DE3728179C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer Sammelsaugrohranlage, welche für mehrere Zylin­ der einen gemeinsamen, rotationssymmetrischen Sammelbehälter aufweist, der an einer Stirnseite einen zentralen Lufteinlaß aufweist und dessen andere Stirnseite von einer Grundplatte gebildet ist, welche kreisförmige Einlaßöffnungen hat, von denen gleichlange Einzelsaugrohre zu den Zylindern führen, welche in der Reihenfolge am Sammelbehälter angeschlossen sind, die der Ansaugfolge (I, III, IV, II) entspricht. Eine solche Brennkraftmaschine ist Gegenstand der US-PS 46 64 075.

Die Verwendung gleichlanger Einzelsaugrohre hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, um für alle Zylin­ der gleiche Gasströmungen zu erzielen. Bei der genannten Brennkraftmaschine ist der Sammelbehälter zylindrisch ausgebildet. Die Einzelsaugrohre münden axial in der dem zentralen Lufteinlaß gegenüberliegenden Stirnfläche des Sammelbehälters.

Bei dem bekannten Sammelbehälter tritt die Luft mit relativ hoher Geschwindigkeit durch den zentralen Lufteinlaß in den Sammelbehälter ein, strömt dann mit relativ geringer Geschwindigkeit zu den Einzelsammelrohren, wo die Luftgeschwindigkeit plötzlich wieder stark zunimmt. Diese unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten führen dazu, daß die Brennkraftmaschine nicht optimal mit Verbrennungsluft versorgt wird.

Auch die AT-PS 1 43 561 zeigt eine Brennkraftmaschine, bei der von einem zylindrischen Sammelbehälter ungleichlange Saugrohre zu den einzelnen Zylindern führen, die entsprechend der geometrischen Reihe der Zylinder am Sammelbehälter angeschlossen sind. Ein Drehschieber im Sammelbehälter ermöglicht es, immer nur diejenige Verbindung zu einem Zylinder zu öffnen, in dem gerade ein Saughub stattfindet. Dadurch soll eine gleichmäßigere Gemischversorgung der einzelnen Zylinder erreicht werden.

Bei der Brennkraftmaschine nach dieser AT-PS 1 43 561 kommt es durch die Ausbildung der Sammelsaugrohranlagen zu gegenläufigen Strömungen im Saugsystem und infolge zu großer Querschnittsveränderungen zu starken Verzögerungen und anschließenden Beschleunigungen der Strömung. Solche Pulsationen führen zu einem Füllungsverlust der Zylinder und damit zu einem Drehmomentverlust, nicht optimal geringem Verbrauch und schlechten Abgaswerten.

Die DE-OS 30 22 447 zeigt auch schon eine Brennkraftmaschine, welche einen zylindrischen Sammelbehälter hat, von dem die Einzelsaugrohre über Zweigleitungen von mehr als einer Stelle abgehen. Dadurch soll es zu einer Vergleichmäßigung der den einzelnen Zylindern zugeführten Gemischanteile kommen. Tatsächlich treten jedoch infolge unterschiedlicher Strömungsquerschnitte stark unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten auf, so daß das angestrebte Ziel nur unvollkommen erreicht wird. Aus der Schrift ergibt sich ferner, daß auch zweiflutige Saugrohre bekannt sind, um sich einem Teillastbetrieb besser anpassen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brenn­ kraftmaschine der eingangs genannten Art derart zu ge­ stalten, daß ihre Sammelsaugrohranlage durch eine strömungsgünstige Ausbildung des Sammelbehälters möglichst pulsationsfrei und mit weitgehend gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeiten arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sammelbehälter als sich entgegen der Strömungsrichtung konisch verjüngender Topf ausgebildet ist und auf der Grundplatte einen axialen, der Strömung entgegengerichteten Kegel aufweist und daß zwischen diesem Kegel und seiner Peripherie die kreisförmigen Einlaßöffnungen für die Einzelsaugrohre vorgesehen sind.

Durch diese Gestaltung erreicht man eine gleichmäßige, nicht richtungsändernde Gasbewegung und gute Gasvertei­ lung. Dadurch werden das Drehmoment, der Verbrauch, die Laufruhe und die Abgasemission positiv beeinflußt. Trotz dieser funktionellen Vorteile ist die Saugrohranlage sehr kompakt und einfach in der Herstellung. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann es sich insbesondere um eine Vergasermaschine, eine Maschine mit Zentraleinspritzung oder Einzeleinspritzung handeln.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn koaxial zur kegeltragenden Grundplatte eine Umlaufblende mit einer Steueröffnung vorgesehen ist, welche synchron mit der Nockenwelle angetrieben ist. Mittels einer solchen Um­ laufblende kann rückströmendes Gas in den Einzelsaug­ rohren aufgestaut werden, wodurch Pulsationen vollstän­ dig unterbunden werden und ein Aufladeeffekt eintritt. Das Fehlen von Pulsationen ist nicht nur für den Ver­ gaser, sondern auch für den Luftmengenmesser vorteil­ haft.

Eine drehzahl- oder lastabhängige Anpassung der Quer­ schnitte der Einzelsaugrohre ist auf einfache Weise mög­ lich, wenn die Einzelsaugrohre quer zur Achse des topf­ förmigen Sammelbehälters in den Sammelbehälter münden, durch Trennwände in in Richtung der Achse hintereinander liegende Strömungsbereiche aufgeteilt sind und wenn ko­ axial im Sammelbehälter ein axial verschieblicher Steuer­ kolben zur Veränderung der freien Mündungsquerschnitte vorgesehen ist.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform mit insgesamt zwei Querschnittsstufen besteht darin, daß jedes Einzelsaugrohr durch eine Trennwand in zwei Strö­ mungsbereiche aufgeteilt ist und der Steuerkolben in Schließstellung außenseitig mit seiner Stirnseite gegen eine Ringfläche anliegt, welche zugleich jeweils einen vorderen, in den Sammelbehälter ragenden Bereich der Trennwände bildet.

Die nicht benutzten Querschnittsbereiche sind gegenüber den offenen Querschnittsbereichen auf einfache Weise ab­ getrennt, wenn der Steuerkolben in Schließstellung außenseitig mit seiner Stirnseite gegen eine Ringfläche anliegt, welche zugleich jeweils einen vorderen, in den Sammelbehälter ragenden Bereich der Trennwände bildet.

Der Steuerkolben trennt die nicht benutzten Querschnitts­ bereiche besonders gut dichtend von den offenen Quer­ schnittsbereichen ab, wenn die Ringfläche kegelig ausge­ bildet ist und der Steuerkolben mit einer entsprechenden Kegelfläche gegen die Ringfläche anliegt.

Die Strömungsverluste in der erfindungsgemäßen Saugrohr­ anlage sind ganz besonders gering, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Steuerkolben auf seiner Stirnseite einen zum Lufteinlaß hin gerichteten Kegel hat.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind drei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend be­ schrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfin­ dungsgemäße Brennkraftmaschine mit Sammel­ saugrohranlage,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Sammel­ behälters der Saugrohranlage gemäß der Er­ findung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus­ führungsform eines Sammelbehälters,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Sammelbehälter entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausfüh­ rungsform eines Sammelbehälters,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf eine sechs­ zylindrische Brennkraftmaschine mit Sammel­ saugrohranlage gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt von einer Brennkraftmaschine einen Zylinderblock 1, der in Reihe vier Zylinder 2, 3, 4, 5 hat, die zusätzlich durch römische Ziffern I, II, III und IV markiert wurden. Von diesen vier Zylindern 2, 3, 4 und 5 führen Einzelsaugrohre 6, 7, 8, 9 zu einem zylin­ drischen Sammelbehälter 10, der mit abgenommenem Topf aufrecht stehend dargestellt wurde, ebensogut jedoch waagerecht angeordnet sein kann. In diesen Sammelbehäl­ ter 10 strömt von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft aus einem nicht gezeigten Luftfilter axial hinein und von dort über Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 in die Einzelsaugrohre 6, 7, 8, 9. Diese Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 können sich zur Einlaßseite hin trompeten­ artig erweitern. Wichtig für die Erfindung ist, daß die Einzelsaugrohre 6, 7, 8, 9 so zum Sammelbehälter 10 ge­ führt sind, daß sie alle gleiche Länge haben und daß sie in der Reihenfolge am Sammelbehälter 10 angeschlossen sind, die der Ansaugfolge entspricht. Die Ansaugfolge der Zylinder 2, 3, 4, 5 soll bei dem dargestellten Vier­ zylindermotor so sein, daß zunächst der mit I bezeich­ nete, erste Zylinder, dann der vorletzte, mit III be­ zeichnete Zylinder, danach der letzte mit IV bezeichnete Zylinder und zuletzt der zweite mit II bezeichnete Zylin­ der ansaugt. In dieser Reihenfolge I, III, IV und II sind die Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 im Sammelbehäl­ ter 10 mit den Einzelsaugrohren 6, 7, 8, 9 verbunden, was durch zusätzliche, römische Ziffern I-IV auf den Einlaßöffnungen 11-14 verdeutlicht wurde.

Die Fig. 2 zeigt, daß der Sammelbehälter 10 aus einer profilierten Grundplatte 15 mit den Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 und aus einem einstückig mit diesem ausgebil­ deten, teilweise dargestellten Topf 16 mit konischer Innenkontur besteht, der einen koaxialen Lufteinlaß 17 hat. Auf diesen Lufteinlaß 17 hin gerichtet ist ein ko­ axial auf der Grundplatte 15 vorgesehener Kegel 18, durch den die im Lufteinlaß 17 einströmende Luft mit möglichst geringem Strömungsverlust zu den Einlaßöff­ nungen 11, 12, 13, 14 umgelenkt wird. Unterhalb der kegeltragenden Grundplatte 15 erkennt man in Fig. 2 die Einzelsaugrohre 6, 7, 8, 9, durch die die Grundplatte 15 das Aussehen einer Krake erhält. Zur Verminderung der Strömungsverluste sind die Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 trompetenartig geformt, so daß keine plötzlichen Über­ gänge entstehen. Die Einzelsaugrohre 6, 7, 8, 9 können völlig identische Ausbildung besitzen und müssen nur unterschiedlich verdreht in die Grundplatte 15 einge­ setzt werden.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten Sammelbehälter 10 ist auf der Grundplatte 15 eine Umlaufblende 19 ange­ ordnet, die mittels einer Welle 20 synchron zur Nocken­ welle der Brennkraftmaschine antreibbar ist. Die Umlauf­ blende 19 hat eine Steueröffnung 21, welche etwa so lang ist, daß immer nur eine Einlaßöffnung 11-14 Verbindung zum Lufteinlaß 17 hat. Auch bei dieser Ausführungsform ist koaxial zum Lufteinlaß 17 ein Kegel 22 vorgesehen, so daß die einströmende Luft möglichst strömungsverlustarm zur jeweiligen Einlaßöffnung 11-14 gelangt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 handelt es sich um eine zweiflutige Luftführung. Die Einzelsaugrohre, von denen im Schnitt die Einzelsaugrohre 7 und 8 zu sehen sind, sind jeweils durch eine Trennwand 23, 24 in zwei Strömungsbereiche 7 a, 7 b, 8 a, 8 b unterteilt. Entspre­ chend sind auch die Einlaßöffnungen 12, 13, 14 in Ein­ laßbereiche 12 a, 12 b, 13 a, 13 b und 14 a, 14 b aufgeteilt. Weiterhin münden die Einzelsaugrohre 7, 8 von der Seite her in den Sammelbehälter 10. Ein Steuerkolben 25 ist so angeordnet, daß er in der dargestellten, unteren Stel­ lung die Einlaßöffnungen 12, 13, 14 und entsprechend die in der Fig. 5 nicht zu sehende Einlaßöffnung 11 frei­ gibt, so daß Luft vom Lufteinlaß 17 her in alle Strö­ mungsbereiche 7 a, 7 b, 8 a, 8 b der Einzelsaugrohre 7, 8 gelangen kann. Verschiebt man den Steuerkolben 25 nach oben, so versperrt er zunehmend die unteren Einlaßbe­ reiche 11 a, 12 a, 13 a, 14 a, bis daß der Steuerkolben 25 mit einer Kegelfläche 26 gegen eine entsprechende, kege­ lige Ringfläche 27 anliegt, welche an einem umlaufenden Ring vorgesehen ist, zu dem die Trennwände 23, 24 führen. Nach oben hin hat auch der Steuerkolben 25 einen Kegel 28, der der Verminderung des Stömungsverlustes dient.

Der in Fig. 6 dargestellte Zylinderblock 1 hat insge­ samt sechs Zylinder, welche mit römischen Ziffern I bis VI gekennzeichnet wurden. Neben dem Zylinderblock 1 sind zwei Sammelbehälter 10 a und 10 b angeordnet, die jeweils drei Einzelsaugrohre 29-34 aufweisen. Diese Einzelsaug­ rohre 29-34 führen in der Reihenfolge zu den Zylin­ dern, die der Ansaugfolge entspricht. Zur Verdeutlichung sind wiederum in den Einlaßöffnungen der Sammelbehälter 10 a, 10 b römische Ziffern eingetragen.

Claims (6)

1. Brennkraftmaschine mit einer Sammelsaugrohranlage, welche für mehrere Zylinder einen gemeinsamen, rotationssymmetrischen Sammelbehälter aufweist, der an einer Stirnseite einen zentralen Lufteinlaß aufweist und dessen andere Stirnseite von einer Grundplatte gebildet ist, welche kreisförmige Einlaßöffnungen hat, von denen gleichlange Einzelsaugrohre zu den Zylindern führen, welche in der Reihenfolge am Sammelbehälter angeschlossen sind, die der Ansaugfolge (I, III, IV, II) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (10) als sich entgegen der Strömungsrichtung konisch verjüngender Topf (16) ausgebildet ist und auf der Grundplatte (15) einen axialen, der Strömung entgegengerichteten Kegel (18) aufweist und daß zwischen diesem Kegel (18) und seiner Peripherie die kreisförmigen Einlaßöffnungen (11, 12, 13, 14) für die Einzelsaugrohre (6, 7, 8, 9) vorgesehen sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß koaxial zur kegeltragenden Grundplatte (15) eine Umlaufblende (19) mit einer Steueröffnung (21) vorgesehen ist, welche synchron mit der Nockenwelle angetrieben ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsaugrohre (6, 7, 8, 9) quer zur Achse des topfförmigen Sammelbehälters (10) in den Sammelbehälter (10) münden, durch Trennwände (23, 24) in in Richtung der Achse hintereinander liegende Strömungsbereiche (7 a, 7 b, 8 a, 8 b) aufgeteilt sind und daß koaxial im Sammelbehälter (10) ein axial verschieblicher Steuerkolben (25) zur Veränderung der freien Mündungsquerschnitte vorgesehen ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelsaugrohr (7, 8) durch eine Trennwand (23, 24) in zwei Strömungsbereiche (7 a, 7 b) aufgeteilt ist und der Steuerkolben (25) in Schließstellung außenseitig mit seiner Stirnseite gegen eine Ringfläche (27) anliegt, welche zugleich jeweils einen vorderen, in den Sammelbehälter (10) ragenden Bereich der Trennwände (23, 24) bildet.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringfläche (27) kegelig ausgebildet ist und der Steuerkolben (25) mit einer entsprechenden Kegelfläche (26) gegen die Ringfläche (27) anliegt.

6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (25) auf seiner Stirnseite einen zum Lufteinlaß (17) hin gerichteten Kegel (28) hat.