DE10028047A1 - Ansauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Luftsammler (2), der über Einlaufrohre (20) mit den Zylindern verbindbar ist, und mit einem zumindest teilweise innerhalb des Luftsammlers (2) angeordneten Luftzufuhrrohr (10), das mindestens einen mit dem Außenraum der Ansauganlage verbundenen Einlaß (11) und einen in den Luftsammler (2) mündenden Auslaß (12) aufweist. Die erfindungsgemäße Ansauganlage zeichnet sich dadurch aus, daß der mindestens eine Auslaß (12) quer zur Längsachse (L) des Luftzufuhrrohres (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraft­ maschine mit einem Luftsammler, der über Einlaufrohre mit den Zylindern verbindbar ist, und mit einem zumindest teilweise innerhalb des Luftsamm­ lers angeordneten Luftzufuhrrohr, das mindestens einen mit dem Außen­ raum der Ansauganlage verbundenen Einlaß und einen in den Luftsammler mündenden Auslaß aufweist.

Eine derartige Ansauganlage ist beispielsweise aus der EP 0 656 994 be­ kannt, siehe insbesondere die dortige Fig. 4. Diese bekannte Ansauganlage umfaßt einen länglichen Luftsammler, der mit vier in Reihe angeordneten Einlaufrohren verbunden ist, die ihrerseits zu jeweils einem Zylinder führen. In dem Luftsammler ist ein längliches Luftzufuhrrohr angeordnet, welches an seiner stromaufwärtigen Stirnseite einen zum Außenraum des Luftsammlers offenen Einlaß und einen an seiner stromabwärtigen Stirnseite angeordneten Auslaß aufweist, der in den Innenraum des Luftsammlers mündet. Mittels des Luftzufuhrrohres wird Luft in den Luftsammler und dort weiter durch die Einlaufrohre zu den Zylindern transportiert.

Bei dieser bekannten Ansauganlage ist das Luftzufuhrrohr innerhalb des Luftsammlers angeordnet, um eine Geräuschreduzierung des Motors zu er­ zielen. Allerdings ist die Lufteinbringung in den Luftsammler zur Erzielung eines hohen Motordrehmoments nicht optimal, da die Luft ohne spezielle Führung in den Luftsammler eingebracht wird. Die Lage der Einlaufrohre und damit der für hohe Motorenleistungen wichtige gleichmäßige Lufteintrag in die Zylinder über die Einlaufrohre kann hierbei nur unzureichend berücksich­ tigt werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansauganlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein verbessertes Motordrehmo­ ment und eine verbesserte Motorleistung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei der Ansauganlage der eingangs genannten Art da­ durch gelöst, daß der mindestens eine Auslaß quer zur Längsachse des Luftzufuhrrohres angeordnet ist.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die Luft nicht an der stromabwärtigen Stirnseite des Luftzufuhrrohrs in den Luftsammler eingebracht wird, sondern an seinen Seitenwänden in den Luftsammler austritt. Hierdurch läßt sich eine höhere Variabilität beim Lufteintrag erzielen, so daß die Luft gezielt diejenigen Stellen des Luftsammlers erreichen kann, die für ein besseres Motordrehmoment und eine höhere Motorleistung mitverantwortlich sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ansauganlage ist der Luftsammler länglich ausgebildet und das Luftzufuhrrohr derart im Luftsammler angeord­ net, daß die Längsachsen des Luftsammlers und des Luftzufuhrrohrs im we­ sentlichen parallel verlaufen. Hierdurch kann Luft durch den mindestens ei­ nen Auslaß an praktisch jeder beliebigen Stelle entlang des Luftzufuhrrohres in den Luftsammler eingebracht werden, um einen optimalen Lufteintrag ent­ sprechend dem jeweiligen Motorentyp zu erreichen.

Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Auslaß als Spalt ausgebildet, vorteilhafterweise als Längsspalt entlang der Längsachse des Luftzufuhr­ rohrs. Derart ist eine optimale Gleichverteilung der angesaugten Luft auf die einzelnen Zylinder bei maximaler Füllung realisierbar, da der Lufteintrag - bei entsprechender Länge des Luftzufuhrrohres - über nahezu die gesamte Länge des Luftsammlers möglich ist. Mittels der Spaltbreite kann die Menge und der Druck der eingebrachten Luft eingestellt und somit dem jeweiligen Motorentyp angepaßt werden. Vorteilhafterweise wird eine solche Spaltaus­ führung bei Saugmotoren für den Motorsport und hierbei insbesondere bei Turbomotoren verwendet. Der Spaltverlauf kann hierbei verschiedene Aus­ gestaltungen aufweisen. Beispielsweise verläuft er gerade oder krumm oder ist abschnittsweise den jeweiligen Anforderungen angepaßt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Auslässe entlang der Längsachse des Luftzufuhrrohrs angeordnet. Hierdurch lassen sich an mehreren definierten Stellen des Luftsammlers Luftströme einbrin­ gen, beispielsweise derart, daß jeweils ein Auslaß des Luftzufuhrrohrs der Öffnung jeweils eines Einlaufrohres zugeordnet ist.

In einer entsprechenden vorteilhaften Weiterbildung ist das Luftzufuhrrohr gegenüber den in den Luftsammler mündenden Öffnungen der Einlaufrohre angeordnet. Sind diese Öffnungen in einer Reihe angeordnet, ist in diesem Fall das dementsprechend geradlinig ausgebildete Luftzufuhrrohr zentral im Luftsammler und mit gleichem Abstand zu dessen Seitenwänden angeord­ net. In dieser Anordnung ergibt sich eine strömungstechnisch günstige Lage des Luftzufuhrrohrs im Luftsammler.

Mit Vorteil ist mindestens ein Auslaß des Luftzufuhrrohrs den Öffnungen der Einlaufrohre zugewandt angeordnet. Auf diese Weise läßt sich die Füllung der Einlaufrohre und damit der Zylinder mit Luft optimieren, da ein gezielter Lufteintrag von den erfindungsgemäßen Auslässen zu den Einlaufrohren möglich ist. Hierbei ist insbesondere Abstand vom Auslaß zu dem zugeord­ netem Einlaufrohr von Bedeutung, über welchen der Anteil der direkt von den Auslässen in die Einlaufrohre einströmenden Luft zumindest grob einge­ stellt werden kann.

Alternativ oder zusätzlich ist zumindest ein Auslaß des Luftzufuhrrohres auf der den Öffnungen der Einlaufrohre abgewandten Seite angeordnet. Sind alle Auslässe derart ausgerichtet, ist eine weitgehende Gleichverteilung der Luft im Luftsammler und damit auch in den Einlaufrohren erreichbar.

Das Luftzufuhrrohr ist zweckmäßigerweise an der Innenwand des Luftsammlers befestigt, beispielsweise über Verbindungsstege, die z. B. an den seitlichen Innenwänden und an der stromabwärtigen Stirnseite des Luftsammlers angeordnet sein können. Diese Stege nehmen vorteilhafter­ weise nur wenig Bauraum ein, so daß sie die Luftströmung in dem Luftsammler nur geringfügig stören. Durch entsprechende Ausgestaltung der Stege, des Luftsammlers sowie des Luftzufuhrrohrs ist es zudem möglich, das Luftzufuhrrohr als getrenntes Bauteil zu gestalten, welches auch nach­ träglich im Luftsammler montiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich wird das Luftzufuhrrohr am Drosselklappenstutzen des Luftsammlers befestigt.

Insgesamt ergibt sich durch den vorgenannten Aufbau eine vereinfachte Fertigung und damit u. a. eine Kostenreduzierung bei der Herstellung. Zudem vereinfacht sich der nachträgliche Einbau bei beispielsweise Tuningmaß­ nahmen.

Insbesondere bei einer spaltförmigen Ausgestaltung des Auslasses bietet es sich an, das Luftzufuhrrohr in Luftzufuhrrichtung sich - beispielsweise ko­ nisch - verjüngend auszubilden. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß der Druck innerhalb des Luftzufuhrrohrs annähernd konstant ist, da der Druckabfall im Luftsammler in stromabwärts gelegenen Abschnitten, der aufgrund des Luftaustritts durch Auslässe in stromaufwärtigen Abschnitten resultiert, kompensiert werden kann. Vorteilhafterweise ist in diesem Fall auch der Luftsammler entsprechend verjüngt ausgebildet.

Vorstehendes gilt in gleichem Maße auch für einen mehrfach unterbroche­ nen Spalt, der mehreren hintereinander angeordneten einzelnen Auslässen entspricht, welche ihrerseits jeweils einem Einlaufrohr zugeordnet sein kön­ nen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ansauganlage im Längsschnitt;

Fig. 2 eine entlang der Linie A-A geschnittene Querschnittsansicht der Ansauganlage gemäß der Fig. 1;

Fig. 3 eine zweite Ansauganlage im Längsschnitt; und

Fig. 4 eine entlang der Linie B-B geschnittene Querschnittsansicht der Ansauganlage gemäß der Fig. 3.

In der Fig. 1 und 2 ist eine Ansauganlage mit einem länglichen Luftsammler 2 gezeigt, welcher im Querschnitt annähernd halbkreisförmig ausbildet ist (s. Fig. 2). Der Luftsammler 2 weist eine geradflächige Seitenwand 3 und eine im Halbkreis gebogene Seitenwand 4 sowie zwei sich gegenüberliegende Stirnwände 5 und 6 auf. Die Wände 3, 4, 5 und 6 bilden einen Hohlraum, der auch als Sammlervolumen bezeichnet wird. Weiterhin verjüngt sich der Luftsammler 2 von der Stirnseite 5 zur Stirnseite 6 hin.

Durch die Seitenwand 3 ragen vier in Längsrichtung des Luftsammlers 2 hintereinander angeordnete Einlaufrohre 20 mit trichterförmig ausgebildeten Öffnungen 22. Die Einlaufrohre 20 sind mit jeweils einem Zylinder (nicht dar­ gestellt) verbunden.

Innerhalb des Luftsammlers 2 ist ein längliches Luftzufuhrrohr 10 angeord­ net, welches einen aus der Stirnwand 5 des Luftsammlers 2 herausragenden Einlaß 11 aufweist. Das Luftzufuhrrohr 10 weist einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf (Fig. 2) und erstreckt sich - gleichfalls wie der Luftsammler 2 zur Stirnwand 6 hin sich konisch verjüngend - nahezu bis zur Stirnwand 6 des Luftsammlers 2. Mittels Verbindungsstegen 18 ist das Luft­ zufuhrrohr 10 sowohl an den Seitenwänden 4 als auch an der Stirnwand 6 befestigt. Diese Befestigung kann entweder lösbar oder unlösbar ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß weist das Luftzufuhrrohr 10 einen Auslaß 12 auf, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als gerader Spalt ausgebildet ist und gegenüber den Einlaufrohren 20 angeordnet ist. Die Längsachse des Aus­ lasses 12 und die Fluchtlinie durch die Mittelpunkte der in den Luftsammler 2 mündenden Öffnungen 22 der Einlaufrohre 20 liegen annähernd in dersel­ ben Ebene E (s. Fig. 2 und 4). Weiterhin erstreckt sich der Auslaß 12 entlang der Längsachse L des Luftzufuhrrohrs 10 im wesentlichen über dessen ge­ samte Länge.

Durch den Einlaß 11 des Luftzufuhrrohrs 10 wird im Motorenbetrieb Luft an­ gesaugt (s. Pfeil) und durch den Auslaß 12 in den Luftsammler 2 geleitet, von wo aus die Luft weiter durch die Einlaufrohre 20 zu den einzelnen Zylin­ dern gelangt. Mittels der spaltförmigen Ausgestaltung des Auslasses 12 ist angestrebt, möglichst eine Gleichverteilung der in den Luftsammler 2 ange­ saugten Luft auf die einzelnen Zylinder zu erreichen, wobei zudem die Fül­ lung der Einlaufrohre 20 mit Luft möglichst groß sein soll. Mittels dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die durch den spaltför­ migen Auslaß 12 austretende Luft nahezu gleichmäßig im Luftsammler 2 verteilt, so daß in allen vier Einlaufrohren 20 ebenfalls eine Gleichverteilung der Luft gewährleistet ist. Auf diese Weise kann ein großes Motordrehmo­ ment und eine hohe Motorleistung erreicht werden. Der Spalt läßt sich weit­ gehend unabhängig von der Luftsammlergeometrie variieren, um die gleich­ mäßige Füllung der Zylinder zu optimieren.

In der in den Fig. 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Aufbau der Ansauganlage prinzipiell mit demjenigen der ersten Aus­ führungsform identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, daß mehrere in einer Reihe angeordnete Auslässe 12 vorgesehen sind, die zudem den Einlaufrohren 20 zugewandt sind. Jeder Öffnung 22 eines Einlaufrohres 20 ist hierbei ein Auslaß 12 zugeordnet. In einer nicht gezeigten alternativen Ausführungsform der Erfindung sind pro Öffnung 22 mehrere Auslässe 12 vorgesehen. Der Anteil des direkten Luftstrom von den Auslässen in die Einlaufrohre 20 bestimmt sich hierbei nach dem Abstand der Auslässe 12 von den Öffnungen 22. Auf diese Weise kann der Lufteintrag in die Zylinder vorteilhaft eingestellt werden.

In den beiden gezeigten Ausführungsformen der Ansauganlage kann für den Einsatz in aufgeladenen Motoren das jeweilige Luftzufuhrrohr 10 dünnwan­ dig ausgebildet sein, da im Luftsammler 2 keine mittlere Druckdifferenz auf­ tritt. Hierdurch ergeben sich u. a. Einsparungskosten bei der Herstellung.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß bei geringem Platzbedarf der Ansauganlage eine optimale Verteilung der Luft im Luftsammler 2 erreicht werden kann. Im allgemeinen Fall wird dies eine Gleichverteilung im Luftsammler 2 sein. In speziellen Fällen - wie dem zuletzt genannten - mag die Luftverteilung gezielt von einer Gleichverteilung im Luftsammler 2 abweichen. Wichtig ist jedoch immer, daß eine gleichmäßige Luftverteilung auf alle Zylinder erfolgt. Desweiteren ist eine Nachrüstung ei­ nes Luftsammlers 2 im Rahmen von Tuning-Maßnahmen mit dem erfin­ dungsgemäßen Luftzufuhrrohr 10 möglich, da dieses als eigenständiges Bauteil ausgeführt werden kann.

Die Erfindung ist gleichfalls für Motoren geeignet, deren Zylinder nicht alle­ samt in einer Reihe angeordnet sind. Ebenfalls können mehrere in dem Luftsammler 2 angeordnete Luftzufuhrrohre 10 vorgesehen sein.

Claims (14)

1. Ansauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Luftsammler (2), der über Einlaufrohre (20) mit den Zylindern verbindbar ist, und mit einem zumindest teilweise innerhalb des Luftsammlers (2) angeordneten Luftzufuhrrohr (10), das mindestens einen mit dem Au­ ßenraum der Ansauganlage verbundenen Einlaß (11) und einen in den Luftsammler (2) mündenden Auslaß (12) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Auslaß (12) quer zur Längsachse (L) des Luftzufuhrrohres (10) angeordnet ist.

2. Ansauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der min­ destens eine Auslaß (12) als Spalt ausgebildet ist.

3. Ansauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt entlang der Längsachse (L) des Luftzufuhrrohres (10) ausgebildet ist.

4. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftsammler (2) länglich ausgebildet ist und daß die Längsachsen (L) des Luftsammlers (2) und des Luftzufuhrrohres (10) im wesentlichen parallel verlaufen.

5. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzufuhrrohr (10) sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Luftsammlers (2) erstreckt.

6. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auslässe (12) entlang der Längsachse (L) des Luftzufuhrrohres (10) angeordnet sind.

7. Ansauganlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Auslaß (12) des Luftzufuhrrohres (10) der Öffnung (22) jeweils eines Einlaufrohres (20) zugeordnet ist.

8. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzufuhrrohr (10) den in den Luftsammler (2) mündenden Öffnungen (22) der Einlaufrohre (20) gegenüber angeordnet ist.

9. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Auslaß (12) des Luftzufuhrrohres (10) den Öffnungen (22) der Einlaufrohre (20) zugewandt angeordnet ist.

10. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Auslaß (12) des Luftzufuhrrohres (10) den Öffnungen (22) der Einlaufrohre (20) abgewandt angeordnet ist.

11. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzufuhrrohr (10) an der Innenwand des Luftsammlers (2) befestigt ist, vorzugsweise durch Verbindungsstege (18).

12. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzufuhrrohr (10) am Drosselklappenstutzen des Luftsammlers (2) befestigt ist.

13. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Luftzufuhrrohr (10) im Luftsammler (2) in Luftzufuhrrichtung verjüngt.

14. Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftsammler (2) in Luftzufuhrrichtung ver­ jüngt.