in eine zweite Leitung unterteilt ist, und die Absperrklappe in der zweiten Leitung im Bereich der Ansaugöffnung exzentrisch gelagert und über ein von dem als Gewicht oder Feder ausgebildeten Stellglied auf die Klappenachse ausgeübtes Rückstellmoment in der Schließrichtung belastet ist.

Dabei sind die erste und die zweite Leitung bevorzugt jeweils als Rohrstücke ausgebildet, wobei die erste Leitung eine größere Länge und einen geringeren Querschnitt hat als die zweite Leitung, und erstrecken sich die Leitungen im wesentlichen parallel zueinander.

Eine bevorzugte Ausgestaltung kennzeichnet sich dadurch, daß in der Dämpferkammer ein einen Rohluftraum von einem Reinluftraum trennender Filtereinsatz abgedichtet angeordnet ist. Durch die Zusammenfassung von Dämpfer und Filter in einem Gehäuse wird, wie an sich bekannt, eine günstige Raumausnutzung erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer an einer Brennkraftmaschine angeordneten Vorrichtung zur Dämpfung der Ansauggeräusche nach der Erfindung, teils in Ansicht, teils im Schnitt,

die Fig. 2 bis 5 Teilansichten weiterer Ausführungsformen der Vorrichtung im Schnitt und in vergrößerter Darstellung.

Eine Brennkraftmaschine (10) hat einen Lufteinlaß (11), an den ein als Ganzes mit (12) bezeichneter Luftansaugkanal angeschlossen ist. In dem Luftansaugkanal (12) ist ein als Ansaugluftfilter ausgebildeter Dämpfer (13) angeordnet, der eine Dämpferkammer (14) mit einem Einlaßrohr (15) und einem Auslaßrohr (16) aufweist. Ein in der Dämpferkammer (14) abgedichtet angeordneter Filtereinsatz (17) trennt einen Rohluftraum (18) von einem Reinluftraum (19) ab.

Stromauf der Dämpferkammer (14) ist im Bereich der Ansaugöffnung (22) des Einlaßrohres (15) eine Absperrklappe (23) angeordnet. Sie ist in dem Einlaßrohr (15) um eine Achse (24) schwenkbar. Die Betätigung der Absperrklappe (23) erfolgt mittels eines als pneumatischer Stellmotor ausgebildeten Stellglieds (25), das über ein Gestänge (26) an der Absperrklappe (23) angelenkt ist. Die Betätigung kann jedoch auch in anderer Weise, z.B. mechanisch oder elektrisch erfolgen.

Die Wand (29) des Einlaßrohres (15) weist eine kalibrierte Umgehungsöffnung (30) auf, die stromauf der Absperrklappe (23) angeordnet und über eine Umgehungsleitung (31) an die Dämpferkammer (14) angeschlossen ist. Die Umgehungsleitung (31) hat dabei eine größere Länge als das Einlaßrohr (15), wogegen ihr Querschnitt geringer ist als der des Einlaßrohres (15).

Im Vollast- sowie im oberen Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine (10) nimmt die Absperrklappe (23) die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Offenstellung ein. Die Luft strömt durch die Ansaugöffnung (22), das Einlaßrohr (15), den Dämpfer (13) und das Auslaßrohr (12) zum Lufteinlaß (11) der Brennkraftmaschine (10). Beim Übergang auf den unteren Teillast- oder Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine schwenkt das Stellglied (25) die Absperrklappe (23) in die ausgezogen gezeichnete Stellung, in der die Luftzufuhr durch das Einlaßrohr (15) verschlossen ist. Lediglich über die Umgehungsöffnung (30) und die Umgehungsleitung (31) steht der Lufteinlaß (11) der Brennkraftmaschine (10) dann noch mit dem stromauf der Absperrklappe (23) gelegenen Abschnitt des Einlaßrohres (15) in Verbindung.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist im wesentlichen die gleichen Bauelemente auf, wie das der Fig. 1. Die Schwenkbewegung der Absperrklappe (23) ist hier jedoch durch einen in der Wand (28) des Einlaßrohres (15) angeordneten Anschlag (34) begrenzt. Er verhindert ein vollständiges Verschließen der Absperrklappe (23). Die Umgehungsöffnung wird durch einen Spalt (35) zwischen der Oberkante (37) der Absperrklappe (23) und der Wand (28) des Einlaßrohres (15) sowie durch einen Spalt (36) zwischen der Unterkante (38) der Absperrklappe (23) und der Wand (39) des Einlaßrohres (15) gebildet.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist eine Absperrklappe (40) in dem Einlaßrohr (15) um eine Achse (41) schwenkbar. Hier ist die kalibrierte Umgehungsöffnung durch eine Durchbrechung (42) in der Absperrklappe (40) gebildet. An der dem Lufteinlaß der Brennkraftmaschine zugewandten Stirnseite (43) der Absperrklappe (40) ist eine gummielastische Ventilscheibe mittels eines Zapfens (45) befestigt. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine, in der die Absperrklappe (40) die gestrichelt dargestellte Offenstellung einnimmt, liegt die Ventilscheibe (44) unter leichter Vorspannung gegen die Stirnseite (43) der Absperrklappe (40) an und verschließt die Durchbrechung (42). Hat das Stellglied (25) die Absperrklappe (40) im unteren Teillast- oder im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine in die ausgezogen dargestellte Schließstellung geschwenkt, so hebt die Ventilscheibe (44) bei steigendem Unterdruck im Lufteinlaß der Brennkraftmaschine von der Stirnseite (43) der Absperrklappe (40) ab und gibt so den Durchfluß von Luft zur Brennkraftmaschine frei.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zeigt eine Absperrklappe (50), die im Einlaßrohr (49) exzentrisch gelagert und um eine Achse (51) schwenkbar ist. Die Achse (51) ist an einem Ende als Hebelarm (52) abgebogen, der an seinem freien Ende als Stellglied ein das Rückstellmoment erzeugendes Gewicht (53) trägt. Statt des Gewichts kann als Stellglied auch ein Federelement, beispielsweise eine Zugfeder, verwendet werden.

Im Vollast- sowie im oberen Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine (10) schwenkt die Absperrklappe (50) allein durch die unterschiedlichen Drücke auf beiden Seiten der Absperrklappe (50) selbsttätig mit zunehmendem Luftdurchsatz gegen das von dem Gewicht (53) ausgeübte Rückstellmoment aus der ausgezogen dargestellten Schließstellung in die gestrichelt gezeichnete Offenstellung. Beim Übergang in den unteren Teillast- oder den Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine schwenkt die Absperrklappe (50) dann wieder in die Schließstellung zurück. Über eine Umgehungsöffnung (56) in der Wand (55) des Einlaßrohres (49) sowie eine Umgehungsleitung (57) steht der Lufteinlaß der Brennkraftmaschine dann mit dem stromauf der Absperrklappe (50) gelegenen Abschnitt des Luftansaugkanals in Verbindung und ermöglicht so die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine. An der Umgehungsöffnung (56) kann ein Klappenventil (58) oder dergleichen angeordnet sein, das bei geschlossener Absperrklappe (50) selbsttätig oder mittels eines geeigneten Verstellmechanismus betätigt wird.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Dämpfer (60) ein Einlaßrohr (61) auf, das in eine Dämpferkammer (62) einmündet. Das Einlaßrohr (61) ist in eine erste Leitung (63) mit der Umgehungsöffnung (64) und in eine zweite Leitung (65) mit der Ansaugöffnung (66) unterteilt.

Die erste Leitung (63) und die zweite Leitung (65) sind als Rohrstücke ausgebildet und erstrecken sich parallel zueinander. Die erste Leitung (63) hat dabei eine größere Länge und einen geringeren Querschnitt als die zweite Leitung (65).

Eine Absperrklappe (50), wie sie im wesentlichen der Ausführung der Fig. 4 entspricht, ist in der zweiten Leitung (65) im Bereich der Ansaugöffnung (66) exzentrisch gelagert und um eine Achse (51) schwenkbar. Die Achse (51) ist an einem Ende als Hebelarm (52) abgebogen, der an seinem freien Ende als Stellglied ein das Rückstellmoment erzeugendes Gewicht (53) trägt. Statt des Gewichts kann als Stellglied auch ein Federelement, beispielsweise eine Zugfeder, verwendet werden.

Im Vollast- sowie im oberen Teillastbetrieb der angeschlossenen Brennkraftmaschine schwenkt die Absperrklappe (50) allein durch die unterschiedlichen Drücke auf beiden Seiten der Absperrklappe (50) selbsttätig mit zunehmendem Luftdurchsatz gegen das von dem Gewicht (53) ausgeübte Rückstellmoment aus der ausgezogen dargestellten Schließstellung in die gestrichelt gezeichnete Offenstellung. Beim Übergang in den unteren Teillast- oder den Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine schwenkt die Absperrklappe (50) dann wieder in die Schließstellung zurück. Über die Umgehungsöffnung (64) in der ersten Leitung (63) erfolgt dann weiterhin die Luftzufuhr zum Lufteinlaß der Brennkraftmaschine.

• Bezugszeichenliste: 10 Brennkraftmaschine
  11 Lufteinlaß
  12 Luftansaugkanal
  13 Dämpfer
  14 Dämpferkammer
  15 Einlaßrohr
  16 Auslaßrohr
  17 Filtereinsatz
  18 Rohluftraum
  19 Reinluftraum
  22 Ansaugöffnung
  23 Absperrklappe
  24 Achse
  25 Stellglied
  26 Gestänge
  28 Wand
  29 Wand
  30 Umgehungsöffnung
  31 Umgehungsleitung
  34 Anschlag
  35 Spalt
  36 Spalt
  37 Oberkante
  38 Unterkante
  39 Wand
  40 Absperrklappe
  41 Achse
  42 Durchbrechung
  43 Stirnseite
  44 Ventilscheibe
  45 Zapfen
  49 Einlaßrohr
  50 Absperrklappe
  51 Achse
  52 Hebelarm
  53 Gewicht
  55 Wand
  56 Umgehungsöffnung
  57 Umgehungsöffnung
  58 Klappenventil
  60 Dämpfer
  61 Einlaßrohr
  62 Dämpferkammer
  63 erste Leitung
  64 Umgehungsöffnung
  65 zweite Leitung
  66 Ansaugöffnung

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Dämpfung der Ansauggeräusche von Brennkraftmaschinen mit einem an den Lufteinlaß der Brennkraftmaschine anschließbaren Luftansaugkanal, in dem ein Dämpfer angeordnet ist, der eine Dämpferkammer mit einem Einlaßrohr und einem Auslaßrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Luftansaugkanal (12) eine mit einem Stellglied (25, 53) zusammenwirkende Absperrklappe (23, 40, 50) angeordnet ist, die im Vollast- sowie im oberen Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine (10) eine Offenstellung einnimmt, aus der sie im unteren Teillast- sowie im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine in eine Schließstellung schwenkbar ist, wobei der Lufteinlaß (11) der Brennkraftmaschine (10) bei geschlossener Absperrklappe (23, 40, 50) über eine kalibrierte Umgehungsöffnung (30, 35, 36, 42, 56, 64) mit einem stromauf der Absperrklappe (23, 40, 50) gelegenen Abschnitt des Luftansaugkanals (12) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrklappe (23, 40, 50) stromauf der Dämpferkammer (14) im Bereich der Ansaugöffnung (22) des Einlaßrohres (15, 49) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsöffnung (30, 56) stromauf der Absperrklappe (23, 50) in der Wand (25, 55) des Einlaßrohres (15, 49) angeordnet und über eine Umgehungsleitung (31, 57) an die Dämpferkammer (14) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (31, 57) eine größere Länge hat als das Einlaßrohr (15, 49) und ihr Querschnitt geringer ist als der des Einlaßrohres.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsöffnung als Durchbrechung (42) in der Absperrklappe (40) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Umgehungsöffnung ein Ventil (44, 58) oder dergleichen angeordnet ist, das bei geschlossener Absperrklappe (40, 50) den Durchfluß von Luft bei einem vorbestimmten Unterdruck im Lufteinlaß (11) der Brennkraftmaschine (10) freigibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schwenkbewegung der Absperrklappe (23) durch einen Anschlag begrenzbar ist, wobei die Umgehungsöffnung durch Spalte (35, 36) zwischen der Ober- (37) und Unterkante (38) der Absperrklappe (23) und der jeweils gegenüberliegenden Wand (28, 29) des Luftansaugkanals (12) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer im Luftansaugkanal exzentrisch gelagerten Absperrklappe, die über ein von dem Stellglied auf die Klappenachse ausgeübtes Rückstellmoment in der Schließrichtung belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als Zugfeder oder als Gewicht (53) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (61) in eine die Umgehungsöffnung (64) aufweisende erste Leitung (63) und in eine zweite Leitung (65) unterteilt ist, und daß die Absperrklappe (50) in der zweiten Leitung (65) im Bereich der Ansaugöffnung (66) exzentrisch gelagert und über ein von dem als Gewicht oder Feder ausgebildeten Stellglied (53) auf die Klappenachse (51) ausgeübtes Rückstellmoment in der Schließrichtung belastet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (63) und die zweite Leitung (65) jeweils als Rohrstücke ausgebildet sind, wobei die erste Leitung (63) eine größere Länge und einen geringeren Querschnitt hat als die zweite Leitung (65).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitungen (63, 65) im wesentlichen parallel zueinander erstrecken.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dämpferkammer (14) ein einen Rohluftraum (18) von einem Reinluftraum (19) trennender Filtereinsatz (17) abgedichtet angeordnet ist.