DE69012889T2 - Einlassanlage für Brennkraftmaschine. - Google Patents

Einlassanlage für Brennkraftmaschine.

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugsystem für einen V-Motor, wobei das Ansaugsystem die im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • In einem bekannten Ansaugsystem dieser Bauart (JP-A 60- 156 926) sind drei Sammelbehälter jeweils über den entsprechenden Zylinderbänken und über dem Raum zwischen den Zylinderbänken angeordnet. Der zentrale Sammelbehälter über dem Raum zwischen den Zylinderbänken steht über eine gemeinsame Ansaugleitung, deren stromabseitiges Ende mit einem Ende des zentralen Sammelbehälters verbunden ist, mit der Atmosphäre in Verbindung. Der zentrale Sammelbehälter steht weiterhin mit den seitlichen Sammelbehältern über den Zylinderbänken jeweils über eine Verbindungsleitung in Verbindung, die direkt von demjenigen Ende des zentralen Saininelbehälters ausgeht, das die Verbindungsstelle mit der gemeinsamen Ansaugleitung bildet. Die seitlichen Sammelbehälter über den Zylinderbänken stehen mit den Zylindern in der jeweils gegenüberliegenden Zylinderbank über verhältnismäßig lange Einzel- Ansaugleitungen in Verbindung, um Ansaugleitungen für den niedrigen Drehzahlbereich des Motors zu bilden. Der zentrale Sammelbehälter steht mit den Zylindern in den jeweiligen Zylinderbänken über verhältnismäßig kurze Einzel-Ansaugleitungen, welche Steuerventile besitzen, in Verbindung, um Ansaugleitungen für den hohen Drehzahlbereich des Motors zu bilden. Im niedrigen Drehzahlbereich des Motors sind die Steuerventile geschlossen, so daß die in die seitlichen Sammelbehälter über den Zylinderbänken durch die entsprechende Verbindungsleitung eingeführte Ansaugluft durch die Ansaugleitungen für niedrige Drehzahlen des Motors in die Zylinder strömt. Im niedrigen Drehzahlbereich des Motors wird ein Trägheitseffekt der Ansaugluft entsprechend der äquivalenten Länge jeder der Ansaugleitungen für niedrige Drehzahlen des Motors erzielt. Im hohen Drehzahlbereich des Motors werden die Steuerventile geöffnet, so daß die Ansaugluft teils durch den zentralen Sammelbehälter und die Ansaugleitungen für hohe Drehzahlen des Motors und teils durch die seitlichen Sammelbehälter und die Ansaugleitungen für niedrige Drehzahlen des Motors in die Zylinder geführt wird. Im hohen Drehzahlbereich des Motors wird ein Trägheitseffekt der Ansaugluft entsprechend der äquivalenten Länge jeder der Ansaugleitungen für hohe Drehzahlen des Motors erzielt.
  • Wenn im niedrigen Drehzahlbereich des Motors die Steuerventile geschlossen sind, dienen im wesentlichen nur die Sammelbehälter über den Zylinderbänken als solche, während der zentrale Sammelbehälter im wesentlichen funktionslos ist, da er mit den beiden seitlichen Sammelbehältern über die Verbindungsleitungen nur an seinem Ende verbunden ist, das die Verbindungsstelle mit der gemeinsamen Ansaugleitung bildet.
  • Um eine übermäßige Zunahme der Gesamtgröße des Motors, besonders der Motorhöhe, zu vermeiden, muß das Volumen der Sammelbehälter über den Zylinderbänken ziemlich klein gehalten werden. Dies kann zu dem Risiko einer gegenseitigen Beeinflussung der Ansaugluft führen. Je größer das Volumen des Sammelbehälters ist, desto besser wird eine solche gegenseitige Ansaugluft-Beeinflussung unterdrückt.
  • GB-A 21 21 473 offenbart ein Ansaugsystem für einen V- Motor mit einem ersten Sammelbehälter über dem Raum zwischen den Zylinderbänken, der über eine Verbindungsleitung in einen zweiten Sammelbehälter fördert, welcher vollständig über einer der Zylinderbänke angeordnet ist. Diese Verbindungsleitung ist zwischen Einzel-Ansaugleitungen angeordnet, die die Zylinder vom zweiten Sammelbehälter aus beschicken.
  • Da die einzelnen Leitungen, die eine Zylinderbank beschicken, länger sind, als diejenigen, die die andere Bank beschicken, muß die eine Bank des V-Motors anders eingestellt werden als die andere, um eine Trägheitsaufladung zu erzielen. Das erfordert zusätzliche Aufmerksamkeit und Aufwendungen bei der Konstruktion des Motors.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der obengenannten Betrachtungen und Beschreibungen ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Ansaugsystems der Bauart, wie sie im ersten Teil des Anspruches 1 dargelegt ist, bei dem das effektive Volumen des Sammelbehälters erhöht werden kann, ohne die Gesamtgröße, besonders die Höhe des Motors wesentlich zu vergrößern.
  • Diese Aufgabe wird durch den Aufbau, wie er im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dargelegt ist, gelöst.
  • Da die drei Sammelbehälter im Betrieb miteinander über die Mehrzahl von Verbindungsleitungen zusammengefaßt sind und wie ein einzelner Sammelbehälter mit einem großen Volumen funktionieren, werden die gegenseitigen Beeinflussungen der Ansaugluft wirksam unterdrückt. Da weiterhin mindestens eine der Verbindungsleitungen zwischen den Einzel-Ansaugleitungen angeordnet ist, wird die Gesamtgröße des Motors nicht wesentlich vergrößert. Der Gesamt- Querschnittsbereich der Verbindungsleitungen wird vorzugsweise so groß wie möglich gewählt, da bei einem kleinen Gesamt-Querschnittsbereich der Verbindungsleitungen Resonanz auftreten kann, die den Aufladungswirkungsgrad im hohen Drehzahlbereich des Motors nachteilig beeinflussen kann.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein Ansaugsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Deckel des ersten Sammelbehälters abgenommen ist,
  • Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Ansaugsystems,
  • Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,
  • Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,
  • Fig. 5 ist eine Draufsicht, die ein Ansaugsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Deckel des ersten Sammelbehälters abgenommen ist,
  • Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,
  • Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 5.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In den Fig. 1 bis 4 besitzt ein mit einem Ansaugsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüsteter V-6-Motor einen Zylinderblock 1 und linke und rechte Zylinderköpfe 2 und 3, die jeweils linke und rechte Zylinderbänke L und R bilden. Drei Zylinder, die zusammen mit Kolben (nicht gezeigt) Brennkammern 6 bilden, sind in jedem der Zylinderköpfe 2 und 3 ausgebildet. Zylinderkopfdeckel 4 und 5 sind an den jeweiligen Zylinderköpfen 2 und 3 montiert. Jeder Zylinder besitzt einen Einlaß 7 und einen Auslaß 8. Jeder Einlaß 7 öffnet sich in den Raum zwischen den Zylinderbänken L und R, während sich jeder Auslaß 8 in die Außenseite der Zylinderbank öffnet.
  • Ein rechteckiger erster Sammelbehälter 11 erstreckt sich über dem Raum zwischen den Zylinderbänken L und R in Richtung der Zylinderreihe. Zweite und dritte rechteckige Sammelbehälter 12 und 13 erstrecken sich über den jeweiligen Zylinderbänken L und R in Richtung der Zylinderreihe.
  • Der zweite Sammelbehälter 12 über der linken Zylinderbank L steht über die Einzel-Ansaugleitungen 15 in Verbindung mit den Einlässen 7 in der rechten Zylinderbank R, während der dritte Sammelbehälter 13 über der rechten Zylinderbank R über die Einzel-Ansaugleitungen 15 in Verbindung mit den Einlässen 7 in der linken Zylinderbank L steht. Jede Einzel-Ansaugleitung 15 erstreckt sich von der Innenseite des entsprechenden Sammelbehälters in die zu der Zylinderreihe senkrechten Richtung und besitzt einen Zwischenabschnitt 15a, der sich entlang der Unterseite des ersten Sammelbehälters 11 erstreckt. Die Einzel-Ansaugleitungen 15 befinden sich in im wesentlichen regelmäßigen Abständen in der Richtung der Zylinderreihe.
  • Jede Einzel-Ansaugleitung 15 ist am Zwischenabschnitt 15a über eine Bypassleitung 16, die mit einem Drosselklappen- Ein/Aus-Ventil 17 versehen ist, mit dem ersten Sammelbehälter 11 verbunden. Drei Ein/Aus-Ventile 17 in den mit den Zylindern in jeder Zylinderbank verbundenen drei Einzel-Ansaugleitungen 15 sind untereinander durch eine Welle 18 verbunden. Die Wellen 18 werden von einem Betätigungselement 19 angetrieben, der unter Ansaugunterdruck betrieben wird.
  • Jede Einzel-Ansaugleitung 15 ist am einlaßseitigen Ende mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 versehen. Ein mit einem Drosselventil 23 versehener Drosselkörper 22 ist mit einem Ende des ersten Sammelbehälters 11 verbunden.
  • Der zweite Sammelbehälter 12 steht über drei Verbindungsleitungen 31 mit dem ersten Sammelbehälter 11 in Verbindung; außerdem steht auch der dritte Sammelbehälter 13 über drei Verbindungsleitungen 31 mit dem ersten Sammelbehälter 11 in Verbindung. Die drei Einzel-Ansaugleitungen 15 und die drei Verbindungsleitungen 31 auf jeder Seite des ersten Sammelbehälters 11 wechseln einander von oben gesehen ab, wie deutlich in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist.
  • In einem niedrigen Drehzahlbereich des Motors schließt das Betätigungselement 19 die Ein/Aus-Ventile 17. Dementsprechend fließt die durch den Drosselkörper 22 in den ersten Sammmelbehälter 11 eingeführte Ansaugluft in den zweiten und dritten Sammelbehälter 12 und 13 und dann durch die Einzel-Ansaugleitungen 15 und die Einlässe 7 in die jeweiligen Brennkammern 6. Im niedrigen Drehzahlbereich des Motors wird ein Trägheitseffekt der Ansaugluft entsprechend der Summe der äquivalenten Längen jeder der Einzel-Ansaugleitungen 15 und jedes Einlasses 7 erzielt.
  • In einem hohen Drehzahlbereich des Motors schließt das Betätigungselement 19 die Ein/Aus-Ventile 17. Dementsprechend fließt ein Teil der durch den Drosselkörper 22 in den ersten Sammmelbehälter 11 eingeführten Ansaugluft in den zweiten und den dritten Sammelbehälter 12 und 13 und dann durch die Einzel-Ansaugleitungen 15 und die Einlässe 7 in die jeweiligen Brennkammern 6, während der andere Teil der Ansaugluft durch die Bypassleitungen 16 in die Zwischenabschnitte 15a der Einzel-Ansaugleitungen 15 und dann durch den stromabseitigen Endbereich der Einzel- Ansaugleitungen 15 und die Einlässe 7 in die jeweiligen Brennkammern 6 strömt. Im hohen Drehzahlbereich des Motors wird ein Trägheitseffekt der Ansaugluft entsprechend der Summe der äquivalenten Längen jeder der Bypassleitungen 16, der Endbereiche jeder Einzel-Ansaugleitung 15 stromabseitig zum Zwischenabschnitt 15a und jedes Einlasses 7, der kürzer als die Summe der äquivalenten Längen jeder Einzel-Ansaugleitung 15 und jedes Einlasses 7 ist, erzielt.
  • In dieser Ausführungsform steht der erste Sammelbehälter 11 über drei Verbindungsleitungen 31 sowohl mit dem zweiten als auch mit dem dritten Sammelbehälter 12 bzw. 13 in Verbindung. Dementsprechend sind die Sammelbehälter 11, 12 und 13 funktional integriert, um als ein einzelner Sammelbehälter mit einem großen Volumen zu arbeiten; außerdem werden die gegenseitige Ansaugluft-Beeinflussung effektiv unterdrückt und der Trägheitseffekt der Ansaugluft verbessert. Da weiterhin zwei der drei Verbindungsleitungen 31 zwischen den Einzel-Ansaugleitungen 15 angeordnet sind, wird die Gesamtgröße des Motors nicht wesentlich vergrößert.
  • Die Fig. 5 bis 7 zeigen einen V-6-Motor, der mit einem Ansaugsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. In den Fig. 5 bis 7 sind diejenigen Teile, die den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht beschrieben. In dieser Ausführungsform sind keine Bypassleitungen 16 vorgesehen, während zwei der drei Verbindungsleitungen 31 auf jeder Seite des ersten Sammelbehälters 11 an ihrem auf der Seite des ersten Sammelbehälters befindlichen Endbereich mit Drosselklappen-Ein/Aus-Ventilen 41 versehen sind. In dieser speziellen Ausführungsform ist die zentrale Verbindungsleitung 31 auf jeder Seite des ersten Sammelbehälters 11 nicht mit dem Ein/Aus-Ventil versehen. Die Ein/Aus-Ventile 41, die auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Sammelbehälters 11 an einem Ende der Zylinderreihe angeordnet sind, sind über Wellen 42 mit einem ersten Betätigungselement 43 verbunden. Die Ein/Aus-Ventile 41, die auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Sammelbehälters 11 an dem anderen Ende der Zylinderreihe angeordnet sind, sind über Wellen 42 mit einem zweiten Betätigungselement 44 verbunden. Die ersten und zweiten Betätigungselement 43 und 44 werden unter Ansaugunterdruck betrieben.
  • In einem niedriegen Drehzahlbereich des Motors schließen das erste und das zweite Betätigungselement 43 und 44 alle Ein/Aus-Ventile 41. Dementsprechend fließt die durch den Drosselkörper 22 in den ersten Sammelbehälter 11 eingeführte Ansaugluft in jeden der zweiten und dritten Sammelbehälter 12 und 13 lediglich durch die zentrale Verbindungsleitung 31 und dann durch die Einzel-Ansaugleitungen 15 und die Einlässe 7 in die Brennkammern 6. Im niedrigen Drehzahlbereich des Motors wird ein Trägheitseffekt der Ansaugluft entsprechend der Summe der äquivalenten Längen jeder der Einzel-Ansaugleitungen 15 und jedes Einlasses 7 erzielt.
  • In einem mittleren Drehzahlbereich des Motors öffnet das erste Betätigungselement 43 die Ein/Aus-Ventile 41 an dem einen Ende der Zylinderreihe, während das zweite Betätigungselement 44 die Ein/Aus-Ventile 41 an dem anderen Ende der Zylinderreihe schließt. Im mittleren Drehzahlbereich des Motors wird das effektive Volumen des Sammelbehälters vergrößert, da die drei Sammelbehälter 11, 12 und 13 durch die vier Verbindungsleitungen 31 (zwei auf jeder Seite des ersten Sammelbehälters 11) zusammengefaßt werden, wodurch die gegenseitige Ansaugluft-Beeinflussung wirksam unterdrückt und der Trägheitseffekt der Ansaugluft verbessert werden. Weiterhin kann mittels der vier Verbindungsleitungen 31 unter den drei Sammelbehältern 11 bis 13 Resonanzeffekt der Ansaugluft erzielt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Aufladung im mittleren Drehzahlbereich des Motors weiter verbessert wird.
  • In einem hohen Drehzahlbereich des Motors öffnen die erste und das zweite Betätigungselement alle Ein/Aus- Ventile 41. Dementsprechend wird das effektive Volumen des Sammelbehälters weiter erhöht, da die drei Sammelbehälter 11, 12 und 13 durch die sechs Verbindungsleitungen 31 (drei auf jeder Seite des ersten Sammelbehälters 11) zusammengefaßt werden, wobei die gegenseitige Ansaugluft- Beeinflussung noch wirksamer unterdrückt und der Trägheitseffekt der Ansaugluft weiter verbessert werden. Weiterhin kann ein Resonanzeffekt der Ansaugluft mittels der sechs Verbindungsleitungen 31 unter den drei Sammelbehältern 11 bis 13 erzielt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Aufladung im hohen Drehzahlbereich des Motors weiter verbessert wird.
  • Obwohl das Betätigungselement in den obenbeschriebenen Ausführungsformen unter Ansaugunterdruck betrieben werden, können sie mittels der Steuerung einer Steuereinheit, welche ein Signal von einem Motordrehzahl-Meßgeber erhält und ein Steuersignal an das Betätigungselement ausgibt, elektrisch angetrieben werden.

Claims (7)

1. Ansaugsystem für einen V-Motor mit einer Mehrzahl von in einer linken und einer rechten Zylinderbank (L bzw. R) ausgebildeten Zylindern, mit einem zentralen Sammelbehälter (11), der über dem Raum zwischen der linken und rechten Zylinderbank angeordnet ist und mit der Atmosphäre über eine gemeinsame Ansaugleitung in Verbindung steht, einem linken und einem rechten Sammelbehälter (12, 13), die über der linken bzw. rechten Zylinderbank angeordnet sind, Einzel- Ansaugleitungen (15), die den linken und den rechten Sammelbehälter mit dem Zylindern verbinden, wobei von dem linken Sammelbehälter (12) ausgehende Einzel-Ansaugleitungen (15) mit Zylindern in der rechten Zylinderbank (R) und von dem rechten Sammelbehälter (13) ausgehende Einzel- Ansaugleitungen (15) mit Zylindern in der linken Zylinderbank (L) verbunden sind und wobei die Einzel-Ansaugleitungen (15) jeweils an der dem zentralen Sammelbehälter zugewandten Seite des linken bzw. rechten Sammelbehälters angeschlossen sind, und mit Verbindungsleitungen (31), die den zentralen Sammelbehälter (11) mit dem linken und dem rechten Sammelbehälter (12, 13) verbinden, dabei von der linken bzw. rechten Seitenfläche des zentralen Sammelbehälters aus sich zu den jeweiligen, dem zentralen Sammelbehälter zugewandten Seiten des linken bzw. rechten Sammelbehälters erstrecken und mit diesen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen (31) jeweils für den linken und den rechten Sammelbehälter (12, 13) vorgesehen ist und daß zumindest eine der Verbindungsleitungen (31) an jeder Seite des zentralen Sammelbehälters zwischen den Einzel-Ansaugleitungen (15) angeordnet ist.
2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Sammelbehälter (11) mit jeder der Einzel- Ansaugleitungen (15) durch eine Bypassleitung (16) in Verbindung steht, welche in die jeweilige Einzel- Ansaugleitung an einem Zwischenabschnitt (15a) der Einzel- Ansaugleitung mündet, und jede der Bypassleitungen (16) mit einem EIN/AUS-Ventil (17) ausgestattet ist, das im hohen Drehzahlbereich des Motors geöffnet ist.
3. Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die EIN/AUS-Ventile (17) in den Bypassleitungen (16), die an diejenigen Einzel-Ansaugleitungen (15) angeschlossen sind, welche mit den Zylindern in derselben Zylinderbank verbunden sind, in einer Reihe angeordnet und durch eine Welle (18) betätigbar sind.
4. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der linke und der rechte Sammelbehälter mit dem zentralen Sammelbehälter jeweils durch eine solche Anzahl von Verbindungsleitungen (31) verbunden sind, die gleich der Anzahl von Zylindern in der Zylinderbank (L, R) unter dem linken bzw. dem rechten Sammelbehälter (12, 13) ist.
5. Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (31) und die Einzel- Ansaugleitungen (15) auf jeder Seite des zentralen Sammelbehälters abwechselnd angeordnet sind.
6. Ansaugsystem nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Verbindungsleitungen (31) mit einem EIN/AUS-Ventil (41) ausgestattet ist.
7. Ansaugsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der linken und der rechten Zylinderbank (L, R) jeweils drei Zylinder ausgebildet sind und die Anzahl der jeweils mit dem linken bzw. rechten Sammelbehälter (12, 13) verbundenen Verbindungsleitungen (31) drei beträgt, wobei zwei der drei Verbindungsleitungen mit EIN/AUS-Ventilen (41) ausgestattet sind und die beiden EIN/AUS-Ventile in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motors geschlossen sind, eines der beiden EIN/AUS-Ventile in einem mittleren Drehzahlbereich des Motors geöffnet ist und beide EIN/AUS-Ventile in einem hohen Drehzahlbereich des Motors geöffnet sind.
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