DE19605308A1 - Brennkraftmaschine mit Sauganlage mit einem an gegenüberliegenden Zylinderbänken anschließbaren Sammler, insbesondere V 8-Motor - Google Patents
Brennkraftmaschine mit Sauganlage mit einem an gegenüberliegenden Zylinderbänken anschließbaren Sammler, insbesondere V 8-MotorInfo
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Description
Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der DE-C 40 14 291
aus.
Dieses Dokument zeigt und beschreibt eine Sauganlage für eine als V 8-Motor
gestaltete Brennkraftmaschine. Derartige V 8-Motoren mit einer üblicherweise
rechtsdrehenden, zwei Kröpfungsebenen aufweisenden Kurbelwelle haben die
bekannte Zündfolge 1-5-4-8-6-3-7-2, die in beiden Zylinderbänken unregelmäßige
Zündabstände zur Folge hat.
Um einen durch diese unregelmäßigen Zündabstände gegebenen Füllungsnachteil
für bestimmte Zylinder beider Zylinderbänke zu beheben, weist die Sauganlage der
gattungsbildenden DE-C 40 14 291 einen Sammler auf, dessen Innenraum mittels
einer betriebsabhängig steuerbaren Klappe in etwa zwei gleichgroße Teilvolumen
unterteilbar ist zur Erzielung einer der vorbestimmten Zündfolge entsprechenden
Luftzuführung zu Einlaßleitungen der Zylinder in beiden Zylinderbänken. Diese
klappengesteuerte Füllungsoptimierung für zündfolgerichtig in Gruppen von auf
beide Zylinderbänke verteilten Zylindern dient im wesentlichen einer Dreh
momentanhebung.
Bekanntlich ist es für eine Reihe von Motorregelungen notwendig, zumindest zeit
weilig zylinderbankspezifische Zuordnungen z. B. von angesaugter Luftmenge, ein
gebrachtem Kraftstoff und die Zusammensetzung der Abgase zu ermitteln oder
zylinderbankspezifische Eingriffe wie z. B. Drosselung oder Abgasrückführung zu
bewerkstelligen. Dies erlaubt der aus der gattungsbildenden Schrift bekannte
Sammler nachteiligerweise nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach Oberbegriffsmerkmalen des
Anspruches 1 gestalteten Sammler einer Sauganlage für insbesondere einen V-
Motor derart weiterzubilden, daß zumindest zeitweilig zylinderbankspezifische Er
fassungen von Maschinen-Betriebsparametern zur Steuerung/Regelung der
Brennkraftmaschine erzielt sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ist nach dem Patentanspruch 1 dadurch gekennzeich
net, daß eine den Innenraum etwa volumenhälftig unterteilende Trennwand mit
einer über eine Haupterstreckung des Sammlers ausgebildeten Ausnehmung mit
mittig drehbeweglich angeordneter Klappe vorgesehen ist, die in Schließstellung
der Ausnehmung den Sammler-Innenraum in Teilvolumina mit zündfolgerichtig
angeordneten Einlaßleitungen unterteilt, und die in einer dazu quergerichteten
Schließstellung zwischen gegenüberliegenden Wandabschnitten des Sammlers
über die klappenunterteilte Ausnehmung verbundene Teilvolumina mit zylinder
bankseitig wirksam angeschlossenen Einlaßleitungen abteilt.
Der Vorteil der Erfindung ist in einer zylinderbankseparaten Erfassung von Ma
schinen-Betriebsparametern zu sehen, die dem Ziel einer optimalen Motor
steuerung/-regelung dienen.
Die Ansprüche 2 mit 4 beschreiben vorteilhafte bauliche Ausgestaltungen des er
findungsgemäßen Sammlers, womit einerseits ein im Aufbau einfach gestalteter
Sammler erzielt ist und andererseits die Klappe als eine einsetzbare Baueinheit
gestaltet die Montage im Sammler wesentlich vereinfacht. Mit der vorgeschlagenen
Gestaltung der Klappe in baulicher Kombination mit Lagerscheiben ermöglicht für
diese eine außenumfänglich wirksame Dichtanordnung, die in beiden Schließstel
lungen der Klappe die jeweiligen Teilvolumen weitestgehend voneinander gasdicht
trennt.
Mit dieser vorteilhaften Sammlergestaltung können bei einer Brennkraftmaschine
mit nach den Ansprüchen 6 und 7 vorgesehenen Abgasrückführeinrichtungen zy
linderbankspezifische Mengenerfassungen der rückgeführten Abgase durchgeführt
werden. Diese Mengenerfassung kann z. B. bei einer Diesel-Brennkraftmaschine
der bekannten Rußregelung durch Änderung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses
dienen. Weiter eröffnet diese Mengenerfassung die Möglichkeit der Steuerung,
insbesondere der Steigerung der Abgasrückführraten, vorzugsweise durch zylin
derbankspezifisches Drosseln des jeweiligen Ansaugrohres mittels einer stromauf
der Zumischstelle angeordneten Drosselklappe.
Schließlich findet der erfindungsgemäße Sammler eine vorteilhafte Verwendung
bei einer Brennkraftmaschine mit Zylinderbank-Abschaltung. Im übrigen ist mit der
hohen Abdichtqualität zwischen zündfolgerichtig getrennten Teilvolumina bei einer
Brennkraftmaschine mit Ladebetrieb, insbesondere mittels Abgasturbolader, ein
Druckausgleich im Sammler sicher vermieden und damit auch eine ungleiche Wirk
samkeit der jeder Zylinderbank zugeordneten Abgasturbolader.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Aus
führungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine als V 8-Motor gestaltete Brennkraftmaschine mit einer Sauganlage,
Fig. 2 einen in Fig. 1 zwischen Zylinderbänken der Brennkraftmaschine nach
Fig. 1 angeordneten Sammler in Draufsicht,
Fig. 3 den Sammler nach Fig. 2 im Querschnitt, und
Fig. 4 in einem Ausschnitt vergrößert dargestellte elastische Dichtlippen an einer
Längsseite der Sammler-Klappe.
Eine als V 8-Motor gestaltete Brennkraftmaschine 10 ist mit einem zwischen ge
genüberliegenden Zylinderbänken 11, 11′ angeordneten Sammler 12 einer
Sauganlage 13 ausgerüstet. Die Brennkraftmaschine 10 umfaßt weiter eine nicht
gezeigte, rechtsdrehende Kurbelwelle mit zwei Kröpfungsebenen für eine in den
Zylindern 1 bis 8 der Zylinderbänke 11, 11′ übliche Zündfolge 1-5-4-8-6-3-7-2.
An den gemäß den Fig. 2 und 3 quaderförmig gestalteten Sammler 12 sind die
Zylinder 1 bis 8 über Einlaßleitungen 1′ bis 8′ angeschlossen. Wie aus den Fig.
2 und 3 weiter hervorgeht, münden die Einlaßleitungen 1′, 4′, 6′, 7′ jeweils seitlich
in einem oberen Bereich des Sammlers 12, wogegen die Einlaßleitungen 5′, 8′, 3′,
2′ jeweils seitlich in einem unteren Bereich des Sammlers 12 münden. Hierbei be
trägt der Zündabstand zwischen den gruppenweise erfaßten Einlaßleitungen 1′ bis
7′ und 5′ bis 2′ jeweils 180°.
Weiter weist der Sammler 12 ein in seinem oberen, mit den Einlaßleitungen 1′ bis
7′ verbundenen Bereich ein Ansaugrohr 14 und in seinem mit den Einlaßleitungen
5′ bis 2′ verbundenen unteren Bereich ein Ansaugrohr 14′ auf.
Gemäß den Fig. 2 und 3 ist der Innenraum 15 des Sammlers 12 volumenhälftig
durch eine Trennwand 16 mit einer über in einer Haupterstreckung des Sammlers
12 ausgebildeten Ausnehmung 17 unterteilt, in der eine mittig drehbeweglich an
geordnete Klappe 18 vorgesehen ist. Diese Klappe 18 unterteilt in Schließstellung
der Ausnehmung 17 den Sammler-Innenraum 15 in Teilvolumina 19, 19′ mit zünd
folgerichtig zugeordneten Einlaßleitungen 1′ bis 7′ und 5′ bis 2′. Diese Klappen-
Schließanordnung dient vorzugsweise einer Drehmomentanhebung bzw. Dreh
momentsteuerung der Brennkraftmaschine 10.
Mit dieser Klappe 18 sind ferner erfindungsgemäß in einer dazu quergerichteten
Schließstellung zwischen boden- und deckwandseitigen Abschnitten 20, 21 des
Sammlers 12 über die klappenunterteilte Ausnehmung 17 verbundene Teil
volumina 22, 22′ mit zylinderbankseitig wirksam angeschlossenen Einlaßleitungen
1′, 2′, 3′, 4′ und 5′, 6′, 7′, 8′ erzielt. Diese Klappen-Schließanordnung dient z. B.
vorteilhafter Weise für eine zumindest zeitweilige zylinderbankspezifische Erfas
sung von Maschinen-Betriebsparametern zur optimalen Steuerung/Regelung der
Brennkraftmaschine 10. Dies gilt insbesondere für eine Brennkraftmaschine 10 mit
einer jeder Zylinderbank 11, 11′ zugeordneten Abgasrückführungseinrichtung 23,
23′, wie weiter unten näher erläutert.
Vorzugsweise erstreckt sich die Ausnehmung 17 in der Trennwand 16 mittig zwi
schen gegenüberliegenden Mündungen der Einlaßleitungen 1′ bis 8′ über die In
nenlänge des Luft-Sammlers 12, wobei die Ausnehmung 17 eine etwa dem Ab
stand von boden- und deckwandseitigen Abschnitten 20, 21 entsprechende Breite
aufweist für die über der Breite der Ausnehmung 17 mittig drehbeweglich angeord
nete Klappe 18. Diese steht in drehmomentbezogener bzw. drehmomentorientier
ter Schließstellung mit der Trennwand 16 und in zylinderbankorientierter bzw. zy
linderbankseitiger Schließstellung mit den Wandabschnitten 20, 21 bzw. daran
vorgesehenen Anschlägen 24, 24′ in dichter Verbindung.
Zur Ausgestaltung der Klappe 18 als ein in den Sammler 12 einsetzbares Bauteil
und zur Erzielung einer hohen Abdichtqualität steht die Klappe 18 in beiden End
bereichen mit zylindrischen Lagerscheiben 25 von mindestens einem der Breite der
Ausnehmung 17 entsprechenden Durchmesser in Verbindung, wobei die in Durch
brechungen 26 in gegenüberliegenden Stirnwänden 27 des Sammlers 12 gelagert
angeordneten Lagerscheiben 25 außenumfänglich mit den Durchbrechungen 26
unter Zwischenschaltung elastischer Dichtmittel, vorzugsweise O-Ringe in Verbin
dung stehen.
Zur Steigerung der Abdichtwirkung kann die Klappe 18 gemäß Fig. 4 an ihren
Längsseiten mit gesonderten, elastischen Dichtlippen 28 zur Anlage an der Trenn
wand 16 einerseits und den boden- und deckwandseitigen Anschlägen 24, 24′ an
dererseits ausgerüstet sein.
Der erfindungsgemäß gestaltete Sammler 12 findet bevorzugt Verwendung bei
einer Brennkraftmaschine 10, der je Zylinderbank 11, 11′ jeweils eine ge
steuerte/geregelte Abgasrückführeinrichtung 23, 23′ zugeordnet ist mit jeweils einer
Zumischstelle 29, 29′ in den bis zum Sammler 12 gesondert verlaufenden Ansaug
rohren 14, 14′. Der Sammler 12 mit in zylinderbankorientierter Schließstellung der
Klappe 18 zwischen den Wandabschnitten 20, 21 ermöglicht somit in vorteilhafter
Weise die Erfassung der je Zylinderbank 11, 11′ gegebenen Abgasrückführrate.
Der vorteilhaft dicht in zylinderbankseitige Teilvolumina 22, 22′ unterteilbare
Sammler 12 ist insbesondere bei einer Brennkraftmaschine 10 verwendbar, bei der
jeder Zylinderbank 11, 11′ ein Abgasturbolader 30, 30′ zugeordnet ist, wobei jede
einer Zylinderbank 11, 11′ zugeordnete Abgasrückführeinrichtung 23, 23′ einen
abgasseitigen Leitungsanschluß 31, 31′ stromauf des jeweiligen Abgasturboladers
30, 30′ aufweist.
Zur feinfühligen Dosierung der Abgasraten für die Zylinderbänke 11, 11′ können
stromauf der Zumischstellen 29, 29′ in den Zuleitungen 32, 32′ der Sauganlage 13
z. B. steuer- oder regelbare Drosselklappen 33, 33′ angeordnet sein.
Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, steht die Klappe 18 mit einem vorzugs
weise elektrischen Stellmotor 34 in Antriebsverbindung, der die Klappe 18 in der
Ausnehmung 17 der Trennwand 16 betriebspunktabhängig auch in eine Zwi
schenstellung steuern kann.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Sammlers 12 ergibt sich für eine
Brennkraftmaschine 10 mit Zylinderbank-Abschaltung, wobei die Klappe 18 bei
Abschaltung einer Zylinderbank 11 oder 11′ in die Schließstellung für zylinderbank
seitig getrennte Teilvolumina 22, 22′ gesteuert ist.
Claims (10)
1. Brennkraftmaschine mit Sauganlage mit einem an gegenüberliegenden
Zylinderbänken anschließbaren Sammler, insbesondere V 8-Motor,
- - dessen Innenraum (15) mittels einer steuerbaren Klappe (18) in etwa zwei gleich große Teilvolumina unterteilbar ist für eine einer vorbe stimmten Zündfolge entsprechenden Luftzuführung zu Einlaß leitungen (1′-8′) der Zylinder (1-8) in den Zylinderbänken (11, 11′),
dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine den Innenraum (15) etwa volumenhälftig unterteilende Trennwand (16) mit einer über eine Haupterstreckung des Sammlers (12) ausgebildeten Ausnehmung (17) mit mittig drehbeweglich an geordneter Klappe (18) vorgesehen ist, die
- - in Schließstellung der Ausnehmung (17) den Sammler-Innenraum (15) in Teilvolumina (19, 19′) mit zündfolgerichtig angeordneten Ein laßleitungen (1′-7′; 5′-2′) unterteilt, und die
- - in einer dazu quergerichteten Schließstellung zwischen gegenüber liegenden Wandabschnitten (20, 21) des Sammlers (12) über die klappenunterteilte Ausnehmung (17) verbundene Teilvolumina (22, 22′) mit zylinderbankseitig wirksam angeschlossenen Einlaß leitungen (1′, 2′, 3′, 4′ und 5′, 6′, 7′, 8′) abteilt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Ausnehmung (17) in der Trennwand (16) sich über die In nenlänge des Sammlers (12) erstreckt, und
- - eine etwa dem Abstand von boden- und deckwandseitigen Abschnit ten (20, 21) des Sammlers (12) entsprechende Breite aufweist für die über der Breite in der Ausnehmung (17) mittig drehbeweglich angeordnete Klappe (18), die
- - in drehmomentbezogener Schließstellung mit der Trennwand (16) und in zylinderbankorientierter Schließstellung mit den Wand abschnitten (20, 21) bzw. daran vorgesehenen Anschlägen (24, 24′) in dichter Verbindung steht.
3. Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Klappe (18) in beiden Endbereichen mit zylindrischen La gerscheiben (25) von mindestens einem der Breite der Ausnehmung (17) entsprechenden Durchmesser in Verbindung steht, wobei
- - die in Durchbrechungen (26) in gegenüberliegenden Stirnwänden (27) des Sammlers (12) gelagert angeordneten Lagerscheiben (25) mit den Durchbrechungen (26) unter Zwischenschaltung elastischer Dichtmittel (z. B. O-Ringe) in Verbindung stehen.
4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Klappe (18) an ihren Längsseiten mit gesonderten, elastischen
Dichtlippen (28) zur Anlage an der Trennwand (16) einerseits und an bo
den- und deckwandseitigen Anschlägen (24, 24′) andererseits ausgerüstet
ist.
5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Klappe (18) in der Ausnehmung (17) in eine Zwischenstellung
steuerbar ist.
6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net,
- - daß jeder Zylinderbank (11, 11′) eine gesteuerte/geregelte Abgas rückführeinrichtung (23, 23′) zugeordnet ist und
- - daß jede eine Zumischstelle (29, 29′) in voneinander gesonderten Ansaugrohren (14, 14′) des Sammlers (12) umfaßt.
7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet,
- - daß jeder Zylinderbank (11, 11′) ein Abgasturbolader (30, 30′) zuge ordnet ist, und
- - daß jede einer Zylinderbank (11, 11′) zugeordnete Abgasrückführ einrichtung (23, 23′) einen abgasseitigen Leitungsanschluß (31, 31′) stromauf des jeweiligen Abgasturboladers (30, 30′) aufweist.
8. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß in jedem Ansaugrohr (14, 14′) stromauf der
Zumischstelle (29, 29′) eine steuer-/regelbare Drosselklappe (33, 33′) ange
ordnet ist.
9. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Klappe (18) bei Abschaltung einer Zylinder
bank (11, 11′) in die Schließstellung für zylinderseitig getrennte Teilvolumina
(20, 22′) gesteuert ist.
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