DE19717272A1 - Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte, gattungsgemäße Luftansauganlage (DE 41 02 453 A1) umfaßt einen Luft­ sammler, der über Einlaßkrümmer als erste Saugrohrabschnitte an einzelne Zylinder ange­ schlossen ist. Im Luftsammler sind weitere bewegliche Saugrohrabschnitte als Saugrohrver­ längerungen angeordnet, die schaltbar über eine Stelleinrichtung jeweils an die ersten Saugrohrabschnitte ankoppelbar sind.

Die beweglichen Saugrohrabschnitte sind hier als bogenförmige Rohrkrümmer ausgebildet, die auf einer ortsfesten Welle frei liegend gehalten sind und in zwei Schaltstellungen kreis­ förmig verschwenkbar sind. In einer ersten Schaltstellung ist die Austrittsöffnung des Rohr­ krümmers an die Eintrittsöffnung des Einlaßkrümmers angekoppelt und in der zweiten Schaltstellung über einen Abstand abgekoppelt. Der Rohrkrümmer und der Einlaßkrümmer sind an ihrer Saugseite durch Ansaugtrichter erweitert. Der bewegliche Rohrkrümmer liegt in der angekoppelten Stellung mit seiner Auslaßseite im Ansaugtrichter des Einlaßkrümmers an.

Eine ähnliche Ausführung mit einem bogenförmigen, auf einer Kreisbahn schwenkbaren Rohrkrümmer als Saugrohrverlängerung ist aus der DE 40 41 200 A1 bekannt.

Durch die Bogenform solcher schwenkbarer Rohrkrümmer und die Lagerung an einer orts­ festen Welle ist eine mehrstufige Saugrohrverlängerung mit mehreren in Reihe liegenden Saugrohrverlängerungen nicht möglich. Im angekoppelten Zustand liegen die gegenseitigen Anlageflächen im wesentlichen nur dichtend an, so daß dort keine durch Druckwellen im Saugrohr entstehenden Kräfte aufgenommen und abgebaut werden. Diese Kräfte ergeben somit eine erhebliche Belastung der Stelleinrichtungen, insbesondere der Lagerwelle.

Aus der DE 36 33 929 A1 ist zudem eine Luftansauganlage für einen Boxer- oder V-Motor bekannt, die zwischen zwei einander gegenüberliegenden Zylinderreihen angeordnet ist. Jeder Zylinder weist zwei Einlaßventile auf, wobei zu dem einen Einlaßventil ein langes und zu dem anderen Einlaßventil ein kurzes Saugrohr führt, das durch eine Sperrklappe ver­ schließbar ist. Die Saugrohre münden in einen Saugverteiler ein, wobei ein langes Saug­ rohr der einen Zylinderreihe jeweils mit einem kurzen Saugrohr der anderen Zylinderreihe und einem dazwischen angeordneten Schieberohr fluchtet. Zur Änderung der Saugrohr­ länge ist ein solches Schieberohr wahlweise an das kurze oder lange Saugrohr dicht anleg­ bar. Dazu ist eine Stelleinrichtung für eine lineare Hin- und Herbewegung verwendet. Eine mehrstufige Saugrohrverlängerung ist nicht vorgesehen. Eine lineare Verstellung erfordert genau ausgerichtete Führungselemente mit linear wirkenden Stellgliedern und ist daher aufwendig. In der angekoppelten Stellung liegen die Saugrohrenden nur aneinander, so daß Belastungen in den Stelleinrichtungen aufgenommen werden und somit eine aufwen­ dige stabile Dimensionierung erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Luftansauganlage für eine Brennkraft­ maschine so weiterzubilden, daß mit einer einfachen Stelleinrichtung eine mehrstufige Längenänderung des Saugrohrs realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 weist die Stelleinrichtung für die Saugrohrverlängerungen wenigstens eine Wippe auf, mit wenigstens zwei Hebeln zum Verschwenken der Saugrohrverlänge­ rungen. Die Hebel sind dabei jeweils am Luftsammlergehäuse und an der Saugrohrver­ längerung in der Art eines Viergelenks gelagert. Bei der Verwendung gleich langer Hebel ergibt sich eine Parallelogrammführung mit etwa linearer Verstellrichtung. Die Stelleinrich­ tung kann weitgehend im Luftsammler und Saugrohrraum integriert sein, so daß die Luftan­ sauganlage insgesamt kompakt ausführbar ist.

Besonders vorteilhaft kann eine Verlängerung des jeweiligen Saugrohrs stufenweise mit zwei oder mehreren hintereinander angeordneten und gegenseitig ankoppelbaren Saug­ rohrverlängerungen in der Form gerader Rohrabschnitte ausgeführt werden.

Dabei werden die Abstände der Saugrohrverlängerungen in Verbindung mit den Ver­ stellängen so gewählt, daß in einem Saugrohrstrang bei einer Abkoppelung einer Saug­ rohrverlängerung jeweils eine Ankoppelung an die davorliegende Saugrohrverlängerung erfolgt. Wenn somit die Verbindung zwischen dem Einlaßkrümmer und der nachfolgenden ersten Saugrohrverlängerung der ersten Verlängerungsstufe aufgehoben ist, sind die erste und zweite hintereinanderliegende Saugrohrverlängerung angekoppelt. Entsprechend wird bei einer Ankoppelung der ersten Saugrohrverlängerung dann die Verbindung zur zweiten Saugrohrverlängerung aufgehoben. Bei der zweistufigen, maximalen Verlängerung sind beide hintereinanderliegenden Saugrohrverlängerungen angekoppelt. Mit einer solchen Anordnung können für alle Saugrohrverlängerungen gleiche Stellglieder mit gleichen Stellwegen verwendet werden. Zudem ergibt sich eine kompakte Anordnung, da trotz der Mehrstufigkeit nur ein Abkoppelabstand erforderlich ist.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind an der Saugseite der Saugrohrab­ schnitte Einlauftrichter vorgesehen, in die jeweils eine anschließende Saugrohrverlänge­ rung bei einer Ankopplung mit ihrer Auslaßseite spaltfrei und leckagefrei einsteckbar ist. Es ist somit hier nicht nur eine dichte Anlage sondern eine kraftaufnehmende Steckverbindung vorgesehen. Dadurch werden Kräfte auf die beweglichen Saugrohrverlängerungen über die Steckverbindungen auf die fest angeordneten Einlaßkrümmer abgeleitet. Belastungen auf die Stelleinrichtungen, insbesondere auf Achsen, Wellen und Stellglieder werden reduziert.

Die Einlauftrichter stehen zudem bei einer mehrstufigen Anordnung in jeder Schaltstufe als Ansaugtrichter zur Verfügung, so daß der Ansaugvorgang stets optimal erfolgt.

Die Saugrohrverlängerungen der gleichen Stufe zu den einzelnen Zylindern werden zweck­ mäßig untereinander bewegungsübertragend verbunden und durch ein gemeinsames Stell­ glied betätigt, wodurch eine insgesamt kostengünstige Stelleinrichtung realisierbar ist. Als Stellglied können an sich bekannte, bewährte und preisgünstige Unterdrucksteller in Verbin­ dung mit Rückstellfedern verwendet werden.

Die Variabilität der Saugrohrlängen wird in an sich bekannter Weise zur Verbesserung des Füllgrads durch Ausnützung gasdynamischer Effekte verwendet. Bei den bisher bekannten Anordnungen werden die Saugrohrverlängerungen insgesamt in einem großvolumigen Luftsammler durchgeführt. Eine weitere Ausnützung und Steigerung gasdynamischer Effekte wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Luftsammler Sammelrohrbereiche aufweist, in denen die Saugrohrverlängerungen beweglich enthalten sind, wobei sich die Sammlerrohrbereiche im Koppelbereich der Saugrohrabschnitte jeweils zu Sammlerrohrer­ weiterungen vergrößern. Diese Sammlerrohrerweiterungen zu den einzelnen Zylindern in gleichen zugeordneten Saugrohrabschnitten bzw. Verlängerungsstufen können je nach den Gegebenheiten durch Querkanäle miteinander verbunden sein.

Für eine Minimierung des Saugvolumens sind vorteilhaft in den Sammlerrohrbereichen und an den Saugrohrverlängerungen Dichtflächen angebracht, die in den unterschiedlichen Schaltstellungen aneinander anliegen und je nach den Gegebenheiten und konkreten Anordnungen Überströmkanäle und Überströmbereiche sowie Totvolumina im Luftsammler, insbesondere in den Sammlerrohrbereichen abschalten. Ein so minimiertes Saugvolumen wirkt sich positiv auf das dynamische Verhalten der Brennkraftmaschine aus.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Saugstrang einer Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine in schematisierter Darstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht mit Flanschanordnungen in Sammlerrohrbereichen, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Luftansauganlage nach Fig. 1.

Eine Luftansauganlage 1 für eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern besteht aus einem Luftsammler 2 mit einem Luftsammlergehäuse 3 und vier parallelen Saugsträngen 4, 5, 6, 7 zu einem Zylinderkopf 8 bzw. zu (nicht dargestellten) Einlaßeinrichtungen an den vier Zylindern.

Ein Saugstrang 4 besteht aus einem feststehenden Einlaßkrümmer 9 als erstem Saugrohr­ abschnitt und aus zwei nachgeordneten Saugrohrabschnitten als Saugrohrverlängerungen 10, 11. Sowohl der Einlaßkrümmer 9 als auch die Saugrohrverlängerungen 10, 11 sind an ihrer Saugseite durch Einführtrichter 12, 13, 14 erweitert. Die Saugrohrverlängerungen 10, 11 sind beweglich, wobei die erste Saugrohrverlängerung 10 einer ersten Verlängerungs­ stufe mit ihrer Ausgangsseite in den Einführtrichter 12 des Einlaßkrümmers 9 einsteckbar ist. Bei Einschaltung der ersten Verlängerungsstufe besteht ein Abstand 15 zur zweiten Saugrohrverlängerung 11. Bei Zuschaltung der zweiten Verlängerungsstufe ist die zweite Saugrohrverlängerung 11 mit ihrer Ausgangsseite in den Einführtrichter 13 der ersten Saugrohrverlängerung 10 einsteckbar.

Dazu ist eine Stelleinrichtung 16 für die erste Verlängerungsstufe und eine Stelleinrichtung 17 für die zweite Verlängerungsstufe vorgesehen. Alle parallelen ersten Saugrohrverlänge­ rungen 10 zu den vier Zylindern sind dabei bewegungsübertragend verbunden, ebenso alle zweiten Saugrohrverlängerungen 11.

Die jeweilige Stelleinrichtung 16, 17 umfaßt eine Wippenanordnung 18 an jeder Seite einer Saugrohrverlängerung 10, 11. Diese Wippenanordnung besteht jeweils aus zwei Hebeln 19 und 20, die jeweils an der Saugrohrverlängerung 10 und am ortsfesten Luftsammlerge­ häuse 3 angelenkt sind. An einer Seite der bewegungsübertragend verbundenen parallelen Saugrohrverlängerungen 10 bzw. 11 ist jeweils eine gemeinsame Welle 22, 23 nach außen geführt und über zugeordnete Betätigungshebel 24, 25 mit jeweils einem Unterdrucksteller 26, 27, der zusammen mit Rückstellfedern 37, 38 als Stellglied wirkt, verbunden.

Der Luftsammler 2 weist einen ersten großen Volumenbereich 28 an der Saugseite der zweiten Saugrohrverlängerungen 11 auf, der sich über die gesamte Breite durchgehend erstreckt. Von dort gehen vier parallele Sammlerrohrbereiche 29 aus, in denen mit um­ gebenden Luftspalten 30 die ersten und zweiten Saugrohrverlängerungen 10, 11 jeweils enthalten sind. In den Koppelbereichen sind diese Sammlerrohrbereiche 29 zu etwa kugel­ förmigen Sammlerrohrerweiterungen 31 und 32 vergrößert. Parallele Sammlerrohrer­ weiterungen 31, 32 sind jeweils mit Querkanälen 39, 40 verbunden.

Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich, sind am vorderen Bereich der Umfangsfläche der Saugrohrverlängerungen 10, 11 umlaufende Dichtlippen 33, 34 angebracht, die bei einer Schaltstellung in Richtung auf den ersten Volumenbereich 28 an zugeordneten Gegenflanschen 35, 36 im Sammlerrohrbereich 29 anliegen.

Die dargestellte Anordnung hat folgende Funktion:
Bei niederer Drehzahl der Brennkraftmaschine sind die Stelleinrichtungen 16, 17 für die ersten und zweiten Saugrohrverlängerungen 10, 11 so geschaltet, daß die hintereinander­ liegenden Saugrohrverlängerungen 10 und 11 jeweils ineinandergesteckt und gekoppelt sind, wobei die einzelnen Saugstränge ihre maximale Länge aufweisen. Bei einer Erhöhung der Drehzahlen der Brennkraftmaschine wird ab einer Schwelle die Stelleinrichtung 17 so angesteuert, daß die parallelen zweiten Saugrohrverlängerungen 11 abgekoppelt werden. Dabei liegen die Dichtlippe 34 und der Gegenflansch 36 jeweils dicht aneinander an, so daß der Volumenbereich 28 abgeschaltet ist und Luft aus den miteinander verbundenen Sammlerrohrerweiterungen 32 angesaugt wird.

Bei einer weiteren Erhöhung der Drehzahl wird die Stelleinrichtung 16 so angesteuert, daß auch die ersten Saugrohrverlängerungen 10 von den Einlaßkrümmern 9 abgehoben werden. Dabei liegen dann die Dichtlippen 33 an den Gegenflanschen 35 an, wodurch auch die Saugvolumina der Sammlerrohrerweiterungen 32 abgeschaltet sind, ebenso wie Tot­ volumina durch Luftspalte 30.

Claims (9)

1. Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine,
mit mindestens einem Luftsammler (2), der über Einlaßkrümmer (9) als erste Saugrohr­ abschnitte an einzelne Zylinder angeschlossen ist, und mit weiteren beweglichen Saug­ rohrabschnitten als Saugrohrverlängerungen (10, 11) im Luftsammler (2), die schaltbar über mindestens eine Stelleinrichtung (16, 17) jeweils an die ersten Saugrohrabschnitte (9) ankoppelbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine Stelleinrichtung (16, 17) für die Saugrohrverlängerungen (10, 11) wenigstens eine Wippe (18) mit wenigstens zwei Hebeln (19, 20) zum Ver­ schwenken der Saugrohrverlängerungen (10, 11) aufweist, wobei die Hebel (19, 20) jeweils ortsfest am Luftsammlergehäuse (3) und an der Saugrohrverlängerung (10, 11) in der Art eines Viergelenks gelagert sind.

2. Luftansauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Saugstrang wenigstens zwei hintereinander angeordnete, ankoppelbare Saugrohrverlängerungen (10, 11) als gerade Rohrabschnitte aufweist.

3. Luftansauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (15) zugeordneter, ankoppelbarer Saugrohrverlängerungen (10, 11) dergestalt gewählt sind, daß bei einer Abkoppelung einer Saugrohrverlängerung (10) eine Ankoppelung an eine davorliegende Saugrohrverlängerung (11) erfolgt.

4. Luftansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohrabschnitte an ihrer Saugseite Einlauftrichter (12, 13, 14) aufweisen, in die jeweils eine anschließende Saugrohrverlängerung (10, 11) zur Ankoppelung mit ihrer Auslaßseite spaltfrei und leckagefrei einsteckbar ist.

5. Luftansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß Saugrohrverlängerungen (10, 11) zu den einzelnen Zylindern in gleichen zuge­ ordneten Saugrohrstufen bewegungsübertragend und kaskadenartig verbunden sind, und
daß diesen verbundenen Saugrohrverlängerungen (10, 11) jeweils ein Stellglied (16, 17) zugeordnet ist.

6. Luftansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied einen Unterdrucksteller (26, 27) und eine Rückstellfeder (37, 38) umfaßt.

7. Luftansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftsammler (2) Sammlerrohrbereiche (29) aufweist, in denen die Saugrohrver­ längerungen (10, 11) beweglich enthalten sind, und
daß sich die Sammlerrohrbereiche (29) im Koppelbereich der Saugrohrabschnitte jeweils zu Sammlerrohrerweiterungen (31, 32) vergrößern.

8. Luftansauganlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Sammlerrohrerweiterungen (31, 32) zu den einzelnen Zylindern in gleichen zugeord­ neten Saugrohrstufen durch Querkanäle (39, 40) miteinander verbunden sind.

9. Luftansauganlage nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sammlerrohrbereichen (29) und an den Saugrohrverlängerungen (10, 11) um­ laufende Flansche und/oder Dichtlippen (33, 34) sowie zugeordnete Gegenflanschen (35, 36) und/oder Gegendichtlippen angebracht sind, die in den einzelnen Schalt­ stellungen der Saugrohrverlängerungen (10, 11) zur Abkopplung unerwünschter Saug- und Totvolumina gegenseitig zur Anlage bringbar sind.