DE3518684A1

DE3518684A1 - Saugrohr fuer eine mehrzylindrige brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3518684A1
Application number: DE19853518684
Authority: DE
Inventors: Heiko Dipl.-Phys. Dr. Barske; Josef 8070 Ingolstadt Zahl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1986-11-27
Also published as: DE3518684C2

Description

Ingolstadt, den. 8. März 1985 35.18684

IP 2059 Za/Fr

Saugrohr für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Saugrohr für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit einer Verteilerkammer und zu den Brennräumen führenden Einzelrohren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die EP-A 123 139 ist ein gattungsgemäßes Saugrohr bekannt geworden, bei dem die Volumina bzw. die Längen der Einzelrohre veränderbar sind, um das Schwingverhalten des Ansaugsystems auf einen größeren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine anzupassen. Dadurch ist es möglich, den Füllungsgrad und somit das Drehmoment der Brennkraftmaschine anzuheben. Erreicht wird diese Längenänderung mittels einer in der Verteilerkammer drehbar aufgenommenen Trommel mit spiralförmig ausmündenden Einzelrohrabschnitten, welche spiralförmig um die Verteilerkammer herumgeführte Einzelrohrabschnitte kurzschließen können. Die Trommel wird abhängig von der Motordrehzahl oder vom Abgasdruck mittels eines Membranmotors gesteuert.

Das Volumen der Verteilerkammer wird nach dem Vorschlag der EP-A 123 139 jedoch nicht verändert. Eine bloße Längenänderung der Einzelrohre gestattet zwar eine begrenzte Schwingungsabstimmung, kann aber nicht dazu beitragen, die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft oder des Verbrennungsluft-Brennstoffgemisches insbesondere in den Einzelrohren zu verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Saugrohr einfacher Bauart zu schaffen, mit dem sowohl eine weitergehende Schwindungsabstimmung des Ansaugsystems als auch eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft im Ansaugsystem erzielbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 entnehmbar. Durch die Verstellung jeweils einer Wand bzw. eines Umfangsabschnittes der Einzelrohre und/oder der Verteilerkammer kann der Querschnitt der Leitungen des Ansaugsystems wirksam verändert werden, wobei die zumindest teilweise elastische Ausbildung sowohl einen relativ geringen Bauaufwand als auch eine absolute Dichtheit des Ansaugsystems sicherstellt. Dreh- oder Schwenkgelenke sind nicht erforderlich.

Besonders vorteilhaft und einfach kann die Verstellung gemäß Anspruch 2 unmittelbar durch ein Fluid erfolgen, welches auf die elastische Wand bzw. den Umfangsabschnitt einwirkt. Das Fluid kann entweder Unterdruck oder unter Druck stehende Luft oder ein Hydraulikmedium sein. Bei einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug kann gegebenenfalls eine bereits vorhandene Druckquelle benutzt werden.

Die verstellbare Wand bzw. der Umfangsabschnitt kann zweckmäßig gemäß Anspruch 3 durch eine an Randbereichen festgelegte Membrane gebildet sein, welche bevorzugt gemäß Anspruch 6 mit Verstärkungseinlagen versehen ist. Eine derartige Membrane kann gemäß Anspruch 7 zwischen den Trennflächen getrennter Leitungsabschnitte eingespannt sein. Durch diese Merkmale ergibt sich sowohl ein herstellungstechnisch günstiges (druckgießbares) Saugrohr, in dem mit relativ geringem Aufwand die elastischen Wände bzw. Umfangsabsehnitte montierbar sind. Die Verstärkungseinlagen stellen sowohl eine kontrollierte Querschnittsform als auch einen glatten, ebenen Leitungsverlauf innerhalb des Saugrohres sicher.

Die Verstellung der durch die Membrane gebildeten Wand bzw. des Umfangsabschnittes kann bei einem Saugrohr mit stromauf der Verteilerkammer angeordneter Drosselklappe unmittelbar durch die Druckdifferenz stromab der Drosselklappe und der Atmosphäre oder stromauf der Drosselklappe gesteuert sein. Dabei ist die Membrane mittels eines abgestimmten Federsystems in die Position des größten Querschnittes vorzuspannen und wird abhängig vom Unterdruck im Saugrohr in ihre einen kleineren Querschnitt ergebende Position verstellt.

Alternativ zu dieser einfachsten Verstellung oder zusätzlich dazu kann die dem Saugrohr abgewandte Oberfläche der Membrane mit einem unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt werden. Der Druck dieses Fluids kann abhängig von motorspezifischen Parametern wie Motordrehzahl, Saugrohrdruck, Drosselklappenstellung, Abgasdruck etc. gesteuert sein. Der Druck kann ferner im Sinne einer Verringerung des Ansaugquerschnittes dann modifiziert werden, wenn durch eine Überwachungsvorrichtung eine Überdrehzahl und/oder ein Klopfen der Brennkraftmaschine signalisiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Saugrohr für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit elastisch verstellbaren Umfangsabschnitten der Einzelrohre und der Verteilerkammer,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 durch die Verteilerkammer und ein Einzelrohr und

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Einzelrohr gemäß Linie III-III der Fig. 2.

Die Fig.. 1 zeigt eine vierzylindrige Brennkraftmaschine 2 für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ansaugsystem, welches im wesentlichen durch einen Luftfilter 4, einen Luftmengenmesser 6 zur Bemessung des Brennstoffes und einem Saugrohr 8 gebildet ist, Das Saugrohr 8 setzt sich aus einer Verteilerkammer 10 und daran angeformten Einzelrohren 12 zusammen. Stromauf der Verteilerkammer 10 ist eine Drosselklappe 14 zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Rohrabschnitt 16 drehbar gelagert. Die Drosselklappe 14 ist mit dem Gaspedal des Kraftfahrzeuges verbunden (nicht dargestellt).

Die Einzelrohre 10 sind an dem Zylinderkopf 18 der Brennkraftmaschine 2 (Fig. 2) bzw. die darin ausgebildeten Einlaßkanäle 20 angeschlossen.

Die rohrförmige Verteilerkammer 10 ist parallel zu ihrer Längsachse geteilt ausgeführt bzw. mit einem Deckelteil 22 versehen, welches durch nicht dargestellte Schrauben mit der übrigen Verteilerkammer verbunden ist. Die Trennfläche liegt dabei außerhalb der Einmündung des Rohrabschnittes 16.

Zwischen die Trennfläche ist eine einen Umfangsabsehnitt der Verteilerkammer 10 bildende Membrane 24 an ihren elastischen Randabschnitten 26 eingespannt. Die Membrane 24 ist mit einer Verstärkungseinlage 28 aus faserverstärktem Kunststoff versehen, welche Verstärkungseinlage sich über nahezu die gesamte Länge der Verteilerkammer 10 erstreckt und somit einen im wesentlichen steifen, ebenen Wandabschnitt darstellt. Die Membrane 24 besteht im übrigen aus elastischem Kunststoff mit Gewebeverstärkungen.

In der zwischen dem Deckelteil 22 und der Membrane 24 befindlichen Kammer 30 sind zwei Bügelfedern 32 vorgesehen, die die Membrane 24 in ihre ein kleineres Volumen der Verteilerkammer 10 ergebende Position (gestrichelt dargestellt) vorspannen.

Eine jeweils weitere Membrane 34 ist in den im Querschnitt ovalen Einzelrohren 12 vorgesehen. Dazu sind die Einzelrohre 12 quer zu ihrem größeren Durchmesser geteilt, wobei die Membranen 34 mit ihren elastischen Randbereichen 36 jweils zwischen dem deckelartigen Rohrabschnitt 38 und dem übrigen Einzelrohr 12 eingespannt sind. Stirnseitig sind die Randabschnitte 36 in den Flanschverbindungen 40, 42 am Zylinderkopf 18 und an der Verteilerkammer 10 dicht eingespannt. Es versteht sich, daß dabei entsprechende Schraubverbindungen vorgesehen sind.

Die Membranen 34 sind ebenfalls mit einer Verstärkungsauflage 44 versehen, die einen ebenen, strömungsgünstigen Rohrverlauf innerhalb der Einzelrohre 12 sicherstellen. In den von den Membranen 34 von den Einzelrohren 12 abgetrennten Kammer #6 sind wiederum jeweils zwei Bügelfedern 48 vorgesehen, die die Membranen 34 in ihre ein kleineres Volumen der Einzelrohre 12 ergebende Position vorspannen.

Die Kammern 46 der Einzelrohre 12 sowie die Kammer 30 der Verteilerkammer 10 sind über Leitungen 50, 52 mit einem Taktventil 54 verbunden, welches Taktventil von einem elektronischen Steuergerät 56 mit einer elektronischen Verknüpfungsschaltung und tönern Mikroprozessor angesteuert ist. Ferner ist an das Taktventil 54 eine Unterdruckpumpe 58 angeschlossen, welche beispielsweise von der Brennkraftmaschine 2 angetrieben sein kann. Der von der Unterdruckpumpe 58 erzeugte Unterdruck wird über das Taktventil 54 in die Leitungen 50, 52 bzw. in die Kammern 46, 30 eingesteuert und modifiziert. Dies geschieht nach Maßgabe des Steuergerätes 56, in welches die Drehzahl η der Brennkraftmaschine 2, die Stellung der Drosselklappe 14, der Druck ρ innerhalb des Saugrohres 8 mittels geeigneter, nicht dargestellter Sensoren eingegeben werden. Ferner kann an das Steuergerät 56 noch ein Sensor 60 angeschlossen sein, der bei einer auftretenden, klopfenden Verbrennung der Brennkraftmaschine 2 ein Signal abgibt.

Wird die Brennkaftmaschine 2 im Leerlauf oder im unteren Teillastbereich betrieben, was dem Steuergerät 56 aufgrund der Drehzahl- und Lastsignale mitgeteilt wird, so werden die Kammern 46 und 30 belüftet, so daß die Membranen 24, 34 aufgrund der Vorspannung der Bügelfedern 32, 48 in eine kleinere Volumina ergebende Position verstellt werden. Mit zunehmender Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine werden durch entsprechende Einsteuerung und Modifizierung des von der Unterdruckpumpe 58 gelieferten Unterdruckes die Membranen 24, 34 zunehmend zurückverstellt, so daß die Volumina der Einzelrohre 12 und der Verteilerkammer 10 zunehmen. Die Verstellung erfolgt dabei zur Erzielung eines ein hohes Drehmoment der Brennkraftmaschine ergebenden Schwingungsverhaltens im Saugrohr 8 sowie zur Beeinflussung der Verbrennungsluftgeschwindigkeit in den Einzelrohren 12. Die Verstellung kann durch empirische Versuche nach Art eines Kennfeldes in das Steuergerät 56 eingegeben sein.

Sofern aufgrund des Drehzahlsensors eine Überdrehzahl der Brennkraftma-

schine festgestellt wird oder mittels des Klopfsensors 60 eine klopfende Verbrennung angezeigt wird, werden über das Taktventil 54 die Kammern 46, 30 belüftet und damit die Volumina bzw. die freien Querschnitte im Saugrohr 8 vermindert, wodurch di_ Leitung der Brennkraftmaschine zurückgenommen wird.

Anstelle der beschriebenen Unterdrucksteuerung ist es ebenfalls möglich, bei einer vorhandenen Druckquelle im Kraftfahrzeug die Kammern 30, 46 mit Überdruck zu beaufschlagen. Es versteht sich, daß in diesem Falle die Bügelfedern 32, 48 eine entgegengesetzte Kraftwirkung ausüben müssen. Anstelle von Luft ist auch ein Hydraulikmedium zur Verstellung der Membranen 24, 34 möglich.

In der einfachsten Ausführung können die Membranen 24, 34 unmittelbar durch den Druck innerhalb des Saugrohres 8 bzw. durch die den Druck beeinflussende Drosselklappe 14 gesteuert sein. Dabei sind die Kammern 46, 30 lediglich an die Atmoshpäre anzuschließen. Durch die Kraft der Bügelfedern 32, 48 sowie aufgrund der Eigenvorspannung der Membranen 24, 34 kann dabei eine gewünschte Verstellcharakteristik eingestellt werden. Die Verstellung erfolgt dann ausschließlich aufgrund der Druckdifferenz zu beiden Seiten der Membranen.

Leerseite --

Claims

AUDI AG

Ingolstadt, den 8 März 1985 3518684

IP 2059 Za/Fr

Patentansprüche

ι Ι.,·Saugrohr für eine mehrzylindrische Brennkraftmaschine, mit einer Verteilerkammer und zu den Brennräumen führenden Einzelrohren, wobei die Volumina der Einzelrohre veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest

jeweils eine Wand bzw. ein Umfangsabschnitt (Membranen 24, 34) der Einzelrohre (12) und/oder der Verteilerkammer (10) zumindest teilweise elastisch verstellbar ausgebildet ist.
2. Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elastische Wand bzw. der Umfangsabschnitt unmittelbar mittels eines Fluids verstellbar ist.
3. Saugrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wand bzw. der Umfangsabschnitt jeweils durch eine an Randbereichen (26, 36) festgelegte Membrane (24, 34) gebildet ist.
4. Saugrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Membrane (24, 34) jeweils innerhalb der Einzelrohre (12) und/oder der Verteilerkammer (10) vorgesehen ist und einen Umfangsabschnitt (22, 38) dicht abdeckt,
5. Saugrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30, 46) zwischen der Membrane (24, 34) und dem verdeckten Umfangsabschnitt durch das Fluid beaufschlagt ist.
6. Saugrohr nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranen (24, 34) mit Verstärkungen (28, 44) versehen sind.
7. Saugrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelrohre (12) und/oder die Verteilerkammer (10) entlang ihrer Längserstreckung geteilt sind und daß die Membranen (24, 34) zwischen den Leitungsabschnitten (Deckelteil (22, Rohrabschnitt 38) eingespannt sind.
8. Saugrohr nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelrohre (12) im Querschnitt oval gestaltet sind, wobei die Membranen (34) quer zum größeren Durchmesser ausgerichtet sind.
9. Saugrohr nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranen (24, 34) mittels Federn (Bügelfedern (32, 48) in die eine Position vorgespannt sind.
10. Saugrohr nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei im Ansaugsystem stromauf der Verteilerkammer (10) eine Drosselklappe (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (24, 34) von der Druckdifferenz innerhalb und außerhalb des Saugrohres verstellbar sind, wobei die Membranen (24, '34) durch Federn und/oder durch Eigenvorspannung in einer größeren Volumina entsprechenden Position gehalten sind.
11. Saugrohr nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranen (24, 34) durch ein unter Druck oder Unterdruck stehendes Fluid verstellbar sind, welches auf die dem Saugrohrinneren abgewandten Membranflächen wirkt.
12. Saugrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Druck abhängig von der Drosselklappenstellung und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder vom Druc im Saugrohr und/oder von weiteren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine modifiziert ist.
13. Saugrohr nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß bei Überdrehzahl der Brennkraftmaschine und/oder bei einem Klopfsignal mittels eines Klopfsensors (60) die Membranen (24, 34) leistungsmindernd verstellt werden.