DE4317563A1

DE4317563A1 - Schaltelement für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4317563A1
Application number: DE4317563A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ing Bilek; Josef Michael Dip Trzesniowski
Original assignee: AVL List GmbH; AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1993-12-02
Also published as: ATA111392A; AT404162B

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für Brennkraftmaschi nen, zur wahlweisen Strömungsverbindung jeweils eines der Ein gangsrohre, vorzugsweise von Saugrohren unterschiedlicher Länge, mit einem Ausgangsrohr, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten zylinderförmigen Drehschieber, der als ein mit den Wänden des jeweils aktivierten Eingangsrohres und des Ausgangsrohres stetig verlaufender Rohrbogen ausgebildet ist.

Solche Schaltelemente werden beispielsweise eingesetzt, um zwischen unterschiedlichen Ansaugrohrlängen umzuschalten und dadurch für jede Motordrehzahl einen maximalen gasdynamischen Aufladeeffekt zu erzielen.

Aus der EPA 355 960 ist ein Schaltelement der eingangs genann ten Art bekannt, dessen Achse des Drehschiebers quer zur Strö mungsrichtung liegt. Durch diese Anordnung kann lediglich zwi schen zwei unterschiedlich langen Saugrohren umgeschalten wer den, wodurch ein optimaler gasdynamischer Aufladeeffekt nur bei wenigen Motordrehzahlen zustandekommt. Beim Umschalten zwischen den beiden Stellungen des Drehschiebers ändert sich zudem die Strömungsrichtung, wodurch die Gasdynamik zusammen bricht und den Nutzen des gasdynamischen Aufladeeffekts auf hebt. Sehr nachteilig auf den Motorrundlauf wirkt sich aus, daß die Strömungsverbindung zwischen Eintrittsrohren und Aus trittsrohr in einer Zwischenstellung des Drehschiebers unter brochen wird. Bei den geringsten Abweichungen von einer End stellung des Drehschiebers von der angestrebten Lage kommt es zu Ablöseerscheinungen der Strömung, wodurch Spiele und Tole ranzen im Betätigungsmechanismus sich direkt auf die Strö mungsqualität auswirken.

Es ist weiters bekannt, zum Umschalten zwischen verschieden langen Ansaugrohren auch Flachschieber oder Drosselklappen zu verwenden. Diese haben jedoch den Nachteil, starke Strömungs störungen und damit Druckverluste zu verursachen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein stellungsunempfindliches Schaltelement vorzuschlagen, mit dem eine Strömungsverbindung mit minimalen Verlusten zwischen einem von zwei oder mehreren Eingangsrohren mit einem Aus gangsrohr hergestellt werden kann, wobei in jeder Drehschie berstellung ein ausreichend großer Durchfluß erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Mittellinie des Rohr bogens am Austritt des Drehschiebers mit der geometrischen Drehachse des Drehschiebers zusammenfällt. Damit wird er reicht, daß die Strömungsstörungen und damit die Druckverluste bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten minimal bleiben. Der An saugweg zwischen Schaltelement und dem Motorzylinder kann op timal und ohne zusätzliche Umwege ausgelegt werden, so daß das Totvolumen so klein wie möglich gehalten wird. Das erfindungs gemäß ausgebildete Schaltelement erlaubt eine weitgehend freie Gestaltung des Ausgangsquerschnittes, so daß beispielsweise auch eine Diffusorströmung realisiert werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß mindestens drei Eingangsrohre vorgesehen sind. Damit kön nen ausreichend viele Schaltstufen realisiert werden, um zur Erreichung eines maximalen gasdynamischen Aufladeeffektes die Saugrohrlänge an die jeweilige Drehzahl anzupassen.

Dabei können im Rahmen der Erfindung die Eintrittsquerschnitte der Eingangsrohre in den Drehschieber so angeordnet sein, daß in jeder Stellung des Drehschiebers eine Strömungsverbindung zwischen mindestens einem Eingangsrohr und dem Ausgangsrohr besteht. Damit bleibt während des Umschaltvorganges von einem Eingangsrohr zum anderen auch in einer Zwischenstellung des Drehschiebers die Luftversorgung des betreffenden Zylinders aufrecht und der Motorrundlauf wird nicht gefährdet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zylindrische Wand des Drehschiebers an mindestens einer dem aktivierten Eingangsrohr abgewandten Stelle einen Durchbruch aufweist. Diese Maßnahme kann bei Hub kolbenbrennkraftmaschinen mit V-förmiger Anordnung der Zylin derbänke und je einem Sammler pro Zylinderbank, mit Vorteil angewendet werden, wobei mindestens ein Eingangsrohr des Schaltelementes mit dem Sammler einer anderen Zylinderbank strömungsverbunden ist. In einer bestimmten Stellung des Dreh schiebers kann dadurch das Luftvolumen beider Sammler gleich zeitig genutzt werden, wodurch bei hohen Luftdurchsätzen die Druckverluste im Sammler reduziert werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dar gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung nach Linie I-I in Fig. 5,

Fig. 2 und 3 weitere Längsschnitte nach Linie II-II bzw. III-III in Fig. 5,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 eine Ansicht nach Linie V-V in Fig. 1, bei ab genommenem Gehäuseoberteil,

Fig. 6 einen Schnitt durch ein zweites Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.

Funktionsgleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 bis 5 zeigen ein Schaltelement 1 mit einem zylinderför migen Drehschieber 2, der als Rohrbogen 3 ausgebildet ist. Die zylindrische Wand des Drehschiebers 2 ist mit 4 bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der zum Aus gangsrohr 5 führende Austritt 5′ des Drehschiebers 2 wahlweise mit einem von drei Eingangsrohren 6, 7 oder 8 (siehe Fig. 3 und 4) strömungsverbunden werden kann. Zur Ansteuerung der einzelnen Eingangsrohre 6, 7 oder 8 wird der Drehschieber 2 um die geometrische Drehachse 9 gedreht. Die Mittellinie 3′ des Rohrbogens 3 am Austritt 5′ des Drehschiebers 2 fällt mit die ser geometrischen Drehachse des Drehschiebers 2 zusammen. Beim Ausführungsbeispiel wird die Drehbewegung durch die Zahn stange 10, die am Ritzel 11 des Drehschiebers 2 angreift auf den Drehschieber 2, übertragen. Der Drehschieber 2 ist im Un terteil 12′ des Gehäuses 12 drehbar gelagert. Der Unter teil 12′ und der Oberteil 12′′ des Gehäuses 12 umschließen den Sammler 13. Die Eingangsrohre 6, 7 und 8 sind in das Gehäuse integriert. In der in der Fig. 1 gezeigten Stellung des Dreh schiebers 2 ist das Eingangsrohr 6 aktiviert und die Strö mungsverbindung mit dem Austritt 5′ hergestellt. Soll der Strömungsweg eines oder beider nicht aktivierten Eingangs rohre 7 und 8 offen bleiben, so kann der strichliert einge zeichnete Durchbruch 4′ in der Wand 4 des Drehschiebers 2 vor gesehen sein.

Der Vorteil solch einer Maßnahme stellt sich besonders bei V- förmig angeordneten Zylinderbänken ein.

In der nach Fig. 1 gezeigten Stellung des Drehschiebers steht das Eingangsrohr 6 mit der größten Länge in Strömungsverbin dung mit dem Ausgangsrohr 5.

Fig. 2 zeigt das obenbeschriebene Schaltelement, wobei der Drehschieber den Strömungsweg zwischen den Eingangsrohr 7 und dem Austritt 5′ freigibt.

In Fig. 3 ist das die kleinste Länge aufweisende Eingangs rohr 8 aktiviert.

Fig. 4 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel mit drei Ein gangsrohren, wobei die Eingangsrohre 6, 7 und 8 um jeweils 120° zueinander um die Drehachse 9 des Drehschiebers 2 ver setzt sind. Zusammen mit der optimalen Formgebung des Dreh schiebers 2 ist damit gewährleistet, daß in jeder Zwischen stellung des Drehschiebers 2 eine Strömungsverbindung mit zu mindest einem der Eingangsrohre 6, 7 oder 8 mit dem Aus tritt 5′ hergestellt ist, so daß die Luftzufuhr zum Motor wäh rend des Umschaltvorganges nicht unterbrochen wird.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderbänken mit jeweils einem im Querschnitt dargestellten Sammler 13 pro Zylinderbank. Die Sammler 13 werden durch die Unterteile 12′ und Oberteile 12" der Gehäuse 12 gebildet. In jedem Unter teile 12′ der Gehäuse 12 ist ein um die Achse 9 drehbarer Drehschieber 2 vorgesehen, welcher die Strömungsverbindung zwischen jeweils einem der Eingangsrohre 6 oder 7 mit dem Aus gangsrohr 5 herstellt. Die Gehäuse 12 der Sammler 13 sind mit einander durch die Eingangsrohre 6 verbunden. Die Wand 4 des Drehschiebers 2 weist einen Durchbruch 4′ auf, so daß in der gezeigten Stellung des Drehschiebers 2 eine Strömungsverbin dung zwischen dem Sammler 13 über das Eingangsrohr 6 mit dem Sammler 13 der anderen Zylinderbank besteht. Über das akti vierte Eingangsrohr 7 steht nun für den Ansaugvorgang das Luftvolumen beider Sammler 13 zur Verfügung, wodurch der Luft durchsatz bedeutend erhöht wird. Die eingezeichneten Pfeile symbolisieren die Strömungsrichtung der Ansaugluft.

Das gezeigte Schaltelement ist bei Brennkraftmaschinen unter schiedlicher Bauformen, wie Reihenmotor, V-Motor, usw. ein setzbar und zeichnet sich neben den bereits genannten Vortei len durch eine einfache Fertigung und Montage aus. Das Gehäuse des Sammlers kann z. B. als Gußteil hergestellt werden und auch der Drehschieber kann aus Kunststoff spritzgegossen werden.

Claims

1. Schaltelement für Brennkraftmaschinen, zur wahlweisen Strömungsverbindung jeweils eines der Eingangsrohre, vor zugsweise von Saugrohren unterschiedlicher Länge, mit einem Ausgangsrohr, mit einem in einem Gehäuse drehbar ge lagerten zylinderförmigen Drehschieber, der als ein mit den Wänden des jeweils aktivierten Eingangsrohres und des Ausgangsrohres stetig verlaufender Rohrbogen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie (3′) des Rohrbogens (3) am Austritt (5′) des Drehschiebers (2) mit der geometrischen Drehachse (9) des Drehschiebers (2) zu sammenfällt.

2. Schaltelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Eingangsrohre (6, 7, 8) vorgesehen sind.

3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Eintritte (6′, 7′, 8′) der Eingangsrohre (6, 7, 8) in den Drehschieber (2) so angeordnet sind, daß in jeder Stellung des Drehschiebers (2) eine Strömungsverbin dung zwischen mindestens einem Eingangsrohr (6, 7, 8) und dem Ausgangsrohr (5) besteht.

4. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Wand (4) des Dreh schiebers (2) an mindestens einer dem aktivierten Ein gangsrohr (6, 7 8) abgewandten Stelle einen Durchbruch (4′) aufweist.

5. Schaltelement für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit V-för miger Anordnung der Zylinderbänke und je einem Sammler pro Zylinderbank, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Eingangsrohr (6) des Schaltelementes (1) mit dem Sammler (13) einer anderen Zylinderbank strömungs verbunden ist.