DE3807193A1 - Intake device for an internal combustion engine - Google Patents

Intake device for an internal combustion engine

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Abstract

An air chamber of spiral-shaped design is arranged inside a circularly arranged cylinder intake pipe. The said air chamber has a lateral inlet orifice and an outlet orifice opening into the intake pipe. Intake devices of the said type in which the effective length of the intake pipe can be varied by rotation of the air chamber are known in the art. According to the invention, the effective cross-section of the intake pipe can also be varied due to the spiral-shaped design of the air chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des ersten An­ spruchs angegebenen Art und geht aus von der US 28 35 235.The invention relates to a suction device for a Internal combustion engine in the preamble of the first type the specified type and is based on the US 28 35 235.

Beschrieben ist darin eine in ihrer Länge veränderbare Ansaugleitung, welche sich durch einen äußerst geringen Raumbedarf sowie eine einfach realisierbare Verstell­ mechanik auszeichnet. Basierend auf jedem bekannten Prinzip sind weitere derartige Ansaugvorrichtungen bekannt geworden. Genannt seien beispielweise die in der DE-OS 34 33 653 oder der DE-OS 34 46 377 gezeigten Ausführungsbeispiele, welche Vereinfachungen hinsicht­ lich des Bauaufwandes sowie unter dem Aspekt der Dich­ tigkeit optimierte Varianten beschreiben.It describes a variable length Intake line, which is characterized by an extremely low Space requirements as well as an easily realizable adjustment distinguishes mechanics. Based on any known The principle is further such suction devices known. Examples include those in DE-OS 34 33 653 or DE-OS 34 46 377 shown Exemplary embodiments, which simplifications Lich the construction effort and under the aspect of you describe optimized variants.

Es hat sich gezeigt, daß bei vertretbarer Baugröße jener Ansaugvorrichtungen die damit erzielbaren Ergebnisse an einer Brennkraftmaschine nicht vollständig befriedigen können. Betrachtet man das breite Drehzahlspektrum, innerhalb dessen heutige Pkw-Brennkraftmaschinen betrie­ ben werden, so stellt man fest, daß die für eine opti­ male Schwingrohrabstimmung erforderliche Saugrohrlänge einen weiten Bereich abdecken müßte. Da zur Minimierung der Strömungswiderstände andererseits ein gewisser Saugrohrquerschnitt nicht unterschritten werden sollte, würde eine derartige Sauganlage trotz des prinzipiellen Vorteiles äußerst großvolumig bauen.It has been shown that with a reasonable size Intake devices the results that can be achieved not completely satisfy an internal combustion engine can. If you look at the wide range of speeds, within which today's car internal combustion engines operated ben, it is found that the opti Male tuning tube tuning required suction tube length should cover a wide area. Because to minimize the flow resistance, on the other hand, a certain Intake manifold cross-section should not be undercut,  would such a suction system despite the principle Build the advantage of extremely large volumes.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ansaugvorrich­ tung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß bei geringem Bauvo­ lumen ein breites Resonanzspektrum erzielbar ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.The object of the invention is therefore an intake device tion specified in the preamble of the first claim Kind in such a way that with low Bauvo a wide resonance spectrum can be achieved. This task is characterized by the characteristics of the first claim.

Da sich die Resonanzfrequenz eines Schwingrohres nicht nur aus der wirksamen Schwingrohrlänge ermittelt, sondern daneben auch vom Schwingrohrquerschnitt beein­ flußt wird, kann die Resonanzfrequenz im breiteren Maße verändert werden, wenn beide Einflußparameter, also Schwingrohrlänge und Schwingrohrquerschnitt variiert werden. Da sich die Resonanzfrequenz darüber hinaus annähernd proportional mit dem Saugrohrquerschnitt und annähernd indirekt proportional mit der Quadratwurzel der Saugrohrlänge ändert, ist es besonders vorteilhaft, wenn Saugrohrlänge und Saugrohrquerschnitt gegenläufig verändert werden, wenn also beispielsweise eine Ver­ größerung der wirksamen Saugrohrlänge mit einer Verrin­ gerung des wirksamen Saugrohrquerschnittes einhergeht.Because the resonance frequency of a vibrating tube is not determined only from the effective length of the vibrating tube, but also influenced by the cross section of the vibrating tube flows, the resonance frequency can be broader can be changed if both influencing parameters, ie Vibrating tube length and vibrating tube cross-section vary will. Because the resonance frequency is beyond that approximately proportional to the intake manifold cross section and approximately indirectly proportional to the square root the suction pipe length changes, it is particularly advantageous if intake manifold length and intake manifold cross-section run in opposite directions be changed, for example if a ver increase the effective intake manifold length with a verrin the effective intake manifold cross-section.

Vorteilhafte konstruktive Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche 3-8.Advantageous constructive training and further education describe the subclaims 3-8.

Um durch Verdrehen der Luftkammer zusammen mit der wirksamen Saugrohrlänge den wirksamen Saugrohrquer­ schnitt zu verändern, kann die trommelförmige Luftkammer exzentrisch innerhalb der spiralförmig ausgebildeten Saugrohr-Außenwand gelagert sein. Eine derartige vor­ zugsweise zylindrisch geformte Luftkammer ist einfach zu fertigen. Alternativ kann die Luftkammer aber auch einen spiralförmigen Querschnitt aufweisen. In jedem Falle ist diese vorzugsweise zentrisch zur kreisförmig angeordne­ ten Saugrohr-Außenwand gelagert. Dabei zeichnet sich die letztgenannte Ausführungsform durch einen äußerst geringen Raumbedarf aus.To twist the air chamber together with the effective intake manifold length the effective intake manifold cross The drum-shaped air chamber can change the cut eccentrically within the spiral Suction pipe outer wall be stored. Such before preferably cylindrical air chamber is easy to manufacture. Alternatively, the air chamber can also have one have a spiral cross section. In any case  these are preferably arranged centrally to the circle outer wall of the intake manifold. The stands out the latter embodiment by an extreme low space requirements.

Da - abweichend von der bekannten Ausführungsform - auch der wirksame Saugrohrquerschnitt durch Verdrehen der Luftkammer veränderbar ist, muß im Übergangsbereich zwischen dieser sowie einem starren Teil des Zylinder­ saugrohres - insbesondere dem Austrittsstutzen in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine - ein beweglicher Steg vorgesehen sein, welcher konstruktiv einfach, dabei jedoch zuverlässig als eine an den starren Teil des Saugrohres schwenkbar angelenkte Klappe ausgebildet sein kann. Zur sicheren Abdichtung liegt jene Klappe unter Vorspannung stehend mit ihrem freien Ende auf der Wand der Luftkammer auf.Because - in deviation from the known embodiment - also the effective intake manifold cross section by turning the Air chamber is changeable, must be in the transition area between this and a rigid part of the cylinder suction pipe - especially the outlet nozzle in the Cylinder head of the internal combustion engine - a movable one Bridge can be provided, which is structurally simple, thereby however reliable as a to the rigid part of the Suction tube pivotally hinged flap can. That flap is underneath for a secure seal Preload standing with its free end on the wall the air chamber.

Das Kennzeichen des Anspruchs 7 erlaubt es, die wirksame Saugrohrlänge in platzsparender Bauweise noch größer zu gestalten. Dazu ist das Saugrohr bzw. die kanalförmig ausgebildete Austrittsöffnung quasi spiralförmig be­ reichsweise um die Luftkammer gewickelt.The characterizing part of claim 7 allows the effective Intake tube length in a space-saving design is even greater shape. For this purpose, the suction pipe or the channel-shaped trained exit opening quasi spiral richly wrapped around the air chamber.

Anspruch 8 schließlich nennt eine vorteilhafte Ausbil­ dung einer erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung für eine mehrzylindrische Brennkraftmaschine. Um die resultierende Baulänge, welche sich durch Aneinanderreihen der ein­ zelnen Saugrohre ergibt, gering zu halten, können die Dichtungen zwischen der Luftkammer-Wand sowie den einzelnen Saugrohr-Außenwänden ähnlich den bekannten Kolben-Dichtringen ausgebildet sein. Auch jene Maßnahme reduziert das Bauvolumen und gewährleistet darüber hinaus eine besonders sichere Abdichtung bei gleichzei­ tiger langer Lebensdauer.Claim 8 finally calls an advantageous training extension of a suction device according to the invention for a multi-cylinder internal combustion engine. To the resulting Overall length, which is determined by stringing the one individual suction pipes results in keeping them low Seals between the air chamber wall as well as the individual intake manifold outer walls similar to the known Piston sealing rings can be formed. That measure too reduces the construction volume and ensures more a particularly secure seal at the same time long life.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei ist zum besseren Verständnis ein Schnitt durch ein Zylindersaugrohr für zwei verschiedene wirksame Saug­ rohrlängen bzw. Saugrohrquerschnitte dargestellt. Es zeigtIn the following, the present invention is based on a preferred embodiment described in more detail. There is a section through for a better understanding Cylinder suction tube for two different effective suction tube lengths or intake manifold cross sections shown. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung durch ein einzelnes Zylinder-Saugrohr in der Position für minimale wirksame Saugrohrlänge sowie maximalen wirk­ samen Saugrohrquerschnitt, Fig. 1 a cross section of the intake device according to the invention by a single-cylinder intake manifold in the position for minimum effective intake pipe length and the maximum active seed Saugrohrquerschnitt,

Fig. 2 den gleichen Querschnitt wie Fig. 1 in der Position für maximale wirksame Saugrohrlänge sowie minimalen wirksamen Saugrohrquerschnitt, sowie Fig. 2 shows the same cross section as Fig. 1 in the position for maximum effective intake manifold length and minimum effective intake manifold cross section, as well

Fig. 3 nebeneinander den Schnitt A-A sowie B-B aus Fig. 2 durch eine erfindungsgemäße Ansaugvor­ richtung für eine mehrzylindrige Brennkraft­ maschine. Fig. 3 side by side the section AA and BB from Fig. 2 by an inventive Ansaugvor direction for a multi-cylinder internal combustion engine.

Eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Ansaugvor­ richtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus einer kreiszylinderförmigen Außenstruktur, welche zugleich die Außenwand 2 eines Zylindersaugrohres 3 bildet, sowie aus einer innerhalb dieser bogenförmigen Außenwand 2 zentrisch angeordneten, einen spiralförmigen Querschnitt aufweisenden trommel­ förmigen Luftkammer 4. Während das Zylindersaugrohr 3 an der Schnittstelle 5 über einen Austrittsstutzen 10 in einen Ansaugkanal eines Brennkraftmaschinen-Zylinder­ kopfes mündet (nicht gezeigt), steht die Luftkammer 4 über einen Ansaugstutzen 6 mit der Umgebungsluft in Verbindung. Da für jeden Zylinder ein separates Zylinder-Saugrohr 3 vorgesehen ist, weist die sich in Längsrichtung der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung 1 erstreckende Luftkammer 4 entsprechend viele Austritts­ öffnungen 7 in die Zylinder-Saugrohre 3 auf. Zur Erzie­ lung einer größeren Saugrohrlänge ist jede Austritts­ öffnung 7 dabei als ein die Luftkammer 4 zumindest bereichsweise spiralförmig umhüllender Kanal 16 ausge­ bildet. Mit dieser Gestaltung ist es möglich, die Innenwand des Kanales 16 mit der Wand 8 der Luftkammer zusammenfallen zu lassen. Für die Außenwand des Kana­ les 16 ist ein separater Wandabschnitt 17 vorgesehen.An in its entirety designated 1 Ansaugvor direction for a multi-cylinder internal combustion engine consists essentially of a circular cylindrical outer structure, which also forms the outer wall 2 of a cylinder intake manifold 3 , as well as a centrally arranged within this arcuate outer wall 2 , a spiral cross-sectioned drum-shaped air chamber 4 . While the Zylindersaugrohr (not shown) at the interface 3 5 via an outlet nozzle 10 into an intake passage of an internal combustion engine cylinder head opens, is the air chamber 4 through an intake 6 to the atmospheric air. Since a separate cylinder intake pipe 3 is provided for each cylinder, the air chamber 4 which extends in the longitudinal direction of the intake device 1 according to the invention has a correspondingly large number of outlet openings 7 in the cylinder intake pipes 3 . To achieve a greater length of intake manifold, each outlet opening 7 is formed as a channel 16, which at least in regions spirally surrounds the air chamber 4 . With this design, it is possible to let the inner wall of the channel 16 coincide with the wall 8 of the air chamber. A separate wall section 17 is provided for the outer wall of the channel 16 .

Auch die Innenwand des Zylinder-Saugrohres 3 wird zumindest teilweise von der Wand 8 der Luftkammer 4 bzw. dem Wandabschnitt 17 gebildet. Dabei ist der das Saug­ rohr 3 bestimmende Teilbereich der Wand 8 bzw. des Wandabschnittes 17 abhängig von der jeweiligen Position der Luftkammer 4 bezüglich zur starren Saugrohr-Außen­ wand 2.The inner wall of the cylinder intake pipe 3 is also at least partially formed by the wall 8 of the air chamber 4 or the wall section 17 . The section of the wall 8 or wall section 17 which determines the suction pipe 3 is dependent on the respective position of the air chamber 4 with respect to the rigid suction pipe outer wall 2 .

Während das freie Ende 9 des Wandabschnittes 17 an der Innenseite der Saugrohr-Außenwand 2 anliegt, ist im Übergangsbereich zwischen dem Austrittsstutzen 10 der Ansaugvorrichtung 1 zu der von der Wand 8 bzw. den Wandabschnitt 17 gebildeten Innenwand des Saugrohres 3 eine schwenkbar angeordnete Klappe 11 vorgesehen, welche mit ihrem freien Ende unter Vorspannung stehend auf der Wand 8 bzw. dem Wandabschnitt 17 aufliegt. Aufgebracht wird die erforderliche Vorspannkraft von einer Schrau­ benfeder 12. Für die Klappe 11 ist ein Schwenklager 13, für die Luftkammer 4 ein Drehlager 14 vorgesehen (Fig. 3).While the free end 9 of the wall section 17 bears against the inside of the outer wall 2 of the intake manifold, a pivotable flap 11 is provided in the transition area between the outlet nozzle 10 of the suction device 1 and the inner wall of the intake manifold 3 formed by the wall 8 or the wall portion 17 which rests with its free end under tension on the wall 8 or the wall section 17 . The required pretensioning force is applied by a screw spring 12 . A pivot bearing 13 is provided for the flap 11 , and a pivot bearing 14 is provided for the air chamber 4 ( FIG. 3).

Da die Ansaugvorrichtung für eine mehrzylindrige Brenn­ kraftmaschine vorgesehen ist, sind mehrere dieser Zylinder-Saugrohre 3 nebeneinander angeordnet. Versorgt werden diese Zylinder-Saugrohre 3 von einer gemeinsamen Luftkammer 4. Fig. 3 zeigt diese Anordnung für zwei Saugrohre in Form zweier verschiedener Schnitte (A-A bzw. B-B aus Fig. 2). Um dabei das Bauvolumen der Ansaugvorrichtung 1 weiter zu reduzieren, sind die Dichtungen zwischen den einzelnen Saugrohr-Außenwänden 2 sowie den Begrenzungswänden 18 der Saugrohre bzw. der Wand der Luftkammer 4 in Form der bekannten Kolben- Dichtringe ausgebildet.Since the suction device for a multi-cylinder internal combustion engine is provided, several of these cylinder intake pipes 3 are arranged side by side. These cylinder intake pipes 3 are supplied by a common air chamber 4 . FIG. 3 shows this arrangement for two suction pipes in the form of two different cuts (AA or BB from FIG. 2). In order to further reduce the overall volume of the suction device 1 , the seals between the individual outer wall 2 of the intake manifold and the boundary walls 18 of the intake manifold or the wall of the air chamber 4 are designed in the form of the known piston sealing rings.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ansaugvorrich­ tung 1 wird durch Vergleich der Fig. 1 und 2 beson­ ders deutlich: . The effect of the invention Ansaugvorrich device 1 of Figures 1 and 2 is apparent by comparison DERS particular:

Befindet sich die Luftkammer 4 in der in Fig. 1 gezeig­ ten Position, so besitzt das Zylinder-Saugrohr 3 im wesentlichen den mit X bezeichneten wirksamen Quer­ schnitt sowie die mit l bezeichnete wirksame Saugrohr­ länge. Mit der in Fig. 2 dargestellten Position dagegen ergibt sich im wesentlichen der deutlich geringere Saugrohrquerschnitt X*, sowie die deutlich vergrößerte wirksame Saugrohrlänge l*. Mit der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung ist es somit nicht nur möglich, die wirksame Saugrohrlänge auf einfache Weise zu variieren, sondern darüber hinaus verändert sich auch der wirksame Saugrohrquerschnitt, so daß eine besonders intensive Veränderung der Saugrohr-Resonanzfrequenz erzielbar ist.The air chamber 4 is in the position shown in FIG. 1, the cylinder intake manifold 3 has essentially the effective cross-section labeled X as well as the effective intake manifold labeled L. In contrast, the position shown in FIG. 2 essentially results in the significantly smaller intake manifold cross section X * and the significantly increased effective intake manifold length l * . With the suction device according to the invention, it is not only possible to vary the effective intake manifold length in a simple manner, but moreover the effective intake manifold cross section also changes, so that a particularly intensive change in the intake manifold resonance frequency can be achieved.

Claims (8)

1. Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer zumindest eine Eintrittsöffnung und Aus­ trittsöffnung in ein Zylinder-Saugrohr aufweisenden Luftkammer, welche innenseitig der bogenförmigen Saugrohr-Außenwand drehbar angeordnet ist, so daß die Luftkammer-Wand bereichsweise zugleich die Saugrohr-Innenwand bildet, und wobei die wirksame Saugrohrlänge durch Verdrehen der Luftkammer veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer (4) derart bezüglich der Saugrohr-Außenwand angeordnet ist, daß durch Verdrehen zugleich der wirksame Saugrohrquerschnitt (X) veränderbar ist.1. Intake device for an internal combustion engine with at least one inlet opening and outlet opening in a cylinder intake manifold air chamber, which is rotatably arranged on the inside of the arcuate intake manifold outer wall, so that the air chamber wall also forms the intake manifold inner wall in some areas, and the effective intake manifold length can be changed by rotating the air chamber, characterized in that the air chamber ( 4 ) is arranged with respect to the outer wall of the intake manifold in such a way that the effective cross section (X) of the intake manifold can also be changed by rotating. 2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergrößerung der wirksamen Saugrohrlänge (l) mit einer Verringerung des wirksamen Saugrohrquerschnittes (X) einhergeht.2. Suction device according to claim 1, characterized in that an increase in the effective intake manifold length (l) is accompanied by a reduction in the effective intake manifold cross-section (X) . 3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trommelförmige Luftkammer exzentrisch gelagert und zumindest bereichsweise von der spiralförmig angeordneten Saugrohr-Außenwand umgeben ist. 3. Suction device according to claim 1 or 2, characterized in that the drum-shaped Air chamber stored eccentrically and at least in some areas from the spiral Suction pipe outer wall is surrounded.   4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen spiralförmi­ gen Querschnitt aufweisende Luftkammer (4) zen­ trisch zur kreisförmig angeordneten Saugrohr- Außenwand (3) gelagert ist.4. Suction device according to claim 1 or 2, characterized in that a spiral-shaped cross-section having air chamber ( 4 ) is mounted zen trically to the circularly arranged suction tube outer wall ( 3 ). 5. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohr-Innenwand im Übergangsbereich zwischen Luftkammer-Wand (8) sowie einem Austrittsstutzen (10) als ein beweg­ licher Steg ausgebildet ist.5. Suction device according to one of the preceding claims, characterized in that the suction pipe inner wall in the transition region between the air chamber wall ( 8 ) and an outlet connection ( 10 ) is designed as a movable bridge. 6. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Steg als eine am Austrittsstutzen (10) schwenkbar angelenkte Klappe (11) ausgebildet ist, welche unter Vorspan­ nung stehend mit ihrem freien Ende auf der Luft­ kammer-Wand (8) aufliegt.6. Suction device according to claim 5, characterized in that the movable web is designed as a pivotably hinged flap ( 11 ) on the outlet nozzle ( 10 ), which is under pretension with its free end resting on the air chamber wall ( 8 ). 7. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöff­ nung (7) der Luftkammer (4) als ein die Luftkam­ mer (4) zumindest bereichsweise spiralförmig umhüllender Kanal (16) ausgebildet ist.7. Suction device according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening ( 7 ) of the air chamber ( 4 ) as a Luftkam mer ( 4 ) at least partially spirally enveloping channel ( 16 ) is formed. 8. Ansaugvorrichtung für eine mehrzylindrige Brenn­ kraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wand (8) der Luftkammer (4) sowie den einzelnen Saugrohr- Außenwänden (2) Dichtelemente (19) in Form der bekannten Kolben-Dichtringe vorgesehen sind.8. Suction device for a multi-cylinder internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that between the wall ( 8 ) of the air chamber ( 4 ) and the individual intake pipe outer walls ( 2 ) sealing elements ( 19 ) in the form of the known piston sealing rings are.
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