DE3829522A1 - Intake device for an internal combustion engine - Google Patents

Intake device for an internal combustion engine

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Abstract

An air chamber is arranged so that it can rotate concentrically inside a cylinder intake pipe arranged in a circular shape. Each air chamber has a lateral inlet aperture and an outlet aperture opening into the intake pipe. Intake devices of this type are known in the form in which the effective intake pipe length can be varied by rotation of the air chamber. According to the invention the intake pipe side walls are also displaceably arranged in order to obtain a reduction of the effective intake pipe cross-section whilst simultaneously increasing the effective intake pipe length. To this end the said side walls are carried in helical guide grooves of the air chamber wall. The two side walls of an intake pipe are thereby displaced towards one another as required by rotation 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 jenem bekannten Prinzip sind weitere derartige Ansaugvorrichtungen bekannt geworden. Genannt seien beispielsweise 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 that 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.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.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.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.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, zumindest eine Saug­ rohr-Seitenwand verschiebbar zu gestalten. Vorteilhafte konstruktive Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche 3-7.To this end, the invention proposes at least one suction to make the tube side wall slidable. Beneficial constructive training and further education describe the Subclaims 3-7.

So empfiehlt es sich, die Verschiebebewegung der Seiten­ wand an eine Drehbewegung der Luftkammer zu koppeln, da hierdurch mittels eines einzigen Ansteuerungsmechanismus die Länge sowie der Querschnitt des Saugrohres in gewünschter Weise gleichzeitig verändert werden können. Konstruktiv einfach läßt sich eine derartige Koppelung realisieren, wenn die Seitenwand in der Luftkammer-Wand geführt ist.So it is recommended to move the pages to couple to a rotational movement of the air chamber, there hereby by means of a single control mechanism the length and the cross section of the suction pipe in can be changed at the same time as desired. Such a coupling can be structurally simple  realize if the side wall in the air chamber wall is led.

Eine unter baulichen Aspekten einfache Gestaltung ergibt sich bei größtmöglicher mechanischer Zuverlässigkeit mit den Merkmalen des Patentanspruches 6. Zur Führung der Verschiebebewegung ist dabei das in die Führungs-Nut der Luftkammer-Wand hineinragende Führungsprofil beispiels­ weise einfach rechteckförmig gestaltet, eine sichere verkantungsfreie Verschiebebewegung gewährleistet dabei der auf der Luftkammer-Wand aufliegende Schenkel der im Querschnitt L-förmigen Saugrohr-Seitenwand.A simple design from a structural point of view results with the greatest possible mechanical reliability the features of claim 6. To guide the Shifting movement is in the guide groove of the Air chamber wall protruding guide profile for example wise simply designed rectangular, a safe tilt-free sliding movement ensures the leg resting on the air chamber wall of the Cross section of L-shaped intake manifold side wall.

Um bei geringen Verschiebebewegungen der einzelnen Saugrohr-Seitenwände große Saugrohr-Querschnittsänderun­ gen zu erzielen, können die beiden Seitenwände eines Saugrohres entgegengesetzt zueinander verschiebbar sein. Hierbei verlaufen dann die beispielsweise wendelförmig angeordneten Führungs-Nuten in der Luftkammer-Wand mit entgegengerichteter Steigung. Im übrigen ist dabei auch das auf der Luftkammer-Wand vorgesehene Führungsprofil wendelförmig ausgebildet. Um darüber hinaus den An­ schlußbereich einer erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung an einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine geome­ trisch sowie strömungsdynamisch definiert gestalten zu können, sind die Merkmale des 8. Patentanspruches vorgesehen.In order for small displacement movements of the individual Intake manifold side walls large intake manifold cross-section changes to achieve the two side walls of one Suction tube can be displaced in opposite directions. Here, for example, they run helically arranged guide grooves in the air chamber wall with opposite slope. For the rest is also the guide profile provided on the air chamber wall helical. In addition to the An closing area of a suction device according to the invention geome to a cylinder head of an internal combustion engine to be defined in terms of flow and dynamic dynamics can, are the features of the 8th claim intended.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt:In the following, the invention is based on a preferred Embodiment described in more detail. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung mit einer ersten Position der Luftkammer, Fig. 1 shows a cross section through a suction device having a first position of the air chamber,

Fig. 2 den Teilschnitt A-A aus Fig. 1, Fig. 2 is a partial section AA of Fig. 1,

Fig. 3 den Querschnitt gemäß Fig. 1 mit einer zweiten Position der Luftkammer, sowie Fig. 3 shows the cross section of FIG. 1 with a second position of the air chamber, as well

Fig. 4 den Schnitt B-B aus Fig. 3, sowie Fig. 4 shows the section BB from Fig. 3, as well

Fig. 5 eine perspektivisch aufgebrochene Darstellung dieser Ansaugvorrichtung. Fig. 5 is a perspective broken view of this suction device.

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 drehbar zentrisch angeordneten trommelförmigen Luftkammer 4. Während das Zylindersaugrohr 3 an der Schnittstelle 5 über einen Austrittsstutzen 10 in einen Ansaugkanal eines Brenn­ kraftmaschinen-Zylinderkopfes mündet (nicht gezeigt) , steht der Innenraum 9 der 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 Austrittsöffnungen 7 aus dem Innenraum 9 in die Zylinder-Saugrohre 3 auf. Wie Fig. 2 bzw. Fig. 4 zeigt, sind diese Zylinder-Saug­ rohre 3 nebeneinander angeordnet und werden über die gemeinsame Luftkammer 4 versorgt. Die Saugrohr-Innen­ wand 8 wird dabei von der Luftkammer-Wand gebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Luftkammer-Wand über mehrere Stege 12 mit einem den Innenraum 9 der Luftkammer 4 begrenzenden Wandabschnitt 14 verbunden; dies ist jedoch für das Wesen der Erfindung unerheblich. An der Innenwand 8 liegt desweiteren ein zum Austritts­ stutzen 10 führender, an die Außenwand 2 angesetzter Saugrohr-Steg 16 an. A designated in its entirety by 1 Ansaugvor device for a multi-cylinder internal combustion engine consists essentially of a circular cylindrical outer structure which forms a Zylindersaugrohres 3 at the same time the outer wall 2, as well as rotatably arranged centrally of an arcuate inside this outer wall 2 of the drum-shaped air chamber. 4 While the Zylindersaugrohr 3 opens at the interface 5 via an outlet nozzle 10 into an intake passage of an internal combustion engine cylinder head (not shown), the inner space 9 of 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 from the interior 9 into the cylinder intake pipes 3 . As Fig. 2 and Fig. 4 shows, these cylinder suction tubes 3 are arranged side by side and are supplied via the common air chamber 4 . The intake manifold inner wall 8 is formed by the air chamber wall. In the exemplary embodiment shown, this air chamber wall is connected via a plurality of webs 12 to a wall section 14 delimiting the interior 9 of the air chamber 4 ; however, this is irrelevant to the essence of the invention. On the inner wall 8 there is also a nozzle 10 leading to the outlet and attached to the outer wall 2 of the intake manifold web 16 .

Wie aus einem Vergleich der Fig. 1 und 3 ersichtlich wird, ist die mit dem Buchstaben "l" bezeichnete Saug­ rohrlänge durch Verdrehen der Luftkammer 4 innerhalb der Außenwand 2 veränderbar. Erfindungsgemäß ist zusätzlich hierzu der mit dem Buchstaben "q" bezeichnete Quer­ schnitt der Saugrohre 3 veränderbar, da deren Seiten­ wände 17, 18 zwischen der Innenwand 8 sowie der Außen­ wand 2 gemäß Pfeilrichtung 19 verschiebbar sind.As can be seen from a comparison of FIGS. 1 and 3, the suction pipe length denoted by the letter “l” can be changed by rotating the air chamber 4 within the outer wall 2 . According to the invention, the cross-section of the suction pipes 3 , which is designated by the letter “q”, is additionally changeable, since its side walls 17 , 18 between the inner wall 8 and the outer wall 2 are displaceable in the direction of the arrow 19 .

Hierzu weist jede Seitenwand innerhalb des Saugrohr- Bereiches einen L-förmigen Querschnitt auf und liegt mit einem der beiden Schenkel (Wandabschnitt 20) auf der Innenwand 8 auf. Dieser Wandabschnitt 20 ist dabei mit einem wendelförmigen Führungsprofil 22 versehen, welches in eine in die Innenwand 8 (Luftkammer-Wand) einge­ brachte Führungsnut 24 eingreift. Da diese Führungs­ nut 24 ebenfalls wendelförmig auf der Luftkammer-Wand verläuft, werden durch Verdrehen der Luftkammer 4 die sich in bzw. gegen Drehrichtung am Saugrohr-Steg 16 abstützenden Seitenwände 17 und 18 gemäß Pfeilrich­ tung 19 verschoben.For this purpose, each side wall has an L-shaped cross section within the intake manifold area and rests on the inner wall 8 with one of the two legs (wall section 20 ). This wall section 20 is provided with a helical guide profile 22 which engages in a guide groove 24 introduced into the inner wall 8 (air chamber wall). Since this guide groove 24 also extends helically on the air chamber wall, the side walls 17 and 18, which are supported in or against the direction of rotation on the intake manifold web 16, are moved according to the direction of the arrow 19 by rotating the air chamber 4 .

Fig. 5 zeigt weitere Details der Ansaugvorrichtung. Um im Bereich der Schnittstelle 5 klare Übergangsverhält­ nisse zum Ansaugkanal eines Brennkraftmaschinen-Zylin­ derkopfes zu schaffen, sind die Seitenwände 17, 18 im Bereich dieses Austrittsstutzens 10 fest in die Außen­ wand der Ansaugvorrichtung 1 eingebunden. Vorgesehen sind hierzu angedeutete Stecknuten 26. Um jedoch im Bereich der wendelförmigen Führungsnut 24 ein seitliches Verschieben der Seitenwände 17, 18 gemäß Pfeilrichtung 19 zu ermöglichen, sind diese Seitenwände innerhalb dieses Übergangsbereiches biegeweich ausgebildet. Weiters erkennt man in dieser Darstellung die strö­ mungsgünstige Gestaltung der Austrittsöffnungen 7 in Form einer an die Seitenwände 17 bzw. 18 angebundenen, in den Innenraum 9 der Luftkammer 4 hineinragenden Trichterwand 28. Fig. 5 shows further details of the suction device. In order to create clear transition conditions in the area of the interface 5 to the intake duct of an internal combustion engine cylinder head, the side walls 17 , 18 in the area of this outlet connection 10 are firmly integrated into the outer wall of the intake device 1 . Plotted grooves 26 are provided for this purpose. However, in order to enable lateral displacement of the side walls 17 , 18 in the region of the helical guide groove 24 in the direction of the arrow 19 , these side walls are designed to be flexible within this transition region. Furthermore, the strö mung cheap design of the outlet openings 7 in the form of a connected to the side walls 17 and 18 respectively, projecting into the interior 9 of the air chamber 4 the hopper wall 28 can be seen in this representation.

Wie insbesondere aus dem Vergleich der Fig. 2 mit der Fig. 4 ersichtlich wird, ist der Querschnitt "q" bei großer Saugrohrlänge "l" deutlich geringer als der Querschnitt "q" bei geringer 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-Resonanz­ frequenz erzielbar ist.As can be seen in particular from the comparison of FIG. 2 with FIG. 4, the cross section "q" with a large intake manifold length "l" is significantly smaller than the cross section "q" with a small 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 also the effective intake manifold cross section 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 derart angeordnet ist, daß die Luftkammer-Wand bereichsweise die Saugrohr- Innenwand bildet, und wobei die wirksame Länge des weiters durch zwei Seitenwände begrenzten Saug­ rohres durch Verdrehen der Luftkammer veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrquer­ schnitt ("q") durch Verschieben zumindest einer Seitenwand (17, 18) 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 in such a way that the air chamber wall forms the inner wall of the intake manifold in areas, and wherein the effective Length of the suction pipe further delimited by two side walls can be changed by rotating the air chamber, characterized in that the suction pipe cross section ("q") can be changed by moving at least one side wall ( 17 , 18 ). 2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergrößerung der wirksamen Saugrohrlänge ("l") mit einer Verringe­ rung des wirksamen Saugrohrquerschnittes ("q") einhergeht.2. Suction device according to claim 1, characterized in that an increase in effective intake manifold length ("l") with a ring effective intake manifold cross section ("q") goes along. 3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschiebebewegung der Seitenwand (17, 18) an eine Drehbewegung der Luftkammer (4) gekoppelt ist. 3. Suction device according to claim 1 or 2, characterized in that a displacement movement of the side wall ( 17 , 18 ) is coupled to a rotary movement of the air chamber ( 4 ). 4. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (4) in der Luftkammer-Wand (8) geführt ist.4. Suction device according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 4 ) in the air chamber wall ( 8 ) is guided. 5. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand-Führung auf der Luftkammer-Wand wendelförmig vorgesehen ist.5. Suction device according to one of the preceding Expectations, characterized in that the side wall guide provided helically on the air chamber wall is. 6. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt L-förmige Seitenwand (17, 18) auf dem auf der Luftkammer-Wand (8) aufliegenden Wandabschnitt (20) mit einem in eine Führungsnut (24) der Luftkammer- Wand hineinragenden Führungsprofil (22) versehen ist.6. Suction device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectionally L-shaped side wall ( 17 , 18 ) on the on the air chamber wall ( 8 ) lying on the wall section ( 20 ) with a in a guide groove ( 24 ) of the air chamber - Wall protruding guide profile ( 22 ) is provided. 7. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten­ wände (17, 18) eines Saugrohres (3) entgegengesetzt zueinander verschiebbar ausgebildet sind.7. Suction device according to one of the preceding claims, characterized in that the two side walls ( 17 , 18 ) of a suction pipe ( 3 ) are designed to be displaceable in opposite directions. 8. Ansaugvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (17, 18) im Ubergangsbereich zu einem Austrittsstutzen (10) biegeweich ausgebildet und an diesem Stutzen fest angebunden ist.8. Suction device according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 17 , 18 ) in the transition region to an outlet connection ( 10 ) is designed to be flexible and is firmly connected to this connection.
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