DE3807193A1 - Ansaugvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des ersten An­ spruchs angegebenen Art und geht aus von der US 28 35 235.

Beschrieben ist darin eine in ihrer Länge veränderbare Ansaugleitung, welche sich durch einen äußerst geringen Raumbedarf sowie eine einfach realisierbare Verstell­ mechanik auszeichnet. Basierend auf jedem bekannten Prinzip sind weitere derartige Ansaugvorrichtungen bekannt geworden. Genannt seien beispielweise die in der DE-OS 34 33 653 oder der DE-OS 34 46 377 gezeigten Ausführungsbeispiele, welche Vereinfachungen hinsicht­ lich des Bauaufwandes sowie unter dem Aspekt der Dich­ tigkeit optimierte Varianten beschreiben.

Es hat sich gezeigt, daß bei vertretbarer Baugröße jener Ansaugvorrichtungen die damit erzielbaren Ergebnisse an einer Brennkraftmaschine nicht vollständig befriedigen können. Betrachtet man das breite Drehzahlspektrum, innerhalb dessen heutige Pkw-Brennkraftmaschinen betrie­ ben werden, so stellt man fest, daß die für eine opti­ male Schwingrohrabstimmung erforderliche Saugrohrlänge einen weiten Bereich abdecken müßte. Da zur Minimierung der Strömungswiderstände andererseits ein gewisser Saugrohrquerschnitt nicht unterschritten werden sollte, würde eine derartige Sauganlage trotz des prinzipiellen Vorteiles äußerst großvolumig bauen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ansaugvorrich­ tung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß bei geringem Bauvo­ lumen ein breites Resonanzspektrum erzielbar ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Da sich die Resonanzfrequenz eines Schwingrohres nicht nur aus der wirksamen Schwingrohrlänge ermittelt, sondern daneben auch vom Schwingrohrquerschnitt beein­ flußt wird, kann die Resonanzfrequenz im breiteren Maße verändert werden, wenn beide Einflußparameter, also Schwingrohrlänge und Schwingrohrquerschnitt variiert werden. Da sich die Resonanzfrequenz darüber hinaus annähernd proportional mit dem Saugrohrquerschnitt und annähernd indirekt proportional mit der Quadratwurzel der Saugrohrlänge ändert, ist es besonders vorteilhaft, wenn Saugrohrlänge und Saugrohrquerschnitt gegenläufig verändert werden, wenn also beispielsweise eine Ver­ größerung der wirksamen Saugrohrlänge mit einer Verrin­ gerung des wirksamen Saugrohrquerschnittes einhergeht.

Vorteilhafte konstruktive Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche 3-8.

Um durch Verdrehen der Luftkammer zusammen mit der wirksamen Saugrohrlänge den wirksamen Saugrohrquer­ schnitt zu verändern, kann die trommelförmige Luftkammer exzentrisch innerhalb der spiralförmig ausgebildeten Saugrohr-Außenwand gelagert sein. Eine derartige vor­ zugsweise zylindrisch geformte Luftkammer ist einfach zu fertigen. Alternativ kann die Luftkammer aber auch einen spiralförmigen Querschnitt aufweisen. In jedem Falle ist diese vorzugsweise zentrisch zur kreisförmig angeordne­ ten Saugrohr-Außenwand gelagert. Dabei zeichnet sich die letztgenannte Ausführungsform durch einen äußerst geringen Raumbedarf aus.

Da - abweichend von der bekannten Ausführungsform - auch der wirksame Saugrohrquerschnitt durch Verdrehen der Luftkammer veränderbar ist, muß im Übergangsbereich zwischen dieser sowie einem starren Teil des Zylinder­ saugrohres - insbesondere dem Austrittsstutzen in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine - ein beweglicher Steg vorgesehen sein, welcher konstruktiv einfach, dabei jedoch zuverlässig als eine an den starren Teil des Saugrohres schwenkbar angelenkte Klappe ausgebildet sein kann. Zur sicheren Abdichtung liegt jene Klappe unter Vorspannung stehend mit ihrem freien Ende auf der Wand der Luftkammer auf.

Das Kennzeichen des Anspruchs 7 erlaubt es, die wirksame Saugrohrlänge in platzsparender Bauweise noch größer zu gestalten. Dazu ist das Saugrohr bzw. die kanalförmig ausgebildete Austrittsöffnung quasi spiralförmig be­ reichsweise um die Luftkammer gewickelt.

Anspruch 8 schließlich nennt eine vorteilhafte Ausbil­ dung einer erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung für eine mehrzylindrische Brennkraftmaschine. Um die resultierende Baulänge, welche sich durch Aneinanderreihen der ein­ zelnen Saugrohre ergibt, gering zu halten, können die Dichtungen zwischen der Luftkammer-Wand sowie den einzelnen Saugrohr-Außenwänden ähnlich den bekannten Kolben-Dichtringen ausgebildet sein. Auch jene Maßnahme reduziert das Bauvolumen und gewährleistet darüber hinaus eine besonders sichere Abdichtung bei gleichzei­ tiger langer Lebensdauer.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei ist zum besseren Verständnis ein Schnitt durch ein Zylindersaugrohr für zwei verschiedene wirksame Saug­ rohrlängen bzw. Saugrohrquerschnitte dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung durch ein einzelnes Zylinder-Saugrohr in der Position für minimale wirksame Saugrohrlänge sowie maximalen wirk­ samen Saugrohrquerschnitt,

Fig. 2 den gleichen Querschnitt wie Fig. 1 in der Position für maximale wirksame Saugrohrlänge sowie minimalen wirksamen Saugrohrquerschnitt, sowie

Fig. 3 nebeneinander den Schnitt A-A sowie B-B aus Fig. 2 durch eine erfindungsgemäße Ansaugvor­ richtung für eine mehrzylindrige Brennkraft­ maschine.

Eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Ansaugvor­ richtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus einer kreiszylinderförmigen Außenstruktur, welche zugleich die Außenwand 2 eines Zylindersaugrohres 3 bildet, sowie aus einer innerhalb dieser bogenförmigen Außenwand 2 zentrisch angeordneten, einen spiralförmigen Querschnitt aufweisenden trommel­ förmigen Luftkammer 4. Während das Zylindersaugrohr 3 an der Schnittstelle 5 über einen Austrittsstutzen 10 in einen Ansaugkanal eines Brennkraftmaschinen-Zylinder­ kopfes mündet (nicht gezeigt), steht die Luftkammer 4 über einen Ansaugstutzen 6 mit der Umgebungsluft in Verbindung. Da für jeden Zylinder ein separates Zylinder-Saugrohr 3 vorgesehen ist, weist die sich in Längsrichtung der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung 1 erstreckende Luftkammer 4 entsprechend viele Austritts­ öffnungen 7 in die Zylinder-Saugrohre 3 auf. Zur Erzie­ lung einer größeren Saugrohrlänge ist jede Austritts­ öffnung 7 dabei als ein die Luftkammer 4 zumindest bereichsweise spiralförmig umhüllender Kanal 16 ausge­ bildet. Mit dieser Gestaltung ist es möglich, die Innenwand des Kanales 16 mit der Wand 8 der Luftkammer zusammenfallen zu lassen. Für die Außenwand des Kana­ les 16 ist ein separater Wandabschnitt 17 vorgesehen.

Auch die Innenwand des Zylinder-Saugrohres 3 wird zumindest teilweise von der Wand 8 der Luftkammer 4 bzw. dem Wandabschnitt 17 gebildet. Dabei ist der das Saug­ rohr 3 bestimmende Teilbereich der Wand 8 bzw. des Wandabschnittes 17 abhängig von der jeweiligen Position der Luftkammer 4 bezüglich zur starren Saugrohr-Außen­ wand 2.

Während das freie Ende 9 des Wandabschnittes 17 an der Innenseite der Saugrohr-Außenwand 2 anliegt, ist im Übergangsbereich zwischen dem Austrittsstutzen 10 der Ansaugvorrichtung 1 zu der von der Wand 8 bzw. den Wandabschnitt 17 gebildeten Innenwand des Saugrohres 3 eine schwenkbar angeordnete Klappe 11 vorgesehen, welche mit ihrem freien Ende unter Vorspannung stehend auf der Wand 8 bzw. dem Wandabschnitt 17 aufliegt. Aufgebracht wird die erforderliche Vorspannkraft von einer Schrau­ benfeder 12. Für die Klappe 11 ist ein Schwenklager 13, für die Luftkammer 4 ein Drehlager 14 vorgesehen (Fig. 3).

Da die Ansaugvorrichtung für eine mehrzylindrige Brenn­ kraftmaschine vorgesehen ist, sind mehrere dieser Zylinder-Saugrohre 3 nebeneinander angeordnet. Versorgt werden diese Zylinder-Saugrohre 3 von einer gemeinsamen Luftkammer 4. Fig. 3 zeigt diese Anordnung für zwei Saugrohre in Form zweier verschiedener Schnitte (A-A bzw. B-B aus Fig. 2). Um dabei das Bauvolumen der Ansaugvorrichtung 1 weiter zu reduzieren, sind die Dichtungen zwischen den einzelnen Saugrohr-Außenwänden 2 sowie den Begrenzungswänden 18 der Saugrohre bzw. der Wand der Luftkammer 4 in Form der bekannten Kolben- Dichtringe ausgebildet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ansaugvorrich­ tung 1 wird durch Vergleich der Fig. 1 und 2 beson­ ders deutlich:

Befindet sich die Luftkammer 4 in der in Fig. 1 gezeig­ ten Position, so besitzt das Zylinder-Saugrohr 3 im wesentlichen den mit X bezeichneten wirksamen Quer­ schnitt sowie die mit l bezeichnete wirksame Saugrohr­ länge. Mit der in Fig. 2 dargestellten Position dagegen ergibt sich im wesentlichen der deutlich geringere Saugrohrquerschnitt X*, sowie die deutlich vergrößerte wirksame Saugrohrlänge l*. Mit der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung ist es somit nicht nur möglich, die wirksame Saugrohrlänge auf einfache Weise zu variieren, sondern darüber hinaus verändert sich auch der wirksame Saugrohrquerschnitt, so daß eine besonders intensive Veränderung der Saugrohr-Resonanzfrequenz erzielbar ist.

Claims (8)

1. Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer zumindest eine Eintrittsöffnung und Aus­ trittsöffnung in ein Zylinder-Saugrohr aufweisenden Luftkammer, welche innenseitig der bogenförmigen Saugrohr-Außenwand drehbar angeordnet ist, so daß die Luftkammer-Wand bereichsweise zugleich die Saugrohr-Innenwand bildet, und wobei die wirksame Saugrohrlänge durch Verdrehen der Luftkammer veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer (4) derart bezüglich der Saugrohr-Außenwand angeordnet ist, daß durch Verdrehen zugleich der wirksame Saugrohrquerschnitt (X) veränderbar ist.

2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergrößerung der wirksamen Saugrohrlänge (l) mit einer Verringerung des wirksamen Saugrohrquerschnittes (X) einhergeht.

3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trommelförmige Luftkammer exzentrisch gelagert und zumindest bereichsweise von der spiralförmig angeordneten Saugrohr-Außenwand umgeben ist.

4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen spiralförmi­ gen Querschnitt aufweisende Luftkammer (4) zen­ trisch zur kreisförmig angeordneten Saugrohr- Außenwand (3) gelagert ist.

5. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohr-Innenwand im Übergangsbereich zwischen Luftkammer-Wand (8) sowie einem Austrittsstutzen (10) als ein beweg­ licher Steg ausgebildet ist.

6. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Steg als eine am Austrittsstutzen (10) schwenkbar angelenkte Klappe (11) ausgebildet ist, welche unter Vorspan­ nung stehend mit ihrem freien Ende auf der Luft­ kammer-Wand (8) aufliegt.

7. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöff­ nung (7) der Luftkammer (4) als ein die Luftkam­ mer (4) zumindest bereichsweise spiralförmig umhüllender Kanal (16) ausgebildet ist.

8. Ansaugvorrichtung für eine mehrzylindrige Brenn­ kraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wand (8) der Luftkammer (4) sowie den einzelnen Saugrohr- Außenwänden (2) Dichtelemente (19) in Form der bekannten Kolben-Dichtringe vorgesehen sind.