DE29817005U1

DE29817005U1 - Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE29817005U1
Application number: DE29817005U
Authority: DE
Original assignee: Alpha Technik Meier & Hofmann
Current assignee: Alpha Technik Meier & Hofmann
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2008-09-23

Description

Patentanwalt - European Patent Attorney

Dieter H. Konnerth

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.

PA Dieter H. Konnerth. Mozartstr. 17. D-80336 München

Deutsches Patentamt 80297 München

Mozartstraße 17 D-80336 München

Telefon (089) 54 41 38 13 Telefax (089) 54 41 38 38

22. September 1998 Akte: A 1045

Alpha Technik

Meier & Hofmann GmbH & Co. KG Hauptstr. 37 D-93342 Saal

Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, die insbesondere bei Hochleistungsmotorradmotoren eingesetzt wird.

Die Gestaltung des Ansaugtraktes und insbesondere die Länge der Ansaugrohre einer Ansaugvorrichtung hat einen wesentlichen Einfluß auf die Leistungsentfaltung von Verbrennungsmotoren. Bei herkömmlichen Motorradmotoren werden Ansaugrohre mit festgelegter Länge verwendet, wobei die Länge als Kompromiß gewählt wird zwischen kurzen Ansaugrohren, die eine hohe Nennleistung mit gleichzeitiger Drehmomenteinbuße bei niedrigen Drehzahlen ermöglichen, und langen Ansaugrohren, die ein gegensätzliches Verhalten aufweisen. Zum Erzielen eines optimalen Drehmomentverlaufes über den gesamten Motordrehzahlbereich und einer möglichst hohen Nennleistung ist es bei Pkw-Motoren bekannt, in Abhängigkeit von Motorlast, Drehzahl und Drosselklappenstellung zwischen zwei Ansaugrohren mit unterschiedlichen Längen durch Öffnen und Schließen von Klappen umzuschalten. Des weiteren ist eine stufenlos längenvariable Sauganlage vorgeschlagen worden, bei der die wirksame Länge eines in Form eines Ringabschnittes ausgebildeten Teilstücks des Ansaugkanals durch Verschieben einer in den feststehenden Ansaugkanal führenden Lufteintrittsöffnung verändert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine eingangs genannte Vorrichtung zu schaffen, die eine einfachere und platzsparende

und insbesondere für Motorradhochleistungsmotoren angepaßte Gestaltung aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ansaugrohr'durch eine Halte- und Verstelleinrichtung in seiner Position am Lufteinlaß gehalten ist und zum Einstellen der Länge des Ansaugweges relativ zum Lufteinlaß bewegbar ist, und daß eine Steuereinrichtung die Halte- und Verstelleinrichtung steuert . Durch die Verstellung der Länge des Ansaugweges werden die Strömungsbedingungen beeinflußt. Bei einer dem Motorbetrieb angepaßten Abstimmung wird durch das Ausnutzen der Strömungsbedingungen im Sinne einer verbesserten Verbrennungsluftzufuhr in den Motor eine Optimierung des Drehmomentverlaufs und der erzielbaren Leistung erreicht. Der Lufteinlaß kann dabei z. B. in eine Drosselklappeneinheit einer Einspritzanlage oder in einen Vergaser führen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zweckmäßigerweise ist das Ansaugrohr zur Verstellung im wesentlichen entlang einer Strömungsmittellinie im Ansaugrohr gehalten. Ein gerades Ansaugrohr wird dabei koaxial zu einer Strömungsmittellinie des Lufteinlasses bewegt. Das Ansaugrohr kann jedoch auch einen gebogenen Verlauf aufweisen und sowohl in linearer Bewegung wie auch in einer Schwenkbewegung bewegt und relativ zum Lufteinlaß verstellt werden.

Wenn der Lufteinlaß als rohr- oder trichterförmiges Zwischenstück gebildet ist, kann dadurch eine Anpassung an unterschiedliche Bedingungen des Einbaus der Ansaugvorrichtung und des verfügbaren Raumes für das Ansaugrohr vorgenommen werden. Das Zwischenstück kann in seinem Längsverlauf gebogen sein, wenn dies die Anpassung erfordert.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung derart gestaltet, daß sich beim Entfernen des Ansaugrohres von dem Lufteinlaß ein seitlicher Luftzutritt vor dem Lufteinlaß öffnet. Zusätzlich zu der Ansaugluft, die über den längeren Ansaugweg durch das Ansaugrohr strömt, kann dadurch Bypassluft über einen verkürzten Ansaugweg in den Lufteinlaß strömen und bei hoher Motordrehzahl den erhöhten Luftbedarf gewährleisten .

Zweckmäßigerweise ist der seitliche Luftzutritt die ringförmige Öffnung zwischen einem Luftaustrittsende des Ansaugrohres und dem Lufteinlaß, die sich beim Entfernen des Ansaugrohres vom Lufteinlaß bildet. Dadurch kann die Bypassluft ungehindert über einen großen Öffnungsquerschnitt zuströmen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Ansaugrohr derart gehalten, daß es an einem axial verlängerten Zwischenstück teleskopartig verschiebbar ist. Dabei wird eine Längenänderung des Ansaugweges der Ansaugluft ausschließlich durch die Längenänderung des an seinem Umfang geschlossenen Ansaugrohres bestimmt.

Das axial verlängerte Zwischenstück kann Öffnungen an seinem Umfang aufweisen, die beim teleskopartigen Entfernen des Ansaugrohres vom Lufteinlaß geöffnet werden. Diese Gestaltung bildet eine Variante für den Zustrom von Bypassluft, der in Abhängigkeit von der Größe der Öffnungen festlegbar ist.

Vorzugsweise verstellt die Steuereinrichtung das Ansaugrohr in Abhängigkeit von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wobei insbesondere die Drehzahl des Motors als Steuergröße verwendet wird.

Die Steuereinrichtung kann die Steuergrößen von einer elektronischen Motorsteuerung oder einer Kennfeldzündbox erhalten. Es können aber auch mechanische Steuergrößen verwendet werden wie z. B. die Stellung eines die Drosselklappeneinheit oder den Vergaser betätigenden Gasgriffes oder eines vom Gasgriff bewegten Seilzuges, der z. B. zu einer Drosselklappe führt.

Die Verstellung des Ansaugrohres kann gemäß einer abgespeicherten Verstellkurve erfolgen. Eine derartige Verstellkurve kann einen beliebigen Kurvenverlauf aufweisen, wie z. B. einen stetigen und insbesondere linearen Anstieg, der beispielsweise von der Drehzahl des Motors abhängt. Der Kurvenverlauf kann aber auch Wendepunkte aufweisen, so daß beispielsweise das vom Luftzutritt wegbewegte Ansaugrohr mit zunehmender Drehzahl über einen bestimmten Drehzahlbereich zum Luftzutritt wieder zurückbewegt wird. Diese Abstimmung und Kurvenfestlegung kann auf einem Motorprüfstand vorgenommen werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer seitlichen Draufsicht in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung mit einem Ansaugrohr, das von einer Drosselklappeneinheit eines Motorradmotors entfernt positioniert ist; und

Fig. 2 in einer Ansicht gemäß Fig. 1 die Ansaugvorrichtung mit dem Ansaugrohr in einer an der Drosselklappeneinheit angrenzenden Position.

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Eine Drosselklappeneinheit 1 einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors (in den Figuren nicht dargestellt), z. B. eines Viertakt-Benzinmotors eines Motorrades, weist einen Lufteinlaß 2 mit einem kurzen Einlaßrohr oder Einlaßtrichter 3 auf. An einem Träger 4 der Drosselklappeneinheit 1 ist eine insgesamt mit 5 bezeichnete Halte- und Verstelleinrichtung der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung angebracht, die zwei Führungseinheiten 6 aufweist, die parallel zu einer Längsachse oder Mittellinie 7 des Lufteinlasses 2 ausgerichtet sind und einerseits an dem Träger 4 befestigt und andererseits an ihren parallel zur Längsachse 7 verschiebbaren Vorderenden 8 mit einer Halterung 9 verbunden sind, die ein Ansaugrohr 10 in mittiger Ausrichtung zur Längsachse 7 hält. Die Halterung 9 ist beispielsweise ein Blech mit einer Ausnehmung oder Bohrung, in der das Ansaugrohr 10 angebracht ist.

Die Führungseinheit 6 ist beispielsweise eine Kolbenstange 6, die in einem Zylinder 11 axial verschiebbar gelagert ist.

Eine derartige Kolben-Zylindereinheit ist beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betätigbar, so daß die Kolbenstange 6 in ihrer axialen Anordnung bezüglich dem Zylinder 11 variabel positioniert werden kann. Damit ist die variable Verstellung und Anordnung des Ansaugrohres 10 relativ zu dem Lufteintritt 2 gewährleistet. Statt der pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Führungseinheit oder Kolben-Zylindereinheit können auch mechanische oder elektronische Antriebe für die Führungseinheit 6 vorgesehen sein.

In Fig. 1 ist das Ansaugrohr 10 in einer Positionierung dargestellt, in der ein Luftaustrittsende 12 des Ansaugrohres 10 von dem Lufteinlaß 2 bzw. dessen Einlaßtrichter 3 beabstandet ist. Dadurch wird ein seitlicher Luftzutritt 13 in Form einer ringförmigen Öffnung gebildet, deren variable Höhe in Bewegungsrichtung des Ansaugrohres 10 durch die Posi-

tion des Ansaugrohres 10 bestimmt ist. Ein Teilstrom A (schematisch durch die Pfeile A dargestellt) der in die Drosselklappeneinheit 1 zuströmenden Ansaugluft strömt somit durch das Ansaugrohr 10 und ein weiterer Teilstrom B strömt als Bypassluft durch die ringförmige Öffnung des Luftzutritts 13 in den Lufteinlaß 2. Als Gesamtluftströmung C strömt die Ansaugluft aus einem unteren Luftauslaß 14 der Drosselklappeneinheit 1 zum Verbrennungsraum des Motors.

Fig. 2 zeigt das von der Halte- und Verstelleinrichtung 5 bewegte Ansaugrohr 10 in einer abgesenkten Position, in der das Luftaustrittsende 12 an dem Einlaßtrichter 3 anliegt. Die ringförmige Öffnung des Luftzutritts 13 ist geschlossen, so daß die gesamte Ansaugluft durch das Ansaugrohr 10 strömt. Hieraus ist erkennbar, daß die Länge des Ansaugweges der Luftströmung durch das Ansaugrohr 10 bis in den Lufteinlaß 2 variabel einstellbar ist.

Des weiteren ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors die Halte- und Verstelleinrichtung 5 bzw. die Kolben-Zylindereinheiten betätigt und damit das Ansaugrohr 10 bewegt und relativ zum Lufteinlaß 2 verstellt. Im Leerlauf des Motors sowie auch bei niedrigen Drehzahlen (je nach gewählter Motorabstimmung) wird das Ansaugrohr 10 in die in Fig. 2 dargestellte Position bewegt, in der es an dem Lufteinlaß 2 anliegt. Wenn sich beim Beschleunigen die Drehzahl des Motors erhöht, steuert bzw. betätigt die Steuereinrichtung die Halte- und Verstelleinrichtung 5 derart, daß diese das Ansaugrohr 10 in Abhängigkeit von der Zunahme der Drehzahl des Motors vom Lufteinlaß 2 entfernt. Durch das Öffnen des ringförmigen Luftzutritts 13 ändern sich die Strömungsbedingungen der Ansaugluftströmung und führen zu einer verbesserten Luftzuströmung aufgrund der seitlich auf kurzem Ansaugweg zuströmenden Bypassluft.

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Bei hoher Drehzahl oder Höchstdrehzahl des Motors wird das Ansaugrohr 10 in die in Fig. 1 gezeigte Position bewegt, die den Endpunkt des Verstellweges darstellt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der dargestellte Abstand des Ansaugrohres 10 vom Lufteinlaß 2 in Fig. 1 als qualitative Größe zu sehen ist und der tatsächliche maximale Abstand wie auch der Verstellweg in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl aufgrund von Probeläufen zum Einstellen eines optimalen Leistungs- und Drehmomentverhaltens des Motors festgelegt wird.

Die Steuereinrichtung kann aufgrund zusätzlicher Motorbetriebsdaten wie Motorlast und Drosselklappenstellung die Halte- und Verstelleinrichtung steuern und betätigen. Die Steuereinrichtung kann eine Kennfeldzündbox sein, die die relevanten Steuerdaten bereitstellt.

Das Ansaugrohr 10 kann neben einer im wesentlichen zylindrischen Gestalt auch trichterförmig ausgebildet sein.

Statt an der Drosselklappeneinheit 1, die Teil einer Einspritzanlage des Motors ist, kann die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung auch an einem Vergaser sowie an einem Dieselmotor angebracht sein.

Ein Gehäuse kann an der Drosselklappeneinheit 1 angebracht sein, das die Ansaugvorrichtung umschließt und eine strömungsgünstige Luftzuführung bereitstellt, wobei ein vorgeschalteter Luftfilter integriert sein kann. Das Gehäuse, das auch als Airbox bezeichnet wird, ist für unterschiedliche Varianten (eine oder mehrere Drosselklappeneinheiten für Ein- oder Mehrzylindermotoren) angepaßt.

In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) ist der Lufteinlaß 13 ein axial verlängertes

Rohrstück, in das das Ansaugrohr 10 verschiebbar eingreift oder das das Ansaugrohr umschließt, so daß über den gesamten Verstellweg das Ansaugrohr und das Rohrstück teleskopierbar sind und einen geschlossenen Ansaugkanal mit variabler Länge bereitstellen. Ein seitlicher Luftzutritt (Bypassluft) ist hier nicht vorgesehen. Eine Leistungs- und Drehzahloptimierung des Motors wird durch eine entsprechende Anpassung der axialen Längen des Ansaugrohres und des Rohrstückes und somit des variabel einstellbaren Ansaugweges ebenfalls erzielt.

Claims

Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren Schutzansprüche

1. Ansaugvorrichtung für Verbrennungsmotoren

mit einem Ansaugrohr zur Luftzuführung in einen

Lufteinlaß einer Vergaser-/Einspritzanlage des Motors,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ansaugrohr (10) durch eine Halte- und Verstelleinrichtung (5) in seiner Position am Lufteinlaß (2)
gehalten ist und zum Einstellen der Länge des Ansaugweges relativ zum Lufteinlaß (2) bewegbar ist, und daß

eine Steuereinrichtung die Halte- und Verstelleinrichtung
(5) steuert.

2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (10) zur Verstellung im wesentlichen entlang einer Strömungsmittellinie (7) im Ansaugrohr
(10) gehalten ist.

3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lufteinlaß (2) als rohr- oder

trichterförmiges Zwischenstück (3) gebildet ist.

4. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Entfernen des An-

saugrohres (10) von dem Lufteinlaß (2) ein seitlicher
Luftzutritt (13) vor dem Lufteinlaß (2) öffnet.

5. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Luftzutritt (13) die ringförmige

Öffnung zwischen einem Luftaustrittsende (12) des Ansaugrohres (10) und dem Lufteinlaß (2) ist.

6. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (10) an einem axial verlängerten Zwischenstück (3) teleskopartig verschiebbar ist.

7. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung das Ansaugrohr (10) in Abhängigkeit von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, insbesondere der Drehzahl des Motors, verstellt.

8. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Steuergrößen von einer elektronischen Motorsteuerung, einer Kennfeldzündbox oder mechanische Steuergrößen erhält.

9. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Ansaugrohres (10) gemäß einer abgespeicherten Verstellkurve erfolgt.

10. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkurve Wendepunkte aufweist.

11. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Ansaugrohres (10) in Abhängigkeit der Stellung eines Gasgriffes erfolgt.

12. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Verstellein-

richtung (5) zumindest eine Führungs- und Verstelleinheit (6, 11) aufweist.

13. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Führungs- und Verstelleinheit (6, 11) eine Zylinder-Kolbeneinheit enthält.

14. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolbeneinheit (6, 11) pneumatisch oder hydraulisch betätigt ist.