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DE4110597C2 - Ansaugluft-Einlasssystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine - Google Patents

Ansaugluft-Einlasssystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine

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DE4110597C2
DE4110597C2 DE4110597A DE4110597A DE4110597C2 DE 4110597 C2 DE4110597 C2 DE 4110597C2 DE 4110597 A DE4110597 A DE 4110597A DE 4110597 A DE4110597 A DE 4110597A DE 4110597 C2 DE4110597 C2 DE 4110597C2
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Germany
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cylinder
intake
chamber
intake air
air intake
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Mitsuo Hitomi
Toshihiko Hattori
Masashi Marubara
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Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ansaug-Einlasssystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.
Es ist bekannt, dass die Aufladungsleistung dadurch gesteigert wird, dass der Trägheitseffekt oder der Resonanzeffekt der Ansaugluft innerhalb eines Luftansaugsystems ausgenutzt wird, um die Ausgangs- bzw. Abgabeleistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug zu verbessern.
Beim Aufladen unter Ausnutzung des Trägheitseffekts auf der einen Seite wird in dem Fall, dass die Brennkraftmaschine sich in einem bestimmten Drehzahlbereich befindet oder in einem Abstimmungs-Drehzahlbereich, eine Einlass-Unterdruckwelle der Ansaugluft, die innerhalb der Luftansaugöffnung in Verbindung mit dem Öffnen des Einlassventils in einer Anfangsstufe eines Ansaughubes jedes Zylinders erzeugt wird, mit Schallgeschwindigkeit zur Stromaufwärtsseite längs der Innenseite einer Einzelausgangsleitung verteilt oder ausgebreitet, und die Unterdruckwelle wird in eine Überdruckwelle in einer bestimmten Kammer umgekehrt. Sodann breitet sich die Überdruckwelle auf demselben Weg zu der Stromabwärtsseite hin aus bzw. bewegt sich dorthin, um denselben Ausgang-Einlass unmittelbar vor dem Öffnen des Enlassventils zu erreichen. Dadurch wird die Einlassluft in die Verbrennungskammer durch die Überdruckwelle gezwungen, und die Aufladungs-Leistungsfähigkeit ist gesteigert.
Beim Aufladen unter Ausnutzung des Resonanzeffektes auf der anderen Seite ist eine Vielzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine in Mehrzylindergruppen derart aufgeteilt bzw. gruppiert, dass jedem der in Gruppen vorgesehenen Zylinder ermöglicht ist, über einen gleichen Ansaughub zu verfügen. Die Einzelansaugleitungen der mehreren Zylinder der jeweiligen Zylindergruppe sind zu einer zusammengeführten Lufteinlassleitung (Resonaz-Einlassleitung) an ihren stromaufwärts liegenden Enden vereint, und für die betreffende zusammengeführte Lufteinlassleitung ist in ihrer bestimmten Position mit einem Druckumkehrbereich versehen, der eine Kammer bildet. Eine Druckwelle der Ansaugluft wandert zwischen dem Druckumkehrbereich und jedem Zylinder hin und zurück und erreicht innerhalb der zusammengeführten Lufteinlassleitung Resonanz, und zwar durch Koinzidenz einer Phase einer Grund-Einlassdruckwelle, die in dem Ansaug-Einlass des jeweiligen Zylinders der Zylindergruppe in einem Abstimmungs-Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine erzeugt wird, mit einer Phase einer Reflexions-Druckwelle, die in dem Druckumkehrbereich umgekehrt ist. Durch diese Resonanz ist es möglich, eine Resonanz-Druckwelle mit einer größeren Amplitude aufgrund einer Druckschwingung zu erzeugen, der sich gemischt innerhalb jedes Zylinders entwickelt. Diese Resonanz-Druckwelle zwingt die Ansaugluft in die Verbrennungskammer des jeweiligen Zylinders hinein, wodurch die Aufladungs- Leistungsfähigkeit gesteigert ist.
In der JP 60-40 724-A (1985) ist ein Ansaug-Einlasssystem vorgeschlagen worden, welches auf dem Trägheitseffekt beruht. Bei diesem System ist eine Einzelansaugleitung, der mit jedem der in einer Vielzahl vorgesehenen Zylinder zu verbinden ist, in zwei Zweigleitungen aufgeteilt, wobei die eine Zweigleitung einen längeren Durchgang aufweist als der andere. Die beiden Zweileitungen sind parallel zueinander angeordnet und jeweils am Stromaufwärtsende mit Beruhigungsbehältern (Kammern) verbunden, die unabhängig und getrennt voneinander vorgesehen sind. Dadurch kann die Ansaugluft mittels Trägheitskraft abgestimmt werden, und zwar sowohl in dem Bereich, in welchem die Motordrehzahl niedrig ist, als auch in dem Bereich, in dem die Motordrehzahl hoch ist.
In dem Zustand, in welchem die Ansaugluft mit Resonanz abgestimmt wird, wird, wenn die Motordrehzahl die Abstimmdrehzahl übersteigt oder die erstgenannte Drehzahl höher als die letztgenannte Drehzahl gemacht ist, die Aufladungs- Leistungsfähigkeit der Ansaugluft aufgrund des Einflusses einer Verzögerung bei der Ausbreitung der Druckwelle der Ansaugluft vermindert. Dies ruft eine bemerkenswert starke Herabsetzung des Abgabedrehmoments des Motors hervor. Damit kann bei einem derartigen festen Ansaugsystem bei dem der Resonazeffekt ebenso wie der Trägheitseffekt hervorgerufen wird, somit kein Trägheitseffekt aufgrund des Einflusses des Resonazeffekts oder infolge einer Störung bzw. Einwirkung seitens des Resonazeffekts in dem Drehzahlbereich erwartet werden, in welchem eine Abstimmung mittels Trägheit erfolgt, wenn die Abstimmung mit Resonanz in dem Bereich mit einer bestimmten Motordrehzahl erfolgt und die Abstimmung mit Trägheit in dem Bereich stattfindet, in welchem die Motordrehzahl höher ist als die bestimmte Motordrehzahl. Damit versagt dieses System, die Verminderung des Abgabedrehmoments zu vermeiden.
Die JP 61-237 823-A (1986) beschreibt ein Ansaug-Einlasssystem für eine Brennkraftmaschine, bei der die Leistungs- bzw. Drehmomentsteigerung allein auf dem Resonanzeffekt beruht. Die Zylinder sind in Zylindergruppen angeordnet und für jede Zylindergruppe ist eine Kammer vorgesehen, wobei Einzelansaugleitungen jeweils unabhängig mit den einzelnen Zylindern der jeweiligen Gruppe verbunden sind.
Ansaug-Einlasssysteme, bei denen der Trägheitseffekt zur Steigerung der Leistung einer Brennkraftmaschine ausgenutzt wird, sind auch bekannt aus der DE 36 21 503 A1, der US-4 671 217-A und der JP 62-101824-A.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, der Ansaug-Einlasssysteme, zeigt die entweder den Resonanzeffekt oder den Trägheitseffekt nutzen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansaug-Einlasssystem anzugeben, bei dem die durch den Resonanzeffekt hervorgerufene Leistungssteigerung mit der durch den Trägheitseffekt hervorgerufenen Leistungssteigerung verbunden ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.
Durch die Verbindung der Wirkungen des Resonanzeffektes und des Trägheitseffektes wird einen Leistungs- bzw. Drehmomentsteigerung in einem Drehzahlbereich geschaffen, der wesentlich breiter als der Drehzahlbereich ist, in dem eine Leistungsteigerung aufgrund nur eines der beiden Effekte auftritt. Diese Leistungs- bzw. Drehmomentsteigerung ist dann besonders effektiv, wenn durch eine besondere Anordnung sich der Resonanzeffekt in dem Drehzahlbereich, in dem der Trägheitseffekt auftritt, nicht nachteilig auf die Leistungsteigerung durch den Trägheitseffekt auswirkt. Die einen ersten Verbindungsbereich bildende Trägheits- Aufladekammer erreicht, dass die Druckwelle der Einlassluft zum Zeitpunkt der Abstimmung mittels der Trägheit umgekehrt wird, da die Einzelansaugleitungen für jede der Zylindergruppen in Positionen verbunden sind, die von dem Ansaug-Einlass mit gleichem Abstand entfernt sind. Hierdurch wird der Trägheitseffekt erreicht. Die Trägheits-Aufladekammer für jede Zylindergruppe sind, für jeder Zylinderreihe, für den Resoanzeffekt untereinander verbunden, so dass eine Phase der Reflexions- Druckwelle, die durch einen zweiten, einen Beruhigungsbehälter bildenden Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, in Übereinstimmung mit einer Phase, einer durch die Zylinder zwischen den Zylindergruppen erzeugten Grund- Druckwelle der Einlassluft gebracht wird. Die Einlasssluft innerhalb der Einzelansaugleitungen gelangt für jede der Zylindergruppen somit in Resonanz, wodurch der Resonanzeffekt erreicht wird. Somit können diese beiden Verbindungsabschnitte, Trägheits-Aufladekammer einerseits und Beruhigungsbehälter andererseits, sowohl bei Abstimmung mittels Trägheit, als auch bei Abstimmung mittels Resonanz genutzt werden. Insbesondere wird der nachteilige Einfluss des Resonanzeffektes bei Abstimmung mittels Trägheitseffekt verringert.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei
Fig. 1 in einer Draufsicht ein Lufteinlasssystem und den Motor,
Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch die Anordnung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 in einem Diagramm Kennlinien veranschaulicht, welche eine Variation im Abgabedrehmoment für den Fall zeigt, dass ein Öffnungs-/Schließ-Ventil in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl geöffnet oder geschlossen wird.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei
Fig. 4 eine Draufsicht entsprechend der Fig. 1 und
Fig. 5 eine Längsschnittansicht entsprechend der Fig. 2 zeigt.
Fig. 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei
Fig. 6 eine Draufsicht entsprechend der Fig. 1 und
Fig. 7 eine Längsschnittansicht entsprechend der Fig. 2 zeigt.
Fig. 8 bis 10 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei
Fig. 8 eine Draufsicht entsprechend der Fig. 1,
Fig. 9 eine Längsschnittansicht entsprechend der Fig. 2 und
Fig. 10 eine Perspektivansicht zeigt, in der ein Drehventil veranschaulicht ist.
Nunmehr wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschreiben.
Die Fig. 1 und 2 zeigen das erste Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einer V-12-Zylinder-Brennkraftmaschine angewandt ist. Gemäß Fig. 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine 12-Zylinder-V-DOHC- Brennkraftmaschine bezeichnet, die eine linke Zylinderreihe BL und eine rechte Zylinderreihe BR aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinderblock 2 mit einem nahezu V-förmigen Querschnitt, einen rechten Zylinderkopf 3R, einen linken Zylinderkopf 3L und zwei Paare von rechten und linken Zylinderkopfhauben 4R und 4L auf. Die linken und rechten Zylinderköpfe 3L und 3R sind gemeinsam an einer Oberseite des Zylinderblockes 2 befestigt, und ein Paar der linken Zylinderkopfhauben 4L ist gemeinsam an einer Oberseites des linken Zylinderkopfes 3L angebracht, während ein Paar der rechten Zylinderkopfhauben 4R gemeinsam an einer Oberseite des rechten Zylinderkopfes 3R angebracht ist. Der Zylinderblock 2 ist in der linken Zylinderreihe BL (auf der linken Seite der Zeichnung) mit ungeradzahligen Zylindern versehen, umfassend den ersten Zylinder C1, den dritten Zylinder C3, den fünften Zylinder C5, den siebten Zylinder C7, den neunten Zylinder C9 und den elften Zylinder C11. Demgegenüber ist der Zylinderblock 2 in der rechten Zylinderreihe BR (auf der rechten Seite in der Zeichnung) mit geradzahligen Zylindern versehen, welche den zweiten Zylinder C2, den vierten Zylinder C4, den sechsten Zylinder C6, den achten Zylinder C8, den zehnten Zylinder C10 und den zwölften Zylinder C12 umfassen. Die ungeradzahlingen Zylinder sind in der Längsrichtung der linken Zylinderreihe BL in Reihe angeordnet, und die geradzahligen Zylinder sind in der Längsrichtung der rechten Zylinderrreihe BR in Reihe angeordnet. Diese Zylinder sind so angeordnet, dass mit einem Ausaughub in der Reihenfolge von ersten Zylinder C1 über den zwölften Zylinder C12, den neunten Zylinder C9, den vierten Zylinder C4, den fünften Zylinder C5, den achten Zylinder C8, den elften Zylinder C11, den zweiten Zylinder C2, den dritten Zylinder C3, den zehnten Zylinder C10 und den siebten Zylinder C7 zum sechsten Zylinder C6 fortgeschritten wird. Bei dieser Ausführungsform sind sechs der zwölf Zylinder, die in der linken Reihe BL untergebracht sind, in drei Zylinder, welche eine vordere Zylindergruppe GF bilden (Zylinder C1, Zylinder C3 und Zylinder C5) und in weitere drei Zylinder aufgeteilt, die eine hintere Zylindergruppe GR (Zylinder C7, Zylinder C9 und Zylinder C11) bilden. Jeder der eine Zylindergruppe bildenden drei Zylinder ist so angeordnet, dass er über einen Ansaughub gleichen Wertes verfügt. In entsprechender Weise sind die in der rechten Reihe BR angeordneten sechs Zylinder in drei Zylinder, die eine vordere Zylindergruppe GF (Zylinder C2, Zylinder C4 und Zylinder C6) bilden, und in weitere drei Zylinder aufgeteilt, die eine hintere Zylindergruppe GR (Zylinder C8, Zylinder C10 und Zylinder C12) bilden. Jeder der drei Zylinder der jeweiligen Zylindergruppe ist so angeordnet und gruppiert, dass er über einen Ansaughub gleichen Wertes verfügt. Somit sind bei dieser Ausführungsform die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 insgesamt in vier Zylindergruppen aufgeteilt, wobei zwei Zylindergruppen GF und GR in der linken Zylinderreihe BL untergebracht sind und wobei zwei Zylindergruppen GF und GR in der rechten Zylinderreihe BR untergebracht sind.
An einer Seitenfläche der entsprechenden Zylinderköpfe 3L und 3R zwischen den Zylinderreihen BL und BR, das heißt an einer Fläche, die einem V-förmigen mittleren Raum V der V-Zylinderbank zugewandt ist, welche zwischen der linken Zylinderreihe BL und der rechten Zylinderreihe BR gebildet ist, ist ein Luft-Ansaug- Einlass 6 gebildet, der mit jedem der Zylinder C1 bis C12 über ein Lufteinlassventil 5 verbunden ist. Mit jedem Ansaug-Einlass 6 ist ein Stromabwärtsende einer Einzelansaugleitung 7 verbunden. Jede der Einzelansaugleitungen 7 ist zunächst nach oben und dann in eine Richtung nahezu rechtwinklig zu der Kurbelwellenachse in Abstand von dem V-förmigen mittleren Raum V der V-Zylinderbank derart gekrümmt, dass er sich über dem Zylinderkopf 3L oder 3R der entsprechenden Zylinderreihe BL oder BR in einer nahezu horizontalen Richtung erstreckt. Ein oberes Ende der jeweiligen Einzelansaugleitung 7 in jeder Zylindergruppe GF oder GR ist zu einer gemeinsamen Lufteinlassleitung zusammengeführt, die ihrerseits mit dem stromabwärts liegenden Ende einer Kammer 9F oder 9R für die jeweilige Zylindergruppe GF oder GR verbunden ist.
Insbesondere ist bei den drei Einzelansaugleitungen 7, die jeweils eine Zylindergruppe GF oder GR aus drei Einzelansaugleitungen 7 bilden, die mittlere Einzelansaugleitung 7 mit derjenigen anderen Einzelansaugleitung 7 zusammengeführt, die auf der Mittelseite (auf der Seite neben den einander gegenüberliegenden Zylindergruppen GR und GF und, mit anderen Worten, auf der vorderen Endseite für die vordere Zylindergruppe GF oder die hintere Endseite für die rückwärtige Zylindergruppe GR) vorgesehen ist, verbunden, und sodann ist die gemeinsame Lufteinlassleitung 7 mit einem Beruhigungsbehälter 8F oder 8R verbunden. Andererseits ist die übrige Einzelansaugleitung 7, die an der Endseite der Zylindergruppe vorgesehen ist, das heißt an dem vorderen Ende der vorderen Zylindergruppe GF, bzw. an dem hinteren Ende der hinteren Zylindergruppe GR, direkt mit dem Beruhigungsbehälter 8L oder 8R verbunden. Dabei ist speziell beispielsweise von den drei Einzelansaugleitungen 7, welche die Zylindergruppe GF bilden, das sind der erste Zylinder C1, der dritte Zylinder C3 und der fünfte Zylinder C5, die Einzelansaugleitung 7 für den dritten Zylinder C3 mit der Einzelansaugleitung 7 für den Zylinder C5 zusammengeführt und ist die gemeinsame Lufteinlassleitung 7 mit dem Beruhigungsbehälter 8R verbunden.
Jeder der Beruhigungsbehälter 8L und 8R ist parallel zu der Zylinderreihe angeordnet, und ein stromabwärts liegendes Ende eines gemeinsamen Einlass- Verleiters 10 ist mit einer Oberseite des jeweiligen Beruhigungsbehälters 8F bzw. 8R verbunden, und zwar an einer Stelle nahe der Mitte der Zylinderreihe. Der gemeinsame Einlass-Verleiter 10 ist zunächst nach vorn und dann allmählich zu einem mittleren Raum zwischen der linken Reihe BL und der rechten Reihe BR hin gekrümmt, worauf eine Krümmung weiter nach hinten erfolgt, so dass ein Zusammenführen über den mittleren Raum mit einem weiteren gemeinsamen Einlass-Verleiter 10 erfolgt, der auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Ein stromaufwärts liegendes Ende des zusammengeführten Einlass-Verleiters 10 ist mit einem (nicht dargestellten) Drosselungs- bzw. Ansaugrohrgehäuse verbunden. Bezüglich der linken Zylinderreihe BL und der rechten Zylinderreihe BR ist die jeweilige vordere Kammer 9F mit der jeweiligen hinteren Kammer 9R über einen Verbindungsdurchgang 11 verbunden, der als Resonanz-Durchgang wirkt und der mit einem Öffnungs-/Schließ-Ventil 12 versehen ist, welches ein Drosselklappenventil umfaßt und als zweites Öffnungs-/Schließ-Ventil wirkt. Der Querschitts-Öffnungsbereich des Verbindungsdurchgangs 11 ist so festgelegt, dass er derart kleiner als jener der Kammern 9F und 9R ist, dass die äqivalente Durchgangslänge lang gemacht ist. Durch Öffnen oder Schließen des Öffnungs- /Schließ-Ventils 12 wird ein Abschnitt zur Umkehr der Einlassdruckwelle mittels des Resonanzeffekts zu einem vereinigten Abschnitt der zusammengeführte Einlass- Verteiler 10 oder des Verbindungsdurchgangs 11 verschoben, wodurch die Drehzahl- Abstimmung mit der Resonanz variabel gemacht ist.
Unterhalb jeder Einzelansaugleitung 7 ist eine Trägheits-Aufladekammer 13 vorgesehen, die parallel zu der Zylinderreihe verläuft und die sämtliche drei Einzelansaugleitungen 7 für die jeweilige Zylindergruppe GF und GR über Verbindungsöffnungen 13a verbindet. Jede der Vebindungsöffnungen 13a ist in gleichem Abstand von dem Ansaug-Einlass 6 entfernt, und sämtliche drei Einzelansaugleitungen 7 für die jeweilige Zylindergruppe GF bzw. GR sind über die Trägheits-Aufladekammer 13 miteinander in den entsprechenden Positionen verbunden, die von dem Ansaug-Einlass 6 gleich entfernt sind. Die Trägheits- Aufladekammer 13 (in Fig. 1 mit 13c bezeichnet) für die vordere Zylindergruppe GF in der linken bzw. der rechten Zylinderreihe ist ferner mit der (in Fig. 1 mit 13d bezeichneten) Trägheits-Aufladekammer 13 für die hintere Zylindergruppe GR derselben Zylinderreihe verbunden. Ferner sind die beiden Trägheits- Aufladekammern 13 in ihrem mittleren Bereich mit einem eine geringere Größe aufweisenden Abschnitt 13b (oder einer Drosselstelle bzw. einem Begrenzer) versehen, der im Querschnitts-Öffnungsbereich kleiner ist als der übrige Teil. Das heißt, dass die Trägheits-Aufladekammer 13 den ersten Kammerteil 13c oder 13d und den zweiten Kammerteil 13e als einen Resonanz hervorrufenden Durchgang umfasst, wobei der erste Kammerteil 13c, 13d die Einzelansaugleitungen 7 für die vordere Zylindergruppe GF bzw. die Einzelansaugleitung 7 für die hintere Zylindergruppe GR verbindet und wobei der zweite Kammerteil 13e den ersten Kammerteil 13c mit einem weiteren ersten Kammerteil 13d verbindet. Der Querschnitt des zweiten Kammerteiles 13e ist kleiner ausgelegt als jeder der ersten Kammerbereiche 13c und 13d, wodurch die äquivalente Durchgangslänge des zweiten Kammerteils 13e lang gemacht ist.
Ein Öffnungs-/Schließ-Ventil 14 als erstes Öffnungs-/Schließ-Ventil ist derart angebracht, dass es jede der Verbindungsöffnungen 13a in Synchronisation miteinander öffnet oder schließt. Durch Öffnen oder Schließen jedes der ersten Ventile 14 wird ein Abschnitt zur Umkehr der Einlass-Druckwelle durch den Trägheitseffekt zur Kammer 9F und 9R innerhalb des Beruhigungsbehälters 8L oder 8R oder zu der Trägheits-Aufladekammer 13 hin verschoben, wodurch die Drehzahl- Abstimmung mit der Trägheit variabel wird und wodurch der Bereich zur Umkehr der Druckwelle durch den Resonanzeffekt zwischen dem Verbindungsdurchgang 11 und der Trägheits-Aufladekammer 13 (zweiter Kammerteil 13e) verschoben wird.
In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 21 eine Auslassöffnung bezeichnet, die mittels eines Auslassventils 22 zu öffnen oder zu schließen ist, und mit 23 ist eine Einspritzeinrichtung bezeichnet.
Nunmehr wird die Wirkungs- bzw. Betriebsweise der Ausführungsformen beschrieben.
Das zweite Öffnungs-/Schließ-Ventil 12, welches in dem Verbindungsdurchgang 11 innerhalb des jeweiligen Beruhigungsbehälters 8L bzw. 8R für die entsprechenden Zylindergruppen GF und GR untergebracht ist, wird in Übereinstimmung mit dem Drehzahlbereich geöffnet oder geschlossen, in welchem sich die Motordrehzahl ändert. In entsprechender Weise wird das innerhalb der jeweiligen Trägheits- Aufladekammer 13 untergebrachte erste Öffnungs-/Schließ-Ventil 14 in Übereinstimmung mit dem Drehzahlbereich der Motordrehzahl geöffnet oder geschlossen. Das heißt, dass die Öffnungs-/Schließ-Ventile 12 und 14 beide geschlossen sind, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem Drehzahlbereich befindet, in welchem die Motordrehzahl so niedrig ist, dass ein zusammengeführter Bereich auf der Stromaufwärtsseite jeder der zusammengeführten Einlass-Verteiler 10 und 10 entsprechend den Zylindergruppen GF und GR als ein Bereich arbeitet, in welchem die Einlassdruckwelle umgekehrt ist, was eine Abstimmung mit Resonanz bewirkt und eine Drehmomentkennlinie hervorruft, wie sie in Fig. 3 durch eine Volllinie angegeben ist. Wenn die Brennkraftmaschine 1 in dem Bereich läuft, in welchem die Motordrehzahl im mittleren Bereich liegt, ist lediglich das zwischen den Beruhigungsbehältern 8L und 8R eingefügte zweite Öffnungs-/Schließ-Ventil 12 geöffnet, während jedes der ersten Öffnungs-/Schließ-Ventile 14 für die Trägheits- Aufladekammer 13 geschlossen ist. Dies ermöglicht, dass der Verbindungsdurchgang 11 zwischen den Kammern 9F und 9R als ein Bereich zur Umkehr der Einlassdruckwelle arbeitet, wodurch eine Drehmomentkennlinie erhalten wird, wie sie in Fig. 3 durch eine Strichlinie angedeutet ist.
Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 ansteigt und in den Bereich gelangt, in welchem die Motordrehzahl hoch ist, sind beide Öffnungs-/Schließ-Ventile 12 und 14 geöffnet. Da die Einzelansaugleitungen 7 für jede der Zylindergruppen GF und GR miteinander in einer Position verbunden sind, die in gleichem Abstand von dem Ansaug-Einlass 6 entfernt ist, dient in diesem Falle die Trägheits-Aufladekammer 13 als ein Bereich, in welchem die Druckwelle der Einlassluft zum Zeitpunkt der Abstimmung mittels Trägheit umgekehrt wird, wodurch der Trägheitseffekt erzielt wird. Da die Einzelansaugleitungen 7 zwischen den Zylindergruppen GF und GR miteinander verbunden sind, gestattet die Trägheits-Aufladekammer 13 der Einlassluft, innerhalb der Einzelansaugleitungen 7 für jede der Zylindergruppen GF und GR in Resonanz zu gelangen, da die Phase einer durch die Zylinder zwischen den Zylindergruppen GF und GR hervorgerufenen Grund-Druckwelle der Einlassluft in Koinzidenz mit der Phase einer Reflexions-Druckwelle gebracht ist, die in der Trägheits-Aufladekammer 13 umgekehrt wird, wodurch der Resonanzeffekt erzielt wird. Dieser Resonanzeffekt unterdrückt den Resonanzeffekt, der durch den Verbindungsdurchgang 11 hervorzurufen ist, welcher zwischen den Kammern 9F und 9R angeordnet ist, und verstärkt den Trägheitseffekt, wodurch die in Fig. 3 durch eine Strichpunktlinie angedeutete Drehmomentkennlinie erzielt wird. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Drehzahl bei der Abstimmung mit Resonanz bei einer Resonanz-Überverdichtung so festgelegt ist, dass sie weitgehend mit der Drehzahl bei der Abstimmung mit Trägheit bei einer Trägheits-Überverdichtung koinzidiert.
Nunmehr werden die anderen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Fig. 4 und 5 sind auf die zweite Ausführungsform für das Ansaugluft- Einlasssystem für die Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung gerichtet. Dabei sind identische und entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen und Symbolen versehen wie in Fig. 1 und 2, und eine Beschreibung jener identischen und entsprechenden Elemente wird aus der nachstehenden Beschreibung weggelassen. Bei dieser Ausführungsform ist die Form der Kammern bzw. des Beruhigungsbehälters modifiziert.
Bei dieser Ausführungsform sind die stromaufwärts liegenden Enden jeder der Einzelansaugleitungen 7 für die vordere Zylindergruppe GF mit einem zusammengeführten Abschnitt 15F als eine Kammer verbunden, anstelle der Raumkammer 9F innerhalb des entsprechenden Beruhigungsbehälters 8L oder 8R. In entsprechender Weise ist jeder der stromaufwärts liegenden Enden der Einzelansaugleitungen 7 für die hintere Zylindergruppe GR mit einem zusammengeführten Abschnitt 15R als einen Kammer verbunden, an Stelle der Kammer 9R innerhalb des entsprechenden Beruhigungsbehälters 8L oder 8R. Jeder der zusammengeführten Abschnitte 15F und 15R ist mit dem entsprechenden zusammengeführten Einlass-Verleiter 10 verbunden. Die anderen Element sind im wesentlichen dieselben wie bei der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben worden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die zweite Ausführungsform im wesentlichen dieselben Effekte erreichen kann wie die erste Ausführungsform.
Die Fig. 6 und 7 sind auf die dritte Ausführungsform gerichtet, bei der die Länge der Trägheits-Aufladekammer 13, jede der Einzelansaugleitungen 7 für die vordere Zylindergruppe GF mit jeder der Einzelansaugleitungen 7 für die hintere Zylindergruppe GR verbindet, gegenüber jener bei der ersten Ausführungsform verändert ist.
Bei dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, die Einzelansaugleitungen 7 für die vordere Zylindergruppe GF mit dem zusammengeführten Einlass-Verteiler 10 durch den zusammengeführten Abschnitt 15F verbunden, während die Einzelansaugleitungen 7 für die hintere Zylindergruppe GR mit dem zusammengeführten Einlass-Verteiler 10 über den zusammengeführten Abschnitt 15R verbunden sind. Ferner ist die Trägheits-Aufladekammer 13, die die Einzelansaugleitungen 7 zwischen den Zylindergruppen GF und GR in der linken Zylinderreihe BL verbindet, so angeordnet, dass sie unterhalb und parallel der zusammengeführten Abschnitte 15F und 15R in der Längsrichtung längs der Zylinderreihe verläuft und dann verzweigt. Ein Ende jedes der verzweigten Bereiche ist mit jedem der entsprechenden Einzelansaugleitungen 7 über eine Verbindungsöffnung 13a an einer Stelle verbunden, die in gleichem Abstand von dem Ansaug-Einlass 6 vorgesehen ist. Die Verbindungsöffnung 13a ist dabei so, das sie durch das Öffungs-/Schließ-Ventil 14 zu öffnen oder zu schließen ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Durchgangslänge des Verbindungsdurchgangs 13e der Trägheits-Aufladekammer 13 derart lang, dass im wesentlichen dieselben Effekte erzielt werden wie bei der ersten Ausführungsform, bei der der Querschnitts- Öffnungsbereich im mittleren Teil der Trägheits-Aufladekammer 13 kleiner gemacht ist als der der übrigen Bereiche. Ferner funktioniert der Vebindungsdurchgang 13e in diesem Falle als ein Abschnitt bzw. Bereich zur Umkehr der Druckwelle, indem der Resonanzeffekt ausgenutzt wird.
Die Fig. 8 bis 10 sind auf die vierte Ausführungsform gerichtet, bei der ein Drehventil 16 als Trägheits-Aufladekammer verwendet ist.
Diese Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie die zweite Ausführungsform, welche in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, allerdings mit der Ausnahme, dass das Drehventil 16 als Trägheits-Aufladekammer unterhalb der Einzelansaugleitungen 7 für die vorderen und hinteren Zylindergruppen GF und GR für jede der Zylinderreihen BL und BR angeordnet ist. Wie speziell in Fig. 9 veranschaulicht, besteht das Drehventil 16 aus einem zylindrischen Gehäuse 17, welches so geformt ist, dass es mit einem Leitungsrohr 7a jeder der Einzelansaugleitungen 7 derart zusammenhängt, dass es über die gesamte Länge der Nebeneinanderanordnung sämtlicher Einzelansaugleitungen 7 für die Zylindergruppen GF und GR verläuft, das heißt von dem vorderen Ende der am weitesten vorn liegenden Einzelansaugleitung 7 bis zum hinteren Ende der am weitesten hinten liegenden Einzelansaugleitung 7 reicht, und zwar parallel zu der Zylinderreihe für jede der linken und rechten Zylinderreihe BL und BR. Das Gehäuse 17 ist mit jeder der Einzelansaugleitungen 7 über eine Verbindungsöffnungn 13a verbunden, die eine Öffnung an einer Stelle aufweist, welche in gleichem Abstand von dem Ansaug-Einlass 6 entfernt ist. Wie in Fig. 10 veranschaulicht, wird ein geschlossenes zylindrisches Ventilteil 19 von einer Tragwelle 18 getragen und ist in das Gehäuse 17 eingesetzt, welches seinerseits mit Öffnungen 20 derart ausgestattet ist, dass die Innenseite des Ventilgehäuses mit dessen Außenseite verbindbar ist. Die Ventilöffnungen 20 sind dabei so angeordnet, dass sie parallel zur Drehachse des Ventilteiles 19 verlaufen und jeweils den Verbindungsöffnungen 13a entsprechen. Die Drehung des Ventilteiles 19 kann sämtlichen Ventilöffnungen 20 ermöglichen, sämtlichen Verbindungsöffnungen 13a zu entsprechen, wodurch gleichzeitig eine Verbindung aller drei Einzelansaugleitungen 7 für die vordere Zylindergruppe GF miteinander und aller drei Einzelansaugleitungen 7 für die hintere Zylindergruppe GR miteinander sowie eine Verbindung aller drei Einzelansaugleitungen 7 für die vordere Zylindergruppe GF mit allen drei Einzelansaugleitungen 7 für die hintere Zylindergruppe GR ermöglicht ist.
Demgemäß sind bei dieser Ausführungsform, wenn jeder der Ventilöffnungen 20 ermöglicht ist, mit jeder der entsprechenden Verbindungsöffnungen 13a des Gehäuses 17 durch Drehung des Ventilteiles 19 des Drehventiles 16 um die Tragwelle 18 herum übereinzustimmen, sämtliche Ventilöffnungen 20 mit den Verbindungsöffnungen 13a verbunden, wodurch das Drehventil 16 geöffnet ist und wodurch gleichzeitig eine Verbindung aller Einzelansaugleitungen 7 für die linke Zylindergruppe GF miteinander und aller Einzelansaugleitungen 7 für die rechte Zylindergruppe GR miteinander sowie aller drei Einzelansauleitungen 7 für die rechte Zylindergruppe GF mit allen drei Einzelansaugleitungen 7 für die rechte Zylindergruppe GR erzielt ist. Damit kann die vierte Ausführungsform im wesentlichen dieselben Effekte erzielen wie die anderen Ansführungsformen.
Obwohl im Zuge der obigen Beschreibung auf einen 12-Zylinder-V-Motor 1 Bezug genommen worden ist, dürfte einzusehen sein, das die Erfindung selbstverständlich auch bei anderen Mehrzylinder-Motoren bzw. -Brennkraftmaschinen angewandt werden kann, einschließlich eines 4-Zylinder-Reihenmotors, eines 8-Zylinder- Reihenmotors, eines 8-Zylinder-V-Motors und so weiter.
Gemäß der Erfindung sind somit in einer Vielzahl vorgesehene Zylinder in Gruppen zusammengefaßt, beispielsweise in zwei Zylindergruppen, die eine Vielzahl von Zylindern umfassen, deren jeder einen Ansaughub in einem gleichen Abstand hat. Jede der zusammengestellten Zylindergruppen ist mit einer Kammer verbunden. Mit dieser Kammer ist jede der vorgesehenen Einzelansaugleitungen verbunden, die unabhängig oder gesondert von jedem entsprechenden Zylinder verlaufen. Eine Trägheits-Aufladekammer ist dabei so angeordnet, dass sie die Einzelansaugleitungen für jede der Zylindergruppen miteinander an einer Stelle verbindet, die in gleichem Abstand von einem Ansaug-Einlass vorgesehen ist. Ferner ist ein Verbindungsteil als Resonanz-Durchgang so angeordnet, dass er eine erste Trägheits-Ansaugkammer mit der anderen Trägheits-Ansaugkammer für jede Zylindergruppe verbindet.

Claims (15)

1. Ansaugluft-Einlaßsystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit in einer Zylinderreihe (BL, BR) angeordneten Zylindern (C1, . . .), die sich längs einer Kurbelwellenachse erstreckt und die gegenüber der Vertikalebene geneigt ist, mit einem Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R), der oberhalb des Zylinderkopfes (4 L, 4 R) angebracht ist und auf einer Seite der Neigungsebene der Zylinderreihe (BL, BR) angeordnet ist und der mit einem stromaufseitigen Einlaßverteiler (10) verbunden ist, über den Ansaugluft aus der Umgebung eingeführt wird,
Einzelansaugleitungen (7), deren jede den Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) mit dem Ansaug-Einlaß (6) je eines Zylinders (C1, . . .) der Zylinderreihe (BL, BR) verbindet, und
einer Trägheits-Aufladekammer (13), die in einem Raum angeordnet ist, der umgrenzt ist durch die Einzelansaugleitungen (7), den Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) und den Zylinderkopf auf einer Seite der Neigungsebene der Zylinderreihe (BL, BR) und abgewandt vom Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) und die mit den Einzelansaugleitungen (7) zwischen dem Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) und den Ansaug-Einlässen (6) verbunden ist, um dynamische Effekte der Ansaugluft auszunutzen.
2. Ansaugluft-Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trägheits-Aufladekammer (13) in der Richtung erstreckt, in der sich die Kurbelwellenachse erstreckt.
3. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ansaug-Einlässe (6) eine Öffnung zu derjenigen Seite der Neigungsebene der Zylinderreihe (BL, BR) besitzt, die dem Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) abgewandt ist,
der Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) der sich in der Richtung erstreckt, in der sich die Kurbelwellenachse erstreckt, und
daß die Einzelansaugleitungen (7) von den Ansaug-Einlässen nach oben ragen sich über den Zylinderkopf (4 L, 4 R) in Richtung auf dessen andere Seite krümmen und dort mit einer Seitenwand des Beruhigungsbehälters (8 L, 8 R) verbunden sind.
4. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Ansaug-Einlässe (6) an der Seite der Zylinderreihe (BL, BR) angeordnet sind, die nach oben weist.
5. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelansaugleitungen (7) mit der Seitenwand des Beruhigungsbehälters (8 L, 8 R) verbunden sind, der der Neigungsebene gegenüberliegt.
6. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheits-Aufladekammer (13) einstückig mit einer Bodenwand jeder Einzelansaugleitung (7) geformt ist, und die Einzelansaugleitungen (7) an einer Stelle miteinander in Verbindung sind, die gleich beabstandet von dem jeweiligen Ansaug-Einlaß (6) ist.
7. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskanäle zum Verbinden der Trägheits- Aufladekammer (13) mit jeder der Einzelansaugleitungen (7) jeweils versehen sind mit einem ersten Öffnungs-/Schließ-Ventil (14) zum Verbinden bzw. Trennen der Einzelansaugleitungen (7) mit bzw. von der Trägheits-Aufladekammer (13).
8. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) in eine erste Kammer (9 F) und eine zweite Kammer (9 R) in Richtung der Kurbelwellenachse unterteilt ist, daß eine Gruppe der Einzelansaugleitungen (7) die erste Kammer (9 F) des Beruhigungsbehälters (8 L, 8 R) mit den Ansaug-Einlässen (6) einer Gruppe (GF) von Zylindern (C1, C3, C5; C2, C4, C6) verbindet, deren Ansaughübe nicht zueinander benachbart sind, und
daß eine andere Gruppe der Einzelansaugleitungen (7) die zweite Kammer (9 R) des Beruhigungsbehälters (8 L, 8 R) mit den Ansaug-Einlässen (6) einer anderen Gruppe (GR) von Zylindern (C7, C9, C11; C8, C10, C12) verbindet, deren Ansaughübe nicht zueinander benachbart sind, und
daß der Einlaß-Verteiler (10) stromaufseitig einen gemeinsamen Einlaßkanal aufweist sowie von der stromabseitigen Seite davon abzweigend zwei Zweigeinlaßkanäle, deren einer zur ersten Kammer (9 F) und deren anderer zur zweiten Kammer (9 R) des Beruhigungsbehälters (8 L, 8 R) führt.
9. Ansaugluft-Einlaßsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zweigeinlaßkanäle von einer Deckenwand des Beruhigungsbehälters (8 L, 8 R) ausgehen an der Seite der Neigungsebene der Zylinderreihe (BL, BR) die dem Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) gegenüberliegt.
10. Ansaugluft-Einlaßsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) ein zweites Öffnungs- /Schließ-Ventil (12) aufweist, das so angeordnet ist, daß die erste Kammer (9 F) mit der zweiten Kammer (9 R) verbindbar bzw. von dieser trennbar ist.
11. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich von einer Niederdrehzahlseite zu einer Hochdrehzahlseite erstreckt, einen ersten Drehbereich, einen zweiten Drehbereich und einen dritten Drehbereich aufweist,
daß die ersten Öffnungs-/Schließ-Ventile (14) und das zweite Öffnungs-/Schließ- Ventil (12) in dem ersten Drehzahlbereich geschlossen sind,
daß das zweite Öffnungs-/Schließ-Ventil (12) geöffnet und die ersten Öffnungs- /Schließ-Ventile (14) im zweiten Drehzahlbereich geschlossen sind und
daß die ersten Öffnungs-/Schließ-Ventile (14) und das zweite Öffnungs-/Schließ- Ventil (12) in dem dritten Drehzahlbereich geöffnet sind.
12. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trägheits-Aufladekammern (13c, 13d) innerhalb des Raumes angeordnet sind, der umgrenzt ist durch die Einzelansaugleitungen (7), den Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) und den Zylinderkopf (4 L, 4 R) wobei die Trägheits-Aufladekammern (13c, 13d) in Verbindung miteinander derart sind, daß jede der Einzelansaugleitungen (7) dort mit gleichem Abstand von dem Ansaug-Einlaß beabstandet sind.
13. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine V-Mehrzylinder- Brennkraftmaschine ist mit einem Paar von linksseitigen und rechtsseitigen Zylinderreihen (BL, BR) die einen V-förmigen mittleren Raum (V) zwischen sich definieren und zugeordnet aufweisen linksseitige bzw. rechtsseitige stromaufseitige Einlaß-Verteiler (10), linksseitige bzw. rechtsseitige Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R), linksseitige bzw. rechtsseitige Einzelansaugleitungen (7), und linksseitige bzw. rechtsseitige Trägheits-Aufladekammern (8 L, 8 R).
14. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine der linksseitigen und rechtsseitigen Zylinderreihen (BL, BR) so angeordnet ist, daß sie von der anderen der linksseitigen und rechtsseitigen Zylinderreihen (BR, BL) in Richtung der Kurbelwellenachse versetzt ist, und daß ein elektrisch betreibbarer Motor zum Ansteuern der Drosselklappen für die linksseitige Drosselklappe von dem für die rechtsseitige Drosselklappe in Richtung der Kurbelwellenachse versetzt ist.
15. Ansaugluft-Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14 bei Rückbeziehung auf einen der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine V-Zwölfzylinder- Brennkraftmaschine ist, bei der sechs Zylinder in Reihe zueinander linksseitig bzw. rechtsseitig angeordnet sind, wobei je drei Zylinder (C1, C3, C5; C7, C9, C11; C2, C4, C6; C8, C10, C12) bzw. Einzelansaugleitungen (7) mit je einem von erster Kammer (9 F) zweiter Kammer (9 R) jedes linksseitigen und rechtsseitigen Beruhigungsbehälter (8 L, 8 R) verbunden sind.
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