WO2004044400A1 - Saugrohranlage für eine mehrzylinder-brennkraftmaschine mit zwei zylinderreihen - Google Patents

Saugrohranlage für eine mehrzylinder-brennkraftmaschine mit zwei zylinderreihen Download PDF

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WO2004044400A1
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Stefan Wild
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Mann+Hummel Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an intake manifold for a multi-cylinder internal combustion engine with two rows of cylinders according to the preamble of claim 1.
  • Such a suction pipe system is known from the document DE 42 28 334 AI, according to which the intake manifold the two rows of cylinders of the engine respectively associated intake manifolds and switchable and lockable Zuschaltrohre includes, which can be connected per cylinder row of each switching device bar or shut off.
  • the connection tubes have a shorter length than the suction tubes and are switched on under operating conditions with increased power requirements, whereby the cylinders a higher intake air quantity can be supplied and accordingly more engine power can be produced.
  • Each of the two respective switching devices associated with a row of cylinders comprises a cylindrical support body which extends over the length of the cylinder row and are rotatably mounted on the pivoting flaps, which open or shut off the pipe cross section of each connecting pipe as required.
  • This intake manifold is constructed relatively complicated. Each switching device requires a plurality of movable components, which increases the design effort.
  • the invention is based on the problem to provide a structurally simple intake manifold for an internal combustion engine with two rows of cylinders that works reliably over a long period of operation.
  • the intake manifold according to the invention has two switching devices, which are designed for each of the two rows of cylinders as a shift drum, which is rotatably mounted and guided through all Zuschaltrohre, wherein in the shift drum with each Zuschaltrohr aligned openings are introduced. By a rotation of the shift drum these breakthroughs between a cross-section of each Zuschaltrohres releasing position and a cross-section blocking position are adjusted.
  • the connecting pipes open into the suction pipes, wherein the switching rolls are adjacent to the mouth region of the Zuschaltrohre in the suction pipes.
  • the dead volume in the region of the mouth of the shut-off Zuschaltrohrs is much lower than in an arrangement of the shift drum adjacent to the inlet opening of the supply schaltrohre or compared to prior art versions with only a single rotary valve for actuating the Zuschaltrohre for the two opposite rows of cylinders of the internal combustion engine. Due to the small dead volume, the vibration charging of the cylinders improves.
  • the intake manifold according to the invention basically has two degrees of freedom due to the possibility of turning each shift drum. Nevertheless, it may be appropriate to operate both shift rollers via a common actuating device, whereby a degree of freedom is kinematically coupled. In an alternative embodiment, it may also be advantageous to adjust the two shift rollers via separate control or adjusting devices.
  • each switching drum can take over the function of a flow aid for the suction pipes to the cylinders, in which between adjacent openings in each switching roller, which are provided for the Zuschaltrohre, additional Strömungsaus principles traditions are introduced with laterally limiting flow edges in the shift drum and these flow recesses or these flow flanks of the inlet opening of each suction pipe are immediately upstream.
  • the flow flanks serve as a quasi-extension of the suction pipe or as deflection support for the combustion air to be supplied and flowing into the inflow opening from the intake manifold. This function can be used both in the locked position and in the release position of the shift drum for the connection tubes.
  • Fig. 2 is a representation corresponding to Fig. 1, but with the right shift drum in the open position.
  • the Saugrohranläge 1 shown in section in the drawings is intended for a multi-cylinder internal combustion engine having two rows of cylinders, in each of which a plurality of cylinders are arranged in a row one behind the other.
  • the Saugrohranläge 1 includes suction tubes 2 and 3, which extend to different sides of the intake manifold and are assigned to the opposite rows of cylinders of the internal combustion engine. About the suction pipes 2 and 3, the cylinders of the opposite rows of cylinders combustion air is supplied.
  • Each intake manifold 2, 3 is assigned in each case a Zuschaltrohr 4 or 5, via which additional combustion air can be supplied as needed.
  • Each intake pipe 4 and 5 opens into the associated intake manifold 2 and 3. All suction pipes 2 and 3 and all Zuschaltrohre 4 and 5 for the two rows of cylinders branch off from a Ansaugverteiler 10, which extends over the length of the Saugrohrstrom and about the
  • FIG. 1 shows the switching drum 6 passing through the connecting tube 4 in its blocking position, in which the opening 9 is not directed in the direction of flow, but rather on the lateral, delimiting walls.
  • the shift drum 6 is connected in the release position, in which the opening 9 is aligned with the flow direction through the Zuschaltrohr 4.
  • the adjustment between locking position and release position is expediently carried out by a 90 ° rotation of the shift rollers.
  • Both shift rollers 6 and 7 are arranged near the mouth region of the Zuschaltrohre in the respective associated suction pipe, which is minimized in the blocking position, the dead volume in the region of the mouth of the shut-off Zuschaltrohrs. Furthermore, both switching rollers are mounted on a central separating web 8, which expediently likewise extends over the length of the suction pipe system 1.
  • each of the two shift rollers 6 and 7 alternately has an opening for switching a Zuschaltrohres and a flow recess with lateral flow flanks 13 and 14 as flow support for the suction pipes seen over the alexiale length.
  • the flow recess 12 and the laterally delimiting flow flanks 13 and 14 serve as a flow aid for the inflow of the combustion air from the intake manifold 10 into the inflow opening 11 of the intake manifold.
  • the flow flanks 13 and 14 extend over a small angle section, wherein the flow flank 13 has a greater length than the opposite flow flank 14.
  • a quasi-extension of the intake pipe length is achieved. Even with a required for switching the Zuschaltrohre rotation of the shift drum basically the advantage of improved inflow into the intake manifold is maintained, since even with a 90 ° twisted shift drum, the two flow flanks 13 and 14 approximately in alignment with the walls of the respective associated intake manifold lie.

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Abstract

Eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen besitzt einen Ansaugverteiler (10) und Saugrohre (2, 3) , die einenends mit dem Ansaugverteiler (10) kommunizieren und anderenends zu jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine geführt sind. Des Weiteren sind zusätzliche Zuschaltrohre (4, 5) vorgesehen, die jeweils einem Saugrohr (2, 3) zugeordnet sind. Über insgesamt zwei Schalteinrichtungen, die jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind, sind die Zuschaltrohre (4, 5) zuschaltbar bzw. absperrbar. Jede der beiden Schalteinrichtungen ist als Schaltwalze (6, 7) ausgebildet, die drehbar gelagert ist und durch sämtliche Zuschaltrohre (4, 5) der betreffenden Zylinderreihe geführt ist. In die Schaltwalze (6, 7) sind mit jedem Zuschaltrohr (4, 5) fluchtende Durchbrüche (9) eingebracht.

Description

Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftπtaschine mit zwei Zylinderreihen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Saugrohranlage ist aus der Druckschrift DE 42 28 334 AI bekannt, gemäß der die Saugrohranlage den beiden Zylinderreihen der Brennkraftmaschine jeweils zugeordnete Saugrohre sowie zuschaltbare und absperrbare Zuschaltrohre umfasst, die pro Zylinderreihe von jeweils einer Schalteinrichtung zuschalt- bar bzw. absperrbar sind. Die Zuschaltrohre weisen eine geringere Länge auf als die Saugrohre und werden unter Betriebsbedingungen mit erhöhtem Leistungsbedarf zugeschaltet, wodurch den Zylindern eine höhere Ansaugluftmenge zuführbar ist und dementsprechend mehr Motorleistung produziert werden kann. Jede der beiden jeweils einer Zylinderreihe zugeordneten Schalteinrichtungen umfasst einen zylindrischen Tragkörper, der sich ü- ber die Länge der Zylinderreihe erstreckt und an dem Schwenk- klappen drehbar gelagert sind, die den Rohrquerschnitt jedes Zuschaltrohres bedarfsweise öffnen bzw. absperren. Die Verstellung der Schwenkklappen erfolgt mit Hilfe einer Welle, auf der die Schwenkklappen befestigt sind und die in einer Längsbohrung durch den Tragkörper drehbar gelagert ist. Im Bereich einer a- xialen Stirnseite wird die Welle in Abhängigkeit aktueller Zustande- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine über einen Stellmotor verstellt.
Diese Saugrohranlage ist verhältnismäßig kompliziert aufgebaut. Jede Schalteinrichtung benötigt eine Mehrzahl beweglicher Bauteile, wodurch sich der konstruktive Aufwand erhöht. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute Saugrohranlage für eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen zu schaffen, die über eine lange Betriebsdauer zuverlässig arbeitet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Saugrohranlage weist zwei Schalteinrichtungen auf, die für jede der beiden Zylinderreihen als Schaltwalze ausgebildet sind, welche drehbar gelagert und durch sämtliche Zuschaltrohre hindurchgeführt ist, wobei in die Schaltwalze mit jedem Zuschaltrohr fluchtende Durchbrüche eingebracht sind. Durch eine Drehung der Schaltwalze werden diese Durchbrüche zwischen einer den Querschnitt jedes Zuschaltrohres freigebenden Position und einer den Querschnitt sperrenden Position verstellt .
Diese Ausführung ist konstruktiv sehr einfach aufgebaut. Jede der beiden Schalteinrichtungen besitzt lediglich einen einzigen Freiheitsgrad, nämlich die Drehung der Schaltwalze, wodurch eine sehr einfache Steuerung für die Zuschaltung und Absperrung der Zuschaltrohre durchführbar ist. Die jedem Zuschaltrohr zu- geordneten Durchbrüche in der Schaltwalze sind im Gegensatz zu Schwenkklappen aus dem Stand der Technik völlig wartungsfrei und mit sehr geringem Aufwand herzustellen.
In einer zweckmäßigen Ausführung münden die Zuschaltrohre in die Saugrohre, wobei die Schaltwalzen benachbart zum Mündungsbereich der Zuschaltrohre in die Saugrohre liegen. In dieser Ausführung ist das Totvolumen im Bereich der Einmündung des abgesperrten Zuschaltrohrs sehr viel geringer als bei einer Anordnung der Schaltwalze benachbart zur Einströmöffnung der Zu- schaltrohre oder im Vergleich zu Ausführungen aus dem Stand der Technik mit lediglich einem einzigen Drehschieber zur Betätigung der Zuschaltrohre für die beiden gegenüberliegenden Zylinderreihen der Brennkraftmaschine. Aufgrund des kleinen Totvolu- mens verbessert sich die Schwingungsaufladung der Zylinder.
Die erfindungsgemäße Saugrohranlage besitzt grundsätzlich zwei Freiheitsgrade aufgrund der Drehmöglichkeit jeder Schaltwalze. Dennoch kann es zweckmäßig sein, beide Schaltwalzen über eine gemeinsame Stelleinrichtung zu betätigen, wodurch ein Freiheitsgrad kinematisch gekoppelt wird. In einer alternativen Ausführung kann es aber auch vorteilhaft sein, die beiden Schaltwalzen über separate Steuer- bzw. Stelleinrichtungen zu verstellen.
Zusätzlich zu der Aufgabe, den Querschnitt der Zuschaltrohre zu öffnen bzw. zu sperren, kann jede Schaltwalze die Funktion einer Strömungshilfe für die Saugrohre zu den Zylindern übernehmen, in dem zwischen benachbarten Durchbrüchen in jeder Schalt- walze, welche für die Zuschaltrohre vorgesehen sind, zusätzliche Strömungsausnehmungen mit seitlich begrenzenden Strömungsflanken in die Schaltwalze eingebracht sind und diese Strömungsausnehmungen bzw. diese Strömungsflanken der Einströmöffnung jedes Saugrohres unmittelbar vorgelagert sind. Die Strö- mungsflanken dienen als Quasi-Verlängerung des Saugrohres bzw. als Umlenkunterstützung für die zuzuführende und in die Einströmöffnung einströmende Verbrennungsluft aus dem Ansaugverteiler. Diese Funktion kann sowohl in Sperrstellung als auch in Freigabestellung der Schaltwalze für die Zuschaltrohre einge- nommen werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, mit zwei unabhängig ausgebildeten Schaltwalzen, die jeweils zuschaltbare Zuschaltrohre versperren bzw. freigeben, wobei die in Fig. 1 gezeigte rechte Schaltwalze in ihrer Sperrposition steht,
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit der rechten Schaltwalze in Öffnungsstellung.
In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den Zeichnungen im Schnitt dargestellte Saugrohranläge 1 ist für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt, welche zwei Zylinderreihen aufweist, in denen jeweils eine Mehrzahl von Zylindern in einer Reihe hintereinander liegend angeordnet sind. Die Saugrohranläge 1 umfasst Saugrohre 2 und 3, die sich zu unterschiedlichen Seiten der Saugrohranlage erstrecken und den gegenüberliegenden Zylinderreihen der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Über die Saugrohre 2 und 3 ist den Zylindern der gegenüberliegenden Zylinderreihen Verbrennungsluft zuzuführen. Jedem Saugrohr 2, 3 ist jeweils ein Zuschaltrohr 4 bzw. 5 zugeordnet, über das bedarfsweise zusätzliche Verbrennungsluft zugeführt werden kann. Jedes Zuschaltrohr 4 bzw. 5 mündet in das ihm zugeordnete Saugrohr 2 bzw. 3. Sämtliche Saugrohre 2 und 3 und sämtliche Zuschaltrohre 4 und 5 für die beiden Zylinderreihen zweigen von einem Ansaugverteiler 10 ab, der sich ü- ber die Länge der Saugrohranlage erstreckt und über den die
Saugrohre und die Zuschaltrohre mit Verbrennungsluft versorgt werden. Die Zuschaltung bzw. das Absperren der Zuschaltrohre 4 und 5 erfolgt mittels Schaltwalzen 6 bzw. 7, die sich über die axiale Länge der Saugrohranlage 1 erstrecken und die Zuschaltrohre 4 bzw. 5 für jede Zylinderreihe schneiden und drehbar gelagert sind. In jede Schaltwalze 6 bzw. 7 sind im Bereich der Zuschaltrohre Durchbrüche 9 eingebracht, die durch eine Drehung der Schaltwalzen zwischen einer den Querschnitt des Zuschaltrohrs sperrenden und einer das Zuschaltrohr freigebenden Position zu verstellen sind. In Fig. 1 ist die durch das Zuschalt- röhr 4 verlaufende Schaltwalze 6 in ihrer Sperrposition dargestellt, in welcher der Durchbruch 9 nicht in Strömungsrichtung, sondern auf die seitlichen, begrenzenden Wandungen gerichtet ist. In Fig. 2 ist die Schaltwalze 6 in Freigabestellung geschaltet, in welcher der Durchbruch 9 mit der Strömungsrichtung durch das Zuschaltrohr 4 fluchtet. Die Verstellung zwischen Sperrposition und Freigabeposition erfolgt zweckmäßig durch eine 90°-Drehung der Schaltwalzen.
Beide Schaltwalzen 6 und 7 sind nahe des Mündungsbereiches der Zuschaltrohre in das jeweils zugeordnete Saugrohr angeordnet, wodurch in Sperrposition das Totvolumen im Bereich der Einmündung des abgesperrten Zuschaltrohrs minimiert ist . Des Weiteren sind beide Schaltwalzen an einem mittleren Trennsteg 8 gelagert, der sich zweckmäßig ebenfalls über die Länge der Saug- rohranlage 1 erstreckt.
Wie der in den Fig. 1 und 2 links dargestellten Schaltwalze 7 zu entnehmen, die der Schaltwalze 6 gegenüberliegt, ist der Einströmöffnung 11 des Saugrohres 2, dem das Zuschaltrohr 4 zu- geordnet ist, eine Strömungsausnehmung 12 sowie gegenüberliegende Strömungsflanken 13 und 14 in der Schaltwalze 7 zugeordnet. Derartige Strömungsausnehmungen 12 sowie Strömungsflanken 13 und 14 sind jeder Einströmöffnung sämtlicher Saugrohre zugeordnet, wobei sich die Strömungsausnehmung 12 sowie die zuge- ordneten Strömungsflanken 13 und 14 jeweils zwischen zwei benachbarten Durchbrüchen 9 in den Schaltwalzen befinden. Jede der beiden Schaltwalzen 6 und 7 besitzt demzufolge über die a- xiale Länge gesehen jeweils abwechselnd einen Durchbruch zum Schalten eines Zuschaltrohres und eine Strömungsausnehmung mit seitlichen Strömungsflanken 13 und 14 als Strömungsunterstützung für die Saugrohre.
Die Strömungsausnehmung 12 sowie die sie seitlich begrenzenden Strömungsflanken 13 und 14 dienen als Strömungshilfe für die Zuströmung der Verbrennungsluft aus dem Ansaugverteiler 10 in die Einströmöffnung 11 des Saugrohres. Die Strömungsflanken 13 und 14 erstrecken sich über einen kleinen Winkelabschnitt, wobei die Strömungsflanke 13 eine größere Länge aufweist als die gegenüberliegende Strömungsflanke 14. Durch die Strömungsflanken 13 und 14 wird eine Quasi-Verlängerung der Saugrohrlänge erzielt. Auch bei einer für das Schalten der Zuschaltrohre erforderlichen Drehung der Schaltwalze bleibt grundsätzlich der Vorteil der verbesserten Zuströmung in das Ansaugrohr erhalten, da auch bei einer um 90° verdrehten Schaltwalze die beiden Strömungsflanken 13 und 14 näherungsweise in einer Flucht mit den Wandungen des jeweils zugeordneten Saugrohres liegen.

Claims

Patentansprüche
1. Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, - mit einem Ansaugverteiler (10) , mit Saugrohren (2, 3), die einenends mit dem Ansaugverteiler (10) kommunizieren und anderenends zu jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine geführt sind, mit zusätzlichen Zuschaltrohren (4, 5), die jeweils einem Saugrohr (2, 3) zugeordnet sind und einenends ebenfalls mit dem Ansaugverteiler (10) kommunizieren, mit zwei Schalteinrichtungen, die jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind und über die die Zuschaltrohre (4, 5) für jeweils eine Zylinderreihe zuschaltbar bzw. absperrbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede der beiden Schalteinrichtungen als Schaltwalze (6, 7) ausgebildet ist, die drehbar gelagert ist und durch sämtliche Zuschaltrohre (4, 5) geführt ist, welche jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind, wobei in die Schaltwalze (6, 7) mit jedem Zuschaltrohr (4, 5) fluchtende Durchbrüche (9) eingebracht sind, die durch eine Drehung der Schaltwalze (6, 7) zwischen einer den Querschnitt der Zuschaltrohre (4, 5) freigebenden und einer sperrenden Position zu verstellen sind.
2. Saugrohranläge nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Schaltwalzen (6, 7) über ein gemeinsames Stellglied gekoppelt sind.
3. Saugrohranlage nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zuschaltrohre (4, 5) in die Saugrohre (2, 3) einmünden und die Schaltwalzen (6, 7) benachbart zum Mündungsbereich der Zuschaltrohre (4, 5) verlaufen.
4. Saugrohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in jeder Schaltwalze (6, 7) zwischen den Durchbrüchen (9) für die Zuschaltrohre (4, 5) zusätzliche Strömungsausnehmungen (12) eingebracht sind, die Einströmöffnungen (11) der Saugrohre (2, 3) vorgelagert sind und als Strömungshilfe für diese Saugrohre (2, 3) dienen.
PCT/EP2003/012775 2002-11-14 2003-11-14 Saugrohranlage für eine mehrzylinder-brennkraftmaschine mit zwei zylinderreihen WO2004044400A1 (de)

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