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1. WO1998034017 - DISPOSITIF POUR INFLUENCER LE COURANT D'AIR D'ASPIRATION DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE

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[ DE ]

Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Verbrennungsmotor

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist beispielsweise aus der DE 691 03 000 T2 eine Luftansauganlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der im Zylinderblock an zwei Gaseinlässen für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils ein Rippe angeordnet ist, die in die Ansaugströmung hineinbewegt werden kann und dabei eine Trommelverwirbelung der angesaugten Luft hervorruft .

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der oben erwähnten bekannten Anlage ist zur Trommelverwirbelung an der Wand des Ansaugtraktes eine Platte montiert, die in verschiedene Stellungen längs verschoben werden kann und dadurch in eine Krümmung des Ansaugtraktes im Zylinderblock hin- einragt und dadurch ebenfalls eine Trommelverwirbelung der Ansaugströmung in der Luftansauganlage hervorrufen kann. Die Anbringung und die effektive Wirkung des mechanischen Teils zum Hervorrufen der Verwirbelung ist im Ansaugtrakt dabei von großer Bedeutung.

Es ist an sich bekannt, dass die Form der Ladungsbewegung im Motorbrennraum während des Einlassvorgangs des Verbrennungsmotors den Verbrennungsvorgang entscheidend be-einflusst. Dabei werden je nach Betriebspunkt des Motors, d.h. eine bestimmte Last oder Drehzahl, unterschiedliche Anforderungen an die Ladungsbewegung gestellt.

Während z.B. bei niedrigen Drehzahlen und Lasten eine Erhöhung der Turbulenz im Zylinder Vorteile hinsichtlich der Verbrennungsstabilität erzielen kann, wird bei hohen Drehzahlen und Lasten eine möglichst gute Einströmung ohne Verluste gefordert, um möglichst viel Luft bzw. Kraft-Stoffgemisch in den Motor zu bekommen.

Die Form der Ladungbewegung wird maßgeblich durch die Geometrie des Einlasskanals beeinflusst; eine Konstruktion für eine erhöhte Ladungsbewegung reduziert im allgemeinen die Durchsatzgüte. Eine Auslegung des Ansaugkanals mit einer festen Geometrie ist hierbei lediglich ein Kom-promiss hinsichtlich der unterschiedlichen Anforderungen an die Ladungsbewegung.

Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugstromung bei einem Verbrennungsmotor einfach herzustellen und besonders wirkungsvoll im Ansaugtrakt anzubringen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Verbrennungsmotor nach der eingangs erwähnten Art ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass das als drehbare Zunge ausgebildete mechanische Teil außerhalb des Zylinderblocks für den Verbrennungsmotors in einem Ansaugrohr angeordnet ist und durch eine Drehung in die Ansaugströmung sowohl im Ansaugrohr als auch im Zylinderblock des Verbrennungsmotors einfach hineinführbar ist . Diese Art der Anbringung der drehbaren Zunge im separat hergestellten Ansaugrohr, z.B. als Gussteil, ist einfach zu bewerkstelligen.

Der Drehpunkt liegt somit auf einfache Weise ebenfalls außerhalb des Zylinderblocks und es können entsprechende Ausnehmungen im Ansaugrohr und Einlassbereich des Zylinderblocks auf einfache Weise so ausgestaltet werden, dass diese die Zunge mit einem relativ großen Schwenkungsbereich aufnehmen können, wobei die Zunge in einer Endlage im Ansaugkanal auch vollständig versenkbar ist. Um in der Endlage für bestimmte Betriebszustände möglichst keine Erhöhung der Ladungsbewegung und somit keine Trommelverwirbelung der angesaugten Luft zu produzieren, ist die Zunge dabei in der Kontur des Ansaugrohres und des Zylinderblocks versenkbar.

Die Zunge wirkt hierbei erfindungsgemäß als wirkungsvolles Schalt- oder Steuerelement um gezielt dort Ladungsbewegungen durch die Trommelverwirbelung zu erzeugen, wo sie für die Verbrennung im Verbrennungsmotor erforderlich ist; somit kann man den Einlasskanal auf hohe Durchlässe auslegen ohne auf die bei bestimmten Betriebsbedingungen vorteilhaften Ladungsbewegungen zu verzichten. Die Trommelverwirbelung stellt hierbei eine Rotation der Ladungs- masse um eine Achse senkrecht zur Zylinderachse dar.

Hierbei soll jedoch auch eine Rotation um die Zylinderachse, ein sogenannter Drall, erzeugbar sein.

In vorteilhafter Weise ist die Zunge in dem jeweils einen Ansaugrohr für jeweils einen Zylinder des Verbrennungsmotors angeordnet, wodurch ebenfalls ein einfacher Aufbau möglich ist. Bei einer Anwendung mit mehreren Zylindern sind die Zungen dieser Zylinder in ihrer Bewegung mechanisch miteinander auf einfache Weise, beispielsweise durch eine Achse, die alle Zungen miteinander verbindet, gekoppelt, damit sie gleiche Bewegungen ausführen.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Luftumlenkeinrichtung mit Umlenkflächen ausgebildet, welche in einer drehbaren Walze (z.B. aus Kunststoff) befestigt sind und durch Drehen der Walze in der Luftströmung verdreht werden können und somit die Richtung des Luftstroms ändern. Die Walze befindet sich unterhalb oder oberhalb der durchströmten Kanäle und kann die Kanalräume mehr oder weniger durchdringen.

Der Walzenaufbau kann ähnlich eines Drehschiebers für eine Kanalumschaltung sein. Die Abdichtung der Kanäle erfolgt über Kolbenringdichtungen. Der Antrieb der Walze kann beispielsweise durch einen Elektromotor erfolgen.

Die Umlenkfläche kann in der Walze verschnappt und oder verklebt werden, wobei die Verschnappung in günstiger Weise in Achsrichtung der Walze erfolgt. Die Umlenkflächen werden dabei gemäß eines Ausführungsbeispiels möglichst durch die Mitte der Walze geführt.

Je nach Lage und Länge der Umlenkflächen können diese aus dem Saugrohr heraus auch, wie oben beschrieben, in den Zylinderkopf hineinragen. Zum Montageschutz kann das Saugrohr auch derart verlängert werden, so dass die Umlenkflächen ganz geschützt sind. Der Kanal im Zylinderkopf uss dafür im Durchmesser so weit aufgeweitet wer- den, dass die Rohrverlängerung in den Kanal eingeführt werden kann.

Die Verlängerung kann auch als separates Teil an das Saugrohr geschnappt werden und kann bei der Montage durch einen Klemmbund zwischen Saugrohr und Zylinderkopf verklemmt werden. Zum Ausgleich des fertigungsbedingten Versatzes zwischen Saugrohrkanal und dem Kanal im Zylinderkopf sind an der Rohrverlängerung elastische Lippen angeformt, welche auftretende Sprünge weicher ausgleichen.

Zeichnung

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

Figur 1 im linken Teil einen seitlichen Schnitt durch den Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors mit einer in die Kontur des Ansaugtraktes eingefahrenen Zunge und im rechten Teil einen Querschnitt durch den Ansaugtrakt;

Figur 2 im linken Teil einen seitlichen Schnitt durch den Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors mit einer in die Ansaugströmung hineinragenden Zunge und im rechten Teil einen Querschnitt durch den Ansaugtrakt;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieber;

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem Drehschieber;

Figur 5 einen ersten Schnitt durch ein Ausführungs- beispiel mit einem Drehschieber mit zungenartiger Verlängerung und Figur 6 einen zweiten Schnitt durch das Ausführungs- beispiel nach Figur 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist im linken Teil ein Ausschnitt aus einem Zylinderblock 1 gezeigt, mit einem Einlasskanal 2 der an einem Ventil 3 endet und Bestandteil des Ansaugtraktes für jeweils einen Zylinder ist. An den Einlasskanal 2 des Zylinderblocks 1 ist ein Ansaugrohr 4 angefügt, das den Zylinderblock 1 mit den weiteren Teilen des hier nicht weiter dargestellten Ansaugtraktes verbindet.

In der Figur 1 ist eine Zunge 5 gezeigt, die in die Kontur des Einlasskanals 2 des Zylinderblocks 1 und des Ansaugrohres 4 eingefahren ist und damit die Ansaugströmung nicht behindert und keinerlei verwirbelnde Ladungsbewegung erzeugt . Im rechten Teil der Figur 1 ist im Querschnitt des Ansaugrohres 4 zu erkennen, dass die Kontur hier nicht verengt und somit gestört ist .

Aus Figur 2 ist sowohl aus dem linken wie auch aus dem rechten Teil zu erkennen, dass die Zunge 5 um einen Drehpunkt 6 aus der Lage nach der Figur 1 herausgedreht ist und somit verengend in die Ansaugströmung hineinragt und dadurch eine Ladungsbewegung durch Trommelverwirbelung erzeugbar ist.

Bei einer Anwendung mit mehreren Zylindern in einem Zylinderblock können die jeweiligen Zungen 5 dieser Zylinder in ihrer Bewegung mechanisch miteinander auf einfache Weise, beispielsweise durch eine Achse im Drehpunkt 6, die alle Zungen 5 miteinander verbindet, gekoppelt werden, damit sie gleiche Bewegungen ausführen.

Die Anordnung der jeweiligen Zunge 5 kann bei allen Ausführungsbeispielen an einer beliebigen Seite des Ansaug- traktes, oben, unten oder seitlich erfolgen. Der Einlasskanal 2 kann auf einfache Weise so bearbeitet werden, dass die Zunge 5, für den Fall, in dem sie keine Funktion hat, in die Einlasskanalwand eingelassen wird.

Figur 3 zeigt einen Schieber 7, der in den Kanalquerschnitt gemäß dem Pfeil 8 eindringen kann und aufgrund seiner Ausgestaltung mit einer Umlenkfläche 9 eine Luftumlenkung und damit eine Verwirbelung im Ansaugkanal 4 bewirkt .

Figur 4 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Luftzufuhr an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei oberhalb des Luftzufuhr- bzw. des Ansaugkanals 4 eine als Drehschieber 10 ausgeführte Walze angeordnet ist die ebenfalls die Luftumlenkfläche 9 aufweist welche in den Ansaugkanal 4 gedreht werden kann.

Figur 5 zeigt eine Luftumlenkfläche mit einer zungenartigen Verlängerung 12 eines Drehschiebers 13. Zum Schutz der Luftumlenkfläche ist diese Anordnung in einer Rohrverlängerung 14 an dem Saugrohr 4 vorgesehen.

Aus Figur 6 ist ein anderer Schnitt mit einer Draufsicht auf die zungenartige Verlängerung 12 nach der Figur 5 und die Verrastung oder die Verschnappung des Teils 12 in den Drehschieber 13 zu erkennen. Die Rohrverlängerung 14 ist dabei zwischen dem Ansaugkanal 4 und einem Zylinderblock 15 eingefügt.