DE2249733A1

DE2249733A1 - Ansauganlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2249733A1
Application number: DE2249733A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Kuehnel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1974-04-18

Description

Ansauganlage für Brenkraftmaschinen Die Erfindung. bezieht sich auf eine Ansauganlage für Brennkraftmaschinen mit in Abhangigkeit von der Maschinendrehzahl veränderbarer Eigenfrequenz.
Bekanntlich wird bei einer Brennkraftmaschine mit pulsierender Ansaugung infolge des periodischen Schließens der gesteuerten Saugöffnung der Maschine eine Gas schwingung in der vor der Saugöffnung liegenden Ansauganlage angeregt, die sich dem eigentlichen Ansaugvorgang überlagert.
Wenn dabei die der Drehzahl des Motors proportionale Schwingungsanregungsfreuenz mit der Eigenfrequenz der Ansauganlage oder einer ihrer Harmonischen übereinstimmt, kommt es zu der sogenannten Stoßaufladung, bei der die Füllung des Motors infolge gleicher Richtung von Schwingung und Ansaugvorgang wesentlich verbessert wird. Häufig werden deshalb die Schwingungsparameter der Ansauganlage durch entsprechende Bemessung von Durchmesser und Länge der Ansaugrohrleitung so gewählt, daß der Aufladeeffekt bei Vollastdrehzahl auftritt. Gleichzeitig mit einer dadurch in einem verhältnismäßig engen Drehzahlbereich erzielbaren Drehmoment- und Leistungssteigerung wird jedoch eine Verschlechterung dieser Motorkenndaten in unteren Drehzahlbereichen in Kauf genommen. Da dort nämlich die Gasschwingung dem Ansaugvorgang direkt entgegengerichtet sein kann, wird die Füllung des Motors und damit das Drehmoment und die Leistung wesentlich herabgesetzt.
Um diesen Tf'fekt zu vermeiden, ist es auch schon bekannt, die Ansaugleitungen für Brennkraftmaschinen in Form ineinanderschiebbarer Rohre auszugestalten, um auf diese Weise die Gesamtiange und damit die Eigenfrequenz der Ansaugleitung den unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine anzupassen. Diese Konstruktion erfordert jedoch nicht zuletzt wegen der platzraubellden Anordnung einer Steuervorrichtung zur Veränderung der Ansaugleitungslänge einen so hohen Bauaufwand, daß ihre Anwendung bisher nur für Versuchszwecke möglich erschien.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ansauganlage der oben bezeichneten Art zu schaffen, die mit vertretbarem Bauaufwand eine wirkungsvolle Anpassung der Eigenfrequenz der Ansaugrohranlage an die Maschinendrehzahl ermöglicht, um auf diese Weise die Momentencharakteristik der Brennkraftmaschine zu optimieren.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß ein die Eigenfrequenz der Ansauganlage durch Zu- oder Abschalten von Ansaugrohrvolumina verändernder Steuerschieber vorgesehen ist.
Die Erfindung geht dabei davon aus, daß die Eigenfrequenz der Ansaugrohranlage nicht allein durch Veränderung der Länge oder des Durchmessers der Ansaugrohrleitung, sondern auch durch gesteuertes Zu- oder Abschalten von Rohrvolumina variiert werden kann. Dabei ergibt sich zudem der Vorteil, daß die Anordnung eines Steuerschiebers einen wesentl:ieh geringeren Aufwand erfordert als eine Vorrichtung zur Ve rän de rang der Länge der Ansaugrohrleitungen.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrvergaseranlage, bei der die den einzelnen Vergasern zugeordnelell Ansaugrohre durch einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind, vorgeschlagen, daß der Steuerschieber in dem Verbindungskanal angeordnet ist und in der Weise betätigt wird, daß er bei hoher Drehzahl und Vollast den Verbindungskanal sperrt.
Die Erfindung zieht dabei also in besonders vorteilhafter Weise zur Veränderung der Eigenfrequenz des Ansaugsystems eines Vergasers in einer Idehrvergaseranlage das Volumen des benachbarten Saugtraktes heran. Da zudem häufig schon zwischen den einzelnen Vergasern Verbindungskanäle angeordnet sind, besteht der einzige Mehraufwand der Erfindung nur noch in der Anordnung eines besonderen Steuerschiebers in diesem Kanal.
Aus der US-Patentschrift 2 126 649 ist es zwar schon bekannt, bei einer Brennkraftmaschine mit unabhängig arbeitenden Vergasern die den Vergasern zugeordneten beiden Ansaugrohre über einen Kanal mit einem darin angeordneten Drehschieber zu verbinden. Diese Konstruktion verfolgt jedoch einen völlig anderen Zweck, nämlich den, für den jeweils ansaugenden Zylinder bei Vollast und hoher Drehzahl einen größeren Vergaserquerschnitt zur Verfügung zu stellen. Demzufolge wird der Drehschieber auch bei hohem Luftdurchsatz, d. h. bei Vollast und hoher Drehzahl, geöffnet, also gerade entgegengesetzt zu dem erfindungsgemäßen Steuerschieber betätigt.
Zur Betätigung des Steuerschiebers kann in einfachster Weise ein Elektromagnet vorgesehen sein, in dessen Stromkreis ein von er Stellung des Gaspedals gesteuerter Schalter angeordnet ist. Dabei kann der Schalter als am Gaspedal angeordneter Berührungsschalter ausgebildet sein, der bei durchge tretenem Gaspedal ge cchlossen ist.
Weitere Vor-Leile und ie wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise in Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ansauganlage für einen Vierzylinder-Viertakt-;Bo7er motor mit einer Zweivergaser-Anlage und Fig. 2 eine seitliche Ansicht dieser Ansauganlage.
In der Zeichnung sind mit den Positionsziffern 1 bis 4 die den einzelnen Zylindern zugeordneten Saugflansche bezeichnet. Die Ansauganlage weist zwei Vergaser 5 und 6 auf, die über jeweils ein sich in zwei Arme gabelndes Saugrohr 7 bzw. 8 mit jeweils zwei Saugflanschen verbunden sind. Dabei verbindet das Saugrohr 7 den Vergaser 5 mit den Saugflanschen 1 und 3, während das Saugrohr 8 den Vergaser 6 an die Saugflansche 2 und 4 anschließt. Die Zündung in den den Saugflanschen zugeordneten Zylindern erfolgt bei dem hier gewählten Beispiel eines Vierzylinder-Viertakt-Boxermotors in der Reihenfolge 1-4-3-2.
Mit 9 ist eine Verbindungsleitung zwischen den beiden Saugrohren 7 und 8 bezeichnet, die ein Gehäuse 11 für einen die Verbindungsleitung 9 sperrenden Schieber 10 aufweist.
Mit 16 ist in der Figur 1 die Achse der Kurbelwelle des Motors angedeutet.
Wie aus der Figur 2 näher zu ersehen ist, ist der Steuerschiebe-r 10 als ein in dem Gehause 11 gleitender Kolben ausgebildet, der in der ausgezogenen Stellung die Verbindungsleitung 9 freigibt und in der strichpunktierten Stellung 10 die Verbindungsleitung absperrt Der Steuerschieber 10 weist eine Kolbenstange 12 auf und wird von einer Zugfeder 14 in der die Verbindungsleitung 9 freigebenden Ruhestellung gehalten Mit 13 ist eine im unteren Teil des Gehäuses 11 angeordnete Spule bezeichnet, bei deren Erregung de Steuerschieber 10 entgegen der Kraft der Zugfeder 14 in die Sperrstellung 10' gezogen wird. Die Erregung der Spule 13 kann nun in einfacher Weise durch einen in den Stromkreis der Spule gelegten Schalter gesteuert erden, der bei durchgetretenem Gaspedal geschlossen ist. Dazu kann der Schalter als am Gaspedal angeordneter Berührungsschalter ausgebildet sein. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Steuerschieber 10 bei durchgetretenem Gaspedal9 also bei Vollast und hoher Motordrehzahl, die Verbindungsleitung 9 zwischen den Sa;ugrohren 7 und 8 absperrt. Selbstverständlich kann die Erregung de des Elektromagneten 13 auch auf andere Weise gesteuert werden, etwa durch einen Schalter, der bei einer bestimmten, mit Meßgebern gemessenen Motordrehzahl eingelegt wird. Auch ist es möglich, den Steuerschieber 10 auf andere als die hier gezeigte elektromagnetische Weise zu betätigen, In jedem Pall sill jedoch gemäß der Erfindung die Verbindungsleitung 9 zwischen den beiden Saugrohren 7 und 8 bei hohen Vollast-Drehzahlen abgesperrt werden, damit die vor den ansaugenden Zylindern liegende Saugrohrleitung zur Erzielung des Stoßaufladeeffektes eine hohe Eigenfrequenz hat, während bei niedrigeren Drehzahlen durch Öffnung der Verbindungsleitung 9 die Saugrohranlage eine den niedrigeren Drehzahten angepaßte niedrigere Eigenfrequenz aufweist. Durch eine damit erreichbare gezielte Änderung der Saugsystemeigenfr@quenz kann der Stoßaufladeeffekt in einem breiten Drehz@hlbereich herbeigeführt werden. Dadurch ergibt sich eine hohe @eistung bei gleichzeitig gutem Drehmoment auch im unter@@ Drehzahl@ereich und damit die Möglichkeit,im Normalb@@@ eb eine @raftfahrzeuges schaltarm zu fahren.
Auch @@ durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Motorsauganlage eine Erleichterung für die Lösung der Abgasemissionsprobleme geschaffen werden, de Wegen der verbesserten Motorkennung die für die Abgasentgiftung in Kauf zu nehmenden Leistungseinbußen nicht mehr so stark ins Gewicht fallen.
In einer verfeinerten Ausführung könnte der Steuerschieber auch kontinuierlich, beispielsweise durch eine Kurvenscheibe, in Abhängigkeit von den Motorbetriebsdaten, wie Motordrehzahl und Drosselklappenstellung, verstellt werden. Die Drosselklappenstellung sollte für ein kultiviertes Betriebsverhalten rie. Motors jedenfalls in der Nähe der Vollastsiellung, berücksichtigt werden und zwar in der Weise, daß der Auflad@@organg nicht schlagartig, sondern kontinuierlich ab etwa @@ @ Dros@elklappenstellung einsetzt.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Ansauganlage für Brennkrafimaschinen mit in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl veränderbarer Eigenfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Sigenfrequenz. durch Zu- oder Abschalten von Qnsaugrohrvolumlna verändennder Steuerschieber (10) vorgesehen ist0

2. Ansauganlage nach Anspruch 1 für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrvergaseranlage, bei der die den einzelnen Vergaser zugeordneten Ansaugrohre durch einen Ausgleichskanal mit-einander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (10) in dem Ausgleichskanal (9) angeordnet ist und in der Weise betätigt wird, daß er bei hoher Drehzahl und Vollast den Ausgleichskanal sperrt.

3. Ansauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Steuerschiebers eine elektromagnetische Spule (13) vorgesehen ist, in deren Stromkreis ein von der Stellung des Gaspedals gesteuerter Schalter angeordnet ist.

4. Ansauganlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter als am Gaspedal angeordneter Beruhrungsschalter ausgebildet ist, der bei durchgetretenem Gaspedal geschlossen ist.

5. Ansauganlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (10) kontinuierlich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung verstellt wird.

L e e r s e i t e