DE4041786C2 - Für eine Brennkraftmaschine bestimmte Ansauganlage - Google Patents
Für eine Brennkraftmaschine bestimmte AnsauganlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine für eine Brennkraftmaschine
bestimmte Ansauganlage mit einer Steuerelektronik zur
Veränderung der wirksamen Geometrie der Ansauganlage in
Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und
weiteren Parametern. Eine solche Ansauganlage ist bei
spielsweise in der DE 35 02 699 C2 beschrieben.
In letzter Zeit hat man den Schwingungsvorgängen in An
sauganlagen von Brennkraftmaschinen erhöhte Aufmerksam
keit geschenkt, weil diese den Ladungswechsel unterstüt
zen und deshalb durch Beeinflussung des Liefergrades Ein
fluß auf den Drehmomentverlauf der Brennkraftmaschine
haben. Eine Erhöhung des Liefergrades ergibt sich jedoch
nur in einem engen Bereich in der Nähe von Resonanzstel
len. Ein fülliger Drehmomentverlauf über einen großen
Drehzahlbereich erfordert deshalb mehrere Resonanzstel
len oder eine stufenlose Verstellung der Ansaugrohr
länge. In der Praxis benutzt werden bisher nur Ansaug
anlagen mit stufiger Verstellung der Ansaugrohrlänge.
Bei der Ansauganlage gemäß der eingangs genannten DE 35 02 699 C2
sind die Ansaugleitungen jeweils durch eine
Längenverstellvorrichtung in ihrer Länge veränderlich,
um die Schwingungsfrequenz der Luftsäule in der Ansaug
leitung an die Maschinendrehzahl anzupassen. Die Längen
verstellvorrichtung soll in Abhängigkeit vom Betriebs
zustand der Brennkraftmaschine arbeiten. Zur Erfassung
des Betriebszustandes ist ein Drehzahlfühler und ein
Lastfühler vorgesehen. Die Längenverstellvorrichtung
arbeitet entweder stufenlos, was einen großen Aufwand
mit sich bringt, oder aber mittels einer bei einer fest
gelegten Drehzahl sich öffnenden Schließklappe, was konstruktiv
wesentlich einfacher ist, jedoch in der Praxis
zu einem von den Fahrzeuginsassen als unangenehm wahr
nehmbaren Ruck führt. Ein solcher Ruck entsteht immer
dann, wenn das Umschalten der Schließklappe nicht genau
im Schnittpunkt der beiden Drehmomentenkurven für die
beiden möglichen Schaltstellungen erfolgt.
Eine vergleichbare Ansauganlage ist auch der JP-A 2-
201018 zu entnehmen. Aus dieser Schrift ist nämlich eine
variable Ansaugvorrichtung mit einem Ansaugkanal bekannt,
wobei der Ansaugkanal sich aus einer Kombination von Ka
nälen zusammensetzt, und wobei die Auswahl eines Kanals
durch das Ansteuern eines Kanalventils erfolgt, um auf
diese Weise den Öffnungsgrad des Ansaugkanals zu steuern.
Gleiches gilt auch für die EP 0 365 016 A2.
Bei dem Saugrohr nach der DE 35 29 388 C2 ist der Drehmo
menteneinbruch der resultierenden Drehmomentkurve am
prinzipiell feststehenden Schaltpunkt eines aus zwei Län
gen bestehenden schaltbaren Schaltsaugrohres dadurch aus
gefüllt, dass eine dritte Saugrohrlänge schaltbar ist,
deren Resonanzbereich die Einbuchtung der Drehmomentkurve
ausfüllt, wobei jedoch nach wie vor die Übergänge der
Drehmomentteilkurven stufig sind.
Die DE 34 16 950 A1 zeigt auch schon einen schaltbaren Ne
benschlußresonator, bei dem von einer Ansaugleitung in
unterschiedlichem Abstand von der Brennkraftmaschine zwei
Leitungen in einen Behälter führen. Eine Leitung ist mit
einem Absperrorgan versehen, welches mittels einer Steu
erelektronik in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und
der Motorlast betätigbar ist. Der Schaltpunkt ist dabei
so festgelegt, dass sich bei ihm die sich bei geschlosse
nem und geöffnetem Absperrorgan ergebenden Drehmomenten
kurven schneiden. Würde man vor oder hinter diesem
Schnittpunkt das Absperrorgan umschalten, so ergäbe sich
durch das Umschalten jeweils ein von den Fahrzeuginsassen
als unangenehm empfundener Fahrzeugruck.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein solcher Ruck bei
Ansauganlagen mit stufenweise veränderlicher Ansaugrohr
länge trotz sorgfältiger Auslegung der Steuerelektronik
nicht unter allen Betriebsbedingungen zu vermeiden ist.
Bei Ansauganlagen mit stufenloser Verstellung der Ansaug
rohrlänge ergibt sich bei bestimmten Betriebsbedingungen
ein nicht optimales Arbeiten der Verbrennungskraftma
schine, weil trotz Berücksichtigung von Drehzahl und Mo
torlast die Ansauganlage nicht genau genug im Resonanzbe
reich arbeitet. Die Ursache hierfür war bislang unbe
kannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugan
lage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
unter allen Betriebsbedingungen sich Schwingungsvorgänge
ergeben, welche einen möglichst raschen und vollständi
gen Ladungswechsel ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zur Berücksichtigung der Temperatur der Ansaugluft durch
die Steuerelektronik ein Temperaturfühler vorgesehen
ist.
Bei der Auslegung von Ansauganlagen war die Fachwelt bis
her davon ausgegangen, daß der Einfluß der Temperatur
der Ansaugluft vernachlässigbar ist, weil die für die
Eigenfrequenz einer Sauganlage wichtige Schallgeschwin
digkeit bei atmosphärischer Luft nur sehr geringfügig
von der Temperatur abhängig ist. Sie beträgt zum Bei
spiel bei 0 Grad Celsius 331,5 m/s, bei 20 Grad Celsius
343,4 m/s und bei 40 Grad Celsius 354,9 m/s. Da die Reso
nanzbereiche der Gasschwingungen in der Ansauganlage
schmal sind, hat sich gezeigt, daß schon der geringe
Einfluß der Lufttemperatur zu einer erheblichen Verschie
bung des Resonanzbereiches und damit zu einer Verminde
rung des Drehmomentes der Brennkraftmaschine durch Ver
minderung des Liefergrades führen kann.
Ganz besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Be
rücksichtigung der Temperatur der Ansaugluft bei einer
Ansauganlage, bei der die Ansaugrohrlänge durch Umschal
ten zumindest eines Absperrorgans stufig erfolgt. Bei
solchen Ansauganlagen kann dank der Erfindung sicherge
stellt werden, daß das Umschalten der Ansaugrohrlängen
genau im Schnittpunkt der jeweiligen Drehmomentkurven
erfolgt, so daß ein Ruck beim Umschalten ohne jeden Dreh
momentverlust vermieden werden kann. Die Erfindung ermög
licht es, den Schaltpunkt für die Ansaugrohrlänge zu ver
schieben, wenn sich durch den Temperatureinfluß die Form
der einzelnen Drehmomentkurven verändert hat. Deshalb
ist in solchen Fällen die Steuerelektronik zum Verschie
ben des Umschaltpunktes zu unterschiedlichen Drehzahlen
in Abhängigkeit von den Werten des Temperaturfühlers aus
gelegt.
Man könnte bei einer Ansauganlage für jedes Ansaugrohr
ein Absperrorgan zum Verändern der Ansaugrohrlänge vor
sehen, was jedoch beträchtlichen Aufwand bedingte. Bei
Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen läßt sich dieser Auf
wand vermindern, wenn zur Veränderung der Ansaugrohr
länge in einem Querkanal zwischen zwei Ansaugkanälen ein
Absperrorgan vorgesehen ist.
Die Ansauganlage ist für eine sechszylindrige Brenn
kraftmaschine optimal ausgelegt, wenn in den Querkanal
zwei Ansaugkanäle münden und wenn vom Querkanal zu bei
den Seiten des Absperrorgans jeweils drei Ansaugrohre zu
den Zylindern der Brennkraftmaschine führen.
Bei vierzylindrigen Brennkraftmaschinen lassen sich die
Ansaugrohrlängen vorteilhaft verändern, wenn der Querka
nal alle vier Ansaugkanäle miteinander verbindet und
jeweils zwischen zwei Ansaugkanälen ein Absperrorgan
vorgesehen ist.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu.
Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird
nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese
zeigt in
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen,
schaltbaren Ansauganlage für eine sechs
zylindrige Brennkraftmaschine,
Fig. 2 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen,
schaltbaren Ansauganlage für eine vierzylin
drige Brennkraftmaschine,
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des
Drehmomentes über die Drehzahl für zwei
unterschiedliche Temperaturbereiche zeigt.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Zylinderkopf 1 einer
sechszylindrigen Brennkraftmaschine. Dieser Brennkraftma
schine wird die Verbrennungsluft über eine Ansauganlage
2 zugeführt. Diese hat einen Ansaugstutzen 3, von dem
aus zwei als Resonanzrohre ausgebildete Ansaugkanäle 4,
5 zu einem als Luftverteiler dienenden Querkanal 6 füh
ren. Von diesem Querkanal 6 gelangt die angesaugte Luft
über sechs Ansaugrohre 7 zu den Zylindern der Brennkraft
maschine.
Wichtig für das Arbeiten der Ansauganlage 2 ist ein Ab
sperrorgan 8 im Querkanal 6 zwischen den Mündungen der
Ansaugkanäle 4 und 5. Dieses Absperrorgan 8 kann von
einem Stellmotor 9 geöffnet und geschlossen werden. Zu
seiner Steuerung dient eine Steuerelektronik 10, welche
zusätzlich zu einem Eingang 12 für einen nicht gezeigten
Drehzahlfühler und möglicherweise weiteren Eingängen für
Fühler anderer, üblicher Betriebsbedingungen mit einem
Temperaturfühlers 11 verbunden ist, der im Ansaugstutzen
3 sitzt und die Temperatur der Ansaugluft der Brennkraft
maschine mißt.
Die Fig. 2 zeigt den Zylinderkopf 1 einer vierzylindri
gen Brennkraftmaschine. Die Ansauganlage 2 hat entspre
chend vier Ansaugkanäle 4, 4a, 4b, 4c, die alle mitein
ander durch den Querkanal 6 miteinander verbunden sind.
Zwischen den einzelnen Ansaugkanälen 4, 4a; 4a, 4b und
4b, 4c ist jeweils ein Absperrorgan 8, 8a, 8b angeord
net. Dadurch kann man die bei einer solchen Maschine
aufgrund der Zündfolge sich ergebenden Besonderheiten
bei der Steuerung der Ansaugrohrlängen berücksichtigen.
Die Steuerung des Absperrorgans 8 gemäß Fig. 1 ist an
hand der Fig. 3 leicht zu verstehen. Zwei durchgezogene
Linien zeigen den Drehmomentenverlauf bei einer Ansaug
temperatur von 20-25 Grad Celsius über die Drehzahl
bei geschlossenem und geöffnetem Absperrorgan 8. Die
beiden durchgezogenen Linien schneiden sich bei etwas
über 4000 Umdrehungen pro Minute. Bei dieser Drehzahl
muß das Absperrorgan 8 geschaltet werden, wenn man einen
Drehmomentverlust und einen Schaltruck vermeiden will.
Oberhalb der durchgezogenen Linie sind zwei gestrichelt
dargestellte Kurven eingetragen, die den Drehmomentver
lauf bei einer Ansaugtemperatur von 0 Grad Celsius wie
dergeben. Zu sehen ist, daß diese Kurven sich etwas vor
4000 U/min schneiden. Würde man bei dieser niedrigeren
Ansaugtemperatur die Schaltdrehzahl nicht im gleichen
Maße verschieben, wie sich der Schnittpunkt der beiden
Kurven verschiebt, dann würde das Drehmoment beim Um
schalten ruckartig vom niedrigeren Wert der ersten ge
strichelten Kurve auf den höheren Wert der zweiten ge
strichelten Kurve ansteigen.
Claims (5)
1. Für eine Brennkraftmaschine bestimmte Ansauganlage
mit einer Steuerelektronik zur Veränderung der wirksamen
Geometrie der Ansauganlage in Abhängigkeit von der Dreh
zahl der Brennkraftmaschine und weiteren Parametern, da
durch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung der Tem
peratur der Ansaugluft durch die Steuerelektronik (10)
ein Temperaturfühler (11) vorgesehen ist.
2. Ansauganlage nach Anspruch 1, bei der die Ansaugrohr
länge durch Umschalten zumindest eines Absperrorgans stu
fig erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelek
tronik (10) zum Verschieben des Umschaltpunktes bei un
terschiedlichen Drehzahlen in Abhängigkeit von den Wer
ten des Temperaturfühlers (11) ausgelegt ist.
3. Ansauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Veränderung der Ansaugrohrlänge in einem Quer
kanal (6) zwischen zwei Ansaugkanälen (4, 5) ein Absperr
organ vorgesehen ist.
4. Ansauganlage nach Anspruch 3 für eine sechszylindrige
Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Querkanal (6) zwei Ansaugkanäle (4, 5) münden und daß
vom Querkanal (6) zu beiden Seiten des Absperrorgans (8)
jeweils drei Ansaugrohre (7) zu den Zylindern der Brenn
kraftmaschine führen.
5. Ansauganlage nach Anspruch 3 für eine vierzylindrige
Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer
kanal (6) alle vier Ansaugkanäle (4, 4a, 4b, 4c) mitein
ander verbindet und jeweils zwischen zwei Ansaugkanälen
(4, 4a; 4a, 4b; 4b, 4c) ein Absperrorgan (8, 8a, 8b) vor
gesehen ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4041786A DE4041786C2 (de) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Für eine Brennkraftmaschine bestimmte Ansauganlage |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE4041786A1 DE4041786A1 (de) | 1992-06-25 |
DE4041786C2 true DE4041786C2 (de) | 2003-04-30 |
Family
ID=6421447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4041786A Expired - Lifetime DE4041786C2 (de) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Für eine Brennkraftmaschine bestimmte Ansauganlage |
Country Status (1)
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, US |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: STRAUSS, P., DIPL.-PHYS.UNIV. MA, PAT.-ANW., 65193 |
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8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: PFANDRECHT |
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8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN |
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8380 | Miscellaneous part iii |
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