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EP 1 049 866 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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09.04.2003 Patentblatt 2003/15 |
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Anmeldetag: 19.01.1999 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)7: F02M 35/14 |
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/HU9900/005 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 9903/7906 (29.07.1999 Gazette 1999/30) |
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(54) |
MIT DÄMPFERGLIED VERSEHENES LUFTFILTER ZU BRENNKRAFTMASCHINEN
AIR FILTER FITTED WITH A SILENCER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
FILTRE A AIR DOTE D'UN ORGANE AMORTISSEUR ET DESTINE A DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT DE FI FR GB IT |
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Priorität: |
21.01.1998 HU 9800102
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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08.11.2000 Patentblatt 2000/45 |
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Patentinhaber: Autotrib Tribologiai Kutato es Fejleszto Kft. |
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1115 Budapest (HU) |
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Erfinder: |
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- BALOGH, István
H-1196 Budapest (HU)
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Vertreter: Böhme, Volker, Dipl.-Ing. et al |
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Patentanwälte, Meissner, Bolte & Partner,
Bankgasse 3 90402 Nürnberg 90402 Nürnberg (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 280 430 DE-A- 4 427 466 FR-A- 1 233 817 US-A- 2 067 160
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DE-A- 2 848 186 DE-U- 1 669 265 FR-A- 2 243 342 US-A- 5 112 372
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Luftfilter für Brennkraftmaschinen, welches Luftfilter
aus einem mit einem zum Einsaugen der atmosphärischen Luft geeigneten Einlaufstutzen
und mit einem zur Abfuhr der gereinigten Luft geeigneten Austrittstutzen versehenen
Haus, sowie aus einem in das Haus stellbaren Filtereinsatz besteht, ferner ist der
Einlaufstutzen nahe der einen der Stirnflächen des Hauses, an der äußeren Seitenwand
des Hauses angeordnet, wobei in dem zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Austrittstutzen
befindlichen Teil des Hauses mit einem sich zum Austrittstutzen hin verbreitenden
Diffusorkanal versehener Dämpfereinsatz angeordnet ist.
[0002] Wie bekannt ist, wurden bereits viele Methode zur Dämpfung des Geräusches der Brennkraftmaschinen,
sowie der durch diese eingesaugten Luft verwendet. Zur Minderung der Verunreinigung
der eingesaugten Luft, und des infolge dieser entstehenden Verschleißes des Motors
- wie allgemein bekannt - werden die Luftfilter angewendet, so wird der Schalldämpfer
mit dem Luftfilter über eine Rohrleitung in Reihe geschaltet in den Weg der eingesaugten
verschmutzten Luft und der in den Motor gelangenden gereinigten Luft verlegt. Ein
Nachteil dieser Lösung ist zunächst der ziemlich große Raumbedarf und die überflüssig
große Anzahl der Bestandteile.
[0003] Seit lange wurden Venturirohre, bzw. Venturirohr-mäßigen Rohre zur Schalldämpfung
von Motoren und Kompressoren verwendet. Eine dieser Lösungen ist aus DE 16 69 265
U1 bekannt, wo solche die gegen die Ansaugöffnung "sich düsenartig verjüngende Rohre"
ausgebildet sind, die entweder unmittelbar zu den Ansaugöffnungen der Motorblocks
angeordnet oder in einem gemeinsamen Sammelrohr eingelegt sind. Der Sammelrohr ist
mit Abzweigungen zu den einzelnen Blocks angeschlossen. Im letzteren Fall kann der
Venturirohr auch als ein Rohrbündel ausgestaltet werden wobei der Rohrbündel entweder
aus ineinander eingelegten, koaxialen und in Achsenrichtung konischen Ringen oder
aus nebeneinander eingelegten Venturirohren ausgebildet ist.
[0004] Es wurden ziemlich rasch solche Lösungen entstanden, wo die Luftfilter schon mit
den zur Verminderung des durch die eingesaugte Luft verursachten Geräusches dienenden
Geräten zusammengebaut wird. Eine derartige Lösung beschreibt die DE 38 42 248 A1,
wo ein Venturirohr zur Schalldämpfung verwendet wurde. Der Dämpferglied wurde neben
dem Filter angeordnet und mit einem Raum verbindet, wo die Luft sich in 180° verdreht.
Nach dem Filter ist noch ein kleinerer Venturirohr vor dem Austrittstutzen verlegt
wurde. Durch diese Lösung werden die Geräusche mit den vor und nach der Filter ausgestalteten
Dämpferleitungen und -räumen wesentlich vermindert werden, aber der Luftwiderstand
und auch der Raumbedarf des Filters dadurch bedeutend erhöht wird.
[0005] Bei den oben erwähnten Lösungen ist es aus dem Gesichtspunkt der Geräuschdämpfung
völlig gleichgültig, daß der Dämpferglied vor der Filter oder zwischen der Filter
und der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Nach der in der Patentschrift DE 38 42
248 A1 beschriebenen Lösung ist die Dämpfung vor der Filter und auch nach der Filter
zu befinden. In einer anderen Lösung, wie z.B. in FR 2.243.342, wird der Venturirohr
in einem ein Plattenfilter enthaltenden Filtergehäuse nach dem Filter angeordnet.
[0006] In solchen zylinderförmigen Filtereinsätzen, wo die Richtung der Strömung von der
äußeren Mantelfläche der Zylinder sich her nach innen gerichtet ist, kann der Venturirohr
in das Innere des Filters angeordnet werden.
[0007] Sind auch solche Lösungen, wo selbst die Luftfilter als Dämpferglied verwendet wird
und das Mißverhältnis zwischen den verschiedenen Betriebsverfahren, bzw das Geräusch
wegen der Mißverhältnisse mit der Einstellung eines vor das Filter gestellten Schmetterlingsschiebers
geregelt wird. Eine solche Lösung ist in der DE 38 01 153 A1 zu finden.
[0008] Das einzige Ziel dieser Lösungen ist die Geräuschdämpfung und die in den verschiedenen
Betriebsverfahren auftretenden Druckschwingungen, die die Qualität der Filtration
bedeutend beschädigen und die Lebensdauer der Filter vermindern, werden unbeachtet
gelassen. Zum Beispiel bei den Auffüllmotoren, wo besonders im Falle einer Teilbelastung
und eines Schubbetriebes wesentliche Druckschwingungen zu beobachten sind, wird die
je größere Verminderung des Saugwiderstandes als Hauptziel wegen des großen Saugraumstromes
betrachtet und dadurch Rohre mit großen Querschnitten verwendet werden.
[0009] Die Aufgabe der Erfindung ist die erwähnten Mängel abzuschaffen und eine Lösung zu
schöpfen, dadurch außer dem Geräuschverminderung auch die für die Filter wichtige
Verminderung der Druckschwingung ermöglicht, aber der Raumaufwand nicht erweitert
wird, sowie deren Herstellung und Benutzung wirtschaftlich ist.
[0010] Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß die Dämpfung der durch den Motor
verursachten Luftschwingungen mit einer zwischen dem Filter und dem Motor eingebrachten
Venturirohr-mäßigen Anordnung am wirksamsten durchgeführt werden kann und im Falle
zylinderringförmiger Einsätze ist eine Möglichkeit gegeben einen solchen Schwingungsdämpfer
im Filterhaus, in der Innere des Einsatzes anzuordnen, der außer der Schalldämpfung
auch zur Dämpfung der durch den Motor erregten Luftschwingungen geeignet ist.
[0011] Das Wesen der Erfindung ist, daß der, vorzugsweise den vollen Strömungsquerschnitt
des Hauses ausfüllender Dämpfereinsatz ein, aus mehreren Dämpfereinsatzelementen bestehender,
in Form von innerhalb der Zylinderfläche des Filtereinsatzes angeordneter zylindrischer
Körper hat und zwischen den Dämpfereinsatzelementen jeweils eine in einen Diffusorkanal
mündende ringspaltförmige Öffnung ausgebildet ist.
[0012] Die Erfindung wird detaillierter mit Hilfe der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen
beschrieben, wobei in
Fig.1 ein Achsenschnitt eines mit dem nach einer Ausführungsform der Erfindung verfertigten
Filtereinsatz versehenen zylindrischen Luftfilters, in
Fig.2 ein Åchsenschnitt eines mit dem nach einer anderen Åusführungsform der Erfindung
verfertigten Filtereinsatz versehenen zylindrischen Luftfilters, und in
Fig.3 ein vergrößerter Teilschnitt des in Fig.2 gezeigeten Achsenschnittes des erfindungsmäßigen
Luftfilters
zu sehen ist.
[0013] Fig.1 zeigt ein zylindrisches Haus (1). Zwischen dem Haus (1) und einem über einen
von dem auf die Achse (2) des Hauses senkrechten Querschnitt kleineren Querschnitt
verfügenden, mit dem Haus (1) koaxialen Dämpfereinsatz (3) ist ein Filtereinsatz (4)
angeordnet. Zur Einführung der zu filtrierenden beschmutzten Luft ist ein bei einer
Stirnfläche (5) des Hauses (1), durch die Seitenwand des Hauses (1) führender Einlaufstutzen
(6), ferner für die Abfuhr der filtrierten reinen Luft ein bei der anderen Stirnfläche
(7) des Hauses (1) aus dem Inneren des Dämpfereinsatzes (3) ausführender Austrittstutzen
(8) angeordnet.
[0014] Dem Beispiel gemäß ist die zylindrische Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) mit
mehreren in Richtung der Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) verschobenen ringspaltförmigen
Öffnungen (10) versehen. Die ringspaltförmige Öffnung (10) erstreckt sich weiter in
Richtung auf eine Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3), wobei beiden Ränder der Öffnung
(10) sich in zwei abgestutzten Kegel bildenden Mantelflächen (11,12) fortsetzen. Der
Winkel (α) zwischen der zum Einlaufstutzen (6) näheren Mantelfläche (11) und der Achse
(9) ist größer, als der Winkel (β) zwischen der zum Einlaufstutzen (6) entfernten
Mantelfläche (12) und der Achse (9). D.h. die Entfernung wird zwischen den Mantelflächen
der beiden abgestutzten Kegel von der ringspaltförmigen öffnung (10) in Richtung auf
die Achse des Dämpfereinsatzes (3) sich erstreckt und ein Diffusorkanal gebildet.
Die ringspaltförmigen Öffnungen sind rundlaufend, d.h. daß die durch die ringspaltförmigen
Öffnungen (10) getrennten Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,... ..3n) untereinander befestigt,
sowie die Breite der ringspaltförmigen Öffnungen (10) gesondert eingestellt werden
kann. Dem Beispiel gemäß wird die Befestigung mit auf die äußeren Mantelflächen des
Dämpfereinsatzes (3) in Richtung der Mantellinie aufgebrachten Laschen oder durch
in innerhalb des Dämpfereinsatzes (3), an den an den Mantelflächen (11,12), in Richtung
der Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) angeordneten Öffnungen geführte Stöcke (13)
erfolgt.
[0015] Die Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) können hohl hergestellt werden so, daß die
zur Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) näheren Ränder zwischen den beiden Mantelflächen
(11,12) mit zylindrischen oder konischen Mantelflächen (14) abgesperrt sind so, daß
die Hohlräume der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) durch die Feststellung des
Verhältnisses zwischen der Größe der an den absperrenden Mantelflächen (14) ausgestalteten
Öffnung(en) (15) und des Raumes zwischen den Mantelflächen (11,12) Resonanzraum (16)
gebildet werden.
[0016] Bei einigen Fällen ist eine mit einem in Richtung des Austrittstutzens (8) ausdehnenden
Querschnitt verfügende Feststellkonsole innerhalb des Dämpfereinsatzes (3) angeordnet.
In solchen Fällen ist es erforderlich die Länge der Mantelflächen (11,12) veränderbar
zu halten. D.h. je näher sind die Mantelflächen (11,12) zum Austrittstutzen (8) desto
weniger Raum steht zur Verfügung, in anderen Worten desto kürzer sind die Mantelflächen
(11,12). Da sind die Mantelflächen (14) auch konisch, undzwar in Richtung des Austrittstutzens
(8) ausdehnend herzustellen. Die Feststellkonsole sind an den Abbildungen nicht dargestellt,
aber der Dämpfereinsatz (3) wurde in einer Form interpretiert wo die Feststellkonsole
eingesetzt werden kann.
[0017] Einer weiteren Ausführung gemäß, die in Fig.2 gezeigt wird, bilden die Mantelflächen
(11,12) eine in Richtung des Diffusorkanals sich ausbuchtende Kegelmantelfläche und
so ein die Achse (9) enthaltender Schnitt jeweils eines Dämpfereinsatzelementes (3a,3b,..
..3n) nimmt eine Tropfenform nach Abrundung bei der ringspaltförmigen Öffnung (10)
auf. Ein außerordentlich großer Vorteil dieser Lösung ist, daß die Dämpfereinsatzelemente
(3a,3b,...3n) mit einem Werkzeug hergestellt und mit einem beliebigen Spalteinstellung
montiert werden können. Die Spitze der "Tropfen", als die Öffnungen der Dämpfereinsatzelemente
(3a,3b,...3n) können offen gelassen, oder mit Sperrfläche (17) beschlossen werden,
wobei die Öffnungen (15) an der Sperrfläche (17) auf in der auf Fig.1 sich beziehenden
Beschreibung dargestellter Weise ausgebildet werden können.
[0018] Der Vorteil der Erfindung, daß die Venturirohr-gemäßen Diffusoröffnungen beliebig
bemessen werden können und im Vergleich dazu kann der gößeren Querschnitt des "Rohres"
zwischen erweiterten Grenzen verändert werden. Sie haben keine weitere Raumbedarf
und können in die bereits genutzten Typen eingereicht werden.
1. Luftfilter für Brennkraftmaschinen, welches Luftfilter aus einem mit einem zum Einsaugen
der atmosphärischen Luft geeigneten Einlaufstutzen (6) und mit einem zur Abfuhr der
gereinigten Luft geeigneten Austrittstutzen (8) versehenen Haus (1), sowie aus einem
in das Haus stellbaren Filtereinsatz (4) besteht, ferner ist der Einlaufstutzen nahe
der einen der Stirnflächen des Hauses, an der äußeren Seitenwand des Hauses angeordnet,
wobei in dem zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Austrittstutzen befindlichen Teil
des Hauses mit einem sich zum Austrittstutzen hin verbreitenden Diffusorkanal versehener
Dämpfereinsatz (3) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der, vorzugsweise den vollen Strömungsquerschnitt des Hauses ausfüllender Dämpfereinsatz
(3) ein, aus mehreren Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) bestehender, in Form von
innerhalb der Zylinderfläche des Filtereinsatzes (4) angeordneter zylindrischer Körper
hat und zwischen den Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) jeweils eine in einen Diffusorkanal
mündende ringspaltförmige Öffnung (10) ausgebildet ist.
2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringspaltförmige Öffnung (10) sich weiter in Richtung auf eine Achse (9) des
Dämpfereinsatzes (3) erstreckt, wobei beiden Ränder der Öffnung (10) sich in zwei
abgestutzten Kegel bildenden Mantelflächen (11,12) fortsetzen so, daß die Mantelflächen
(11,12) der jeweiligen Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,... ..3n) in Richtung der Achse
(9) hin einen sich verengenden Raum bilden.
3. Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Dämpfereinsatzele-mente (3a,3b,...3n) der zur Achse (9) des Dämpfereinsatzes
(3) näheren Ränder zwischen den beiden Mantelflächen (11,12) mit zylindrischen oder
konischen Mantelflächen (14) abgesperrt sind so, daß Hohlräume durch die Feststellung
des Verhältnisses zwischen der Größe der an den absperrenden Mantelflächen (14) ausgestalteten
Öffnungen (15) und der Räume zwischen den Mantelflächen (11,12) Resonanzräume (16)
gebildet werden.
4. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) untereinander, sowie die
Einstellung der Breite der ringspaltförmigen Öffnungen (10) mit auf die äußeren Mantelflächen
des Dämpfereinsatzes (3) aufgebrachten Laschen oder durch in innerhalb der Dämpfereinsatzelementen
(3a,3b,...3n) in Richtung der Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) angeordneten Öffnungen
geführte Stöcke (13) erfolgt.
1. Air filter for internal combustion engines, said air filter comprises a housing (1)
with an atmospheric intake pipe (6) and a purified air discharge pipe (8) and a filter
cartridge (4) that can be placed into the housing (1), being the intake pipe (6) arranged
in the surroundings of one of the front surfaces of the housing (1) on the external
side wall of the housing (1) where a silencer (3) preferably filling up the whole
flow cross-section of the housing (1) provided with a diffusor opening enlarged toward
the discharge pipe (8) is mounted in the part of housing (1) between the filter cartridge
(4) and the discharge pipe (8),
characterised in that
the silencer (3) preferably filling up the whole cross-section of the housing (1)
consists of a cylindrical body that comprises several silencer inserts (3a, 3b,...3n)
arranged inside the cylindrical surface of the filter cartridge (4) where a ring shaped
opening (10) ending in a diffusor channel between the silencer inserts (3a, 3b,...3n)
each is formed.
2. Air filter according to claim 1 characterised in that the ring shaped opening (10) is enlarged toward the axis (9) of the filter cartridge
(4) where two rims of the opening (10) are continued in two mantle surfaces (11, 12)
each forming a truncated cone, so as the mantle surfaces (11, 12) of the individual
silencer inserts (3a, 3b,...3n) form a space narrowing toward the direction of the
axis (9).
3. Air filter according to claim 2 characterised in that the rims of the silencer inserts (3a, 3b,...3n) on the side of the axis (9) of the
silencer (3) are closed by cylindrical or conical mantle surfaces (14) in a manner
that, by defining the ratio of the size of openings (15) formed on the closing mantle
surfaces (14) to the volume of space formed between the mantle surfaces (11, 12),
the space between the mantle surfaces (11, 12) forms a resonance space (16).
4. Air filter according to claim 2 or claim 3 characterised in that in order to fasten the silencer inserts (3a,3b..3n) to each other as well as to adjust
the width of the ring shaped openings, belts fixed in the generatrix direction on
the outer cylindrical mantle surface of the silencer (3) or rods (13) within the cylindrical
mantle surface of the damping insertion piece (3) led through the bored holes in the
truncated cone mantle surfaces (11, 12) of the silencer (3) in the generatrix direction
are arranged.
1. Filtre à air pour moteurs à combustion interne lequel filtre consiste en un boîtier
(1) muni d'une tubulure d'entrée (6) permettant l'aspiration de l'air atmosphérique
et d'une tubulure de sortie ( 8) permettant de conduire l'air pur ainsi qu'en un filtre
(4) qu'on peut emboîter dans le boîtier (1) la tubulure d'entrée (6) étant aménagée
sur le paroi extérieur dans la proximité d'une des faces frontales du boîtier où dans
la partie du boîtier (1) située entre le filtre (4) et la tubulure de sortie (8) une
garniture d'atténuation (3) utilisant avantageusement le diamètre total d'écoulement
du boîtier (1) est placée, munie d'un orifice diffuseur s'élargissant dans le sens
de la tubulure de sortie (8) laquelle garniture d'atténuation
caractérisé
que cette garniture (3), placée à l'intérieur du filtre à air (4) est un dispositif
cylindrique remplissant avantageusement le diametre d'écoulement total utile du boîtier
(1), est composée de multiples éléments d'atténuation (3a, 3b,...3n) avec un orifice
circulaire débouchant sur un canal de diffusion entre les éléments d'atténuation (3a,
3b,...3n).
2. Filtre à air, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'orifice circulaire (10) s'élargit dans le sens de l'axe (9) du filtre (10) où les
deux bords continuent en un paroi cylindrique formant un cône tronqué (11, 12) de
manière que les parois cylindriques (11,12) des éléments d'atténuation (3a, 3b,...3n)
forment un espace se rétrécissant vers l'axe (9).
3. Filtre à air, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les bords des éléments d'atténuation (3a, 3b,....3n) situés vers l'axe (9) de la
garniture d'atténuation (3) sont fermés par des surfaces cylindriques ou coniques
(14) de sorte que l'espace entre les orifices situés sur les surfaces de fermeture
(14) et des surfaces (11, 12) constituent un espace de résonance (16) grâce à un dimensionnement
approprié.
4. Filtre à air selon les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'en vue de l'assemblage des éléments d'atténuation (3a,3b,....3n) et du calibrage de
la largeur des orifices circulaires (10) sont fixées soit des éclisses montées dans
le sens de la génératrice sur les surfaces cylindriques extérieures de la garniture
d'atténuation (3), soit des barrettes (13) à l'intérieur de la garniture d'atténuation,
sur les parois en forme de cône tronqué (11, 12) traversant les trous situés dans
le sens des génératrices de la garniture d'atténuation (3).