DE10245685B3

DE10245685B3 - Ansaugeinrichtung

Info

Publication number: DE10245685B3
Application number: DE10245685A
Authority: DE
Inventors: Toni Riepl; Frank Tettenborn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: WO2004033870A1; AU2003253419A1

Abstract

Eine Ansaugeinrichtung für eine Brennkraftmaschine hat einen Sammler (1), einen Saugkanal (3) und einen Bypass-Kanal (11). Der Saugkanal (3) ist von dem Sammler (1) hin zu einem Einlass (7) des Zylinderkopfes geführt und hat eine Ausnehmung (9). Der Bypass-Kanal (11) hat eine Einlassöffnung hin zu dem Sammler (1). Eine Klappe (13) ist vorgesehen, die in einer ersten Stellung die Ausnehmung (9) des Saugkanals (3) verschließt, in dem sie einen Teil seiner Wandung bildet. In einer zweiten Stellung der Klappe (13) gibt sie die Ausnehmung (9) frei und bildet einen Teil der Wandung des Bypass-Kanals (11). In der zweiten Stellung der Klappe (13) strömt Luft von dem Sammler (1) durch den Bypass-Kanal (11) in die Ausnehmung des Saugkanals (3) und von dort hin zum Einlass des Zylinderkopfs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, deren effektive Saugrohrlänge variierbar ist.

Aus der EP 0 509 691 A1 ist eine Ansaugeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Sammler bekannt. Von dem Sammler ist ein Saugkanal hin zu einem Einlass eines Zylinderkopfs geführt. Der Saugkanal hat eine Ausnehmung, die hin zu dem Sammler gerichtet ist. Ferner ist eine Klappe vorgesehen, welche in einer ersten Stellung die Ausnehmung des Saugkanals verschließt und die in einer zweiten Stellung die Ausnehmung frei gibt. In der ersten Stellung der Klappe strömt die Luft von dem Einlass des Saugkanals durch diesen und schließlich hin zum Einlass des Zylinderkopfs. In der zweiten Stellung der Klappe strömt Luft von dem Sammler durch die Ausnehmung in den Saugkanal und von dort zum Einlass des Zylinderkopfs.

Aus DE 697 00 746 ist ein Einlasskrümmer mit schwenkbarem, mit einem akustischen Kanal versehenen Element für Brennkraftmaschinen bekannt. Die Ansaugeinrichtung besitzt einen Sammler, der über einen Saugkanal hin zu einem Einlass eines Zylinderkopfs führt. In der Wand des Saugkanals ist eine Öffnung vorgesehen, die über ein verschwenkbares Rohrelement in einer ersten Stellung verschließbar ist. In einer zweiten Stellung gibt das Klappenelement die Öffnung in der Rohrwandung frei und verschließt gleichzeitig einen Teil des Saugkanals. Über die Öffnung ist der stromabwärts von dem Klappenelement liegende Teil des Saugkanals mit dem Sammler verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Ansaugeinrichtung zu schaffen, die einen sehr hohen Luftliefergrad über einen weiten Drehzahlbereich hat.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmung in dem Saugkanal sehr nahe an einem Auslass des Saugkanals hin zu einem Zylinderkopf ausgebildet werden kann. Zusätzlich ist in der zweiten Stellung der Klappe neben der Luftströmung durch den Bypass-Kanal durch die Ausnehmung in den Saugkanal auch eine Luftströmung von der Einlassöffnung in den Saugkanal möglich, was dazu führt, dass die akustisch wirksame oder effektive Länge des Saugkanals verkürzt ist. Dadurch ergibt sich bei sehr hohen Drehzahlen, die beispielsweise über 5000 Umdrehungen pro Minute liegen, ein zusätzlicher Resonanzeffekt, der dazu führt, dass auch in diesem hohen Drehzahlbereich ein sehr guter Luftliefergrad der Ansaugeinrichtung gewährleistet ist. Die Anordnung hat damit also drei verschiedene effektive Saugkanallängen über den gesamten Drehzahlbereich.

Durch die Ausbildung und Anordnung der Klappe in ihren beiden Schaltstellungen ist gewährleistet, dass in der ersten Stellung der Saugkanal nahezu keine Querschnittsveränderung im Bereich der Ausnehmung aufweisen muss und in der zweiten Stellung der Bypass-Kanal ebenfalls nahezu keine Querschnittsveränderung aufweisen muss. Unter Querschnittsveränderung ist zu verstehen eine Änderung des Querschnitts des Saugkanals stromaufwärts der Ausnehmung hin zu dem Bereich der Ausnehmung in der ersten Stellung der Klappe bzw. stromaufwärts der Klappe in dem Bypass-Kanal hin zu dem Bereich, in dem die Klappe in ihrer zweiten Stellung im Bypass anliegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in den jeweiligen Stellungen der Klappe ein hoher Liefergrad der angesaugten Luft gewährleistet ist und zusätzlich der Resonanzeffekt verstärkt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Klappe außermittig gelagert, dadurch kann eine Änderung des Querschnitts des Saugkanals im Bereich der Ausnehmung und des Bypass-Kanals in den jeweiligen Schaltstellungen der Klappe noch effizienter vermieden werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine axiale Dichtung an der Klappe vorgesehen, die in der ersten Stellung der Klappe gewährleistet, dass der Saugkanal im Bereich der Ausnehmung hin zu dem Sammler oder mittelbar über den Bypass-Kanal hin zu dem Sammler abgedichtet ist. Eine derartige axiale Dichtung hat gegenüber den beispielsweise bei sogenannten Schaltwalzen notwendigen radialen Dichtungen den Vorteil, dass beim Verstellen der Klappe nur geringe Rei bungskräfte überwunden werden müssen und somit ein einfacher Antrieb der Klappe möglich ist und der Verschleiß der Dichtung gering ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform der Ansaugeinrichtung mit einer Klappe 13 in einer ersten Stellung,
2 die Ansaugeinrichtung gemäß 1 mit der Klappe 13 in ihrer zweiten Stellung,
3 eine weitere Ausführungsform der Ansaugeinrichtung mit einer Klappe 23 in einer ersten Stellung,
4 die Ausführungsform der Ansaugeinrichtung gemäß 3 mit der Klappe 23 in ihrer zweiten Stellung.
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Ansaugeinrichtung (1) hat einen Sammler 1, von dem ein Saugkanal 3 ausgehend von einer Einlassöffnung 5 hin zu einer Auslassöffnung 7 geführt ist, die in einen Einlasskanal eines Zylinders, wenn die Ansaugeinrichtung an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeflanscht ist. In dem Saugkanal 3 ist stromaufwärts der Einlassöffnung 5 eine Ausnehmung 9 vorgesehen, die vorzugsweise nahe bei der Auslassöffnung ist und im vorliegenden Beispiel bei einer Gesamtlänge des Saugkanals von 600 mm beispielsweise im Bereich von 140 mm liegt gemessen von der Auslassöffnung 7.
Ferner ist ein Bypass-Kanal 11 vorgesehen, welcher von dem Sammler 1 hin zu der Ausnehmung 9 geführt ist. Eine Klappe 13 ist vorgesehen, welche um eine Achse 15 drehbar so gelagert ist, so dass sie zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschwenkt werden kann.
In einer ersten Stellung verschließt die Klappe die Ausnehmung 9 des Saugkanals 3 hin zu dem Bypass-Kanal 11 bzw. dem Sammler 1. Dabei bildet der Bereich 17 der Klappe 11 im Bereich der Ausnehmung 9 des Saugkanals 3 dessen Wandung. Dadurch kann die Luft in dem Saugkanal 3 ungehindert von Turbulenzen, die im Falle von sprungartigen Querschnittsaufweisungen des Kanals entstehen, durch diesen strömen, wodurch ein sehr guter Luftliefergrad im unteren und mittleren Lastbereich der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.
In der zweiten Stellung der Klappe 13, die in 2 dargestellt ist, ist die Ausnehmung 9 hin zu dem Bypass-Kanal 11 frei gegeben und der Bereich 17 der Klappe bildet die Wandung eines Teilbereichs des Bypass-Kanals 11. Die Klappe 13 ist vorzugsweise außermittig zu der Achse 15 gelagert. Dadurch ist gewährleistet, dass in der ersten bzw. der zweiten Stellung der Klappe nahezu keine Querschnittsprünge oder Totwassergebiete im Bereich des Saugkanals 1 bzw. des Bypass-Kanals 11 vorliegen.
Darüber hinaus ist eine um die Klappe 13 umlaufende Dichtung 19 vorgesehen, welche in der ersten Schaltstellung den Saugkanal 3 hin zu dem Bypass-Kanal 11 bzw. den Sammler 1 abdichtet und gleichzeitig in der zweiten Stellung der Klappe den Bypass-Kanal 11 hin zu dem Sammler im Bereich der Klappe abdichtet.
Die Klappe 13 befindet sich bei Drehzahlen unter ca. 4500 Umdrehungen pro Minute, also bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen, in der ersten Stellung mit der Folge, dass die Luft von dem Sammler 1 hinein durch die Einlassöffnung 5 durch den Saugkanal 3 hin zu dem Auslass 7 strömt. Bei höheren Drehzahlen befindet sich dann die Klappe 11 in der zweiten Stellung mit der Folge, dass die Luft von dem Sammler 1 durch den Bypass-Kanal 11, durch die Ausnehmung 9 in den Saugkanal 3 strömt und von dort hin zu der Auslassöffnung. Dadurch ist bei höheren Drehzahlen ein sehr guter Luftliefergrad gewähr leistet. Bei Drehzahlen über 5000 Umdrehungen pro Minute tritt dann noch zusätzlich ein Resonanzeffekt auf, der dazu führt, dass bei diesen Drehzahlen eine nochmalige Erhöhung des Luftliefergrades stattfindet.
Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder auf mit der Folge, dass die Ansaugeinrichtung zumindest für jeden Zylinder einen Saugkanal 3 und einen Bypass-Kanal 11 aufweist und auch entsprechende Klappen 13. Die Klappen können dabei vorteilhaft so ausgebildet sein und dennoch auf einer gemeinsamen Achse 15 drehbar gelagert sein, dass die Bypass-Kanäle 11 nicht parallel oder in parallelen Ebenen zueinander angeordnet sein müssen. Dadurch kann ein harmonischer Kanalverlauf realisiert werden, da die jeweiligen Saugkanäle aufgrund der häufig notwendigen kompakten Bauweise der Ansaugeinrichtung teilweise eng beieinander liegen und hin zu dem Zylinderkopf in der Regel weiter voneinander entfernt sind.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ansaugeinrichtung mit einem Bypass-Kanal 21 und einer Klappe 23, die um eine Achse 27 zwischen der ersten und zweiten Stellung der Klappe 23 verschwenkbar ist. Der Bereich 29 der Klappe 23 bildet in der ersten Stellung der Klappe 23 im Bereich der Ausnehmung 9 des Saugkanals 3 dessen Wandung.
Ferner ist an der Klappe 23 eine Dichtung 31 angeordnet, durch welche in der ersten Stellung der Klappe 23 der Saugkanal 3 hin zu dem Bypass-Kanal 21 abgedichtet ist. Dabei ist die Dichtung vorzugsweise als einfache Axialdichtung ausgebildet, was aufgrund der Ausgestaltung der Klappe und ihrer Anordnung eine gute Dichtung in der ersten Stellung gewährleistet. Dies hat den Vorteil, dass zum Verschwenken der Klappe 23 nur geringe Verstellkräfte aufzubringen sind, da die Dichtung nicht auf Dichtflächen gleiten müssen, was dann zu hohen Verstellelementen führen würde und die Dichtungen auch stark belasten würde.
In der zweiten Stellung der Klappe 23 ist diese in eine Tasche 25 eingeschwenkt, die an dem Bypass-Kanal 21 ausgebildet ist. In der zweiten Stellung bildet der Bereich 29 der Klappe die Wandung in diesem Bereich des Bypass-Kanals 21.

Claims

Ansaugeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit – einem Sammler (1), – einem Saugkanal (3), der von dem Sammler (1) hin zu einem Einlass eines Zylinderkopfs geführt ist und der eine Ausnehmung (9) hat , – einem Bypass-Kanal (11,21), der eine Einlassöffnung hin zu dem Sammler (1) hat, – einer Klappe (13,23), die in einer ersten Stellung die Ausnehmung (9) des Saugkanals (3) verschließt, indem sie einen Teil seiner Wandung bildet, und die in einer zweiten Stellung die Ausnehmung (9) freigibt und einen Teil der Wandung des Bypass-Kanals (11,21) bildet, wobei in der zweiten Stellung der Klappe (13,23) Luft von dem Sammler (1) durch den Bypasskanal (11,21) in die Ausnehmung des Saugkanals (3) und von dort hin zum Einlass des Zylinderkopfs strömt.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (13,23) aussermittig gelagert ist.
Ansaugeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Klappe (13,23) eine Dichtung (19) ausgebildet ist sowohl zum Abdichten der Ausnehmung (9) des Saugkanals (3) in der ersten Stellung der Klappe (13,23) als auch zum Abdichten des Bypass-Kanals (11,21) in der zweiten Stellung der Klappe (13,23).
Ansaugeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (19,31) als Axialdichtung ausgebildet ist.