DE69610392T2 - Einlasssystem mit veränderlicher Geometrie für Fahrzeugbrennkraftmaschine - Google Patents

Einlasssystem mit veränderlicher Geometrie für Fahrzeugbrennkraftmaschine

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem mit variabler Geometrie bzw. Kapazität für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Motor eines GT-Hochleitstungsfahrzeugs.
  • Bekanntlich läßt sich die Hubraumleistung eines Verbrennungsmotors mit einem System erhöhen, das für Variierung der Ansaugbedingungen und Optimierung der Motorfüllung sorgt, indem Resonanzbedingungen im System bei unterschiedlichen Motordrehzahlen bestimmt werden. In bestimmtem Maß sorgt die Erhöhung der Hubraumleistung des Motors für stärkere Leistungsabgabe bei einer bestimmten Motordrehzahl, geringeren Kraftstoffverbrauch durch bessere Kraftstoffverbrennung und damit für kleinere erzeugte umweltbelastende Abgasmengen.
  • Im Stand der Technik sind Ansaugsysteme für Verbrennungsmotoren bekannt, insbesondere für Hochleistungsfahrzeuge, z. B. GT-Fahrzeuge, bei denen die Luftansaugrohre sogenannte "Trompeten"-Elemente aufweisen, die so konzipiert sind, daß das Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser variiert und damit die Ansaugbedingungen des Motors variiert werden. Im wesentlichen gibt es zwei Arten solcher Elemente: Eine erste hat einen ausziehbaren bzw. teleskopartigen Endrohrabschnitt, der durch zwei koaxiale Elemente gebildet ist, die ineinandergleiten und die durch Variieren ihrer Axialposition zueinander das Längen-Durchmesser-Verhältnis ändern (wobei die Länge zu- oder abnimmt und der Durchmesser konstant bleibt); und eine zweite hat einen Ansaugabschnitt mit einem Paar halbzylindrischen Nocken, die gelenkig miteinander verbunden und seitlich übereinanderliegend sind, um einen Rohrabschnitt mit kontinuierlichem Schnitt und variablem Durchmesser entsprechend dem Ausmaß zu bilden, in dem die beiden Nocken getrennt sind.
  • Bei Motoren ohne Trompetenelemente kommen für jeden Zylinder zwei parallele Ansaugrohre mit geeigneter Länge und geeignetem Durchmesser zum Einsatz, die an den Enden durch einen Krümmer verbunden sind, der im Inneren mit einer Drosselklappe versehen ist. Durch Steuern der Drosselklappe ist es möglich, entweder ein Rohr oder beide Rohre zu verwenden, wodurch der "Äquivalenzdurchmesser" des resultierenden Ansaugrohrs geändert wird, um so Resonanzbedingungen für eine bestimmte Anzahl unterschiedlicher Motordrehzahlen zu erreichen. Ein Beispiel für eine solche Art von Vorrichtungen ist in der JP-A-1310118 offenbart.
  • Diese Systeme haben den Nachteil, daß sie relativ groß und teuer sind; wobei das erste mit den teleskopartigen Trompetenelementen auch im Hinblick auf die mechanische Steuerung relativ empfindlich ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ansaugsystem mit variabler Kapazität zum Optimieren der Motorfüllung bereitzustellen, indem Resonanzbedingungen im System bei vorbestimmten Motordrehzahlen bestimmt werden, und das zugleich eine unkomplizierte, robuste Gestaltung hat und einen hohen Grad an Zuverlässigkeit gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird ein Ansaugsystem mit variabler Kapazität für einen Fahrzeugverbrennungsmotor nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Durch seine unkomplizierte Konstruktion ist dieses Ansaugsystem mit variabler Kapazität sehr zuverlässig, billig und kompakt und sorgt zudem für die Optimierung der Motorfüllung durch Bestimmen von Resonanzbedingungen im System bei vorbestimmten Motordrehzahlen.
  • Im folgenden wird eine nichteinschränkende Ausführungsform der Erfindung als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ansaugsystem mit variabler Kapazität für einen Fahrzeugverbrennungsmotor;
  • Fig. 2 einen Schnitt an der Linie II-II in Fig. 1.
  • Die Zahl 1 in Fig. 1 und 2 bezeichnet ein Ansaugsystem mit variabler Kapazität für einen ansonsten bekannten Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) einer beliebigen bekannten Fahrzeugart (nicht gezeigt), z. B. für einen GT-Wagen. Das Ansaugsystem 1 ist auf den Zylinderkopf 2 des Motors aufgepaßt und verfügt über zwei Kapazitätsräume 3 und 4, die sich zueinanderweisend auf jeder Seite des Zylinderkopfs 2 befinden; sowie über jeweilige Ansaugrohre 5, 6, die die Kapazitätsräume 3, 4 mit jeweiligen Zylindern 7, 8 zweier Reihenblöcke (von denen nur jeweils ein Zylinder 7 und ein Zylinder 8 gezeigt sind) verbinden, die parallel zu den Kapazitätsräumen 3 und 4 angeordnet sind. Außerdem sind die Kapazitätsräume 3 und 4 auf bekannte Weise (nicht gezeigt) mit einer Luftzufuhreinrichtung verbunden; die z. B. jeweilige Rohre 9 zum Anschluß an ein bekanntes Luftfilter (nicht gezeigt) aufweist.
  • Erfindungsgemäß verfügt das Ansaugsystem 1 außerdem über einen Zusatzkapazitätsraum 10 in Form einer geschlossenen Kammer, die im Zylinderkopf 2 zwischen den Kapazitätsräumen 3 und 4 sowie über Ansaugrohren 5 und 6 ausgebildet ist und sich parallel zu den Kapazitätsräumen 3 und 4 sowie über deren volle Länge erstreckt; und über EIN/AUS-Klappeneinrichtungen 11, 12 zum selektiven Verbinden der Ansaugrohre 5, 6 mit dem Zusatzkapazitätsraum 10.
  • Erfindungsgemäß haben die Ansaugrohre 5, 6 eine gekrümmte Achse und sind Y-förmig mit jeweiligen Seitenabzweigungen 13, 14, die parallel zueinander sind und innerhalb des Kapazitätsraums 10 enden; weisen die Klappeneinrichtungen 11, 12 zur Verbindung mit dem Kapazitätsraum 10 vorzugsweise Drosselklappen auf, die innerhalb der Abzweigungen 13, 14 auf bekannte Weise untergebracht sind; und erfindungsgemäß kreuzt jedes Ansaugrohr 5 eines jeweiligen Zylinders 7 eines ersten Blocks jedes Ansaugrohr 6 eines jeweiligen Zylinders 8 eines zweiten Blocks. Das heißt, die Ansaugrohre 5 auf einer Seite des Zylinderkopfs 2 stehen mit den Zylindern 7 des Blocks auf der Gegenseite in Verbindung, was umgekehrt für die Ansaugrohre 6 gilt.
  • Stromabwärts vom Y, d. h. stromabwärts von den jeweiligen Abzweigungen 13, 14, ist jedes Ansaugrohr 5, 6 mit einem jeweiligen Kraftstoffeinspritzventil 15 ausgestattet.
  • Gemäß einer Variante können statt der EIN/AUS-Klappeneinrichtungen 11, 12 auch Klappen (z. B. kontinuierlich über ihren gesamten Weg gesteuerte Drosselklappen) zum kontinuierlichen Variieren des Ansaugschnitts der Ansaugrohre 5, 6 innerhalb des Zusatzkapazitätsraums 10 als Funktion einer variierenden Motordrehzahl vorgesehen sein.
  • Gemäß einer weiteren Variante kann der Kapazitätsraum 10 durch Trennwände 17 in eine Anzahl von Querkammern 16 unterteilt sein, was durch die Strichlinien in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, um die Zufuhr zu jedem Zylinder 7, 8 getrennt vorzunehmen, oder er kann durch eine Längstrennwand 18 in zwei jeweils mit einem jeweiligen Block verbundene getrennte Kammern unterteilt sein, damit zwei getrennte Zufuhrsysteme für die beiden Blöcke mit den Zylindern 7 und 8 verwendet werden können.
  • Sind im realen Einsatz die Drosselklappen 11, 12 geschlossen (wie gezeigt), so sind die Abzweigungen 13, 14 geschlossen, und für jeden Block der Zylinder 7, 8 ist das beim Ansaughub beteiligte Volumen des Ansaugsystems 1 das des jeweiligen Kapazitätsraums 3, 4 zuzüglich des Volumens der einzelnen Ansaugrohre 5, 6, die jeden Block speisen. Die Ansaugrohre 5, 6 selbst können im Konstruktionsstadium so dimensioniert werden, daß sie Resonanzbedingungen im System 1 bei einer vorbestimmten Motordrehzahl bestimmen, um so den Motorwirkungsgrad zu optimieren.
  • Bei Öffnung der Klappeneinrichtungen 11, 12 (gleichzeitig oder getrennt) steigt das mit den Blöcken der Zylinder 7, 8 in Verbindung stehende Gesamtvolumen des Systems 1 um einen Betrag, der gleich dem Volumen des Zusatzkapazitätsraums 10 ist, wodurch die Resonanzbedingungen variiert werden; und natürlich kann das Volumen des Kapazitätsraums 10 so berechnet sein, daß Resonanzbedingungen bei einer anderen als der zuvor erwähnten Motordrehzahl bestimmt werden, so daß durch einfaches Steuern der Drosselklappen 11, 12 optimale Resonanzbedingungen für zwei unterschiedliche vorbestimmte Motordrehzahlen erreicht werden können, um die gesamte Hubraumleistung des Motors bei unterschiedlichen Drehzahlen zu erhöhen.

Claims (8)

1. Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität für einen Fahrzeugverbrennungsmotor mit:
a) einer Anzahl von ersten Ansaugrohren (5), die zum Versorgen eines ersten Satzes von Zylindern (7) geeignet sind, und einer Anzahl von zweiten Ansaugrohren (6), die zum Versorgen eines zweiten Satzes von Zylindern (8) geeignet sind;
b) einem ersten Kapazitätsraum (3), in dem die ersten Ansaugrohre (5) enden und der mit einer Luftzufuhreinrichtung (9) verbunden ist;
c) einem zweiten Kapazitätsraum (4), in dem die zweiten Ansaugrohre (6) enden und der mit einer Luftzufuhreinrichtung (9) verbunden ist;
d) einem Zusatzkapazitätsraum (10), der sich zwischen dem ersten und zweiten Kapazitätsraum (3, 4) befindet;
e) Klappeneinrichtungen (11, 12) zum selektiven Verbinden mindestens eines Teils des Zusatzkapazitätsraums (10) mit jedem Ansaugrohr (5, 6);
f) wobei die ersten und zweiten Ansaugrohre (5, 6) unabhängig voneinander und nicht miteinander verbunden sind, sie aber außer ihrer Verbindung mit dem ersten bzw. zweiten Kapazitätsraum (3, 4) lediglich mit dem Zusatzkapazitätsraum (10) über die Klappeneinrichtungen (11, 12) verbunden sind;
g) wobei die ersten (5) und zweiten Ansaugrohre (6) gekrümmt sind und einander kreuzen, so daß jedes Ansaugrohr (5, 6) geeignet ist, einen Zylinder (7, 8) eines Satzes auf der Gegenseite zum jeweiligen Kapazitätsraum (3, 4) zu speisen, in dem das Ansaugrohr (5, 6) endet;
h) wobei die ersten und zweiten Ansaugrohre (5, 6) im wesentlichen Y-förmig sind sowie eine erste bzw. zweite Seitenabzweigung (13, 14) aufweisen, die innerhalb des Zusatzkapazitätsraums (10) enden und im Inneren mit Klappeneinrichtungen (12, 13) versehen sind;
dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination
i) der Zusatzkapazitätsraum (10) aus einer geschlossenen Kammer besteht;
j) die ersten Seitenabzweigungen (13) innerhalb des Zusatzkapazitätsraums (10) auf der Gegenseite zum ersten Kapazitätsraum (3) bezogen auf die zweiten Seitenabzweigungen (14) enden; die zweiten Seitenabzweigungen (14) innerhalb des Zusatzkapazitätsraums (10) auf der Gegenseite zum zweiten Kapazitätsraum (4) bezogen auf die ersten Seitenabzweigungen (13) enden.
2. Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Seitenabzweigungen (13, 14) im wesentlichen parallel zueinander und innerhalb des Zusatzkapazitätsraums (10) seitlich voneinander beabstandet sind, wobei die ersten Seitenabzweigungen (13) der ersten Ansaugrohre (5) in einem ersten Längshalbabschnitt des Zusatzkapazitätsraums (10) enden, der zum zweiten Kapazitätsraum (4) weist und gegenüber dem ersten Kapazitätsraum (3) liegt; die zweiten Seitenabzweigungen (14) der zweiten Ansaugrohre (6) innerhalb des Zusatzkapazitätsraums (10) in einem zweiten Längshalbabschnitt des Zusatzkapazitätsraums (10) enden, der zum ersten Kapazitätsraum (3) weist und gegenüber dem zweiten Kapazitätsraum (4) liegt; und der zweite Längshalbabschnitt zum ersten Längshalbabschnitt benachbart ist und gegenüber dem ersten Längshalbabschnitt bezogen auf die Mitte des Zusatzkapazitätsraums (10) liegt.
3. Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappeneinrichtungen (11, 12) Drosselklappen sind.
4. Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität nach Anspruch 3, wobei ein Kraftstoffeinspritzventil (15) stromabwärts vom Y jedes der Ansaugrohre (5, 6) vorgesehen ist.
5. Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität nach Anspruch 4, wobei der Zusatzkapazitätsraum (10) eine Längstrennwand (18) aufweist, die den Zusatzkapazitätsraum (10) in zwei getrennte Kammern unterteilt, die dem ersten bzw. zweiten Längshalbabschnitt des Zusatzkapazitätsraums (10) entsprechen und jeweils geeignet sind; mit einem jeweiligen Satz von Zylindern (7, 8) verbunden zu sein; wobei die Sätze getrennte Zufuhreinrichtungen (9) haben.
6. Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität nach Anspruch 4, wobei der Zusatzkapazitätsraum (10) durch jeweilige Wände (17) in eine Anzahl von Querkammern (16) unterteilt ist; wobei jede Querkammer (16) geeignet ist, mit einem jeweiligen Zylinder (7, 8) verbunden zu sein.
7. Motor mit einem Zylinderkopf (2) und einem Ansaugsystem (1) mit variabler Kapazität nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Zusatzkapazitätsraum (10) bildende geschlossene Kammer im Zylinderkopf (2) des Motors ausgebildet ist und wobei die Klappeneinrichtungen (11, 12) vom EIN/AUS-Typ sind.
8. Motor nach Anspruch 7, wobei der erste und zweite Kapazitätsraum (3, 4) seitlich zueinanderweisend auf jeder Seite des Zylinderkopfs (2) des Motors angeordnet und mit den ersten Ansaugrohren (5) bzw. mit den zweiten Ansaugrohren (6) verbunden sind; wobei der Zusatzkapazitätsraum (10) ebenfalls am Zylinderkopf (2) sowie zwischen und parallel zu den beiden seitlichen Kapazitätsräumen (3, 4) angeordnet ist.
DE69610392T 1995-10-17 1996-10-16 Einlasssystem mit veränderlicher Geometrie für Fahrzeugbrennkraftmaschine Expired - Lifetime DE69610392T2 (de)

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