DE19612036A1 - Saugrohranlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine in V-Anordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Saugrohranlage für eine mehrzylin­ drige Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit einer Verteilerkammer, die Verteilerkammer spiralförmig umgebenden Einzelsaugrohren, die zu je ei­ nem Zylinder der Brennkraftmaschine führen, und zwischen der Vertei­ lerkammer und jedem der Einzelsaugrohre vorgesehenen Verbindungsöff­ nungen.

Eine derartige Saugrohranlage ist in der DE-OS 39 21 081 beschrieben. Diese Saugrohranlage besteht aus einer Verteilerkammer und aus mehre­ ren um die Verteilerkammer herumgeführten Einzelsaugrohren, welche zu den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine in V-Anordnung führen. Dabei sind die Einzelsaugrohre der einen Zylinderbank gegenüber den Einzelsaugrohren der anderen Zylinderbank spiegelverkehrt angeordnet. Jedes der Einzelsaugrohre weist zwei Verbindungsöffnungen auf, welche zwei unterschiedliche Kanallängen definieren. Die Verbindungsöffnungen aller Einzelsaugrohre werden mittels eines gemeinsamen Drehschiebers, der kompliziert ausgestaltete Steuerschlitze aufweist, gesteuert.

Ferner ist aus der DE-OS 43 07 313 eine Saugrohranlage bekannt, die spiralförmig von innen nach außen verlaufende Einzelsaugrohre aufweist, welche eine Verteilerkammer umschließen. Jedes der Einzelsaugrohre hat zur Verteilerkammer hin zwei Verbindungsöffnungen, wobei die erste der Verbindungsöffnung permanent geöffnet ist und die zweite der Ver­ bindungsöffnung mittels einer drehbaren Klappe drehzahl- und leistungs­ abhängig geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Dadurch sind zwei unterschiedliche Kanallängen des Einzelsaugrohrs realisiert.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Saugrohranlage der gattungsgemäßen Art zu konzipieren, die mehr als zwei unterschiedliche Kanallängen pro Einzel­ saugrohr aufweist und bei der die Verbindungsöffnungen zwischen den Einzelsaugrohren und der Verteilerkammer - soweit notwendig - auf mög­ lichst einfache Weise geöffnet und geschlossen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Demnach definieren drei Verbindungsöffnungen pro Einzelsaugrohr drei unterschiedliche Kanallängen, wobei jeweils diejenigen Verbindungsöff­ nungen der Einzelsaugrohre, welche die kurzen Kanallängen definieren, in einer ersten Reihe hintereinander angeordnet sind und diejenigen Ver­ bindungsöffnungen, welche die mittleren Kanallängen definieren, in einer zweiten Reihe angeordnet sind. Somit ist möglich, daß die Verbindungs­ öffnungen aller Einzelsaugrohre von wenigstens zwei Ventilmitteln ge­ steuert sind. Die Ventilmittel sind auf durchgehenden Wellen angeordnet und können dabei alle Verbindungsöffnungen der kurzen beziehungswei­ se der mittleren Kanallängen der Einzelsaugrohre gleichzeitig steuern. Dadurch ist eine Saugrohranlage verwirklicht, deren drei unterschiedliche Kanallängen mit einfachsten Mitteln steuerbar sind. Mit diesen drei unter­ schiedlichen Kanallängen ist gewährleistet, daß für drei unterschiedliche Drehzahlbereiche ein möglichst hohes Drehmoment erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Wellen im Bereich der Wandung der Verteilerkammer angeordnet. Durch dieses Merkmal ist sichergestellt, daß die Wellen in der Saugrohranlage keinen unnötigen Strömungswiderstand darstellen.

Bevorzugt sind die Ventilmittel als Klappen ausgebildet. Denn unter Ver­ wendung von Klappen lassen sich besonders kostengünstige Ausfüh­ rungsformen realisieren. Zudem ist es bei einer Ausführungsform mit zwei Wellen möglich, die Klappen für die Steuerung der kurzen und der mittle­ ren Kanallängen aller Einzelsaugrohre einstückig, d. h. durchgehend aus­ zuführen. Bei einer anderen Ausführungsform mit mehr als zwei Wellen können die Klappen dagegen einfach ineinandergreifen oder miteinander kämmen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Ventilmittel unter Federkraft ge­ gen die Verbindungsöffnungen gehalten sind. Durch dieses Merkmal ist sichergestellt, daß eine gute Abdichtung der Verbindungsöffnungen durch die federbelasteten Klappen erzielt wird.

Vorteilhaft sind die Ventilmittel mit einer gummielastischen Schicht über­ zogen. Dies bewirkt eine verbesserte Abdichtung der Verbindungsöffnun­ gen durch die Klappen. Außerdem können mittels der gummielastischen Schicht auch gewisse Toleranzen bei der Fertigung ausgeglichen werden.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Einzelsaugrohres der erfindungsgemäßen Saugrohranlage mit zwei Wellen, welches zu einem Zylinder der linken Zylinderbank einer Brennkraftma­ schine führt, in einer Stellung, in welcher nur die lange Kanal­ länge des Einzelsaugrohres zur Verfügung steht;

Fig. 2 einen Querschnitt eines anderen Einzelsaugrohres der Saug­ rohranlage, welches zu einem Zylinder der rechten Zylinder­ bank der Brennkraftmaschine führt, in der Stellung, in welcher die lange Kanallänge des Einzelsaugrohres geöffnet ist;

Fig. 3 einen Schnitt des Einzelsaugrohres entsprechend Fig. 1 in ei­ ner Stellung, in welcher die lange und die mittlere Kanallänge zur Verfügung steht;

Fig. 4 einen Schnitt des Einzelsaugrohres wie in Fig. 2, wobei die lange und die mittlere Kanallänge des Einzelsaugrohres offen ist;

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 in einer Stellung, in welcher alle drei Kanallängen zur Verfügung stehen;

Fig. 6 einen Schnitt wie in Fig. 2, in einer Stellung, in welcher die mittlere und die kurze Kanallänge des Einzelsaugrohres geöff­ net ist;

Fig. 7 einen schematischen Querschnitt eines Einzelsaugrohres einer anderen Ausführungsform der Saugrohranlage mit drei Wellen, wobei das Einzelsaugrohr zu einem Zylinder der linken Zylin­ derbank führt;

Fig. 8 einen Schnitt eines anderen Einzelsaugrohres der anderen Ausführungsform aus Fig. 7, welches zu einem Zylinder der rechten Zylinderbank führt;

Fig. 9 einen Schnitt eines Einzelsaugrohres einer weiteren Ausfüh­ rungsform analog Fig. 7; und

Fig. 10 einen Schnitt eines anderen Einzelsaugrohres der weiteren Ausführungsform analog Fig. 8.

Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine in V-Anordnung sind die Zylinder in eine linke und eine rechte Zylinderbank unterteilt. Die Saug­ rohranlage 1 für eine derartige Brennkraftmaschine besteht aus einem Gehäuse 2 mit einer wesentlichen rohrförmigen Verteilerkammer 3 und mit zu den Zylindern der Brennkraftmaschine führenden Einzelsaugrohren 4. Die Einzelsaugrohre 4 sind in Längsrichtung der Verteilerkammer 3 ne­ beneinander angeordnet und jeweils abwechselnd im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um die Verteilerkammer 3 herumgeführt. Dabei sind die Einzelsaugrohre 4, die im Uhrzeigersinn verlaufen, der rechten Zylinderbank zugeordnet, und die Einzelsaugrohre 4, die gegen den Uhr­ zeigersinn verlaufen, der linken Zylinderbank zugeordnet. Zur Befestigung an den Zylindern tragen die Einzelsaugrohre 4 jeweils einen endständigen Flansch 5.

Jedes der Einzelsaugrohre 4 ist durch drei Verbindungsöffnungen 6 mit der Verteilerkammer 3 verbunden. Ausgehend von dem Flansch 5 der Einzelsaugrohre 4 bis zu diesen Verbindungsöffnungen 6 sind somit drei unterschiedliche Kanallängen L1, L2, L3 definiert. Dabei sind die Verbin­ dungsöffnungen 6 aller Einzelsaugrohre 4 für die kurzen Kanallängen L1 in einer ersten Reihe, die parallel zur Achse der zylindrisch ausgebildeten Verteilerkammer 3 verläuft, hintereinander angeordnet. Zudem sind die Verbindungsöffnungen 6 der einzelnen Saugrohre 4 für die mittleren Ka­ nallängen L2 in einer zweiten Reihe parallel zur ersten Reihe angeordnet. Beide Reihen sind bezüglich der Verteilerkammer 3 einander gegen über­ liegend und entlang der Mittelsenkrechten M der Saugrohranlage 1 ange­ ordnet. Die Verbindungsöffnungen 6 der Einzelsaugrohre 4 für die langen Kanallängen L3 sind dagegen für die beiden Zylinderbänke alternierend in zwei weiteren Reihen angeordnet.

Die Verbindungsöffnungen 6 der Einzelsaugrohre 4 für die kurzen und die mittleren Kanallängen L1, L2 werden direkt von zwei als Klappen 7, 7′ ausgebildeten Ventilmitteln gesteuert. Die Klappen 7, 7′ sind beidseitig mit einer dünnen Schicht 8 aus gummielastischem Material versehen. Zur Lagerung der Klappen 7, 7′ sind bei der in den Fig. 1 bis 6 gezeigten einen Ausführungsform jeweils zwei durchgehende Wellen 9, 9′ vorgese­ hen, die im Bereich der Wandung 10, welche die Verteilerkammer 3 von den Einzelsaugrohren 4 trennt, angeordnet sind. Die Verbindungsöffnun­ gen 6 der Einzelsaugrohre 4 für die langen Kanallängen L3 werden hin­ gegen nur teilweise, nämlich nur bezüglich der rechten Zylinderbank, von den Ventilmitteln gesteuert.

Die Klappen 7, 7′ sind mittels einer nicht näher dargestellten Vorrichtung unter Federkraft gegen die Verbindungsöffnungen 6 der Einzelsaugrohre 4 gehalten.

Bei der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten zweiten und dritten Ausfüh­ rungsform, sind zur Lagerung der Klappen 7, 7′′, 7′′′ drei durchgehende Wellen 9, 9′′, 9′′′ vorgesehen. Die Verbindungsöffnungen 6 der Einzel­ saugrohre 4 für die langen Kanallängen L3 sind bei der zweiten Ausführungsform in den Fig. 7 und 8 direkt steuerbar, während sie bei der dritten Ausführungsform in den Fig. 9 und 10 nur indirekt gesteuert werden können.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Saugrohranlage beschreibt sich wie folgt:
Die Fig. 1 und 2 zeigen Einzelsaugrohre 4 der Saugrohranlage 1 mit einer Stellung der Klappen 7, 7′, die für geringe Drehzahlen und großes Drehmoment vorgesehen ist. Dort sind die Verbindungsöffnungen 6, wel­ che die kurzen und die mittleren Kanallängen L1, L2 der Einzelsaugrohre 4 definieren, von der ersten Klappe 7 und der zweiten Klappe 7′ ver­ schlossen, während die Verbindungsöffnungen 6 der Einzelsaugrohre 4, welche die langen Kanallängen L3 definieren, offen sind. Dadurch, daß lediglich die lange Kanallänge L3 der Einzelsaugrohre 4 zur Verfügung steht, wird die Leistungsausbeute im genannten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine optimiert.

Wird nun die zweite Klappe 7′ betätigt so ergibt sich die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Stellung der Klappen 7, 7′, die für mittlere Drehzahl und mittleres Drehmoment der Brennkraftmaschine ideal ist. In diesem Fall ist lediglich die Verbindungsöffnung 6, welche die kurze Kanallänge L1 defi­ niert, von der ersten Klappe 7 verschlossen. Die Verbindungsöffnungen 6 der mittleren und der langen Kanallängen L2, L3 der Einzelsaugrohre 4 sind dagegen offen. Dadurch ist eine Zwischenstellung geschaffen, die insbesondere den Betriebsbedingungen bei mittlerer Drehzahl Rechnung trägt wobei ein möglichst hohes Drehmoment verwirklicht ist.

Wird nun auch die erste Klappe 7 betätigt, so ergibt sich die Klappenstel­ lung der Fig. 5 und 6, die große Drehzahl bei möglichst hohem Drehmoment der Brennkraftmaschine realisiert. Dort sind die Verbin­ dungsöffnungen 6 der Einzelsaugrohre 4, welche die kurze sowie die mittlere Kanallänge L1, L2 definieren, offen. Die Verbindungsöffnungen 6, welche den langen Kanallängen L3 zugeordnet sind, sind in diesem Fall nur für die linke Zylinderbank geöffnet, wohingegen jene der rechten Zylinderbank verschlossen sind. Dies bewirkt jedoch keine nennenswerten Ungleichmäßigkeiten, da die Ansaugluft ausschließlich über die kurzen und mittleren Kanallängen L1, L2 der Einzelsaugrohre 4 bezogen wird. Deshalb ist auch entbehrlich, daß die Verbindungsöffnungen 6 der Einzel­ saugrohre 4, welche die langen Kanallängen L3 der linken Zylinderbank definieren, direkt durch Klappen gesteuert werden.

Die zweite und dritte Ausführungsform mit drei Wellen 9, 9′′, 9′′′ aus den Fig. 7 bis 10 funktioniert dagegen folgendermaßen. Dort sind anstelle der ersten Welle 9 und der ersten Klappe 7 zwei Wellen 9, 9′′′ und zwei Klappen 7, 7′′′ vorgesehen. Auf der linken dieser Wellen 9′′′ sind die Klappen 7′′′ der linken Zylinderbank gelagert und auf der rechten Welle 9 sind die Klappen 7 der rechten Zylinderbank gelagert. Dadurch bedingt verzahnen sich die Klappen 7 und 7′′′, wenn sie die Verbindungs­ öffnungen 6 der Einzelsaugrohre 4, welche die kurze Kanallänge L1 definieren, verschließen.

Die Fig. 7 und 8 unterscheiden sich von den Fig. 9 und 10 da­ durch, daß dort die Klappen 7 und 7′′′ so angeordnet sind, daß es möglich ist, die Verbindungsöffnungen 6 der langen Kanallängen L3 damit zu verschließen, wenn die Verbindungsöffnungen 6 der kurzen Kanallängen L1 geöffnet sind. Demgegenüber sind bei den Fig. 9 und 10 die Klappen 7, 7′′′ so angeordnet, daß sie die Verbindungsöffnungen 6 der Einzelrohre 4, welche die langen Kanallängen L3 definieren, nicht direkt steuern können.

Abgesehen von den dargestellten Ausführungsformen sind natürlich auch andere Varianten denkbar, die unter den Schutzbereich des Patentan­ spruchs 1 fallen.

Claims (6)

1. Saugrohranlage (1) für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine in V-An­ ordnung mit

• - einer Verteilerkammer (3),
• - die Verteilerkammer (3) spiralförmig umgebenden Einzelsaugroh­ ren (4), die zu je einem Zylinder der Brennkraftmaschine führen, und
• - zwischen der Verteilerkammer (3) und jedem der Einzelsaugrohre (4) vorgesehenen Verbindungsöffnungen (6),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - drei Verbindungsöffnungen (6) pro Einzelsaugrohr (4) drei unter­ schiedliche Kanallängen (L1, L2, L3) definieren, wobei diejenigen Verbindungsöffnungen (6) der Einzelsaugrohre (4), welche die kurzen Kanallängen (L1) definieren, in einer ersten Reihe hinter­ einander angeordnet sind, und diejenigen Verbindungsöffnungen (6) der Einzelsaugrohre (4), welche die mittleren Kanallängen (L2) definieren, in einer zweiten Reihe hintereinander angeordnet sind
• - die drei Verbindungsöffnungen (6) von wenigstens zwei Ventilmit­ teln gesteuert sind, und
• - die Ventilmittel auf durchgehenden Wellen (9, 9′, 9′′, 9′′′) gelagert sind.

2. Saugrohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (9, 9′, 9′′, 9′′′) im Bereich der Wandung (10) der Verteiler­ kammer (3) angeordnet sind.

3. Saugrohranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel als Klappen (7, 7′, 7′′, 7′′′) ausgebildet sind.

4. Saugrohranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel unter Federkraft gegen die Verbindungsöffnung (6) ge­ halten sind.

5. Saugrohranlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilmittel mit einer gummielastischen Schicht (8) überzogen sind.