WO1996022462A1 - Ansaugvorrichtung für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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WO1996022462A1
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Heinz Andress
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Definitions

  • the invention relates to an intake device for an internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • a suction device for a combustion engine is already known from DE-OS 40 41 786, in which a controllable shut-off device is provided to vary the passage opening through which the sucked-in air flows.
  • the shut-off device is located in a transverse channel located between two suction channels and is opened or closed by control commands from control electronics. The control commands are dependent on the speed of the internal combustion engine and on the temperature of the outside air, which is determined with a temperature sensor.
  • the invention is based on the object of developing an intake device for an internal combustion engine according to the preamble of the main claim that an adaptation is possible with simple means and without additional control devices. solution of the passage opening of the suction device to the operating states of the internal combustion engine is possible.
  • the suction device according to the invention achieves the stated object with the features specified in the characterizing part of the main claim.
  • the intake device according to the invention is particularly advantageous in that, in particular, the noise emission of the internal combustion engine is greatly reduced by a size of the passage opening for the intake air volume that is adapted to the speed in a simple manner.
  • a certain size of the passage opening is optimal for each speed of the internal combustion engine, with a small diameter leading to the lowest possible noise emission at low speeds.
  • variable, additional passage openings can also be made between the further inner tubes.
  • the structural designs of the variable passage openings, as described below, can be used here in the same way.
  • variable passage openings are realized in a simple manner by means of a passive flap mechanism which is formed in the intermediate space between the tubes which is fixed by web-like spacers.
  • a passive flap mechanism which is formed in the intermediate space between the tubes which is fixed by web-like spacers.
  • the flap mechanism here suffices to increase the intake pressure, for example when the speed of the internal combustion engine is increased.
  • the flap mechanism according to one of claims 3 to 5 is designed as an elastic sealing lip, which is held on one side in each case and can be moved away from the other tube surface in the movable part in such a way that it fully or partially releases the additional passage opening .
  • This elastic sealing lip is preferably made of a temperature-stable elastic material, e.g. B. elastomer, TPE or the like, so that the opening behavior is largely independent of temperature.
  • the free, movable parts of the sealing lip are designed to be as long as possible in order to promote temperature independence.
  • the elastic sealing lip is additionally slotted at the free end, so that the free parts are even more mobile.
  • a possibly necessary contact pressure of the free part on the other tube can be easily produced by an annular spring.
  • the at least one inner tube is somewhat longer than the respective outer tube and thus protrudes from the plane of the inlet opening. In this way, turbulence and a negative pressure in the additional passages are largely avoided, which adversely affect the suction behavior.
  • Figure 1 is a sectional view through a first embodiment of a suction device with an inner and an outer tube and an elastic sealing lip;
  • FIG. 2 shows a section through the suction device according to FIG. 1;
  • FIG. 12 shows an embodiment of the suction device with different lengths of the inner tube at the outlet opening.
  • FIG. 1 shows an intake device 1 for an internal combustion engine, not shown here, through which an air flow is drawn in according to arrow 2.
  • the suction device 1 has an inner tube 3, an outer tube 4 and web-like spacers 5 between the tubes 3 and 4.
  • the inner tube 3 is extended over the level of the inlet opening 6 by a predetermined amount.
  • An elastic sealing lip 7 is held on the outer tube 4 at the inlet opening 6 and has a part 8 which is freely movable within limits.
  • the sealing lip 7 is guided with the free part 8 obliquely to the rear in the suction direction, so that with a certain increase in the suction pressure the free part 8 of the sealing lip 7 moves away from the inner tube 3 and releases an additional passage opening for the air flow.
  • FIG. 2 shows a section through the suction device according to FIG. 1, which in particular illustrates the position of the web-like spacers 5 between the tubes 3 and 4.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the sealing lip 7 with the movable free part 8 in detail, a top view of the sealing lip 7 being shown in the right half of FIG.
  • slots 9 are provided according to FIG. 4, which support a movement of the free legs of the sealing lip.
  • the number and size of the slots 9 is selected as a function of the pressure conditions in the intake device or of the operating conditions of the internal combustion engine or the elasticity of the sealing lip 7.
  • folds 10 are attached, which support the opening of the sealing lip 7 in a manner comparable to the slots 9 with reference to FIG.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 6 also has an annular spring 11 which effects a predetermined contact pressure of the sealing lip on the inner tube 3.
  • annular spring 11 which effects a predetermined contact pressure of the sealing lip on the inner tube 3.
  • FIG. 7 and FIG. 8 each show a further exemplary embodiment of the sealing lip 7 with a belly-like extension of the free part 8, which in part can have a certain rigidity in an area 12.
  • the passage opening is also varied here by the arrangement of slots 9 (FIG. 7) or by folds 10 (FIG. 8).
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of an intake device 1 with a sealing lip 13 which is attached to the inner tube 3 and with its movable part lies against the outer tube 4. Further possible arrangements of the sealing lips 13 result from FIG. 10 (fastening in the region of the outlet opening 14 on the outer tube 4) and from FIG. 11 (fastening in the region of the outlet opening 14 on the inner tube 3).
  • the constructive embodiments of the sealing lips 13 are adapted here to the respective application cases and can use the features described in FIGS. 3 to 8 with regard to the mobility.
  • FIG. 12 shows a further design option for the inner tube 3, in which the inner tube 3 extends beyond the level of the outlet opening 14 in order to ensure the most favorable form in terms of flow technology when the air flow exits.
  • a dashed line 15 also indicates a shortened shape of the inner tube 3, in which the inner tube ends in front of the outlet opening 14. The most favorable design in each case, particularly with regard to noise emission, depends in particular on the type of combustion engine which requires the intake air.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung (1) für einen Verbrennungsmotor mit einer, mindestens teilweise variablen, Durchtrittsöffnung zur Anpassung des Ansaugverhaltens an die Betriebszustände des Verbrennungsmotors. Um eine optimale Verminderung der Geräuschemission, in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors zu erreichen, enthält die Ansaugvorrichtung (1) mindestens ein Innenrohr (3) und ein Außenrohr (4). Hierbei wird der angesaugte Luftstrom durch das Innenrohr (3) in jedem Betriebszustand und ein weiterer Luftstrom durch eine zusätzliche, in ihrer Größe variierbaren, Durchtrittsöffnung im Bereich zwischen dem jeweiligen Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) geführt. Die zusätzliche Durchtrittsöffnung ist mit einer elastischen Dichtlippe (7, 13) versehen.

Description

Ansau vorrichtunq für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Stand der Technik
Es ist bereits eine Ansaugvorrichtung für einen Verbren¬ nungsmotor aus der DE-OS 40 41 786 bekannt, bei der zur Variierung der Durchtrittsδffnung, durch die die angesaugte Luft strömt, ein steuerbares Absperrorgan vorhanden ist. Das Absperrorgan befindet sich in einem zwischen zwei An¬ saugkanälen befindlichen Querkanal und wird durch Steuerbe¬ fehle einer Steuerelektronik geöffnet oder geschlossen. Die Steuerbefehle sind abhängig von der Drehzahl des Verbren¬ nungsmotors und von der Temperatur der Außenluft, die mit einem Temperaturfühler ermittelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvor¬ richtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu fortzubilden, daß mit einfachen Mit¬ teln und ohne zusätzliche Steuervorrichtungen eine Anpas- sung der Durchtrittsöffnung der Ansaugvorrichtung an die Betriebszustände des Verbrennungsmotors möglich ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung löst die gestellte Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebe¬ nen Merkmalen.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ansaugvor¬ richtung dadurch, daß besonders die Geräuschemission des Verbrennungsmotors durch eine auf einfache Weise dreh¬ zahlangepaßte Größe der Durchtrittsöffnung für das ange¬ saugte Luftvolumen stark vermindert wird. Optimal ist für jede Drehzahl des Verbrennungsmotors eine bestimmte Größe der Durchtrittsöffnung, wobei bei niedrigen Drehzahlen ein kleiner Durchmesser zu einer möglichst geringen Geräusche¬ mission führt.
Gemäß der Erfindung ist bei kleineren Drehzahlen, bzw. bei einem geringen Ansaugvolumen nur das Innenrohr geöffnet und erst bei einer Erhöhung der Drehzahl oder einer Erhöhung des Ansaugvolumens wird eine zusätzliche, variabel erwei¬ terbare, Durchtrittsöffnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr hinzugenommen. Bei einer Verwendung von mehreren Innenrohren können die variablen, zusätzlichen Durchtritts- Öffnungen auch zwischen den weiteren Innenrohren angebracht werden. Die konstruktiven Ausgestaltungen der variablen Durchtrittsöffnungen, wie sie folgend beschrieben werden, sind hier jeweils in gleicher Weise anwendbar.
Die variablen Durchtrittsδffnungen sind auf einfache Weise mittels eines passiven Klappenmechanismus realisiert, der in dem durch stegartige Abstandhalter fixierten Zwischen¬ raum zwischen den Rohren gebildet ist. Zur Öffnung des Klappenmechanismusses genügt hier die Erhöhung des Ansaug¬ drucks, beispielsweise bei einer Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
In besonders vorteilhafter Weise ist der Klappenmechanismus nach einem der Ansprüche 3 bis 5 als eine elastische Dicht¬ lippe ausgeführt, die jeweils einseitig gehalten ist und im beweglichen Teil derart von der anderen Rohrfläche wegbe¬ wegbar ist, daß sie die zusätzliche Durchtrittsδffnung ganz oder teilweise freigibt. Diese elastische Dichtlippe ist vorzugsweise aus einem temperaturstabilen elastischem Werk¬ stoff, z. B. Elastomer, TPE oder ähnlichem, hergestellt, sodaß das Öffnungsverhalten weitgehend temperaturunabhängig ist. Hierbei sind die freien, beweglichen Teile der Dicht¬ lippe möglichst lang ausgebildet um die Tempera¬ turunabhängigkeit zu fördern.
Zur Verbesserung des Öffnungsverhaltens ist die elastische Dichtlippe am freien Ende zusätzlich geschlitzt, sodaß die freien Teile noch beweglicher sind. Ein eventuell notwendi¬ ger Anpreßdruck des freien Teils an das jeweils andere Rohr kann auf einfache Weise durch eine Ringfeder hergestellt werden.
Die weiter noch möglichen geometrischen Ausgestaltungen der elastischen Dichtlippe und die jeweils beste Anordnung - entweder an der Eintrittsδffnung, an der Austrittsδffnung oder dazwischen - ergibt sich jeweils aus dem speziellen Anwendungsfall, der durch Bauart und/oder Einsatzbedingun¬ gen des Verbrennungsmotors bestimmt wird.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn das mindestens eine Innen¬ rohr etwas länger ist als das jeweils äußere Rohr und somit aus der Ebene der Eintrittsöffnung herausragt. Auf diese Weise können Turbulenzen und ein Unterdruck in der zusätz- liehen Durchtrittsöffnung weitgehend vermieden werden, wel¬ che das Ansaugverhalten negativ beeinflussen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ansaugvorrich¬ tung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Aus¬ führungsbeispiel einer Ansaugvorrichtung mit einem In¬ nen- und einem Außenrohr und einer elastischen Dicht¬ lippe;
Figur 2 einen Schnitt durch die Ansaugvorrichtung nach Figur 1;
Figuren 3 bis 8 verschiedene Ausführungsformen der ela¬ stischen Dichtlippe;
Figuren 9 bis 11 verschiedene Anordnungsvarianten der elastischen Dichtlippe und
Figur 12 eine Ausführungsform der Ansaugvorrichtung mit unterschiedlichen Längen des Innenrohres an der Aus¬ trittsöffnung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist eine Ansaugvorrichtung 1 für einen hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor gezeigt, durch die ein Luftstrom gemäß Pfeil 2 angesaugt wird. Die Ansaugvor¬ richtung 1 weist ein Innenrohr 3, ein Außenrohr 4 und steg¬ artige Abstandhalter 5 zwischen den Rohren 3 und 4 auf. Das Innenrohr 3 ist hierbei über die Ebene der Eintrittsδffnung 6 um einen vorgegebenen Betrag verlängert. Obwohl bei die¬ ser und den folgenden Darstellungen nur ein Innenrohr 3 vorhanden ist, ist es prinzipiell möglich eine Mehrzahl von Innenrohren 3 vorzusehen, die mit den jeweils äußeren Roh¬ ren zusätzliche, variable Durchtrittsöffnungen gestalten. An der Eintrittsöffnung 6 ist am Außenrohr 4 eine elasti¬ sche Dichtlippe 7 gehalten, die einen in Grenzen frei be¬ weglichen Teil 8 aufweist. Die Dichtlippe 7 ist mit dem freien Teil 8 in Ansaugrichtung schräg nach hinten ge¬ führt, sodaß bei einer bestimmten Erhöhung des Ansaugdrucks der freie Teil 8 der Dichtlippe 7 sich vom Innenrohr 3 weg¬ bewegt und eine zusätzliche Durchtrittsöffnung für den Luftstrom freigibt.
In Figur 2 ist ein Schnitt durch die Ansaugvorrichtung nach Figur 1 gezeigt, der insbesondere die Lage der stegartigen Abstandhalter 5 zwischen den Rohren 3 und 4 verdeutlicht.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Dichtlippe 7 mit dem beweglichen freien Teil 8 im Detail, wobei in der rechten Hälfte der Figur 3 eine Draufsicht auf die Dicht¬ lippe 7 dargestellt ist.
Um die Beweglichkeit des freien Teils 8 der Dichtlippe 7 zu erhöhen, sind gemäß Figur 4 Schlitze 9 angebracht, die eine Fortbewegung der freien Schenkel der Dichtlippe unterstüt¬ zen. Die Anzahl und die Größe der Schlitze 9 wird in Abhän¬ gigkeit von den Druckverhältnissen in der Ansaugvorrichtung bzw. von den Einsatzbedingungen des Verbrennungsmotors oder Elastizität der Dichtlippe 7 gewählt. In Figur 5 sind an¬ statt der Schlitze 9 Falten 10 angebracht, die in ver¬ gleichbarer Weise wie die Schlitze 9 anhand der Figur 4 die Öffnung der Dichtlippe 7 unterstützen.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 weist zusätzlich zu den Schlitzen 9 noch eine Ringfeder 11 auf, die einen vor¬ gegebenen Anpreßdruck der Dichtlippe an des Innenrohr 3 be¬ wirkt. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es erforderlich, ein gewissermaßen passiv gesteuertes Öffnungsverhalten der Dichtlippe 7 zu gewährleisten, damit erst ab einem durch die Federwirkung der Ringfeder 11 vorgegebenen Ansaugdruck die zusätzliche Durchtrittsöffnung aktiviert wird.
Figur 7 und Figur 8 zeigen jeweils ein weiteres Ausfüh¬ rungsbeispiel der Dichtlippe 7 mit einer bauchartigen Er¬ weiterung des freien Teils 8, der zum Teil eine gewisse Steifigkeit in einem Bereich 12 aufweisen kann. Die Variie¬ rung der Durchtrittsöffnung erfolgt auch hier durch die An¬ ordnung von Schlitzen 9 (Figur 7) oder durch Falten 10 (Figur 8) .
Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ansaugvorrich¬ tung 1 mit einer Dichtlippe 13, die am Innenrohr 3 befe¬ stigt ist und mit ihren beweglichen Teil am Außenrohr 4 an¬ liegt. Weitere Anordnungsmöglichkeiten der Dichtlippen 13 ergeben sich aus Figur 10 ( Befestigung im Bereich der Aus- trittsöffnung 14 am Außenrohr 4) sowie aus Figur 11 (Befestigung im Bereich der Austrittsöffnung 14 am Innen¬ rohr 3) . Die konstruktiven Ausführungsformen der Dichtlip¬ pen 13 sind hier den jeweiligen Anwendungsfällen angepaßt und können sich dabei der in den Figuren 3 bis 8 beschrie¬ benen Merkmale hinsichtlich der Bewegbarkeit bedienen.
Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit des Innenrohrs 3 zeigt Figur 12, bei der das Innenrohr 3 über die Ebene der Aus- trittsδffnung 14 hinausgeführt ist um die strömungstech¬ nisch günstigste Form beim Austritt des Luftstroms zu ge¬ währleisten. Anhand einer gestrichelten Linie 15 ist auch eine verkürzte Form des Innenrohrs 3 angedeutet, bei der das Innenrohr vor der Austrittsöffnung 14 endet. Die je¬ weils günstigste Gestaltung, besonders hinsichtlich der Ge¬ räuschemission, hängt hierbei insbesondere von der Bauart des die Ansaugluft benötigenden Verbrennungsmotors ab.

Claims

Patentansprüche
1) Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
- mit einer, mindestens teilweise variablen, Durchtritts- Öffnung zur Anpassung des Ansaugverhaltens an die Betriebs- zustände des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Ansaugvorrichtung (1) mindestens ein Innenrohr (3) und ein Außenrohr (4) aufweist, wobei der angesaugte Luft¬ strom in jedem Betriebszustand durch das Innenrohr (3) und ein weiterer Luftstrom durch eine zusätzliche, in ihrer Größe variierbaren Durchtrittsöffnung im Bereich zwischen dem jeweiligen Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) gelangt.
2) Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- der Bereich zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) mittels stegartiger Abstandhalter (5) fixiert ist und sich ein passiver, klappenformiger Mechanismus in diesem Bereich befindet, der bei einer Erhöhung des Ansaugdrucks zu einer variablen Öffnung dieses Bereichs für den ange¬ saugten Luftstrom führt. 3) Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- der klappenförmige Mechanismus eine elastische Dichtlippe (7) ist, die an der Eintrittsöffnung (6) am Außenrohr (4) gehalten ist und daß
- die elastische Dichtlippe (7) in Ansaugrichtung schräg auf die äußere Fläche des Innenrohres (3) geführt ist, wo¬ bei die Dichtlippe (7) oder Teile davon vom Innenrohr (3) unter Überwindung einer Vorspannung in Ansaugrichtung weg¬ bewegbar ist.
4) Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- der klappenförmige Mechanismus eine elastische Dichtlippe (13) ist, die an der Eintrittsöffnung (6) oder der Aus- trittsöffnung (14) der Ansaugvorrichtung (1) entweder am Außenrohr (4) oder am Innenrohr (3) gehalten ist und daß
- die elastische Dichtlippe (13) mit ihren beweglichen Be¬ reichen an dem jeweils anderen Rohr anliegt, wobei die be¬ weglichen Bereiche oder Teile davon, vom jeweils anderen Rohr unter Überwindung einer Vorspannung in Ansaugrichtung wegbewegbar sind.
5) Ansaugvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
- die elastische Dichtlippe (7) mindestens vier vom Innen¬ rohr (3) radial zum Außenrohr (4) verlaufende Schlitze (9) mit einer vorgegebenen Länge aufweist .
6) Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
- die elastische Dichtlippe (7) mit einer Ringfeder (11) an das Innenrohr (3) angedrückt ist. 7) Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
- die elastische Dichtlippe (7) in Ansaugrichtung bauchför¬ mig erweitert ist und Bereiche mit erhöhter Steifigkeit aufweist.
8) Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Innenrohr (3) an der Eintrittsöffnung derart verlän¬ gert ist, daß es aus der Eintrittsebene (6) herausragt .
9) Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Innenrohr (3) an der Austrittsöffnung (14) derart verlängert ist, daß es aus der Austrittsöffnung (14) her¬ ausragt.
10) Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Innenrohr (3) an der Austrittsöffnung (14) derart verkürzt ist, daß es innerhalb des Außenrohres (4) endet.
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