AT3446U1

AT3446U1 - Einlasskanalanordnung für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT3446U1
Application number: AT0007699U
Authority: AT
Inventors: Marko-Deja Dipl Ing Vide; Reinhard Dipl Ing Glanz
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-03-27
Also published as: US6289864B1; DE10004261A1; DE10004261B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einlaßkanalanordnung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine direkt einspritzende Diesel-Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Bereich (2) mit einem eine flexible Kanalwand (3) aufweisenden Einlaßkanal (1), wobei die flexible Kanalwand (3) durch ein mit einer Druckversorgungsleitung (7) verbundenes aufblasbares Element (4) gebildet ist. Um auf möglichst einfache Weise eine Drallregelung zu erreichen ohne die Einlaßströmung nachteilig zu beeinflussen, ist vorgesehen, daß das aufblasbare Element (4) in einer Ausnehmung (8) der Einlaßkanalwand (12) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einlasskanalanordnung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine direkt einspritzende Diesel-Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Bereich mit einem eine flexible Kanalwand aufweisenden Einlasskanal, wobei die flexible Kanalwand durch ein mit einer Druckversorgungsleitung verbundenes aufblasbares Element gebildet ist.

Aus der EP 0 521 921 B ist eine Einlassanordnung für eine Brennkraftmaschine mit eine Trommelverwirbelung Tumble-Strömung im Brennraum erzeugenden Gaseinlasskanälen be- kannt. Die Trommelverwirbelung wird dabei durch ein jeweils an einer Wand des jeweiligen Einlasskanales vorgesehenes aufblasbares Element erzeugt. Im entleerten Zustand des Ele- mentes kann die Einlassströmung das Element ungehindert passieren. Im aufgeblasenen Zu- stand wird die Einlassströmung abgelenkt, um die Richtung der Gasströmung im Sinne des Trommelwirbels zu verändern. Dazu muss das aufblasbare Element relativ weit in die Strö- mung gelenkt werden, was sich allerdings nachteilig auf den Durchfluss auswirkt. Eine Beein- flussung des axialen Dralles ist nicht vorgesehen.

Weiters ist aus der DE 31 41 880 A1eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Zungen- länge des Spiralkanales und damit der Einlassdrall durch einen aufblasbaren Hohlkörper ver- ändert werden kann. Da der Zungenbereich im Spiralkanal die Stelle ist, wo kleinste Form- und Positionsänderungen die grössten Auswirkungen auf den Drall haben, wirken sich schon minimale Regeldruckänderungen sehr stark auf den Drall aus. Wegen dieser Sensibilität ist ein stabiler und wiederholbar einstellbarer Motorzustand nur schwer realisierbar. Abgesehen davon ist das System nur mit hohem Aufwand zu fertigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einlasskanalanordnung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass insbesondere der axiale Einlassdrall ohne stärkere negative Beeinflussung des Durchflusswertes wiederholt einstell- und regelbar ist.

Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass das aufblasbare Element in eine Ausnehmung der Einlasskanalwand angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Kanalkontur dynamisch geändert werden, ohne den Durchflusswert im Motorbetrieb nachteilig zu beeinflussen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die flexible Kanalwand in zumindest einer Stellung stetig verlaufend mit der umgebenden starren Kanalwand ausgebildet ist. Um Strömungsbeeinträchtigungen wie Ablöseerscheinungen zu vermeiden, ist es besonders günstig, wenn das Element sowohl im aufgeblasenen, als auch im entleerten Zustand weitgehend der Einlasskanalkontur angepasst ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das aufblasbare Element über die Druckversorgungsleitung wahlweise mit Druck beaufschlagbar ist, der gleich, grösser oder kleiner als der Druck im Einlasskanal ist. Das aufblasbare Element kann sowohl aufblasbar, als auch evakuierbar ausgebildet sein. Dabei kann eine mittlere Position des Elementes der unge- störten ursprünglichen Kanal-Gusskontur entsprechen.

In einer besonders einfachen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das aufblasbare Ele- ment im wesentlichen als Membran ausgebildet ist. Alternativ dazu ist es möglich, das auf- blasbare Element als Kissen auszubilden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die das elastische Element aufnehmende Ausnehmung im wesentlichen ringförmig und vorzugsweise das elastische Element umlaufend ausgebildet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das elastische Element mehrere, vorzugsweise unab- hängig voneinander mit Druck beaufschlagbare Kammern aufweist.

In einer äusserst vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass durch das aufblasbare Element der Einlasskanal zumindest teilweise verschliessbar ist, wobei vor- zugsweise das aufblasbare Element eine Drossel für den Einlasskanal bildet. Diese Ausführung ist besonders günstig, wenn zumindest zwei Einlasskanäle pro Zylinder vorhanden sind, welche als Spiral- und/oder als Tangentialkanal ausgebildet sein können. Ist ein Tangential- kanal vorhanden, so kann durch em oder mehrere aufblasbare Elemente ein mehr oder weni- ger vollständiger Verschluss des Tangentialkanales erreicht werden.

Wird vor allem eine Steuerung der axialen Drallströmung angestrebt, ist es sinnvoll, wenn das aufblasbare Element im Bereich der Mündung in den Zylinder angeordnet ist.

Als Material für das aufblasbare Element kann Kunststoff, beispielsweise Teflon, eingesetzt werden, wobei zur Erzielung einer hohen Zugfestigkeit der Kunsttoff mit eine gerichtete Struktur aufweisende Fasern verstärkt sein kann. Auf diese Weise lässt sich auch eine Mi- krostruktur, beispielsweise Längsrillen an der Oberfläche des Elementes realisieren.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante der Erfindung bei einem Tangentialkanal im Aufriss entsprechend der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 diesen Tangentialkanal im Grundriss, Fig. 3 eine erfindungsgemäss ausgeführte Einlasskanalanordnung bei einem Spiralkanal im Aufriss, Fig. 4 diesen Spiralkanal im Grundriss, Fig. 5 eine Schrägdarstellung eines erfindungsgemäss ausgeführten Einlasskanales, Fig. 6 einen Kanalquerschnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5, Fig. 7 das Detail VII des Einlasskanales aus Fig. 5 im Schnitt, Fig. 8 einen Einlasskanal in einer vierten Ausführungsvariante in einem Schnitt analog zu Fig. 6, Fig. 9 ein Detail eines erfin- dungsgemäss ausgeführten Einlasskanales in einer Schrägansicht mit demontiertem aufblasba- ren Element, Fig. 10 ein aufblasbares Element dieses Einlasskanales in einer Draufsicht, Fig.

11 ein aufblasbares Element im Schnitt in einer Ausführungsvariante, Fig. 12 und 13 ein erfindungsgemässes aufblasbares Element in einer anderen Ausführungsvariante, entsprechend dem Schnitt XII-XII in Fig. 10, Fig. 14a, 14b, 14c eine weitere Ausführungsvariante eines aufblasbaren Elementes in drei verschiedenen Stellungen und Fig. 15a, 15b und 15c eine andere Ausführungsvariante eines aufblasbaren Elementes im Schnitt in drei verschiedenen Stellungen.

Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Brennkraftmaschine weist eine Einlasskanalanordnung mit zumindest einem Einlasskanal 1 pro Zylinder auf. Der Einlasskanal 1 weist zumindest einen Bereich 2 mit einer flexiblen Kanalwand 3 auf, welche durch ein aufblasbares Element 4 gebildet ist. Die Fig. 1 und 2 zei- gen einen als Tangentialkanal ausgebildeten Einlasskanal im Aufriss und im Grundriss. Um eine Beeinflussung der Drallströmung zu erreichen, ist das aufblasbare Element 4 im Bodenbereich @ des Einlasskanales 1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein aufblasbares Element 4' im Bereich der Seitenwand lb des Einlasskanales 1 angeordnet sein. Mit Bezugs- zeichen 5 ist die Mündung in den nicht weiter dargestellten Brennraum bezeichnet, wobei im Mündungsbereich des Einlasskanales 1 ein Ventilsitzring 6 vorgesehen ist.

Das Aufblasen und Entleeren des Elementes 4 erfolgt über eine Druckversorgungsleitung 7, wobei das Füll- medium gasförmig oder hydraulisch sein kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen als Spiralkanal ausgeführten Einlasskanal 1 im Aufriss und im Grundriss, wobei im Bereich der Spiralzunge 11eine flexible Einlasskanalwand 3 vorgesehen ist, welche durch ein aufblasbares Element 4 gebildet wird. Durch Aufblasen bzw. Entleeren des aufblasbaren Elementes 4 kann der Drall gezielt beeinflusst werden.

Um die Einlassströmung in einer neutralen Stellung möglichst wenig zu beeinflussen, ist das aufblasbare Element 4 in einer entsprechenden Ausnehmung 8 des Einlasskanales 1, 10 ange- ordnet, wie insbesondere aus den Fig. 5,7, 9 sowie 11bis 15c hervorgeht. Fig. 5 zeigt dabei eine Ausführung, bei der die Ausnehmung 8 im Einlasskanal 1 ringförmig ausgeführt ist. Dies ist besonders günstig, wenn das aufblasbare Element 4 die Funktion einer Verschluss- bzw.

Drosseleinrichtung einnehmen soll. Dabei kann das elastische Element 4 selbst ebenfalls als Ring ausgeführt sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist, oder mehrere aufblasbare Kammern 4a, 4b, 4c aufweisen, welche gleichzeitig oder unabhängig voneinander aktiviert werden können (Fig. 8). Das aufblasbare Element 4 kann aus faserverstärktem Kunststoff bestehen. In Fig. 7 ist entsprechendes Fasergewebe mit 47 bezeichnet.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsvariante eines Einlasskanales 1 für ein kissenartiges aufblasbares Element 4 mit einer ovalen Ausnehmung 8, wobei das Element 4 ausgebaut ist. Die Tiefe T der Ausnehmung 8 beträgt dabei etwa 1 mm. Fig. 10 zeigt das entsprechende aufblasbare Element 4 aus faserverstärktem Kunststoff. Die Fasern können dabei eine gerichtete Struktur aufweisen, wodurch in einer Richtung die Zugfestigkeit erhöht werden kann. Durch die Fa- sern kann auch eine Oberfläche des Elementes 4 mit Längsrillen oder Mikrostruktur 9 gebildet werden (Fig. 10).

Fig. 11zeigt den prinzipiellen Aufbau eines aufblasbaren Elementes 4 im Schnitt in einer Ausführungsform. Dieses aufblasbare Element 4 ist als einen Hohlraum 46 umschliessendes Doppelkissen mit einer Deckschicht 41 und einer Grundschicht 42 ausgeführt, wobei Deck- schicht 41 und Grundschicht 42 mit Klebstoff 43 verbunden sind. Die Ränder 44 sind verlau- fend mit der umgebenden starren Kanalwand 12 ausgebildet.

Fig. 12 und 13 zeigen eine Ausführungsform eines mit einem Profil 45 versehenen aufblasba- ren Element 4 im ausgelassenen Zustand (Fig. 12) und im aufgeblasenen Zustand (Fig. 13).

Über eine Klebeschicht 43 ist das Element 4 in der Ausnehmung 8 des Einlasskanales 1 fixiert.

Die Fig. 14a, 14b, 14c zeigen eine Ausführungsvariante eines als Membran ausgeführten auf- blasbaren Elements 4. Mit der strichlierten Linie 13 ist die ursprüngliche Einlasskanalkontur bezeichnet. In der in Fig. 14a eingezeichneten Stellung des Elementes 4 ist der Druck P2 im Hohlraum 46 des Elementes 4 auf der dem Einlasskanal 1 abgewandten Seite der Membran grösser als der Druck P, im Einlasskanal 1, weshalb sich das Einlasselement 4 in Richtung des Einlasskanales 1 wölbt. In Fig. 14b ist der Druck P2 kleiner als der Druck P,, das aufblasbare Element 4 wird somit evakuiert. Auch dadurch kann eine sehr effektive Drallbeeinflussung erzielt werden. Fig. 14c zeigt eine Neutralposition, bei der der Druck P, etwa gleich dem Druck P2 ist.

Die Fig. 15a bis 15c zeigen eine weitere Ausführungsvariante eines als Membran ausgebilde- ten elastischen Elementes 4, wobei wieder mit der strichlierten Linie 13 die ursprüngliche Kanalkontur angedeutet ist. In Fig. 15a ist der Druck P2 innerhalb des elastischen Elementes grösser als der Druck P, im Einlasskanal 1, weshalb sich das elastische Element 4 in Richtung des Einlasskanales 1 wölbt. In Fig. 15b ist der Druck P2 im Hohlraum 46 innerhalb des elasti- schen Elementes 4 kleiner als der Druck P, ausserhalb des elastischen Elementes, wodurch dieses etwas evakuiert wird. Der Verlauf des durch das elastische Element 4 gebildeten flexi- blen Einlasskanales 3 entspricht dabei im wesentlichen der ursprünglichen Kanalkontur 13.

Fig. 15c zeigt eine Stellung des elastischen Elementes 4, bei der innerhalb des Elementes 4 etwa der gleiche Druck P2 wie ausserhalb des Elementes 4 herrscht. Der Verlauf der flexiblen Kanalwand 3 ist gegenüber der ursprünglichen Kanalkontur 13 in Richtung des Einlasskanales 1 versetzt.

Claims

ANSPRÜCHE 1 Einlasskanalanordnung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine direkt ein- spritzende Diesel-Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Bereich (2) mit einem eine flexible Kanalwand (3) aufweisenden Einlasskanal (1), wobei die flexible Kanalwand (3) durch ein mit einer Druckversorgungsleitung verbundenes aufblasbares Element gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) in einer Ausnehmung (8) der Einlasskanalwand (12) angeordnet ist.
2. Einlasskanalanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Kanalwand (3) in zumindest einer Stellung stetig verlaufend mit der umgebenden starren Kanalwand (12) ausgebildet ist.
3. Einlasskanalanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) über die Druckversorgungsleitung (7) wahlweise mit Druck (P2) beaufschlagbar ist, der gleich, grösser oder kleiner als der Druck (P,) im Einlasskanal (1) ist.
4. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das aufblasbare Element (4) aufnehmende Ausnehmung (8) im wesentlichen ringförmig und vorzugsweise das elastische Element (4) umlaufend ausgebildet ist.
5. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (4) mehrere, vorzugsweise unabhängig voneinander mit Druck (P2) beaufschlagbare Kammern (4a, 4b, 4c) aufweist.
6. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) sowohl im aufgeblasenen, als auch im entleerten Zustand weitge- hend der Einlasskanalkontur angepasst ist.
7. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das aufblasbare Element (4) der Einlasskanal (1) zumindest teilweise ver- schliessbar ist.
8. Einlasskanalanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) eine Drossel für den Einlasskanal (1) bildet.
9. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) im Bereich der Mündung (5) in den Zylinder angeordnet ist.
10. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) aus Kunststoff besteht.
11. Einlasskanalanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunsttoff des aufblasbaren Elementes (4) faserverstärkt ist, wobei die Fasern vorzugsweise eine gerichtete Struktur aufweisen. <Desc/Clms Page number 6>
12. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) als Kissen ausgebildet ist.
13. Einlasskanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (4) im wesentlichen als Membran ausgebildet ist.