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Title:
INDUCTION DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/011332
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an induction device for an internal combustion engine comprising an induction pipe having dimensions which can be varied in predetermined limits. According to the invention, a supercharging of the resonance tube or ram tube can be produced in the entire induction pipe, and the dimensions of at least one ram tube (S) and of at least one resonance tube (R) coupled via a resonance volume (43) can be continuously varied in predetermined limits.

Inventors:
LEIPELT RUDOLF (DE)
PAFFRATH HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/005907
Publication Date:
March 02, 2000
Filing Date:
August 11, 1999
Export Citation:
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Assignee:
MANN & HUMMEL FILTER (DE)
LEIPELT RUDOLF (DE)
PAFFRATH HOLGER (DE)
International Classes:
F02B27/02; (IPC1-7): F02B27/02
Domestic Patent References:
WO1998035146A11998-08-13
Foreign References:
DE3843690A11990-07-05
EP0848145A21998-06-17
EP0225620A21987-06-16
DE19523107A11997-01-02
DE4133815A11993-04-15
Attorney, Agent or Firm:
Voth, Gerhard (Filterwerk Mann + Hummel GmbH Ludwigsburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. 1) Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer in vorgegebenen Grenzen veränderbaren Geometrie des sich ergebenden Ansaugrohres, dadurch gekennzeich net, dass wahlweise eine Resonanzoder Schwingrohraufladung im gesamten Ansaugrohr herstellbar ist und dass die Geometrie jeweils mindestens eines Schwingrohres (S) und eines über ein Resonanzvolumen (43,43) gekop pelten Resonanzrohres (R) in vorgegebenen Grenzen ver änderbar ist.
2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Länge des Schwingrohres (S) und/oder des Reso nanzrohres (R) stufenlos verstellbar ist.
3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine ent sprechende Zahl der Schwingrohre (S) mit dazwischen liegenden Resonanzrohren (R) vorhanden sind, dass in den Resonanzrohren (R) von einer mittig gelagerten Welle (5) drehbar angetriebene Verstellscheiben (4a) angeordnet sind, die die wirksame Länge des Resonanz rohres (R) von einem Vorsammler (24) bis zu dem Reso nanzvolumen (42,43) stufenlos verändern und dass in den Schwingrohren (S) von der mittigen Welle (5) drehbar angetriebene Verstellscheiben (4b) angeordnet sind, die die wirksame Länge des Schwingrohres (S) vom Resonanzvolumen (42,43) bis zu den Zylindereinlässen der Brennkraftmaschine stufenlos verändern.
4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstellscheiben (4a, 4b) der Resonanzund Schwingrohre (R, S) drehbar miteinander mechanisch ge koppelt sind und eine gleichsinnige Veränderung der Re sonanzund Schwingrohrlängen ausführen.
5. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils eine gleiche Anzahl von Resonanzund Schwingrohren (R, S) beidseitig einer Resonanzschaltung (33,34) befinden, die im geöffneten Zustand die jewei ligen Resonanzvolumen (42,43) miteinander verbindet zur Schwingrohraufladung und im geschlossenen Zustand die jeweiligen Resonanzvolumen (42,43) trennt zur Resonanz rohraufladung.
6. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Verstellmotor (10) sowohl für die Drehwinkelände rung der Verstellscheiben (4a, 4b) und für die Betäti gung der Resonanzschaltung (33,34) angeordnet ist.
7. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Verstellmotor (19) einen mittigen Riemenantrieb (9) oder eine Getriebe antreibt, der oder das aber die Welle (5) die Verstellung der Verstellscheiben (4a, 4b) und der Resonanzschaltung vornimmt.
8. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Resonanzschaltung aus einer feststehenden Dicht schaltscheibe mit einem Fenster (34) und einer mit den Verstellscheiben (4a, 4b) mitdrehenden entsprechend mo difizierten Verstellscheibe mit einem Fenster (33) be steht.
9. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Resonanzschaltung aus einer feststehenden Dicht schaltscheibe mit einem Fenster (34) und einer verän derbaren Irisblende mit mindestens einer Lamelle (50) besteht.
10. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ei ne Resonanzaufladung in der Ansaugvorrichtung (1) rea lisiert ist, wobei die Resonanzrohre (R) und die Schwingrohre (S) so ausgebildet sind, dass bei einer bestimmten Drehzahländerung die Resonanzrohrlängen und die Schwingrohrlängen um unterschiedliche Beträge ver längert bzw. verkürzbar sind.
11. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass die unterschiedlichen Längen der Resonanzrohre (R) und der Schwingrohre (S) durch jeweilige Verstellschei ben (4a, 4b) unterschiedlichen Durchmessers realisiert sind, wobei das Gehäuse (2,3) der Ansaugvorrichtung in den Bereichen mit einer kleineren Verstellscheibe (4a, 4b) entsprechend eingezogen ist, bei Erhaltung des Rohrquerschnittes.
12. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine stufige Querschnittsverstellung mindestens eines Resonanzrohres (R) über eine Einschnürung der vom Ge häuse gebildeten Kanalwand in einem vorgegebenen Be reich des entsprechenden Resonanzrohres (R) durchführ bar ist.
13. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine stufige Querschnittsverstellung mindestens eines Resonanzrohres (R) aber eine verschiebbare Wand in dem vom Gehäuse gebildeten Kanal des entsprechenden Reso nanzrohres (R) durchführbar ist.
14. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) aber einen Schrittmotor, eventuell mit integrierter Ansteuerung oder aber einen Gleich strommotor mit Drehlageerkennung erfolgt.
15. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (31,32) zur Spannung des Antriebs riemens (11) im Antrieb (9) vorhanden ist, die so ge staltet ist, dass der Riemenzug in beiden Richtungen wirken kann.
16. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung der Schwingrohre (S) und Resonanzrohre (R) untereinander und zum Vorsammler (24) mittels Dichtscheiben (35) aus Federstahlblech erfolgt, die an der Stossstelle zum Gehäuse (1) der Ansaugvorrichtung eine elastische Dichtung (36) aufweisen und an einer Reibfläche (37) zwischen den Verstellscheiben (4a, 4b) zu liegen kommt.
17. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung der Schwingrohre (S) und Resonanzrohre (R) untereinander und zum Vorsammler (24) mittels Dichtscheiben (35) aus Kunststoff erfolgt, die an der Stossstelle zum Gehäuse (1) der Ansaugvorrichtung eine elastische Dichtung (36) aufweisen und an einer Reib fläche (37) zwischen den Verstellscheiben (4a, 4b) zu liegen kommt.
18. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) der Ansaugvorrichtung (1) senkrecht derart geteilt ist, dass einzelne Scheiben (51) jeweils die Kontur der Resonanzrohre (R) und der Schwingrohre (S) mit den innenliegenden Verstellscheiben (4a, 4b) bilden.
19. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, dass an den Verstellscheiben (4a, 4b) Dichtlippen (54) an gebracht sind und dass die Dichtlippen (54) zwischen den Verstellscheiben (4a, 4b) und der in das Saugrohr hineinragenden umlaufenden Gehäusewand der jeweiligen Scheibe (51) abdichten.
20. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ansaugvorrichtung (1) durch Auffädeln der Gehäuse scheiben (51), der Verstellscheiben (4a, 4b) und dem Antrieb (9) vormontiert ist und anschließend eine dich tende Verbindung zweischen den Gehäusescheiben (51) herstellbar ist.
Description:
Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptan- spruchs.

Eine solche Ansaugvorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 39 21 081 bekannt. Diese bekannte Ansaugvor- richtung mit einer Saugrohranlage für eine Mehrzylin- der-Brennkraftmaschine weist einen zylindrischen An- saugverteilerraum und zu den einzelnen Zylindern füh- rende Einzelsaugrohre auf, die um den Ansaugverteiler- raum herum geführt und in Längsrichtung desselben ne- beneinander angeordnet sind. Zur Erzielung von zwei un- terschiedlichen Schwingrohrlängen steht jedes einzelne Saugrohr mit dem Ansaugverteilerraum aber zwei in einem Winkelabstand voneinander in der Umfangswand des An- saugverteilerraums vorgesehene Steueröffnungen in Ver- bindung.

In dem Ansaugverteilerraum dieser bekannten Ansaugvor- richtung ist ein rohrförmiger Drehschieber angeordnet, der für jedes Einzelsaugrohr mindestens einen Steuer- schlitz aufweist. Dieser Steuerschlitz steht in einer Endstellung des Drehschiebers mit der ersten Steueröff- nung in Verbindung, während die andere Steueröffnung von der Wand des Drehschiebers abgedeckt ist. Dadurch wird eine lange Schwingrohrlänge verwirklicht. Wird der Drehschieber in seine andere Endstellung gedreht, so wird die erste Steueröffnung von der Wand des Dreh- schiebers abgedeckt, der Steuerschlitz kommt mit der zweiten Steueröffnung in Verbindung, wodurch eine kurze Schwingrohrlänge eingestellt wird.

Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung ist darin zu sehen, daß keine stufenlose Einstellmöglichkeit für die Schwingrohrlänge gegeben ist. Dies bedeutet, daß ein Optimum an Leistungsausbeute nur in zwei eng begrenzten Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine möglich ist.

Die bekannten Einrichtungen betreffen dabei immer nur längenveränderliche Schwingrohrsauganlagen.

Es ist weiterhin aus der EP 0 848 145 A2 bekannt, eine stufenlose Veränderung der Schwingrohrlänge bei der An- sauganlage für einen V-Verbrennungsmotor vorzunehmen.

Bei dieser Anordnung ist eine Trommel als Drehschieber vorhanden, in die die angesaugte Luft axial eintritt und durch die die Luft in das tangential anliegende An- saugrohr führbar ist. Durch Drehen der Trommel ist hier die veränderbare Länge des für die Luft wirksamen An- saugrohres auf einfache Weise einstellbar.

Für sich gesehen ist ebenfalls ausder.........(wird bekannt, eine Umschaltung zwischen einer sogenannten Schwingrohr-und Resonanzrohraufla- dung in der Ansauganlage vorzunehmen.

AuEgabenstellung Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Ansaugvorrich- tung zu schaffen, die eine stufenlose Veränderung der Saugrohrgeometrie erlaubt und einfach in modularer Bau- weise herstellbar ist.

Vorteile der Erfindung Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Ansaugvorrichtung der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise ein modulares Saugrohrkonzept, insbesondere für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs rea- lisiert wird.

Das erfindungsgemäße Saugrohrkonzept betrifft eine An- saugvorrichtung mit einer besonders vorteilhaften Um- schaltung zwischen Resonanz-und Schwingrohraufladung der angesaugten Luft. Es wird hierbei ebenfalls eine stufenlose Schwingrohrlängenverstellung und eine stu- fenlose Resonanzrohrlängenverstellung ermöglicht, wobei auch eine stufige Resonanzrohrquerschnittverstellung durchführbar ist und mit der Schwingrohrsauganlage mit- geschaltet werden kann. Alle Verstelleingriffe können mit erfindungsgemäßen Ausführungsformen in vorteilhaf- ter Weise, beispielsweise mit nur einem gemeinsamen Stellmotor, erfolgen ; Teilfunktionen, z. B. Resonanz- rohrquerschnittsveränderung können dabei aber auch mit einem separatem Stellmotor durchgeführt werden.

Als wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Saug- rohrkonzeptes sind vor allem der modulare Aufbau anzu- führen, der das Prinzip der Ansaugvorrichtung auch für z. B. 3-, 4- oder allg. Mehrzylinder-Motoren geeignet macht. Weiterhin sind auf einfache Weise Veränderungen des Resonanz-oder Schwingrohrquerschnitts (z. B. für Motoren einer Familie mit gleichem Zylinderabstand) durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Verstellschei- ben mit kleinerem oder größerem Außendurchmesser durch- zuführen.

Bei weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen An- saugvorrichtung mit stufenlos verstellbaren Rohrlängen kann die erwähnte Umschaltung von Resonanzaufladung zu Schwingaufladung auch mit einer anderen Resonanzschal- tung durchgeführt werden.

Bei den zuvor beschriebenen Resonanzaufladesysteme ist der Luftaufwand der Brennkraftmaschine in einem gewis- sen Drehzahlbereich in vorteilhafter Weise verbessert.

Die Ursache für das bessere Betriebsverhalten mit Schwingrohraufladung bei diesen Motordrehzahlen liegt darin, daß das Resonanzsystem und das Schwingrohrsystem nur in einem bestimmten Bereich gut aufeinander abge- stimmt sind. Bei anderen Drehzahlen bewirkt das dort schlecht abgestimmte Gesamtsystem aus Resonanz-und Schwingrohren eine Verschlechterung des Betriebsverhal- tens, so dass dort, wie beschrieben, auf eine Schwin- grohraufladung umgeschaltet wird.

Die Umschaltung kann gemäß eines Ausführungsbeispiels dadurch umgangen werden, dass die Längen von Resonanz- rohr und Schwingrohr bei jeder Drehzahl optimal aufein- ander abgestimmt werden. Es kann dann durchgängig in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ein Reso- nanzaufladesystem benutzt werden. Der Aufwand für eine besondere Resonanzklappe entfällt hier und das Be- triebsverhalten des Motors wird je nach Auslegung sogar verbessert.

Bezüglich der Schwingrohre ist bei niedrigen Drehzahlen eher eine lange, bei hohen Motordrehzahlen eher eine kurze Schwingrohrlänge von Vorteil. Bei den Resonanz- rohren verhält sich dieser Zusammenhang ähnlich. Unter- schiedlich bei den beiden Rohren ist das Niveau der Rohrlänge und die bei Drehzahlerhöhung unterschiedlich starke Abnahme der Rohrlänge.

Worden mit n die Drehzahl der Brennkraftmaschine und mit LS und LR die Langen von Schwingrohr (LS) und Reso- nanzrohr (LR) bezeichnet, so gilt für die optimalen Rohrlängen : LSOpt =LSmax-KS* (n-n (LSmax)) und LRopt =LRmaX-KR* (n-n (LRmax)), wobei KS und KR Konstanten für die Schwingrohre (KS) und Resonanzrohre (KR) und n (LSmax) und n (LRmax) die zu- gehörigen Drehzahlen für die maximale Schwingrohrlänge bzw. Resonanzrohrlänge sind. Die Konstanten KS und KR können hierbei unterschiedlich sein, d. h. bei einer be- stimmten Drehzahlerhöhung müssen die Rohrlängen von Schwingrohr und Resonanzrohr um unterschiedliche Beträ- ge verkürzt werden.

Die Realisierung einer solchen Resonanzaufladung ist mit einer entsprechenden Abwandlung der zuvor beschrie- benen Ausführungsbeispiele auf einfache Weise möglich.

Sind die Rohrlängen von Schwingrohr und Resonanzrohr quasi auf einer Scheibe aufgewickelt, so lassen sich Unterschiede in den Konstanten KS und KR einfach durch verschiedene Durchmesser der Verstellscheiben realisie- ren.

Für den Fall, dass KR kleiner ist als KS, d. h. die Re- sonanzrohrlänge sich nicht so stark ändert wie die Schwingrohrlänge, läge der Unterschied darin, dass die Verstellscheiben der Resonanzrohre kleiner im Durchmes- ser wären und das Gehäuse für diese Rohre entsprechend eingezogen wäre, um den Rohrquerschnitt beizubehalten.

Für den Fall, daß KS kleiner ist als KR, verhielte sich der Sachverhalt umgekehrt, d. h. die Scheiben der Schwingrohre wären kleiner. Beim Aufbau des Saugrohres nach einem der eingangs beschriebenen Ausführungsbei- spiele ist darauf zu achten, dass die axialen Reibflä- chen an den Verstellscheiben von Schwingrohr und Reso- nanzrohr auf einem gleichem Radius liegen, auch wenn sich die Außendurchmesser der Verstellscheiben unter- scheiden.

Bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Resonanzklappe, d. h. die Scheiben mit Fenstern und gegebenenfalls einer Irisblende und damit im Prinzip die Resonanzschaltung entfallen. Stattdessen würden ge- schlossene Wände mit mittigem Durchtritt für die Welle den Resonanzsammler abschließen. Der Aufbau des Saug- rohres in der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung blie- be ansonsten unverändert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der er- findungsgemäßen Ansaugvorrichtung wird in vorteilhafter Weise der Aufbau des Gehäuses der Ansaugvorrichtung und insbesondere die interne Abdichttechnik so verbessert, dass das Saugrohr kostengünstiger hergestellt werden kann und dabei auch die Modularisierung gefördert ist.

Die Ansaugvorrichtung wird hierbei nicht mehr längs, d. h. in der Ebene der Drehachse der im Saugrohr enthaltenen Verstellscheiben, sondern senkrecht dazu geteilt. Das um- gebende Gehäuse wird ähnlich wie das Innenleben, die Ver- stellscheiben, aus einzelnen Scheiben aufgebaut. Die an- sonsten notwendigen Dichtscheiben entfallen. Stattdessen werden an die Verstellscheiben, vorzugsweise an den äuße- ren Teil der jeweils aus zwei Teilen aufgebauten Ver- stellscheibe, Dichtlippen angespritzt Die Dichtlippen dieser Ausführungsform dichten zwischen den Verstellscheiben und der in das Saugrohr hineinragen- den umlaufenden Gehäusewand, die die Funktion der Dicht- scheiben übernimmt. Die Verstellscheibe, oder nur deren Teil, der die Dichtlippen trägt, muss hier nicht aus dem Gehäusewerkstoff sein. Das Material soll die Erfordernis- se der Dichtlippengeometrie und der Reibung zum Gehäuse berücksichtigen. Die Anforderungen hinsichtlich Maßhal- tigkeit und Planlauf an die Verstellscheiben werden mit diesem alternativen Konzept geringer.

Die Verstellscheiben sind nachwievor auf einer Welle auf- gefädelt. Sie sind nicht mehr mit einer Feder verspannt.

Zumindest an den Stirnseiten des Gehäuses sind Endschei- ben mit einer Wellenlagerung vorzusehen. Der Antrieb der Welle erfolgt in der weiter oben beschriebenen Art und Weise zur stufenlosen Verstellung der jeweiligen Rohrlän- gen.

Die Gehäusescheiben des zuletzt erwähnten Ausführungsbei- spiels sind, abgesehen von den Endstücken, die evtl. an- ders ausgeführt sind, alle identisch. Die Verstellschei- ben ebenso. Der modulare Aufbau des Saugrohres wird da- durch deutlich vereinfacht. Je nach der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine und dem jeweiligen Saugrohrkonzept werden unterschiedlich viele Verstell-und Gehäuseschei- ben montiert. Je nach Konzept werden die einzelnen Gehäu- se-bzw. Verstellscheiben alle in gleicher Orientierung montiert (z. B. bei Reihenmotor mit nur Schwingrohraufla- dung) oder wechselweise um z. B. 180° verdreht montiert (z. B. bei Kombination aus Resonanz-und Schwingrohraufla- dung). Die Rohrabzweige aus diesen Gehäusescheiben hinaus sollten dabei komplett in der Gehäusescheibe liegen. Die entsprechenden Rohrstücke müssen dadurch nicht durch eine Montage zweier benachbarter Gehäusescheiben erzeugt wer- den, wodurch die Verbindung der Gehäusescheiben unterein- ander deutlich vereinfacht wird.

Die Verbindung der Gehäusescheiben untereinander kann auf einfache Weise nach dem Nut und Feder Prinzip erfolgen, die Nut und die Feder haben dabei kreisförmig umlaufend eine unveränderte Geometrie. Die Verbindung kann z. B. durch Schnappen, z. B. mit einem Dichtring, oder Schweißen erfolgen. Dazu kann vorteilhafterweise das gesamte Saug- rohr vormontiert und vorgespannt werden, um dann in einem Arbeitsgang alle Gehäusescheiben mittels Laserschweißen mit den jeweils benachbarten Scheiben zu verbinden.

Das Saugrohr kann zur Vereinfachung des Prinzips und der Ausführung von den dem Zylinderkopf zugewandten, d. h. stromab des Saugrohrgrundkörpers liegenden Schwingroh- rendstücken getrennt werden. Die Schwingrohrendstücke und Grundkörper werden z. B. mittels Gummimuffen verbunden.

Auch ein evtl. vorhandener, weiter oben beschriebener Vorsammler, bzw. die Rohrleitung zu diesem, kann auf ver- gleichbare Weise angebunden werden. Ist kein Vorsammler vorhanden, kann die Einströmung aus der Drosselklappe in den inneren Sammelraum auch axial erfolgen.

Das zuvor beschriebene, mit einzelnen Scheiben aufge- baute Gehäuse kann mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wobei das Nut und Feder Prinzip in jedem fall funktioniert. Die Möglichkeit, durch ent- sprechende Gestaltung der durch das Gehäuse gebildeten äußeren Resonanzrohrwand ein Resonanzrohr je Resonanz- sammler verschließen zu können, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel möglich und sinnvoll.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbil- dungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung darge- stellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen : Figur 1 einen Schnitt durch eine Ansaugvorrichtung mit einer Kombination aus veränderbaren Resonanz- und Schwingrohren für eine 6-zylindrige Brenn- kraftmaschine ; Figur 2 einen Schnitt durch ein Schwingrohr nach dem Schnitt B-B aus der Figur 1 ; Figur 3 einen Schnitt durch ein Resonanzrohr nach dem Schnitt C-C aus der Figur 1 ; Figur 4 eine schematische Draufsicht auf die An- saugvorrichtung nach der Figur 1 mit einem Vor- sammler für die Ansaugluft ; Figur 5 und 5a einen Schnitt durch eine mittige Antriebseinheit für die Drehung von Stellscheiben zur Veränderung der Schwing-und Resonanzrohrlän- gen und-querschnitte und mit Schaltscheiben nach dem Prinzip aneinander vorbeidrehender Fenster und einem Detailschnitt eines Riemenspanners ; Figur 6 und 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltscheibe nach dem Prinzip der Irisblende in unterschiedlichen Schaltstellungen ; Figur 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der Schaltscheibe nach dem Prinzip der Irisblende mit einer Vielzahl von Lamellen ; Figur 9 ein Prinzipbild der veränderbaren Reso- nanzvolumina in der Ansaugvorrichtung ; Figur 10 ein Diagramm der sich ergebenden Längen und Querschnitte der Schwing-und Resonanzrohre in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Stell-und Schalt- scheiben und Figur 11 einen Schnitt durch ein Ausführungsbei- spiel einer Ansaugvorrichtung mit einem aus Schei- ben zusammengesetzten Gehäuse.

Beschrelbung der AusführungsbelspleGe Eine in Figur 1 gezeigte Ansaugvorrichtung für eine hier nicht näher erläuterte Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse 1 auf, das aus einzelnen Funktionsbereichen aufgebaut ist, wobei die mit S bezeichneten Bereiche Schwingrohre und die mit R bezeichneten Bereiche Reso- nanzrohre darstellen. Zur Erläuterung dieser Bereiche wird zusätzlich auf Figur 2 und Figur 3 verwiesen, wo- bei die Figur 2 einen Schnitt durch eine Schwingrohr S nach der Schnittlinie B-B aus der Figur 1 und die Figur 3 einen Schnitt durch ein Resonanzrohr R nach der Schnittlinie C-C aus der Figur 1 zeigen.

Das Schwingrohr S nach der Figur 2 ist beim Ausfüh- rungsbeispiel ein Kunststoffteil, das aus einem oberen Gehäuseteil 2, einem unteren Gehäuseteil 3 und einer drehbaren Stellscheibe 4b im Inneren besteht, wobei die jeweiligen Gehäuseteile 2 und 3 Bestandteil der ent- sprechenden Gehäuseteile der Ansaugvorrichtung sind.

Die jeweiligen Stellscheiben 4b der Schwingrohre S und der Resonanzrohre R sind, wie aus der Figur 1 ersicht- lich, auf einer drehbaren Welle 5 angeordnet. Die Welle 5 ist in zwei Lagerdeckeln 6 und 7 gelagert und kann entweder mit einem Elektromotor 8 direkt oder mit einen Riemenantrieb 9 und einem Elektromotor 10 als Aktuator angetrieben werden.

Die Verstellscheiben 4a (Figur 3) und 4b (Figur 2) kön- nen vorzugsweise aus Kunststoff sein, wobei diese evtl. mehrteilig sind und zu einer Scheibe zusammengefügt werden, durch z. B. Schnappen, Schweißen, Kleben oder ähnliches. Ein Verdrängungsvolumen in den Verstell- scheiben 4a, 4b am äußeren Umfang ist geeignet, das Vo- lumen im sich ergebenden inneren Resonanzammlervolumen auf ein gewünschtes Maximalvolumen zu begrenzen. Die Resonanzrohre R, die üblicherweise zwei Rohre von ent- sprechend größerem Querschnitt als die Schwingrohre sind, sind beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel für den 6-Zylindermotor aufgelöst in 2x2 Rohre von Schwingrohrdurchmesser. Damit können alle Verstell- scheiben 4a, 4b mit Ausnahme der beiden innen liegen- den, die wie weiter unten erläutert zugleich Schalt- scheiben sind, genau gleich sein.

Die Befestigung der Verstellscheiben 4a, 4b für das Re- sonanzrohr R und das Schwingrohr S auf der Welle 5 er- folgt winkelversetzt (z. B. : um 180°). Mit an den Ver- stellscheiben 4a, 4b anliegenden Querdichtungen 29 wird ein sonst möglicher Kurzschluss der Luftströmung am Einbauort der Querdichtung 29 vermieden. Eventuell kön- nen die inneren Scheiben (Schaltscheiben) anders aus- geführt werden, um einen größeren Querschnitt für die Umschaltung zwischen der unten noch erläuterten Schwin- grohr-und Resonanzaufladung zu erhalten.

Die gesamte Ansaugvorrichtung 1 ist somit in Schalen- bauweise, vorzugsweise aus Kunststoff, aufgebaut und besteht aus den zwei Gehäuseteilen 2 und 3, den Lager- deckeln 6 und 7 für die Welle 5, wobei eine weiterer Bereich 11 der Gehäuseteile eine Abdeckung für den Rie- menantrieb 9 darstellt und einem weiter unten beschrie- bener Deckel eines Vorsammlers für die angesaugte Luft vorhanden ist. Die Verbindung dieser Gehäuseteile kann mittels Schweißen, Schrauben und/oder Schnappen, Kle- ben, Umspritzen, Warmnieten, Kaltnieten oder Klammern etc. erfolgen. Die zentrale Welle 5 kann hierbei entwe- der durchgehend ausgeführt werden oder im Aufsteckbe- reich der mittigen Riemenscheibe für den Riemenantrieb 9 geteilt sein. Die Lagerung der Welle 5 an den Stirn- seiten der Ansaugvorrichtung 1 erfolgt in den Lagerdek- keln 6 und 7 bzw. in darin eingesetzte Lager. Die mit- tige Lageraufnahme im Bereich des Riemenantriebs 9 kann auch durch massive Stahlscheiben anstatt mit dünnen Dichtscheiben erreicht werden. Dieses sog. Stahlgerippe gibt dem Gehäuse der Ansaugvorrichtung eine Steifig- keit, wobei die Stahlscheiben gleichzeitig die Fixpunk- te bzgl. des Längenausgleichs sind. Toleranzen wirken sich ausgehend von den mittigen Stahlscheiben nach au- ßen in beide Richtungen aus.

Die Funktion der Ansaugvorrichtung wird zunächst anhand der Figuren 2 und 3 erläutert. Die Verstellscheiben 4a (Figur 3) und 4b (Figur 2) sind gemäß dem Pfeil 20 um einen Winkel von ca. 270° drehbar und weisen ein auf Speichen 21a, 21b angeordnetes Umfangselement 22a, 22b auf, das so ausgestaltet ist, dass es mindestens eine Verbindungsöffnung 23a, 23b freigibt. Die in der An- saugvorrichtung angesaugte Luft gelangt durch einen Vorsammler 24 gemäß Pfeil 25 nach der Figur 3 in das Resonanzrohr R.

Der Vorsammler 24 ist aus Figur 4 in der Draufsicht zu entnehmen, wobei die angesaugte Luft durch eine hier nicht dargestellte Drosselklappe in den Eingang 26 des Vorsammlers 24 einströmt.

Die angesaugte Luft strömt weiter durch das Resonanz- rohr R nach der Figur 3 gemäß dem Pfeil 25.1 und kann durch die Verbindungsöffnung 23a zentral in den Bereich der Verstellscheibe 4a und dann durch das gemeinsame Resonanzvolumen gemäß dem Pfeil 25.3 nach der Figur 2 durch die Verbindungsöffnung 23b in das axial benach- barte Schwingrohr S eintreten und gelangt so zum Ein- lass am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gemäß dem Pfeil 25.4 am Ausgang 28.

Bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Stellungen der Verstellscheiben 4a und 4b ist somit ein kurzes Saugrohr realisiert, da die Luft nicht die ganze Länge der Rohre R und S am äußeren Umfang durchströmen muss.

Aus Figur 5 ist der Antrieb 9 für die Verstellung der Verstellscheiben 4a und 4b aber die Riemenscheibe 11 und den Elektromotor 10 gezeigt. Der Antrieb 9 kann so ausgeführt werden, dass zusätzlich eine Lageerkennung der Riemenscheibe 11 oder des Motors 10 durchführbar ist.

Eine Vorrichtung zur Spannung des Antriebsriemens 30 ist aber Rollen 31 oder alternativ nach Figur 5a aber einen federnden Gleitschuh 32 realisiert. Ein Gehäuse- deckel 40 des Elektromotors 10 trägt hier gleichzeitig den Riemenspanner 31 oder 32 und sorgt gleichzeitig für die Befestigung des Elektromotors 10. Diese Abdeckung 40 kann schwingungsgedämpft ausgeführt sein. Die Vor- richtung zur Riemenspannung muS den beiden Drehrichtun- gen Rechnung tragen, und kann daher in Form einer beid- seitig von außen den Riemen 30 spannenden Einheit, wie erläutert mit Rolle 31 oder Gleitschuh 32, ausgeführt sein. Eine im Gehäusedeckel 40 drehbare Lagerung der Riemenspanneinrichtung beeinflußt deren Funktion posi- tiv, da der Leertrum stärker gespannt wird, wenn der Lasttrum den Riemenspanner auf seiner Seite wegbiegt.

Als Ausführungsformen des elektromotorischen Antriebs 9 bzw. 10 kommen auch weitere Aktuatoren in Frage. Zum Beispiel ein Schrittmotor, der eventuell mit einer in- tegrierten elektronischen Ansteuerung versehen ist oder ein Gleichstrommotor mit einer Lageerkennung, zum Bei- spiel über ein Potentiometer oder einen Inkrementalge- ber. Der Anbau dieser Aktuatoren kann alternativ zur dargestellten Ausführungsform auch Achse in Achse stirnseitig abstehend erfolgen. Er kann baukastenartig links oder rechts anbaubar mit Stirnradgetriebe sein, stirnseitig anliegend mit Schneckentrieb, stirnseitig nach innen eingesteckt oder in den Gehäusedeckel inte- griert sein.

Weiterhin ist in der Figur 5 entsprechend einem Schnitt D-D in der Figur 1 eine Vorrichtung zur Umschaltung zwischen Resonanz-und Schwingrohraufladung in der An- saugvorrichtung gezeigt, wobei auf der Welle 5 eine entsprechend modifizierte Verstellscheibe mit einem drehenden Fenster 33 und eine feststehende Dichtschalt- scheibe mit einem Fenster 34 vorhanden ist, deren Funk- tion weiter unten erläutert wird.

Auf der Welle 5 sind auch, wie aus der Figur 1 ersicht- lich, die Verstellscheiben 4a, 4b (hier in Summe 10 Stück) verdrehsicher befestigt, die aber leicht tau- melnd gelagert sind, um einen eventuellen Planschlag auszugleichen. Die Verstellscheiben 4a für die Schwin- grohre S und 4b für die Resonanzrohre R liegen wechsel- weise nebeneinander und drehen sich gleichsinnig. Die Schwingrohre S haben den Abstand der Zylinder der ange- schlossenen Brennkraftmaschine. Die Resonanzrohre R liegen in den sich ergebenden Lücken dazwischen. Dies führt zu einer sehr kompakten Bauweise.

Zwischen den Verstellscheiben 4a und 4b liegt jeweils eine, im Gehäuse feststehende Dichtgleitscheibe 35, beispielsweise aus Federstahlblech und einem äußeren angespritzten Dichtungsring 36. Der äußere, elastische Dichtungsring 36 dichtet hierbei gegen das Gehäuse 1 der Ansaugvorrichtung ab, wodurch ein zweigeteiltes Ge- häuse mit der unvermeidlichen Teilungsfuge einsetzbar ist. Der innere Bereich der Federstahlscheibe 35 ist Dichtung und zugleich idealer Reibpartner der Verstell- scheiben 4a und 4b, wobei der äußere Bereich der Feder- stahlscheibe 35 durch eine wellmembranähnliche Prägung für eine toleranzausgleichende Entkopplung zwischen der Dichtung außen und der Dicht-/Gleitfläche innen sorgt.

Mit dem oben beschriebenen Antrieb kann über eine Dre- hung der Achse 5 das anhand der Verstellscheiben 4a und 4b nach den Figuren 2 und 3 beschriebene Verstellprin- zip für die Veränderung der Schwing-und Resonanzrohr- längen und-querschnitte in Abhängigkeit vom Verstell- winkel durchgeführt werden. Wie erwähnt sind die Ver- stellscheiben 4a und 4b in den Figuren in der kurzen Stellung dargestellt. Die Verstellscheiben 4a und 4b können um ca. 270° im Uhrzeigersinn gedreht werden. Da hier alle Verstellungen von ein und dem selben Antrieb 9 ausgeführt werden, sind die Größen bei festliegender Geometrie nicht unabhängig voneinander einstellbar. Das gegenseitige Zusammenspiel der einzelnen Veränderungen muß bereits bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

Abweichend vom hier dargestellten Konzept kann z. B. die anhand der Figur 5 beschrieben Umschaltung zwischen Schwingrohr-und Resonanzrohraufladung oder die Reso- nanzrohrquerschnittsänderung auch mit einem separatem Stellmotor erfolgen. Durch das Einfügen von Freiläufen und Federn können z. B. Resonanzrohrverstellscheiben 4b und Schwingrohrverstellscheiben 4a funktionell entkop- pelt werden.

In dem in der Figur 5 dargestellten Fall handelt es sich um eine Schwingrohraufladung, wenn sich beide Re- sonanzsammlervolumen 42 und 43 durch das Öffnen des Verbindungsquerschnitts der Fenster 33 und 34 nahezu wie ein einziger Resonanzsammler verhalten. Resonanz- aufladung liegt vor, wenn der Verbindungsquerschnitt geschlossen ist. Die Umschaltung erfolgt mittels der anhand der Figur 5 beschriebenen Verstell-und Dicht- schaltscheiben, die gegeneinander verdrehbarer sind und von denen eine gehäusefest ist, d. h. sich nicht dreht.

Die andere kann gegenüber den Verstellscheiben 4a und 4b fest sein oder auch mittels Freilauf, Feder oder ähnlichem entkoppelt werden, so daß der maximale Ver- drehwinkel dieser Scheiben ungleich dem der Verstell- scheiben sind (in diesem Fall sind evtl. auch größere Fensterquerschnitte realisierbar). Der Verbindungsquer- schnitt zwischen den Resonanzsammlern 42 und 43 Samm- lern ist geöffnet, wenn sich die Fenster 3 und 34 in beiden Schaltscheiben überdecken, sonst ist er ge- schlossen.

Die Gestaltung der Geometrie der Fenster nach der Figur 5 kann zur Gestaltung der Öffnungscharakteristik (hier der Öffnungsquerschnitt zwischen den Resonanzvolumen 42 und 43 über dem Verdrehwinkel) benutzt werden. Der Querschnitt sollte bei 6-Zylindermotoren mindestens 1,5 bis 2,0 mal so groß sein wie der Schwingrohrquer- schnitt. Alternativ sind auch Lösungen nach dem Prinzip eines Foto-Objektives mit einer Irisblende möglich, die in Figur 6, Figur 7 und Figur 8 dargestellt sind. Da- bei werden bei der Figur 6 und 7 schwertartige Lamellen 50 um eine Achse 51 in die Ebene des Fensters 52 ge- schwenkt. Diese Lamellen 50 können das Fenster 52 frei- geben oder dicht verschließen. Die Ansteuerung kann mittels eines Nockens 53 an der Lamelle 50 und einer Führung durch die verstellscheibenfeste Dichtschalt- scheibe 54 erfolgen. Die Führung kann dabei komplett von dieser Dichtschaltscheibe 54 übernommen werden, es sind keine Rückstellfedern oder ähnliches erforderlich.

Die Figur 6 zeigt die geöffnete und die Figur 7 die ge- schlossene Stellung.

Aus Figur 8 ist als drittes Ausführungsbeispiel eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 6 und 7 zu entnehmen. Hier sind eine Anzahl von Lamellen 55 so angeordnet, dass sie jeweils um einen Drehpunkt 56 so verschoben werden können, dass sich eine verän- derliche Irisblende ergibt. Die Führung der Lamellen 55 um den Drehpunkt 56 kann hier beispielsweise mittels eines Innenzahnkranzes 57 (der hier nur ausschnittswei- se gezeigt ist) an entsprechenden Nocken an den Lamel- len, in vergleichbarer Weise wie anhand der Figuren 6 und 7 erläutert, vorgenommen werden.

In Figur 9 ist schematisch gezeigt, wie die Ansaugluft durch eine Drosselklappe 41 in den Vorsammler 24 ge- langt, dann durch die in Länge und Querschnitt verän- derbaren Resonanzrohre R in ein Resonanzvolumen 42 und 43 und dann in die an die Zylindereinlässe angeschlos- senen Schwingrohre S strömt. Die beiden Resonanzvolumen 42 und 43 sind über die beispielsweise in der Figur 5 dargestellten Fenster 33 und 34 zusammenschaltbar oder trennbar. Dadurch erfolgt eine Umschaltung zwischen Re- sonanz-und Schwingrohraufladung in der Ansaugvorrich- tung.

Die Abdichtung der einzelnen Schwing-und Resonanzrohre R und S untereinander und der Schwingrohre S zum Reso- nanzsammler 42,43 ist bei der Erfindung wichtig für die Funktion des Saugrohres. Die Dichtung 36 (vgl. Fi- gur 1) am äußeren Umfang der Dichtscheiben 35 ermög- licht insbesondere die Abdichtung zwischen den Schwin- grohren S an der Stoßstelle der Gehäusedeckel 2 und 3.

Die Abdichtung zwischen dem Schwingrohr S und dem Reso- nanzsammler erfolgt an einer Reibfläche 37 zwischen Fe- derstahlblech der Dichtscheibe 35 und der jeweiligen Verstellscheibe 4a, 4b.

Die Verstellscheibenpakete der linken und rechten Hälf- te der Ansaugvorrichtung 1 werden mittels Federn ver- spannt. Die Stärke der Federvorspannung ist experimen- tell zu ermitteln. Sie muss gerade so hoch sein, dass die Scheiben dicht genug aneinander anliegen und die Reibung trotzdem noch klein genug bleibt um die nötige Antriebsleistung so gering wie möglich zu halten. Die Federspannung sollte bei Längentoleranzen in den Schei- benpaketen nicht zu stark schwanken (kleine Federkon- stante). Die Federn 38 und 39 befinden sich an den Stirnseiten in den Lagerdeckeln 6 und 7.

In Figur 10 ist ein Diagramm der Veränderungen in der Geometrie der Ansaugvorrichtung 1 in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel der angetriebenen Welle 5 gezeigt. Die sogenannte Schwingrohrlänge ist der kürzeste Weg der Rohrquerschnittsmittellinie vom Resonanzsammler bis zum Einlassventil der Brennkraftmaschine hinter dem Ausgang 28 des Schwingrohres S nach der Figur 2. Sie wird durch Verdrehen der Verstellscheiben 4b verkürzt (vorteil- hafterweise z. B. bei hohen Motordrehzahlen) oder ver- längert (vorteilhafterweise z. B. bei niedrigen Mo- tordrehzahlen). Die in kurzen Stellungen abzweigenden totem Arme, d. h. die undurchströmten Rohrstücke, können bei Bedarf durch, hier nicht dargestellte, an die Ver- stellscheiben 4b angebrachte Zungen abgedeckt werden.

Die Schwingrohrlänge wird auch verstellt, wenn es sich eigentlich um eine Resonanzaufladung handeln soll, da die Drehung miteinander gekoppelt ist. Der Einfluss dieser Verstellung ist in diesem Fall aber von geringe- rer Bedeutung im Vergleich zur Resonanzrohrgeometrie.

Die Resonanzrohrlänge ist der kürzeste Weg der Rohr- querschnittsmittellinie des Rohres R vom Vorsammler 24 bis zur Mündung in den Resonanzsammler nach der Verbin- dungsöffnung 23a nach der Figur 3. Sie wird durch Ver- drehen der Verstellscheiben 4a verkürzt (vorteilhaf- terweise z. B. bei hohen Motordrehzahlen) oder verlan- gert (vorteilhafterweise z. B. bei niedrigen Motordreh- zahlen). Die in kurzen Stellungen abzweigenden toten Arme können auch hier bei Bedarf durch an die Verstell- scheiben 4a angebrachte Zungen abgedeckt werden. Die Resonanzrohrlänge wird auch verstellt, wenn es sich ei- gentlich um eine Schwingrohraufladung handeln soll, da die Drehung miteinander gekoppelt ist. Der Einfluss der Verstellung ist in diesem Fall aber von geringerer Be- deutung im Vergleich zur Schwingrohrgeometrie.

Der Resonanzrohrquerschnitt ist die Summe aller Rohr- querschnitte, die den Vorsammler 24 und einen Resonanz- sammler, wie oben beschrieben, verbinden. Im Falle ei- ner 6-zylindrigen Brennkraftmaschine liegen hier somit 2x2 Resonanzrohre vor. Davon kann jeweils eines in vor- teilhafterweise bei niedrigen Motordrehzahlen ver- schlossen werden, um den Querschnitt zu verringern.

Dies erfolgt am einfachsten mittels einer entsprechend Kanalgeometrie des Resonanzrohres R in der entsprechen- den Gehäusehälfte 2 nach der Figur 3. In der langen Re- sonanzrohrstellung ist hierbei jeweils auf einer Seite der Ansaugvorrichtung die Mündung eines Resonanzrohres zum Resonanzsammler durch das Überdecken mit der Wand der Gehäusehälfte 2 an einer Stelle 27 verschlossen. Es sind alternativ auch Einlegeteile denkbar, die in be- stimmten Positionen der Verstellscheibe 4a (in der lan- gen Position) das Durchströmen des Resonanzrohres R verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel nach Figur 11 zeigt alternativ ein Gehäuse 50 einer Ansaugvorrichtung, die in den we- sentlichen Funktionen den zuvor beschriebenen Ausfüh- rungsbeispielen entspricht, jedoch anstatt eines zwei- geteilen Gehäuses aus Ober-und Unterteil das aus Scheiben 51 zusammengesetztes Gehäuse 50 aufweist. Die sich somit senkrecht zur Welle 5 erstreckenden Gehäuse- scheiben 51 bilden jeweils die Resonanzrohre R und die Schwingrohre S und sind an einer Fügestelle 52 jeweils dichtend aneinander gepackt und miteinander verbunden.

Innen in den Rohre R und S sind die jeweiligen anhand der Figuren 2 und 3 beschriebenen Verstellscheiben 4a und 4b angeordnet, die ebenfalls aus Schalen aufgebaut sind und an einer Fügestelle 53 aneinandergefügt sind.

Die Verstellscheiben 4a und 4b nach der Figur 11 weisen an ihrem Umfang jeweils Dichtlippen 54 auf, die an der jeweiligen Scheibenwand bei der Drehung der Verstell- scheiben 4a und 4b gleiten können und trotzdem eine Ab- dichtung für den Ansaugstrom gewährleisten. Bei dem in der Figur 11 dargestellten Schnitt ist darüber hinaus auch ein Rohrabzweig bzw. ein Rohrstück 55 für die An- kopplung des Resonanzrohres R an den Anströmpfad bzw. an den Vorsammler gezeigt. Hierbei kann dieses Rohr- stück 55 komplett mit der jeweiligen Gehäusescheibe 51 hergestellt werden.