DE4014291C2 - Sauganlage für eine mehrzylindrige gemischverdichtende Brennkraftmaschine - Google Patents

Sauganlage für eine mehrzylindrige gemischverdichtende Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sauganlage für eine mehrzylindrige gemischverdichtende Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine gattungsgemäße Sauganlage ist aus der US-PS 47 38 229 be­ kannt. Diese hat den Nachteil, daß die Drosselklappe in der Ansaugleitung entfernt ist von dem Resonanzbehälter, bzw. von der diesen in zwei Teilsammelvolumina unterteilenden Trennwand, so daß im niederen Drehzahlbereich bei Vollast, also bei maxi­ mal freigegebenem Ansaugleitungsquerschnitt über die mit beiden Teilsammelvolumina verbundene Ansaugleitung immer noch eine sich auf den Liefergrad negativ auswirkende Verbindung zwischen den beiden Teilsammelvolumina gegeben ist. Ferner ist durch diesen Abstand der Drosselklappe zu dem Resonanzbehälter das Volumen zwischen der Drosselklappe und den jeweiligen Zylindern relativ groß, so daß sich der Druck in diesem Raum bei einer vorgegebenen Laständerung nur relativ langsam ändert. Dies hat z. B. bei einer positiven Laständerung (Teillast → Vollast) ein schlechtes Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine zur Folge. Im umgekehrten Fall, also bei einer negativen Lastände­ rung (Vollast →Teillast) verursacht die langsame Druckände­ rung in dem besagten Volumen auch nur einen langsamen Dreh­ zahlabfall, was nach einem Schaltvorgang, z. B. in eine höhere Schaltstufe beim Einkuppeln zu einem erhöhten Verschleiß der Kupplung führen kann, da die noch erhöhte Drehzahl über eine erhöhte Kupplungsreibung reduziert werden muß.
Eine Verbindung der beiden Teilsammelvolumina im niederen Drehzahlbereich wird bei der Sauganlage nach der DE-OS 35 16 674 dadurch verhindert, daß jedes Teilsammelvolumen mit einer separaten Ansaugleitung verbunden ist, in welcher je eine Drosselklappe zur Steuerung der Brennkraftmaschinenlast vorge­ sehen ist. Um zu gewährleisten, daß über beide Ansaugleitungen in jedem Lastbereich immer ein gleich großer Massenstrom ange­ saugt wird, ist es erforderlich, die beiden Drosselklappen ab­ solut synchron zu betätigen, was mit einem erhöhten Steue­ rungsaufwand verbunden ist. Darüber hinaus ist der Bauaufwand durch die beiden Ansaugleitungen erhöht.
Dasselbe gilt für die Sauganlage nach der US-PS 45 49 506, bei welcher ebenfalls zu den beiden Teilsammelvolumen je eine se­ parate Ansaugleitung geführt ist. Im übrigen ist über die Lage der die Brennkraftmaschinenlast steuernden Drosselklappen nichts ausgesagt.
Die internationale Anmeldung WO 899/03473 zeigt eine Sauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, bei welcher jede Flut einer mehrflutigen Ansaugleitung in ein separtes Saugrohr übergeht, von denen jedes wiederum zu je einem Zylinder der Brennkraftmaschine führt. In dem Verzweigungsbereich ist dabei eine Ventilvorrichtung angeordnet, über welche eine Verbindungsöffnung zwischen den einzelnen Fluten steuerbar ist. Die Last der Brennkraftmaschine wird dabei über eine stromauf der Ventileinrichtung in der Trennwand der einzelnen Fluten gelagerte Drosselklappe gesteuert. Ein Resonanzsammelbehälter, in welchen die Ansaugleitung einmündet ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sauganlage der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art zu schaf­ fen, mit welcher insbesondere bei Vollast im niederen Dreh­ zahlbereich ein maximaler Liefergrad erzielbar ist, mit welcher gleichzeitig das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschinendrehzahl bei Laständerungen verbessert wird und bei welcher der Bauaufwand sowie der Aufwand für die Steuerung der Brennkraftmaschinenlast gering ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.
Dadurch, daß die Ansaugleitung der erfindungsgemäßen Sauganlage bis hin zu dem Ventilelement zweiflutig ausgebildet ist und durch die Stellung des Ventilelementes in Vollast im niederen Drehzahlbereich die eine Flut mit dem ersten Teilsammelvolumen und die andere Flut mit dem zweiten Teilsammelvolumen verbunden ist, ist eine unmittelbare den Liefergrad in diesem Betriebs­ bereich negativ beeinflussende Verbindung zwischen den beiden Sammelvolumina im Bereich des Anschlusses der Ansaugleitung an den Resonanzbehälter verhindert. Da ferner bei der erfindungsgemäßen Sauganlage nur eine Ventileinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschinenlast erforderlich ist, ist eine aufwendige Einrichtung zur absolut synchronen Betätigung mehrerer Ventilelemente nicht erforderlich.
Durch die Anordnung des als baulich einfache Drosselklappe ausgebildeten Ventilelementes unmittelbar im Bereich des Anschlusses der Ansaugleitung an den Resonanzbehälter ist das Volumen der Sauganlage im Bereich zwischen dem Ventilelement und den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine minimal, so daß bei einer Änderung der Brennkraftmaschinenlast sich der Druck in der Sauganlage stromab des Ventilelementes und damit die Brennkraftmaschinendrehzahl schnellstmöglich an die neue Lastvorgabe anpassen kann. Wird also z. B. bei einem Gangwechsel während des Auskuppelns das Fahrpedal zurückgenommen, so fällt die Brennkraftmaschinendrehzahl relativ schnell ab, so daß nach dem Wiedereinkuppeln eine übermäßige, den Kupplungsverschleiß negativ beeinflussende Drehzahldifferenz zwischen der Brennkraftmaschinen- und der Getriebeseite nicht gegeben ist.
Die Ausgestaltung der Trenneinrichtung im Resonanzbehälter stellt eine einfache Maßnahme dar, bei welcher unmittelbar dann, wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine es erfordert, der Resonanzbehälter in zwei separate Teilsammelvolumina unterteilt werden kann und umgekehrt, wobei dadurch, daß die gesamte Trennwand um eine im Bereich der Wand des Resonanzbehälters in dessen Längsrichtung verlaufende Achse schwenkbar ist, im Falle einer umgeklappten Trennwand (mittlerer und hoher Drehzahlbereich) keinerlei Beeinträchtigung der Strömung der Ansauggase im Resonanzbehälter durch Teile der Trennwand gegeben ist.
Die Ansaugleitung bis hin zum Luftfilter zweiflutig zu führen hat den Vorteil, daß insbesondere in niederen Drehzahlbereichen ein relativ hoher Liefergrad erzielbar ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles dargestellt.
Im einzelnen zeigt in Form von nicht maßstabsgerechten Prin­ zipdarstellungen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sauganlage einer 8-zylindrigen Brennkraftmaschine in einer Draufsicht und
Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Fig. 1 längs der Linie II-II.
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht eine 8-zylindrige gemischverdichtende Brennkraftmaschine 9 der V-Bauart, wobei die Zylinder 1 bis 4 der Zylinderbank 10 und die Zylinder 5 bis 8 der Zylinderbank 11 zugeordnet sind. Die in der Zeichnung nicht sichtbaren, den einzelnen Zylindern 1-8 zugeordneten und im Zylinderkopf verlaufenden Einlaßkanäle sind über je einen Einlaßtrakt 11-18 mit einem Resonanzbehälter 19 verbunden. In diesem Resonanzbehälter 19 ist eine sich über seine gesamte Länge erstreckende klappenförmige Trennwand 20 angeordnet, welche um eine im Bereich des Bodens 21 des Resonanzbehälters 19 in dessen Längsrichtung verlaufende Achse 22 verschwenkbar ist (s. Fig. 2). Mit dieser Trennwand 20 läßt sich der Reso­ nanzbehälter 19 also in zwei separate Teilsammelvolumina 23 und 24 unterteilen. Bei aufgestellter Trennwand 20 betragen die Saugabstände aus den jeweiligen Teilsammelvolumen 23 bzw. 24 180° Kurbelwinkel, d. h., daß bei einer angenommenen Zündfolge von 1-5-4-8-6-3-7-2 jeweils der Einlaßtrakt 11, 12, 13 und 14 der Zylinder 1, 4, 6 und 7 aus dem Teilsammelvolumen 24 und der Einlaßtrakt 18, 17, 16 und 15 der Zylinder 5, 8, 3 und 2 aus dem Teilsammelvolumen 23 ansaugt. Bei umgelegter Trennwand 20 (gestrichelt dargestellte Lage 20′′ in Fig. 2) saugen natür­ lich alle Einlaßtrakte 11-18 bzw. Zylinder 1-8 aus einem ge­ meinsamen Sammelvolumen. Die Trennwand 20 wird dabei derart betätigt, daß sie in niederen Drehzahlbereichen der Brenn­ kraftmaschine 9 den Resonanzbehälter 19 in die zwei Teilsam­ melvolumen 23 und 24 aufteilt (Lage 20′ in Fig. 2) und ab dem mittleren Drehzahlbereich bis hin zur Höchstdrehzahl umgeklappt ist (gestrichelte Lage 20′′). Die Strömungsrichtung der An­ sauggase ist in der Zeichnung durch die Pfeile 25 beschrieben.
Stromauf des Resonanzbehälters 19 ist an diesen eine Ansaug­ leitung 26 angeschlossen, welche bis hin zu einem Luftfilter 27 zweiflutig ausgebildet ist. Die Ansaugleitung 26 ist dabei so angeschlossen, daß die die beiden Fluten 28 und 29 voneinander trennende Wandung 30 zumindest im Anschlußbereich in einer Ebene mit der aufgestellten Trennwand 20 im Resonanzbehälter 19 liegt. Unmittelbar in diesem Anschlußbereich ist in der An­ saugleitung 26 noch ein als Drosselklappe ausgebildetes Ven­ tilelement 31 zur Steuerung der Brennkraftmaschinenlast ange­ ordnet und zwar derart, daß die Drosselklappe 31 in ihrer ma­ ximalen Öffnungsstellung (Vollaststellung) sozusagen die die beiden Fluten 28 und 29 voneinander trennende Wandung 30 ver­ längert und dadurch mit der Trennwand 20 in dem Resonanzbehäl­ ter 19 (natürlich nur, wenn diese aufgestellt ist) verbindet. Mit anderen Worten heißt dies also, daß in Vollaststellung der Drosselklappe 31 bei aufgestellter Trennwand 20 (im niederen Drehzahlbereich) die eine Flut 28 der Ansaugleitung 26 mit dem ersten Teilsammelvolumen 24 und die andere Flut 29 mit dem zweiten Teilsammelvolumen 23 verbunden ist. Die Schwenkachse 32 der Drosselklappe 31 verläuft in der gemeinsamen Ebene von Trennwand 20 und Wandung 30. Dadurch, daß die Drosselklappe 31 in Vollaststellung sowohl mit der Trennwand 20 als auch mit der die beiden Fluten 28 und 29 trennenden Wandung 30 fluchtet, ist eine Beeinträchtigung der Strömung der Ansauggase durch die Drosselklappe 31 selbst nicht gegeben. Die gestrichelte Dar­ stellung 31′ zeigt die Drosselklappe in einem Teillastbereich.
Überschreitet die Brennkraftmaschinendrehzahl einen vorgege­ benen Grenzwert im mittleren Drehzahlbereich, so wird die Trennwand 20 in die in Fig. 2 gezeigte gestrichelte Stellung 20′′ überführt, so daß nur noch aus einem einzigen Volumen an­ gesaugt wird.

Claims (4)

1. Sauganlage für eine mehrzylindrige gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:
  • - pro Zylinder ist ein einen Resonanzbehälter mit dem jeweiligen Zylinderkopf verbindender Einlaßtrakt vor­ gesehen,
  • - der Resonanzbehälter ist mittels einer Trenneinrich­ tung bedarfsweise in zwei separate Teilsammelvolumen unterteilbar,
  • - ein Teil der Einlaßtrakte ist dem einen Teilsammel­ volumen und der andere Teil der Einlaßtrakte dem ande­ ren Teilsammelvolumen zugeordnet,
  • - im niederen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ist die Trenneinrichtung in der die beiden Teilsammel­ volumen voneinander trennenden Stellung und ab dem mittleren Drehzahlbereich bis hin zur Höchstdrehzahl in der die beiden Teilsammelvolumen verbindenden Stellung gehalten,
  • - stromauf des Resonanzbehälters ist an diesen eine Ansaugleitung angeschlossen, in welcher ein Ventilelement zur Steuerung der Brennkraftmaschinenlast angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (31) im Anschlußbereich der Ansaugleitung (26) an den Resonanzbehälter (19) vorgesehen ist, daß die An­ saugleitung (26) bis hin zu dem Ventilelement (31) zweiflutig ausgebildet ist, wobei in Vollaststellung des Ventilelementes (31) im niederen Drehzahlbereich die eine Flut (28) der An­ saugleitung (26) mit dem ersten Teilsammelvolumen (24) und die andere Flut (29) mit dem zweiten Teilsammelvolumen (23) ver­ bunden ist, daß die Trenneinrichtung (20) in dem Resonanzbehälter (19) eine sich über seine gesamte Länge erstreckende klappenförmige Trennwand ist, welche um eine im Bereich der Wand (21) des Resonanzbehälters (19) in dessen Längsrichtung verlaufende Achse (22) schwenkbar ist daß das Ventilelement (31) als Drosselklappe ausgebildet ist, welche in niederen Drehzahlbereichen in ihrer Vollaststellung die Trennwand (20) in dem Resonanzbehälter (19) mit der die beiden Fluten (28 und 29) trennenden Wandung (30) in der Ansaugleitung (26) verbindet.
2. Sauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine (9) der V-Bauart mit 8-Zylin­ dern die Saugabstände aus den beiden Teilsammelvolumen (24 und 23) 180° Kurbelwinkel betragen.
3. Sauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (26) bis hin zum Luftfilter (27) der Brennkraftmaschine (9) zweiflutig ausgebildet ist.
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