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Dokumentenidentifikation DE19915523A1 26.10.2000
Titel Sauganlage für Brennkraftmaschinen
Anmelder Dr.Ing.h.c. F. Porsche AG, 70435 Stuttgart, DE
Erfinder Kodweiss, Jürgen, 71287 Weissach, DE;
Schorn, Jürgen, 71277 Rutesheim, DE;
Mayer, Siegfried, Dipl.-Ing., 71263 Weil der Stadt, DE
DE-Anmeldedatum 07.04.1999
DE-Aktenzeichen 19915523
Offenlegungstag 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse F02M 35/116
IPC-Nebenklasse F02B 77/13   
Zusammenfassung Diese Sauganlage dient für Brennkraftmaschinen der Hubkolbenbauart und umfaßt einen Behälter, der sich benachbart einem Zylinderkopf erstreckt und über Zuführungsleitungen mit Einlaßkanälen des zur Gaswechselsteuerung Ventile aufweisenden Zylinderkopfs verbunden ist.
In dem Behälter ist eine Einrichtung zur Reduktion der Oberflächenabstrahlung vorgesehen, die das Geräuschverhalten der Brennkraftmaschine günstig beeinflußt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Sauganlage für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Reduktion von Geräuschemissionen hochentwickelter Brennkraftmaschinen ist eine vorrangige Entwicklungsaufgabe, bei der Bauteilen, wie Sauganlage, Luftfilter oder dgl. eine besondere Bedeutung zukommt.

Bei einer bekannten Sauganlage einer Brennkraftmaschine, DE 195 04 223 A1, ist ein Schalldämpfer vorgesehen, der ein Dämpfungsbauteil mit einer geschlossenen Oberfläche aufweist. Durch das Dämpfungsteil ist ein Ansaugrohr geführt, das im Bereich eines Ringraumes mit Öffnungen versehen ist. Mit dieser Ausführung wird angestrebt die Geräuschemission der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Besagte Ausführung erschwert jedoch die freie Brennkraftmaschinen-Gestaltung im Bereich einer Sauganlage und erfordert zusätzlichen Bauraum, der regelmäßig nicht zur Verfügung steht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung an der Sauganlage der Brennkraftmaschine selbst solche Vorkehrungen zu treffen, daß zum einen störende Geräusche reduziert und zum anderen leicht verwirklichbare und räumlich günstig unterbringbare Bauteile eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß mit der Einrichtung in der verschiedenen Ausprägung Resonanzspitzen gezielt verstimmt bzw. gestört werden, was zur Reduktion der Oberflächenabstrahlung und damit auch der Geräuschemmission führt. Gerade bei fortschrittlichen Brennkraftmaschinen mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder - Vierventil-Technik - entstehen aufgrund von optimiertem Ladungswechsel unangenehme hochfrequente Geräuschkomponenten, die von der Sauganlage selbst und gegebenenfalls einem vorgeschalteten Luftfilter abgestrahlt werden, ebenso können Störgeräuschkomponenten direkt als Luftschall über die Ansaugmündung in Erscheinung treten. Durch die Einrichtung, die ja Wandungen mit Durchgangsöffnungen, Zwischenteile mit Öffnungen und Einsätze aus Absorptionsmaterial umfassen kann, wird eine deutliche Störgeräuschabsenkung bzw. Betriebsqualitätsverbesserung der Brennkraftmaschine erzielt. Dabei sind die Wandungen, Zwischenteile und Einsätze leicht realisierbar und mit geringem Raumanspruch in die Sauganlage integrierbar.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher beschrieben sind.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf eine Sauganlage einer mehrzylinderigen Brennkraftmaschine;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 1;

Fig. 5 eine Ansicht entsprechend Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 2;

Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Fig. 2;

Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 1;

Fig. 10 eine schematische Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 1, teilweise im Schnitt.

Eine Sauganlage 1 ist an einer Brennkraftmaschine 2 angeordnet, von der lediglich Einlaßkanäle 3, 4, 5 eines Zylinderkopfs 6 angedeutet sind. Die Brennkraftmaschine 2 weist zwei gegenüberliegende Zylinderreihen auf, von denen nur die links von einer Mittellängsebene A-A verlaufende Zylinderreihe 7 dargestellt ist; sinngemäß gilt dies auch für die Sauganlage 1, die für die jeweilige Zylinderreihe 7 einen Behälter 8 aufweist. Beide Behälter sind über Verbindungsleitungen 9 und 10 miteinander verbunden, wobei die Verbindungsleitung 9 ein Verteilerrohr und Verbindungsleitung 10 ein Resonanzrohr ist. Im folgenden wird die Ausbildung der Sauganlage 1 allein anhand des einen Behälters 8 beschrieben, da der andere Behälter einen vergleichbaren Aufbau hat.

Der Behälter 8 ist mit einzelnen rohrförmigen Zuführungsleitungen 11, 12, 13 an die Einlaßkanäle 3, 4, 5 des Zylinderkopfs 6 angeschlossen. Im Zylinderkopf 6 sind pro Zylinder mehr als zwei Ventile, vorzugsweise zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile zur Gaswechselsteuerung untergebracht.

Der Behälter 8 weist - von oben gesehen - eine rechteckige Grundform auf, die durch kürzere Behälterwandungen 14, 15 und längere Behälterwandungen 16, 17 bestimmt ist. Sie bilden zusammen mit deckelartigen Behälterwandungen 18, 19 den Behälter 8 und umgeben einen Behälterinnenraum 20. Als Werkstoff für den Behälter eignet sich Metall, Kunststoff oder dgl.

Im Behälterinnenraum 20 ist eine Einrichtung 21 zur Reduktion der im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 auftretenden Oberflächenabstrahlung vorgesehen. Die Einrichtung 21 wird gemäß den Fig. 1 und 2 durch eine Innenwand 22 gebildet, die mit mehreren oder einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 23 versehen ist. Die Durchgangsöffnungen 23 können nach Art einer Perforation 24 ausgebildet sein und unterschiedliche Durchmesser - DI > DII und - vice versa - aufweisen. Letzteres kann rechnerisch und/oder iterativ definiert werden. Die Innenwand 22 erstreckt sich zwischen den gegenüberliegenden längeren Behälterwandungen 16, 17; denkbar ist aber auch, daß sie die beiden kürzeren Behälterwandungen 14, 15 verbindet. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die Innenwand 22 schräg - Winkel α - zu den Behälterwandungen 16, 17 bzw. den Behälterwandungen 15, 16 verläuft. Darüber hinaus kann die Innenwand 22 die gesamte Höhe HG des Behälters 8 einnehmen und die deckelartigen Behälterwandungen 18, 19 miteinander verbinden.

In Fig. 3 ist dargestellt, daß in die Zuführungsleitungen 11, 12, 13 die Einrichtung 21 bildende erste Einlagen 25, 26, 28 eingesetzt sind. Es handelt sich um örtliche Rohrabschnitte, die die Zuführungsleitungen 11, 12, 13 an ihrer Innenseite umhüllen, in einem vom Behälter 8 weggeführten Bereich ruhen und mit trichterförmigen Erweiterungen 29, 30, 31 in den Behälterinnenraum 20 hineinragen. Vergleichbare zweite Zwischenteile 32, 33 sind in den Verbindungsleitungen 9, 10 vorgesehen. Diese Zwischenteile 32, 33 verlaufen mit zylindrischen Verlängerungen 34, 35 innerhalb des Behälterinnenraums 20. Die ebenfalls die Perforation 24 aufweisenden Zwischenteile 25, 26, 27 und 32, 33 liegen direkt an der Innenseite der Zuführungsleitungen 11, 12, 13 bzw. der Verbindungsleitungen 9, 10 an. Möglich ist aber auch sie unter Bildung eines ringartigen Zwischenraums ZR überwiegend berührungsfrei in die entsprechende Leitungen einzusetzen - Fig. 4 -.

Aus den Fig. 5 und 6 geht hervor, daß die Einrichtung 21 Einsätze 36, 37 aus Absorptionsmaterial umfaßt, die im Behälterinnenraum 20 an den gegenüberliegenden Behälterwandungen 14, 15 vorgesehen sind. Das Volumen V I und V II der Einsätze 36, 37 ist rechnerisch und/oder iterativ ermittelbar, wobei die Einsätze 36, 37 aus Schaumstoff, Keramik oder dgl. hergestellt sein können. Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt. Danach sind Einsätze 38, 39 an den deckelartigen Behälterwandungen 18, 19 angeordnet. Der Einsatz 38 ruht in einer örtlichen Vertiefung 40 der Behälterwandung 18 des Behälters 8, und wenn aus Schaumstoff bestehend, kann er aus einem Stück mit dem Behälter 8, soweit letzterer ein Kunststoffteil ist, hergestellt sein. Der Einsatz 39 ist ein separates Schaumstoffteil, das mittels parallel zur Behälterwandung 19 verlaufender Stützglieder 41, 42 in Lage gehalten wird.

Die Fig. 8 zeigt eine parallel zur Behälterwandung 19 verlaufende Innenwand 43 der Einrichtung 21, welche Innenwandung 43 die bereits beschriebene Perforation 24 aufweist. Die Innenwand 43 begrenzt eine Reflexionskammer 44, in der gegebenenfalls ein Einsatz 45 aus Absorptionsmaterial angeordnet werden kann. In der Reflexionskammer 44 wird beim Durchströmen der Perforation 24 Schallenergie in Wärmeenergie umgewandelt und die Schallwellen werden an den Wänden reflektiert, was zu einer Überlagerung der Schallwellen führt. Dabei hat sich gezeigt, daß je kleiner das Volumen der Resonanzkammer 44 bzw., der Abstand AS der Innenwand 43 zur Behälterwandung ist desto höhere Frequenzbereiche können bedämpft werden.

Der Behälter 8 ist nach Fig. 9 und 10 benachbart den Einlaßkanälen 3, 4, 5 also im Bereich der Zuführungsleitungen 11, 12, 13 mit Ausgleichskammern 46, 47, 48, 49, 50, 51 versehen. Sie sind in einer Art Gehäuse 52 mit rechteckiger Form untergebracht, in dem die Einrichtung 21 wirksam ist. Die Einrichtung 21 ist dort an Innenwänden 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 und 60 vorgesehen. Die Innenwände 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 und 60 sind Bestandteil des Gehäuses 52, wobei lediglich an den Innenwänden 53, 54 und 56, 57 sowie 59, 60 die Perforation 24 vorgesehen ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Sauganlage für Brennkraftmaschinen der Hubkolbenbauart, die einen mit einem Zylinderkopf verbundenen Behälter umfaßt, welcher Behälter sich benachbart dem Zylinderkopf erstreckt und über Zuführungsleitungen an Saugkanäle des zur Gaswechselsteuerung mit Ventilen versehen Zylinderkopfs angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (8) und/oder den Zuführungsleitungen (11, 12, 13) eine Einrichtung (21) zur Reduktion der Oberflächenabstrahlung vorgesehen ist.
  2. 2. Sauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) ein oder mehrere Innenwände (22) umfaßt, die in denen Durchgangsöffnungen (23) vorgesehen sind.
  3. 3. Sauganlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) Rohrabschnitte aufweist, die als Einlagen (25, 26, 27) in den Zuführungsleitungen (11, 12, 13) des Behälters (8) ausgebildet sind.
  4. 4. Sauganlage für ein Brennkraftmaschine mit gegenüberliegenden Zylinderreihen und zwei über Verbindungsleitungen gekoppelte Behälter nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (32, 33) in die Verbindungsleitungen (9, 10) eingesetzt sind.
  5. 5. Sauganlage nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, die Einlagen (25, 26, 27 und 32, 33) an den Zuführungsleitungen (11, 12, 13) bzw. Verbindungsleitungen (9, 10) anliegen.
  6. 6. Sauganlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, daß die Einlagen (25, 26, 27 und 32, 33) unter Bildung eines beispielsweise kleinen Zwischenraums (ZR) in die Zuführungsleitungen (11, 12, 13) bzw. Verbindungsleitungen (32, 33) eingesetzt sind.
  7. 7. Sauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Innenwand (22) der Einrichtung (21) sich zwischen gegenüberliegenden Behälterwandungen (z. B. 14, 15) erstreckt.
  8. 8. Sauganlage mit etwa parallel verlaufenden aufrechten Behälterwandungen nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (22) der Einrichtung (21) schräg zwischen den Behälterwandungen (z. B. 14, 15) verläuft.
  9. 9. Sauganlage mit etwa parallel verlaufenden horizontal verlaufenden Behälterwandungen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (22) der Einrichtung (21) sich über die gesamte Höhe (HB) des Behälters (8) erstreckt.
  10. 10. Sauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (23) nach Art einer Perforation (24) an der Einrichtung (21) angeordnet sind.
  11. 11. Sauganlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) Durchgangsöffnungen (23) mit unterschiedliche Durchmessern (DI > DII) aufweist.
  12. 12. Sauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) Einsätze (36, 37) aus Absorptionsmaterial umfaßt, die im Behälterinnenraum (20) des Behälters (8) angeordnet sind.
  13. 13. Sauganlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (36, 37) an gegenüberliegenden Behälterwandungen (16, 17) angebracht sind.
  14. 14. Sauganlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorptionsmaterial für die Einsätze (36, 37) Keramik, Schaumstoff oder dergl. dient.
  15. 15. Sauganlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenwand (43) der Einrichtung (21) mit relativ geringem, jedoch etwa parallelem Abstand zu einer Behälterwandung (19) verläuft.
  16. 16. Sauganlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand (43) der Einrichtung (21) und der Behälterwandung (19) ein Reflexionskammer (44) ausgebildet ist.
  17. 17. Sauganlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, daß zwischen Innenwand (43) der Einrichtung (21) und der Behälterwandung (19) ein Einsatz (45) vorgesehen ist.
  18. 18. Sauganlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (8) benachbart den Einlaßkanälen (3, 4, 5) mit Ausgleichskammern (47, 48, 49, 50) versehen ist, in denen zumindest eine Einrichtung (21) vorgesehen ist.
  19. 19. Sauganlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammern (47, 48, 49, 50) in die Zuführungsleitungen (11, 12, 13) des Behälters (8) integriert sind.






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