DE4135271C2 - Saugrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Saugrohr für eine Verbrennungs­ kraftmaschine, umfassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit einer Durchtrittsöffnung, wobei in der Durchtrittsöffnung zur Veränderung der Durchflußquerschnitts ein elastisch aufbläh­ barer Dehnkörper angeordnet ist, der mit dem Saugrohrkörper im Bereich von Festlegungszonen gas- und flüssigkeitsdicht ver­ bunden ist, wobei die Festlegungszonen in Durchtrittsrichtung einen Abstand voneinander aufweisen und wobei der Saugrohr­ körper eine Anschlußleitung zur bedarfsweisen Aufblähung des Dehnkörpers mit einem fließfähigen Medium umfaßt.

Ein solches Saugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine ist aus der DE-OS 26 43 996 bekannt. Das Saugrohr ist als Venturirohr mit einem veränderlichen engsten Querschnitt ausgebildet, wobei das Venturirohr im Bereich des engsten Querschnittes aus einer durch den Druck eines Steuerfluids elastisch verformbaren Scheidewand besteht. Durch das vorbekannte Saugrohr soll die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Medium durch eine Veränderung des Durchtrittsquerschnitts geändert werden können, wobei die Strömungskanäle eine strömungsgünstige Form aufweisen sollen, um Druckverluste und schädliche Strömungswirbel zu verhindern.

Saugrohre für Brennkraftmaschinen, die nur eine veränderbare Länge aufweisen, sind beispielsweise aus der DE-OS 36 30 488 bekannt. Das Saugrohr besteht dabei aus drei miteinander teleskopierenden Rohren, die drehzahlabhängig in ihrer Länge posaunenartig verändert werden können.

Die vorbekannten Saugrohre weisen den Nachteil auf, daß der Füllgrad der Verbrennungskraftmaschine und damit ihre Leistung sowie der Kraftstoffverbrauch nur in einem sehr engen Drehzahl­ bereich günstige Werte erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Saugrohr derart weiterzuentwickeln, daß sich ein verringerter Kraftstoffver­ brauch bei besserem Füllgrad der Verbrennungskraftmaschine ergibt und diese Vorteile über ein breites Drehzahlband genutzt werden können. Desweiteren soll das Saugrohr insbesondere in Längsrichtung im Vergleich zu nur längenveränderlichen Saug­ rohren eine geringere Ausdehnung aufweisen sowie eine bessere Funktionssicherheit während einer langen Gebrauchsdauer.

Diese Aufgabe wird bei einem Saugrohr der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.

Bei dem erfindungsgemäßen Saugrohr ist der Saugrohrkörper zwischen den Festlegungszonen quer zur Durchtrittsrichtung durchtrennt und die durch die Durchtrennung erzeugten Teil­ stücke sind relativ zueinander in Durchtrittsrichtung ver­ schiebbar und gegeneinander abgedichtet. Um eine im Vergleich zu Saugrohren, bei denen nur der Durchflußquerschnitt veränder­ bar ist, noch bessere, auf die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles abgestimmte Schwingrohraufladung zu erzielen, ist es sinnvoll, zusätzlich in Abhängigkeit vom jeweilen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine die Saugrohrlänge zu verändern. Dadurch ergibt sich eine sehr gute Füllung der Brennräume der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine über ein breites Drehzahlband. Außerdem bewirkt die Schwing­ rohraufladung nach dieser Ausgestaltung ein hohes und gleichmäßiges Drehmoment über einen großen Drehzahlbereich mit geringem Kraftstoffver­ brauch und weniger Schadstoffemissionen bei guten Gebrauchs­ eigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer. Wie bereits bekannt, ist es dazu nötig, die Saugrohrlänge im unteren Drehzahlbereich relativ zu einer mittleren Null-Lage zu ver­ längern, während die Saugrohrlänge im oberen Drehzahlbereich deutlich reduziert werden muß. Diese Veränderung kann einher­ gehen mit einem vergleichsweise geringen Durchtrittsquerschnitt im unteren Drehzahlbereich, beispielsweise unterhalb von 4000 U/min und einem stufenlos vergrößerten Durchtrittsquerschnitt im oberen Drehzahlbereich. Durch die Kombination von Saugrohr­ länge und Durchtrittsquerschnitt können ausgezeichnete Ergeb­ nisse im Hinblick auf hohe Motorleistung, hohes Drehmoment und geringen Kraftstoffverbrauch erzielt werden. Die definierten Längenänderungen der relativ zueinander verschiebbaren Teile kann beispielsweise durch eine Stellmotor erfolgen, der mit der Motorsteuerung des Fahrzeugs signalleitend verbunden ist. Ferner ergibt sich eine; optimale Ausnutzung des Kraftstoffs durch den Nachladeeffekt, der durch eine gezielte Beeinflussung der Gasschwingungen entsteht und einen hohen Füllgrad der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine über einen sehr breiten Drehzahlbereich gewährleistet.

Die Verwendung eines elastisch aufblähbaren Dehnkörpers be­ dingt, daß dem strömenden Medium bei Querschnittsveränderungen der Durchtrittsöffnung nur wenig Widerstand entgegengesetzt wird, was eine Strömung mit sehr wenigen Turbulenzen bedingt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Dehnkörper ringförmig gestaltet ist und die Durchtritts­ öffnung konzentrisch umschließt. Diese Anordnung des Dehn­ körpers in bezug zur Durchtrittsöffnung bewirkt bei Über-/ Unterdruckbeaufschlagung des Dehnkörpers eine besonders gleich­ mäßige Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Durchtritts­ öffnung. Der Dehnkörper kann aus den verschiedenartigsten elastomeren Materialien bestehen und auch Armierungen auf­ weisen, um ein gezieltes Verformungsverhalten unter Druckbe­ aufschlagung zu gewährleisten.

Der Dehnkörper kann beispielsweise in zumindest einem Teil­ bereich durch Drähte aus metallischem Werkstoff, die unterein­ ander nicht verbunden sind, armiert sein, wobei die Drähte in Strömungsrichtung angeordnet sind.

Darüber hinaus ist es vorgesehen, daß der Dehnkörper nur in dem die Durchtrittsöffnung umschließenden Teilbereich elastisch verformbar sein kann. Der Dehnkörper kann beispielsweise in diesem Teilbereich aus einem Schlauch bestehen, wobei die Festlegungszonen der gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verbundenen Bauteile in Durchtrittsrichtung einen Abstand voneinander aufweisen. Der Dehnkörper kann bei dieser Ausge­ staltung in seinem elastischen Teilbereich verformt werden und dadurch den Durchtrittsquerschnitt der Durchtrittsöffnung verändern. In Abhängigkeit von der Konstruktion kann dies beispielsweise durch eine Überdruckbeaufschlagung des elasti­ schen Bereiches von außen in radialer Richtung nach innen erfolgen, wodurch die Durchtrittsöffnung durch das Saugrohr stufenlos oder getaktet verschlossen werden kann. Nach einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß der elastisch verformbare Teilbereich durch ein Bauteil gebildet wird, das zumindest teilweise durch Fasern armiert ist und ohne Druckbeaufschlagung die Durchtrittsöffnung durch das Saugrohr weitgehend verschließt. Durch Unterdruckbeaufschlagung des elastischen Dehnkörpers durch die Anschlußleitung bewegt sich der elastisch verformbare Teilbereich in radialer Richtung nach außen und legt sich am Saugrohrkörper an. Die Durchtritts­ öffnung durch das Saugrohr weist dann ihren größten Querschnitt auf.

Das fließfähige Medium zur Aufblähung des Dehnkörpers kann aus einer Flüssigkeit bestehen. Ein besonders vorteilhaftes Be­ triebsverhalten weist das querschnittveränderliche Saugrohr bei Verwendung einer Silikonflüssigkeit auf. Hierbei ist von Vorteil, daß sich auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des durch das Ansaugrohr strömenden Gases keine Formveränderungen der elastischen Teilbereiche, insbesondere des Eintrittsbe­ reiches, ergeben und so die sehr strömungsgünstigen Eigen­ schaften erhalten bleiben.

Zur Aufblähung der Dehnkörpers können beispielsweise Gase, Flüssigkeiten oder gelförmige Medien zur Anwendung gelangen. Diese Medien können beispielsweise auch als Füllstoff für offenporigen Schaum verwendet werden, der anschließend zur Aufblähung des Dehnkörpers verwendet wird.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Diese zeigen in schematischer Darstellung einige Ausführungsbei­ spiele:

In Fig. 1, die aus den Zeichnungen 1.1 und 1.2 besteht, und in den Fig. 2 und 3 ist jeweils ein querschnitt- und längenveränderliches Saugrohr 1 für eine Verbrennungskraftma­ schine 10 dargestellt, das einen formstabilen Saugrohrkörper 1.1 mit einer Durchtrittsöffnung 1.2 umfaßt. Unter einem querschnitt- und längenveränderlichen Saugrohr 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung wird nur der Teil verstanden, der zwischen einer hier nicht dargestellten Drosseleinrichtung, beispielsweise einer Drosselklappe und der Verbrennungskraft­ maschine 10 angeordnet ist. In der Durchtrittsöffnung 1.2 sind Mittel zur Veränderung des Durchflußquerschnittes angeordnet, die jeweils aus einem elastisch aufblähbaren Dehnkörper 2 bestehen. Das Medium zur Aufblähung des Dehnkörpers 2 wird diesem über eine Anschlußleitung 3 zugeführt. Die Aufblähung des Dehnkörpers 2 erfolgt durch eine Über- oder Unterdruckbe­ aufschlagung. Allerdings würde auch die Möglichkeit bestehen, den Dehnkörper 2 so anzuordnen, daß er einen mittleren Durch­ laßquerschnitt durch die Durchtrittsöffnung 1.2 freigibt, ohne daß er von außen druckbeaufschlagt ist. Im unteren Drehzahl­ bereich könnte der Dehnkörper dann beispielsweise durch Über­ druck und im oberen Drehzahlbereich durch Unterdruck beauf­ schlagt werden, so daß sich im Hinblick auf einen guten Füll­ grad und einen geringen Kraftstoffverbrauch günstige Durchlaß­ querschnitte ergeben.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematisch Darstellung gezeigt. Die Anschlußleitung 3 ist gas- und flüssigkeitsdicht in einer Öffnung des Saugrohrkörpers 1.1 des Saugrohres 1 angeordnet. Zur Veränderung des Durchlaßquer­ schnittes der Durchtrittsöffnung 1.2 ist vorgesehen, daß ein fließfähiges Medium von einer Pumpe 11 durch die Anschluß­ leitung 3 in den Dehnkörper 2 gefördert wird. Je nach Betriebs­ drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bewirkt der elastische Dehnkörper 2 einen größeren oder kleineren Öffnungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung 1.2. Die Fördermenge von fließfähigem Medium durch die Pumpe 11 in den Dehnkörper 2 kann durch ein Kennfeld steuerbar sein, das beispielsweise in die elektro­ nische Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine integriert ist. Der elastisch aufblähbare Dehnkörper 2 ist an der Innen­ wand des Saugrohrkörpers 1.1 im Bereich seiner Festlegungs­ zonen 4, 5 gas- und flüssigkeitsdicht befestigt.

Zur Erzielung eines guten Betriebsverhaltens der Verbrennungs­ kraftmaschine in Verbindung mit weniger Schadstoffemissionen weist das Saugrohr eine veränderliche Durchtrittsöffnung 1.2 und eine veränderbare Länge auf.

In Fig. 1.1 wird die Verbrennungskraftmaschine 10 im Voll­ lastzustand bei hohen Drehzahlen betrieben. Das mehrteilige Saugrohr 1 weist eine minimale Länge auf, während der Dehn­ körper 2 den größtmöglichen Durchtrittsquerschnitt durch die Durchtrittöffnung 1.2 in Durchtrittsrichtung 6 frei gibt.

In Fig. 1.2 ist dagegen ein Zustand für niedrige Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine 10 dargestellt. Die Saugrohrlänge hat sich gegenüber der Darstellung 1.1 verlängert und der Dehnkörper 2 hat wegen Überdruckbeaufschlagung durch die Anschlußleitung 3 den Durchtrittsquerschnitt der Durchtritts­ öffnung 1.2 verringert. Durch die Durchtrennung 7 wurden zwei Teilstücke 8, 9 erzeugt, die in Durchtrittsrichtung 6 relativ zueinander verschiebbar ausgebildet sind. Das Verbindungs­ teil 15 verbindet die beiden Teilstücke 8, 9 in Durchtritts­ richtung 6 miteinander und dichtet die Durchtrittsöffnung 1.2 mit den beiden Teilstücken 8 und 9 gegen die Umgebung ab.

Zur Veränderung der Saugrohrlänge kann eine hier nicht darge­ stellte, selbsttätige Stelleinrichtung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl der Verbrennungs­ kraftmaschine die Länge des Saugrohrs 1 auf einen vorteilhaften Wert einstellt. Diese Stelleinrichtung kann beispielsweise durch einen hier nicht dargestellten Stellmotor gebildet sein, der mit einem Kennfeld der Motorsteuerung der Verbrennungskraft­ maschine 10 verbunden ist.

Zur Vergrößerung der Durchtrittsöffnung 1.2, insbesondere in Darstellung 4.1, kann das Verbindungsstück 15 auch radial außerhalb des Saugrohres 1 angeordnet sein. Eine solche Ausge­ staltung bewirkt einen größeren Durchlaßquerschnitt im Voll­ lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 und dadurch eine bessere Füllung der Brennräume.

Auch in den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 2 und 3 kann sowohl die Saugrohrlänge als auch der Durchtrittsquer­ schnitt der Durchtrittsöffnung 1.2 variiert werden. Die Durch­ trennung 7 teil den Saugrohrkörper 1.1 in zwei Teilstücke 8, 9 die in Durchtrittsrichtung 6 in ihrer Lage zueinander verändert werden können. Die beiden Teilstücke 8, 9 sind beispielsweise über die Befestigungselemente 14 und den Dehnkörper 2 gegenein­ ander abgedichtet. Der Dehnkörper 2 verformt sich bei Längen­ änderung des Saugrohrs 1 elastisch.

In den Fig. 2 und 3 ist der Dehnkörper 2, der hier aus einem Schlauch besteht, außenseitig am Saugrohr 1 festgelegt. Der Dehnkörper 2 bildet einen Teil des Saugrohres 1 und befindet sich in einem Gehäuse 13, das mit einer Anschlußleitung 3 versehen und am Saugrohr 1 festgelegt ist. In Fig. 2 ist als Beispiel die günstige Form für niedrige Drehzahlen dargestellt. Der Dehnkörper 2 verschließt die Durchtrittsöffnung 1.2 weitge­ hend dadurch, daß der Raum 12, der von dem Gehäuse 13 gas- und flüssigkeitsdicht gegen das Saugrohr 1 abgedichtet wird, mit Überdruck beaufschlagt ist. Der Dehnkörper 2 kann durch Be­ festigungselemente 14 im Bereich der Festlegungszonen 4, 5 am Saugrohrkörper 1.1 festgelegt sein.

In Fig. 3 ist das Saugrohr aus Fig. 2 dargestellt, wenn die anschließende Verbrennungskraftmaschine 10 im Vollastzustand bei hohen Drehzahlen betrieben wird. Eine Überdruckbeauf­ schlagung durch die Anschlußleitung 3 erfolgt kaum oder überhaupt nicht mehr. Der Dehnkörper 2 nimmt die in dieser Figur gezeigte Lage, beispielsweise durch eine verschieden starke Armierung aus gerichteten Fasern ein. Auch eine Ar­ mierung aus metallischen Werkstoffen könnte zur Anwendung gelangen. Der Durchtrittsquerschnitt durch die Durchtritts­ öffnung 1.2 ist, wie hier dargestellt, am größten. Turbulenzen im Bereich der Durchtrittsöffnung 1.2 treten aufgrund der an­ nähernd gleichmäßig ineinander übergehenden Bereiche, bestehend aus Saugrohrkörper 1.1 und Dehnkörper 2, nicht auf. Die Füllung der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine 10 ist dann am größten. Diese hier beispielhaft dargestellte Lage kann der Dehnkörper 2 beispielsweise auch dann einnehmen, wenn das ihn umgebende Gehäuse entlang seiner Innenseite eine Form aufweist, die der radial außenliegenden Kontur des Dehnkörpers 2 ent­ spricht und der Dehnkörper 2 beispielsweise ohne Druckbe­ aufschlagung oder durch Unterdruckbeaufschlagung daran anlegbar ist.

Die Darstellungen aus den Fig. 2 und 3 können auch dann Anwendung finden, wenn die Druckbeaufschlagung durch Unterdruck erfolgt. Dann weist der Dehnkörper eine herstellungsbedingte Gestalt auf, die der in Fig. 2 gezeigten Form entspricht. Eine Überdruckbeaufschlagung durch die Anschlußleitung 3 ist in diesem Fall entbehrlich. In Fig. 3 wird dann der Dehnkörper 2 mit Unterdruck durch die Anschlußleitung 3 beaufschlagt und nimmt, in Abhängigkeit von der Höhe des Unterdruckes, im wesentlichen die hier dargestellte Form ein.

Zur Veränderung der Länge kann das Saugrohr in zumindest einem Teilbereich beispielsweise als Wellrohr aus Metall ausgeführt sein. Die Veränderung der Länge kann durch mechanische, hy­ draulische oder pneumatische Mittel erfolgen. Der zur Betä­ tigung der Querschnittsveränderung im Saugrohr 1 erforderliche Über- bzw. Unterdruck kann durch Pumpen in Verbindung mit Druckspeichern erzeugt werden. Die Pumpen können beispielsweise elektrisch über das Bordnetz betrieben werden.

Claims (6)

1. Saugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit einer Durchtritts­ öffnung, wobei in der Durchtrittsöffnung zur Veränderung des Durchflußquerschnitts ein elastisch aufblähbarer Dehnkörper angeordnet ist, der mit dem Saugrohrkörper im Bereich von Festlegungszonen gas- und flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei die Festlegungszonen in Durchtritts­ richtung einen Abstand voneinander aufweisen und wobei der Saugrohrkörper eine Anschlußleitung zur bedarfsweisen Aufblähung des Dehnkörpers mit eine fließfähigen Medium umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohr­ körper (1.1) zwischen den Festlegungszonen (4, 5) quer zur Durchtrittsrichtung (6) durchtrennt ist und daß die durch die Durchtrennung (7) erzeugten Teilstücke (8, 9) relativ zueinander in Durchtrittsrichtung (6) verschieb­ bar und gegeneinander angedichtet sind.

2. Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnkörper (2) ringförmig gestaltet ist und die Durchtrittsöffnung (1.2) konzentrisch umschließt.

3. Saugrohr nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnkörper (2) nur in dem die Durchtritts­ öffnung (1.2) umschließenden Teilbereich elastisch verformbar ist.

4. Saugrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnkörper (2) in dem Teilbereich aus einem Schlauch besteht.

5. Saugrohr nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dehnkörper (2) die Durchtrittsöffnung (1.2) in seiner herstellungsbedingten Gestalt völlig verschließt.

6. Saugrohr nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Medium aus einer Flüssigkeit besteht.