DE19522196A1 - Luftansauganlage als System zur variablen Steuerung von Luft und Luftfrequenz mit beweglichem Luftsammler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Luftansauganlage mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, bei Luftansauganlagen durch Erweiterung des Quer­ schnitts an bestimmten ortsfesten Stellen im Ansaugkanal und durch Variieren der Ansaugrohrlängen (Audi, MTZ 52 1991 4, S. 172ff) die Resonanzeigenschaften des Ansaugsystems zu beeinflussen, um die Zylinderfüllung zu optimieren, und so für begrenzte Drehzahlberei­ che ein günstiges Drehmoment und damit eine Leistungsverbesserung zu erzielen.

In der älteren, nachveröffentlichten Patentanmeldung P 43 43 707.9 ist ein Ansaugkanal beschrieben, der in Richtungseiner Längsachse verschiebbare Steuerelemente aufweist, durch die der Innenquer­ schnitt des Ansaugkanals nach Art eines Venturi-Rohres mehr oder minder verengt werden kann. Diese Steuerelemente bilden also ein variables Ansaugsystem, indem die einzelnen Elemente variable Innendurchmesser aufweisen und ihre Positionen längs des Ansaugka­ nals ebenfalls stetig verändern können. Mit Hilfe solcher Elemente kann über einen großen Drehzahlbereich hinweg ein gleichmäßig hoher Mitteldruck, und damit ein einigermaßen konstantes (hohes) Drehmoment erreicht werden.

Hierbei sind jedoch für jede, zu einem Zylinder führende Sauglei­ tung zwei Steuerelemente, bei Zylindern mit zwei Einlaßventilen sogar drei Steuerelemente erforderlich, nämlich neben dem filter­ seitigen Element noch - nach Verzweigung der Leitung - zwei ventil­ seitige Elemente. Die Anordnung ist daher, zumindest für Mehr­ zylinder-Maschinen, verhältnismäßig aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Anordnung gemäß die­ ser vorgenannten älteren Patentanmeldung eine Reduzierung des Auf­ wands zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patenthauptanspruchs erreicht. Der Ansaugkanal ist also so ausgebildet, daß filterseitig, d. h. an dem am Luftfilter ange­ schlossenen Teil des Ansaugkanals, ein einziges Steuerelement L2 für alle Zylinder des Motors ausreicht, während lediglich in den zu den einzelnen Zylindern laufenden Ansaugstutzen ein weiteres Steu­ erelement L1 vorgesehen werden muß. Hierdurch wird der Aufwand gegenüber der älteren Anordnung merklich geringer.

Bei entsprechender Ausgestaltung der Volumenänderung kann auch, wie bei einem Ausführungsbeispiel in der nachfolgenden Zeichnung Fig. 4 erkennbar, auf eine Längsverschiebung des filterseitigen Elements L2 verzichtet werden. Die zweckmäßige Ausführung und Anwendung der Steuerelemente L1 und L2 ergibt sich aus der älteren Patentanmeldung.

Die Volumenänderung des Luftsammlers (Resonanzbehälter) kann hydraulisch oder mechanisch, z. B. mittels Gestänge und einen Elek­ troantrieb bewirkt werden (nicht dargestellt). Ebenfalls ist eine Ansteuerung der zu bewegenden Luftsammlerteile b und c mit Elektro- Umschaltventil und Unterdruck-Arbeitsspeicher möglich. Dabei ist die jeweilige Volumenänderung des Luftsammlers im Verhältnis zur Drehzahl und zu den Einstellungen der Steuerelemente L1 und L2 durch Versuche zu ermitteln.

Eine einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 2. Die Volumenänderung eines solchen Luftsammler-Gehäuses kann, wie aus den Zeichnungsbeispielen ersichtlich, stetig, z. B. durch Bewegen von Teilräumen des Gehäuses erfolgen.

Anspruch 3 betrifft eine konstruktive Variante des Gehäuses. Aus der Zeichnung Fig. 2 ist zu ersehen, daß bei Volumenänderungen durch Verschieben eines Gehäusebereichs in Längsrichtung das filtersei­ tige Steuerelement mitverschoben wird. Bei Volumenänderungen des Luftsammlers auf andere Weise kann das Element L2 auch ortsfest angeordnet sein (siehe Fig. 4).

Schematische Darstellung

Fig. 1 zeigt einen Luftsammler (LS), der an den Ansaugstutzen als fester Bezugspunkt, verschoben wird, die Lagerung erfolgt an den Stutzen 1-4, die Steuerelemente L1, L2 sind unabhängig von der Stellung von LS verschiebbar.

Fig. 2 ist lediglich eine Variante mit verschiebbaren Außenschalen (b, c) an dem mittig (a) liegenden fixen Luftsammlerkörper.

Fig. 3 zeigt eine praktikable Ausführung an V-Motoren. Hierbei liegt der Luftsammler zwischen den Zylinderreihen, wobei seine zwei äußeren Gehäusehälften (b und c) der Längsachse nach ver­ schiebbar sind. Zusätzlich bei 6 Zylindern, deren Abstand der Saugtakte 240 Grad beträgt und gleichzeitig auf einer Zylinder­ reihe liegen (Z1, Z4), verlaufen mittig des Luftsammlers zwei Flachschieber (5, 6), die das Volumen des Luftsammlers halbieren können, wodurch die bekannten schmalen Resonanz-Drehzahlbereiche (siehe MTZ 51 1990 4, S. 144ff, BMW M 5) gleichfalls zur Anwendung kommen können. Für die Flachschieber ist aufgrund der hohen mecha­ nischen Kräfte eine exakte Lagerung und Führung, z. B. mittels Gleitschienen und Wälzlagerung vorzusehen.

Claims (7)

1. Luftansauganlage in einer Brennkraftmaschine, bei welcher ein zwischen Luftfilter und Zylinderkopf verlaufender Ansaugkanal (K) mindestens zwei, längs des Kanals hin- und herverschiebbare Steuerelemente (L1, L2) aufweist, durch die der Strömungsquer­ schnitt des Kanals an ihrer jeweiligen Position veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt (Ki2), der sich zwischen einem Steuerelement (L1) pro Ansaugstutzen und einem filterseitigen Steuerelement (L2) befindet, in der Gesamtheit seines Volumens veränderbar ist (Fig. 1).

2. Luftansauganlage nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanalabschnitt (Ki2) ein von der angesaugten Luft durch­ strömter Luftsammler (LS) vorgesehen ist, dessen Volumen durch Veränderung der beweglichen Luftsammlerteile (b, c, d) veränder­ bar ist (Fig. 2 und Fig. 4).

3. Luftansauganlage nach Anspruch (2), dadurch gekennzeichnet, daß das filterseitige Steuerelement (L2) mit dem Luftsammlerteil (b) eine körperliche Einheit bildet, wobei das Luftsammlerteil (b) hin- und herverschiebbar ist und sich damit gleichzeitig das Volumen des Luftsammlers ändert (Fig. 2).

4. Luftansauganlage nach Anspruch (2 und 3), dadurch gekennzeich­ net, daß der Luftsammler (LS) bei V6-Zylinderanlagen durch zwei mittig der Längsachse verlaufende Trennwände (5, 6) des Luft­ sammlers auf Schienen geöffnet oder geschlossen werden kann, und zwar unabhängig von der momentanen Größe des Luftsammlers, d. h. der Luftsammlerteile (b, c), also unabhängig vom momentanen Volumen des Luftsammlers in seiner Gesamtheit (Fig. 3).

5. Luftansauganlage nach Anspruch (1 bis 4), dadurch gekennzeich­ net, daß es Maßgabe ist, daß die Lagerung der beweglichen Luft­ sammlerteile (b, c, d) eine erprobte Festigkeit aufweisen, die entsprechend z. B. der Drosselklappe ist, unter Berücksichtigung einer entsprechend höheren Masse, also mit einer präzisen Lage­ rung versehen, welche sich z. B. auf Nadellagerbasis bewegen läßt.

6. Luftansauganlage nach nach Anspruch (1 bis 4), dadurch gekennzeich­ net, daß für die Bewegung der Luftsammlerteile (b, c, d) sinn­ vollerweise moderne Systeme, wie z. B. Elektromagnet-Ventil­ ansteuerung mit Unterdruck-Arbeitsspeicher, eingesetzt werden, die eine exakte Bestimmung und zügige Bewegung der Luftsammler­ teile (b, c, d) zulassen (nicht dargestellt).

7. Luftansauganlage nach Anspruch (1 bis 4), dadurch gekennzeich­ net, daß die aus leichtem Kunststoff hergestellten verschiebba­ ren Luftsammlerteile zusätzlich mit Folie (7) im Übergangs­ bereich abgedichtet sind, um die Druckverhältnisse im Luftsamm­ ler nicht zu beeinträchtigen.