AT3136U1 - Einlasssystem mit einer einlassrohrverzweigung für eine brennkraftmaschine mit mehreren zylindern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einlaßsystem (1) mit einer Einlaßrohrverzweigung (2) für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei die Einlaßrohrverzweigung (2) pro Zylinder mehrere zu jeweils einem Einlaßkanal führende Einlaßrohre (3, 4) aufweist, von denen mindestens ein Einlaßrohr (3) durch ein Steuerorgan (5) abschaltbar ist. Um die Herstellung zu vereinfachen und den Platzbedarf möglichst gering zu halten, ist vorgesehen, daß das Steuerorgan (5) als Drehschieber (6) ausgebildet ist.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Einlaßsystem mit einer Einlaßrohrverzweigung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei die Einlaßrohrverzweigung pro Zylinder mehrere zu jeweils einem Einlaßkanal führende Einlaßrohre aufweist, von denen mindestens ein Einlaßrohr durch ein Steuerorgan abschaltbar ist.

Brennkraftmaschinen mit mehreren Einlaßkanälen pro Zylindern und einer Einlaßrohrverzweigung mit zu den Einlaßkanälen führenden Einlaßrohren, wobei in mindestens einem Einlaßrohr pro Zylinder ein Schaltorgan angeordnet ist, sind bekannt, beispielsweise aus der US 5,762,041 A oder der EP 0 449 240 Al. Die Steuerorgane sind zumeist als Drosselklappen ausgebildet. Da bei mehreren nebeneinander angeordneten Einlaßrohren, welche abwechselnd abschaltbar und nicht abschaltbar ausgeführt sind, eine durchgehende Drosselklappenwelle meist nicht möglich ist, erfolgt die Betätigung der Klappen über Seilzug oder über einen eine Vielzahl von Teilen aufweisenden Hebelmechanismus. Mit der Anzahl von Übertragungsteilen steigt einerseits die Störanfälligkeit des Betätigungsmechanismuses, und andererseits der Herstellungs- und Platzaufwand. Abgesehen davon kann es bei Drosselklappen insbesondere in Zwischenstellungen zu die Einlaßströmung störenden Schwingungserscheinungen kommen.

Aus der US 5,762,041 A ist weiters bekannt, Abgas aus dem Auslaßsystem in einen von zwei Einlaßkanälen rückzuführen, wobei in der Abgasrückführleitung ein Abgasrückführventil angeordnet ist.

Weiters ist aus der GB 2 293 862 A eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem mit einer zu seiner Verteilerleiste führenden Abgasrückführleitung bekannt, von welcher Verteilerleiste pro Zylinder ein zu einem Einlaßkanal führender Verteilerkanal ausgeht. Derartige Verteilerleisten und Verteilerkanäle werden üblicherweise als zusätzliche Teile und getrennt von einer Einlaßrohrverzweigung ausgeführt, was ebenfalls den Herstellungsaufwand und den Bauaufwand erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Einlaßrohrverzweigung für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art den Herstellungs- und Bauaufwand zu vermindern.

Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß das Steuerorgan als Drehschieber ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Achse jedes Drehschiebers etwa parallel zur Zylinderachse angeordnet ist, und die Achse von zumindest zwei Drehschiebem eine Parallelebene zu einer durch die Zylinderachsen gebildeten Motorlängsebene aufspannen. Auf diese Weise kann die Einlaßrohrverzweigung einfach hergestellt und zusammengebaut werden, wobei der Betätigungsmechanismus für die Drehschieber nur sehr geringen Platzbedarf einnimmt. Um eine gleichzeitige Betätigung aller Drehschieber zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß mehrere 2 AT 003136 Ul

Drehschieber über eine Schubstange betätigbar sind, welche über Hebel auf die Wellen der Drehschieber einwirkt. Konstruktionsbedingt kann es vorteilhaft sein, daß zumindest eine Achse außerhalb der Parallelebene angeordnet ist. Um trotzdem eine simultane Betätigung mit den anderen Drehschiebem zu ermöglichen, weist die Schubstange im Angriffsbereich mit dem Hebel dieser Drehschieber Langlöcher auf, um die abweichende Achsenlagerung durch dieses zusätzliche Spiel auszugleichen.

Bei Brennkraftmaschinen mit zumindest einem drallerzeugenden Einlaßkanal und einem Neutralkanal pro Zylinder wird eine effektive Drallsteuerung erreicht, wenn der Drehschieber im zum Neutralkanal führenden Einlaßrohr angeordnet ist. Der Drall läßt sich auf diese Weise mit möglichst geringem Herstellungs- und Platzaufwand erreichen.

Mittels externer Abgasrückführung mit einer Abgassammelleitung, von der Verteilerkanäle zum Einlaßsystem führen, kann die Gemisch- und Gaszusammensetzung im Brennraum gezielt beeinflußt werden, insbesondere um die Emissionen der Brennkraftmaschine zu verbessern. Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, daß die Verteilerkanäle zumindest teilweise in die Einlaßrohrverzweigung integriert sind. Eine optimale Steuerung und Aufteilung des rückgeführten Abgases zu den einzelnen Zylindern wird dabei erreicht, wenn ein Abgasrückfuhrventil im Übergangsbereich zwischen Abgassam-melleitung und den Verteilerkanälen angeordnet ist.

In einer sehr kompakten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß das Abgasrückführventil an der Einlaßrohrverzweigung befestigt ist. In weiterer Ausführung der Erfindung ist es weiters vorteilhaft, wenn das Abgasrückfuhrventil eine zentrale, mit der Abgassammelleitung verbundene Eingangsöffnung und mehrere vorzugsweise mit je einem Verteilerkanal verbundene Ausgangsöffnungen aufweist. Dabei kann in einer äußerst bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen sein, daß das Abgasrückfuhrventil ein in einem Ventilgehäuse drehbar gelagertes im wesentlichen scheibenförmiges Schaltelement aufweist, in welchem pro Auslaßöffnung eine Schaltöffhung so angeordnet ist, daß in einer Stellung die Strömungsverbindung zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöfihungen unterbrochen und in zumindest einer anderen Stellung eine Strömungsverbindung zwischen der Einlaßöffnung und zumindest einer Auslaßöffnung hergestellt ist.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine Einlaßrohrverzweigung eines erfindungsgemäßen Einlaßsystemes samt Abgasrückführventil in einer Schrägansicht, Fig. 2 die Einlaßrohrverzweigung in teilweiser Explosionsdarstellung mit demontiertem Abgasrückfuhrventil, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einlaßrohrverzweigung, Fig. 4 eine Seitenansicht der Einlaßrohrverzweigung, Fig. 5a und 5b die Einlaßrohrverzweigung in Schnitten gemäß den Linien Va-Va und Vb-Vb in Fig. 3, Fig. 6 einen Gehäuseteil der Einlaßrohrverzweigung in ein»- Draufsicht, Fig. 7 ein Abgasrückführ-ventil in einer Explosionsdarstellung, Fig. 8 eine Schrägansicht eines Abgasrück- 3 AT 003136 Ul führventilteiles, Fig. 9 eine Seitenansicht dieses Abgasrückführventilteiles und Fig. 10 einen Schnitt durch einen Abgasrückfuhrventilteil gemäß der Linie X-X in Fig. 6.

Das Einlaßsystem 1 einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern weist eine Einlaßrohrverzweigung 2 mit zwei Einlaßrohren 3, 4 pro Zylinder auf, wobei jeweils das Einlaßrohr 3 durch ein Steuerorgan 5 abschaltbar ist. Die Einlaßrohre 3, 4 gehen von einer Flanschfläche 7 aus, welche mit einem nicht weiter dargestellten Einlaßsammler verbindbar ist, und enden in einer Flanschfläche 8, welche seitlich am nicht weiter dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt werden kann, wo die Einlaßrohre 3, 4 in die zu jeweils einem Brennraum führenden Einlaßkanäle übergehen. Dabei ist vorteilhafterweise jeweils ein absperrbares Einlaßrohr 3 mit einem als Neutralkanal ausgebildeten Einlaßkanal des Zylinderkopfes verbunden, wobei über das Steuerorgan 5 der Drall in den Brennraum gesteuert werden kann. Das Steuerorgan 5 ist dabei so angeordnet, daß die Drehachse 5a, beispielsweise etwa parallel zur Zylinderachse, verläuft. Das andere Einlaßrohr 4 führt zu einem drallerzeugend ausgebildeten Einlaßkanal, beispielsweise einem Tangentialkanal oder einem Spiralkanal.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 5b ersichtlich ist, ist das Steuerorgan 5 als Drehschieber 6 ausgebildet und besteht aus einem etwa zylindrischen oder konischen Ventilteil 9, an dessen Welle 10 ein Hebel 11 angreift. Der Hebel 11 ist über eine Mutter 12 oder dergleichen an der Welle 10 befestigt. Nach oben ist der Drehschieber 6 durch einen Deckel 13 abgeschlossen. Jeder Hebel 11 ist über ein Befestigungselement 14, beispielsweise einen Sägering, mit einer gemeinsamen Schubstange 15 verbunden, über welche die Verdrehung der Ventilteile 9 erfolgt. An der Schubstange 15 wiederum greift über einen Hebel 40a eine Betätigungseinrichtung 40 an, welche beispielsweise einen Schrittmotor oder eine Unterdruckdose aufweist.

Zumindest zwei Achsen 5a der Steuerorgane 5 spannen eine Parallelebene 5b zur Motorlängsebene auf. Konstruktionsbedingt kann es erforderlich sein, die Achsen 5a von weiteren Steuerorganen 5 leicht außerhalb der Parallelebene 5b vorzusehen. Auch geringfügige Unterschiede in der Ausrichtung der Einlaßrohre 3 sind manchmal zweckmäßig, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Um trotzdem die Betätigung über eine einzige Schubstange 15 zu ermöglichen, weist diese im Angriffsbereich 15a mit den Hebeln 11 Langlöcher 15b auf, wodurch die Abweichung zwischen den Einlaßrohren 3 durch dieses zusätzliche Spiel ausgeglichen wird.

Wie aus den Fig. 2 und 5b ersichtlich ist, ist der Ventilteil 9 mit einer im wesentlichen der Querschnittsform des Einlaßrohres 3 angepaßten Öffnung 9a versehen, um in der Öffnungs-Stellung die Strömung möglichst wenig zu beeinflussen. ln die nicht abschaltbaren Einlaßrohre 4 münden nahe der Flanschfläche 8 Verteilerkanäle 16 ein, welche zumindest zum Teil in die Einlaßrohrverzweigung 2 integriert sind. Die Verteilerkanäle 16 sind dabei als Einformungen ausgebildet und gehen von einem gemeinsamen 4 AT 003136 Ul mittigen Abzweigebereich 17 einer ebenen Oberfläche 18 der Einlaßrohrverzweigung 2 aus. Die Verteilerkanäle 16 können dabei mit der Einlaßrohrverzweigung 2 mitgegossen sein oder in diese mechanisch eingearbeitet werden. Nach oben werden die Verteilerkanäle 16 durch einen an der ebenen Oberfläche 18 aufliegenden deckelartigen Gehäuseteil 19 abgeschlossen, an welchen ein Abgasrückfuhrventil 20 angebracht ist. Das Abgasrückführventil 20 weist ein Ventilgehäuse mit einem einlaßseitigen Gehäuseteil 21 und einen auslaßseitigen Gehäuseteil 22 auf, in welchem ein im wesentlichen scheibenförmiges Schaltelement 23 drehbar gelagert ist. Das Schaltelement 23 kann über eine Antriebswelle 24 verdreht werden. Der Gehäuseteil 21 weist eine zentrale Einlaßöffnung 25 auf, in welche eine vom Auslaßsystem kommende Abgassammelleitung 26 einmündet. Der vorzugsweise einstückig mit dem deckelförmigen Gehäuseteil 19 ausgeführte auslaßseitige Gehäuseteil 22 des Abgasrückfiihrventiles 20 weist pro Verteilerkanal 16 eine Auslaßöffnung 27 auf, welche mit jeweils einem Verteilerkanal 16 kommuniziert. Innerhalb des Gehäuseteiles 22 führen Steuerkanäle 28 zu den Auslaßöffhungen 27 wobei die Steuerkanäle 28 von einer ebenen Fläche 29 eines durch den Gehäuseteil 22 gebildeten Ventilraumes 29a ausgehen, wobei die Fläche 29 normal auf die Drehachse 23a des Schaltelementes 23 ausgebildet ist. Pro Steuerkanal 28 weist die Fläche 29 eine Steueröffnung 30 auf, wobei die Öffnungen 30 im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse 23a des scheibenförmigen Schaltelementes 23 angeordnet sind. Entsprechend den Steueröffhungen 30 weist das Schaltelement 23 ebenfalls eine Anzahl von konzentrisch um die Drehachse 23a angeordnete Schaltöffnungen 31 auf. Über eine Feder 32 wird das Schaltelement 23 an die Fläche 29 gepreßt, um einen Dichtsitz zwischen Schaltelement 23 und der Fläche 29 zu erreichen. Durch Drehung des Schaltelementes 23 über die Welle 24 können verschiedene Schaltstellungen eingestellt werden, wobei in einer Schaltstellung beispielsweise sämtliche Steueröffhungen 30 der Steuerkanäle 28 verschlossen sind. Durch geeignete Anordnung der Steueröflhungen 30 und der Schaltöffnungen 31 kann eine zylinderselektive Strömungsverbindung zwischen der Abgassammelleitung 26 und den Verteilerleitungen 16 hergestellt werden, wobei es möglich ist, in gewissen Schaltstellungen nur einzelne Verteilerkanäle 16 mit Abgas zu versorgen. Die Steueröffhungen 30 und die Schaltöffnungen 31 können kreis- oder nierenförmig sein oder andere strömungs- und steuerungstechnisch günstige Querschnittsform«! aufweisen. 5

Claims (8)

1. AT 003 136 Ul ANSPRÜCHE 1. Einlaßsystem (1) mit einer Einlaßrohrverzweigung (2) für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei die Einlaßrohrverzweigung (2) pro Zylinder mehrere zu jeweils einem Einlaßkanal führende Einlaßrohre (3,4) aufweist, von denen mindestens ein Einlaßrohr (3) durch ein Steuerorgan (5) abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (5) als Drehschieber (6) ausgebildet ist.
2. 2. Einlaßsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (5a) jedes Drehschiebers (6) etwa parallel zur Zylinderachse angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Achsen (5a) von zumindest zwei Drehschiebem (6) eine Parallelebene zur durch die Zylinderachsen gebildeten Motorlängsebene aufspannen.
3. 3. Einlaßsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drehschieber (6) über eine Schubstange (15) betätigbar sind, welche über Hebel (11) auf die Wellen (10) der Drehschieber (6) einwirkt, wobei vorzugsweise die Schubstange (15) im Angriffsbereich (15a) mit zumindest einem Hebel (11) ein Langloch (15b) aufweist.
4. 4. Einlaßsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für eine Brennkraftmaschine mit einem externen Abgasrückführsystem zur Rückführung von Abgasen aus dem Auslaßsystem über eine Abgassammelleitung (26) und Verteilerkanäle (16) in das Einlaßsystem (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkanäle (16) zumindest teilweise in die Einlaßrohrverzweigung (2) integriert sind.
5. 5. Einlaßsystem (1) nach Anspruch 4, für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Abgasrückführventil (20) zur Steuerung der Abgasrückführmenge, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (20) im Übergangsbereich zwischen Abgassammelleitung (26) und den Verteilerkanälen (16) angeordnet ist.
6. 6. Einlaßsystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (20) an der Einlaßrohrverzweigung (2) befestigt ist.
7. 7. Einlaßsystem (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (20) eine zentrale, mit der Abgassammelleitung (26) verbundene Ein-gangsöffnung (25) und mehrere vorzugsweise mit je einem Verteilerkanal (16) verbundene Ausgangsöffnungen (27) aufweist.
8. 8. Einlaßsystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (20) ein in einem Ventilgehäuse (21, 22) drehbar gelagertes im wesentlichen scheibenförmiges Schaltelement (25) aufweist, in welchem pro Auslaßöffnung (27) eine Schaltöffiiung (31) so angeordnet ist, daß in einer Stellung die Strömungsverbindung zwischen Einlaßöffnung (25) und Auslaßöffnungen (27) unterbrochen und in zumindest 6 AT 003 136 Ul einer anderen Stellung eine Strömungsverbindung zwischen der Einlaßöffnung (25) und zumindest einer Auslaßöffhung (27) hergestellt ist. 7