Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugrohr für eine Brennkammer mit einem Einlaßventil zur intermittierenden Verbrennung des angesaugten Brennstoff-Luft-Gemi schs .

Eine derartige Brennkammer liegt insbesondere bei Verbren¬ nungskraftmaschinen vor, d. h. bei Verbrennungsmotoren, aber auch bei Gasturbinen, z. B. sogenannten Holzwarth- Gasturbinen. Es sind jedoch auch Brennkammern denkbar, bei denen die durch die Verbrennung des Brennstoffs gebildeten Verbrennungsgase zu anderen Zwecken als zur Leistung von Arbeit verwendet werden, beispielsweise als Wärmeträger zur Zufuhr von Wärmeenergie.

Damit eine möglichst große Menge des Brennstoff-Luft-Ge- mischs bei jedem Öffnen des Ei nl aßventi 1 es in die Brennkammer gelangt, wird ein sogenannten Nachladen oder Vorladen der Brennkammer angestrebt.

Dieses Nachladen oder Vorladen kommt dadurch zustande, daß sich durch das Öffnen und Schließen des Ein! aßventi 1 es eine schwingende Gassäule in dem Ansaugrohr aufbaut, d. h. die Geschwindigkeit des Gases in dem Ansaugrohr ändert sich sinusförmig.

Die bekannten Ansaugrohre sind jedoch so ausgelegt, daß sich diese zum Nach! aden _. oder Vorladen notwendige schwin¬ gende Gassäule nur in einem bestimmten Frequenzbereich ausbilden kann. Um z. B. bei Verbrennungsmotoren hoher Drehzahl eine ausreichende Gemischzufuhr zu den Zylindern zu gewährleisten, wird ein Ansaugrohr mit entsprechend großem Querschnitt und einer solchen Länge eingesetzt, daß sich diese schwingende Gassäule ausbilden kann. Wenn die

Drehzahl wesentlich vermindert wird, ändert sich jedoch die Schwingung der Gassäule derart, daß der Nachlad- bzw. Vorladeffekt verlorengeht. Im Extremfall tritt durch das an dem geschlossenen Einlaßventil reflektierte Gas sogar Brennstoff aus dem Ansaugrohr aus.

We-i ^' irerrhi ^' πr soll der Vergaser oder die Einspritzdüse an ein-er S e-Ϊ e des Ansaugrohres angeordnet sein, an der die angesaugte Luft eine möglichst hohe Geschwindigkeit besitzt, um eine optimale Gemi schvertei lung zu erreichen. Da sich die Wellenlänge der schwingenden Gassäule und damit die ^' Lage der Maxima der Luftgeschwindigkeit im Ansaugrohr in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert, ist eine optimale Ges.chwindigkeitsvertei lung bei der herkömm¬ liehen Anordnung der Vergaser bzw. Einspritzdüse nur in einem bestimmten Drehzahl bereich gewährle stet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugrohr anzugeben, das für einen breiten Bereich der Frequenz des Einlaßvent ls optimal ausgelegt ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abmessungen des Ansaugrohres in Abhängigkeit von der Frequenz des Ei nl aßventi 1 es bzw. der Belastung steuerbar sind.

Das Ansaugrohr ist dabei vorzugsweise mit einer Einspritz¬ düse oder mit einem Vergaser versehen. Die Abmessungen des Ansaugrohres werden dann so gesteuert, daß sich stets ein Schwingungsmaximum der in dem Ansaugrohr schwingenden Gassäule an der Einspritzdüse bzw. der Vergaseröffnung befindet. Stattdessen kann das Ansaugrohr auch unveränder-

bare Abmessungen aufweisen, jedoch die Position der Einspritzdüse bzw. der Vergaseröffnung in axialer sowie gegebenenfalls radialer Richtung des Ansaugrohres in Abhängigkeit von der Frequenz des Ei nl aßventi 1 es steuerbar sein, so daß die Einspritzdüse bzw. die Vergaseröffnung stets an einem Schwingungsmaximum liegt.

Die Einspritzdüse kann sich auch unmittelbar vor dem Einlaßventil befinden oder z. B. bei einem Dieselmotor im Brennraum angeordnet sein.

Nachstehend sind anhand der Zeichnung bevorzugte Ausfüh- rungsfomren der Erfindung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. la und b die Seitenansicht eines Ansaugrohres nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und zwar mit vergrößertem Querschnitt und kurzer Länge bzw. mit verkleinertem Quer¬ schnitt und größerer Länge;

Fig. 1c einen Querschnitt durch eine Variante des Ansaugrohres nach Fig. la und 1b;

Fig. 2a und b einen Querschnitt bzw. Längsschnitt durch eine zweiter Ausführungsfor ^' m des erfindungs¬ gemäßen Ansaugrohres;

Fig. 2c einen Querschnitt durch eine Variante der zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen Ansaugrohres in perspektivischer Wiedergabe; und

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen Ansaugrohres im Längsschnitt. Gemäß Fig. la ist an einem- Ansaugrohr 1, welches die Verbindung zur Brennkammer 2 herstellt, eine Einspritzdüse 3 angeordnet, welche in das Ansaugrohr 1 Kraftstoff versprüht. Die Verbrennungsluft, die von der Bren kammer 2 angesaugt wird, strömt an der Einspritzdüse 3 unter Bildung eines Kraftstoff-Luftgemischs vorbei, welches in die Brennkammer 2 gelangt. Die Brennkammer 2 ist mit einem Einlaßventil 4 zu intermittierenden Verbrennung dieses Gemisches versehen.

Anstelle der Einspritzdüse 3 kann auch ein Vergaser vorgesehen sein.

Das in die Brennkammer 2 strömende Gas wird bei jedem Schfließen des _^ Ein! aßventi les 4 an demselben reflektiert und beim Öffnen des Ein! aßventi 1 es 4 durch den Unterdruck in der Brennkammer 2 beschleunigt. Dadurch bildet sich im Ansaugrohr 1 eine schwingende Gassäule aus, welche ein Nachladen, d. h. die Zufuhr einer zusätzlichen Menge an Brennstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer 2 vor dem Schließen des Ein! aßventi les 4 bewirkt.

Die Länge der einzelnen Schwingungen der Gassäule in dem Ansaugrohr 1 hängt bei vorgegebenem Durchmesser und Länge des Ansaugrohres von der Frequenz ab, mit der das Ein! aßventil4 betätigt wird, bei Verbrennungs¬ kraftmaschinen also von deren Drehzahl. Damit die für ein Nachladen erforderliche Anzahl der Schwingungen der Gassäule bei sich ändernder Frequenz des Einlaßventils erhalten bleibt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Durchmesser und/oder die Länge des Ansaugrohres 1 entspre¬ chend der Frequenz des Ein! aßventi 1 es 4 veränderbar auszubilden .

Bei der in Fig. la und b gezeigten Ausführungsform ist dazu das Ansaugohr 1 als Spirale ausgebildet, die aus bandförmigen Wendeln 5 besteht, die sich derart überlappen, daß das Ansaugrohr 1 am Umfang nach außen hin dicht ist.

Das als Spirale ausgebildete Ansaugrohr 1 kann zur weiteren Abdichtung auch in einem in Fig. la und 1b nicht dargestellten Überrohr angeordnet sein. Das Überrohr kann zugleich die Führung für das Ansaugrohr bilden. Auch kann ein Schlauch zur Abdichtung über dem Ansaugrohr 1 angeordnet sein.

Das so ausgebildete Ansaugrohr 1 dreht sich zusammen, wenn es in axialer Richtung auseinandergezogen wird bzw. die Wendeln 5 werden in Längsrichtung auseinanderge¬ schoben, wenn das Ansaugrohr 1 zusammengedreht wird.

Zum Auseinanderziehen des wendeiförmigen Ansaugrohres 1 aus der in Fig. la dargestellten Stellung größeren Durchmessers und geringerer Länge in die in Fig. 1b gezeigte Stellung geringeren Durchmessers und größerer Länge des Ansaugrohres 1 ist eine Vorrichtung 6 vorgese¬ hen, beispielsweise ein am Ende des Ansaugrohres 1 befestigtes Zugmittel. Die Vorrichtung 6, welche das Ansaugrohr 1 unter Querschnittsverringerung auseinander¬ zieht, wird durch irgendwelche geeignete Mittel in Abhängigkeit von der Frequenz des Ei nl aßventi 1 es , d. h. bei Verbrennungskraftmaschinen in Abhängigkeit von deren Drehzahl gesteuert. Das Ansaugrohr 1 ist dabei derart elastisch ausgebildet, daß es sich bei nachlassendem Zug der Vorrichtung 6 selbsttätig wieder unter Querschnittsvergrößerung zusa menz eht .

Bei einem Ansaugrohr 1 nach Fig. la und b wird gleich¬ zeitig mit der Längenänderung des Ansaugrohres 1 die Einspritzdüse 3 gegenüber dem Einlaßventil 4 verschoben, und zwar derart, daß es stets an einer solchen Stelle

angeordnet ist, an der die angesaugte Luft eine maximale Strömungsgeschwindig eit besitzt.

D. h. es wird die Position der Öffnung der Einspritzdüse in axialer Richtung in Abhängigkeit von der Frequenz des Einl aßventiles 4 derart geändert, daß diese Öffnung in den Bereich maximaler Luftgeschwindigkeit im Ansaug¬ rohr 1 bewegt wird.

Neben oder statt einer Bewegung in axialer Richtung kann die Öffnung der Einspritzdüsen auch in radialer Richtung im Ansaugrohr bewegbar sein, um sie, bezogen auf den Querschnitt des Ansaugrohres 1, in den Bereich maximaler Luftgeschwindigkeit zu bewegen.

Nach einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfüh¬ rungsform kann auch ein in seinen- Abmessungen nicht veränderbares Ansaugrohr vorgesehen sein und ausschlie߬ lich eine Änderung der Position der Öffnung des Vergasers bzw. der Öffnung der Einspr tzdüse im Ansaugrohr in Abhängigkeit von der Frequenz des Einl aßventi les durchge¬ führt werden.

Die Abhängigkeit zwischen der Frequenz des Ei nl aßventi 1 es 4 und den Abmessungen des Ansaugrohres 1 und/oder der Position der Öffnung des Vergasers 3 bzw. der Öffnung der Einspritzdüse braucht dabei keine feste vorgegebene Größe zu sein, vielmehr ist sie ihrerseits vorzugsweise einstellbar.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1c ist an dem Ansaug¬ rohr 1, das entsprechend Fig. la und 1b als Spirale mit sich überlappenden Wendeln ausgebildet ist, ein Ring 18 befestigt, der mit einem Stift 19 versehen ist, welcher in einem Schlitz 20 eines Überrohres 21 geführt ist. Durch den drehbaren und längs des Ansaugrohres 1 verschiebbaren Ring 18 kann der Druchmes-

ser und die Länge des Ansaugrohres 1 so gesteuert werden, daß die in Fig. 1c nicht dargestellte Einspritz¬ düse bzw. Vergaseröffnung im Ansaugrohr 1 bei sich änderner Frequenz des Ei nl aßvent 1 es an einem Schwingungs¬ maximum der in dem Ansaugrohr 1 schwingenden Gassäule sich befindet.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 wird der Querschnitt des Ansaugrohres 1 ' bzw. I ' ¹ geändert.

Dazu ist nach Fig. 2a und 2b in einem äußeren Rohr 7 ein Balg mit einem Schlauch 8 als Innenwand konzen¬ trisch angeordnet. An den abgedichteten Ringraum 9 zwischen dem äußeren Rohr 7 und dem Schlauch 8 ist eine Leitung 10 angeschlossen, mit der ein Strömungsmit¬ tel veränderlichen Drucks in den Ringraum 9 eingeführt wird. Der Druck dieses Strömungsmittels wird wiederum durch irgendwelche geeignete Mittel in Abhängigkeit von der Frequenz des Ei nl aßventi 1 es 4 bzw. der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine gesteuert, und zwar derart, daß bei hoher Frequenz des Einlaßventils 4 bzw. hoher Drehzahl der Verbrennungsmaschine der schlauch- förmige Balg 8 durch einen entsprechend geringen Druck im Ringraum 9 die in Fig. 2a mit ausgezogener Linie dargestellte Stellung großen Durchmessers annimmt, während der sich bei Nachlassen des Unterdrucks im Ringraum- 9 bei Verringerung der Frequenz des Einlaßven- tiles 4 bzw. der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine in die in Fig. 2a mit gestrichelter Linie dargestellte Stellung kleineren Durchmessers zusammenzieht.

Das Strömungsmittel wird im allgemeinen durch eine Flüssigkeit gebildet. Insbesondere bei Verbrennungskraft¬ maschinen mit Ansaugrohren großen Durchmessers, z.B.

einem Großdieselmotor, kann die Schwerkraft dazu führen, daß der Druck der Flüssigkeit auf die Innenwand des Balgs 8 im unteren Bereich größer ist als im oberen Bereich und damit die konzentrische Anordnung der Innenwand des Balgs 8 gegenüber dem Ansaugrohr 1 ' verl orengeht.

Um dies zu verhindern, können im Balg 8 sich in axialer und radialer Richtung erstreckende Trennwände 13 vorgese¬ hen sein. Die durch die Trennwände 13 getrennten Kammern des Balges 8 werden dann jeweils über nicht dargestellte Druckleitungen mit unterschiedlichen Drücken beauf¬ schlagt, um stets eine konzentrische Anordnung der Innenwand des Balgs 8 sicherzustellen.

Wie ' aus Fig. 2b ersichtlich, können ferner sich in Radialrichtung erstreckende Querwände den Balg 8 in Kammern 14, 15 und 16 unterteilen. Durch Beaufschlagung der Kammern 14, 15 und 16 über entsprechende nicht dargestellte Druckleitungen mit unterschiedlichen Drücken kann der Durchmesser der Innenwand des Balgs 8 bzw. des Ansaugrohres 1 ' somit auch in Axialrichtung verändert werden. Durch unterschiedliche Materi al stärke des Balgs 8 kann eine möglichst glatte Balgoberfläche erzielt werden.

In Fig. 2c ist eine Variante des Ansaugrohres gemäß Fig. 2a und b dargestellt, und zwar ist das Rohr 7' z.B. spiral- oder schl angenförmig gebogen, um die Baulänge des Ansaugrohres herabzusetzen.

Der Schlauch 8' ist dabei am Innenumfang der Biegung am Rohr 7 ' befestigt, d. h. er ist gegenüber dem Rohr 7' exzentrisch angeordnet, so daß sich ein im Querschnitt sichelförmiger Balg ergibt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2a bis 2c wird zwar der Querschnitt des Ansaugrohres 1 ' geändert. Da die durch die Radialwände 22, 23 voneinander getrennten Kammern 14, 15 und 16 jedoch einzeln mit Druck beaufschlagbar sind, ist es möglich, nur eine Kammer, z. B. die Kammer 14, oder zwei Kammern, z. B. die Kammern 14 und 15, oder alle drei Kammern 14, 15 und 16 anzusteuern, d. h. mit Druck zu beaufschlagen, während die andere Kammer 16 bzw. Kammern 15 und 16 druckentlastet sind und damit einen größeren Durchmesser aufweisen. Auf diese Weise wird über die Querschnittsänderung des Balges bzw. der Kammern 14 bis 16 die wirksame Länge des Ansaugrohres 1 ' bestimmt, d. h. entsprechend der Frequenz des Einl aßventi 1 es bzw. der Motorbelastung steuerbar.

Nach einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfüh¬ rungsform kann das Ansaugrohr auch elastisch ausgebildet sein, um seinen Durchmesser sowie gegebenenfalls seine Länge zu ändern.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist das Ansaugrohr l ¹ ' als l ngsgeschlitztes und dann zusammenge¬ rolltes Rohr mit einander überlappenden Enden 11, 12 ausgebildet. Der Durchmesser des Ansaugrohres l ^{1 1} ist also von dem Grad des Einrollens bzw. von dem Ausmaß der Überlappung der Enden 11, 12 abhängig. Die Querschnittsän¬ derung des Ansaugrohres l ' ¹ kann durch einen schlauchför- migen Balg entsprechend dem Balg 8 nach Fig. 2 erfolgen. Der Balg 8 kann sich dabei über die gesamte Länge des Ansaugrohres 1' ' erstrecken, d. h. das Rohr 1 ' ' kann an der Innenwand des Schlauchs 8 anliegen. Dieser Balg kann jedoch auch kürzer z. B. als Schlauchring um das Rohr l ¹ ' angeordnet sein.

An dem Ende, das an die Brennkammer 2 angeschlossen ist, ist das Ansaugrohr 1 ' ' mit Querschlitzen 17 versehen. Falls das andere Ende des Ansaugrohres 2 gleichfalls an

einem Rohr oder dergleichen mit unveränderbarem Quer¬ schnitt angeschlossen ist, können auch dort entsprechende Querschlitze vorgesehen sein. ^'" Zur .Abdichtung ist vorzugs¬ weise ein Schlauch über dem Ansaugrohr l ¹ ' im Bereich der Querschlitze 17 angeordnet. Das Ansaugrohr 1' ' kann zusätzlich teleskopierbar sein.

Nach einer weiteren- nicht -dargestellten Ausführungsfσrm der Erfindung kann das Ansaugrohr auch lediglich in seiner Länge veränderbar sein, beispielsweise durch eine telesko- pierbare Anordnung.

Bemerkt sei weiterhin, daß die Nachladung durch das erfindungsgemäße Ansaugrohr insbesondere bei kurbelbe- kastengespülten Zwe taktmotoren zum Tragen kommt, bei denen der Unterdruck im Kurbelgehäuse zum Ans-augen des Brennstoff-Luft-Gemischs von Haus aus relativ gering ist.

Das Ansaugrohr kann irgendeine Querschnittsform aufweisen. Beispielsweise kann es auch einen ovalen Querschnitt besitzen, z. B. wenn es an eine mit zwei Einlaßventilen vesehene Brennkammer angeschlossen ist.

Auch ist der Begriff "Einlaßventil" hier weit auszulegen, d. h. von ihm sollen alle Absperrorgane umfaßt werden, welche zum Einlaß von Luft bzw. eines Brennstoff-Luft- Gemischs in eine Brennkammer mit intermittierender Ver¬ brennung geeignet sind, also z. B. auch Schieber bzw. Drehschieber, wie sie bei der Holzwarth-Turbine verwendet werden .

Gemäß Fig. 4 weist das Ansaugrohr l ' ¹ ' mehrere, z. B. drei parallel nebeneinander angeordnete Rohre 24, 25 und 26 unterschiedlicher Länge auf.

An ihrem vom Einlaßventil 4 angewandten Ende münden die Rohre 24, 25 und 26 in einen Saugraum 27. Weiterhin ist

jedes der Rohre 24, 25, und 26 an dem vom Ventil 4 abgewandten Ende mit einem Absperrorgan 28, 29 bzw. 30, z. B. einem Schieber, versehen.

Auf diese Weise kann einerseits der Querschnitt und andererseits die Länge des Ansaugrohres sehr genau den Schwingungen der Gassäule beim jeweiligen Betriebszustand des Motors angepaßt und da it das Luft/Kraftstoffgemi seh im Brennraum optimiert werden. D. h. bei dieser Ausfüh¬ rungsform der Erfindung kann die Einströmgeschwindigkeit des Luft/Kraftstoffgemischs durch Schließen und Öffnen der einzelnen Rohre 24 bis 26 bei niedriger bzw. höherer Drehzahl über einen großen Drehzahl bereich weitgehend konstant und damit eine kontrollierte Gemischaufbereitung erzielt werden.

Zugleich wirkt der Teil der Rohre 24 bis 26, der geschlos¬ sen ist, als Resonanzkörper, wodurch die Schwingungs¬ verhältnisse dem jeweiligen Betriebszustand weiter ange¬ paßt werden können. Mit anderen Worten, das Volumen der geschlossenen Rohre 24 bis 26 wird als Resonanzraum genutzt. Entsprechend der gewünschten Größe des Resonanz¬ körpers können die Absperrorgane 28, 29 bzw. 30 auch an anderer Stelle als am Ende der Rohre 24, 25 bzw. 26 angeordnet sein.

Die Einspritzung kann dabei in den Raum zwischen dem Ventil 4 und dem benachbarten Ende der Rohre 24 bis 26 erfolgen. Es kann jedoch auch in jedem Rohr 24 bis 26 oder in einem Teil davon jeweils eine Einspritzdüse vorgesehen sein, wodurch die Gemischaufbereitung weiter verbessert werden kann. Die Lage der einzelnen Einspritzdüsen ist bei jedem Rohr 24 bis 26 an die Schwingungfreq-uenz anzupassen.

Insbesondere kann nur das längste Rohr 26 eine Einspritz¬ düse 3 aufweisen, wodurch z. B. im Leerlauf, bei dem nur das Rohr 26 geöffnet ist, während die Rohre 24 und 25 geschlossen sind, eine hervorragende Gemischaufbe- reituπg erzielt wird.

Dr ^' e: Rohre 24 bis 26 können, wie dargestellt, gerade ausgebildet sein. Um die Baulänge zu verringern, können sie- jedoch auch z. B. Spiral- oder schl angenförmig gebogen sein. Auch können die Rohre 24 bis 26 statt nebeneinander ineinander, also koaxial miteinander angeordnet sein.

Auch kann das Ansaugrohr aus Einzelrohren bestehen, die zumindest teilweise teleskopierbar ausgebildet sind. Auch auf diese Weise ist eine sehr genaue Steuerung des Durchmessers bzw. der Länge des Ansaugrohres entsprechend den Schwingungen der Gassäule möglich. Die Einzelrohre können ferner im Querschnitt sechseckig, d. h. als Rohrbündel im Querschnitt wabenförmig ausgebildet sein.