WO2000077387A1 - Luftansauganlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2000077387A1
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Definitions

  • the invention relates to an air intake system for an internal combustion engine with an air filter, which has an unfiltered air space in an air filter housing, a clean air space connected to the internal combustion engine and a filter insert arranged between unfiltered air space and clean air space, according to the preamble of claim 1.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an improved air intake system of the type mentioned above, the disadvantages mentioned above being overcome and an effective reduction in noise being achieved without adversely affecting the performance of the internal combustion engine.
  • the unfiltered air space is divided by means of a partition into an unfiltered air volume and an unfiltered air outlet volume, a passage cross section for unfiltered air being separable from the unfiltered air volume into the unfiltered air outlet volume.
  • the passage cross section for raw air at the partition can be changed as a function of a speed of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine requires less air so that the passage cross section at the partition can be reduced.
  • a smaller volume of air flows through the air intake system, which leads to a correspondingly reduced noise development in the air intake system.
  • the passage cross section is expanded to cover an increased air requirement of the internal combustion engine. The resulting increased noise in the air intake system is not critical in the high speed range, since the engine noise drowns out the air intake noise.
  • the partition is expediently designed as a housing wall of the air filter housing.
  • the unfiltered air space is arranged as a suction container separate from the air filter housing and upstream of the air filter housing, the suction container being designed, for example, in two parts for simple assembly.
  • the partition has at least two diffusers with different opening cross-sections which connect the raw air inlet volume with the raw air outlet volume in terms of flow, the diffuser with a larger opening cross-section opening or closing a device for this diffuser, in particular has a switching flap.
  • a control device is expediently provided, which opens and closes the device for optionally opening or closing depending on the speed of the internal combustion engine.
  • An intake snorkel connected to the unfiltered air inlet volume is provided for supplying raw air to the raw air inlet volume, a snow screen being arranged in the intake snorkel.
  • an intake connection for preheated raw air connected to the raw air inlet volume is provided, which has a flap for optionally opening or closing.
  • an elastic means in particular a spring, is preferably provided, which applies force to the flap in the closing direction in such a way that the flap opens against the force of the elastic means at a predetermined negative pressure in the raw air inlet volume.
  • an internal combustion engine in particular for a motor vehicle, or a motor vehicle with an internal combustion engine is equipped with an air intake system as described above.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an air intake system according to the invention in side sectional view
  • Fig. 2 in partially sectioned supervision.
  • FIGS. 1 and 2 The preferred embodiment of an air intake system according to the invention for an internal combustion engine 10 shown in FIGS. 1 and 2 comprises an air filter housing 12 with an unfiltered air supply 14 and an intake container 16 connected to the unfiltered air supply 14.
  • the intake container 16 has an upper part 18 and a lower part 20, which also include an intermediate partition 22 in the form of a housing wall divides an unfiltered air space into an unfiltered air inlet volume 24 and an unfiltered air outlet volume 26.
  • two diffusers 28 and 30 are arranged, which flow through the partition 22 connect the unfiltered air inlet volume 24 to the unfiltered air outlet volume 26 such that unfiltered air can flow from the unfiltered air inlet volume 24 through the diffusers 28 and 30.
  • the unfiltered air supply 14 is connected to the unfiltered air outlet volume 26, so that unfiltered air 31 flows from the unfiltered air outlet volume 24 via the unfiltered air supply 14 through the air filter housing 12 and then as clean air into the internal combustion engine.
  • an intake snorkel 32 connected to the raw air inlet volume 24 is provided such that ambient air 33 flows as raw air to the raw air inlet volume 24.
  • the intake snorkel 32 has a snow screen 34.
  • an intake port 36 connected to the unfiltered air inlet volume 24 is provided, through which ambient air flows into the unfiltered air inlet volume 24 and is directed past a warm air sheet 38 of an exhaust manifold, not shown, so that preheated raw air 40 flows into the raw air inlet volume 24.
  • the intake manifold 36 is equipped with a spring-loaded vacuum flap 42, which initially closes the intake manifold 36, so that raw air is sucked in exclusively via the intake snorkel 32.
  • FIG. 2 illustrates an exemplary installation position in a motor vehicle adjacent to a headlight 44 and an engine mount 46.
  • the first diffuser 28 has a smaller opening cross section and is permanently open.
  • the second diffuser 30 has a larger opening cross section than the first diffuser 28 and is equipped with a switching flap 48, which either opens or closes the second diffuser 30.
  • a corresponding control unit not shown, for example the engine control unit, opens or closes the switching flap 48 as a function of a rotational speed of the internal combustion engine 10. At a low rotational speed, the switching flap 48 is closed, so that 28 dirty air only from the small cross section of the first diffuser Raw air inlet volume 24 flows into the raw air outlet volume. The reduced raw air flow results in a reduced noise level in the air intake system.
  • the smaller cross section for the air flow is not critical, since the internal combustion engine requires less air at a low speed.
  • the control device opens the switching flap 48, so that dirty air flows over the enlarged cross section of both diffusers 28, 30 together from the dirty air inlet volume 24 into the dirty air outlet volume 26.
  • the internal combustion engine 10 is supplied with sufficient air for proper operation.
  • the higher noise level resulting from the greater air flow in the air intake system is now uncritical, since the engine noise of the high-speed internal combustion engine drowns out the noise from the air intake system anyway.
  • a water drain opening 52 for condensed water is also provided on an underside 50 of the suction container 16, that is to say on the lower part 20.
  • the suction container 16 is designed as a separate component with respect to the air filter housing 12 and is designed in accordance with the available installation space.
  • the intake snorkel has the largest possible cross section of, for example, 45 mm or more.
  • the suction tank 16 integrated into the air filter housing 12, which then forms an unfiltered air space of the air filter housing 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine (10) mit einem Luftfilter, welcher in einem Luftfiltergehäuse einen Rohluftraum, einen mit der Brennkraftmaschine (10) verbundenen Reinluftraum und einen zwischen Rohluftraum und Reinluftraum angeordneten Filtereinsatz aufweist. Hierbei ist der Rohluftraum mittels einer Abtrennung (22) in ein Rohlufteintrittsvolumen (24) und ein Rohluftaustrittsvolumen (26) unterteilt, wobei ein Durchlaßquerschnitt für Rohluft an der Abtrennung (22) von dem Rohlufteintrittsvolumen (24) in das Rohluftaustrittsvolumen (26) veränderbar ist.

Description

Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Luftfilter, welcher in einem Luftfiltergehause einen Rohluftraum, einen mit der Brennkraftmaschine verbundenen Reinluftraum und einen zwischen Rohluftraum und Reinluftraum angeordneten Filtereinsatz aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der modernen Entwicklung von Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge spielt eine Geräuschreduzierung zur Erhöhung des Fahrkomforts und zur Verringerung der Geräuschemission an die Umwelt eine immer größere Rolle. So ist es beispielsweise aus Patent Abstracts of Japan, JP 07-027028 bekannt, zur Geräuschreduzierung am Luftfilter ein zusätzliches Ansaugrohr mit Ventil zur Strömungsregulierung anzuordnen. Diese Anordnung läßt jedoch nur ein begrenzte Reduktion der Geräuschentwicklung zu.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Luftansauganlage der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und eine wirksame Reduzierung der Geräuschentwicklung ohne negative Beeinflussung der Leistung der Brennkraftmaschine erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftansauganlage der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfmdungsgemäß vorgesehen, daß der Rohluftraum mittels einer Abtrennung in ein Rohlufteinthttsvolumen und ein Rohluftaustrittsvolumen unterteilt ist, wobei ein Durchlaßquerschnitt für Rohluft an der Abtrennung von dem Rohlufteinthttsvolumen in das Rohluftaustrittsvolumen veränderbar ist.
Dies hat den Vorteil, daß das Volumen der einströmenden Luft und damit eine Geräuschentwicklung in der Luftansauganlage derart steuerbar ist, daß sich eine minimale Geräuschentwicklung ergibt. Um der Brennkraftmaschine je nach Betriebszustand eine ausreichende Luftmenge bei minimaler Geräuschentwicklung in der Luftansauganlage zur Verfügung zu stellen, ist der Durchlaßquerschnitt für Rohluft an der Abtrennung in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine veränderbar. Bei niedrigen Drehzahlen benötigt die Brennkraftmaschine weniger Luft, so daß der Durchlaßquerschnitt an der Abtrennung verringert werden kann. Hierdurch strömt ein geringeres Luftvolumen durch die Luftansauganlage, was zu einer entsprechend reduzierten Geräuschentwicklung in der Luftansauganlage führt. Bei hohen Drehzahlen wird der Durchlaßquerschnitt erweitert, um einen erhöhten Luftbedarf der Brennkraftmaschine zu decken. Die hierdurch erhöhte Geräuschentwicklung in der Luftansauganlage ist im hohen Drehzahlbereich unkritisch, da hier das Motorgeräusch die Luftansauggeräusche übertönt.
Zweckmäßigerweise ist die Abtrennung als eine Gehäusewand des Luftfiltergehäuses ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rohluftraum als vom Luftfiltergehause getrennter Ansaugbehälter und stromauf des Luftfiltergehäuses angeordnet, wobei der Ansaugbehälter für eine einfache Montage beispielsweise zweiteilig ausgebildet ist.
Eine besonders effektive und wirksame Geräuschreduzierung in der Luftansauganlage erzielt man dadurch, daß die Abtrennung wenigstens zwei Diffusoren mit unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt aufweist, welche das Rohlufteintrittsvolumen mit dem Rohluftaustrittsvolumen strömungsmäßig verbinden, wobei der Diffusor mit größerem Öffnungsquerschnitt eine Vorrichtung zum wahlweise öffnen bzw. Verschließen dieses Diffusors, insbesondere eine Schaltklappe, aufweist. Ferner ist zweckmäßigerweise ein Steuergerät vorgesehen, welches die Vorrichtung zum wahlweise öffnen bzw. Verschließen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine öffnet und schließt.
Zum Zuführen von Rohluft an das Rohlufteintrittsvolumen ist ein mit dem Rohlufteintrittsvolumen verbundener Ansaugschnorchel vorgesehen, wobei im Ansaugschnorchel ein Schneesieb angeordnet ist.
Zum Wahlweise zuführen von vorgewärmter Rohluft ist ein mit dem Rohlufteintrittsvolumen verbundener Ansaugstutzen für vorgewärmte Rohluft vorgesehen, welcher eine Klappe zum wahlweise Öffnen oder Verschließen aufweist. Hierbei ist bevorzugt ein elastisches Mittel, insbesondere eine Feder, vorgesehen, welches die Klappe in Schließrichtung derart mit Kraft beaufschlagt, daß sich die Klappe bei einem vorbestimmten Unterdruck im Rohlufteintrittsvolumen gegen die Kraft des elastischen Mittels öffnet.
Erfindungsgemäß ist eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bzw. ein Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine mit einer zuvor beschriebenen Luftansauganlage ausgestattet.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftansauganlage in seitlicher Schnittansicht und
Fig. 2 in teilweise geschnittener Aufsicht.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine 10 umfaßt ein Luftfiltergehause 12 mit einer Rohluftzuführung 14 und einem mit der Rohluftzuführung 14 verbundenen Ansaugbehälter 16. Der Ansaugbehälter 16 weist ein Oberteil 18 und ein Unterteil 20 auf, welche mit einer dazwischen liegenden Abtrennung 22 in Form einer Gehäusewandung einen Rohluftraum in ein Rohlufteintrittsvolumen 24 und ein Rohluftaustrittsvolumen 26 unterteilen. In der Abtrennung 22 sind zwei Diffusoren 28 und 30 angeordnet, weiche durch die Abtrennung 22 hindurch das Rohlufteintrittsvolumen 24 mit dem Rohluftaustrittsvolumen 26 derart strömungsmäßig verbinden, daß Rohluft von dem Rohlufteintrittsvolumen 24 durch die Diffusoren 28 und 30 überströmen kann. Die Rohluftzuführung 14 ist mit dem Rohluftaustrittsvolumen 26 verbunden, so daß Rohluft 31 aus dem Rohluftaustrittsvolumen 24 über die Rohluftzuführung 14 durch das Luftfiltergehause 12 und anschließend als Reinluft in die Brennkraftmaschine strömt.
Ferner ist ein mit dem Rohlufteintrittsvolumen 24 verbundener Ansaugschnorchel 32 derart vorgesehen, daß Umgebungsluft 33 als Rohluft dem Rohlufteintrittsvolumen 24 zuströmt. Der Ansaugschnorchel 32 weist ein Schneesieb 34 auf. Darüber hinaus ist ein mit dem Rohlufteintrittsvolumen 24 verbundener Ansaugstutzen 36 vorgesehen, durch welchen in das Rohlufteintrittsvolumen 24 Umgebungsluft einströmt, welche an einem Warmluftblech 38 eines nicht dargestellten Abgaskrümmers vorbei geleitet ist, so daß vorgewärmte Rohluft 40 in das Rohlufteintrittsvolumen 24 einströmt. Der Ansaugstutzen 36 ist mit einer federbelasteten Unterdruckklappe 42 ausgestattet, welche zunächst den Ansaugstutzen 36 verschließt, so daß Rohluft ausschließlich über den Ansaugschnorchel 32 angesaugt wird. Sofern das Schneesieb 34 verstopft ist, ergibt sich ein entsprechender Unterdruck im Rohlufteintrittsvolumen 24, welcher gegen die Federvorspannung der Unterdruckklappe 42 diese Öffnet, so daß vorgewärmte Rohluft 40 in das Rohlufteintrittsvolumen 24 einströmt. Fig. 2 verdeutlicht eine beispielhafte Einbaulage in einem Kraftfahrzeug benachbart zu einem Scheinwerfer 44 und einem Motorträger 46.
Der erste Diffusor 28 hat einen kleineren Öffnungsquerschnitt und ist permanent offen. Der zweite Diffusor 30 hat einen größeren Öffnungsquerschnitt als der erste Diffusor 28 und ist mit einer Schaltklappe 48 ausgestattet, welche den zweiten Diffusor 30 wahlweise öffnet oder verschließt. Ein entsprechendes, nicht dargestelltes Steuergerät, beispielsweise das Motorsteuergerät, öffnet bzw. schließt die Schaltklappe 48 in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine 10. Bei niedriger Drehzahl wird die Schaltklappe 48 geschlossen, so daß nur über den kleinen Querschnitt des ersten Diffusors 28 Rohluft aus dem Rohlufteintrittsvolumen 24 in das Rohluftaustrittsvolumen überströmt. Durch die reduzierte Rohluftströmung ergibt sich eine reduzierte Geräuschentwicklung in der Luftansauganlage. Der geringere Querschnitt für die Luftströmung ist unkritisch, da die Brennkraftmaschine bei niedriger Drehzahl weniger Luft benötigt.
Bei einer erhöhten Drehzahl von beispielsweise 5.000 U/min und höher öffnet das Steuergerät die Schaltklappe 48, so daß Rohluft über den vergrößerten Querschnitt beider Diffusoren 28, 30 zusammen aus dem Rohlufteintrittsvolumen 24 in das Rohluftaustrittsvolumen 26 überströmt. Hierdurch wird die Brennkraftmaschine 10 mit ausreichend Luft für einen ordnungsgemäßen Betrieb versorgt. Die sich durch die größere Luftströmung in der Luftansauganlage ergebende höhere Geräuschentwicklung ist nunmehr unkritisch, da das Motorengeräusch der höhertourig laufenden Brennkraftmaschine das Geräusch aus der Luftansauganlage ohnehin übertönt.
An einer Unterseite 50 des Ansaugbehälters 16, also am Unterteil 20, ist ferner eine Wasserablauföffnung 52 für Kondenswasser vorgesehen. Der Ansaugbehälter 16 ist als bzgl. des Luftfiltergehäuses 12 separates Bauteil ausgeführt und gemäß dem vorhandenen Bauraum ausgebildet. Der Ansaugschnorchel weist einen möglichst großen Querschnitt von beispielsweise 45 mm oder mehr auf. Alternativ ist der Ansaugbehälter 16 in das Luftfiltergehause 12 integriert, wobei dieser dann einen Rohluftraum des Luftfiltergehäuses 12 ausbildet.

Claims

PAT E N TA N S P R U C H E
1. Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine (10) mit einem Luftfilter, welcher in einem Luftfiltergehause (12) einen Rohluftraum, einen mit der Brennkraftmaschine (10) verbundenen Reinluftraum und einen zwischen Rohluftraum und Reinluftraum angeordneten Filtereinsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohluftraum mittels einer Abtrennung (22) in ein Rohlufteintrittsvolumen (24) und ein Rohluftaustrittsvolumen (26) unterteilt ist, wobei ein Durchlaßquerschnitt für Rohluft an der Abtrennung (22) von dem Rohlufteintrittsvolumen (24) in das Rohluftaustrittsvolumen (26) veränderbar ist.
2. Luftansauganlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt für Rohluft an der Abtrennung (22) in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) veränderbar ist.
3. Luftansauganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt für Rohluft an der Abtrennung (22) in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) derart veränderbar ist, daß bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine (10) der Durchlaßquerschnitt verringert und bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine (10) der Durchlaßquerschnitt vergrößert ist.
4. Luftansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung (22) als eine Gehäusewand des Luftfiltergehäuses (12) ausgebildet ist.
5. Luftansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohluftraum als vom Luftfiltergehause (12) getrennter Ansaugbehäiter (16) ausgebildet und stromauf des Luftfiltergehäuses (12) angeordnet ist.
6. Luftansauganlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugbehälter (16) zweiteilig ausgebildet ist.
7. Luftansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung (22) wenigstens zwei Diffusoren (28, 30) mit unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt aufweist, welche das Rohlufteintrittsvolumen (24) mit dem Rohluftaustrittsvolumen (26) strömungsmäßig verbinden, wobei der Diffusor (30) mit größerem Öffnungsquerschnitt eine Vorrichtung (48) zum wahlweise öffnen bzw. Verschließen dieses Diffusors (30), insbesondere eine Schaltklappe, aufweist.
8. Luftansauganlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät vorgesehen ist, welches die Vorrichtung (48) zum wahlweise öffnen bzw. Verschließen des Diffusors (30) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) öffnet und schließt.
9. Luftansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Rohlufteintrittsvolumen (24) verbundener Ansaugschnorchel (32) vorgesehen ist.
10. Luftansauganlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansaugschnorchel (32) ein Schneesieb (34) angeordnet ist.
11. Luftansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Rohlufteintrittsvolumen (24) verbundener Ansaugstutzen (36) für vorgewärmte Rohluft (40) vorgesehen ist, welcher eine Klappe (42) zum wahlweise Öffnen oder Verschließen aufweist.
12. Luftansauganlage nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Mittel, insbesondere eine Feder, vorgesehen ist, welches die Klappe (42) in Schließrichtung derart mit Kraft beaufschlagt, daß sich die Klappe (42) bei einem vorbestimmten Unterdruck im Rohlufteintrittsvolumen (24) gegen die Kraft des elastischen Mittels öffnet.
13. Brennkraftmaschine (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Luftansauganlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansauganlage gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (10), welche eine Luftansauganlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansauganlage gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
PCT/EP2000/004850 1999-06-09 2000-05-27 Luftansauganlage für eine brennkraftmaschine WO2000077387A1 (de)

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