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Title:
DEVICE FOR INFLUENCING INTAKE AIR FLOW IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/034017
Kind Code:
A1
Abstract:
A device for influencing intake air flow in an internal combustion engine has a mechanical part (5) that can be inserted into the intake air flow and is rotatively mounted around a point of rotation (6). In one end position, the mechanical part (5) can be lowered into the intake channel (2, 4) and cause the intake air to swirl. The point of rotation (6) of the mechanical part designed as a rotary tongue (5) lies outside the cylinder block (1) for the internal combustion engine, in an intake pipe (4).

Inventors:
FISCHER CHRISTIAN (DE)
PAFFRATH HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/000463
Publication Date:
August 06, 1998
Filing Date:
January 29, 1998
Export Citation:
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Assignee:
MANN & HUMMEL FILTER (DE)
FISCHER CHRISTIAN (DE)
PAFFRATH HOLGER (DE)
International Classes:
F02B31/06; F02D9/16; (IPC1-7): F02B31/06; F02D9/16
Foreign References:
NL60523C
DE3522991A11987-01-08
DE3039774A11982-05-27
EP0725210A11996-08-07
DE69103000T21994-10-27
Attorney, Agent or Firm:
Voth, Gerhard (Ludwigsburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Verbrennungsmotor mit einem in die Ansaugströmung hineinführbaren mechani schen Teil (5), das um einen Drehpunkt (6) drehbar gela gert ist und in einer Endlage im Ansaugkanal (2,4) ver senkbar ist und mit dem eine Verwirbelung der angesaugten Luft herbeiführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (6) des als drehbare Zunge (5) ausgebil deten mechanischen Teils au erhalb des Zylinderblocks (1) für den Verbrennungsmotor in einem Ansaugrohr (4) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (5) in einer Endlage vollständig in der Kon tur des Ansaugrohres (4) und des Zylinderblocks (1) im Ansaugkanal (2,4) versenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zunge (5) in dem jeweils einen Ansaugrohr (4) für jeweils einen Zylinder des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungen (5) mehrerer Zylinder in ihrer Bewegung me chanisch miteinander gekoppelt sind.
5. Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Verbrennungsmotor mit einem in die Ansaugströmung hineinführbaren mechani schen Teil (7;10), das in einer Endlage im Ansaugkanal (4) versenkbar ist und mit dem eine Verwirbelung der an gesaugten Luft herbeiführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im zylinderkopfnahen Bereich des Ansaugkanals (4) eine variable Luftumlenkeinrichtung in Form eines Schiebers (7;10) besteht, der wenigstens eine Umlenkfläche (9) für die angesaugte Luft aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber ein Drehschieber (10) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (7) senkrecht zur Wand des Ansaugkanals (4) in die Luftströmung hineinbewegbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber ein Drehschieber (13) ist und dass der Drehschieber ein zungenförmiges Teil (12) aufweist, das in die Luftströmung hineinragt.
Description:
Vorrichtuns zur Beeinflussuns der Ansauqströmunq bei ei- nem 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 Luft- ansauganlage 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 her- vorruft.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der oben erwähnten bekannten Anlage ist zur Trommelverwirbelung an der Wand des Ansaugtraktes eine Platte montiert, die in verschie- dene 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 mecha- nischen Teils zum Hervorrufen der Verwirbelung ist im An- saugtrakt dabei von gro er Bedeutung.

Es ist an sich bekannt, dass die Form der Ladungsbewegung im Motorbrennraum während des Einlassvorgangs des Ver- brennungsmotors 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 Er- höhung der Turbulenz im Zylinder Vorteile hinsichtlich der Verbrennungsstabilität erzielen kann, wird bei hohen Drehzahlen und Lasten eine möglichst gute Einströmung oh- ne Verluste gefordert, um möglichst viel Luft bzw. Kraft- stoffgemisch in den Motor zu bekommen.

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

Aufsabenstelluns Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Ver- brennungsmotor einfach herzustellen und besonders wir- kungsvoll im Ansaugtrakt anzubringen.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemä e Vorrichtung zur Beeinflussung der Ansaugströmung bei einem Verbrennungsmotor nach der ein- gangs erwähnten Art ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass das als drehbare Zunge ausgebildete mechanische Teil au erhalb des Zylinderblocks für den Verbrennungsmotors in einem Ansaugrohr angeordnet ist und durch eine Drehung in die Ansaugströmung sowohl im An- saugrohr 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 au erhalb des Zylinderblocks und es können entsprechende Ausnehmungen im Ansaugrohr und Einlassbereich des Zylin- derblocks auf einfache Weise so ausgestaltet werden, dass diese die Zunge mit einem relativ gro en Schwenkungsbe- reich aufnehmen können, wobei die Zunge in einer Endlage im Ansaugkanal auch vollständig versenkbar ist. Um in der Endlage für bestimmte Betriebs zustände möglichst keine Erhöhung der Ladungsbewegung und somit keine Trommelver- wirbelung der angesaugten Luft zu produzieren, ist die Zunge dabei in der Kontur des Ansaugrohres und des Zylin- derblocks versenkbar.

Die Zunge wirkt hierbei erfindungsgemä als wirkungsvol- les Schalt- oder Steuerelement um gezielt dort Ladungsbe- wegungen 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 Trom- melverwirbelung stellt hierbei eine Rotation der Ladungs- masse um eine Achse senkrecht zur Zylinderachse dar.

Hierbei soll jedoch auch eine Rotation um die Zylinder- achse, ein sogenannter Drall, erzeugbar sein.

In vorteilhafter Weise ist die Zunge in dem jeweils einen Ansaugrohr für jeweils einen Zylinder des Verbrennungsmo- tors angeordnet, wodurch ebenfalls ein einfacher Aufbau möglich ist. Bei einer Anwendung mit mehreren Zylindern sind die Zungen dieser Zylinder in ihrer Bewegung mecha- nisch 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 erfindungsgemä- e Vorrichtung als Luftumlenkeinrichtung mit Umlenkflä- chen 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 ei- ne Kanalumschaltung sein. Die Abdichtung der Kanäle er- folgt 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 Umlenkflä- chen werden dabei gemä eines Ausführungsbeispiels mög- lichst 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 Um- lenkflächen ganz geschützt sind. Der Kanal im Zylinder- kopf muss 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 ver- klemmt werden. Zum Ausgleich des fertigungsbedingten Ver- satzes zwischen Saugrohrkanal und dem Kanal im Zylinder- kopf sind an der Rohrverlängerung elastische Lippen ange- formt, welche auftretende Sprünge weicher ausgleichen.

Zeichnunq Ausführungsbeispiele der erfindungsgemä en 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 Ansaug- trakt; Figur 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieber; Figur 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem Drehschie- ber; 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.

Beschreibuns der Ausführunqsbeispiele 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 Kon- tur des Einlasskanals 2 des Zylinderblocks 1 und des An- saugrohres 4 eingefahren ist und damit die Ansaugströmung nicht behindert und keinerlei verwirbelnde Ladungsbewe- gung erzeugt. Im rechten Teil der Figur 1 ist im Quer- schnitt 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 Dreh- punkt 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 Zy- linderblock können die jeweiligen Zungen 5 dieser Zylin- der in ihrer Bewegung mechanisch miteinander auf einfache Weise, beispielsweise durch eine Achse im Drehpunkt 6, die alle Zungen 5 miteinander verbindet, gekoppelt wer- den, damit sie gleiche Bewegungen ausführen.

Die Anordnung der jeweiligen Zunge 5 kann bei allen Aus- führungsbeispielen an einer beliebigen Seite des Ansaug- traktes, oben, unten oder seitlich erfolgen. Der Einlass- kanal 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 Kanalquer- schnitt gemä 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 ober- halb 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 zungenarti- gen Verlängerung 12 eines Drehschiebers 13. Zum Schutz der Luftumlenkfläche ist diese Anordnung in einer Rohr- verlängerung 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.