DE2831985A1

DE2831985A1 - Ansaugsystem fuer kolben-brennkraftmaschinen mit resonanzaufladung

Info

Publication number: DE2831985A1
Application number: DE19782831985
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gantner
Original assignee: Adolph Saurer AG
Current assignee: Saurer AG
Priority date: 1978-07-20
Filing date: 1978-07-20
Publication date: 1980-02-07
Also published as: JPS5519987A

Description

AKTIENGESELLSCHAFT ADOLPH SAURER
Arbon, Schweiz
P 025 36

Ansaugsystem für Kolben-Brennkraftmaschinen mit Resonanzaufladung

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, die Schwingungen der Gassäule in der Ansaugleitung einer Kolben-Brennkraftmaschine auszunützen, um die Menge der angesaugten Gase in Funktion der Drehzahl zu verändern, indem bei Resonanz der von den Ansaugtakten erregten Schwingungen in der Gassäule die Gasmenge gegenüber derjenigen bei nicht schwingenden Gassäulen erhöht und bei genügend grosser Abweichung der Erregerfrequenz von der Resonanzfrequenz verringert wird.

Es ist ferner bekannt (DE-PS 1 935 155),

die Resonanzaufladung von sechszylindrigen Brennkraftmaschinen .in Reihe mit je einem Resonanzrohr und einem Resonanzvolumen für eine Gruppe von drei benachbarten Zylindern auszubilden. Dabei mündet das eine offene Ende jedes Resonanzrohres in einen Raum ausgeglichenen Druckes, wie die freie Atmosphäre oder einen dem Luftfilter nachgeschalteten Behältender einen Ausgleichsbehälter an der Druckseite eines Laders, und das andere offene Ende jedes Resonanzrohres mündet in das zugehörige Resonanzvolumen, an welches drei Saugrohre angeschlossen sind, die zu denEinlasskanaten der betreffenden.Gruppe von.drei benachbarten Zylindern führen.

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Die Abmessungen von Resonanzrohr und Resonanzvolumen sind für die Eigenfrequenz der Gassäulenschwingung bestimmend. Z.B. müssen für eine Festlegung der Eigenfrequenz im unteren Drehzahl bereich der Maschine, was bei abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschinen wegen der günstigeren Drehmomentcharakteristik bevorzugt ist, das Resonanzvolumen grosser als die Hälfte des Gesamthubvolümens der angeschlossenen Zylinder und die Länge des Resonanzrohres grosser als das Sechzehnfache seines hydraulischen Radius gemacht werden (CH-PS 558 875). Wenngleich eine Festlegung der Eigenfrequenz im oberen Drehzahlbereich grundsätzlich denkbar ist, für welche das Verhältnis Rohrlänge zu hydraulischem Radius kleiner als der angegebene Wert sein könnte,· wird die Rohrlänge aus praktischen Gründen, z.B. wegen Druckverlusten, immer beträchtlich sein und mindestens das dreifache der Zylinderbohrung betragen. Diese Länge und die Grosse der Resonanzvolumina verursachen Unterbringungsschwierigkeiten besonders bei Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, wo äusserste Platzersparnis erstes Gebot ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugsystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das besonders platzsparend ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das Ansaugsystem gemäss der Erfindung hat so geringe Abmessungen, dass es in den Raum passt, welcher bei Brennktaftmaschinen, insbesondere für Fahrzeuge, für die Unterbringung eines herkömmlichen Ansaugsystems, d.h. eines Ansaugsystems ohne Aufladeeffekte, zur Verfügung steht. Ausserdem sind gesonderte Saugrohre zwischen den einzelnen Zylindern und den Resonanzvolumina eingespart. .

Das Ansaugsystem nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft in der Anwendung bei Kolben-Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern in Reihe. Bei dieser bevorzugten Anwendung ist gemäss einer vorteilhaften Weiter-

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bildung der Erfindung vorgesehen, dass das Ansauqsammeirohr durch dichtes Zusammenfügen an einer Stossflache zweier Gusstücke mit Anschlüssen für die Einlasskanäle einer Zylindergruppe gebildet, wobei das eine Gusstück das Resonanzvolumen für die eine Zylindergruppe sowie einen Teil des Resonanzvolumens für die zweite Gruppe und das andere Gusstück den Raum ausgeglichenen Druckes sowie den zweiten Teil des Resonanzvolumens für die zweite Zylindergruppe enthalten. Dabei erfolgt die Verbindung der Resonanzvolumina mit dem Raum ausgeglichenen Druckes über die Resonanzrohre in besonders einfacher Weise durch Einstecken der Rohrenden in entsprechende Bohrungen der Gusstücke.

Besonders platzsparend ist, wenn die Resonanzrohre nebeneinander und parallel zu den fluchtend angeordneten Einlasskanalöffnungen angeordnet sind. Vorteilhafterweise bestehen die Resonanzrohre aus billigem, blankgezogenem Material.

Durch das Verlegen eines Teiles des einen Resonanzvolumens in das Gussstück mit dem anderen"ungeteilten" Resonanzvolumen kommt dieses in einer grösseren Entfernung vom Räume ruhigen Druckes zu liegen als das erstgenannte "geteilte" Resonanzvolumen . Dadurch wird auch das ungeteilte Resonanzvolumen und das den Raum ausgeglichenen Druckes verbindende Resonanzrohr länger.

Zur Erzielung gleicher Eigenfrequenz ist eine gewisse, allerdings nicht voll ausreichende Korrektur im Hinblick auf gleiche Eigenfrequenz beider Gassäulenschwingsysteme durch axialen Versatz der Resonanzrohrmündungen im Raum ausgeglichenen Druckes möglich, was ohnehin zur Vermeidung der gegenseitigen Beeinflussung der Gasströmungen im Bereich der Rohrmündungen erwünscht ist.Um der Forderung nach gleicher Eigenfrequenz der Gasschwingungen in beiden Zylindergruppen unter Beibehaltung möglichst gleichen Materials für beide Resonanzrohre - ein Durchmesserunterschied hätte unterschiedliche Strömungsverluste zur Folge - zu genügen, macht man von der Erkenntnis Gebrauch,dass die Eigenfrequenz nicht nur eine Funktion der Resonanzvolumengrösse und Resonanzrohrlänge, sondern auch

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des Verhältnisses aus Resonanzvolumengrösse zu Resonanzrohrvolumen ist« Bei gegebenem Durchmesser kann eine kleinere Rohrlänge durch eine grössere Resonanzvolumengrösse kompensiert werden, Diese Erkenntnis wird bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ansaugsystems nach der Erfindung in der Weise verwirklicht, dass das kürzere Resonanzrohr mindestens nahe-. zu gänzlich innerhalb seines zugehörigen Resonanzvolumens untergebracht ist, wodurch Platz für die Aussenwand geschaffen und som.it ein grösserer .Inhalt des Resonanzvolumens realisierbar wird·..

Um die gegenseitige Beeinflussung der Gasschwingungen im Bereich der Mündungen der Resonanzrohre im Raum ausgeglichenen Druckes auf ein erträgliches Mass zu reduzieren, müssen diese Mündungen in einem gewissen Abstand voneinander liegen. Es wurde herausgefunden, dass der Abstand der Mündungsmitten nicht wesentlich geringer als das 1,25-fache der Summe der Rohrinnendurchmesser sein sollte* Dieses Erfordernis wird'

erfüllt, wenn der Achsabstand der Resonanzrohre mindestens gleich der Summe dieser Durchmesser und der axiale Versatz der Rohrtnündupgen im Rau(n ausgeglichenen Prucks das U5-fache der Summe der Rohrhalbmesser beträgt·

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Ansaugsystems mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Ein erstes Gusstück 1 weist einen Raum ausgeglichenen Druckes 3 und einen daran ansehliessenden Resonanzvolumenteil 23 mit Anschlussflanschen 4A, 4B, 4C für die Einlasskanäle A,B,C einer sechszylindrigen Brennkraftmaschine auf. Am Gehäuse des Raumes 3 ausgeglichenen Druckes sind Flansche 5 und 6 für den Anschluss eines Ansaugfilters bzw. die Druckleitung eines Abgasturboladers (nicht gezeigt) angeordnet. In den Raum 3 ausgeglichenen Druckes münden zwei Öffnungen 7 und 8, welche zwei offene Enden von Resonanzrohren 16,17 bilden. Das Gusstück 1 yeist an seinem dem Raum 3 ausgeglichenen Drucks entgegengesetzten Ende eine bearbeitete Planfläche 9 auf. Daran wird die bearbeitete Planfläche 13 ei-

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nes zweiten Gusstückes 10 durch Schrauben oder andere Mittel (nicht gezeigt) im Stoss angelegt, wobei Mittel zum Dichthalten der Stossfuge, wie eine Dichtung, eine Dichtmasse o. dgl. zwischen den beiden Planflächen 9,13 vorgesehen sein können.

Die beiden Gusstücke 1,10 bilden das Ansaugsammelrohr der Brennkraftmaschine.

Das Gusstück 10 enthält ein Resonanzvolumen 11, das durch eine Trennwand 12 vom einen Resonanzvolumenteil 22 getrennt ist, welches zusammen mit dem Teil 23 das zum Resonanzrohr 17 gehörige Resonanzvolumen 22,23 bildet.Die äussere Wandung des Gusstückes 10 weist Flansche 4D,4E und 4F für den Anschluss an die Einlasskanäle D₉E₉F der Brennkraftmaschine auf. Die Öffnung 15 einer Bohrung in einem länglichen Ansatz 19, der von der Aussenwand und der Trennwand 12 getragen ist, mündet im Resonanzvolumen und umfasst das andere Ende des zugehörigen Resonanzrohre 16. Die öffnung 14 einer Bohrung in einem länglichen Ansatz 20 an der Zwischenwand 12 mündet im Resonanzvolumenteil 22 und umfasst das andere Ende des zugehörigen Resonanzrohres 17.

Die Resonanzrohre 16,17 sind beidendig in entsprechenden Passungen eingesteckt und mittels O-Ringen 18 abgedichtet. Beide Resonanzrohre sind zweckmässig aus blank gezogenem Material hergestellt und weisen gleiche Innen- und Aussendurchmesser auf.

Wie die Zeichnung und die Beschreibung zeigen, ist die beschriebene Resonanzaufladung aufgrund der geschachtelten Unterbringung der Resonanzvolumina 11 bzw. 22,23 im Ansaugsammelrohr 1,10 und aufgrund der besonderen Anordnung der Resonanzrohre äusserst kompakt, so dass nicht mehr Raum beansprucht wird als bei konventionellen Ansaugsystemen ohne Resonanzaufladung zur Verfügung steht.

Zwar ist das neue Ansaugsystem mit Resonanzaufladung anhand einer Kolben-Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern in Reihe beschrieben. Es liegt

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jedoch für den Fachmann auf der Hand, dass das Ansaugsystem auch bei Kolben-Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderzahl und -anordnung mit Vorteil einsetzbar ist,z.B. bei Acht- oder Zwölfzylindermotoren. Hierbei variiert je nach Anordnung (z.B. in Reihe oder in .5 V-Form) die an jedes Resonanzvolumen angeschlossene Zylinderzahl.

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BAD ORIGINAL

Leerseite

Claims

8000 Mönchen 80 Mühldorfstraße 25

Telefon (089) 496872, Telex 5215935 Telegramme pntemus müncheh Postscheck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

AKTIENGESELl₁SCHAFT ADOLPH SAURER
Arbon, Schweiz
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Patentansprüche

(Ty Ansaugsystem für Kolben-Brennkraftmaschinen mit Resonanzaufladung, welche für je eine Gruppe von benachbarten Zylindern mit gleichmä'ssig aufeinanderfolgenden Ansaugtakten ein Resonanzrohr, dessen eines offenes Ende in einen Raum ausgeglichenen Drucks mündet, und ein Resonanzvolumen aufweist, an welches das andere offene Ende des Resonanzrohres sowie die Einlasskanäle der Gruppe von benachbarten Zylindern angeschlossen sind, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die Resonanzvolumina-(U,22,23) in einem gemeinsamen Ansaugsammel rohr('1 ,10)m.i.ttels Trennwand (12) gebildet sind, und dass der Raum (3) ausgeglichenen Druckes.» in welchen die einen offenen Enden (7,8) der Resonanzrohre (16,17) münden, an einem Ende des Ansaugsammelrohres (1,10)

> angeordnet ist.
2. Ansaugsystem nach Anspruch 1 für Kolben-Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern in Reihe, wobei jede einem Resonanzvolumen zugeordnete Zylindergruppe drei Zylinder umfasst, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, dass das Ansaugsammelrohr durch dichtes Zusammenfügen an einer Stossfläche (9,13) zweier Gusstücke (1,10) mit An-Schlüssen für die Einlasskanäle (A,B,C, bzw. D,E,F) einer Zylinder-

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gruppe gebildet ist, wobei das eine Gusstück (10) das Resonanzvolumen (11) für die eine Zylindergruppe sowie einen Teil (22) des Resonanzvolumens (22,23) für die zweite Gruppe und das andere Gusstück (1) den Raum (3) ausgeglichenen Drucks sowie den zweiten "Teil (23) des Resonanzvolumens für die andere Zylindergruppe enthalten.
3. Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzvolumina (11,22) mit dem Raum (3) ausgeglichenen Drucks über die Resonanzrohre (16,17) durch Einstecken von deren Rohrenden in entsprechende Bohrungen der Gusstücke (1,10) verbunden sind.
4. Ansaugsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzrohre (16,17) nebeneinander und parallel · zu den Einlasskanalöffnungen (A₅B₅C und D₅E₅F) der Zylinder angeordnet sind.
5. Ansaugsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Raum (3) ausgeglichenen Druckes kommunizierende Ende (8) des Resonanzrohres (16) für das einteilige Resonanzvolumen (11) zu diesem hin gegenüber dem offenen Ende (7) des anderen Resonanzrohres (17) axial versetzt ist.
6. Ansaugsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsabstand der Resonanzrohre (16,17) mindestens gleich der Summe der Rohrinnendurchmesser -f_st und der axiale Versatz der Rohrenden (7,8) im Raum (3) ausgeglichenen Drucks mindestens das 1,5-fache der Summe der Rohrinnenhalbmesser beträgt.
7. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonanzrohr (17) für das aus zwei Teilen zusammengesetzte Resonanzvolumen (22,23) mindestens nahezu gänzlich innerhalb seines zugehörigen Resonanzvolumensuntergebracht ist.

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8. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzrohre (16,17) aus blankgezogenem Rohmaterial gleichen Durchmessers hergestel 11 sind.

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