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Dokumentenidentifikation DE19501411A1 25.07.1996
Titel Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Filterwerk Mann & Hummel GmbH, 71638 Ludwigsburg, DE
Erfinder Loy, Roland, 75428 Illingen, DE;
Andreß, Heinz, 71729 Erdmannshausen, DE;
Müller, Heinz, 71686 Remseck, DE
Vertreter W. Aldag und Kollegen, 70199 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 19.01.1995
DE-Aktenzeichen 19501411
Offenlegungstag 25.07.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.07.1996
IPC-Hauptklasse F02D 9/00
IPC-Nebenklasse F02B 27/02   F02M 35/10   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung (1) für einen Verbrennungsmotor mit einer, mindestens teilweise variablen, Durchtrittsöffnung zur Anpassung des Ansaugverhaltens an die Betriebszustände des Verbrennungsmotors. Um eine optimale Verminderung der Geräuschemission, in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors zu erreichen, enthält die Ansaugvorrichtung (1) mindestens ein Innenrohr (3) und ein Außenrohr (4). Hierbei wird der angesaugte Luftstrom durch das Innenrohr (3) in jedem Betriebszustand und ein weiterer Luftstrom durch eine zusätzliche, in ihrer Größe variierbare, Durchtrittsöffnung im Bereich zwischen dem jeweiligen Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) geführt. Die zusätzliche Durchtrittsöffnung ist mit einer elastischen Dichtlippe (7, 13) versehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Es ist bereits eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor aus der DE-OS 40 41 786 bekannt, bei der zur Variierung der Durchtrittsöffnung, durch die die angesaugte Luft strömt, ein steuerbares Absperrorgan vorhanden ist. Das Absperrorgan befindet sich in einem zwischen zwei Ansaugkanälen befindlichen Querkanal und wird durch Steuerbefehle einer Steuerelektronik geöffnet oder geschlossen. Die Steuerbefehle sind abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und von der Temperatur der Außenluft, die mit einem Temperaturfühler ermittelt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu fortzubilden, daß mit einfachen Mitteln und ohne zusätzliche Steuervorrichtungen eine Anpassung der Durchtrittsöffnung der Ansaugvorrichtung an die Betriebszustände des Verbrennungsmotors möglich ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung löst die gestellte Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung dadurch, daß besonders die Geräuschemission des Verbrennungsmotors durch eine auf einfache Weise drehzahlangepaßte Größe der Durchtrittsöffnung für das angesaugte Luftvolumen stark vermindert wird. Optimal ist für jede Drehzahl des Verbrennungsmotors eine bestimmte Größe der Durchtrittsöffnung, wobei bei niedrigen Drehzahlen ein kleiner Durchmesser zu einer möglichst geringen Geräuschemission führt.

Gemäß der Erfindung ist bei kleineren Drehzahlen, bzw. bei einem geringen Ansaugvolumen nur das Innenrohr geöffnet und erst bei einer Erhöhung der Drehzahl oder einer Erhöhung des Ansaugvolumens wird eine zusätzliche, variabel erweiterbare, Durchtrittsöffnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr hinzugenommen. Bei einer Verwendung von mehreren Innenrohren können die variablen, zusätzlichen Durchtrittsöffnungen auch zwischen den weiteren Innenrohren angebracht werden. Die konstruktiven Ausgestaltungen der variablen Durchtrittsöffnungen, wie sie folgend beschrieben werden, sind hier jeweils in gleicher Weise anwendbar.

Die variablen Durchtrittsöffnungen sind auf einfache Weise mittels eines passiven Klappenmechanismus realisiert, der in dem durch stegartige Abstandhalter fixierten Zwischenraum zwischen den Rohren gebildet ist. Zur Öffnung des Klappenmechanismusses genügt hier die Erhöhung des Ansaugdrucks, beispielsweise bei einer Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors.

In besonders vorteilhafter Weise ist der Klappenmechanismus nach einem der Ansprüche 3 bis 5 als eine elastische Dichtlippe ausgeführt, die jeweils einseitig gehalten ist und im beweglichen Teil derart von der anderen Rohrfläche wegbewegbar ist, daß sie die zusätzliche Durchtrittsöffnung ganz oder teilweise freigibt. Diese elastische Dichtlippe ist vorzugsweise aus einem temperaturstabilen elastischem Werkstoff, z. B. Elastomer, TPE oder ähnlichem, hergestellt, so daß das öffnungsverhalten weitgehend temperaturunabhängig ist. Hierbei sind die freien, beweglichen Teile der Dichtlippe möglichst lang ausgebildet um die Temperaturunabhängigkeit zu fördern.

Zur Verbesserung des Öffnungsverhaltens ist die elastische Dichtlippe am freien Ende zusätzlich geschlitzt, so daß die freien Teile noch beweglicher sind. Ein eventuell notwendiger Anpreßdruck des freien Teils an das jeweils andere Rohr kann auf einfache Weise durch eine Ringfeder hergestellt werden.

Die weiter noch möglichen geometrischen Ausgestaltungen der elastischen Dichtlippe und die jeweils beste Anordnung - entweder an der Eintrittsöffnung, an der Austrittsöffnung oder dazwischen - ergibt sich jeweils aus dem speziellen Anwendungsfall, der durch Bauart und/oder Einsatzbedingungen des Verbrennungsmotors bestimmt wird.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn das mindestens eine Innenrohr etwas länger ist als das jeweils äußere Rohr und somit aus der Ebene der Eintrittsöffnung herausragt. Auf diese Weise können Turbulenzen und ein Unterdruck in der zusätzlichen Durchtrittsöffnung weitgehend vermieden werden, welche das Ansaugverhalten negativ beeinflussen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ansaugvorrichtung mit einem Innen- und einem Außenrohr und einer elastischen Dichtlippe;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ansaugvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 bis 8 verschiedene Ausführungsformen der elastischen Dichtlippe;

Fig. 9 bis 11 verschiedene Anordnungsvarianten der elastischen Dichtlippe und

Fig. 12 eine Ausführungsform der Ansaugvorrichtung mit unterschiedlichen Längen des Innenrohres an der Austrittsöffnung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine Ansaugvorrichtung 1 für einen hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor gezeigt, durch die ein Luftstrom gemäß Pfeil 2 angesaugt wird. Die Ansaugvorrichtung 1 weist ein Innenrohr 3, ein Außenrohr 4 und stegartige Abstandhalter 5 zwischen den Rohren 3 und 4 auf. Das Innenrohr 3 ist hierbei über die Ebene der Eintrittsöffnung 6 um einen vorgegebenen Betrag verlängert. Obwohl bei dieser und den folgenden Darstellungen nur ein Innenrohr 3 vorhanden ist, ist es prinzipiell möglich eine Mehrzahl von Innenrohren 3 vorzusehen, die mit den jeweils äußeren Rohren zusätzliche, variable Durchtrittsöffnungen gestalten.

An der Eintrittsöffnung 6 ist am Außenrohr 4 eine elastische Dichtlippe 7 gehalten, die einen in Grenzen frei beweglichen Teil 8 aufweist. Die Dichtlippe 7 ist mit dem freien Teil 8 in Ansaugrichtung schräg nach hinten geführt, so daß bei einer bestimmten Erhöhung des Ansaugdrucks der freie Teil 8 der Dichtlippe 7 sich vom Innenrohr 3 wegbewegt und eine zusätzliche Durchtrittsöffnung für den Luftstrom freigibt.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Ansaugvorrichtung nach Fig. 1 gezeigt, der insbesondere die Lage der stegartigen Abstandhalter 5 zwischen den Rohren 3 und 4 verdeutlicht.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Dichtlippe 7 mit dem beweglichen freien Teil 8 im Detail, wobei in der rechten Hälfte der Fig. 3 eine Draufsicht auf die Dichtlippe 7 dargestellt ist.

Um die Beweglichkeit des freien Teils 8 der Dichtlippe 7 zu erhöhen, sind gemäß Fig. 4 Schlitze 9 angebracht, die eine Fortbewegung der freien Schenkel der Dichtlippe unterstützen. Die Anzahl und die Größe der Schlitze 9 wird in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in der Ansaugvorrichtung bzw. von den Einsatzbedingungen des Verbrennungsmotors oder Elastizität der Dichtlippe 7 gewählt. In Fig. 5 sind anstatt der Schlitze 9 Falten 10 angebracht, die in vergleichbarer Weise wie die Schlitze 9 anhand der Fig. 4 die Öffnung der Dichtlippe 7 unterstützen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 weist zusätzlich zu den Schlitzen 9 noch eine Ringfeder 11 auf, die einen vorgegebenen Anpreßdruck der Dichtlippe an des Innenrohr 3 bewirkt. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es erforderlich, ein gewissermaßen passiv gesteuertes öffnungsverhalten der Dichtlippe 7 zu gewährleisten, damit erst ab einem durch die Federwirkung der Ringfeder 11 vorgegebenen Ansaugdruck die zusätzliche Durchtrittsöffnung aktiviert wird.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dichtlippe 7 mit einer bauchartigen Erweiterung des freien Teils 8, der zum Teil eine gewisse Steifigkeit in einem Bereich 12 aufweisen kann. Die Variierung der Durchtrittsöffnung erfolgt auch hier durch die Anordnung von Schlitzen 9 (Fig. 7) oder durch Falten 10 (Fig. 8).

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ansaugvorrichtung 1 mit einer Dichtlippe 13, die am Innenrohr 3 befestigt ist und mit ihren beweglichen Teil am Außenrohr 4 anliegt. Weitere Anordnungsmöglichkeiten der Dichtlippen 13 ergeben sich aus Fig. 10 (Befestigung im Bereich der Austrittsöffnung 14 am Außenrohr 4) sowie aus Fig. 11 (Befestigung im Bereich der Austrittsöffnung 14 am Innenrohr 3). Die konstruktiven Ausführungsformen der Dichtlippen 13 sind hier den jeweiligen Anwendungsfällen angepaßt und können sich dabei der in den Fig. 3 bis 8 beschriebenen Merkmale hinsichtlich der Bewegbarkeit bedienen.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit des Innenrohrs 3 zeigt Fig. 12, bei der das Innenrohr 3 über die Ebene-der Austrittsöffnung 14 hinausgeführt ist um die strömungstechnisch günstigste Form beim Austritt des Luftstroms zu gewährleisten. Anhand einer gestrichelten Linie 15 ist auch eine verkürzte Form des Innenrohrs 3 angedeutet, bei der das Innenrohr vor der Austrittsöffnung 14 endet. Die jeweils günstigste Gestaltung, besonders hinsichtlich der Geräuschemission, hängt hierbei insbesondere von der Bauart des die Ansaugluft benötigenden Verbrennungsmotors ab.


Anspruch[de]
  1. 1. Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
    1. - mit einer, mindestens teilweise variablen, Durchtrittsöffnung zur Anpassung des Ansaugverhaltens an die Betriebszustände des Verbrennungsmotors,

      dadurch gekennzeichnet, daß
    2. - die Ansaugvorrichtung (1) mindestens ein Innenrohr (3) und ein Außenrohr (4) aufweist, wobei der angesaugte Luftstrom in jedem Betriebszustand durch das Innenrohr (3) und ein weiterer Luftstrom durch eine zusätzliche, in ihrer Größe variierbaren Durchtrittsöffnung im Bereich zwischen dem jeweiligen Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) gelangt.
  2. 2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der Bereich zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) mittels stegartiger Abstandhalter (5) fixiert ist und sich ein passiver, klappenförmiger Mechanismus in diesem Bereich befindet, der bei einer Erhöhung des Ansaugdrucks zu einer variablen Öffnung dieses Bereichs für den angesaugten Luftstrom führt.
  3. 3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der klappenförmige Mechanismus eine elastische Dichtlippe (7) ist, die an der Eintrittsöffnung (6) am Außenrohr (4) gehalten ist und daß
    2. - die elastische Dichtlippe (7) in Ansaugrichtung schräg auf die äußere Fläche des Innenrohres (3) geführt ist, wobei die Dichtlippe (7) oder Teile davon vom Innenrohr (3) unter Überwindung einer Vorspannung in Ansaugrichtung wegbewegbar ist.
  4. 4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der klappenförmige Mechanismus eine elastische Dichtlippe (13) ist, die an der Eintrittsöffnung (6) oder der Austrittsöffnung (14) der Ansaugvorrichtung (1) entweder am Außenrohr (4) oder am Innenrohr (3) gehalten ist und daß
    2. - die elastische Dichtlippe (13) mit ihren beweglichen Bereichen an dem jeweils anderen Rohr anliegt, wobei die beweglichen Bereiche oder Teile davon, vom jeweils anderen Rohr unter Überwindung einer Vorspannung in Ansaugrichtung wegbewegbar sind.
  5. 5. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die elastische Dichtlippen (7) mindestens vier vom Innenrohr (3) radial zum Außenrohr (4) verlaufende Schlitze (9) mit einer vorgegebenen Länge aufweist.
  6. 6. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die elastische Dichtlippe (7) mit einer Ringfeder (11) an das Innenrohr (3) angedrückt ist.
  7. 7. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die elastische Dichtlippe (7) in Ansaugrichtung bauchförmig erweitert ist und Bereiche mit erhöhter Steifigkeit aufweist.
  8. 8. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Innenrohr (3) an der Eintrittsöffnung derart verlängert ist, daß es aus der Eintrittsebene (6) herausragt.
  9. 9. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Innenrohr (3) an der Austrittsöffnung (14) derart verlängert ist, daß es aus der Austrittsöffnung (14) herausragt.
  10. 10. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Innenrohr (3) an der Austrittsöffnung (14) derart verkürzt ist, daß es innerhalb des Außenrohres (4) endet.






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