DE102006025267A1

DE102006025267A1 - Ansaugrohr zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor sowie Saugmodul für einen Verbrennungsmotor mit einem derartigen Ansaugrohr

Info

Publication number: DE102006025267A1
Application number: DE102006025267A
Authority: DE
Inventors: Holm Riepenhausen
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Ein Ansaugrohr (14) dient zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor zwischen einem Mischabschnitt (10) zur Herstellung eines Kraftstoff/Luftgemisches und einem Verdichtungsabschnitt (17) zur Verdichtung des Gemisches. Das Ansaugrohr (14) hat eine Stützstruktur für eine Rohrwandung mit gegenüber einer Rohrlängsachse (32) derart geneigt angeordneten Stützelementen (31), dass eine Streckung des Ansaugrohrs (14) gleichzeitig zu einer definierten Querschnittsverengung des Ansaugrohrs (14) führt. Ein Saugmodul mit einem derartigen Ansaugrohr (14) hat zudem zwei Verbindungsabschnitte (16, 19) zur Verbindung der Rohrenden (15, 18) mit dem Mischabschnitt (10) und dem Verdichtungsabschnitt (17). Das Saugmodul hat ferner eine Linearführungseinrichtung (22), an der beide Verbindungsabschnitte (16, 19) montiert sind. Zur Einstellung eines Abstandes zwischen den beiden Verbindungsabschnitten (16, 19) dient ein Linearantrieb (24). Eine Steuereinrichtung (26) des Saugmoduls steht mit einer Motorsteuerung in Signalverbindung. Es resultiert ein Ansaugrohr sowie ein mit diesem ausgestattetes Saugmodul, mit denen ein hinsichtlich Kraftstoffverwirbelung und Motor- bzw. Zylinderfüllung optimierter Betrieb über ein großes Drehzahlband/-bereich mit geringem steuerungstechnischen Aufwand gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugrohr zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Saugmodul für einen Verbrennungsmotor mit einem derartigen Ansaugrohr.
Durch offenkundige Vorbenutzung bekannt sind Ansaugrohre, deren Längen stufenlos Variabel sind. Dies führt zur Möglichkeit, die Kraftstoffverwirbelung bzw. die Motor- oder Zylinderfüllung über ein breites Drehzahlband/-bereich zu optimieren. Diese Systeme, die in der Regel eine zusätzliche Drosselklappe aufweisen, sind baulich und in ihrer Ansteuerung recht aufwändig.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansaugrohr sowie ein Saugmodul mit einem derartigen Ansaugrohr der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein hinsichtlich Kraftstoffverwirbelung und Motor- bzw. Zylinderfüllung optimierter Betrieb über ein großes Drehzahlband/-bereich mit gegenüber dem Stand der Technik verringertem steuerungstechnischen Aufwand und reduzierter Anzahl von Bauteilen resultiert.
Diese Aufgabe ist, was das Ansaugrohr angeht, erfindungsgemäß gelöst durch ein Ansaugrohr mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass über das Ansaugrohr neben einer Längenänderung auch eine Querschnittsänderung herbeigeführt werden kann, wenn das Ansaugrohr mit einer entsprechenden, diese Querschnittsverengung herbeiführenden Stützstruktur ausgebildet ist. Es resultiert ein Ansaugrohr, welches neben einer stufenlosen Längenänderung auch noch eine stufenlose Querschnittsänderung bietet. Durch die Gestaltung der Stützstruktur kann die Querschnittsänderung als Funktion der Längenänderung je nach Anforderung an den Motortyp angepasst werden. Der steuerungstechnische Aufwand ist verringert, da nur noch ein Parameter, nämlich die Rohrlänge, eingestellt werden muss und das Ansteuern z. B. einer zusätzlichen Drosselklappe gegebenenfalls entfällt.
Eine Stützstruktur nach Anspruch 2 lässt sich mit relativ geringem Kostenaufwand herstellen. Über die Neigung der Gewebefäden zur Rohrlängsachse lässt sich das Ausmaß der Querschnittsänderung bei einer gegebenen Rohrlängenänderung variieren.
Eine Stützstruktur nach Anspruch 3 ist eine einfache Variante. Über die Neigung der Wicklung zur Rohrlängsachse lässt sich auch hier die Querschnittsveränderung bei gegebener Rohrlängenänderung variieren.
Stützstrukturmaterialien nach den Ansprüchen 4 und 5 haben eine gute Haltbarkeit.
Eine innere Kunststofflage nach Anspruch 6 führt zu einer glatten Rohrinnenwand, was die Gemischführung begünstigt.
Eine äußere Kunststofflage nach Anspruch 7 schützt die Stützstruktur.
Eine Umspritzung nach Anspruch 8 kann mit Massenproduktionstechniken realisiert werden.
Dies gilt entsprechend für eine Extrusionslage nach Anspruch 9.
Eine Kunststofflage aus Silikon nach Anspruch 10 ist besonders temperaturbeständig.
Was das Saugmodul angeht, ist die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Saugmodul mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen. Die Vorteile des Saugmoduls entsprechen denen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf das Ansaugrohr erläutert wurden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Übersichtsdarstellung eines Ausschnitts eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Ansaugrohr;
2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ansaugrohrs;
3 eine zu 2 ähnliche Darstellung des Saugrohrs in einer ersten Streckstellung; und
4 eine zu 2 ähnliche Darstellung des Ansaugrohrs in einer zweiten Streckstellung, in der das Saugrohr gegenüber der Stellung nach 3 noch stärker gestreckt ist.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Ansaugtraktes 1 eines ansonsten nicht dargestellten Verbrennungsmotors. Dargestellt ist eine Vergaserausführung des Ansaugtraktes 1. Kraftstoff wird einer Schwimmerkammer 2 über eine Kraftstoffzuleitung 3 zugeführt. Die Kraftstoffzuleitung 3 wird bei mit Kraftstoff 4 gefüllter Schwimmerkammer 2 von einem Ventil 5 eines Schwimmers 6 verschlossen. Ein oberer Abschnitt der Schwimmerkammer 2 steht über eine Entlüftungsleitung 7 mit einer Luftzuführleitung 8 in Fluidverbindung. Von der Schwimmerkammer 2 führt ein Mischrohr 9 ins Innere eines Einströmabschnitts 10. In etwa mittig in dem Mischrohr 9 ist eine Düse 11 angeordnet. Das Mischrohr 9 mündet in dem Einströmabschnitt 10 über Zerstäubungsöffnungen 12 aus.
Die Vergaserausführung wird nachfolgend nur aus Darstellungsgründen beschrieben. Genauso gut ist auch eine Einspritzausführung möglich.
Zwischen dem Einströmabschnitt 10 und einem Zylinderkopfabschnitt 13 ist ein Bereich der Luftzuführleitung 8 als im Querschnitt und Länge variables Ansaugrohr 14 ausgebildet. Letzteres ist in der 1 schematisch und unterbrochen dargestellt.
Ein erstes, in der 1 linkes Rohrende 15 ist über einen ersten, in der 1 linken Verbindungsabschnitt 16 mit einem zylinderkopfseitigen Verdichtungsabschnitt 17 der Zuführleitung 8 verbunden. Ein zweites, in der 1 rechtes Rohrende 18 ist über einen zweiten Verbindungsabschnitt 19 mit dem Einström- bzw. Mischabschnitt 10 der Zuführleitung 8 verbunden. Bei den Verbindungsabschnitten 16, 19 kann es sich insbesondere um angespritzte Flansche handeln. Die angespritzten Flansche können am Ansaugrohr 14 durch zweistufige Extrusion angeformt werden.
Beide Verbindungsabschnitte 16, 19 sind mit Führungsabschnitten 20, 21 einer Linearführungseinrichtung 22 verbunden. Der erste Verbindungsabschnitt 16 ist dabei mit dem ersten Führungsabschnitt 20 und der zweite Verbindungsabschnitt 19 mit dem zweiten Führungsabschnitt 21 verbunden. Die Führungsabschnitte 20, 21 sind gegeneinander längs einer Führungsachse 23 beweglich geführt. Der Führungsabschnitt 20 wirkt mit einem Linearantrieb 24, z. B. über eine nicht näher dargestellte Antriebsspindel, zusammen. Der Linearantrieb 24 steht über eine Steuerleitung 25 mit einer Steuereinrichtung 26 in Signalverbindung.
Der Verdichtungsabschnitt 17 mündet in den Zylinderkopfabschnitt 13 eines Zylinders 27 des Verbrennungsmotors um ein Einlassventil 28 herum ein.
2 bis 4 zeigen das Ansaugrohr 14 stärker im Detail und in verschiedenen Streckstellungen. Das Ansaugrohr 14 hat eine Stützstruktur 29 in Form eines Kunstfasergewebes. Letzteres ist in einem zentralen Streckabschnitt 30 netzartig um eine innere Schicht des Ansaugrohrs 14 herum angeordnet. Einzelne Faserstränge 31 der Stützstruktur 29 weisen im Streckabschnitt 30 gegenüber einer zentralen Längsachse 32 eine Neigung von etwa 60° auf. Auch andere Neigungswinkel zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°, z. B. um 45°, sind möglich.
Die Stützstruktur 29 ist zwischen einer inneren Kunststofflage und einer äußeren Kunststofflage des Ansaugrohrs 14 angeordnet. Die innere Kunststofflage deckt die Stützstruktur 29 zu einem Innenlumen des Ansaugrohrs 14 hin ab. Die äußere Kunststofflage deckt die Stützstruktur 29 nach außen hin ab. Die innere und die äußere Kunststofflage stellen eine Umspritzung der Stützstruktur 29 dar. Die Stützstruktur 29 besteht aus Kunstfasern. Die innere und die äußere Kunststofflage sind aus Silikon.
Das Ansaugrohr 14 stellt mit den Verbindungsabschnitten 16, 19, der Linearführungseinrichtung 22, dem Linearantrieb 24 und dem Steuermodul 26 ein Saugmodul für den Verbrennungsmotor dar.
3 zeigt das Ansaugrohr in einer ersten Streckstellung. Hierbei sind die beiden Verbindungsabschnitte 16, 19 um einen ersten Streckhub auseinander gezogen.
Bedingt durch die geneigte Anordnung der Faserstränge 31, also der Stützelemente der Stützstruktur 29, führt diese Streckung des Ansaugrohrs 14 gleichzeitig zu einer definierten Querschnittsverengung von diesem. Diese Querschnittsverengung ist in der 3 übertrieben dargestellt.
4 zeigt eine Streckstellung, bei der die Verbindungsabschnitte 16, 19 um einen im Vergleich zu 3 noch größeren Streckhub auseinander gezogen sind. Bedingt durch die Neigung der Faserstränge 31 der Stützstruktur 29 erfolgt hierdurch eine noch stärkere Querschnittsverengung im Streckabschnitt 30 des Ansaugrohrs 14. Diese Querschnittsverengung ist auch in der 4 stark übertrieben dargestellt.
Das Saugmodul mit dem Ansaugrohr 14 arbeitet folgendermaßen: Bei niedriger Motordrehzahl liegt das Saugrohr in der Stellung nach 4 vor. Das Saugrohr ist relativ lang und hat einen relativ kleinen Querschnitt. Hierdurch ist bei niedrigen Querschnitten die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs/Luftgemisches hin zum Zylinder 27 erhöht, was die Kraftstoffverwirbelung verbessert.
Bei mittlerer Drehzahl wird, gesteuert über die Steuereinrichtung 26, durch den Linearantrieb 24 die Länge des Ansaugrohrs 14 verkürzt. Die Zuführleitung 8 ist insgesamt so flexibel, dass sie entsprechend dieser Verkürzung nachgibt. Durch die Verkürzung des Saugrohrs in die Stellung nach 3 wird auch der Querschnitt des Ansaugrohrs 14 vergrößert. Dies verringert den Saugwiderstand und ermöglicht eine bessere Zylinderfüllung durch das Kraftstoff/Luftgemisch.
Bei hohen Drehzahlen werden, gesteuert durch die Steuereinrichtung 26 und angetrieben vom Linearantrieb 24, die Verbindungsabschnitte 16, 19 noch weiter aufeinander zu gefahren, so dass die ungestreckte Stellung des Ansaugrohrs 14 nach 2 resultiert. Das Ansaugrohr 14 hat nun einen geringen Saugwiderstand und ermöglicht eine für hohe Drehzahlen optimierte Zylinderfüllung.
Anstelle einer beidseitigen Umspritzung der Stützstruktur 29 kann auch eine einseitige, insbesondere eine innenseitige Umspritzung vorgesehen sein. In diesem Fall liegt nur eine innere Kunststofflage vor, die die Stützstruktur 29 zum Innenlumen des Ansaugrohrs 14 abdeckt.
Die innere und die äußere Kunststofflage können durch einen mehrstufigen Spritzgussprozess hergestellt werden.
Die Stützstruktur 29 kann als Gewebe oder auch als Wicklung um die Längsachse 32 ausgeführt sein. Eine derartige Wicklung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Alternativ zur Stützstruktur 29 aus Kunstfasern kann letzte auch aus Federstahl gefertigt sein.

Claims

Ansaugrohr (14) zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor zwischen einem Mischabschnitt (10) zur Herstellung eines Kraftstoff/Luftgemisches und einem Verdichtungsabschnitt (17) zur Verdichtung des Gemisches, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugrohr (14) eine Stützstruktur (29) für eine Rohrwandung aufweist mit gegenüber einer Rohrlängsachse (32) derart geneigt angeordneten Stützelementen (31), dass eine Streckung des Ansaugrohrs (14) gleichzeitig zu einer definierten Querschnittsverengung des Ansaugrohrs (14) führt.
Ansaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (29) als Gewebe ausgeführt ist.
Ansaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (29) als Wicklung um die Rohrlängsachse (32) ausgeführt ist.
Ansaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (29) aus Federstahl gefertigt ist.
Ansaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (29) aus Kunstfaser gefertigt ist.
Ansaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwand des Ansaugrohrs (14) durch eine innere Kunststofflage gebildet ist, die die Stützstruktur (29) zu einem Innenlumen des Ansaugrohrs (14) hin abdeckt.
Ansaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenwand des Ansaugrohrs (14) durch eine äußere Kunststofflage gebildet ist, die die Stützstruktur (29) nach außen hin abdeckt.
Ansaugrohr nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kunststofflage als Umspritzung der Stützstruktur (29) ausgeführt ist.
Ansaugrohr nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kunststofflage als Extrusionslage ausgeführt ist.
Ansaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kunststofflage aus Silikon gefertigt ist.
Saugmodul für einen Verbrennungsmotor – mit einem zwei Rohrenden (15, 18) aufweisenden Ansaugrohr (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, – mit einem ersten Verbindungsabschnitt (16) zur Verbindung des einen Rohrendes (15) mit einem Verdichtungsabschnitt (17) zur Verdichtung eines Kraftstoff/Luftgemisches, – mit einem zweiten Verbindungsabschnitt (19) zur Verbindung des anderen Rohrendes (18) mit einem Mischabschnitt (10) zur Herstellung des Kraftstoff/Luftgemisches, gekennzeichnet durch – eine Linearführungseinrichtung (22), an der beide Verbindungsabschnitte (16, 19) montiert sind, – einen Linearantrieb (24) zur Einstellung eines Abstandes zwischen den beiden Verbindungsabschnitten (16, 19), – eine Steuereinrichtung (26), welche mit dem Linearantrieb (24) und mit einer Motorsteuerung in Signalverbindung steht.