DE10020003B4 - Suction tube for a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Saugrohr für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit einem Sammelrohr, von dem je Zylinder zumindest ein Einzelrohr abzweigt, welche Einzelrohre an einem zylinderkopfseitigen Anschlussflansch enden, wobei über Schaltmittel die wirksamen Einzelrohrlängen last- und/oder drehzahlabhängig in zumindest zwei Abmessungen (I1, I2) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Beginns der kürzesten Abmessung (I1) die Einzelrohre (20) durch Verbindungen (38) zusätzlich untereinander strömungstechnisch verbunden sind, dass die Verbindungen (38) durch zusätzliche Schaltmittel (40) steuerbar sind und dass die Verbindungen (38) im nahezu gesamten Teillastbereich der Brennkraftmaschine geöffnet und bei Volllast oder nahezu Volllast geschlossen sind.Intake manifold for a multi-cylinder internal combustion engine, with a manifold, from each cylinder branches off at least a single pipe, which individual pipes terminate at a cylinder head side flange, via switching means the effective single pipe lengths load and / or speed dependent in at least two dimensions (I 1 , I 2 ) are controllable, characterized in that downstream of the beginning of the shortest dimension (I 1 ), the individual tubes (20) are additionally fluidically interconnected by connections (38) that the connections (38) by additional switching means (40) are controllable and that the Opened connections (38) in almost all part load range of the internal combustion engine and closed at full load or near full load.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Saugrohr für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a suction pipe for a multi-cylinder internal combustion engine, according to the generic term of claim 1.

Die EP 0 801 223 A1 zeigt einen Verbrennungsmotor mit einem Methaneinspritzsystem, bei dem die Methaneinspritzdüsen untereinander verbunden sind.The EP 0 801 223 A1 shows an internal combustion engine with a methane injection system, in which the methane injection nozzles are interconnected.

Weiterhin zeigt die DE 32 24 946 A1 eine Register-Luftansauganlage für Mehrzylinder-Einspritz-Brennkraftmaschinen.Furthermore, the shows DE 32 24 946 A1 a register air intake system for multi-cylinder injection internal combustion engines.

Unter dem Begriff Schaltsaugrohre sind Saugrohre der gattungsgemäßen Art bekannt, bei denen durch entsprechende Konfiguration der Einzelrohre in Verbindung mit einem Sammelrohr durch Schaltmittel, wie z. B. Klappen, unterschiedliche Saugrohrlängen zur Wirkung gelangen. Im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine werden längere wirksame Einzelrohre zur Schwingrohraufladung und im oberen Drehzahlbereich kürzere Saugrohrlängen ggf. größeren Querschnittes zur möglichst ungedrosselten Verbrennungsluft-Zufuhr geschaltet. Auch drei unterschiedliche Saugrohrlängen oder stufenlos variable Saugrohrlängen wurden schon vorgeschlagen. Alle diese Maßnahmen dienen der Füllungsgraderhöhung bzw. zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine.Under the term variable intake manifolds are suction pipes of the generic type known in which by appropriate configuration of the individual tubes in conjunction with a manifold by switching means such. B. Flaps, different intake tube lengths come into effect. In the lower speed range of the engine are longer effective Single tubes for vibrating tube charging and in the upper speed range shorter intake manifold lengths possibly larger cross section as possible unthrottled combustion air supply switched. Also three different ones Suction tube lengths or infinitely variable intake manifold lengths have already been suggested. All these measures are used to increase the degree of for increasing the performance of the internal combustion engine.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Saugrohr der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit dem zusätzlich Verbrauchsvorteile insbesondere im Teillastbereich erzielbar sind.task The invention is a suction pipe of the generic type to suggest, with the addition Consumption advantages can be achieved in particular in the partial load range.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.These Task is according to the invention with the characterizing features of claim 1. advantageous Further developments of the invention can be taken from the further claims.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hinsichtlich des Brennstoff-Verbrauchs der Brennkraftmaschine in der Teillast ein Zusammenwirken sämtlicher Steuerungsparameter der Brennkraftmaschine zu sehen ist und das z. B. bei höheren Füllungen die Ladungswechselverluste ansteigen können. Ggf. kann ferner durch die Klopfregelung der Brennkraftmaschine eine Zündzeitpunktverschiebung nach spät gesteuert werden, die sowohl Verbrauchsnachteile als auch ggf. ein unerwünschtes Ansteigen der Abgastemperaturen bewirken kann. Andererseits soll in der Volllast bei niedriger Drehzahl eine wirkungsvolle Schwingrohraufladung mit der damit verbundenen Drehmomenterhöhung vorliegen. Exakt diesen Zusammenhängen trägt die Erfindung Rechnung, in dem sie in der Teillast zusätzlich eine „ultrakurze” Saugrohrlänge zuschaltet, die den Schwingrohraufladeeffekt definiert vermindert und die bei Volllast der Brennkraftmaschine weggeschaltet wird. In der Volllast sind dann die geometrisch vorgegebenen Saugrohrlängen wie an sich bekannt wirksam.According to the invention was recognized that in terms of fuel consumption of the internal combustion engine in the partial load is an interaction of all control parameters the internal combustion engine can be seen and the z. B. at higher fillings the charge exchange losses may increase. Possibly. can also by the knock control of the internal combustion engine retarded an ignition timing shift which are both consumption disadvantages and possibly an undesirable one Increase the exhaust gas temperatures can cause. On the other hand, in the full load at low speed an effective Schwingrohraufladung present with the associated increase in torque. Exactly these connections carries the invention Invoice, in which it additionally activates an "ultrashort" intake pipe length at partial load, which reduces the swing tube charging effect defined and that at Full load of the internal combustion engine is switched off. In the full load are then the geometrically predetermined intake pipe lengths as known per se effective.

Die Verbindung zwischen den Einzelrohren können bevorzugt in einem Zwischenflansch ausgebildet sein, der ggf. auch die Einspritzdüsen für die Brennstoffversorgung der Brennkraftmaschine und/oder Ladungssteuerungsklappen aufnimmt. Daraus resultiert eine fertigungstechnisch einfache Konstruktion, wobei die Verbindungen durch eingebohrte oder eingegossenen Kanäle gebildet sein können, die durch in Querbohrungen angeordnete Drehschieber verschließbar sind.The Connection between the individual tubes may preferably be in an intermediate flange be formed, if necessary, the injectors for the fuel supply the internal combustion engine and / or charge control flaps absorbs. This results in a production engineering simple construction, wherein the compounds formed by drilled or cast channels that can be can be closed by arranged in transverse bores rotary valve.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt inOne embodiment The invention is explained in more detail below with further details. The schematic drawing shows in

1 einen Längsschnitt durch ein Saugrohr mit Zwischenflansch für eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem Sammelrohr, je Zylinder einem Einzelrohr mit zwei schaltbaren Längen und Verbindungskanälen im Zwischenflansch; 1 a longitudinal section through a suction pipe with intermediate flange for a four-cylinder reciprocating internal combustion engine, with a manifold, per cylinder a single tube with two switchable lengths and connecting channels in the intermediate flange;

2 das Saugrohr gemäß 1 in einer Draufsicht; 2 the suction pipe according to 1 in a plan view;

3 einen Teilschnitt durch den Zwischenflansch gemäß den 1 und 2 entlang der Linie III-III der 4; 3 a partial section through the intermediate flange according to the 1 and 2 along the line III-III of 4 ;

4 einen weiteren Teilschnitt durch den Zwischenflansch entlang den Verbindungskanälen gemäß Linie IV-IV der 3; und 4 a further partial section through the intermediate flange along the connecting channels according to line IV-IV of 3 ; and

5 eine Grafik des Drehmomentverlaufs der Brennkraftmaschine bei Volllast, die den Öffnungszustand der Verbindungskanäle beschreibt. 5 a graph of the torque curve of the internal combustion engine at full load, which describes the opening state of the connecting channels.

Die 1 und 2 zeigen ein Saugrohr 10 für ein Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf 12, in dem je Zylinder der Brennkraftmaschine zumindest ein Einlasskanal 14 ausgebildet ist, der in bekannter Weise über ein Gaswechsel-Einlassventil 16 gesteuert ist.The 1 and 2 show a suction pipe 10 for a four-cylinder reciprocating internal combustion engine with a cylinder head 12 in which each cylinder of the internal combustion engine has at least one inlet channel 14 is formed, in a known manner via a gas exchange inlet valve 16 is controlled.

Das Saugrohr 10 setzt sich im wesentlichen aus einem Sammelrohr 18 und je Zylinder einem Einzelrohr 20 zusammen. Die Einzelrohre 20 sind über auf- und zusteuerbare Klappen 22 in zwei wirksame Längen schaltbar; nämlich bei offenen Klappen 22 in eine kurze Länge I1 (vgl. 1) und bei geschlossenen Klappen 22 in eine Länge I2, die aufgrund der längeren Gassäule eine Schwingrohraufladung der Brennkraftmaschine bewirkt.The suction tube 10 essentially consists of a manifold 18 and one cylinder per cylinder 20 together. The single tubes 20 are over-and on-controllable flaps 22 switchable in two effective lengths; namely with open flaps 22 in a short length I 1 (see. 1 ) and with closed flaps 22 in a length I 2 , which causes a Schwingrohraufladung the internal combustion engine due to the longer gas column.

Die Klappen 22 werden mittels eines Stellmotors 24 über ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät abhängig von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine gesteuert. Ferner ist im Sammelrohr 18 eine willkürlich steuerbare Drosselklappe 26 zur Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine angeordnet.The flaps 22 be by means of a Stell motors 24 controlled via an electronic control unit, not shown, depending on the speed and the load of the internal combustion engine. Furthermore, in the manifold 18 an arbitrarily controllable throttle 26 arranged for power control of the internal combustion engine.

Das Saugrohr 10 ist über einen Zwischenflansch 28 dicht an eine Anschlussfläche des Zylinderkopfes 12 angeschlossen.The suction tube 10 is via an intermediate flange 28 close to a connecting surface of the cylinder head 12 connected.

In dem Zwischenflansch 28 (vgl. auch die 3 und 4) sind je Zylinder der Brennkraftmaschine ein mit dem Einlasskanal 14 kommunizierende Durchgangsbohrung 30 und eine Aufnahmekonsole 32 für ein Brennstoff-Einspritzventil 34 der Brennstoffzumess-Einrichtung (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angeordnet.In the intermediate flange 28 (See also the 3 and 4 ) are each cylinder of the internal combustion engine with an inlet channel 14 communicating through-hole 30 and a recording console 32 for a fuel injector 34 the Brennstoffzumess device (not shown) of the internal combustion engine arranged.

Ggf. können in dem Zwischenflansch 28 auch Ladungssteuerungsklappen angeordnet sein, die in an sich bekannter Weise im Teillastbereich der Brennkraftmaschine einen Drall oder Tumbleeffekt der in die Zylinder einströmenden Verbrennungsluft bewirken. Ist die Brennkraftmaschine direkteinspritzend (Einspritzdüsen im Zylinderkopf), so sind in dem Zwischenflansch 28 keine Einspritzdüsen 34 vorgesehen.Possibly. can in the intermediate flange 28 Also charge control valves may be arranged, which cause in a known manner in the partial load range of the internal combustion engine, a twist or tumble effect of the incoming combustion air into the cylinder. If the internal combustion engine direct injection (injectors in the cylinder head), so are in the intermediate flange 28 no injectors 34 intended.

Ferner sind stromauf der Mündungsstelle (bei 36 – 3) der Einspritzdüsen 34 jedoch stromab des Beginns der kürzesten Saugrohrlänge I1 Verbindungskanäle 38 definierten Querschnittes vorgesehen, die die Durchgangsbohrungen 30 miteinander verbinden. Die Verbindungskanäle 38 liegen – wie ersichtlich – nahe den Einlasskanälen 14 im Zylinderkopf 12 und bilden somit quasi eine „ultrakurze” Saugrohrlänge I3 (3), die aufgrund der Verbrennungsluft-Zufuhr über die jeweils benachbarten Durchgangsbohrungen 30 das Schwingungsverhalten der Gassäule beeinflusst.Furthermore, upstream of the mouth (at 36 - 3 ) of the injectors 34 however, downstream of the beginning of the shortest draft tube length, I 1 connection channels 38 defined cross section provided, the through holes 30 connect with each other. The connection channels 38 lie - as can be seen - near the inlet channels 14 in the cylinder head 12 and thus form virtually an "ultrashort" suction pipe length I 3 ( 3 ), due to the combustion air supply through the adjacent through holes 30 influences the vibration behavior of the gas column.

In dem Zwischenflansch 28 sind jeweils zwischen benachbarten Durchgangsbohrungen 30 und die Verbindungskanäle 38 durchstoßend Querbohrungen 42 eingearbeitet, in die rohrförmige Drehschieber 40 mit diametral gegenüberliegenden Fenstern 40a drehbar eingesetzt sind. Die drei Drehschieber 40 sind über ein Gestänge 44 (2) und eine z. B. elektromagnetische Stelleinheit 46 derart verdrehbar, dass entweder die Verbindungskanäle 38 geöffnet oder geschlossen sind. Die Stelleinheit 46 kann ebenfalls über das elektronische Steuergerät (nicht dargestellt) gesteuert werden.In the intermediate flange 28 are each between adjacent through holes 30 and the connection channels 38 piercing cross holes 42 incorporated into the tubular rotary valve 40 with diametrically opposite windows 40a are rotatably inserted. The three rotary valves 40 are over a linkage 44 ( 2 ) and a z. B. electromagnetic actuator 46 rotatable so that either the connection channels 38 are open or closed. The actuator 46 can also be controlled via the electronic control unit (not shown).

In der Grafik gemäß 5 ist in ausgezogener Linie die Drehmomentkurve der Brennkraftmaschine bei Volllast und über der Drehzahl n dargestellt; die gestrichelte Linie bezeichnet eine nahezu Volllaststellung der Drosselklappe 26. Die senkrechte Linie grenzt den Drehzahlbereich (beispielsweise bis 4.000 min–1) ein, in dem die Klappen 22 geschlossen und somit die Saugrohrlänge 12 für die Schwingrohraufladung wirksam ist; oberhalb dieses Drehzahl-Bereiches sind die Klappen 22 geöffnet und somit die kurze Saugrohrlänge I1 geschaltet.In the graphic according to 5 is shown in solid line the torque curve of the engine at full load and the speed n; the dashed line indicates a nearly full load position of the throttle 26 , The vertical line adjacent the speed range (for example up to 4000 min -1) a, in which the flaps 22 closed and thus the suction tube length 12 is effective for the Schwingrohraufladung; above this speed range are the flaps 22 opened and thus the short suction tube length I 1 connected.

Der schraffierte Bereich der Grafik beschreibt den Öffnungszustand der Verbindungskanäle 38. Dementsprechend sind die Drehschieber 40 über die Stelleinheit 46 stets bis zum Erreichen der nahezu Vollaststellung der Drosselklappe 26 im Sammelrohr 18 des Saugrohres 10 aufgesteuert; d. h., sie sind zum größten Teil nur abhängig von der Last α der Brennkraftmaschine gesteuert.The hatched area of the graph describes the opening state of the connection channels 38 , Accordingly, the rotary valves 40 about the actuator 46 always until it reaches almost full throttle position 26 in the manifold 18 of the suction pipe 10 turned on; ie, they are controlled for the most part only dependent on the load α of the internal combustion engine.

Eine Abweichung kann ggf. im leerlaufnahen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine vorliegen, bei dem ggf. andere Kriterien überwiegen können.A Deviation may possibly be in the idling speed range of the internal combustion engine that may outweigh other criteria.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Selbstverständlich können auch andere Konstruktionen des Saugrohres 10 ggf. mit mehr als einem Schaltmittel (Klappen 22) oder anderen geometrischen Verhältnissen verwendet sein. Die zwischen den Einzelrohren 20 vorliegenden Verbindungen 38 können auch am Saugrohr 10 selbst in dessen flanschnahem Bereich vorgesehen sein; anstelle von Kanälen können auch entsprechende Verbindungsleitungen verwendet sein. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Einlasskanälen 14 je Zylinder und mehreren, in den Zylinderkopf 12 mündenden Einzelrohren des Saugrohres 10 können die Verbindungskanäle auch jeweils beide Einzelrohre je Zylinder verbinden.The invention is not limited to the illustrated embodiment. Of course, other constructions of the intake manifold 10 if necessary with more than one switching means (flaps 22 ) or other geometrical relationships. The between the single tubes 20 present compounds 38 can also on the intake manifold 10 be provided even in its flange near area; instead of channels, corresponding connection lines can also be used. In internal combustion engines with multiple intake ports 14 per cylinder and several, in the cylinder head 12 opening individual pipes of the suction pipe 10 The connecting channels can also connect each of the two individual tubes per cylinder.

Claims (5)

Saugrohr für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit einem Sammelrohr, von dem je Zylinder zumindest ein Einzelrohr abzweigt, welche Einzelrohre an einem zylinderkopfseitigen Anschlussflansch enden, wobei über Schaltmittel die wirksamen Einzelrohrlängen last- und/oder drehzahlabhängig in zumindest zwei Abmessungen (I1, I2) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Beginns der kürzesten Abmessung (I1) die Einzelrohre (20) durch Verbindungen (38) zusätzlich untereinander strömungstechnisch verbunden sind, dass die Verbindungen (38) durch zusätzliche Schaltmittel (40) steuerbar sind und dass die Verbindungen (38) im nahezu gesamten Teillastbereich der Brennkraftmaschine geöffnet und bei Volllast oder nahezu Volllast geschlossen sind.Intake manifold for a multi-cylinder internal combustion engine, with a manifold, from each cylinder branches off at least a single pipe, which individual pipes terminate at a cylinder head side flange, via switching means the effective single pipe lengths load and / or speed dependent in at least two dimensions (I 1 , I 2 ) are controllable, characterized in that downstream of the beginning of the shortest dimension (I 1 ) the individual tubes ( 20 ) by connections ( 38 ) are additionally fluidically connected with each other, that the connections ( 38 ) by additional switching means ( 40 ) are controllable and that the connections ( 38 ) are opened in almost the entire partial load range of the internal combustion engine and closed at full load or near full load. Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen (38) an einem Zwischenflansch (28) ausgebildet sind.Suction tube according to claim 1, characterized in that the compounds ( 38 ) on an intermediate flange ( 28 ) are formed. Saugrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch (28) auch die Einspritzdüsen (34) für die Brennstoffversorgung der Brennkraftmaschine und/oder Ladungssteuerungsklappen aufnimmt, wobei die Verbindungen (38) stromauf der Mündungen (36) der Einspritzventile (34) und/oder der Ladungssteuerungsklappen positioniert sind.Suction tube according to claim 2, characterized gekenn records that the intermediate flange ( 28 ) also the injection nozzles ( 34 ) for the fuel supply of the internal combustion engine and / or charge control flaps, wherein the connections ( 38 ) upstream of the mouths ( 36 ) of the injection valves ( 34 ) and / or the charge control flaps are positioned. Saugrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen durch Verbindungskanäle (38) gebildet sind.Suction tube according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the connections through connecting channels ( 38 ) are formed. Saugrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (38) durch in Querbohrungen (42) angeordnete Drehschieber (40) verschließbar sind.Suction tube according to claim 4, characterized in that the connecting channels ( 38 ) by cross bores ( 42 ) arranged rotary valve ( 40 ) are closable.
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