EP0280122B1 - Sauganlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0280122B1
EP0280122B1 EP88102019A EP88102019A EP0280122B1 EP 0280122 B1 EP0280122 B1 EP 0280122B1 EP 88102019 A EP88102019 A EP 88102019A EP 88102019 A EP88102019 A EP 88102019A EP 0280122 B1 EP0280122 B1 EP 0280122B1
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EP
European Patent Office
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suction
flanges
sealing element
suction installation
internal
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EP0280122A2 (de
EP0280122A3 (en
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Roland Treffler
Anton Schäffer
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10091—Air intakes; Induction systems characterised by details of intake ducts: shapes; connections; arrangements
    • F02M35/10144—Connections of intake ducts to each other or to another device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10236—Overpressure or vacuum relief means; Burst protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/08—Thermoplastics

Definitions

  • the invention is based on the preamble of the main claim from DE-OS 25 26 550.
  • a separate opening of the suction system is assigned a cylindrical collar which serves to receive a pot-shaped cover.
  • the cover is held on the collar with a friction fit and additionally secured in a form-fitting manner.
  • the cover In order to prevent uncontrolled secondary air from being sucked in via the burst protection device, the cover must sit relatively strictly on the collar of the opening.
  • caking of the cover on the collar of the opening caused by deposits from operating materials of the internal combustion engine cannot be ruled out, considerable pressures can build up in this known burst protection device in the event of an uncontrolled deflagration of fuel-air mixture in the suction system until the cover is thrown off the collar. If the cover is stuck, these can damage the intake system, resulting in poor operating behavior of the internal combustion engine, increased consumption and an unfavorable exhaust gas composition. If the lid is blown off, it must then be put back on manually.
  • the invention has for its object to develop a suction system with a burst protection device such that damage from excess pressure from a deflagration in the suction system is reliably avoided.
  • the advantage is achieved that the closure part of the burst protection device is activated in accordance with the choice of material and the selected prestressing even at relatively low overpressures or initial overpressure curve values, and thus damage to the suction system is avoided. Furthermore, with the invention of a burst protection device which can be activated relatively easily, a suction system can advantageously be made of relatively thin walls from relatively light materials.
  • the invention further describes a construction principle of a burst protection device which is advantageous with regard to freedom from maintenance and simple construction. A lip-like sealing element, which acts like a pressure relief valve, is essential for this construction principle. After a response, such a device is automatically ready for operation again immediately.
  • the sealing element acting as a pressure relief valve additionally serves to seal connection points of the intake system with the internal combustion engine and / or in a built-in intake system between its parts.
  • connection points as burst protection devices is advantageously achieved by spaced-apart flanges of the suction system, the mutual distance being achieved according to a partial feature of claim 3 by means of clamping bushes projecting over a flange surface for the bolts of the connection.
  • the sealing element bridging the gap between the flanges is permanently held and fixed in a groove in one of the flanges.
  • the suction system is thin-walled in plastic.
  • a suction system 1 for a multi-cylinder internal combustion engine 2 comprises suction pipes 3, which are detachably connected to a common collector 4.
  • a throttle valve connector 5 is also releasably flanged to the collector 4.
  • Each intake manifold 3 has a flange 6 for detachable connection to the internal combustion engine 2.
  • the respective releasable connection of the suction pipes 3 to the collector 4 comprises flanges 7 and 8.
  • the flanges 7 and 8 are arranged at a mutual distance when screwing is effective. They thus form an opening 10 which is transverse to a line cross section 9 of the suction system or a suction pipe 3.
  • An elastic, lip-like sealing element 11 is arranged transversely to the gap-shaped opening 10 and is connected to a ring 12.
  • the ring 12 is held and fixed in a groove 13 arranged at a distance from the edge of the line cross section 9.
  • the lip-like sealing element 11 is designed and dimensioned such that, when the flanges 7 and 8 are screwed together effectively, they cooperate with the flat boundary 17 of the flange 8 in such a way that the sealing element 11 consists of a against the suction negative pressure sealing system by a bursting or excess pressure which arises in the event of a deflagration of a fuel-air mixture in the intake system 1, into a position 19 distant from the boundary 17 to form an outflow cross section 18.
  • the opening 10 and the sealing element 11 thus form a burst protection device 20.
  • burst protection devices 20 can also be arranged in the connection of the intake system 1 to the internal combustion engine 2 between the latter and the flanges 6 of the intake pipes 3 and in the flange connection of the collector 4 to the throttle valve connector 5.
  • the numerous burst protection devices 20, which additionally serve to seal the respective flange connection, enable the suction pipes 3 and the collector 4 of the suction system Form 1 thin-walled in plastic and thus to achieve a significantly reduced weight suction system 1.
  • the lip-like sealing element 11 on the ring 12 in its main extent relative to the mounting direction of the flanges 7,8 directed radially outward.
  • the sealing element 11 is of asymmetrical cross section with a longer flank 21 facing the line cross section 9.

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches von der DE-OS 25 26 550 aus.
  • Bei dieser bekannten Vorrichtung ist einer gesonderten Öffnung der Sauganlage ein zylindrischer Kragen zugeordnet, der einer Aufnahme eines topfförmigen Deckels dient. Der Deckel ist am Kragen reibschlüssig gehalten und zusätzlich formschlüssig gesichert. Um das Ansaugen ungesteuerter Nebenluft über die Berstschutz-Vorrichtung zu vermeiden, muß der Deckel relativ streng auf dem Kragen der Öffnung sitzen. Da ferner ein durch Ablagerungen aus Betriebsstoffen der Brennkraftmaschine verursachtes Anbacken des Deckels am Kragen der Öffnung nicht auszuschließen ist, können sich bei dieser bekannten Berstschutz-Vorrichtung bei unkontrollierter Verpuffung von Kraftstoff-Luftgemisch in der Sauganlage bis zum Abwerfen des Deckels vom Kragen erhebliche Drücke aufbauen. Diese können bei festsitzendem Deckel zu Beschädigungen der Sauganlage führen mit der Folge eines schlechten Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine, eines erhöhten Verbrauches und einer ungünstigen Abgaszusammensetzung. Wenn der Deckel abgesprengt wird, muß er anschließend manuell wieder aufgesetzt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sauganlage mit einer Berstschutz-Vorrichtung derart weiterzubilden, daß eine Beschädigung durch Überdruck aus einer Verpuffung in der Sauganlage sicher vermieden ist.
  • Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst. Mit der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß das Verschlußteil der Berstschutz-Vorrichtung entsprechend der Werkstoffwahl und der gewählten Vorspannung bereits bei relativ niedrigen Überdrücken bzw. anfänglichen Überdruckverlaufswerten aktiviert wird und somit eine Beschädigung der Sauganlage unterbleibt. Weiter kann mit der Erfindung einer relativ leicht aktivierbaren Berstschutz-Vorrichtung eine Sauganlage in vorteilhafter Weise aus relativ leichten Werkstoffen relativ dünnwandig ausgebildet werden. Weiter beschreibt die Erfindung ein im Hinblick auf Wartungsfreiheit und einfachem Aufbau vorteilhaftes Bauprinzip einer Berstschutz-Vorrichtung. Wesentlich für dieses Bauprinzip ist ein lippenartiges Dichtelement, das wie ein Überdruckventil wirkt. Nach einem Ansprechen ist eine derartige Vorrichtung automatisch sofort wieder betriebsbereit.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dient das als Überdruckventil wirkende Dichtelement gemäß den Merkmalen des Anspruches 2 zusätzlich zur Abdichtung von Verbindungsstellen der Sauganlage mit der Brennkraftmaschine und/oder bei einer gebauten Sauganlage zwischen deren Teilen. Mit der gezielten Anwendung der Doppelfunktion des Dichtelementes - Abdichten bei Ansaug-Unterdruck und Freigeben eines Abströmquerschnittes bei Berst- bzw. Über-Druck - in den Verbindungsstellen erübrigt sich zum einen eine gesonderte Berstschutz-Vorrichtung, wobei zum anderen mit der ohne besonderen Aufwand erzielten Vielzahl an BerstschutzVorrichtungen ein erhöhter Schutz der Sauganlage erreicht wird. Dies insbesondere durch Ansprechen der einer Verpuffung am nächsten gelegenen Berstschutz-Vorrichtung, so daß eine Verteilung des Verpuffungs-Druckes in entferntere Bereiche der Sauganlage vermieden ist.
  • Die bauliche Ausgestaltung der Verbindungsstellen als Berstschutz-Vorrichtungen wird in vorteilhafter Weise durch beabstandet angeordnete Flansche der Sauganlage erzielt, wobei der gegenseitige Abstand nach einem Teilmerkmal des Anspruches 3 durch über eine Flanschfläche überstehende Spannbuchsen für die Schraubbolzen der Verbindung erreicht ist. Das den Spalt zwischen den Flanschen überbrückende Dichtelement ist in einer Nut in einem der Flansche dauerhaft gehalten und fixiert.
  • Vorzugsweise ist die Sauganlage nach Anspruch 4 dünnwandig in Kunststoff ausgebildet.
  • Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Sauganlage für eine Brennkraftmaschine,
    Fig. 2
    eine Berstschutz-Vorrichtung in einer Flanschverbindung der Sauganlage nach Fig. 1, gemäß Ausschnitt "A".
  • Eine Sauganlage 1 für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 2 umfaßt Saugrohre 3, die mit einem gemeinsamen Sammler 4 in lösbarer Verbindung stehen. Am Sammler 4 ist ferner ein Drosselklappenstutzen 5 lösbar angeflanscht. Jedes Saugrohr 3 weist zur lösbaren Verbindung mit der Brennkraftmaschine 2 einen Flansch 6 auf. Die jeweilige lösbare Verbindung der Saugrohre 3 mit dem Sammler 4 umfaßt Flansche 7 und 8.
  • Wie aus Fig. 2 näher hervorgeht, sind die Flansche 7 und 8 bei wirksamer Verschraubung in einem gegenseitigen Abstand angeordnet. Sie bilden damit ein zu einem Leitungsquerschnitt 9 der Sauganlage bzw. eines Saugrohres 3 quergerichtete Öffnung 10. Quer zur spaltförmigen Öffnung 10 ist ein elastisches, lippenartiges Dichtelement 11 angeordnet, das mit einem Ring 12 in Verbindung steht. Der Ring 12 ist in einer vom Rand des Leitungsquerschnittes 9 beabstandet angeordneten Nut 13 gehalten und fixiert.
  • Der gegenseitige Abstand der Flansche 7 und 8 bei wirksamer Verschraubung wird durch eine Verlängerung 14 einer im Flansch 7 angeordneten und von einem Schraubbolzen 15 axial durchsetzten Spannbuchse 16 erzielt. Im Hinblick auf die Größe der spaltförmigen Öffnung 10 ist das lippenartige Dichtelement 11 so gestaltet und bemessen, daß es bei wirksamer Verschraubung der Flansche 7 und 8 mit der ebenflächigen Begrenzung 17 des Flansches 8 derart vorgespannt zusammenwirkt, daß das Dichtelement 11 aus einer gegen den Ansaugunterdruck abdichtenden Anlage durch einen bei einer Verpuffung von Kraftstoff-Luftgemisch in der Sauganlage 1 entstehenden Berst- bzw. Über-Druck in eine von der Begrenzung 17 zur Bildung eines Abströmquerschnittes 18 entfernte Position 19 ausweichen kann. Die Öffnung 10 und das Dichtelement 11 bilden somit eine Berstschutz-Vorrichtung 20.
  • Derartige Berstschutz-Vorrichtungen 20 können ferner im Anschluß der Sauganlage 1 an der Brennkraftmaschine 2 zwischen dieser und den Flanschen 6 der Saugrohre 3 sowie in der Flanschverbindung des Sammlers 4 mit dem Drosselklappenstutzen 5 angeordnet sein. Die zahlreichen und zusätzlich der Abdichtung der jeweiligen Flanschverbindung dienenden Berstschutz-Vorrichtungen 20 ermöglichen es, die Saugrohre 3 und den Sammler 4 der Sauganlage 1 dünnwandig in Kunststoff auszubilden und somit eine im Gewicht erheblich reduzierte Sauganlage 1 zu erzielen.
  • Um bei einer Verschraubung der Flansche 7,8 ohne zusätzliche Handhabung zu erreichen, daß das jeweilige Dichtelement 11 entsprechend der Doppelfunktion als Überdruckventil und als Flanschdichtung an der Begrenzung 17 des Flansches 8 bzw. der Öffnung 10 richtig zur Anlage kommt, ist das lippenartige Dichtelement 11 am Ring 12 in seiner Haupterstreckung relativ zur Montagerichtung der Flansche 7,8 radial auswärts gerichtet. Zur Erzielung der radial auswärts gerichteten, vorgespannten Anlage des Dichtelementes 11 an der Begrenzung 17 ist das Dichtelement 11 von asymmetrischem Querschnitt mit einer dem Leitungsquerschnitt 9 zugewandten längeren Flanke 21.

Claims (6)

  1. Sauganlage für Brennkraftmaschinen mit einer Berstschutz-Vorrichtung,
    die eine gesonderte Öffnung (10) der Sauganlage (1) mit einem druckgesteuerten Verschlußteil umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß das Verschlußteil ein elastisches, lippenartiges Dichtelement (11) ist,
    - das gegen eine Begrenzung (17) der Öffnung (10) für eine gegen den Ansaugunterdruck dichte Anlage mittels Verformung vorgespannt angeordnet ist, und
    - das bei Auslösedruck mittels Verformung gegen die Vorspannung zwischen sich und der Begrenzung der Öffnung einen Abströmquerschnitt freigibt und begrenzt.
  2. Sauganlage nach Anspruch 1,
    - insbesondere aus mehreren, miteinander über Flansche verschraubten Teilen gebildete Sauganlage zum lösbaren Anschluß an der Brennkraftmaschine,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß das Dichtelement (11) einer Öffnung (10) zugeordnet ist, die von in gegenseitigem Abstand angeordneten Flanschen (7,8) gebildet ist, und
    - daß einer der Flansche (7) eine vom Rand des jeweiligen Leitungsquerschnittes (9) beabstandet angeordnete, ringförmige Nut (13) aufweist,
    - die der Halterung des gegen den anderen Flansch (8) mit Vorspannung anliegenden Dichtelementes (11) dient.
  3. Sauganlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der gegenseitige Abstand zweier Flansche (7,8) mittels von Schraubbolzen (15) der Flanschverbindung durchsetzten Distanzhaltern erzielt ist, wobei
    - jeder Distanzhalter durch eine Verlängerung (14) einer im Flansch (7) angeordneten und vom Schraubbolzen axial durchsetzten Spannbuchse (16) gebildet sein kann.
  4. Sauganlage nach den Ansprüchen 1 - 3, insbesondere für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen,
    - mit an der Brennkraftmaschine (2) über Flansche (6) anschließbaren Saugrohren (3),
    - die mit einem Sammler (4) über Flansche (7,8) in lösbarer Verbindung stehen, wobei
    - am Sammler ein Drosselklappenstutzen (5) lösbar angeflanscht ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß Saugrohre (3) und Sammler (4) der Sauganlage (1) dünnwandig in Kunststoff ausgebildet sind, wobei
    - lösbare Flanschverbindungen zwischen Kunststoffteilen und/oder Kunststoff- und Metallteilen mit für die Berstschutz-Vorrichtungen (20) dienenden Dichtelementen (11) ausgerüstet sind.
  5. Sauganlage nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lippenartige Dichtelement (11) in seiner Haupterstreckung relativ zur Achse der Flansche (7,8) radial auswärts gerichtet an einem Ring (12) angeordnet ist.
  6. Sauganlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (11) einen asymmetrischen Querschnitt mit einer der Ansaugluftseite (Leitungsquerschnitt 9) zugewandten längeren Flanke (21) aufweist.
EP88102019A 1987-02-24 1988-02-11 Sauganlage für Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0280122B1 (de)

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DE19873705765 DE3705765A1 (de) 1987-02-24 1987-02-24 Sauganlage fuer brennkraftmaschinen
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EP0280122A2 EP0280122A2 (de) 1988-08-31
EP0280122A3 EP0280122A3 (en) 1989-12-06
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