DE4311744C2 - Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, um­ fassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit zumindest einer ersten Durch­ trittsöffnung, wobei in der ersten Durchtrittsöffnung zur Veränderung des Durchflußquerschnitts zumindest ein erstes Stellelement angeordnet ist, das aus einer drehbar im Saugrohrkörper gelagerten und mit der Begrenzungswandung der ersten Durchtrittsöffnung dichtend in Eingriff bringbaren Drosselklappe besteht, wobei der Saugrohrkörper im Bereich der Drosselklappe zumindest eine zweite Durchtrittsöffnung aufweist, die der ersten Durchtrittsöffnung als Bypass benachbart zugeordnet ist, wobei die zweite Durchtrittsöffnung durch zumindest ein zweites Stellelement verschließbar ist, das durch zumindest ein nur in Rich­ tung der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine in Offenstellung bringba­ res Einwegventil gebildet ist und wobei das Einwegventil durch ein differenz­ druckbetätigbares Flatterventil, das einen zungenförmig gestalteten Dichtkörper aufweist, gebildet ist.

Ein solches Ansaugrohr ist aus der EP 0 514 854 A2 bekannt. Die Flatterventile sind als Reedventile ausgebildet, wobei eine elektronische Steuerung vorgese­ hen ist, die die Gemischbildung in Abhängigkeit von der Last und/oder der Dreh­ zahl der Verbrennungskraftmaschine beeinflußt. Hinweise auf den Werkstoff der Dichtkörper der Reedventile, auf deren jeweilige Ausgestaltung und auf deren Funktion in Verbindung mit den entsprechenden Ventilsitzen, können der vor­ bekannten Druckschrift nicht entnommen werden. Die Reedventile verhindern, ein Rückströmen des Luft-Kraftstoffgemischs aus dem Brennraum in das An­ saugrohr. Ein derartiges Rückströmen ins Ansaugrohr tritt aufgrund der Kolben­ bewegung und der Ventilüberschneidung verstärkt im unteren Drehzahlbereich auf, wenn die Kraft der Gasströmung relativ gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugrohr einer Verbrennungs­ kraftmaschine der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die Eigen­ frequenzen der Dichtkörper in Offenstellung voneinander abweichen und daß die betriebsbedingten Geräuschemissionen des Ventils verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 ge­ löst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Dichtkörper aus einem polymeren Werkstoff bestehen und daß die einander in Umfangsrich­ tung benachbarten Dichtkörper voneinander abweichende Federsteifigkeiten aufweisen. Dadurch, daß die Dichtkörper aus einem polymeren Werkstoff be­ stehen, sind sekundäre Dichtelemente, die den Dichtkörper und den Dichtsitz in Geschlossenstellung des Flatterventils gegeneinander abdichten, entbehrlich. Der teilearme Aufbau des Flatterventils ist in wirtschaftlicher und fertigungs­ technischer Hinsicht von hervorzuhebender Bedeutung.

Dadurch, daß die einander in Umfangsrichtung benachbarten Dichtkörper eine voneinander abweichende Federsteifigkeit aufweisen, weichen die Eigenfrequen­ zen der Dichtkörper voneinander ab und durch die unterschiedlichen Anregungs­ frequenzen werden die betriebsbedingten Geräuschemissionen des Ventils ver­ ringert. Dazu können die Dichtkörper aus gleichem Werkstoff bestehen und un­ terschiedliche Wandstärken aufweisen oder bei gleicher Wandstärke aus unter­ schiedlichem Werkstoff bestehen.

Die drosselnde Wirkung des Einwegventils innerhalb der zweiten Durchtrittsöff­ nung wird bei hohen Motordrehzahlen, wenn eine möglichst gute Füllung der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine mit Luft-Kraftstoffgemisch gefor­ dert ist, vollständig umgangen, in dem die Drosselklappe voll geöffnet ist, so daß das Einwegventil infolge des vergleichsweise größeren Strömungswider­ stands nicht durchströmt wird. Bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch das Ansaugrohr wird ein Rückströmen des Luft-Kraftstoffgemischs aus den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine dadurch verhindert, daß die Drosselklappe die erste Durchtrittsöffnung verschließt und das unverbrannte Gas den Brennräumen durch das das Einwegventil und die zweite Durchtritts­ öffnung zugeführt wird.

Durch Differenzdruck betätigbare Flatterventile, die als Rückschlagventile aus­ gebildet sind, weisen einen einfachen sowie teilearmen Aufbau auf und gewähr­ leisten unter Vermeidung von Wartungsaufwand gleichbleibend gute Ge­ brauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer.

Die zweite Durchtrittsöffnung kann die erste Durchtrittsöffnung außenseitig umschließen, wobei das Flatterventil einen ringförmigen Käfig aus formstabilem Werkstoff umfaßt, der relativ unbeweglich im Saugrohrkörper festgelegt ist und die zweite Durchtrittsöffnung bildet, wobei die Innenumfangsfläche des Käfigs mit der Drosselklappe dichtend in Eingriff bringbar ist und das Flatterventil eine der Zahl der Durchbrechungen im Käfig entsprechende Zahl von Dichtkörpern aufweist und wobei die Durchbrechungen jeweils als Ventilsitz ausgebildet und mit den zungenförmig gestalteten Dichtkörpern dichtend in Eingriff bringbar sind. Derartige Flatterventile haben einen im Vergleich zu ihrer Baugröße großen Durchtrittsquerschnitt, wobei die kreisförmig um die Drosselklappe angeordne­ ten Dichtkörper Turbulenzen im anschließenden Saugrohrkörper weitgehend ausschließen. Um den Verlust von Luft-Kraftstoffgemisch aus den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine möglichst gering zu halten, ist es sinnvoll, das Flatterventil so nah wie möglich am Einlaßventil der Verbrennungskraftmaschine, das heißt möglichst nahe am oder im Zylinderkopf anzuordnen.

Um den Strömungswiderstand durch das Einwegventil auch bei niedrigen Dreh­ zahlen der Verbrennungskraftmaschine, bis zum Öffnen der Drosselklappe, mög­ lichst gering zu halten, so daß auch in diesem Betriebszustand der Verbren­ nungskraftmaschine möglichst große Volumenströme von Luft-Kraftstoffgemisch der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden können, hat es sich als vor­ teilhaft bewährt, daß mehrere, bevorzugt drei bis acht, gleichmäßig in Umfangs­ richtung verteilte Dichtkörper vorgesehen sind.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ansaugrohrs in längsgeschnit­ tener Darstellung gezeigt.

In Fig. 2 ist das Ansaugrohr aus Fig. 1 in einer Ansicht - von der Verbrennungs­ kraftmaschine aus betrachtet - dargestellt.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei das An­ saugrohr mehrteilig ausgebildet ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ansaugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt, wobei der Saugrohrkörper 1 aus polymerem Werkstoff besteht und eine erste und zweite Druchtrittsöffnung 2, 6 aufweist, die jeweils zur Verände­ rung des Durchflußquerschnitts mit Stellelementen 3, 7 versehen sind. Das erste Stellelement 3 ist durch eine Drosselklappe 5 gebildet, die auf einer Drosselklap­ penwelle befestigt und durch diese im Ansaugrohr gelagert ist. Die zweite Durchtrittsöffnung 6 wird durch einen Käfig 9 eines Einwegventils 8 gebildet, das als Rückschlagventil nur in Richtung der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Die zweiten Durchtrittsöffnungen 6 werden durch die Durchbrechungen 10 des Käfigs 9 gebildet, wobei die Durchbrechungen 10 als Ventilsitz 12 ausgebildet und Dichtkörpern 11 aus elastomerem Werkstoff in Eingriff bringbar sind.

Das Ansaugrohr ist in Fig. 1 direkt am Zylinderkopf in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils der Verbrennungskraftmaschine angeflanscht. Das Einwegventil 8 ist an der der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Stirnseite des Saugrohr­ körpers 1 befestigt, wobei der Käfig 9 mit seinem Innenumfang die Begren­ zungswandung 4 der ersten Durchtrittsöffnung 2 bildet. Die Drosselklappe ist drehbar innerhalb des Saugrohrkörpers 1 gelagert. Die Dichtkörper 11 des Ein­ wegventils 8, die in diesem Ausführungsbeispiel aus elastomerem Werkstoff bestehen, sind jeweils durch ein Befestigungselement gasdicht am Käfig 9 be­ festigt.

In Fig. 2 ist das zweite Stellelement 7 aus Fig. 1 in einer Ansicht dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs gleichmäßig in Umfangsrichtung ver­ teilte, zweite Durchtrittsöffnungen 6 vorgesehen.

Die hier nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine wird in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel im unteren Drehzahlbereich betrieben, so daß die Luft oder das Luft-Kraftstoffgemisch nur die zweiten Stellelemente 7 durchströmt und den Brennräumen zugeführt wird. Um ein Rückströmen des Gemisch, bedingt durch die oszillierende Bewegung des Kolbens und die Ventilüberschneidung der Ver­ brennungskraftmaschine zu verhindern, sind die Dichtkörper 11 derart ausge­ bildet, daß sie bei relativem Überdruck auf der der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite selbsttätig in Geschlossenstellung bringbar sind.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das ein ähnliches An­ saugrohr zeigt, wie das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 ist das Ansaugrohr aus Fig. 3 mehrteilig ausge­ bildet, wobei das zweite Stellelement 7 zwischen zwei in axialer Richtung be­ nachbarten Teile 1.1, 1.2 des Saugrohrkörpers 1 angeordnet ist.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die nicht dargestellte Verbrennungskraftma­ schine mit hohen Drehzahlen im Vollastzustand betrieben. Um die Strömungs­ verluste in diesem Betriebszustand gering zu halten, ist die Drosselklappe 5 und der ersten Durchtrittsöffnung 2 voll geöffnet. Die zweite Durchtrittsöffnung 6 ist durch die Dichtkörper 11, die mit den Ventilsitzen 12 in Eingriff sind, ver­ schlossen.

Um eine exakte Positionierung des zweiten Stellelements 7, bezogen auf die Drosselklappe 5, die innerhalb des Saugrohrkörpers 1 angeordnet ist, zu ge­ währleisten, ist dieser mit einem Zentrierbund 13 versehen, in dem der Käfig 9 aufgenommen ist. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß der Käfig 9 und der Saug­ rohrkörper 1 eine vormontierbare Einheit bilden, was in montagetechnischer Hinsicht und im Hinblick auf die Minimierung von Montagefehlern von hervor­ zuhebender Bedeutung ist.

Claims (3)

1. Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit zumindest einer ersten Durchtritts­ öffnung, wobei in der ersten Durchtrittsöffnung zur Veränderung des Durchflußquerschnitts zumindest ein erstes Stellelement angeordnet ist, das aus einer drehbar im Saugrohrkörper gelagerten und mit der Begren­ zungswandung der ersten Durchtrittsöffnung dichtend in Eingriff bringbaren Drosselklappe besteht, wobei der Saugrohrkörper im Bereich der Drossel­ klappe zumindest eine zweite Durchtrittsöffnung aufweist, die der ersten Durchtrittsöffnung als Bypaß benachbart zugeordnet ist, wobei die zweite Durchtrittsöffnung durch zumindest ein zweites Stellelement verschließbar ist, das durch zumindest ein nur in Richtung der angeschlossenen Verbren­ nungskraftmaschine in Offenstellung bringbares Einwegventil gebildet ist und wobei das Einwegventil durch ein differenzdruckbetätigbares Flatter­ ventil, das einen zungenförmig gestalteten Dichtkörper aufweist, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtkörper (11) aus einem polymerem Werkstoff bestehen und
daß die einander in Umfangsrichtung benachbarten Dichtkörper (11) von­ einander abweichende Federsteifigkeiten aufweisen.

2. Ansaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Durchtrittsöffnung (6) die erste Durchtrittsöffnung (2) außenseitig um­ schließt, daß das Flatterventil einen ringförmigen Käfig (9) aus formstabi­ lem Werkstoff umfaßt, der relativ unbeweglich im Saugrohrkörper (1) fest­ gelegt ist und die zweite Durchtrittsöffnung (6) bildet, daß die Innenum­ fangsfläche des Käfigs (9) mit der Drosselklappe (5) dichtend in Eingriff bringbar ist, daß das Flatterventil eine der Zahl der Durchbrechungen (10) im Käfig (9) entsprechende Zahl von Dichtkörpern (11) aufweist und daß die Durchbrechungen (10) jeweils als Ventilsitz (12) ausgebildet und mit den zungenförmig gestalteten Dichtkörpern (11) dichtend in Eingriff bring­ bar sind.

3. Ansaugrohr nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis acht gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Dichtkörper (11) vorgesehen sind.