DE102017012012B4

DE102017012012B4 - Akustischer Resonator eines Luftführungssystems und Luftführungssystem

Info

Publication number: DE102017012012B4
Application number: DE102017012012.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Metzger; Ralf Dietz
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2026-02-05
Anticipated expiration: 2037-12-23
Also published as: CN110005554A; CN110005554B; DE102017012012A1

Abstract

Akustischer Resonator (10), vereint mit einem Strömungskanal (30) eines Luftführungssystems (100), umfassend wenigstens einen Resonatorkanal (12, 13) mit wenigstens einer Eintrittsöffnung (14, 15) und wenigstens einer Austrittsöffnung (16, 17), und wobei die Austrittsöffnung (16, 17) in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer (18, 19) des Luftführungssystems (100) steht, wobei der Resonatorkanal (12, 13) an den Strömungskanal (30) angeformt ist, wobei das Luftführungssystem (100) wenigstens zwei Dämpfungskammern (50, 54, 58) zur akustischen Dämpfung der strömenden Luft aufweist, wobei das Luftführungssystem (100) als Breitbanddämpfer ausgebildet ist, wobei die Resonatorkammer (18, 19) zwischen zwei Dämpfungskammern (50, 54, 58) angeordnet ist, wobei die Eintrittsöffnung (14, 15) des Resonatorkanals (12, 13) im Bereich der in Strömungsrichtung vorderen oder hinteren Dämpfungskammer (50, 54, 58) angeordnet ist und in Verbindung mit dem Strömungskanal (30) steht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen akustischen Resonator sowie ein Luftführungssystem mit einem akustischen Resonator, insbesondere eine Luftführung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2012 000 806 A1 ist ein Resonatorsystem für ein Gaseinlasssystem eines Motors zu entnehmen, mit einem Gehäuse und einem Einsatzteil, wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass sein Innenteil als Hohlraum ausgeführt ist, wobei an einem ersten Ende des Gehäuses eine Öffnung vorgesehen ist, durch die das Einsatzteil formschlüssig in den Hohlraum des Gehäuses einsetzbar ist, so dass mindestens ein Resonatorraum innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
Die EP 2 009 272 A2 zeigt einen Ansaugkrümmer für einen Verbrennungsmotor, der einen Resonator umfasst, der ein Resonator-Körperelement enthält, das an einer Außenfläche des Ansaugkrümmer-Körpers befestigt ist, wobei das Resonator-Körperelement mit der Außenfläche des Ansaugkrümmer-Körpers zusammenwirkt und einen Raum im Inneren des Resonators begrenzt.
Aus der US 2005 / 0 252 716 A1 ist ein in Linie angeordneter Resonator für ein Lufteinlass-System einer internen Verbrennungsmaschine bekannt, der ein Gehäuse, einen stromaufwärtigen Luftkanal, einen stromabwärtigen Luftkanal, eine Rohrleitung, eine Trennwand und eine Rohrhülse aufweist, wobei sich die Rohrleitung durch das Gehäuse erstreckt und den stromaufwärtigen Luftkanal und den stromabwärtigen Luftkanal verbindet.
Der JP 2002 - 303117 A ist ein Schalldämpfer für einen Verbrennungsmotor zu entnehmen, der auch bei geringem Volumen Geräusche mit geringer Frequenz reduzieren soll. Dieser Schalldämpfer besteht aus einem Resonanzkanal, der in einem Abgaskanal aus dem Verbrennungsmotor mündet und sich an einem Ende zu einer Resonanzkammer öffnet.
Die DE 196 18 432 A1 offenbart eine Ansaugvorrichtung, bei der mit einer Rohrweiche das Ansaugrohr im Dämpfervolumen auf einfache Weise geöffnet werden kann. Durch die Schallausbreitung in dem Volumen wird ein durch die Volumengröße definierter Helmholtz-Resonator wirksam, der die Ausbreitung eines bestimmten Schallfrequenzbereichs fördert und einen anderen Bereich dämpft. Durch eine Parallelschaltung eines Abzweigrohres (Interferenzrohr) können aufgrund von Interferenzen bestimmte Schallfrequenzen, abhängig von der Länge des Abzweigrohres, selektiv gedämpft werden.
Mit der Anordnung eines Zusatzkanals kann das Dämpfungsvolumen großflächig an das Luftfiltervolumen angeschlossen werden, so dass sich durch diese direkte Kopplung eine Addition des Dämpfungsvolumens mit dem ebenfalls dämpfend wirkenden Luftfiltervolumen ergibt. Die sogenannte Helmholtzresonanz wird durch diese Volumensumme bestimmt und ist entsprechend niederfrequent, was zu einer Geräuschdämpfung im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors führt.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen akustischen Resonator eines Luftführungssystems zu schaffen, der flexibel auslegbar und kostengünstig integrierbar ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Luftführungssystem mit einem akustischen Resonator zu schaffen, der flexibel auslegbar und kostengünstig integrierbar ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem akustischen Resonator gelöst, vereint mit einem Strömungskanal eines Luftführungssystems, umfassend wenigstens einen Resonatorkanal mit wenigstens einer Eintrittsöffnung und wenigstens einer Austrittsöffnung, wobei die Eintrittsöffnung in Verbindung mit dem Strömungskanal steht, und wobei die Austrittsöffnung in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer des Luftführungssystems steht, wobei der Resonatorkanal an den Strömungskanal angeformt ist.
Die weitere Aufgabe wird mit einem Luftführungssystem mit einem akustischen Resonator gelöst, wobei der Resonator vereint mit einem Strömungskanal ist, umfassend wenigstens einen Resonatorkanal mit wenigstens einer Eintrittsöffnung und wenigstens einer Austrittsöffnung, wobei die Eintrittsöffnung in Verbindung mit dem Strömungskanal steht, und wobei die Austrittsöffnung in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer des Luftführungssystems steht, wobei der Resonatorkanal an den Strömungskanal angeformt ist.
Der akustische Resonator bzw. das Luftführungssystem sind auf der Rohluftseite und/oder der Reinluftseite einer Luftzuführung einer Brennkraftmaschine anordenbar, wobei „Reinluftseite“ den Strömungsbereich stromabwärts einer Luftreinigungseinrichtung, insbesondere eines Luftfilters, bezeichnet und „Rohluftseite“ den Strömungsbereich entsprechend stromaufwärts der Luftreinigungseinrichtung bezeichnet.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein akustischer Resonator vorgeschlagen, welcher mit einem Strömungskanal eines Luftführungssystems vereint ist, umfassend wenigstens einen Resonatorkanal mit wenigstens einer Eintrittsöffnung und wenigstens einer Austrittsöffnung. Die Eintrittsöffnung steht in Verbindung mit dem Strömungskanal und die Austrittsöffnung steht in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer des Luftführungssystems, wobei der Resonatorkanal an den Strömungskanal angeformt ist.
Durch die Verbindung zwischen Eintrittsöffnung und Strömungskanal bzw. Austrittsöffnung und Resonatorkammer kann ein Gasaustausch zwischen diesen stattfinden bzw. eine Druckschwingung zwischen diesen übertragen werden. Der vorgeschlagene akustische Resonator kann insbesondere vorteilhaft in einem Luftführungssystem einer Luftführung einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann ein Saugmotor sein oder ein aufgeladener Motor, beispielsweise aufgeladen durch einen Turbolader oder einen Kompressor, sein. Ein solches Luftführungssystem ist üblicherweise als Breitbanddämpfer ausgebildet, um hochfrequente Anteile von Schwingungen zu dämpfen, die durch den Lader verursacht sind. Mit dem vorgeschlagenen Resonator können beispielsweise niederfrequente Anteile von Schwingungen der Luftsäule auf der Reinluftseite gedämpft werden, die üblicherweise auf der Rohluftseite oder in einem zusätzlichen Resonator gedämpft werden. Mit dem vorgeschlagenen Resonator kann auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden, da der Resonator kostengünstig mit einem Strömungskanal des Luftführungssystems vereint werden kann. Solche Luftführungssysteme sind üblicherweise als Kunststoffbauteile ausgeführt, so dass eine Entformung der Einzelbauteile bei Integration des Resonators in den Strömungskanal günstig ausgeführt werden kann.
Angesaugte Luft kann so durch die Eintrittsöffnung des Resonatorkanals gelangen und in die außerhalb des Strömungskanals angeordnete Resonatorkammer geführt werden. Druckschwingungen in der Luft werden in diesem Resonatorkanal zu der Austrittsöffnung in die Resonatorkammer geleitet. Durch geeignete Auslegung der geometrischen Abmessungen der Bauteile können bestimmte Frequenzen von Resonanzschwingungen angeregt und dadurch in der Ladeluftsäule gedämpft werden.
Insbesondere kann vorteilhaft eine Kammer eines Breitbanddämpfers als Resonator verwendet werden, welcher mit einem längeren Resonatorkanal angeströmt wird. In üblichen Ausführungen werden Kammern eines Breitbanddämpfers hauptsächlich mit einem Lochbild für breitbandige Akustikmaßnahmen ausgeführt. Vereinzelt werden Kammern auch als Resonator mit einer sehr kurzen Resonatorkanallänge genutzt, da eine Verlängerung dieser Kanallänge durch die daraus folgende Nähe zu einer Außenwand eines Gehäuses begrenzt ist. Die hier beschriebene entformungstechnisch vorteilhafte Lösung erlaubt es, eine längere Kanallänge für den Resonator darzustellen, um dadurch andere Frequenzbereiche zu dämpfen. Frequenzen, welche bisher nur durch einen außerhalb des Breitbanddämpfers liegenden zusätzlichen Resonator gezielt gedämpft werden konnten, können durch den erfindungsgemäßen akustischen Resonator auch innerhalb eines Breitbanddämpfers gedämpft werden.
Vorteilhaft kann der Resonatorkanal an den Strömungskanal direkt angeformt sein. Besonders vorteilhaft ist der Resonatorkanal im Wesentlichen über seine gesamte Länge, insbesondere in Längsrichtung, an den Strömungskanal angeformt. In einer vorteiteilhaften Ausführung teilen sich der Strömungskanal und der Resonatorkanal einen gemeinsamen Wandabschnitt. Auf diese Weise kann der Resonatorkanal kompakt bzw. bauraumgünstig mit dem Strömungskanal vereint werden und zugleich kostengünstig hergestellt werden, da eine Entformung des Strömungskanals in einem Spritzgussprozess günstig erfolgen kann, so dass kein zusätzlicher Montageschritt des Resonatorkanals erforderlich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die wenigstens eine Resonatorkammer zwischen Strömungskanal und einer Gehäusewand eines Gehäuses des Luftführungssystems ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der vorhandene Bauraum innerhalb des Gehäuses des Luftführungssystems günstig ausgenutzt werden. Gleichzeitig ist es möglich, das gesamte Luftführungssystem mit einem günstigen Einbauraum auszulegen, da die Resonatorkammer so bauraumtechnisch kompakt ausgelegt werden kann.
Erfindungsgemäß ist das Luftführungssystem als Breitbanddämpfer ausgebildet, um hochfrequente Anteile von Schwingungen zu dämpfen, die durch den Turbolader verursacht sind. Mit dem vorgeschlagenen Resonator können zusätzlich weitere, beispielsweise niederfrequente, Anteile von Schwingungen der Luftsäule auf der Reinluftseite gedämpft werden, die üblicherweise auf der Rohluftseite der angesaugten Luft gedämpft werden. Dadurch ist es möglich, einen breiten hochfrequenten Frequenzbereich der Schwingungen der Luftsäule wirksam abzudämpfen.
Erfindungsgemäß weist das Luftführungssystem wenigstens zwei Dämpfungskammern zur akustischen Dämpfung der strömenden Luft auf, welche zwischen Strömungskanal und Gehäusewand ausgebildet ist. Dabei kann eine äußere Wand des Strömungskanals im Bereich der Dämpfungskammer eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, welche in Verbindung mit der Dämpfungskammer stehen. Durch die Öffnungen können Kammern zwischen Strömungskanal und Außenwand des Gehäuses des Luftführungssystems vorteilhaft als Dämpfungskammer ausgenutzt werden, bei gleichzeitig kompakter Ausführung der angesaugten Luft.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Öffnungen verschiedener Dämpfungskammern verschiedene Querschnitte aufweisen. Dabei können die Öffnungen unterschiedliche Querschnitte aufweisen, um so ein breites Frequenzband der akustischen Schwingungen wirksam abzudämpfen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Austrittsöffnung des Resonatorkanals zwischen der Resonatorkammer und einer angrenzenden Dämpfungskammer und/oder zwischen zwei Resonatorkammern und/oder an einer Trennwand zwischen der Resonatorkammer und einer angrenzenden Dämpfungskammer angeordnet sein. Dadurch ist eine stabile Anordnung des Resonatorkanals sowie eine bauraumgünstige Unterbringung in der Resonatorkammer des Luftführungssystems möglich. Auch kann die Länge des zur Verfügung stehenden Platzes in dem Luftführungssystem vorteilhaft ausgenutzt werden.
Gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Resonatorkammer vor einer oder mehreren Dämpfungskammern angeordnet sein. Auf diese Weise können sowohl die niederfrequenten Anteile der schwingenden Luftsäule gedämpft werden als auch die hochfrequenten Anteile. Auch kann der Strömungskanal nach einem Spritzgussprozess mit dem integrierten Resonatorkanal günstig entformt werden.
Erfindungsgemäß ist die Resonatorkammer zwischen zwei Dämpfungskammern angeordnet. Eine alternative, nicht erfindungsgemäße, Anordnung sieht die Anordnung mit einer Dämpfungskammer vor und hinter der Resonatorkammer vor. Dadurch kann eine größere Länge des Resonatorkanals in dem Luftführungssystem realisiert werden, wodurch weitere bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche gezielt herausgefiltert werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Eintrittsöffnung des Resonatorkanals in der in Strömungsrichtung vorderen Dämpfungskammer angeordnet sein. Eine umgekehrte Reihenfolge ist ebenfalls möglich, da die Strömungsrichtung akustisch nur eine untergeordnete Rolle spielt. Auch so kann ein möglichst langer Resonatorkanal in dem Luftführungssystem untergebracht werden, wodurch weitere bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche gezielt herausgefiltert werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der akustische Resonator wenigstens zwei Resonatorkanäle umfassen, wobei eine Austrittsöffnung in einer, beispielweise der äußeren, Resonatorkammer und eine Austrittsöffnung in der benachbarten, beispielsweise in der nächst innenliegenden, Resonatorkammer angeordnet sein kann. Auf diese Weise ist es möglich, den akustischen Resonator auf zwei unterschiedliche Frequenzbereiche auszulegen, da ein Resonatorkanal eine größere Länge als der andere Resonatorkanal aufweisen kann. Der Resonatorkanal mit der größeren Länge kann demzufolge andere Frequenzen oder Frequenzbereiche als der andere Resonatorkanal abdämpfen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Resonatorkanal durch die äußere Wand des Strömungskanals und die Gehäusewand gebildet sein. Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass der Resonatorkanal auf einer Seite durch die äußere Wand des Strömungskanals und auf der anderen Seite durch die Gehäusewand begrenzt wird. Auf diese Weise kann eine besonders günstige Gestaltung der Bauteile Strömungskanal und Gehäuse bezüglich Entformung in einem Spritzgussprozess erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Deckel des Resonatorkanals als separates Bauteil ausgebildet sein. Dadurch kann ein offener Resonatorkanal an den Strömungskanal angeformt sein, der mit einem separaten Deckel in einem weiteren Arbeitsschritt nachträglich verschlossen wird. Dadurch kann die Entformung des Strömungskanals mit angeformtem Resonatorkanal weiter vereinfacht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Resonatorkanal im Innern des Strömungskanals angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Strömungskanal möglichst kompakt ausgeführt werden, so dass das Luftführungssystem bauraumgünstig in einem Motorraum untergebracht werden kann. Auch kann die Entformung des Strömungskanals nach einem Spritzgussprozess so einfach gestaltet werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Luftführungssystem, insbesondere eine Luftführung einer turbogeladenen Verbrennungskraftmaschine, mit einem akustischen Resonator vorgeschlagen, wobei der Resonator mit einem Strömungskanal vereint ist. Das Luftführungssystem umfasst wenigstens einen Resonatorkanal mit wenigstens einer Eintrittsöffnung und wenigstens einer Austrittsöffnung. Die Eintrittsöffnung steht in Verbindung mit dem Strömungskanal und die Austrittsöffnung steht in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer des Luftführungssystems.
Das vorgeschlagene Luftführungssystem kann einen integrierten akustischen Resonator aufweisen und so insbesondere vorteilhaft als Teil einer Luftführung einer turbogeladenen Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden. Ein solches Luftführungssystem ist üblicherweise als Breitbanddämpfer ausgebildet, um hochfrequente Anteile von Schwingungen zu dämpfen, die durch den Turbolader verursacht sind. Mit dem vorgeschlagenen Resonator können zusätzlich beispielsweise niederfrequente Anteile von Schwingungen der Luftsäule auf der Reinluftseite gedämpft werden, die üblicherweise auf der Rohluftseite der Luftführung gedämpft werden. Mit dem vorgeschlagenen Resonator kann auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden, da der Resonator kostengünstig mit einem Strömungskanal des Luftführungssystems vereint werden kann. Vorteilhaft ist ein solches Luftführungssystem als Kunststoffbauteil ausgeführt, so dass eine Entformung der Einzelbauteile bei Integration des Resonators in den Strömungskanal günstig ausgeführt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die wenigstens eine Resonatorkammer zwischen Strömungskanal und einer Gehäusewand eines Gehäuses des Luftführungssystems ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der vorhandene Bauraum innerhalb des Gehäuses des Luftführungssystems günstig ausgenutzt werden. Gleichzeitig ist es möglich, das gesamte Luftführungssystem mit einem günstigen Einbauraum auszulegen, da die Resonatorkammer so bauraumtechnisch kompakt ausgelegt werden kann.
Erfindungsgemäß ist das Luftführungssystem als Breitbanddämpfer ausgebildet und umfasst wenigstens zwei Dämpfungskammern zur akustischen Dämpfung der strömenden Luft, welche zwischen Strömungskanal und Gehäusewand ausgebildet ist. Dabei kann eine äußere Wand des Strömungskanals im Bereich der Dämpfungskammer eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, welche in Verbindung mit der Dämpfungskammer stehen.
Mit dem vorgeschlagenen Resonator können beispielsweise niederfrequente und/oder auch hochfrequente Anteile von Schwingungen der Luftsäule, die beispielsweise durch einen Lader verursacht sein können, auf der Reinluftseite gedämpft werden, die üblicherweise auf der Rohluftseite der angesaugten Luft gedämpft werden. Dadurch ist es möglich, einen breiten Frequenzbereich der Schwingungen der Luftsäule wirksam abzudämpfen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:

1 eine teilgeschnittene isometrische Ansicht eines Luftführungssystems gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung mit einem akustischen Resonator und drei Breitbanddämpfungskammern;
2 eine isometrische Ansicht des nicht erfindungsgemäßen Luftführungssystems nach 1 mit geschlossenem Gehäuse;
3 einen Längsschnitt durch das nicht erfindungsgemäße Luftführungssystem nach 1;
4 einen Querschnitt durch das nicht erfindungsgemäße Luftführungssystem nach 1;
5 einen weiteren Querschnitt durch das nicht erfindungsgemäße Luftführungssystem nach 1;
6 eine teilgeschnittene isometrische Ansicht eines Luftführungssystems gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem akustischen Resonator und drei Breitbanddämpfungskammern;
7 eine teilgeschnittene isometrische Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen Luftführungssystems mit zwei akustischen Resonatoren, zwei Resonatorkanälen zu den Resonatoren und zwei Breitbanddämpfungskammern;
8 einen Längsschnitt durch das nicht erfindungsgemäße Luftführungssystem nach 7;
9 einen Querschnitt durch das nicht erfindungsgemäße Luftführungssystem nach 7;
10 einen weiteren Querschnitt durch das nicht erfindungsgemäße Luftführungssystem nach 7;
11 eine geschnittene isometrische Darstellung eines Luftführungssystems gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;
12 eine geschnittene isometrische Darstellung eines Luftführungssystems gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung; und
13 eine geschnittene isometrische Darstellung eines Strömungskanals eines Luftführungssystems gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine teilgeschnittene isometrische Ansicht eines Luftführungssystems 100 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem akustischen Resonator 10 und drei Breitbanddämpfungskammern 50, 54, 58. Das Luftführungssystem 100 weist einen Strömungskanal 30 auf, der in vier verschiedene Abschnitte gegliedert ist und von einem Gehäuse 38 mit einem Gehäuseoberteil 40 und einem Gehäuseunterteil 42 umschlossen ist. Der Strömungskanal 30 ist an seinen Enden mit dem Einlass 32 und dem Auslass 34 dicht aus dem Gehäuse 38 herausgeführt.
Das Luftführungssystem 100 weist in diesem Beispiel in Strömungsrichtung (mit dem Pfeil am Einlass 32 gekennzeichnet) am hinteren Ende die Resonatorkammer 18 sowie die Dämpfungskammern 50, 54, 58 auf, welche durch die dichten Trennwände 62, 64 66 voneinander getrennt sind, um eine akustische Entkopplung zu bewirken. Die Dämpfungskammern 50, 54, 58 zur akustischen Dämpfung der strömenden Luft sind zwischen Strömungskanal 30 und Gehäusewand 38 ausgebildet, wobei eine äußere Wand 36 des Strömungskanals 30 im Bereich der Dämpfungskammer 50, 54, 58 eine Vielzahl von Öffnungen 52, 56, 60 aufweist, welche in Verbindung mit der Dämpfungskammer 50, 54, 58 stehen. Die Öffnungen 52, 56, 60 verschiedener Dämpfungskammern 50, 54, 58 weisen verschiedene Durchmesser auf, um verschiedene Frequenzbereiche der strömenden Luft abdämpfen zu können. Das Luftführungssystem 100 ist so als Breitbanddämpfer ausgebildet.
Die Resonatorkammer 18 ist zwischen Strömungskanal 30 und der Gehäusewand 44 des Gehäuses 38 des Luftführungssystems 100 ausgebildet.
Der akustische Resonator 10 ist vereint mit dem Strömungskanal 30 des Luftführungssystems 100. Der Resonator 10 umfasst den Resonatorkanal 12 mit der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16. Die Eintrittsöffnung 14 steht in Verbindung mit dem Strömungskanal 30 und die Austrittsöffnung 16 steht in Verbindung mit der Resonatorkammer 18 des Luftführungssystems 100.
Der Resonatorkanal 12 ist an den Strömungskanal 30 direkt angeformt. Die Austrittsöffnung 16 des Resonatorkanals 12 ist an der Trennwand 62 zwischen der Resonatorkammer 18 und der angrenzenden Dämpfungskammer 50 angeordnet, um so die maximal mögliche Länge des Resonatorkanals 12 auszunutzen.
Die Luftströmung tritt in Pfeilrichtung in das Luftführungssystem 100 ein. Die Luftströmung kann so an die Eintrittsöffnung 14 gelangen und die Druckschwingungen durch den Resonatorkanal 12 zu der Austrittsöffnung 16 gelangen. Von dort setzen sich die Schwingungen in den freien Raum der Resonatorkammer 18 fort. Dadurch kann der Resonanzeffekt des akustischen Resonators 10 zum Tragen kommen, um so eine Dämpfung der niederfrequenten und/oder hochfrequenten Anteile der akustischen Schwingungen der schwingenden Luftsäule zu bewirken.
2 zeigt eine isometrische Ansicht des Luftführungssystems 100 nach 1 mit geschlossenem Gehäuse 38, während in 3 ein Längsschnitt durch das Luftführungssystem 100 nach 1 dargestellt ist. In den 4 und 5 sind zwei Querschnitte in unterschiedlichen Tiefen durch das Luftführungssystem 100 nach 1 gezeigt.
In 2 sind die beiden Gehäusehälften, nämlich das Gehäuseoberteil 40 und das Gehäuseunterteil 42 zu erkennen, welche an der umlaufenden Fügelinie zusammengefügt, beispielsweise verschweißt oder verklebt, sein können. Optional kann das Gehäuse auch beispielsweise als Zylinder ausgebildet sein und/oder beispielsweise in Axialrichtung aus zwei Gehäusehälften zusammengefügt sein.
3 lässt die Aufeinanderfolge der Resonatorkammer 18 sowie der drei Dämpfungskammern 50, 54, 58, welche jeweils Öffnungen 52, 56, 60 unterschiedlichen Durchmessers im Strömungskanal 30 aufweisen, deutlich erkennen. Die Dämpfungskammern 50, 54, 58 sind durch die Trennwände 62, 64, 66 akustisch getrennt. Die Trennwände 62, 64, 66 verbinden den Strömungskanal 30 mit der Wand 44 des Gehäuses 38 und tragen zur Versteifung des gesamten Gehäuses 38 und des Luftführungssystems 100 bei. Der Auslass 34 ist in 3 verdeckt.
In 4 ist im Querschnitt des Luftführungssystems 100 der Resonatorkanal 12 im Bereich der Austrittsöffnung 16 geschnitten dargestellt, durch welche die schwingende Luft mit der Resonatorkammer 18 in Verbindung steht. In 5 ist der Resonatorkanal 12 zwischen Eintrittsöffnung 14 und Austrittsöffnung 16 geschnitten dargestellt.
In den 3, 4 und 5 ist auch deutlich zu erkennen, dass der Resonatorkanal 12 mit der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16 direkt an den Strömungskanal 12 angeformt ist und somit einstückig mit diesem ausgebildet ist.
In den 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 bis 13 sind weitere Ausführungsformen dargestellt. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird in der Beschreibung nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen.
6 zeigt eine teilgeschnittene isometrische Ansicht eines Luftführungssystems 100 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einem akustischen Resonator 10 und drei Breitbanddämpfungskammern 50, 54, 58. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Resonatorkammer 18 zwischen den zwei Dämpfungskammern 50, 54 angeordnet. Die Eintrittsöffnung 14 des Resonatorkanals 12 ist im Bereich der Dämpfungskammer 50 angeordnet und erstreckt sich entlang dieser Dämpfungskammer 50. Der Resonatorkanal 12 ist durch die Trennwand 62 zwischen der Dämpfungskammer 50 und der Resonatorkammer 18 durchgeführt. Die Austrittsöffnung 16 des Resonatorkanals 12 ist an der Trennwand 64 zur nächsten Dämpfungskammer 54 angeordnet. Auf diese Weise kann ein längerer Resonatorkanal 12 realisiert werden, wodurch es möglich ist, weitere Frequenzen oder Frequenzbereiche der schwingenden Luftsäule des Luftführungssystems 100 zu dämpfen.
In 7 ist eine teilgeschnittene isometrische Ansicht eines Luftführungssystems 100 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit zwei akustischen Resonatoren 10, 11 mit zwei Resonatorkanälen 12, 13 und zwei Breitbanddämpfungskammern 54, 58 dargestellt. Beide Resonatorkanäle 12, 13 sind parallel nebeneinander an den Strömungskanal 30 angeformt. Beide Eintrittsöffnungen 14, 15 sind am Beginn der äußeren Resonatorkammer 18 angeordnet. Die Austrittsöffnung 16 des ersten Resonatorkanals 12 ist in der äußeren Resonatorkammer 18 angeordnet, während die Austrittsöffnung 17 des zweiten Resonatorkanals 13 in der nächst innenliegenden Resonatorkammer 19 angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, die Länge des zweiten Resonatorkanals 13 wesentlich länger auszuführen, so dass zwei Frequenzbereiche der Luftströmung im Luftführungssystem 100 gedämpft werden können.
8 zeigt dazu einen Längsschnitt durch das Luftführungssystem 100 nach 7, so dass die Aufeinanderfolge der zwei Resonatorkammern 18 und 19 sowie der zwei Dämpfungskammern 54 und 58 des Breitbanddämpfers zu erkennen ist.
Weiter sind in den 9 und 10 zwei Querschnitte in unterschiedlichen Tiefen durch das Luftführungssystem 100 nach 7 dargestellt. In 9 ist der zweite Resonatorkanal 13 des zweiten Resonators 11 in seinem Verlauf geschnitten. Die Austrittsöffnung 16 des ersten Resonatorkanals 12 des ersten Resonators 10 in die erste Resonatorkammer 16 ist im Schnitt dargestellt. In 10 sind beide Resonatorkanäle 12 und 13 in ihrem Verlauf geschnitten.
11 zeigt eine geschnittene isometrische Darstellung eines Luftführungssystems 100 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Resonatorkanal 12 durch die äußere Wand 36 des Strömungskanals 30 und die Gehäusewand 44 des Gehäuses 38 des Luftführungssystems 100 gebildet. Dazu ist der Resonatorkanal 12 als offener Kanal mit einem U-förmigen Querschnitt an den Strömungskanal 30 angeformt. Weiter ist die äußere Wand 44 des Gehäuses 38 an der Position des Resonatorkanals 12 radial von außen tiefgezogen, sodass die Wand 44 den Resonatorkanal 12 in Form eines Deckels 20 verschließt. Auf diese Weise kann ein dichter Resonatorkanal 12 realisiert werden, wenn der Deckel mit dem U-förmigen Teil des Resonatorkanals 12 dicht verschlossen wird, beispielsweise verschweißt oder verklebt.
In 12 ist eine geschnittene isometrische Darstellung eines Luftführungssystems 100 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Deckel 20 des Resonatorkanals 12 als separates Bauteil ausgebildet. Der Resonatorkanal 12 ist auch hier als offener Kanal mit einem U-förmigen Querschnitt an den Strömungskanal 30 angeformt. Weiter ist die Wand 36 des Strömungskanals 30 an der Unterseite des Resonatorkanals 12 zum Inneren des Strömungskanals 30 hin stückweise zurückgezogen und bildet so eine Eintrittsöffnung 14 des Resonatorkanals 12 ins Innere des Strömungskanals 30 aus. Ein separat hergestellter Deckel 20 ist auf die offene Seite des Resonatorkanals 12 aufgesetzt und mit diesem dicht verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt. Auch auf diese Weise ist es möglich, einen dichten Resonatorkanal 12 zu realisieren.
13 zeigt eine geschnittene isometrische Darstellung eines Strömungskanals 30 eines Luftführungssystems 100 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Dabei ist der Resonatorkanal 12 im Inneren des Strömungskanals 30 angeordnet. Der Resonatorkanal 12 ist auch dabei an den Strömungskanal 30 angeformt, jedoch von dessen Innenseite. An seiner Vorderseite weist der Resonatorkanal 12 die Eintrittsöffnung 14 zum Eintritt der strömenden Luft vom Inneren des Strömungskanals 30 auf. Der Resonatorkanal 12 mündet in eine Öffnung in der Wand des Strömungskanals 30, welche in die außen liegende Resonatorkammer 18 als Austrittsöffnung 16 mündet.

Claims

Akustischer Resonator (10), vereint mit einem Strömungskanal (30) eines Luftführungssystems (100), umfassend wenigstens einen Resonatorkanal (12, 13) mit wenigstens einer Eintrittsöffnung (14, 15) und wenigstens einer Austrittsöffnung (16, 17), und wobei die Austrittsöffnung (16, 17) in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer (18, 19) des Luftführungssystems (100) steht, wobei der Resonatorkanal (12, 13) an den Strömungskanal (30) angeformt ist, wobei das Luftführungssystem (100) wenigstens zwei Dämpfungskammern (50, 54, 58) zur akustischen Dämpfung der strömenden Luft aufweist, wobei das Luftführungssystem (100) als Breitbanddämpfer ausgebildet ist, wobei die Resonatorkammer (18, 19) zwischen zwei Dämpfungskammern (50, 54, 58) angeordnet ist, wobei die Eintrittsöffnung (14, 15) des Resonatorkanals (12, 13) im Bereich der in Strömungsrichtung vorderen oder hinteren Dämpfungskammer (50, 54, 58) angeordnet ist und in Verbindung mit dem Strömungskanal (30) steht.
Akustischer Resonator (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Resonatorkammer (18, 19) zwischen Strömungskanal (30) und einer Gehäusewand (44) eines Gehäuses (38) des Luftführungssystems (100) ausgebildet ist.
Akustischer Resonator (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dämpfungskammern (50, 54, 58) zwischen Strömungskanal (30) und Gehäusewand (38) ausgebildet sind, wobei eine äußere Wand (36) des Strömungskanals (30) im Bereich der Dämpfungskammer (50, 54, 58) eine Vielzahl von Öffnungen (52, 56, 60) aufweist, welche in Verbindung mit der Dämpfungskammer (50, 54, 58) stehen.
Akustischer Resonator (10) nach Anspruch 3, wobei die Öffnungen (52, 56, 60) verschiedener Dämpfungskammern (50, 54, 58) verschiedene Querschnitte aufweisen.
Akustischer Resonator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Austrittsöffnung (16, 17) des Resonatorkanals (12, 13) in eine Resonatorkammer (18, 19) mündet und zwischen einer Trennwand zu einer angrenzenden Dämpfungskammer (50, 54, 58) und/oder angrenzenden Resonatorkammer (18, 19) und/oder der Gehäusewand (44) eines Gehäuses (38) angeordnet ist.
Akustischer Resonator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Austrittsöffnung (16, 17) des Resonatorkanals (12, 13) in eine Resonatorkammer (18, 19) mündet, wobei die Austrittsöffnung (16, 17) an einer Trennwand (62, 64, 66) zwischen der Resonatorkammer (18) und einer angrenzenden Dämpfungskammer (50, 54, 58) angeordnet ist.
Akustischer Resonator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend zwei Resonatorkanäle (12, 13), wobei eine Austrittsöffnung (16) in einer äußeren Resonatorkammer (18) und eine Austrittsöffnung (17) in der nächst innenliegenden Resonatorkammer (19) angeordnet ist.
Akustischer Resonator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Resonatorkanal (12, 13) durch die äußere Wand (36) des Strömungskanals (30) und die Gehäusewand (44) gebildet ist.
Akustischer Resonator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Deckel (20) des Resonatorkanals (12, 13) als separates Bauteil ausgebildet ist.
Akustischer Resonator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Resonatorkanal (12, 13) im Inneren des Strömungskanals (30) angeordnet ist.
Akustischer Resonator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Resonatorkanal (12, 13) im Wesentlichen über seine gesamte Länge, insbesondere in Längsrichtung, an den Strömungskanal (30) angeformt ist.
Luftführungssystem (100), insbesondere Luftführung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem akustischen Resonator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Resonator (10) in einen Strömungskanal (30) integriert ist, umfassend wenigstens einen Resonatorkanal (12, 13) mit wenigstens einer Eintrittsöffnung (14, 15) und wenigstens einer Austrittsöffnung (16, 17), wobei die Eintrittsöffnung (14, 15) in Verbindung mit dem Strömungskanal (30) steht, und wobei die Austrittsöffnung (16, 17) in Verbindung mit wenigstens einer Resonatorkammer (18, 19) des Luftführungssystems (100) steht, wobei der Resonatorkanal (12, 13) an den Strömungskanal (30) angeformt ist.