DE19801204B4 - Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE19801204B4
DE19801204B4 DE19801204A DE19801204A DE19801204B4 DE 19801204 B4 DE19801204 B4 DE 19801204B4 DE 19801204 A DE19801204 A DE 19801204A DE 19801204 A DE19801204 A DE 19801204A DE 19801204 B4 DE19801204 B4 DE 19801204B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intake system
resonant tank
rotary valves
tubes
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19801204A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19801204A1 (de
Inventor
Holger Scholz
Horst Engelking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE19801204A priority Critical patent/DE19801204B4/de
Publication of DE19801204A1 publication Critical patent/DE19801204A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19801204B4 publication Critical patent/DE19801204B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10026—Plenum chambers
    • F02M35/10045—Multiple plenum chambers; Plenum chambers having inner separation walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0205—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the charging effect
    • F02B27/0215—Oscillating pipe charging, i.e. variable intake pipe length charging
    • F02B27/0221—Resonance charging combined with oscillating pipe charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0226—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the means generating the charging effect
    • F02B27/0242—Fluid communication passages between intake ducts, runners or chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0226—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the means generating the charging effect
    • F02B27/0247—Plenum chambers; Resonance chambers or resonance pipes
    • F02B27/0252—Multiple plenum chambers or plenum chambers having inner separation walls, e.g. comprising valves for the same group of cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0226—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the means generating the charging effect
    • F02B27/0268—Valves
    • F02B27/0273—Flap valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10026—Plenum chambers
    • F02M35/10065—Valves arranged in the plenum chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10072—Intake runners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10091—Air intakes; Induction systems characterised by details of intake ducts: shapes; connections; arrangements
    • F02M35/10111—Substantially V-, C- or U-shaped ducts in direction of the flow path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10308—Equalizing conduits, e.g. between intake ducts or between plenum chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/104—Intake manifolds
    • F02M35/112—Intake manifolds for engines with cylinders all in one line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)

Abstract

Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine mit zylinderindividuellen Drehmomentrohren (12) und Leistungsrohren (16), wobei zwischen den Drehmomentrohren (12) und den Leistungsrohren (16) ein Resonanzbehälter (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Resonanzbehälter (14) eine der Zylinderzahl minus 1 entsprechende Anzahl von individuell um jeweils eine durch den Resonanzbehälter in Querschnittsrichtung verlaufende Achse (20) drehbaren Drehklappen (18) derart angeordnet sind, daß jede Drehklappe (18) einen Strömungsweg durch den Resonanzbehälter (14) von einem Drehmomentrohr (12) zu einem zugehörigen Leistungsrohr (16) zu einem benachbarten Strömungsweg durch den Resonanzbehälter (14) von einem benachbarten Drehmomentrohr (12) zu einem benachbarten zugehörigen Leistungsrohr (16) wahlweise verbindet oder trennt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine mit zylinderindividuellen Drehmomentrohren und Leistungsrohren, wobei zwischen den Drehmomentrohren und den Leistungsrohren ein Resonanzbehälter angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der EP 0 364 770 B1 ist ein Frischgasleitungs-Resonanzsystem eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem mittels eines einzigen Schaltelementes wahlweise ein zusätzliches Ansaugrohr zuschaltbar ist. Auf diese Weise ist die Eigenfrequenz des Systems auf zwei unterschiedliche Motordrehzahlen einstellbar. Diese Anordnung hat jedoch einen sehr hohen Bauraumbedarf und ist bezüglich unterschiedlicher Lastbedingungen des Verbrennungsmotors sehr unflexibel. Ferner sind Teile des Ansaugsystems in bestimmten Stellungen wirkungslos abgekoppelt, was über einen gewissen Betriebszeitraum das Mitführen von wirkungslosen Komponenten bedingt.
  • Die DE 195 44 243 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Veränderung der Länge von Luftansaugleitungen einer Brennkraftmaschine mit einem Sammlergehäuse, welches einen in Längsrichtung des Sammlergehäuses verschiebbaren Längsschieber aufweist. In zwei verschiedenen Stellungen des Längsschiebers wird eine effektive Ansauglänge für jeden Zylinder aus zylinderindividuellen Saugrohren, einem Sammlervolumen und zylinderindividuellen Rohrleitungen auf zwei verschiedene Werte eingestellt. Diese Vorrichtung weist jedoch eine inhärente Beschränkung auf lediglich zwei verschiedenen Stellungen auf, so daß unterschiedlichen, feiner abgestuften Lastbereichen der Brennkraftmaschine nicht entsprochen werden kann. So bleibt die eingestellte effektive Ansauglänge immer ein Kompromiß. Ferner bleibt das Sammlergehäuse auch in der Offenstellung des Längsschiebers immer in Abschnitte unterteilt, so daß sich im Sammlerrohr keine Resonanzschwingen mit kombinierten Saugrohren aufbauen können bzw. dass eine Querströmung im Sammlergehäuse immer stark behindert ist.
  • Aus DE 40 17 049 A1 ist eine Saugrohranlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche von einem Sammelsaugrohr ausgehende zylinderindividuelle Einzelsaugrohre aufweist. Zwischen diesem Sammelsaugrohr und den zylinderindividuellen Eintritten sind die Einzelsaugrohre mittels eines Querrohres untereinander verbunden. Innerhalb des Querrohres sind als Drehklappen ausgebildete Absperrmittel angeordnet, welche bei niedrigen Drehzahlen die Verbindung zwischen den Einzelsaugrohren über das Querrohr sperren.
  • Ebenfalls drehzahlabhängig wird eine Drehklappe in einem zwei Ansaugkanäle verbindenden Querkanal gemäß DE 40 41 786 A1 betätigt.
  • In DE 195 45 746 C1 ist für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine eine Sauganlage offenbart, deren Einzelsaugrohre mittels eines Querrohres verbindbar sind. Für die Bereitstellung dieser Verbindung sind für je zwei Saugrohre dreiflügelige Schaltklappen vorgesehen, welche in geschlossener Stellung die Querverbindung von den dann voneinander getrennten Saugrohren verschließen und in geöffneter Stellung sowohl je zwei Saugrohre miteinander verbinden wie auch die Querverbindung über alle Saugrohre bereitstellt.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sauganlage der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und bei geringem Platzbedarf über einen großen Drehzahlbereich eine optimal Luftversorgung einer Brennkraftmaschine und eine Drehmoment- und Leistungsverbesserung erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sauganlage der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Resonanzbehälter eine der Zylinderzahl minus 1 entsprechende Anzahl von individuell um jeweils eine durch den Resonanzbehälter in Querschnittsrichtung verlaufende Achse drehbaren Drehklappen derart angeordnet sind, dass jede Drehklappe einen Strömungsweg durch den Resonanzbehälter von einem Drehmomentrohr zu einem zugehörigen Leistungsrohr zu einem benachbarten Strömungsweg durch den Resonanzbehälter von einem benachbarten Drehmomentrohr zu einem benachbarten zugehörigen Leistungsrohr wahlweise verbindet oder trennt.
  • Dies hat den Vorteil, dass über einen sehr breiten Drehzahlbereich ein hoher Liefergrad zur Verfügung steht bei gleichzeitig geringem Platzbedarf und einfachen Schaltungszuständen. Ferner gewährleistet die Erfindung eine gleichmäßige Zylinderfüllung. Ferner haben die um eine parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Drehachse drehbaren Drehklappen den Vorteil, dass sie in ihrer Offenstellung den Ansaugluftstrom nur minimal beeinflussen und einen ungehinderten Luftaustausch zwischen benachbarten Strömungswegen durch den Resonanzbehälter von einem jeweiligen Drehmomentrohr zu einem jeweils zugehörigen Leistungsrohr, d.h. eine Querströmung, erlauben. Tatsächlich zeigt es sich in überraschender Weise, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung in der Offenstellung der Drehklappen in gasdynamischer Hinsicht keinerlei Teilung des Resonanzrohres mehr vorhanden ist, so dass eine ungehinderte und freie Querströmung gegeben ist. Ferner ist in einer Zwischenstellung der Drehklappen, d.h. einige sind geschlossen und andere geöffnet, eine Kombination von einigen vorbestimmten Drehmomentrohren zu einem einzigen Resonanzohr möglich, so daß unterschiedlichste Resonanzen darstellbar sind.
  • Eine besonders gute Abdichtung zwischen benachbarten Strömungswegen in dem Resonanzbehälter von einem Drehmomentrohr zu einem zugehörigen Leistungsrohr erzielt man dadurch, daß die Drehklappen eine dem Querschnitt des Resonanzbehälters entsprechende Umrißform aufweisen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Resonanzbehälter im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und die Drehklappen weisen einen Durchmesser auf, welcher im wesentlichen dem Durchmesser des Resonanzbehälters entspricht.
  • In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Resonanzbehälter im Querschnitt rechteckig ausgebildet und die Drehklappen weisen eine entsprechend passende rechteckige Umrißform auf.
  • Für eine gemeinsame Luftansaugung von Reinluft aus einem Luftfilter ist an einem dem Resonanzbehälter gegenüberliegenden Ende der Drehmomentrohre ein Hauptsammler angeordnet.
  • Eine betriebssichere und kostengünstige Anordnung erzielt man dadurch, daß die Drehklappen jeweils eine durch den Resonanzbehälter in Querschnittsrichtung verlaufende und beidseitig in einer Seitenwandung des Resonanzbehälters gelagerte Achse als Drehachse aufweisen, an der ein den Resonanzbehälter in Richtung quer zur Strömung von den Drehmomentrohren zu den Leistungsrohren verschließendes Abdichtelement befestigt ist.
  • Hierbei ist zweckmäßigerweise jede Achse mit einem Antriebselement verbunden und vorzugsweise ist jedes Antriebselement individuell oder sind vorbestimmte Antriebselemente gemeinsam derart ansteuerbar, daß die Abdichtelemente wahlweise in eine abdichtende oder offene Stellung ausgerichtet sind.
  • Eine minimale Beeinflussung von gasdynamischen Vorgängen in dem Resonanzbehälter durch die Drehklappen in Offenstellung erzielt man dadurch, daß die Drehachsen der Drehklappen im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sind, wobei in einer be vorzugten Weiterbildung die Drehachsen der Drehklappen im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  • Eine einfache Steuerung der Drehklappen erzielt man dadurch, daß jede Drehklappe individuell oder vorbestimmte Drehklappen gemeinsam derart angesteuert sind, daß die Drehklappen wahlweise in eine abdichtende oder offene Stellung ausgerichtet sind.
  • Hierbei ist es besonders bevorzugt, daß eine mittlere Drehklappe unabhängig von den übrigen Drehklappen angesteuert ist.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind alle beidseitig einer mittleren Drehklappe angeordneten Drehklappe nur gemeinsam angesteuert. Auf diese Weise sind genau drei Klappenzustände realisierbar, nämlich alle Klappen in Schließstellung, dies ist in einem niedrigen Drehzahlbereich zum Erzielen eines hohen Drehmomentes günstig, nur die äußeren Klappen auf, dies ist für einen Resonanzzustand in einem mittleren Drehzahlbereich günstig, und alle Klappen auf, dies ist im Vollastbereich zum Erzielen einer ausreichenden Verbrennungsluftzufuhr für hohe Motorleistungen günstig.
    •
  • Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
  • 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauganlage in einer Querschnittdarstellung,
  • 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht zu 1,
  • 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauganlage,
  • 4 die erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauganlage von 1 in einem ersten Zustand der Drehklappenstellung für einen Betriebszustand mit hohem Drehmoment bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine
  • 5 die erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauganlage von 1 in einem zweiten Zustand der Drehklappenstellung für einen Resonazbetriebszustand bei mittlerer Drehzahl der Brennkraftmaschine
  • 6 die erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauganlage von 1 in einem dritten Zustand der Drehklappenstellung für einen Leistungsbetriebszustand bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine
  • 1 und 2 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauganlage mit einem Hauptsammler 10, Drehmomentrohren 12, einem Leistungssammler bzw. Resonanzbehälter 14 und Leistungsrohren 16, welche jeweils mit einem Stutzen an einen Zylinderkopf 17 einer ansonsten nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Die Leistungsrohre 16 und Drehmomentrohre 12 sind in einer zylinderindividuellen Anzahl angeordnet, d.h. es sind ebenso viele Leistungsrohre 16 bzw. Drehmomentrohre 12 vorgesehen, wie die jeweilige Brennkraftmaschine Zylinder hat. In der dargestellten Ausführungsform von 1 und 2 sind dies sechs Drehmomentrohre 14 und sechs Leistungsrohre 16 für eine Sechszylinder-Brennkraftmaschine. 3 veranschaulicht eine entsprechende Anordnung für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit vier Leistungsrohren 16 und vier Drehmomentrohren 12.
  • In dem Resonanzbehälter 14 ist einer der Zylinderzahl minus 1 entsprechende Anzahl von Drehklappen 18 angeordnet. In der Ausführungsform von 1 und 2 sind dies fünf Drehklappen 18 (sechs minus eins) und in der Ausführungsform von 3 sind dies drei Drehklappen 18 (vier minus eins). Diese Drehklappen umfassen je eine Achse 20, welche als Drehachse ausgebildet und beidseitig in einer Wandung des Resonanzbehälters gelagert ist. Die Achsen 20 verlaufen dabei in Querschnittsrichtung durch den Resonanzbehälter 14 und sind alle parallel zueinander und parallel zur Strömungsrichtung bzw. einer Hauptströmungsrichtung der Ansaugluft in dem Resonanzbehälter 14 angeordnet. An jeder Achse 20 ist jeweils ein Abdichtelement oder Schaltelement 22 befestigt, welches in seinen Umrißmaßen im wesentlichen einem Querschnitt des Resonanzbehälters derart entspricht, daß in Schließstellung der Abdichtelemente 22 der Resonanzbehälter entlang seiner Längsachse in mehrere gasdynamisch abgedichtete Abschnitte unterteilt ist. In den dargestellten Ausführungsformen und wie insbesondere aus 1 ersichtlich, ist der Resonanzbehälter im Quer schnitt kreisförmig ausgebildet und die Abdichtelemente 22 sind kreisförmige Scheiben mit einem den Querschnittmaßen des Resonanzbehälters 14 entsprechendem Durchmesser.
  • Am Resonanzbehälter 14 liegt ein Eingang eines Drehmomentrohres 12 im wesentlichen gegenüber zu einem Ausgang zu einem Leistungsrohr 16. Somit strömt die angesaugte Verbrennungsluft aus einem Drehmomentrohr 12 im wesentlichen in Hauptströmungsrichtung zu einem zugeordneten gegenüberliegenden Leistungsrohr 16. Die Drehklappen 18 sind derart in dem Resonanzbehälter 14 angeordnet, daß sie in Schließstellung den Resonanzbehälter 14 in vorbestimmte voneinander getrennte Abschnitte derart teilen, daß die jeweiligen Überströmungen über den Resonanzbehälter 14 von einem Drehmomentrohr 12 zu einem gegenüberliegenden Leistungsrohr 16 von einer benachbarten entsprechenden Überströmung gasdynamisch abgedichtet sind, so daß keine Querströmung in dem Resonanzbehälter 14 erfolgt. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt und entspricht einer Schaltstufe 1. In einer zweiten Schaltstufe ist nur die mittlere Drehklappe 18 geschlossen, wie in 5 dargestellt. In einer dritten Schaltstufe sind alle Drehklappen 18 geöffnet, wie in 6 dargestellt.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sauganlage beschrieben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Sauganlage handelt es sich um ein kombiniertes Schwingrohr-Resonanzsystem, bei dem die Einzelrohre 12, 16 in ihrer Länge schaltbar sind. Neben der Längenschaltung ist jedoch auch zusätzlich eine Resonanzschaltung möglich. Das System arbeitet dabei in oben erwähnten drei Schaltstufen (Drehmoment, Resonanz, und Leistung) und ist dabei sehr platzsparend, weil für alle drei Schaltstellungen die gleichen Rohre 12, 16 verwendet werden. Das Schaltprinzip ist für Motoren mit drei Zylindern, oder einem ganzzahligen Vielfachen davon oder für Motoren mit einer ungeraden Zylinderzahl geeignet. Ohne Resonanzschaltung kann es für Motoren jeder Zylinderzahl angewendet werden.
  • Die erste und dritte Schaltstufe (4 und 6) arbeiten nach dem Prinzip der Schwingrohraufladung und erzeugen sehr breite Liefergradmaxima auf hohem Niveau. Der Liefergrad wird maßgeblich durch die Rohrlängen bestimmt. Zwischen den beiden Maxima wird ein möglicher, signifikanter Liefergradeinbruch durch eine Resonanzschaltung, die ein drittes Maximum erzeugt, verhindert.
  • Als Schaltelemente fungieren fünf Schaltklappen 18 mit jeweiligen Abdichtelementen 22, die jeweils auf einzelnen Wellen bzw. Achsen 20 angeordnet sind. Die Schaltklappen 18 sind im Leistungssammler 14, der je nach Schaltstellung zu zwei Resonanzbehältern geschaltet werden kann, angeordnet. Beim Schaltvorgang werden die Schaltklappen 18 um ca. 90° von senkrechter auf waagerechte Ausrichtung und umgekehrt gedreht.
  • Die Anordnung der Schaltklappen 18 im Leistungssammler 14 ermöglicht einen vollständigen Längenausgleich der Schwingrohre 16, 18 für zwei Zylinderbänke beispielsweise eines VR-Motors. Da zum Längenausgleich für die Leistungsstellung keine Tulpen, wie im Leistungssammler gemäß DE 195 44 243 A1 , erforderlich sind, wird eine Querströmung hierdurch nicht behindert. Der Längenausgleich sorgt für eine gleichmäßige Gemischverteilung für alle Zylinder.
  • Ferner ermöglicht die Anordnung der Schaltklappen 18 optimale Reflexionsbedingungen im Leistungssammler 14 in der Leistungs- und Resonanzstellung (6 und 5) der Schaltklappen 18. Die Reflexion findet allseitig der Rohrmündungen statt. Der optimalen Reflexion kommt ebenfalls das große Leistungssammlervolumen zugute.
  • Die Schaltstufe 1 ist in 4 veranschaulicht und dient der Zylinderfüllung im unteren Drehzahlbereich. Alle fünf Schaltklappen 18 stehen senkrecht und verhindern dadurch eine Querströmung im Leistungssammler 14. Der Leistungssammler 14 wirkt als Rohrverbindung zwischen den Drehmoment- und Leistungsrohren 12 und 16. Die Zylinderfüllung wird durch die zusammengesetzte Länge der Drehmoment- und Leistungsrohre 12, 16 geprägt. Vorteilhaft ist beispielsweise eine Länge von 350 mm für die Drehmomentrohre 12 und 350 mm für die Leistungsrohre 16. Die gesamte Schwingrohrlänge liegt dann einschließlich Leistungssammler 14, welcher als Rohrverbindung fungiert, bei ca. 770 mm. Im Leistungssammler 14 findet aufgrund des Querschnittsprunges eine gewisse Vorreflexion statt. Versuche haben gezeigt, daß diese keinen negativen Einfluß auf den Liefergrad hat.
  • Die Schaltstufe 2 ist in 5 dargestellt und dient zur Zylinderfüllung im mittleren Drehzahlbereich. Bis auf die mittlere Schaltklappe 18 sind alle Schaltklappen 18 um 90° in eine waagerechte Stellung gedreht. Das System arbeitet nun nach dem Prinzip der Resonanzaufladung. Die mittlere Schaltklappe 18 trennt den Leistungssammler 14 in zwei gleich große Resonanzbehälter. Durch die waagerechte Stellung der anderen Schaltklappen 18 wird in den Resonanzbehältern eine Querströmung ermöglicht. Jeweils drei Drehmomentrohre 12 wirken nun als ein Resonanzrohr. Die Drehmomentrohre 12 sind daher so auszulegen, daß sie in der ersten Schaltstufe ein günstiges Drehmoment bewirken und in der zweiten Schaltstufe im Dreierverbund als Resonanzrohre wirken. Vorteilhaft ist beispielsweise bei einer Länge von 350 mm ein Durchmesser von ca. 36 mm, was bei 3 Rohren 12 einem wirksamen Resonanzrohrdurchmesser von ca. 62 mm entspricht.
  • Die Schaltstufe 3 ist in 6 dargestellt und dient zur Zylinderfüllung im oberen Drehzahlbereich. In dieser Schaltstufe sind alle fünf Schaltklappen 18 waagerecht geschaltet. Durch das Umschalten der mittleren Schaltklappe 18 wird ein Luftmassenstrom zwischen den Resonanzbehältern bzw. in Richtung einer Längsachse des Resonanzbehälters 14 ermöglicht. Hierdurch werden die Resonanzschwingungen abgebaut und der Resonanzbehälter 14 und die Rohre 12 bzw. 16 verlieren ihre Wirkung. Der Liefergrad wird im wesentlichen durch die Längen der Leistungsrohre 16 und durch die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Zylinder über den Leistungssammler 14 bestimmt.
  • Das Schaltprinzip läßt sich auch auf einen Vierzylindermotor übertragen (3). Wird der Motor mit der Zündfolge 1-2-4-3 gezündet, müssen die Zylinder 1 und 4 sowie 2 und 3 in einen Sammler zusammengeführt werden, wie in 3 dargestellt. Hierbei bezeichnet 24 das zu Zylinder 2 führende Leistungsrohr, 26 das zu Zylinder 4 führende Leistungsrohr, 28 das zu Zylinder 3 führende Leistungsrohr und 30 das zu Zylinder 1 führende Leistungsrohr. Es kann dann eine Resonanzerscheinung durch Zylinder mit dem Zündabstand von 360° Kurbelwinkel genutzt werden. Die Schaltungen sind analog zu denen des Sechzylindersaugrohres, wie unter Bezugnahme auf 4 bis 6 beschrieben.

Claims (13)

  1. Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine mit zylinderindividuellen Drehmomentrohren (12) und Leistungsrohren (16), wobei zwischen den Drehmomentrohren (12) und den Leistungsrohren (16) ein Resonanzbehälter (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Resonanzbehälter (14) eine der Zylinderzahl minus 1 entsprechende Anzahl von individuell um jeweils eine durch den Resonanzbehälter in Querschnittsrichtung verlaufende Achse (20) drehbaren Drehklappen (18) derart angeordnet sind, daß jede Drehklappe (18) einen Strömungsweg durch den Resonanzbehälter (14) von einem Drehmomentrohr (12) zu einem zugehörigen Leistungsrohr (16) zu einem benachbarten Strömungsweg durch den Resonanzbehälter (14) von einem benachbarten Drehmomentrohr (12) zu einem benachbarten zugehörigen Leistungsrohr (16) wahlweise verbindet oder trennt.
  2. Sauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappen (18) eine dem Querschnitt des Resonanzbehälters (14) entsprechende Umrißform aufweisen.
  3. Sauganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzbehälter (14) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist und die Drehklappen (18) einen Durchmesser aufweisen, welcher im wesentlichen dem Durchmesser des Resonanzbehälters (14) entspricht.
  4. Sauganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzbehälter (14) im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist und die Drehklappen (18) eine entsprechend passende rechteckige Umrißform aufweisen.
  5. Sauganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem dem Resonanzbehälter (14) gegenüberliegenden Ende der Drehmomentrohre (12) ein Hauptsammler (10) angeordnet ist.
  6. Sauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappen (18) jeweils eine durch den Resonanzbehälter in Querschnittsrichtung verlaufende und beidseitig in einer Seitenwandung des Resonanzbehälters gelagerte Achse (20) als Drehachse aufweisen, an der ein den Resonanzbehälter in Richtung quer zur Strömung von den Drehmomentrohren (12) zu den Leistungsrohren (16) verschließendes Abdichtelement (22) befestigt ist.
  7. Sauganlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Achse (20) mit einem Antriebselement verbunden ist.
  8. Sauganlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebselement individuell oder vorbestimmte Antriebselemente gemeinsam derart ansteuerbar sind, daß die Abdichtelemente (22) wahlweise in eine abdichtende oder offene Stellung ausgerichtet sind.
  9. Sauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (20) der Drehklappen (18) im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sind.
  10. Sauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (20) der Drehklappen (18) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  11. Sauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drehklappe (18) individuell oder vorbestimmte Drehklappen (18) gemeinsam derart angesteuert sind, daß die Drehklappen (18) wahlweise in eine abdichtende oder offene Stellung ausgerichtet sind.
  12. Sauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Drehklappe (18) unabhängig von den übrigen Drehklappen (18) angesteuert ist.
  13. Sauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle beidseitig einer mittleren Drehklappe (18) angeordneten Drehklappen (18) nur gemeinsam angesteuert sind.
DE19801204A 1998-01-15 1998-01-15 Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE19801204B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19801204A DE19801204B4 (de) 1998-01-15 1998-01-15 Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19801204A DE19801204B4 (de) 1998-01-15 1998-01-15 Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19801204A1 DE19801204A1 (de) 1999-07-22
DE19801204B4 true DE19801204B4 (de) 2006-04-13

Family

ID=7854631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19801204A Expired - Fee Related DE19801204B4 (de) 1998-01-15 1998-01-15 Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19801204B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007014447A1 (de) * 2007-03-27 2008-10-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Aufgeladener Ottomotor mit variabler Sauganlage

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1722094A3 (de) * 2002-09-02 2010-11-03 Denso Corporation Luftansaugmodul für Brennkraftmaschinen
FR2919682B1 (fr) * 2007-08-03 2013-11-29 Renault Sas Repartiteur d'admission d'un moteur a combustion interne

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017049A1 (de) * 1990-05-26 1991-11-28 Opel Adam Ag Saugrohranlage fuer eine brennkraftmaschine
DE4041786A1 (de) * 1990-12-24 1992-06-25 Opel Adam Ag Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte ansauganlage
DE4105938A1 (de) * 1991-02-26 1992-08-27 Vdo Schindling Stelleinrichtung
WO1996007022A1 (de) * 1994-08-31 1996-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Variable luftansaugvorrichtung
DE19545746C1 (de) * 1995-12-07 1997-06-12 Siemens Ag Luftansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017049A1 (de) * 1990-05-26 1991-11-28 Opel Adam Ag Saugrohranlage fuer eine brennkraftmaschine
DE4041786A1 (de) * 1990-12-24 1992-06-25 Opel Adam Ag Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte ansauganlage
DE4105938A1 (de) * 1991-02-26 1992-08-27 Vdo Schindling Stelleinrichtung
WO1996007022A1 (de) * 1994-08-31 1996-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Variable luftansaugvorrichtung
DE19545746C1 (de) * 1995-12-07 1997-06-12 Siemens Ag Luftansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007014447A1 (de) * 2007-03-27 2008-10-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Aufgeladener Ottomotor mit variabler Sauganlage
DE102007014447B4 (de) * 2007-03-27 2019-12-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Aufgeladener Ottomotor mit variabler Sauganlage

Also Published As

Publication number Publication date
DE19801204A1 (de) 1999-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0479844B1 (de) Saugrohranlage für eine mehrzylinder-brennkraftmaschine mit zwei zylinderreihen in v-anordnung
EP0389834B1 (de) Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
EP0987412B1 (de) Sauganlage
DE4117466A1 (de) Ansaugsystem fuer eine mehrzylinder-brennkraftmaschine
EP0645530A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Luftansaugsystem
EP0200930A1 (de) Luftansauganlage einer Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE3544122A1 (de) Mehrzylinder-brennkraftmaschine mit ansauganlage
DE4315129C2 (de) Luftansaugsystem einer Brennkraftmaschine
EP0490104B1 (de) Verfahren zur Steuerung der Luftzufuhr bei einer Brennkraftmaschine
DE4110597C2 (de) Ansaugluft-Einlasssystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
DE3940486A1 (de) Resonanz-ansaugsystem fuer eine mehrzylinder-brennkraftmaschine
DE4330566A1 (de) Luftansaugsystem einer Brennkraftmaschine
DE19801204B4 (de) Sauganlage für eine Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine
EP1094210B1 (de) Sauganlage zur Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine
DE3820674A1 (de) Luftansauganlage fuer einen mehrzylinder-verbrennungsmotor
EP0778919B1 (de) Variable luftansaugvorrichtung
DE4032727C2 (de) Ansaugsystem für Mehrzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine
EP0848145B1 (de) Sauganlage für eine Brennkraftmaschine der V-Bauart
DE4032380C2 (de) Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine
DE19800063B4 (de) Sauganlage zur Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zu deren Steuerung
DE102008061539A1 (de) Brennkraftmaschine
DE4317563A1 (de) Schaltelement für Brennkraftmaschinen
DE19612036B4 (de) Saugrohranlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine in V-Anordnung
DE19800079B4 (de) Luftansauganlage für eine mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage
DE3519143A1 (de) Hubkolben-brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110802