DE4135271C2 - Saugrohr - Google Patents
SaugrohrInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Saugrohr für eine Verbrennungs
kraftmaschine, umfassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit
einer Durchtrittsöffnung, wobei in der Durchtrittsöffnung zur
Veränderung der Durchflußquerschnitts ein elastisch aufbläh
barer Dehnkörper angeordnet ist, der mit dem Saugrohrkörper im
Bereich von Festlegungszonen gas- und flüssigkeitsdicht ver
bunden ist, wobei die Festlegungszonen in Durchtrittsrichtung
einen Abstand voneinander aufweisen und wobei der Saugrohr
körper eine Anschlußleitung zur bedarfsweisen Aufblähung des
Dehnkörpers mit einem fließfähigen Medium umfaßt.
Ein solches Saugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine ist aus
der DE-OS 26 43 996 bekannt. Das Saugrohr ist als Venturirohr
mit einem veränderlichen engsten Querschnitt ausgebildet, wobei
das Venturirohr im Bereich des engsten Querschnittes aus einer
durch den Druck eines Steuerfluids elastisch verformbaren
Scheidewand besteht. Durch das vorbekannte Saugrohr soll die
Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Medium durch eine
Veränderung des Durchtrittsquerschnitts geändert werden können,
wobei die Strömungskanäle eine strömungsgünstige Form aufweisen
sollen, um Druckverluste und schädliche Strömungswirbel zu
verhindern.
Saugrohre für Brennkraftmaschinen, die nur eine veränderbare
Länge aufweisen, sind beispielsweise aus der DE-OS 36 30 488
bekannt. Das Saugrohr besteht dabei aus drei miteinander
teleskopierenden Rohren, die drehzahlabhängig in ihrer Länge
posaunenartig verändert werden können.
Die vorbekannten Saugrohre weisen den Nachteil auf, daß der
Füllgrad der Verbrennungskraftmaschine und damit ihre Leistung
sowie der Kraftstoffverbrauch nur in einem sehr engen Drehzahl
bereich günstige Werte erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Saugrohr derart
weiterzuentwickeln, daß sich ein verringerter Kraftstoffver
brauch bei besserem Füllgrad der Verbrennungskraftmaschine
ergibt und diese Vorteile über ein breites Drehzahlband genutzt
werden können. Desweiteren soll das Saugrohr insbesondere in
Längsrichtung im Vergleich zu nur längenveränderlichen Saug
rohren eine geringere Ausdehnung aufweisen sowie eine bessere
Funktionssicherheit während einer langen Gebrauchsdauer.
Diese Aufgabe wird bei einem Saugrohr der eingangs genannten
Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche
bezug.
Bei dem erfindungsgemäßen Saugrohr ist der Saugrohrkörper
zwischen den Festlegungszonen quer zur Durchtrittsrichtung
durchtrennt und die durch die Durchtrennung erzeugten Teil
stücke sind relativ zueinander in Durchtrittsrichtung ver
schiebbar und gegeneinander abgedichtet. Um eine im Vergleich
zu Saugrohren, bei denen nur der Durchflußquerschnitt veränder
bar ist, noch bessere, auf die jeweiligen Gegebenheiten des
Anwendungsfalles abgestimmte Schwingrohraufladung zu erzielen,
ist es sinnvoll, zusätzlich in Abhängigkeit vom jeweilen
Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine die Saugrohrlänge
zu verändern. Dadurch ergibt sich eine sehr gute Füllung der
Brennräume der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine über
ein breites Drehzahlband. Außerdem bewirkt die Schwing
rohraufladung nach
dieser Ausgestaltung ein hohes und gleichmäßiges Drehmoment
über einen großen Drehzahlbereich mit geringem Kraftstoffver
brauch und weniger Schadstoffemissionen bei guten Gebrauchs
eigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer. Wie bereits
bekannt, ist es dazu nötig, die Saugrohrlänge im unteren
Drehzahlbereich relativ zu einer mittleren Null-Lage zu ver
längern, während die Saugrohrlänge im oberen Drehzahlbereich
deutlich reduziert werden muß. Diese Veränderung kann einher
gehen mit einem vergleichsweise geringen Durchtrittsquerschnitt
im unteren Drehzahlbereich, beispielsweise unterhalb von 4000
U/min und einem stufenlos vergrößerten Durchtrittsquerschnitt
im oberen Drehzahlbereich. Durch die Kombination von Saugrohr
länge und Durchtrittsquerschnitt können ausgezeichnete Ergeb
nisse im Hinblick auf hohe Motorleistung, hohes Drehmoment und
geringen Kraftstoffverbrauch erzielt werden. Die definierten
Längenänderungen der relativ zueinander verschiebbaren Teile
kann beispielsweise durch eine Stellmotor erfolgen, der mit der
Motorsteuerung des Fahrzeugs signalleitend verbunden ist.
Ferner ergibt sich eine; optimale Ausnutzung des Kraftstoffs
durch den Nachladeeffekt, der durch eine gezielte Beeinflussung
der Gasschwingungen entsteht und einen hohen Füllgrad der
angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine über einen sehr
breiten Drehzahlbereich gewährleistet.
Die Verwendung eines elastisch aufblähbaren Dehnkörpers be
dingt, daß dem strömenden Medium bei Querschnittsveränderungen
der Durchtrittsöffnung nur wenig Widerstand entgegengesetzt
wird, was eine Strömung mit sehr wenigen Turbulenzen bedingt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß
der Dehnkörper ringförmig gestaltet ist und die Durchtritts
öffnung konzentrisch umschließt. Diese Anordnung des Dehn
körpers in bezug zur Durchtrittsöffnung bewirkt bei Über-/
Unterdruckbeaufschlagung des Dehnkörpers eine besonders gleich
mäßige Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Durchtritts
öffnung. Der Dehnkörper kann aus den verschiedenartigsten
elastomeren Materialien bestehen und auch Armierungen auf
weisen, um ein gezieltes Verformungsverhalten unter Druckbe
aufschlagung zu gewährleisten.
Der Dehnkörper kann beispielsweise in zumindest einem Teil
bereich durch Drähte aus metallischem Werkstoff, die unterein
ander nicht verbunden sind, armiert sein, wobei die Drähte in
Strömungsrichtung angeordnet sind.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, daß der Dehnkörper nur in dem
die Durchtrittsöffnung umschließenden Teilbereich elastisch
verformbar sein kann. Der Dehnkörper kann beispielsweise in
diesem Teilbereich aus einem Schlauch bestehen, wobei die
Festlegungszonen der gas- und flüssigkeitsdicht miteinander
verbundenen Bauteile in Durchtrittsrichtung einen Abstand
voneinander aufweisen. Der Dehnkörper kann bei dieser Ausge
staltung in seinem elastischen Teilbereich verformt werden und
dadurch den Durchtrittsquerschnitt der Durchtrittsöffnung
verändern. In Abhängigkeit von der Konstruktion kann dies
beispielsweise durch eine Überdruckbeaufschlagung des elasti
schen Bereiches von außen in radialer Richtung nach innen
erfolgen, wodurch die Durchtrittsöffnung durch das Saugrohr
stufenlos oder getaktet verschlossen werden kann. Nach einer
anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß der
elastisch verformbare Teilbereich durch ein Bauteil gebildet
wird, das zumindest teilweise durch Fasern armiert ist und ohne
Druckbeaufschlagung die Durchtrittsöffnung durch das Saugrohr
weitgehend verschließt. Durch Unterdruckbeaufschlagung des
elastischen Dehnkörpers durch die Anschlußleitung bewegt sich
der elastisch verformbare Teilbereich in radialer Richtung nach
außen und legt sich am Saugrohrkörper an. Die Durchtritts
öffnung durch das Saugrohr weist dann ihren größten Querschnitt
auf.
Das fließfähige Medium zur Aufblähung des Dehnkörpers kann aus
einer Flüssigkeit bestehen. Ein besonders vorteilhaftes Be
triebsverhalten weist das querschnittveränderliche Saugrohr bei
Verwendung einer Silikonflüssigkeit auf. Hierbei ist von
Vorteil, daß sich auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des
durch das Ansaugrohr strömenden Gases keine Formveränderungen
der elastischen Teilbereiche, insbesondere des Eintrittsbe
reiches, ergeben und so die sehr strömungsgünstigen Eigen
schaften erhalten bleiben.
Zur Aufblähung der Dehnkörpers können beispielsweise Gase,
Flüssigkeiten oder gelförmige Medien zur Anwendung gelangen.
Diese Medien können beispielsweise auch als Füllstoff für
offenporigen Schaum verwendet werden, der anschließend zur
Aufblähung des Dehnkörpers verwendet wird.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Diese
zeigen in schematischer Darstellung einige Ausführungsbei
spiele:
In Fig. 1, die aus den Zeichnungen 1.1 und 1.2 besteht, und in
den Fig. 2 und 3 ist jeweils ein querschnitt- und
längenveränderliches Saugrohr 1 für eine Verbrennungskraftma
schine 10 dargestellt, das einen formstabilen Saugrohrkörper
1.1 mit einer Durchtrittsöffnung 1.2 umfaßt. Unter einem
querschnitt- und längenveränderlichen Saugrohr 1 im Sinne der
vorliegenden Erfindung wird nur der Teil verstanden, der
zwischen einer hier nicht dargestellten Drosseleinrichtung,
beispielsweise einer Drosselklappe und der Verbrennungskraft
maschine 10 angeordnet ist. In der Durchtrittsöffnung 1.2 sind
Mittel zur Veränderung des Durchflußquerschnittes angeordnet,
die jeweils aus einem elastisch aufblähbaren Dehnkörper 2
bestehen. Das Medium zur Aufblähung des Dehnkörpers 2 wird
diesem über eine Anschlußleitung 3 zugeführt. Die Aufblähung
des Dehnkörpers 2 erfolgt durch eine Über- oder Unterdruckbe
aufschlagung. Allerdings würde auch die Möglichkeit bestehen,
den Dehnkörper 2 so anzuordnen, daß er einen mittleren Durch
laßquerschnitt durch die Durchtrittsöffnung 1.2 freigibt, ohne
daß er von außen druckbeaufschlagt ist. Im unteren Drehzahl
bereich könnte der Dehnkörper dann beispielsweise durch Über
druck und im oberen Drehzahlbereich durch Unterdruck beauf
schlagt werden, so daß sich im Hinblick auf einen guten Füll
grad und einen geringen Kraftstoffverbrauch günstige Durchlaß
querschnitte ergeben.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in
schematisch Darstellung gezeigt. Die Anschlußleitung 3 ist gas-
und flüssigkeitsdicht in einer Öffnung des Saugrohrkörpers 1.1
des Saugrohres 1 angeordnet. Zur Veränderung des Durchlaßquer
schnittes der Durchtrittsöffnung 1.2 ist vorgesehen, daß ein
fließfähiges Medium von einer Pumpe 11 durch die Anschluß
leitung 3 in den Dehnkörper 2 gefördert wird. Je nach Betriebs
drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bewirkt der elastische
Dehnkörper 2 einen größeren oder kleineren Öffnungsquerschnitt
der Durchtrittsöffnung 1.2. Die Fördermenge von fließfähigem
Medium durch die Pumpe 11 in den Dehnkörper 2 kann durch ein
Kennfeld steuerbar sein, das beispielsweise in die elektro
nische Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine integriert
ist. Der elastisch aufblähbare Dehnkörper 2 ist an der Innen
wand des Saugrohrkörpers 1.1 im Bereich seiner Festlegungs
zonen 4, 5 gas- und flüssigkeitsdicht befestigt.
Zur Erzielung eines guten Betriebsverhaltens der Verbrennungs
kraftmaschine in Verbindung mit weniger Schadstoffemissionen
weist das Saugrohr eine veränderliche Durchtrittsöffnung 1.2
und eine veränderbare Länge auf.
In Fig. 1.1 wird die Verbrennungskraftmaschine 10 im Voll
lastzustand bei hohen Drehzahlen betrieben. Das mehrteilige
Saugrohr 1 weist eine minimale Länge auf, während der Dehn
körper 2 den größtmöglichen Durchtrittsquerschnitt durch die
Durchtrittöffnung 1.2 in Durchtrittsrichtung 6 frei gibt.
In Fig. 1.2 ist dagegen ein Zustand für niedrige Drehzahlen
der Verbrennungskraftmaschine 10 dargestellt. Die Saugrohrlänge
hat sich gegenüber der Darstellung 1.1 verlängert und der
Dehnkörper 2 hat wegen Überdruckbeaufschlagung durch die
Anschlußleitung 3 den Durchtrittsquerschnitt der Durchtritts
öffnung 1.2 verringert. Durch die Durchtrennung 7 wurden zwei
Teilstücke 8, 9 erzeugt, die in Durchtrittsrichtung 6 relativ
zueinander verschiebbar ausgebildet sind. Das Verbindungs
teil 15 verbindet die beiden Teilstücke 8, 9 in Durchtritts
richtung 6 miteinander und dichtet die Durchtrittsöffnung 1.2
mit den beiden Teilstücken 8 und 9 gegen die Umgebung ab.
Zur Veränderung der Saugrohrlänge kann eine hier nicht darge
stellte, selbsttätige Stelleinrichtung vorgesehen sein, die in
Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl der Verbrennungs
kraftmaschine die Länge des Saugrohrs 1 auf einen vorteilhaften
Wert einstellt. Diese Stelleinrichtung kann beispielsweise
durch einen hier nicht dargestellten Stellmotor gebildet sein,
der mit einem Kennfeld der Motorsteuerung der Verbrennungskraft
maschine 10 verbunden ist.
Zur Vergrößerung der Durchtrittsöffnung 1.2, insbesondere in
Darstellung 4.1, kann das Verbindungsstück 15 auch radial
außerhalb des Saugrohres 1 angeordnet sein. Eine solche Ausge
staltung bewirkt einen größeren Durchlaßquerschnitt im Voll
lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 und dadurch eine
bessere Füllung der Brennräume.
Auch in den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 2 und 3
kann sowohl die Saugrohrlänge als auch der Durchtrittsquer
schnitt der Durchtrittsöffnung 1.2 variiert werden. Die Durch
trennung 7 teil den Saugrohrkörper 1.1 in zwei Teilstücke 8, 9
die in Durchtrittsrichtung 6 in ihrer Lage zueinander verändert
werden können. Die beiden Teilstücke 8, 9 sind beispielsweise
über die Befestigungselemente 14 und den Dehnkörper 2 gegenein
ander abgedichtet. Der Dehnkörper 2 verformt sich bei Längen
änderung des Saugrohrs 1 elastisch.
In den Fig. 2 und 3 ist der Dehnkörper 2, der hier aus einem
Schlauch besteht, außenseitig am Saugrohr 1 festgelegt. Der
Dehnkörper 2 bildet einen Teil des Saugrohres 1 und befindet
sich in einem Gehäuse 13, das mit einer Anschlußleitung 3
versehen und am Saugrohr 1 festgelegt ist. In Fig. 2 ist als
Beispiel die günstige Form für niedrige Drehzahlen dargestellt.
Der Dehnkörper 2 verschließt die Durchtrittsöffnung 1.2 weitge
hend dadurch, daß der Raum 12, der von dem Gehäuse 13 gas- und
flüssigkeitsdicht gegen das Saugrohr 1 abgedichtet wird, mit
Überdruck beaufschlagt ist. Der Dehnkörper 2 kann durch Be
festigungselemente 14 im Bereich der Festlegungszonen 4, 5 am
Saugrohrkörper 1.1 festgelegt sein.
In Fig. 3 ist das Saugrohr aus Fig. 2 dargestellt, wenn die
anschließende Verbrennungskraftmaschine 10 im Vollastzustand
bei hohen Drehzahlen betrieben wird. Eine Überdruckbeauf
schlagung durch die Anschlußleitung 3 erfolgt kaum oder
überhaupt nicht mehr. Der Dehnkörper 2 nimmt die in dieser
Figur gezeigte Lage, beispielsweise durch eine verschieden
starke Armierung aus gerichteten Fasern ein. Auch eine Ar
mierung aus metallischen Werkstoffen könnte zur Anwendung
gelangen. Der Durchtrittsquerschnitt durch die Durchtritts
öffnung 1.2 ist, wie hier dargestellt, am größten. Turbulenzen
im Bereich der Durchtrittsöffnung 1.2 treten aufgrund der an
nähernd gleichmäßig ineinander übergehenden Bereiche, bestehend
aus Saugrohrkörper 1.1 und Dehnkörper 2, nicht auf. Die Füllung
der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine 10 ist dann am
größten. Diese hier beispielhaft dargestellte Lage kann der
Dehnkörper 2 beispielsweise auch dann einnehmen, wenn das ihn
umgebende Gehäuse entlang seiner Innenseite eine Form aufweist,
die der radial außenliegenden Kontur des Dehnkörpers 2 ent
spricht und der Dehnkörper 2 beispielsweise ohne Druckbe
aufschlagung oder durch Unterdruckbeaufschlagung daran anlegbar
ist.
Die Darstellungen aus den Fig. 2 und 3 können auch dann
Anwendung finden, wenn die Druckbeaufschlagung durch Unterdruck
erfolgt. Dann weist der Dehnkörper eine herstellungsbedingte
Gestalt auf, die der in Fig. 2 gezeigten Form entspricht. Eine
Überdruckbeaufschlagung durch die Anschlußleitung 3 ist in
diesem Fall entbehrlich. In Fig. 3 wird dann der Dehnkörper 2
mit Unterdruck durch die Anschlußleitung 3 beaufschlagt und
nimmt, in Abhängigkeit von der Höhe des Unterdruckes, im
wesentlichen die hier dargestellte Form ein.
Zur Veränderung der Länge kann das Saugrohr in zumindest einem
Teilbereich beispielsweise als Wellrohr aus Metall ausgeführt
sein. Die Veränderung der Länge kann durch mechanische, hy
draulische oder pneumatische Mittel erfolgen. Der zur Betä
tigung der Querschnittsveränderung im Saugrohr 1 erforderliche
Über- bzw. Unterdruck kann durch Pumpen in Verbindung mit
Druckspeichern erzeugt werden. Die Pumpen können beispielsweise
elektrisch über das Bordnetz betrieben werden.
Claims (6)
1. Saugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend
einen formstabilen Saugrohrkörper mit einer Durchtritts
öffnung, wobei in der Durchtrittsöffnung zur Veränderung
des Durchflußquerschnitts ein elastisch aufblähbarer
Dehnkörper angeordnet ist, der mit dem Saugrohrkörper im
Bereich von Festlegungszonen gas- und flüssigkeitsdicht
verbunden ist, wobei die Festlegungszonen in Durchtritts
richtung einen Abstand voneinander aufweisen und wobei
der Saugrohrkörper eine Anschlußleitung zur bedarfsweisen
Aufblähung des Dehnkörpers mit eine fließfähigen Medium
umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohr
körper (1.1) zwischen den Festlegungszonen (4, 5) quer
zur Durchtrittsrichtung (6) durchtrennt ist und daß die
durch die Durchtrennung (7) erzeugten Teilstücke (8, 9)
relativ zueinander in Durchtrittsrichtung (6) verschieb
bar und gegeneinander angedichtet sind.
2. Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dehnkörper (2) ringförmig gestaltet ist und die
Durchtrittsöffnung (1.2) konzentrisch umschließt.
3. Saugrohr nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dehnkörper (2) nur in dem die Durchtritts
öffnung (1.2) umschließenden Teilbereich elastisch
verformbar ist.
4. Saugrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dehnkörper (2) in dem Teilbereich aus einem
Schlauch besteht.
5. Saugrohr nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Dehnkörper (2) die Durchtrittsöffnung
(1.2) in seiner herstellungsbedingten Gestalt völlig
verschließt.
6. Saugrohr nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das fließfähige Medium aus einer Flüssigkeit
besteht.
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