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Title:
AIR DUCT, ESPECIALLY FITTED IN THE AIR INTAKE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/034642
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an air duct, especially for fitting in the air intake system of an internal combustion engine. In order to improve the acoustic behavior, flow obstacles, preferably wire-shaped flow obstacles, are accommodated in the vicinity of the tube wall (21). Said obstacles may, for instance, consist of wire strings (29). The flow obstacles are capable of reducing the acoustic behavior in the duct at a low flow resistance since the center part of the cross-section remains unaffected by the flow obstacles. The flow obstacles may advantageously be fitted in the exhaust air area of flaps in order to prevent a whistling from being produced when the flaps are slightly open. In order to simplify production, the flow obstacles are provided in the area of a flanged joint in the air intake system.

Inventors:
ALEX MATTHIAS (DE)
SPANNBAUER HELMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/006975
Publication Date:
June 15, 2000
Filing Date:
September 21, 1999
Export Citation:
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Assignee:
MANN & HUMMEL FILTER (DE)
ALEX MATTHIAS (DE)
SPANNBAUER HELMUT (DE)
International Classes:
F02D9/10; F02M29/04; F02M35/10; F02M35/12; (IPC1-7): F02M29/04; F02M35/12
Foreign References:
EP0863303A21998-09-09
US5722357A1998-03-03
FR2257793A11975-08-08
Attorney, Agent or Firm:
Voth, Gerhard (Filterwerk Mann+Hummel GmbH Ludwigsburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, in die Strömungshindernisse (22,29,30,31) zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt vorgesehen sind, wobei die mit den Strömungshindernissen (22,29,30,31) versehene Querschnittsfläche kleiner ist, als die des Leitungsquerschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß diese von einer Wandung (21) der Luftleitung im Bereich einer Rohrverbindung in das Innere des Leitungsquerschnittes ragen.
2. Luftleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22,29,30,31) aus einem strangförmig ausgebildeten Material, insbesondere Draht, bestehen.
3. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22,29,30,31) in die Wandung (21) der Luftleitung eingegossen sind.
4. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22,29,30,31) in einen Dichtring (14) eingegossen oder an ihn angegossen sind, der in eine Flanschverbindung (10) der Luftleitung eingebracht ist.
5. Luftleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse hinter einer Drosselklappe (18) im Bereich der durch diese beeinflußten Strömung vorgesehen sind.
6. Luftleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (22,29,30,31) im Bereich hinter einem Spalt (s), der durch die um einen kleinen Winkel geöffnete Drosselklappe (18) gebildet ist, angeordnet sind.
7. Luftleitung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei ein Drosselklappenmodul (24) Teil der Luftleitung ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieses die Strömungshindernisse integriert sind.
Description:
Luftleitung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine Beschreibung Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Luftleitung, insbesondere geeignet für den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt aufweist.

Derartige Einrichtungen sind z. B. aus der EP 863 303 bekannt und werden in erster Linie zur Verbesserung der Akustik von Saugrohren verwendet. Das Funktionsprinzip der Einrichtung beruht darauf, daß Turbulenzen in der Strömung geglättet werden, und auf diese Weise insbesondere eine Ablösung der Strömung von den Rohrwänden vermieden wird. Auf diese Weise kann z. B. das Pfeifgeräusch vermindert oder vermieden werden, das beim Öffnen von Drosselklappen auftritt, wenn diese lediglich einen schmalen Spalt zur Rohrwand freigeben. Die Einrichtungen bestehen beispielsweise aus Rohreinsätzen, die in das Innere des Saugrohres hineinreichen.

Der akustische Vorteil der eingebrachten Rohreinsätze wird jedoch durch den Nachteil erkauft, daß dieses der Strömung einen Widerstand entgegensetzt, welcher zu Leistungsverlusten des Motors führt. Die Leistungsverluste tragen zu einem unerwünschten Ansteigen des Kraftstoffverbrauches der Brennkraftmaschine bei.

Außerdem müssen die Rohreinsätze im Inneren des Rohres, also an einer schwer zugänglichen Stelle angebracht werden, was den Fertigungs-und Montageaufwand erklärt. Auch eine gußtechnische Herstellung verursacht durch eine komplizierte Formgestaltung unerwünschte Zusatzkosten für die genannte akustische Maßnahme. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur akustischen Optimierung insbesondere von Saugrohren zu schaffen, bei der die auftretenden Strömungsverluste auf ein Minimum reduziert sind, wobei der fertigungs-und montagetechnische Aufwand für die Einbringung dieser Einrichtung in Grenzen gehalten werden soll. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelost.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Luftleitung, die insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingebaut werden kann, weist zur Beruhigung der Strömung im Leitungsquerschnitt Strömungshindernisse auf. Diese werden jedoch nicht über den gesamtem Leitungsquerschnitt verteilt, sondern werden lediglich an den Wandungen der Rohrleitung angebracht. Es hat sich näm ! ich gezeigt, daß insbesondere zu einer akustischen Optimierung von Saugrohren lediglich die Strömung im Rohrwandbereich beruhigt werden muß. Das Einbringen z. B. eines Drahtgitters, welches sich über den gesamten Leitungsquerschnitt erstreckt, stellt bezogen auf die sich im Inneren des Rohrquerschnitts ausbildende Strömung ein unnötiges, zusätzliches Strömungshindernis dar.

Durch die Anbringung der Strömungshindernisse im Bereich einer Rohrverbindung kann der fertigungstechnische Aufwand in Grenzen gehalten werden. Die das Strömungshindernis bildende Komponente kann z. B. einfach in eine Aufnahme eingelegt werden, die in die für die Fertigung der Rohrabschnittes gedachte Gußform integriert ist. Eine andere Möglichkeit besteht in der Fixierung der Komponente im Flanschbereich zweier Rohrabschnitte während der Montage.

Die Strömungshindernisse können am gesamten Umfang der Rohrwandung eines bestimmten Querschnitts angebracht sein oder nur an Teilen davon. Soll z. B die Strömungsablösung an der Innenseite eines Rohrbogens vermindert werden, genügt es, die Strömungshindernisse in dem entsprechenden Wandteil unterzubringen.

Einer besonderen Ausführungsform gemäß bestehen die Strömungshindernisse aus einem strangförmigen Material, z. B. Draht. Dieser ist als billiges Halbzeug zu beziehen und leicht zu verarbeiten. Er kann vorteilhafterweise in die Wandung der Luftleitung eingegossen werden. Es sind jedoch auch andere Materialien denkbar, z. B. poröse Stoffe. Es können auch radial ins Rohrinnere weisende Rippen in der Gußform des Rohres vorgesehen werden. Dies ist insbesondere für Kunststoffsaugrohre denkbar. Die Verwendung drahtförmiger Halbzeuge oder vergleichbarer Materialien hat aber zusätzlich den Vorteil, daß diese zu Gittern Geflechten oder ähnlichen Geometrien verarbeitet werden können. Im Vergleich zu massiven Strömungshindernissen setzen diese der Strömung bezogen auf die Teilfläche des Strömungsquerschnittes, den sie abdecken, einen wesentlich geringeren Strömungswiderstand entgegen. Die Strömungshindernisse werden auf diese Weise durchströmt und nicht umströmt, was einen zusätzlichen Effekt der Glättung der Strömung im Rohrwandbereich hinter den Srömungshindernissen hat.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Strömungshindernisse in einen Dichtring eingegossen, der z. B. in eine Flanschverbindung der Rohluftleitung eingebracht werden kann. Es ist z. B. das Fingieren eines Drahtgitterringes denkbar, der in die vom Dichtring aufgespannte Fläche hineinragt. Man kann die Strömungshindernisse, z. B. in Form von Stiften, auch in einer Gußform für den Dichtring vorsehen. Um nicht von den Materialeigenschaften des Dichtringes abhängig zu sein, kann dieser auch im Mehrkomponentenverfahren hergestellt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, die Strömungshindernisse im Abströmungsbereich einer Drosselklappe unterzubringen. Es hat sich hierbei gezeigt, daß eine wesentliche akustische Verbesserung bei gleichzeitig geringem Druckverlust erreicht werden kann, wenn die Strömungshindernisse nur in den sichelförmigen Öffnungsbereichen der Schaltklappe angeordnet sind. Damit täß. t sich das bei kleinen Offnungsspalten auftretende Pfeifgeräusch an der Drosselklappe verhindern. Selbstverständlich ist diese Maßnahme auch bei Drosselklappen anwendbar, welche keinen runden Querschnitt verschließen. Die Offnungsspalte sind dann nicht sichelförmig, sondern weisen eine andere Geometrie auf.

Eine günstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Strömungshindernisse direkt in das Drosselklappenmodul zu integrieren. Das Drosselklappenmodul kann als standardisiertes Teil kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden und an unterschiedlichen Orten z. B. im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine verwendet werden.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen Figur 1 den Ausschnitt einer Luftleitung mit einer direkt hinter dem Leitungsflansch angeordneten Drosselklappe, wobei ein mit einem Drahtgitterring ausgestatteter Dichtring ais Strömungshindernis zur Anwendung kommt, im Schnitt, Figur 2 das Detail X aus Figur 1, welches den Aufbau des Dichtrings zeigt, Figur 3 Die Aufsicht auf ein Drosselklappenmodul, in welches Drahtsaiten als Strömungshindernis eingebracht sind und Figur 4-5 alternative Ausgestaltung von Dichtringen mit Strömungshindernissen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist der Ausschnitt einer Luftleitung dargestellt, die eine Flanschverbindung 10 aufweist. Die zusammengeflanschten Rohre 11,12 bestehen aus Kunststoff. In den Flansch des Rohres 12 ist eine Nut 13 für einen Dichtring 14 vorgesehen.

Außerdem weist der Flansch Gewindemuffen 15 auf, die zur Aufnahme von Schrauben 16 dienen. Im Flansch des Rohres 11 sind entsprechende Löcher 17 vorgesehen, durch die die Schrauben 16 gesteckt sind. Das Rohr 11 weist eine montagegespritzte Drosselklappe 18 auf, wobei die Anströmrichtung der Drosselklappe durch einen Pfeil angedeutet ist.

In der dargestellten Stellung der Drosselklappe ergibt sich ein Spalt s zwischen Drosselklappenrand und Rohrwand, in dessen abströmseitigen Turbulenzbereich sich ein Drahtgitterring 19 befindet, welcher in den zur Anwendung kommenden Dichtring 14 eingegossen ist. Zwischen den Stirnseiten der Rohre 11 und 12 befindet sich im Bereich der Flanschverbindung 10 ein Ringspait 20 in einer Wandung 21 der Rohrleitung. Dieser schaffl den Einbauraum für den am Dichtring 14 angebrachten Drahtgitterring 19.

Den Aufbau des Dichtringes 14 im eingebauten Zustand kann man Figur 2 entnehmen. Es ist der Ringspalt 20 zwischen den Stirnseiten der Rohre 11 und 12 erkennbar, wobei der Ringspalt ein Spaltmaß aufweist, welches zu einer Deformation des Dichtringes 14 führt. Der äußere Rand des Drahtgitterringes 19 ist in den Dichtring eingegossen. Um ein Auffasern der Enden der Gitterdrähte 22 zu vermeiden ist am inneren Rand des Drahtgitterringes eine Ringmanschette 23 angesetzt, die die Drahtenden einklemmt.

In Figur 3 ist ein Drosselklappenmodul 24 dargestellt. Der Aufbau des Flanches zur Befestigung an einem nicht dargestellten Rohrende entspricht im Aufbau dem des Rohres 12 aus Figur 1. Es sind unter anderem die Gewindemuffe 15 und die Nut 13 zu erkennen. Die montagegespritze Drosselklappe 18 weist eine Welle 25 auf, an die Klappenflügel 26 angebracht sind. Zum Antrieb der Welle 25 ist diese einseitig aus dem Klappenmodul 24 herausgeführt. Die Drosselklappe ist in teilweise geöffnetem Zustand dargestellt, wobei sich sichelförmige Klappendurchgänge 27 bilden. Eine Klappenkante 28 schwingt dabei direkt über Drahtsaiten 29 hinweg, die im Bereich der Klappendurchgänge 27 als Strömungshindernisse angebracht sind. Die Drahtsaiten werden bereits während des Herstellungsverfahrens des Drosse- klappenmoduls in die Wandung 21 eingebracht. Dies kann z. B. durch Einspannen in die Spritzgießgießform und anschließendes Eingießen der Drahtsaiten geschehen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Drahtsaiten zu erhitzen und anschließend in das fertige Drosselklappenmodul einzuschmeizen.

Die Figuren 4 und 5 stellen Varianten für in den Dichtring 14 eingebrachte Strömungshindernisse dar. Es ist möglich Stifte 30 in den Dichtring einzugießen.

Diese können jedoch auch in der Gußform für den Ring abgebildet sein, so daß sie auf dessen Innenseite angeformt werden. Ebenfalls ist es möglich einen zickzackförmig gebogenen Draht 31 in den Dichtring 14 einzugießen.

Bezugszeichenliste 10 Flanschverbindung 11 Rohr 12 Rohr 13 Nut 14 Dichtring 15 Gewindemuffe 16 Schraube 17 Loch 18 Drosselklappe 19 Drahrgitterring 20 Ringspalt 21 Wandung 22 Gitterdraht 23 Ringmanschette 24 Drosselklappenmodul 25 Welle 26 Klappenflügel 27 Klappendurchgang 28 Klappenkante 29 Drahtsaite 30 Stift 31 Draht