DE10314629A1 - Sauganlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sauganlage zur Versorgung wenigstens eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit Frischgas, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Die Sauganlage weist für wenigstens einen Zylinder ein erstes Saugrohr, ein zweites Saugrohr sowie eine Schalteinrichtung auf. Die Schalteinrichtung verbindet in Abhängigkeit ihrer Schaltstellung entweder das erste Saugrohr oder das zweite Saugrohr zur Frischgaszuführung mit dem Zylinder. Die Schalteinrichtung weist einen Ausgang auf, durch den in der einen und in der anderen Schaltstellung vom jeweiligen Saugrohr zugeführtes Frischgas in den Zylinder gelangt. Die Schalteinrichtung ist mit diesem Ausgang direkt an einer Einlassöffnung des Zylinders angeordnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sauganlage zur Frischgasversorgung wenigstens eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Aus der EP 0 725 210 A1 ist eine Sauganlage bekannt, die für jeden Zylinder ein einzelnes Saugrohr aufweist, durch den der jeweilige Zylinder mit Frischgas versorgt wird. In Abhängigkeit der Betriebszustände der Brennkraftmaschine ändert sich deren Frischgasbedarf. Um die Strömungsverhältnisse an einer Einlassöffnung des Zylinders besser an die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine anpassen zu können, sind bei der bekannten Sauganlage im Bereich eines Ausgangs des jeweiligen Saugrohrs zwei Austrittsöffnungen ausgebildet, von denen die eine einen unveränderbaren Querschnitt besitzt, während bei der anderen der Querschnitt mittels eines Drehschiebers variiert werden kann. Bei wenig Frischgasbedarf wird die steuerbare Austrittsöffnung geschlossen und mit zunehmendem Frischgasbedarf entsprechend geöffnet.
    •
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Sauganlage der eingangs genannten Art eine verbes serte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die Strömungsqualität der Frischgaszuführung in den Zylinder verbessert.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Sauganlage, die für wenigstens einen Zylinder zwei separate Saugrohre aufweist, eine Schalteinrichtung vorzusehen, die ausgangsseitig unmmittelbar an einer Einlassöffnung des Zylinders angeordnet ist, eingangsseitig an die Auslassöffnungen der beiden Saugrohre angeschlossen ist und es ermöglicht, zwischen einer Frischgaszuführung nur durch das eine Saugrohr und einer Frischgaszuführung nur durch das andere Saugrohr umzuschalten. Durch diese Bauweise ist es möglich, dem jeweiligen Zylinder in Abhängigkeit der Schaltstellung der Schalteinrichtung das Frischgas durch zwei völlig separate Strömungswege zuzuführen, die durch die Anordnung und Gestaltung der Schalteinrichtung quasi nur im Bereich der Einlassöffnung einen relativ kurzen gemeinsamen Wegabschnitt aufweisen. Durch die gewählte Anordnung und Ausgestaltung der Schalteinrichtung wird die vom jeweiligen Saugrohr erzeugte Frischgasströmung zwischen der Auslassöffnung des jeweiligen Saugrohrs und der Einlassöffnung des Zylinders nur noch vergleichsweise geringfügig beeinflußt. Somit ist es möglich, durch eine unterschiedliche Gestaltung der beiden Saugrohre in Abhängigkeit der Schaltstellungen deutlich un terschiedliche Strömungskonfiguartionen für die Frischgasversorgung des Zylinders zu generieren. Insbesondere im Hinblick auf eine Lösung, bei der beiden Saugrohren stromauf der Einlassöffnung des Zylinders ein vergleichsweise langer gemeinsamer Strömungsweg zugeordnet ist, ergeben sich dadurch Vorteile. Denn je länger der gemeinsame Strömungsweg beider Saugrohre ist, desto stärker wirkt sich der strömungsformende Einfluss des gemeinsamen Wegabschnitts auf die Einlassströmung aus und desto geringer ist die individualisierende Wirkung einer unterschiedlichen Gestaltung der beiden Saugrohre auf die letztlich in den Zylinder eintretende Frischgasströmung.
  • Zweckmäßig besitzt die Schalteinrichtung ein Schaltglied, das in einem Schaltgehäuse zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen umschaltbar ist und in seiner ersten Schaltstellung einen mit dem ersten Saugrohr verbundenen ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seiner zweiten Schaltstellung einen an das zweite Saugrohr angeschlossenen zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet.
  • Entsprechend einer Weiterbildung kann dieses Schaltglied zwei separate Kanäle, nämlich einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal enthalten, wobei der erste Kanal in der ersten Schaltstellung den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet, während der zweite Kanal in der zweiten Schaltstellung den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet. Durch die Ausbildung von zwei separaten Kanälen im Schaltglied werden auch innerhalb der Schalteinrichtung separat durchströmbare Wegabschnitte für die Frischgasströmung erzeugt, die jeweils einem der Saugrohre zugeordnet werden können und dadurch dazu beitragen, die vom jeweiligen Saugrohr modellierte Frischgasströmung von der Auslassöffnung des jeweiligen Saugrohrs bis zur Einlassöffnung des Zylinders weiterzuführen, derart, dass sich die erwünschte Einströmkonfiguration an der Einlassöffnung ergibt. Die Qualität unterschiedlich gestalteter Frischgasströmungen durch die beiden Saugrohre kann dadurch verbessert werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    •
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Sauganlage im Bereich eines Zylinders bei einer ersten Schaltstellung,
  • 2 eine Ansicht wie in 1, jedoch bei einer zweiten Schaltstellung.
  • Entsprechend den 1 und 2 erfasst eine erfindungsgemäße Sauganlage 1 zumindest für einen Zylinder 2, von dem hier nur ein Einlassabschnitt dargestellt ist, ein erstes Saugrohr 3 und ein zweites Saugrohr 4. Des Weiteren ist eine Schalteinrichtung 5 vorgesehen, die ein Schaltgehäuse 6 aufweist, in dem ein Schaltglied 7 untergebracht ist. Es ist klar, dass die Sauganlage 1 für mehrere Zylinder 2 jeweils eine derartige Schalteinrichtung 5 und jeweils zwei Saugrohre 3 und 4 aufweisen kann. Zweckmäßig können die verschiedenen Zylindern 2 zugeordneten Schalteinrichtungen 5 ein gemeinsames Schaltgehäuse 6 aufweisen.
  • Das Schaltgehäuse 6 besitzt für den jeweils zugeordneten Zylinder 2 einen Ausgang 8, der direkt an einer Einlassöffnung 9 des Zylinders 2 angeordnet ist. Diese Einlassöffnung 9 ist an einem Zylinderblock 10 ausgebildet, in dem sich der Zylinder 2 befindet. Das Schaltgehäuse 6 besitzt außerdem einen ersten Eingang 11, der hier direkt an eine Auslassöffnung 12 des ersten Saugrohrs 3 angeschlossen ist. Des Weiteren besitzt das Schaltgehäuse 6 einen zweiten Eingang 13, der hier direkt an eine Auslassöffnung 14 des zweiten Saugrohrs 4 angeschlossen ist.
  • Die beiden Saugrohre 3 und 4 sind eingangsseitig im vorliegenden Fall jeweils an einen gemeinsamen Frischgasverteiler 15 angeschlossen, in den über eine Frischgasleitung 16 Frischgas eintritt. Beide Saugrohre 3, 4 führen unabhängig voneinander zur Schalteinrichtung 5. Wie hier in den 1 und 2 übertrieben dargestellt ist, können die beiden Saugrohre 3 und 4 unterschiedliche Geometrien aufweisen. Beispielsweise ist das erste Saugrohr 3 relativ kurz ausgebildet und besitzt einen vergleichsweise großen Strömungsquerschnitt. Im Unterschied dazu ist das zweite Saugrohr 4 vergleichsweise lang und mit einem relativ kleinen Strömungsquerschnitt ausgestattet. Vorzugsweise ist das erste Saugrohr 3 als Leistungsrohr 3 ausgebildet, während das zweite Saugrohr 4 als Drehmomentrohr 4 ausgebildet ist. Mit Hilfe eines solchen Leistungsrohrs 3 und eines solchen Drehmomentrohrs 4 kann die Frischgasversorgung besser an die jeweiligen Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, angepasst werden. Bei niedrigen Drehzahlen und erhöhtem Leistungsbedarf erfolgt die Frischgasversorgung der Brennkraftmaschine bzw. deren Zylinder 2 über die Drehmomentrohre 9, während bei relativ hohen Drehzahlen und großen Motorlasten die Frischgasversorgung über die Leistungsrohre 3 erfolgt. Die Querschnitte der Saugrohre 3, 9 richten sich hauptsächlich nach der benötigten Frischgasmenge, während sich ihre Länge durch das sich im Betrieb der Brennkraftmaschine einstellende Schwingungssystem ergibt, um Schwingungs- und/oder Resonanzeffekte zur Verbesserung der Zylinderbefüllung ausnutzen zu können.
  • Die Schalteinrichtung 5 ist nun so ausgestaltet, dass sie zwischen einer Frischgasversorgung des Zylinders 2 über das erste Saugrohr 3 und einer Frischgasversorgung des Zylinders 2 über das zweite Saugrohr 4 umschalten kann. Wie oben erwähnt, kann das Umschalten in Abhängigkeit der Betriebszustände der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und des aktuellen Leistungsbedarfs der Brennkraftmaschine, erfolgen, wozu eine hier nicht dargestellte Steuerung vorgesehen sein kann.
  • In 1 ist eine erste Schaltstellung der Schalteinrichtung 5 bzw. des darin angeordneten Schaltglieds 7 dargestellt, in welcher die Schalteinrichtung 5 das erste Saugrohr 3 mit dem Zylinder 2 verbindet. In der ersten Schaltstellung verbindet demnach das Schaltglied 7 den ersten Eingang 11 des Schaltgehäuses 6 mit dessen Ausgang 8. In 2 ist eine zweite Schaltstellung der Schalteinrichtung 5 bzw. des Schaltglieds 7 wiedergegeben, in welcher die Schalteinrichtung 5 das zweite Saugrohr 4 mit dem Zylinder 2 verbindet. In der zweiten Schaltstellung verbindet demnach das Schaltglied 7 den zweiten Eingang 13 des Schaltgehäuses 6 mit dessen Ausgang 8.
  • Entsprechend der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform enthält das Schaltglied 7 zwei separat durchströmbare und separat ausgebildete Kanäle, nämlich einen ersten Kanal 17 und einen zweiten Kanal 18. Die beiden Kanäle 17, 18 sind durch Umschalten des Schaltglieds 7 wechselweise aktivierbar bzw. deaktivierbar. In der ersten Schaltstellung gemäß 1 ist der erste Kanal 17 aktiviert, während der zweite Kanal 18 deaktiviert ist. In der ersten Schaltstellung verbindet der erste Kanal 17 den ersten Eingang 11 des Schaltgehäuses 6 mit dem Ausgang 8. In entsprechender Weise ist in der zweiten Schaltstellung gemäß 2 der erste Kanal 17 deaktiviert, während der zweite Kanal 18 aktiviert ist. In der zweiten Schaltstellung verbindet demnach der zweite Kanal 18 den zweiten Eingang 13 mit dem Ausgang 8.
  • Wie den 1 und 2 deutlich entnehmbar ist, können die beiden Kanäle 17, 18 hinsichtlich ihrer Geometrie unterschiedlich ausgestaltet sein. Hierdurch ist es möglich, die erwünschte unterschiedliche Strömungsführung, die mit Hilfe der verschieden ausgestalteten Saugrohre 3 und 4 erzeugt wird, im gewünschten Sinne bis zur Einlassöffnung 9 des Zylinders 2 weiterzuführen oder sogar in einem gewünschten Sinne weiter zu modifizieren. Beispielsweise ist hier der erste Kanal 17 so gestaltet, dass er sich von seinem Einlass 19 bis zu seinem Auslass 20 verjüngt. Im Unterschied dazu ist der zweite Kanal 18 hier so gestaltet, dass er sich von seinem Einlass 21 bis zu seinem Auslass 22 aufweitet. Hierdurch wird erreicht, dass die unterschiedlichen Querschnitte an der Auslassöffnung 12 des ersten Saugrohrs 3 und an der Auslassöffnung 14 des zweiten Saugrohrs 4 an den Querschnitt des Ausgangs 8 bzw. an den Querschnitt der Einlassöffnung 9 angepasst werden.
  • In der hier gezeigten Ausführungsform ist das Schaltglied 7 als Walze ausgebildet, die im Schaltgehäuse 6 drehverstellbar gelagert ist. Die zugehörige Drehachse steht hier auf der Zeichnungsebene. Dabei ist es grundsätzlich möglich, jedem Zylinder 2 ein eigenes derartiges Walzen-Schaltglied 7 zuzuordnen. Zweckmäßig ist eine Weiterbildung, bei der für mehrere Zylinder 2 ein gemeinsames Walzen-Schaltglied 7 vorgesehen ist, das allerdings für jeden Zylinder 2 separate erste Kanäle 17 und zweite Kanäle 18 enthält.
  • Grundsätzlich sind jedoch auch andere Ausführungsformen für das Schaltglied 7 denkbar. Beispielsweise kann das Schaltglied 7 als Klappe ausgestaltet sein, die z.B. zwischen den Ausgängen 12 und 14 der Saugrohre 3 und 4 am Schaltgehäuse 6 schwenkverstellbar gelagert ist und je nach Schaltstellung an der einen Seite des Ausgangs 9 oder an der anderen Seite des Ausgangs 9 anliegt, um so wechselweise die Saugrohre 3 und 4 mit dem Zylinder 2 zu verbinden. Des weiteren kann auch eine Doppelklappe verwendet werden, die aus zwei parallel verlaufenden und parallel verschwenkten Klappen besteht, die beiderseits des Ausgangs 9 am Schaltgehäuse 6 gelagert sind und in der ersten Schaltstellung das erste Saugrohr 3 und in der zweiten Schaltstellung das zweite Saugrohr 4 mit dem Ausgang 9 verbinden. Ebenso sind Schieber-Lösungen denkbar.
  • Erfindungswesentlich ist bei der Sauganlage 1, dass der Ausgang 9 der Schalteinrichtung 5 unmittelbar am Eingang 8 des Zylinders 2 angeordnet ist. Ein Austrittsabschnitt 23 der Schalteinrichtung 5, der ausgangsseitig den Ausgang 9 umfasst und in beiden Schaltstellungen vom Frischgas durchströmt ist, kann aufgrund dieser Bauweise relativ kurz ausgebildet werden. Das heißt, der in beiden Schaltstellungen durchströmte Wegabschnitt der Frischgasströmung innerhalb der Sauganlage 1 ist durch diesen Austrittsabschnitt 23 gebildet und ist erfindungsgemäß extrem kurz, wodurch sein Einfluss auf die im jeweiligen Saugrohr 3, 4 modellierte Frischgasströmung entsprechend gering ist. Diese Bauweise ermöglicht es somit, die mit Hilfe einer gezielten Strömungsführung erzielbaren Effekte für die Beladung des Zylinders 2 besser auszunutzen. Dies kann sich im Kraftstoffverbrauch, in den Emmissionswerten sowie in der Leistung der Brennkraftmaschine positiv auswirken.
  • Beispielsweise ist die Dimensionierung dieses Austrittsabschnitts 23 so gewählt, dass seine Erstreckung in Strömungsrichtung, die hier mit 24 bezeichnet ist, kleiner ist, als ein Durchmesser 25 im Austrittsabschnitt 23 bzw. im Querschnitt des Ausgangs 8. Im gezeigten Beispiel ist die Erstreckung 24 in Strömungsrichtung nur etwa halb so groß wie der Durchmesser 25 in der Schnittebene.
  • Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist dieser Austrittsabschnitt 23 ein Bestandteil des Schaltgehäuses 6 und grenzt eingangsseitig an das Schaltglied 7 an.

Claims (11)

  1. Sauganlage zur Versorgung wenigstens eines Zylinders (2) einer Brennkraftmaschine mit Frischgas, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – wobei die Sauganlage (1) für wenigstens einen Zylinder (2) ein erstes Saugrohr (3) und ein zweites Saugrohr (4) sowie eine Schalteinrichtung (5) aufweist, die in Abhängigkeit ihrer Schaltstellung entweder das erste Saugrohr (3) oder das zweite Saugrohr (4) zur Frischgaszuführung mit dem Zylinder (2) verbindet, – wobei die Schalteinrichtung (5) einen Ausgang (8) aufweist, durch den in der einen und in der anderen Schaltstellung vom jeweiligen Saugrohr (3, 4) zugeführtes Frischgas in den Zylinder (2) gelangt, – wobei die Schalteinrichtung (5) mit diesem Ausgang (8) direkt an einer Einlassöffnung (9) des Zylinders (2) angeordnet ist.
  2. Sauganlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, – dass die Schalteinrichtung (5) einen Austrittsabschnitt (23) aufweist, an dem ausgangsseitig der Ausgang (9) ausgebildet ist und der sowohl bei der Frischgaszuführung durch das erste Saugrohr (3) als auch bei der Frischgaszuführung durch das zweite Saugrohr (4) von Frischgas durchströmt ist, – dass die Erstreckung (24) in Strömungsrichtung des Austrittsabschnitts (23) kleiner ist als oder gleich groß ist wie ein Durchmesser (25) im Querschnitt des Ausgangs (8)
  3. Sauganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schalteinrichtung (5) ein Schaltglied (5) aufweist, das in einem Schaltgehäuse (6) zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen umschaltbar ist, – dass das Schaltgehäuse (6) einen ersten Eingang (11), der an eine Auslassöffnung (12) des ersten Saugrohrs (3) angeschlossen ist, einen zweiten Eingang (13), der an eine Auslassöffnung (14) des zweiten Saugrohrs (4) angeschlossen ist, und den Ausgang (8) aufweist, der direkt an der Einlassöffnung (9) des Zylinders (2) angeordnet ist, – dass das Schaltglied (7) in einer ersten Schaltstellung den ersten Eingang (11) mit dem Ausgang (8) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung den zweiten Eingang (13) mit dem Ausgang (8) verbindet.
  4. Sauganlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsabschnitt (23) am oder im Schaltgehäuse (6) ausgebildet ist und eingangsseitig an das Schaltglied (7) angrenzt.
  5. Sauganlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, – dass das Schaltglied (7) zwei separate Kanäle, nämlich einen ersten Kanal (17) und einen zweiten Kanal (18), enthält, – dass der erste Kanal (17) in der ersten Schaltstellung den ersten Eingang (11) mit dem Ausgang (8) verbindet, – dass der zweite Kanal (18) in der zweiten Schaltstellung den zweiten Eingang (13) mit dem Ausgang (8) verbindet.
  6. Sauganlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kanäle (17, 18) unterschiedliche Geometrien aufweisen.
  7. Sauganlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, – dass sich der eine Kanal (17) vom zugehörigen Eingang (11) zum Ausgang (8) hin verjüngt, – dass sich der andere Kanal (18) vom zugehörigen Eingang (13) zum Ausgang (8) hin aufweitet.
  8. Sauganlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (7) als drehverstellbare Walze ausgebildet ist.
  9. Sauganlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, – dass für jeden Zylinder (2) ein eigenes Walzen-Schaltglied (7) vorgesehen ist oder – dass für mehrere Zylinder (2) ein gemeinsames Walzen-Schaltglied (7) vorgesehen ist.
  10. Sauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass das eine Saugrohr (3) als Leistungsrohr ausgebildet ist und – dass das andere Saugrohr (4) als Drehmomentrohr ausgebildet ist.
  11. Sauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die die Schalteinrichtung (5) in Abhängigkeit der Last- und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine zum Umschalten zwischen ihren Schaltstellungen betätigt.
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