DE4032727A1

DE4032727A1 - Ansaugsystem fuer mehrzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4032727A1
Application number: DE4032727A
Authority: DE
Inventors: Guenther Karl Dipl Ing Fraidl; Andreas Ing Bilek; Klaus Dr Landfahrer
Original assignee: AVL List GmbH; AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1991-04-18
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: ATA237889A; AT404161B; DE4032727C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugsystem für Mehrzylin der-Hubkolben-Brennkraftmaschinen, bestehend aus zwei Gruppen von Motorzylindern, die je einem Sammelrohr zugeordnet sind, wobei die einzelnen Zylinder über zumindest einen Saugrohr stutzen mit dem zugeordneten Sammelrohr verbunden sind und die Sammelrohre einerseits über Zweigleitungen mit einem gemeinsa men Ansaugrohr und andererseits über ein kurzes Rohr, etwa von der Stärke der Sammelrohre, miteinander verbunden sind.

Dieses bekannte Ansaugsystem bezwegt, mit Hilfe von Schwin gungsresonanzen innerhalb des Ansaugsystems der Brennkraftma schine den Liefergrad in einem bestimmten Drehzahlbereich zu steigern. Während bei einem starren Ansaugsystem eine Reso nanzaufladung nur in einem schmalen Drehzahlbereich auftritt, kann durch variable Ansaugsysteme die Anzahl dieser Resonanz drehzahlen entsprechend der Anzahl der verschiedenen schaltba ren Stufen gesteigert werden. Durch Variation der Volumina der zwei Ansaugbehälter bzw. der Länge und des Volumens einer Ver bindungsleitung können verschiedene Resonanzdrehzahlen bzw. unterschiedliche Phasenlagen der resultierenden Schwingung er zielt werden.

Die bekannten gebräuchlichsten Ausführungsformen besitzen eine steuerbare Klappe zwischen zwei Resonanzbehältern und können durch Öffnen und Schließen dieser Klappe das Resonanzvolumen und damit den Drehzahlbereich, in dem eine Resonanzaufladung auftritt, ändern. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform wird durch ein zweites, zwischen den Zuleitungsrohren der zwei Resonanzbehälter angeordnetes Regelorgan die Länge der Zulei tungsrohre verändert, wodurch eine dritte Resonanzfrequenz ge schaffen wird.

Gemeinsam ist diesen bekannten variablen Resonanzsystemen, daß mit jeweils einem Regelorgan nur zwischen zwei Zuständen, näm lich der offenen und der geschlossenen Stellung des Regelorga nes, geschaltet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit ei ner einzigen Umschaltklappe drei verschiedene Stellungen schalten zu können, ohne einen zu großen baulichen Aufwand hiefür in Kauf nehmen zu müssen.

Die Erfindung besteht darin, daß die einzelnen Motorzylinder entsprechend der Saug- bzw. Zündfolge den beiden Sammelrohren zugeordnet sind und vom kurzen Verbindungsrohr ein langes etwa zu den Sammelrohren paralleles Verbindungsrohr abzweigt und in eines der Sammelrohre einmündet, und daß im Abzweigbereich des langen Verbindungsrohres im kurzen Verbindungsrohr eine etwa mittig gelagerte Umschaltklappe mit drei Schaltstellungen an geordnet ist, mit welcher sowohl die kurze als auch die lange Verbindungsleitung zwischen den beiden Sammelrohren ver schließbar ist. Damit kann mit einer einzigen Umschaltklappe zwischen drei verschiedenen Stellungen geschaltet und so drei verschiedene Drehzahlbereiche gewählt werden.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn in weiterer Ausge staltung der Erfindung die Umschaltklappe abhängig von der Motordrehzahl gesteuert wird und im niedrigen sowie höchsten Drehzahlbereich beide Verbindungsrohre durch die Umschalt klappe verschlossen sind (Stellung I), im mittleren Drehzahl bereich die lange Verbindungsleitung durch die Umschaltklappe freigegeben wird (Stellung II) und im oberen Drehzahlbereich die kurze Verbindungsleitung zwischen den beiden Sammelrohren geöffnet wird (Stellung III).

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Umschalt klappe mittels einer Klappenwelle mit einem Betätigungshebel verbunden sein, der mittels einer Feder in der Mittelposition gehalten wird.

Zur Betätigung der Umschaltklappe können zwei Unterdruckdosen vorgesehen sein, welche Betätigungsstangen aufweisen, die an beiden Seiten des Betätigungshebels angreifen und durch Beauf schlagung einer der beiden Unterdruckdosen mit Unterdruck aus dem Saugrohr oder einem Unterdruckspeicher die Umschaltklappe entgegen der Federkraft in jeweils eine der beiden Anschlagpo sitionen zieht. Der Betätigungsunterdruck der Unterdruckdosen kann über elektromagnetische Schaltventile vom elektronischen Motormanagement last- und drehzahlabhängig gesteuert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert.

Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein erstes Ansaugsystem gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfin dung,

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ansaugsystems nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 die Steuereinrichtung für die Umschaltklappe,

Fig. 5 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4 und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5.

Gleiche oder analoge Teile sind in Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Sechszylinder-Brennkraftmaschine mit in V-Form angeordne ten Zylinderreihen (Fig. 1) bzw. in einer Reihe angeordneten Zylindern (Fig. 2) weist zwei Gruppen von Zylindern 1 und 2 auf, die über Saugrohrstutzen 1′ bzw. 2′ mit je einem Sammel rohr 3 bzw. 4 in Verbindung stehen. Die Zuordnung der einzel nen Motorzylinder zu den beiden Sammelrohren entsprechend der Saugfolge (= Zündfolge) ist so, daß die in einem Sammelrohr 3 bzw. 4 zusammengefaßten Motorzylinder 1 bzw. 2 möglichst gleichmäßige Zündabstände aufweisen und somit eine Schwingung mit großen Amplituden im Sammelrohr angeregt wird. Beim Sechs zylindermotor ( Zündabstand 120° Kurbelwinkel) werden daher die Zylinder mit jeweils 240° KW Zündabstand zu einem Sammelrohr zusammengefaßt. Die beiden Sammelrohre 3 und 4 sind einerseits durch ein kurzes Rohr 5, das ungefähr den Durchmesser der Sam melrohre 3, 4 aufweist, und andererseits über Zweigleitungen 6 und 6′ des Saugrohres 7 miteinander strömungsverbunden. Das in das Saugrohr 7 eingeschaltete Luftfilter ist mit 8 bezeichnet.

Vom kurzen Verbindungsrohr 5 zweigt etwa in der Mitte das zwi schen den Sammelrohren 3 und 4 liegende Rohr 9 ab und mündet im Sammelrohr 4 an der Stelle 10 in den Ausführungsbeispielen vor dem ersten Saugrohrstutzen 2′. Im Bereich der Abzweigung des langen Rohres 9 vom kurzen Rohr 5 ist die auf einer Achse 11 mittig gelagerte Umschaltklappe 12 vorgesehen, die in der voll ausgezogenen Stellung I sowohl eine Durchströmung des kurzen Rohres 5 als auch des langen Rohres 9 verhindert. In der gestrichelt gezeichneten Stellung II ist zwar eine Durch strömung des Rohres 5 verhindert, jedoch ist eine Strömungs verbindung zwischen den Sammelrohren 3 und 4 durch das Rohr 9 hergestellt. In der punktiert angezeichneten Mittelstel lung III besteht eine Strömungsverbindung sowohl zwischen den Sammelrohren 3 und 4 über das Rohr 5 als auch eine Strömungs verbindung zwischen den Sammelrohren 3 und 4 und dem langen Rohr 9.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 befindet sich in den beiden Zweigleitungen 6 und 6′ vor der Einmündung in die Sammel rohre 3 und 4 je eine Drosselklappe 13 und 13′, welche auf ei ner gemeinsamen Achse 14 sitzen und synchron angetrieben sind. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist eine einzige Drossel klappe 13′′ im Ansaugrohr 7 angeordnet.

Im niedrigen Drehzahlbereich, wo die Umschaltklappe 12 die Verbindung zwischen den beiden Sammelrohren 3 und 4 (Stellung I) verschließt, bildet sich je eine der Saugfolge der drei den einzelnen Sammelrohren 3, 4 zugeordneten Motorzy linder entsprechende Schwingung aus. Durch Schließen der Ver bindungsrohre 5 und 9 (Stellung I) kann der Liefergrad außer im niedrigen auch im obersten Drehzahlbereich gesteigert wer den.

Durch Freigabe des langen Verbindungsrohres 9 ( Stellung II) wird die Resonanzschwingung allen Motorzylindern 1 und 2 zuge ordnet, wobei durch die Abstimmung des langen Verbindungsroh res 9 (Länge, Durchmesser) eine Beeinflussung der Phasenlage dieser Schwingung und somit eine Liefergraderhöhung in einem durch die Abstimmung des Verbindungsrohres festgelegten Dreh zahlbereich eintritt.

Durch Umschalten von dem langen Verbindungsrohr 9 auf die kurze Verbindungsleitung 5 (Stellung III) wird durch Verände rung der Phasenlage der resultierenden Schwingung das Liefer gradmaximum zu höheren Drehzahlen verschoben (vgl. die Dar stellung in Fig. 3).

Fig. 3 zeigt schematisch das drehzahlabhängige Schaltverhalten beim erfindungsgemäßen variablen Ansaugsystem und die dadurch erzielbaren Mitteldrücke bzw. Drehmomente M_d. Durch entspre chende Umschaltung kann über den gesamten Drehzahlbereich ein hoher Luftliefergrad erreicht werden.

Aus den Fig. 4 bis 6 ist die Betätigungseinrichtung der Um schaltklappe 12 schematisch dargestellt. Die Umschaltklappe 12 ist mittels der Klappenwelle 11 mit einem Betätigungshebel 14 verbunden, welcher mittels der Haarnadelfeder 15 am Zentrier stift 16 durch die Federkraft in der Mittelposition III, vgl. Fig. 1 und 2, gehalten wird. Das Verschwenken der Umschalt klappe 12 in die Positionen I und II erfolgt bei vorliegendem Ausführungsbeispiel durch Unterdruck, welcher aus dem Saugrohr oder einem Unterdruckspeicher stammt. Die Unterdruckversor gungsleitung ist mit 19 bezeichnet. Der Betätigungsunterdruck der Unterdruckdosen 17, 17′, wird über elektromagnetische Schaltventile 18, 18′ vom elektronischen Motormanagement last- und drehzahlabhängig über die elektrischen Leitungen 20 und 20′ gesteuert. Wird eine der Unterdruckdosen 17, 17′ mit Un terdruck beaufschlagt, so wird infolge Durchwölbung der Dosen membrane eine der Stangen 21, 21′ in der Zeichnung nach oben bewegt, wodurch die Umschaltklappe 12 in eine der Anschlagpo sitionen I oder II gezogen wird. Zu diesem Zweck greifen die Stangen 21, 21′ an dem Betätigungshebel 14 an, an welchen die Stangen 21, 21′ angelenkt sind.

Claims

1. Ansaugsystem für Mehrzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschi nen, bestehend aus zwei Gruppen von Motorzylindern, die je einem Sammelrohr zugeordnet sind, wobei die einzelnen Zy linder über zumindest einen Saugrohrstutzen mit dem zuge ordneten Sammelrohr verbunden sind und die Sammelrohre ei nerseits über Zweigleitungen mit einem gemeinsamen An saugrohr und andererseits über ein kurzes Rohr, etwa von der Stärke der Sammelrohre, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Motorzylin der (1, 2) entsprechend der Saug- bzw. Zündfolge den bei den Sammelrohren (3, 4) zugeordnet sind und vom kurzen Verbindungsrohr (5) ein langes, etwa zu den Sammelroh ren (3, 4) paralleles Verbindungsrohr (9) abzweigt und in eines der Sammelrohre (3, 4) einmündet, und daß im Ab zweigbereich des langen Verbindungsrohres (9) im kurzen Verbindungsrohr (5) eine etwa mittig gelagerte Umschalt klappe (12) mit drei Schaltstellungen (I, II, III) angeord net ist, mit welcher sowohl die kurze (5) als auch die lange Verbindungsleitung (9) zwischen den beiden Sammel rohren (3, 4) verschließbar ist.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltklappe (12) abhängig von der Motordrehzahl ge steuert wird und im niedrigen sowie höchsten Drehzahlbe reich beide Verbindungsrohre (5, 9) durch die Umschalt klappe (12) verschlossen sind (Stellung I), im mittleren Drehzahlbereich die lange Verbindungsleitung (9) durch die Umschaltklappe (12) freigegeben wird (Stellung II) und im oberen Drehzahlbereich die kurze Verbindungsleitung (5) zwischen den beiden Sammelrohren (3, 4) geöffnet wird (Stellung III) .

3. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Umschaltklappe (12) mittels einer Klappen welle (11) mit einem Betätigungshebel (14) verbunden ist, der mittels einer Feder (15) in der Mittelposition (III) gehalten wird.

4. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Betätigung der Umschaltklappe (12) zwei Unterdruckdosen (17, 17′) vorgesehen sind, welche Be tätigungsstangen (21, 21′) aufweisen, die an beiden Seiten des Betätigungshebels (14) angreifen und durch Beaufschla gung einer der beiden Unterdruckdosen (17, 17′) mit Unter druck aus dem Saugrohr oder einem Unterdruckspeicher die Umschaltklappe (12) entgegen der Federkraft in jeweils eine der beiden Anschlagpositionen (I, II) ziehen.

5. Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsunterdruck der Unterdruckdosen (17, 17′) über elektromagnetische Schaltventile (18) vom elektroni schen Motormanagement last- und drehzahlabhängig gesteuert wird.