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Patent Searching and Data


Title:
VARIABLE INTAKE MANIFOLD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/023720
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a variable inlet manifold for an internal combustion engine comprising inlet tracts (5), each tract comprising, along its length, transfer openings (6) for formation of various intake lengths. The individual inlet tracts (5) are connected via the openings to a distribution chamber (2). The inlet lengths of the individual inlet tracts (5) can be switched with switching flaps (7). The distribution chamber (2) has an individual chamber (3) for each intake length, which communicate with the individual inlet tracts (5) via the transfer openings (6).

Inventors:
PUCHAS CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/003303
Publication Date:
April 05, 2001
Filing Date:
September 21, 2000
Export Citation:
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Assignee:
KONTEC GMBH (DE)
PUCHAS CHRISTIAN (DE)
International Classes:
F02B27/02; (IPC1-7): F02B27/02
Foreign References:
DE3224946A11984-01-05
GB2121473A1983-12-21
EP0814244A11997-12-29
US5092285A1992-03-03
US5632239A1997-05-27
JPH03182623A1991-08-08
JPH0412126A1992-01-16
DE19612036A11997-10-02
JPH07197817A1995-08-01
DE3921081A11991-01-10
JPH10110620A1998-04-28
DE3224946A11984-01-05
GB2121473A1983-12-21
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 029 (M - 356) 7 February 1985 (1985-02-07)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 191 (M - 402) 7 August 1985 (1985-08-07)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 159 (M - 228) 13 July 1983 (1983-07-13)
Attorney, Agent or Firm:
Bernhard, Uwe (Rotermund + Pfusch Waiblinger Strasse 11 Stuttgart, DE)
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Claims:
Anspriiche
1. Schaltsaugrohr fur eine Brennkraftmaschine, mit mehreren Einzelsaugrohren (5), die jeweils zur Ausbildung von wenig stens zwei unterschiedlichen Saugrohrlangen entlang ihrer Lange wenigstens zwei Verbindungsöffnungen (6) aufweisen, mit denen die Einzelsaugrohre (5) mit einer Verteilerkammer (2) kommunizieren, wobei Schaltelemente (7) vorgesehen sind, mit denen die ver schiedenen Saugrohrlangen der Einzelsaugrohre (5) geschaltet werden, wobei die Verteilerkammer (2) fur jede Saugrohrlange eine Einzelkammer (3) aufweist, wobei die Einzelkammern (3) jeweils uber die der zugehbrigen Saugrohrlange zugeordneten Verbindungsöffnungen (6) mit den Einzelsaugrohren (5) kommunizieren, wobei die Schaltelemente (7) die Einzelkammern (3) zum Off nen und Sperren schalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (7) jeweils die Eingangsseiten der Einzelkammern (3) zum Offnen und Sperren schalten, und dal3 wenigstens eines der Schaltelemente (7) mindestens zwei Einzelkammern (7) zugeordnet und so ausgebildet und angeord net ist, dal3 es in einer ersten Schaltstellung mindestens eine der zugeordneten Einzelkammern (7) offen schaltet und gleichzeitig die anderen zugeordneten Einzelkammern (7) ge schlossen schaltet und da3 es in einer zweiten Schaltstel lung die besagte mindestens eine Einzelkammer (7) geschlos sen schaltet und gleichzeitig die anderen zugeordneten Ein zelkammern (7) offen schaltet.
2. Schaltsaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verteilerkammer (2) im Einbauzustand in Langs richtung der Brennkraftmaschine erstreckt.
3. Schaltsaugrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsaugrohre (5) um die Verteilerkammer (2) her umgefuhrt sind.
4. Schaltsaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 sich die Einzelsaugrohre (5) senkrecht zur Verteilerkam mer (2) erstrecken.
5. Schaltsaugrohr nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsaugrohre (5) an der Verteilerkammer (2) an liegen.
6. Schaltsaugrohr nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daH die Einzelkammern (3) in der Verteilerkammer (2) durch Unterteilung (4) der Verteilerkammer (2) ausgebildet sind.
7. Schaltsaugrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daH die Unterteilung der Verteilerkammer (2) mittels minde stens einer Zwischenwand (4) erfolgt, um die Einzelkammern (3) in der Verteilerkammer (2) auszubilden.
8. Schaltsaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daH die Schaltelemente (7) so ausgebildet sind, daß stets nur eine der Einzelkammern (3) die Funktion einer Verteiler kammer ubernimmt, wahrend die anderen Einzelkammern (3) ver schlossen und ohne Funktion sind.
9. Schaltsaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Schaltelemente durch Schaltklappen (7) oder durch andere Ventilmittel wie beispielsweise Schieber gebildet sind.
10. Schaltsaugrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daf eine Achse (8) der Schaltklappe (7) annahernd in der Ebene der Zwischenwand (4) und quer zur Langsachse der Brennkraftmaschine liegt.
Description:
Schaltsaugrohr fur eine Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Schaltsaugrohr fur eine Brenn- kraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An- spruchs 1.

Schaltsaugrohre sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil im Motorenbau geworden. Hat der Motor bzw. die Brennkraftma- schine nur eine Saugrohrlange, mu3 ein Kompromiss in Form einer mittleren Saugrohrlange gewahlt werden. Es ist be- kannt, daß ein kurzeres Saugrohr leistungssteigernd wirkt, ein langres Saugrohr dagegen ein hoheres Drehmoment im un- teren Drehzahlbereich ergibt.

Aus dem Stand der Technik, z. B. EP 0 814 244 Al, US 5 092 285, US 5 632 239, JP 3-182623 A, JP 4-12126 A, JP 07158457 A sind Schaltsaugrohre bekannt, die jeweils re- lativ ausladend konstruiert sind und dadurch den Bauraum des Motors betrachtlich vergrößern. Aus der DE 196 12 036 Al und der JP 07197817 A sind Schaltsaugrohre bekannt, die im Ver- gleich zu den vorgenannten zwar kompakter aufgebaut sind, aber bei V-Motoren nur bis zu einem V-Winkel von mindestens 90° einsetzbar sind.

Der wesentliche Hauptnachteil der vorgenannten Sauganlagen ist jedoch die Schaltung der Saugrohrlangen in jedem Einzel- saugrohr durch Einzelklappen. Die Einzelklappen sitzen auf einer oder mehreren Wellen, musse montiert und synchroni- siert werden und zuverlassig dichten. Allein fur die Montage und Justierung mussen Montageöffnungen vorhanden sein oder das Verteilervolumen wird so groß gewahlt, daH eine innere Montage mbglich wird. Ein groles Verteilervolumen führt aber zu einem tragen Ansprechverhalten des Motors. Die vielen Bauteile sind verantwortlich fur die hohen Herstellkosten.

Aus der OS-DE 39 21 081 Al ist ein weiteres Schaltsaugrohr bekannt, bei dem die Schaltung zweier Saugrohrlangen durch einen Walzendrehschieber erfolgt. Zwar sind hier die vielen Schaltklappen durch ein Schaltmittel ersetzt, doch sind der erforderliche Bauraum und das Gewicht betrachtlich, denn der Durchmesser der Walze ergibt sich aus der gewunschten Diffe- renz der beiden Saugrohrlangen, die Baulange der Walze ent- spricht ohnehin etwa der Motorlange. Der Einsatz ist auch nur fur V-Motoren denkbar, deren V-Winkel grower als 90° ist. Die Leckverluste oder die Schaltkrafte sind betracht- lich.

Aus der JP 10110620 A ist ein Schaltsaugrohr der eingangs genannten Art bekannt, das mehrere Einzelsaugrohre aufweist, die jeweils zur Ausbildung von zwei unterschiedlichen Saug- rohrlangen entlang ihrer Lange zwei Verbindungsbffnungen aufweisen, mit denen die Einzelsaugrohre mit einer Vertei- lerkammer kommunizieren. Das bekannte Schaltsaugrohr ist als Walzendrehschieber ausgebildet, bei dem die Verteilerkammer im zentral angeordneten Drehschieber ausgebildet ist. Die Einzelsaugrohre umschließen dabei den darin gelagerten Dreh- schieber. Dieser Drehschieber bildet ein Schaltelement, mit dem die verschiedenen Saugrohrlangen der Einzelsaugrohre ge- schaltet werden. Das Innere des Drehschiebers, also die Ver- teilerkammer, ist durch eine Langswand in zwei Einzelkammern unterteilt, die jeweils einer Saugrohrlange zugeordnet sind.

Die so gebildeten Einzelkammern kommunizieren jeweils tuber die der zugehorigen Saugrohrlange zugeordneten Verbin- dungsbffnungen mit den Einzelsaugrohren. Durch eine Drehver- stellung des Walzendrehschiebers kdnnen die Verbindungsoff- nungen zwischen den Einzelkammern und den zugehorigen Ein- zelsaugrohren zum Offnen und Sperren geschaltet werden. Auch dieses bekannte Schaltsaugrohr baut relativ groß, da sich der Außendurchmesser dieses Schaltsaugrohrs aus der ge- wunschten Differenz der beiden Saugrohrlangen ergibt. Dem- entsprechend ist auch dieses Schaltsaugrohr fur einen Ein- satz bei einem V-Motor mit einem V-Winkel kleiner als 90° schwierig oder undenkbar.

Aus der DE 32 24 946 Al ist eine Register-Luftsauganlage be- kannt, die zwei getrennte Leitungssysteme mit paarweise ge- sonderten Leitungen von unterschiedlichen Querschnitten zu jedem Einlaß der Brennkraftmaschine und getrennte Verteil- kammern an den Maschinen abgewandten Enden der jeweiligen Leitungen aufweist. Am EinlaH jeder dieser Verteilerkammern ist eine Schaltklappe angeordnet, die zum Offnen und Schlie- en der jeweiligen Verteilerkammer betatigbar ist. Um bei- spielsweise von dem einen Leitungssystem, das Leitungen mit relativ kleinem Querschnitt und relativ gober Lange auf- weist, auf das andere Leitungssystem, dessen Leitungen rela- tiv grole Querschnitte besitzen und relativ kurz sind, umzu- schalten, muH dementsprechend die eine Schaltklappe geöffnet und die andere Schaltklappe geschlossen werden, wodurch ein relativ grower Aufwand betrieben werden muß. Des weiteren baut auch dieses bekannte Schaltsaugrohr sehr groß und ist daher fur einen Einsatz bei V-Motoren relativ ungeeignet.

Die GB 2 121 473 A zeigt eine weitere, sehr gro bauende Schaltsaugrohranlage, die eine Hauptverteilerkammer auf- weist, die uber ein Verbindungsrohr mit einer Nebenvertei- lerkammer verbunden ist. Von der Nebenverteilerkammer gehen Einzelsaugrohre aus, die so geführt sind, dal3 sie die Haupt- verteilerkammer durchdringen. Diese Einzelsaugrohre besitzen in dem Abschnitt, der innerhalb der Hauptverteilerkammer verlauft, jeweils eine Verbindungsoffnung, uber die die Ein- zelsaugrohre mit der Hauptverteilerkammer kommunizieren kon- nen. Jeder dieser Verbindungsöffnungen ist eine eigene Schaltklappe zugeordnet, die in einer ersten Schaltstellung die Verbindungsoffnung schliebt und in einer zweiten Schalt- stellung die Verbindungsöffnung offnet und gleichzeitig das Einzelsaugrohr stromauf der Verbindungsoffnung sperrt.

Insbesondere fur kleinere, sparsame Brennkraftmaschinen, sollten Schaltsaugrohre kompakt sein, damit sie beispiels- weise bei V-Motoren mit kleinem V-Winkel, insbesondere klei- ner als 90°, integrierbar sind. Kunststoff ist ein gut ge- eigneter Werkstoff, weil der schlechtere Warmeleitwert ge- genuber Aluminium oder Magnesium die Ansaugluft durch die benachbarten heiHen Motorteile weniger schnell aufheizt und dies zu einer niedrigeren Ansauglufttemperatur vor dem Ein- laßventil und damit zu besserer Fullung und zu höherer Mo- torleistung fuhrt. Nahezu optimal sind Kunststoffsauganla- gen, die eine Fertigung in Mehrschalentechnik ermoglichen, wenn es um die entscheidenden Faktoren Gewicht und Herstel- lungskosten geht.

Die vorliegende Erfindung beschaftigt sich mit dem Problem, ein kompaktes und damit fur alle gangigen Motorbauarten ein- setzbares, leichtes, fertigungs-und montagefreundliches, mit einem Minimum an Schaltklappen auskommendes und deshalb kostenoptimiertes Schaltsaugrohr zu konzipieren.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Schaltsaugrohr mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- fuhrungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Un- teranspruchen.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Schaltsaugrohrs sind unabhangig von der Anzahl der Einzelsaugrohre fur eine schaltbare Saugrohrlange lediglich eine Einzelkammer mit den entsprechenden Verbindungsöffnungen und eine Schaltklappe erforderlich. Der Aufwand zur Herstellung eines derartigen Schaltsaugrohrs ist somit relativ gering. In den nachfolgend beschriebenen Figuren ist ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen, jeweils schematisch: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemaes Schaltsaugrohr und Fig. 2 einen Langsschnitt durch das Schaltsaugrohr gemäß Fig. 1.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Schaltsaugrohr 1 dargestellt, das fur einen nicht dargestellten Reihen-Drei-Zylinder-Motor verwendbar ist und mit drei schaltbaren Saugrohrlangen aus- gestattet ist.

Entsprechend Fig. 1 erstreckt sich eine Verteilerkammer 2 des Schaltsaugrohrs 1 in Motorlangsrichtung und ist in Mo- torquerrichtung stark abgeflacht. Diese Verteilerkammer 2 ist durch Zwischenwande in der Verteilerkammer 2 in drei an- nahernd grole Einzelkammern 3 unterteilt, wobei jede Einzel- kammer 3 uber drei Verbindungsöffnungen 6 mit drei Einzel- saugrohren 5 verbunden ist.

Entsprechend Fig. 2 sind vor den Einzelsaugrohren 5 nur zwei Schaltklappen 7 angeordnet. Jede Schaltklappe 7 ist zwischen zwei Einzelkammern 3 angeordnet. In der gezeichneten Stel- lung der unteren Schaltklappe 7 (vgl. Fig. 2) gelangt im Mo- torbetrieb die Verbrennungsluft nur in die untere Einzelkam- mer 3, da diese Klappenstellung der Verbrennungsluft den Zu- tritt in die mittlere und in die obere Einzelkammer 3 ver- sperrt. Die untere Einzelkammer 3 übernimmt die Funktion der Verteilerkammer fur die drei Zylinder, wahrend die mittlere und naturlich auch die obere Einzelkammer 3 ohne Funktion sind. Mit der unteren Einzelkammer 3 ist uber die Verbin- dungsöffnung 6 die langste Saugrohrlange aktiviert.

Wird nun die untere Schaltklappe 7 (vgl. Fig. 2) betatigt und mit ihr die untere Einzelkammer 3 verschlossen und bleibt die obere Schaltklappe 7 in der gezeichneten Stel- lung, kann die Verbrennungsluft nur in die mittlere Einzel- kammer 3 einstromen, da die untere und die obere Einzelkam- mer 3 durch die Schaltklappen 7 verschlossen sind. Jetzt wird die mittlere Einzelkammer 3 zur Verteilerkammer und die mittlere Saugrohrlange ist uber die Verbindungsöffnungen 6 in Betrieb. Obere und untere Einzelkammer 3 sind dann ohne Funktion.

Wenn nun die obere Schaltklappe 7 betatigt wird, sperrt die- se die mittlere Einzelkammer 3 und gibt die obere Einzelkam- mer 3 frei. Auf diese Weise ist dann die kurze Schaltrohr- lange aktiv.

Fig. 1 zeigt au3erdem, dal3 durch die an die abgeflachte Ver- teilerkammer 2 angeschmiegten Einzelsaugrohre 5 das Schalts- augrohr 1 so kompakt wird, dal3 es auch beispielsweise an V- 60° Motoren angebaut werden kann. Da die Schaltklappen 7 vor den Einzelsaugrohren 5 angeordnet sind, ergeben sich beste Voraussetzungen fur den Einsatz der kostengünstigen Kunststoff-Schalentechnik bei der Verteiler- kammer 2 mit den Einzelsaugrohren 5.

Von Bedeutung ist noch der strömungsgünstige Lufteinlauf uber die Verbindungsoffnungen 6 in die Einzelsaugrohre 5, weil jetzt keine Schaltmittel vor den Verbindungsöffnungen 6 zu Verwirbelungen fuhren. Besonders wichtig ist dies bei der kurzesten Saugrohrlange, da mit ihr der Motor seine Maximal- leistung erreicht. Das Ziel der Schaltklappen-Minimierung ist erreicht, da unabhangig von der Zylinderzahl des Motors lediglich eine Schaltklappe 7 fur die Steuerung einer zu- satzlichen Saugrohrlange benötigt wird.

Das erfindungsgemae Schaltsaugrohr 1 beansprucht wenig Bau- raum, besteht aus wenig Teilen, ist einfach zu fertigen und reduziert Gewicht und Herstellkosten.