DE102004060187B4 - Variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges, aufweisend:
einen Sammelraum (100), in welchen Außenluft hineingeströmt wird;
einen Ansaugkrümmer (200), der eine Mehrzahl von Ansaugkanälen (210) aufweist, die mit dem Sammelraum (100) verbunden sind, und die Luft des Sammelraumes (100) in eine Mehrzahl von Zylindern (3) hinein führt; und
eine Variationseinheit (300), die eine Länge der Ansaugkanäle (210) entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges steuert, wobei die Variationseinheit (300) aufweist:
zumindest ein Verbindungsteil (310, 320), das den Sammelraum (100) mit dem Ansaugkrümmer (200) verbindet und eine Mehrzahl von Führungskanälen (311, 321) zum Verteilen der Luft aus dem Sammelraum (100) zu dem Ansaugkrümmer (200) aufweist; und
zumindest ein Öffnungs- und Schließteil (330, 340), das an dem Verbindungsteil (310, 320) angeordnet ist, um die Mehrzahl von Führungskanälen (311, 321) wahlweise zu öffnen und zu schließen,
wobei die Führungskanäle (311, 321) jeweils in einem vorbestimmten Winkel (θ) geneigt sind, wobei der vorbestimmte...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem eines Fahrzeuges, und insbesondere ein variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges.
  • Im Allgemeinen ist, wie in 1 gezeigt ist, ein Ansaugsystem eines Fahrzeuges zum Strömen von Luft in einen Zylinder 3 vorgesehen und weist einen Sammelraum 5 und einen Ansaugkrümmer 7 auf.
  • In den Sammelraum 5 strömt Außenluft von der Außenseite hinein.
  • Der Ansaugkrümmer 7 weist einen Ansaugkanal 7a zum Führen der Luft des Sammelraumes 5 in den Zylinder 3 auf.
  • Ein Verbindungskanal 4 zum Verbinden des Sammelraumes 5 mit dem Ansaugkrümmer 7 ist an einem Ende des Ansaugkrümmers 7 ausgebildet.
  • Zur Verbesserung der Fahrzeugleistung ist es vorteilhaft, wenn die Länge des Ansaugkanals 7a des Ansaugkrümmers 7 entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges variiert wird.
  • Das heißt, wenn die Motordrehzahl hoch ist, ist es bevorzugt, dass die Länge des Ansaugkanals 7a des Ansaugkrümmers 7 gering ist, und wenn die Motordrehzahl niedrig ist, ist es bevorzugt, dass die Länge des Ansaugkanals 7a des Ansaugkrümmers 7 groß ist.
  • Ein System, das die Länge des Ansaugkanals 7a entsprechend der Motordrehzahl in einer solchen Weise steuert, wird üblicherweise als ein variables Ansaugsystem (VIS) bezeichnet.
  • Ein herkömmliches variables Ansaugsystem wird nachfolgend beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist das variable Ansaugsystem eine Durchgangsöffnung 5a und einen oder zwei Öffnungs- und Schließteile 11 oder 12 auf. Die Durchgangsöffnung 5a ist in einem oberen Abschnitt des Sammelraumes 5 ausgebildet, um den Sammelraum 5 und den Ansaugkrümmer 7 miteinander zu verbinden, und das Öffnungs- und Schließteil 11 oder 12 ist in der Durchgangsöffnung 5a angeordnet.
  • Dementsprechend ist die Länge des Ansaugkanals 7a variabel, da die Durchgangsöffnung 5a durch das Öffnungs- und Schließteil 11 oder 12 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit geöffnet und geschlossen wird.
  • Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, ist, wie in 1 gezeigt ist, da die Durchgangsöffnung 5a geöffnet ist, die Länge des Ansaugkanals 7a gering. Daher wird in dem Ansaugkrümmer 7 die Luft, die durch die Durchgangsöffnung 5a hindurch tritt, mit der Luft vermischt, die durch den Verbindungskanal 4 hindurch getreten ist.
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, ist die Länge des Ansaugkanals 7a groß, da die Durchgangsöffnung 5a geschlossen ist, so dass nur die Luft, die durch den Verbindungskanal 4 hindurch getreten ist, in den Ansaugkrümmer 7 hinein strömt.
  • Jedoch tritt, wenn die Luft des Sammelraumes 5 über die Durchgangsöffnung 5a in den Ansaugkrümmer 7 hinein strömt, bei dem herkömmlichen variablen Ansaugsystem das Problem auf, dass der Strömungsdruck und/oder die Strömungsgeschwindigkeit verringert werden/wird, da sich die Luft schnell um etwa 90° drehen muss.
  • Außerdem hat, wenn die beiden Öffnungs- und Schließteile 11 und 12 in der Durchgangsöffnung 5a angeordnet sind, das Ansaugsystem eine übermäßige Größe, da für die Anordnung des Systems viel Raum erforderlich ist.
  • Aus der DE 196 12 036 A1 ist ein variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges, welches einen als Verteilerkammer mit der Funktion eines Sammelraums aufweist, in welchen Außenluft hineinströmt. Das Ansaugsystem der DE 196 12 036 A1 weist weiterhin einen Ansaugkrümmer, der eine Mehrzahl von Ansaugkanälen aufweist, die mit dem Sammelraum verbunden sind, und die Luft des Sammelraumes in eine Mehrzahl von Zylindern hinein führt, und eine Variationseinheit auf, die eine Länge der Ansaugkanäle entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges steuert, wobei die Variationseinheit drei Verbindungsteile, die den Sammelraum mit dem Ansaugkrümmer verbinden und eine Mehrzahl von Führungskanälen zum Verteilen der Luft aus dem Sammelraum zu dem Ansaugkrümmer aufweist. Die Öffnungsquerschnitte von zwei Einzelsaugrohren sind parallel zur Mittelsenkrechten der Saugrohranlage angeordnet, während der Öffnungsquerschnitt eines dritten Einzelsaugrohrs geneigt zur Mittelsenkrechten orientiert ist. An den Öffnungen von zwei Einzelsaugrohren ist jeweils ein Öffnungs- und Schließteil angeordnet ist, um die mit diesen verbundenen Führungskanäle wahlweise zu öffnen und zu schließen. Aufgabe der Erfindung ist, ein variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges mit einem erhöhten Strömungsdruck, einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit und einer verbesserten Systemanordnung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Mit der Erfindung wird ein variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges mit einem erhöhten Strömungsdruck, einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit und einer verbesserten Systemanordnung geschaffen.
  • Ein beispielhaftes variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist einen Sammelraum, in welchen Außenluft hineingeströmt wird, einen Ansaugkrümmer, der eine Mehrzahl von Ansaugkanälen aufweist, die mit dem Sammelraum verbunden sind, und die Luft des Sammelraumes in eine Mehrzahl von Zylindern hinein führt, und eine Variationseinheit auf, die eine Länge der Ansaugkanäle entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges steuert, wobei die Variationseinheit zumindest ein Verbindungsteil, das den Sammelraum mit dem Ansaugkrümmer verbindet und eine Mehrzahl von Führungskanälen zum Verteilen der Luft aus dem Sammelraum zu dem Ansaugkrümmer aufweist, und zumindest ein Öffnungs- und Schließteil aufweist, das an dem Verbindungsteil angeordnet ist, um die Mehrzahl von Führungskanälen wahlweise zu öffnen und zu schließen, wobei die Führungskanäle jeweils in einem vorbestimmten Winkel geneigt sind.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das zumindest eine Verbindungsteil ein erstes Verbindungsteil auf, das in einem oberen Abschnitt des Sammelraumes angeordnet ist, wobei das zumindest eine Öffnungs- und Schließteil ein erstes Öffnungs- und Schließteil aufweist, das an dem ersten Verbindungsteil angeordnet ist.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das zumindest eine Verbindungsteil ein zweites Verbindungsteil auf, das in einem unteren Abschnitt des Sammelraumes angeordnet ist, wobei das zumindest eine Öffnungs- und Schließteil ein zweites Öffnungs- und Schließteil aufweist, das an dem zweiten Verbindungsteil angeordnet ist.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das zumindest eine Öffnungs- und Schließteil eine Antriebswelle, die an dem Verbindungsteil drehbar angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Klappen auf, die an der Antriebswelle angeordnet sind, um die Mehrzahl von Führungskanälen zu öffnen bzw. zu schließen.
  • Nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der vorbestimmte Winkel jeder der Führungskanäle 24 ± 1° in Bezug auf eine horizontale Linie des Sammelraumes.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen vertikalen Schnitt der Hauptteile eines herkömmlichen variablen Ansaugsystems eines Fahrzeuges, das an einem Zylinderkopf montiert ist;
  • 2 eine perspektivische weggebrochene Ansicht eines variabeln Ansaugsystems eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine Vorderansicht des variablen Ansaugsystems eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines ersten Öffnungs- und Schließteils des variablen Ansaugsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 eine Ansicht eines Hauptteils aus 3 in einem Zustand, in dem eine Klappe geschlossen ist; und
  • 6 eine Ansicht des Hauptteils aus 3 in einem Zustand, in dem die Klappe geöffnet ist.
  • Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • In der Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bauteile wie in der vorhergehenden Beschreibung des Standes der Technik verwendet, und deren Erläuterung wird weggelassen.
  • 2 ist eine perspektivische weggebrochene Ansicht eines variabeln Ansaugsystems eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und 3 ist eine Vorderansicht des variablen Ansaugsystems eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das variable Ansaugsystem eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Strömen von Außenluft in eine Mehrzahl von Zylindern 3 (1) vorgesehen und weist einen Sammelraum 100, einen Ansaugkrümmer 200 und eine Variationseinheit 300 auf.
  • Der Sammelraum 100 sammelt temporär Luft, die von der Außenseite einströmt.
  • Der Ansaugkrümmer 200 weist eine Mehrzahl von Ansaugkanälen 210 auf, die mit dem Sammelraum 100 verbunden sind, und führt die Luft des Sammelraumes 100 in die jeweiligen Zylinder 3 hinein.
  • Die Variationseinheit 300 steuert unterschiedlich jede Länge der Ansaugkanäle 210 entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges.
  • Die Zylinder 3 können derart angeordnet sein, dass vier Zylinder jeweils in der linken und der rechten Reihe eines Zylinderblocks 2 (1) ausgebildet sind. Alternativ können drei Zylinder (anstelle von vier) jeweils in der linken und der rechten Reihe des Zylinderblocks 2 ausgebildet sein. Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die in jeder Reihe ausgebildete Anzahl von Zylindern beschränkt ist.
  • Ein variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Der Ansaugkrümmer 200 ist vorzugsweise in einer Form ausgebildet, die den Sammelraum 100 eng umgibt, so dass das von dem variablen Ansaugsystem eingenommene Volumen reduziert werden kann.
  • Im dem Falle, dass der Ansaugkrümmer 200 in einer solchen Weise strukturiert ist, ist es bevorzugt, dass der Ansaugkrümmer 200 und der Sammelraum 100 durch eine Trennwand 110 geteilt sind.
  • Die Variationseinheit 300 weist zumindest ein Verbindungsteil mit einer Mehrzahl von Führungskanälen und ein Öffnungs- und Schließteil auf, das an dem Verbindungsteil angeordnet ist.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das Verbindungsteil ein erstes Verbindungsteil 310 aufweist, das in einem oberen Abschnitt des Sammelraumes 100 derart vorgesehen ist, dass die Länge der Ansaugkanäle 210 minimiert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist.
  • Das erste Verbindungsteil 310 weist eine Mehrzahl von ersten Führungskanälen 311 auf.
  • Besonders verbindet jeder erste Führungskanal 311 den Sammelraum 100 mit jedem Ansaugkanal 210 des Ansaugkrümmers 200 derart, dass die Luft aus dem Sammelraum 100 in jeden Ansaugkanal 210 verteilt wird.
  • Außerdem ist es bevorzugter, dass das Verbindungsteil ferner ein zweites Verbindungsteil 320 aufweist, das in einem unteren Abschnitt des Sammelraumes 100 derart vorgesehen ist, dass die Länge der Ansaugkanäle 210 entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges fein variiert wird.
  • Das zweite Verbindungsteil 320 weist eine Mehrzahl von zweiten Führungskanälen 321 auf.
  • Besonders verbindet jeder zweite Führungskanal 321 den Sammelraum 100 mit jedem Ansaugkanal 210 des Ansaugkrümmers 200 derart, dass die Luft aus dem Sammelraum 100 in jeden Ansaugkanal 210 verteilt wird.
  • Außerdem ist es bevorzugt, dass, wie in 3 gezeigt ist, die ersten und die zweiten Führungskanäle 311 und 321 jeweils in einem vorbestimmten Winkel θ derart geneigt sind, dass die Luft des Sammelraumes 100 sanft in die Ansaugkanäle 210 des Ansaugkrümmers 200 hineingeströmt wird.
  • Besonders ist es bevorzugt, dass, wie in 3 gezeigt ist, die ersten und die zweiten Führungskanäle 311 und 321 jeweils mit 24 ± 1° in Bezug auf eine horizontale Linie A des Sammelraumes 100 geneigt sind.
  • Der Winkel 24 ± 1° ist ein Grenzwert, der als ein Versuchsergebnis erzielt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsdruck der Luft wurden am bevorzugtesten bei einem Winkel von 24 ± 1° verbessert. Zum Beispiel wurde herausgefunden, dass, wenn der vorbestimmte Winkel des ersten und des zweiten Führungskanals 311 und 321 kleiner als der Grenzwert ist, die Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsdruck rapide abgenommen haben. Wenn der vorbestimmte Winkel des ersten und des zweiten Führungskanals 311 und 321 über dem Grenzwert liegt, ist das variable Ansaugsystem gemäß der Ausführungsform der Erfindung wegen des mangelnden Raumes schwierig herzustellen.
  • Andererseits weisen die Öffnungs- und Schließteile, wie in 2 gezeigt ist, ein erstes und ein zweites Öffnungs- und Schließteil 330 und 340 auf.
  • Das erste und das zweite Öffnungs- und Schließteil 330 und 340 sind an dem ersten bzw. dem zweiten Verbindungsteil 310 und 320 angeordnet, um die ersten und die zweiten Führungskanäle 311 und 321 wahlweise zu öffnen und zu schließen.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Öffnungs- und Schließteils des variablen Ansaugsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in 2 und 4 gezeigt ist, ist das erste Öffnungs- und Schließteil 330 mit einer ersten Antriebswelle 331 und einer Mehrzahl von ersten Klappen 332 versehen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist das zweite Öffnungs- und Schließteil 340 mit einer zweiten Antriebswelle 341 und einer Mehrzahl von zweiten Klappen 342 versehen.
  • Zum Beispiel sind, wie in 2 bis 4 gezeigt ist, die erste und die zweite Antriebswelle 331 und 341 an dem ersten bzw. dem zweiten Verbindungsteil 310 und 320 drehbar angeordnet. Ferner ist es bevorzugt, dass die erste und die zweite Antriebswelle 331 und 341 an dem ersten bzw. dem zweiten Verbindungsteil 310 und 320 eine nach der anderen derart angeordnet ist, dass das variable Ansaugsystem gemäß der Ausführungsform der Erfindung in der Anordnungsstruktur verbessert werden kann.
  • Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, sind die ersten Klappen 332 an den jeweiligen ersten Führungskanälen 311 angeordnet.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt ist, sind die zweiten Klappen 342 an den jeweiligen zweiten Führungskanälen 321 angeordnet.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des variablen Ansaugsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 3 bis 6 ausführlich beschrieben.
  • 5 ist eine Ansicht eines Hauptteils aus 3 in einem Zustand, in dem eine Klappe geschlossen ist, und 6 ist eine Ansicht des Hauptteils aus 3 in einem Zustand, in dem die Klappe geöffnet ist.
  • Zuerst wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, wie in 2 und 5 gezeigt ist, die zweite Klappe 342 um die zweite Antriebswelle 342 gedreht, um in einem Winkel von 24° in Bezug auf eine horizontale Linie A des Sammelraumes 100 zu liegen, und schließt dementsprechend den zweiten Führungskanal 321 des zweiten Verbindungsteils 320.
  • Gleichzeitig wird, wie in 3 und 6 gezeigt ist, das erste Ventil 332 um die erste Antriebswelle 331 gedreht, um in einem Winkel von 114° in Bezug auf eine horizontale Linie A des Sammelraumes 100 zu liegen, und öffnet den ersten Führungskanal 311 des ersten Verbindungsteils 310 weit.
  • Dementsprechend strömt die Luft in dem Sammelraum 100 sanft über den ersten Führungskanal 311 des Verbindungsteils 310, der entsprechend einer natürlichen Richtung der Luftströmung geneigt ist, in den Ansaugkrümmer 200 hinein. Zusätzlich dazu ist die Länge des Ansaugkanals 210 gering. Daher wird in dem Ansaugkrümmer 200 die Luft, die durch den Führungskanal 311 hindurch tritt, mit der Luft vermischt, die durch den Verbindungskanal 120 hindurch getreten ist.
  • Andererseits wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, der zweite Führungskanal 321 des zweiten Verbindungsteils 320 geöffnet, und der erste Führungskanal 311 des ersten Verbindungsteils 310 wird geschlossen. Daher ist die Länge des Ansaugkanals 210 groß.
  • Wie erläutert wurde, hat das variable Ansaugsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Anzahl von Vorteilen.
  • Gemäß der Ausführungsform der Erfindung können, da die Führungskanäle in einem vorbestimmten Winkel geneigt sind, die Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsdruck der Luft erhöht werden.
  • Außerdem kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, da nur eine der Antriebswellen an einem der Verbindungsteile angeordnet ist, das System hinsichtlich der Anordnungsstruktur weiter verbessert werden.

Claims (4)

  1. Variables Ansaugsystem eines Fahrzeuges, aufweisend: einen Sammelraum (100), in welchen Außenluft hineingeströmt wird; einen Ansaugkrümmer (200), der eine Mehrzahl von Ansaugkanälen (210) aufweist, die mit dem Sammelraum (100) verbunden sind, und die Luft des Sammelraumes (100) in eine Mehrzahl von Zylindern (3) hinein führt; und eine Variationseinheit (300), die eine Länge der Ansaugkanäle (210) entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges steuert, wobei die Variationseinheit (300) aufweist: zumindest ein Verbindungsteil (310, 320), das den Sammelraum (100) mit dem Ansaugkrümmer (200) verbindet und eine Mehrzahl von Führungskanälen (311, 321) zum Verteilen der Luft aus dem Sammelraum (100) zu dem Ansaugkrümmer (200) aufweist; und zumindest ein Öffnungs- und Schließteil (330, 340), das an dem Verbindungsteil (310, 320) angeordnet ist, um die Mehrzahl von Führungskanälen (311, 321) wahlweise zu öffnen und zu schließen, wobei die Führungskanäle (311, 321) jeweils in einem vorbestimmten Winkel (θ) geneigt sind, wobei der vorbestimmte Winkel (θ) jeder der Führungskanäle (311, 321) 24 ± 1° in Bezug auf eine horizontale Linie (A) des Sammelraumes (100) ist.
  2. Variables Ansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Verbindungsteil ein erstes Verbindungsteil (310) aufweist, das in einem oberen Abschnitt des Sammelraumes (100) angeordnet ist; und das zumindest eine Öffnungs- und Schließteil ein erstes Öffnungs- und Schließteil (330) aufweist, das an dem ersten Verbindungsteil (310) angeordnet ist.
  3. Variables Ansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Verbindungsteil ein zweites Verbindungsteil (320) aufweist, das in einem unteren Abschnitt des Sammelraumes (100) angeordnet ist; und das zumindest eine Öffnungs- und Schließteil ein zweites Öffnungs- und Schließteil (340) aufweist, das an dem zweiten Verbindungsteil (320) angeordnet ist.
  4. Variables Ansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Öffnungs- und Schließteil aufweist: eine Antriebswelle (331, 341), die an dem Verbindungsteil (310, 320) drehbar angeordnet ist; und eine Mehrzahl von Klappen (332, 342), die an der Antriebswelle (331, 341) angeordnet sind, um die Mehrzahl von Führungskanälen (311, 321) zu öffnen bzw. zu schließen.
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