DE10252938A1 - Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen - Google Patents

Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen Download PDF

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Abstract

Eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen besitzt einen Ansaugverteiler und Saugrohre, die einenends mit dem Ansaugverteiler kommunizieren und anderenends zu jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine geführt sind. Des Weiteren sind zusätzliche Zuschaltrohre vorgesehen, die jeweils einem Saugrohr zugeordnet sind. Über insgesamt zwei Schalteinrichtungen, die jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind, sind die Zuschaltrohre zuschaltbar bzw. absperrbar. Jede der beiden Schalteinrichtungen ist als Schaltwalze ausgebildet, die drehbar gelagert ist und durch sämtliche Zuschaltrohre der betreffenden Zylinderreihe geführt ist. In die Schaltwalze sind mit jedem Zuschaltrohr fluchtende Durchbrüche eingebracht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Saugrohranlage ist aus der Druckschrift DE 42 28 334 A1 bekannt, gemäß der die Saugrohranlage den beiden Zylinderreihen der Brennkraftmaschine jeweils zugeordnete Saugrohre sowie zuschaltbare und absperrbare Zuschaltrohre umfasst, die pro Zylinderreihe von jeweils einer Schalteinrichtung zuschaltbar bzw. absperrbar sind. Die Zuschaltrohre weisen eine geringere Länge auf als die Saugrohre und werden unter Betriebsbedingungen mit erhöhtem Leistungsbedarf zugeschaltet, wodurch den Zylindern eine höhere Ansaugluftmenge zuführbar ist und dementsprechend mehr Motorleistung produziert werden kann. Jede der beiden jeweils einer Zylinderreihe zugeordneten Schalteinrichtungen umfasst einen zylindrischen Tragkörper, der sich über die Länge der Zylinderreihe erstreckt und an dem Schwenkklappen drehbar gelagert sind, die den Rohrquerschnitt jedes Zuschaltrohres bedarfsweise öffnen bzw. absperren. Die Verstellung der Schwenkklappen erfolgt mit Hilfe einer Welle, auf der die Schwenkklappen befestigt sind und die in einer Längsbohrung durch den Tragkörper drehbar gelagert ist. Im Bereich einer axialen Stirnseite wird die Welle in Abhängigkeit aktueller Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine über einen Stellmotor verstellt.
  • Diese Saugrohranlage ist verhältnismäßig kompliziert aufgebaut. Jede Schalteinrichtung benötigt eine Mehrzahl beweglicher Bauteile, wodurch sich der konstruktive Aufwand erhöht.
    •
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute Saugrohranlage für eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen zu schaffen, die über eine lange Betriebsdauer zuverlässig arbeitet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Die erfindungsgemäße Saugrohranlage weist zwei Schalteinrichtungen auf, die für jede der beiden Zylinderreihen als Schaltwalze ausgebildet sind, welche drehbar gelagert und durch sämtliche Zuschaltrohre hindurchgeführt ist, wobei in die Schaltwalze mit jedem Zuschaltrohr fluchtende Durchbrüche eingebracht sind. Durch eine Drehung der Schaltwalze werden diese Durchbrüche zwischen einer den Querschnitt jedes Zuschaltrohres freigebenden Position und einer den Querschnitt sperrenden Position verstellt.
  • Diese Ausführung ist konstruktiv sehr einfach aufgebaut. Jede der beiden Schalteinrichtungen besitzt lediglich einen einzigen Freiheitsgrad, nämlich die Drehung der Schaltwalze, wodurch eine sehr einfache Steuerung für die Zuschaltung und Absperrung der Zuschaltrohre durchführbar ist. Die jedem Zuschaltrohr zugeordneten Durchbrüche in der Schaltwalze sind im Gegensatz zu Schwenkklappen aus dem Stand der Technik völlig wartungsfrei und mit sehr geringem Aufwand herzustellen.
  • In einer zweckmäßigen Ausführung münden die Zuschaltrohre in die Saugrohre, wobei die Schaltwalzen benachbart zum Mündungsbereich der Zuschaltrohre in die Saugrohre liegen. In dieser Ausführung ist das Totvolumen im Bereich der Einmündung des abgesperrten Zuschaltrohrs sehr viel geringer als bei einer Anordnung der Schaltwalze benachbart zur Einströmöffnung der Zu schaltrohre oder im Vergleich zu Ausführungen aus dem Stand der Technik mit lediglich einem einzigen Drehschieber zur Betätigung der Zuschaltrohre für die beiden gegenüberliegenden Zylinderreihen der Brennkraftmaschine. Aufgrund des kleinen Totvolumens verbessert sich die Schwingungsaufladung der Zylinder.
  • Die erfindungsgemäße Saugrohranlage besitzt grundsätzlich zwei Freiheitsgrade aufgrund der Drehmöglichkeit jeder Schaltwalze. Dennoch kann es zweckmäßig sein, beide Schaltwalzen über eine gemeinsame Stelleinrichtung zu betätigen, wodurch ein Freiheitsgrad kinematisch gekoppelt wird. In einer alternativen Ausführung kann es aber auch vorteilhaft sein, die beiden Schaltwalzen über separate Steuer- bzw. Stelleinrichtungen zu verstellen.
  • Zusätzlich zu der Aufgabe, den Querschnitt der Zuschaltrohre zu öffnen bzw. zu sperren, kann jede Schaltwalze die Funktion einer Strömungshilfe für die Saugrohre zu den Zylindern übernehmen, in dem zwischen benachbarten Durchbrüchen in jeder Schaltwalze, welche für die Zuschaltrohre vorgesehen sind, zusätzliche Strömungsausnehmungen mit seitlich begrenzenden Strömungsflanken in die Schaltwalze eingebracht sind und diese Strömungsausnehmungen bzw. diese Strömungsflanken der Einströmöffnung jedes Saugrohres unmittelbar vorgelagert sind. Die Strömungsflanken dienen als Quasi-Verlängerung des Saugrohres bzw. als Umlenkunterstützung für die zuzuführende und in die Einströmöffnung einströmende Verbrennungsluft aus dem Ansaugverteiler. Diese Funktion kann sowohl in Sperrstellung als auch in Freigabestellung der Schaltwalze für die Zuschaltrohre eingenommen werden.
    •
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, mit zwei unabhängig ausgebildeten Schaltwalzen, die jeweils zuschaltbare Zuschaltrohre versperren bzw. freigeben, wobei die in 1 gezeigte rechte Schaltwalze in ihrer Sperrposition steht,
  • 2 eine 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit der rechten Schaltwalze in Öffnungsstellung.
  • In den 1 und 2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die in den Zeichnungen im Schnitt dargestellte Saugrohranlage 1 ist für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt, welche zwei Zylinderreihen aufweist, in denen jeweils eine Mehrzahl von Zylindern in einer Reihe hintereinander liegend angeordnet sind. Die Saugrohranlage 1 umfasst Saugrohre 2 und 3, die sich zu unterschiedlichen Seiten der Saugrohranlage erstrecken und den gegenüberliegenden Zylinderreihen der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Über die Saugrohre 2 und 3 ist den Zylindern der gegenüberliegenden Zylinderreihen Verbrennungsluft zuzuführen. Jedem Saugrohr 2, 3 ist jeweils ein Zuschaltrohr 4 bzw. 5 zugeordnet, über das bedarfsweise zusätzliche Verbrennungsluft zugeführt werden kann. Jedes Zuschaltrohr 4 bzw. 5 mündet in das ihm zugeordnete Saugrohr 2 bzw. 3. Sämtliche Saugrohre 2 und 3 und sämtliche Zuschaltrohre 4 und 5 für die beiden Zylinderreihen zweigen von einem Ansaugverteiler 10 ab, der sich über die Länge der Saugrohranlage erstreckt und über den die Saugrohre und die Zuschaltrohre mit Verbrennungsluft versorgt werden.
  • Die Zuschaltung bzw. das Absperren der Zuschaltrohre 4 und 5 erfolgt mittels Schaltwalzen 6 bzw. 7, die sich über die axiale Länge der Saugrohranlage 1 erstrecken und die Zuschaltrohre 4 bzw. 5 für jede Zylinderreihe schneiden und drehbar gelagert sind. In jede Schaltwalze 6 bzw. 7 sind im Bereich der Zuschaltrohre Durchbrüche 9 eingebracht, die durch eine Drehung der Schaltwalzen zwischen einer den Querschnitt des Zuschaltrohrs sperrenden und einer das Zuschaltrohr freigebenden Position zu verstellen sind. In 1 ist die durch das Zuschaltrohr 4 verlaufende Schaltwalze 6 in ihrer Sperrposition dargestellt, in welcher der Durchbruch 9 nicht in Strömungsrichtung, sondern auf die seitlichen, begrenzenden Wandungen gerichtet ist. In 2 ist die Schaltwalze 6 in Freigabestellung geschaltet, in welcher der Durchbruch 9 mit der Strömungsrichtung durch das Zuschaltrohr 4 fluchtet. Die Verstellung zwischen Sperrposition und Freigabeposition erfolgt zweckmäßig durch eine 90°-Drehung der Schaltwalzen.
  • Beide Schaltwalzen 6 und 7 sind nahe des Mündungsbereiches der Zuschaltrohre in das jeweils zugeordnete Saugrohr angeordnet, wodurch in Sperrposition das Totvolumen im Bereich der Einmündung des abgesperrten Zuschaltrohrs minimiert ist. Des Weiteren sind beide Schaltwalzen an einem mittleren Trennsteg 8 gelagert, der sich zweckmäßig ebenfalls über die Länge der Saugrohranlage 1 erstreckt.
  • Wie der in den 1 und 2 links dargestellten Schaltwalze 7 zu entnehmen, die der Schaltwalze 6 gegenüberliegt, ist der Einströmöffnung 11 des Saugrohres 2, dem das Zuschaltrohr 4 zugeordnet ist, eine Strömungsausnehmung 12 sowie gegenüberliegende Strömungsflanken 13 und 14 in der Schaltwalze 7 zugeordnet. Derartige Strömungsausnehmungen 12 sowie Strömungsflanken 13 und 14 sind jeder Einströmöffnung sämtlicher Saugrohre zugeordnet, wobei sich die Strömungsausnehmung 12 sowie die zuge ordneten Strömungsflanken 13 und 14 jeweils zwischen zwei benachbarten Durchbrüchen 9 in den Schaltwalzen befinden. Jede der beiden Schaltwalzen 6 und 7 besitzt demzufolge über die axiale Länge gesehen jeweils abwechselnd einen Durchbruch zum Schalten eines Zuschaltrohres und eine Strömungsausnehmung mit seitlichen Strömungsflanken 13 und 14 als Strömungsunterstützung für die Saugrohre.
  • Die Strömungsausnehmung 12 sowie die sie seitlich begrenzenden Strömungsflanken 13 und 14 dienen als Strömungshilfe für die Zuströmung der Verbrennungsluft aus dem Ansaugverteiler 10 in die Einströmöffnung 11 des Saugrohres. Die Strömungsflanken 13 und 14 erstrecken sich über einen kleinen Winkelabschnitt, wobei die Strömungsflanke 13 eine größere Länge aufweist als die gegenüberliegende Strömungsflanke 14. Durch die Strömungsflanken 13 und 14 wird eine Quasi-Verlängerung der Saugrohrlänge erzielt. Auch bei einer für das Schalten der Zuschaltrohre erforderlichen Drehung der Schaltwalze bleibt grundsätzlich der Vorteil der verbesserten Zuströmung in das Ansaugrohr erhalten, da auch bei einer um 90° verdrehten Schaltwalze die beiden Strömungsflanken 13 und 14 näherungsweise in einer Flucht mit den Wandungen des jeweils zugeordneten Saugrohres liegen.

Claims (4)

  1. Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, – mit einem Ansaugverteiler (10), – mit Saugrohren (2, 3), die einenends mit dem Ansaugverteiler (10) kommunizieren und anderenends zu jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine geführt sind, – mit zusätzlichen Zuschaltrohren (4, 5), die jeweils einem Saugrohr (2, 3) zugeordnet sind und einenends ebenfalls mit dem Ansaugverteiler (10) kommunizieren, – mit zwei Schalteinrichtungen, die jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind und über die die Zuschaltrohre (4, 5) für jeweils eine Zylinderreihe zuschaltbar bzw. absperrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Schalteinrichtungen als Schaltwalze (6, 7) ausgebildet ist, die drehbar gelagert ist und durch sämtliche Zuschaltrohre (4, 5) geführt ist, welche jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind, wobei in die Schaltwalze (6, 7) mit jedem Zuschaltrohr (4, 5) fluchtende Durchbrüche (9) eingebracht sind, die durch eine Drehung der Schaltwalze (6, 7) zwischen einer den Querschnitt der Zuschaltrohre (4, 5) freigebenden und einer sperrenden Position zu verstellen sind.
  2. Saugrohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaltwalzen (6, 7) über ein gemeinsames Stellglied gekoppelt sind.
  3. Saugrohranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltrohre (4, 5) in die Saugrohre (2, 3) einmünden und die Schaltwalzen (6, 7) benachbart zum Mündungsbereich der Zuschaltrohre (4, 5) verlaufen.
  4. Saugrohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Schaltwalze (6, 7) zwischen den Durchbrüchen (9) für die Zuschaltrohre (4, 5) zusätzliche Strömungsausnehmungen (12) eingebracht sind, die Einströmöffnungen (11) der Saugrohre (2, 3) vorgelagert sind und als Strömungshilfe für diese Saugrohre (2, 3) dienen.
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