DE4311744A1 - Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugrohr einer Verbrennungs­ kraftmaschine, umfassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit zumindest einer ersten Durchtrittsöffnung, wobei in der ersten Durchtrittsöffnung zur Veränderung des Durchflußquer­ schnitts zumindest ein erstes Stellelement angeordnet ist, das aus einer drehbar im Saugrohrkörper gelagerten und mit der Begrenzungswandung der ersten Durchtrittsöffnung dichtend in Eingriff bringbaren Drosselklappe besteht.

Derartige Ansaugrohre sind allgemein bekannt. Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Motorleistung der Verbren­ nungskraftmaschine durch ein Rückströmen des Luft-Kraftstoff­ gemisches aus dem Brennraum in das Ansaugrohr vermindert wird. Ein derartiges Rückströmen im Ansaugrohr tritt aufgrund der Kolbenbewegung und der Ventilüberschneidung verstärkt im unteren Drehzahlbereich auf, wenn die Kraft der Gasströmung rela­ tiv gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückströmen des Luft-Kraftstoffgemisches in das Ansaugrohr der Verbrennungs­ kraftmaschine zu unterbinden, ohne daß der Strömungswider­ stand durch das Ansaugrohr in Richtung der Verbrennungskraftma­ schine bei hohen Motordrehzahlen nennenswert erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der Saugrohrkörper im Bereich der Drosselklappe zumindest eine zweite Durchtrittsöffnung aufweist, die der ersten Durchtrittsöffnung als Bypass benachbart zugeordnet ist und daß die zweite Durchtrittsöffnung durch zumindest ein zweites Stellelement verschließbar ist, das durch ein nur in Richtung der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine in Offenstel­ lung bringbares Einwegventil gebildet ist. Bei einer derarti­ gen Ausgestaltung ist von Vorteil, daß die drosselnde Wirkung des Einwegventils innerhalb der zweiten Durchtrittsöffnung bei hohen Motordrehzahlen, wenn eine möglichst gute Füllung der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine mit Luft-Kraft­ stoffgemisch gefordert ist, vollständig umgangen werden kann, indem die Drosselklappe voll geöffnet ist, so daß das Einweg­ ventil infolge des vergleichsweise größeren Strömungswider­ standes nicht durchströmt wird. Bei niedriger Strömungs­ geschwindigkeit des Gases durch das Ansaugrohr wird ein Rückströmen des Luft-Kraftstoffgemischs aus den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine dadurch verhindert, daß die Drosselklappe die erste Durchtrittsöffnung verschließt und das unverbrannte Gas den Brennräumen durch das das Einweg­ ventil und die zweite Durchtrittsöffnung zugeführt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Einwegventil durch ein Differenzdruck betätigbares Flatterventil gebildet sein. Flatterventile, die als Rückschlagventile ausgebildet sind, weisen einen einfachen sowie teilearmen Aufbau auf und gewährleisten unter Vermeidung von Wartungsaufwand gleich­ bleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer.

Die zweite Durchtrittsöffnung kann die erste Durchtrittsöff­ nung außenseitig umschließen, wobei das Flatterventil einen ringförmigen Käfig aus formstabilen Werkstoff umfaßt, der relativ unbeweglich im Saugrohrkörper festgelegt ist und die zweite Durchtrittsöffnung bildet, wobei die Innenumfangs­ fläche des Käfigs mit der Drosselklappe dichtend in Eingriff bringbar ist und das Flatterventil eine der Zahl der Durch­ brechungen im Käfig entsprechende Zahl von Dichtkörpern aufweist und wobei die Durchbrechungen jeweils als Ventilsitz ausgebildet und mit den zungenförmig gestalteten Dichtkörpern dichtend in Eingriff bringbar sind. Derartige Flatterventile haben einen im Vergleich zu ihrer Baugröße großen Durchtritts­ querschnitt, wobei die kreisförmig um die Drosselklappe angeordneten Dichtkörper Turbulenzen im anschließenden Saugrohrkörper weitgehend ausschließen. Um den Verlust von Luft-Kraftstoffgemisch aus den Brennräumen der Verbrennungs­ kraftmaschine möglichst gering zu halten, ist es sinnvoll, das Flatterventil so dicht wie möglich am Einlaßventil der Verbrennungskraftmaschine, das heißt möglichst nahe am oder im Zylinderkopf anzuordnen.

Die Dichtkörper können aus einem polymeren Werkstoff beste­ hen. Sekundäre Dichtelemente, die den Dichtkörper und den Dichtsitz in Geschlossenstellung des Flatterventils gegenei­ nander abdichten, sind dadurch entbehrlich. Der teilearme Aufbau des Flatterventils ist in wirtschaftlicher und ferti­ gungstechnischer Hinsicht von hervorzuhebender Bedeutung.

Um den Strömungswiderstand durch das Einwegventil auch bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine, bis zum öffnen der Drosselklappe, möglichst gering zu halten, so daß auch in diesem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine möglichst große Volumenströme von Luft-Kraftstoffgemisch der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden können, hat es sich als vorteilhaft bewährt, daß mehrere, bevorzugt drei bis acht, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Dichtkörper vorgesehen sind.

Die einander in Umfangsrichtung benachbarten Dichtkörper können eine von einander abweichende Federsteifigkeit aufwei­ sen. Dazu können die Dichtkörper aus gleichem Werkstoff bestehen und unterschiedliche Wandstärken aufweisen oder bei gleicher Wandstärke aus unterschiedlichem Werkstoff bestehen. Hierbei ist von Vorteil, daß die Eigenfrequenz der Dichtkör­ per durch diese Ausgestaltung voneinander abweicht und die unterschiedlichen Anregungsfrequenzen die betätigungsbeding­ ten Geräuschemissionen des Ventils verringert.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen weiter verdeut­ licht.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ansaug­ rohrs in längsgeschnittener Darstellung gezeigt.

In Fig. 2 ist das Ansaugrohr aus Fig. 1 in einer Ansicht - von der Verbrennungskraftmaschine aus betrachtet - darge­ stellt.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei das Ansaugrohr mehrteilig ausgebildet ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ansaugrohr für eine Verbrennungs­ kraftmaschine dargestellt, wobei der Saugrohrkörper 1 aus polymerem Werkstoff besteht und eine erste und zweite Druch­ trittsöffnung 2, 6 aufweist, die jeweils zur Veränderung des Durchflußquerschnitts mit Stellelementen 3, 7 versehen sind. Das erste Stellelement 3 ist durch eine Drosselklappe 5 gebildet, die auf einer Drosselklappenwelle befestigt und durch diese im Ansaugrohr gelagert ist. Die zweite Durch­ trittsöffnung 6 wird durch einen Käfig 9 eines Einwegventils 8 gebildet, das als Rückschlagventil nur in Richtung der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Die zweiten Durchtrittsöffnungen 6 werden durch die Durchbrechungen 10 des Käfigs 9 gebildet, wobei die Durchbrechungen 10 als Ventilsitz 12 ausgebildet und Dichtkörpern 11 aus elastomerem Werkstoff in Eingriff bringbar sind.

Das Ansaugrohr ist in Fig. 1 direkt am Zylinderkopf in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils der Verbrennungskraftma­ schine angeflanscht. Das Einwegventil 8 ist an der der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Stirnseite des Saugrohr­ körpers 1 befestigt, wobei der Käfig 9 mit seinem Innenumfang die Begrenzungswandung 4 der ersten Durchtrittsöffnung 2 bildet. Die Drosselklappe ist drehbar innerhalb des Saugrohr­ körpers 1 gelagert. Die Dichtkörper 11 des Einwegventils 8, die in diesem Ausführungsbeispiel aus elastomerem Werkstoff bestehen, sind jeweils durch ein Befestigungselement gasdicht am Käfig 9 befestigt.

In Fig. 2 ist das zweite Stellelement 7 aus Fig. 1 in einer Ansicht dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte, zweite Durchtritts­ öffnungen 6 vorgesehen.

Die hier nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine wird in diesem Ausführungsbeispiel im unteren Drehzahlbereich betrie­ ben, so daß die Luft oder das Luft-Kraftstoffgemisch nur die zweiten Stellelemente 7 durchströmt und den Brennräumen zugeführt wird. Um ein Rückströmen des Gemisch, bedingt durch die oszillierende Bewegung des Kolbens und die Ventilüber­ schneidung der Verbrennungskraftmaschine zu verhindern, sind die Dichtkörper 11 derart ausgebildet, daß sie bei relativem Überdruck auf der der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite selbsttätig in Geschlossenstellung bringbar sind.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das ein ähnliches Ansaugrohr zeigt, wie das Ausführungsbei­ spiel aus Fig. 1. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 ist das Ansaugrohr aus Fig. 3 mehrteilig ausgebildet, wobei das zweite Stellelement 7 zwischen zwei in axialer Richtung benachbarten Teile 1.1, 1.2 des Saugrohrkörpers 1 angeordnet ist.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine mit hohen Drehzahlen im Vollastzu­ stand betrieben. Um die Strömungsverluste in diesem Betriebs­ zustand gering zu halten, ist die Drosselklappe 5 und der ersten Durchtrittsöffnung 2 voll geöffnet. Die zweite Durchtrittsöffnung 6 ist durch die Dichtkörper 11, die mit den Ventilsitzen 12 in Eingriff sind, verschlossen.

Um eine exakte Positionierung des zweiten Stellelements 7, bezogen auf die Drosselklappe 5, die innerhalb des Saugrohr­ körpers 1 angeordnet ist, zu gewährleisten, ist dieser mit einem Zentrierbund 13 versehen, in dem der Käfig 9 aufgenommen ist. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß der Käfig 9 und der Saugrohrkörper 1 eine vormontierbare Einheit bilden, was in montagetechnischer Hinsicht und im Hinblick auf die Minimierung von Montagefehlern von hervorzuhebender Bedeutung ist.

Claims (6)

1. Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen formstabilen Saugrohrkörper mit zumindest einer ersten Durchtrittsöffnung, wobei in der ersten Durch­ trittsöffnung zur Veränderung des Durchflußquerschnitts zumindest ein erstes Stellelement angeordnet ist, das aus einer drehbar im Saugrohrkörper gelagerten und mit der Begrenzungswandung der ersten Durchtrittsöffnung dichtend in Eingriff bringbaren Drosselklappe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrkörper (1) im Bereich der Drosselklappe (5) zumindest eine zweite Durchtrittsöff­ nung (6) aufweist, die der ersten Durchtrittsöffnung (2) als Bypass benachbart zugeordnet ist und daß die zweite Durchtrittsöffnung (6) durch zumindest ein zweites Stellelement (7) verschließbar ist, das durch ein nur in Richtung der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine in Offenstellung bringbares Einwegventil (8) gebildet ist.

2. Ansaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (8) durch ein differenzdruckbetätigbares Flatterventil gebildet ist.

3. Ansaugrohr nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Durchtrittsöffnung (6) die erste Durchtrittsöffnung (2) außenseitig umschließt, daß das Flatterventil einen ringförmigen Käfig (9) aus formsta­ bilem Werkstoff umfaßt, der relativ unbeweglich im Saugrohrkörper (1) festgelegt ist und die zweite Durch­ trittsöffnung (6) bildet, daß die Innenumfangsfläche des Käfigs (9) mit der Drosselklappe (5) dichtend in Eingriff bringbar ist, daß das Flatterventil eine der Zahl der Durchbrechungen (10) im Käfig (9) entsprechende Zahl von Dichtkörpern (11) aufweist und daß die Durchbrechungen (10) jeweils als Ventilsitz (12) ausgebildet und mit den zungenförmig gestalteten Dichtkörpern (11) dichtend in Eingriff bringbar sind.

4. Ansaugrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (11) aus einem polymerem Werkstoff bestehen.

5. Ansaugrohr nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis acht gleichmäßig in Umfangsrichtung verteil­ te Dichtkörper (11) vorgesehen sind.

6. Ansaugrohr nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander in Umfangsrichtung benachbarten Dichtkör­ per (11) von einender abweichende Federsteifigkeiten aufweisen.