AT414264B - Internal combustion engine for hand tool or vehicle has exhaust pipe partially surrounding exhaust gas treatment catalytic converter - Google Patents
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Abstract
Description
22
AT 414 264 BAT 414 264 B
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer variablen Einlassvorrichtung, mit einem Schaltorgan zum Umschalten zwischen zumindest zwei verschiedenen Ansauglängen, mit zumindest einem ersten Ansaugrohr pro Zylinder. 5 Variable Einlassvorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um zwischen unterschiedlichen resonanzwirksamen Ansaugrohrlängen umzuschalten, um dadurch für jede Motordrehzahl einen maximalen gasdynamischen Aufladeffekt zu erzielen.The invention relates to an internal combustion engine with a variable intake device, with a switching member for switching between at least two different intake lengths, with at least one first intake pipe per cylinder. Variable intake manifolds are used, for example, to switch between different resonance-effective intake pipe lengths, thereby achieving a maximum gas-dynamic charge-up effect for each engine speed.
Jeder Motordrehzahl ist eine bestimmte Ansauglänge mit einem maximal gasdynamischen io Aufladeeffekt zugeordnet. Um ein hohes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich ohne gleichzeitiger Einbuße an Maximalleistung zu erreichen, muss die Saugrohrlänge veränderbar und an die jeweilige Drehzahl anpassbar sein. Bekannte Schaltsaugrohre realisieren diese Forderung durch Öffnen und Verschließen von Zusatzkanälen mittels Flachschieber, Drehschieber oder Drosselklappen. 15Each engine speed is associated with a particular intake length with a maximum gas-dynamic loading effect. In order to achieve a high torque in the lower speed range without simultaneous loss of maximum power, the intake manifold must be changeable and adaptable to the respective speed. Known Schalttsaugrohre realize this requirement by opening and closing of additional channels by means of flat slide, rotary valve or throttle. 15
Aus der EP 0 201 180 B1 ist beispielsweise ein Schaltsaugrohr für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei über eine Umschaltklappe zwischen einem langen und einem kurzen Strömungsweg umgeschaltet wird. Nachteilig ist, dass Schaltsaugrohre dieser Art relativ viel Bauraum in Anspruch nehmen und herstellungsmäßig aufwendig sind. 20From EP 0 201 180 B1, for example, a shift intake manifold for an internal combustion engine is known, being switched over a changeover between a long and a short flow path. The disadvantage is that shift intake manifolds of this type take up a relatively large amount of installation space and are expensive to produce. 20
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine variable Einlassvorrichtung zu entwickeln, mit welcher auf kleinstem Bauraum und mit minimalem Fertigungsaufwand zwischen einem langen und einem kurzen Strömungsweg umgeschaltet werden kann. 25 Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das vorzugsweise im Wesentlichen als Ansaugtrichter ausgebildete erste Ansaugrohr an seinem Anfangsbereich von einem topfartigen zweiten Ansaugrohr mit Abstand teilweise umgeben ist, wobei eine einen ersten Strömungsweg definierende erste Ansaugöffnung durch das Schaltorgan verschließbar ist, und wobei ein zweiter Strömungsweg vorzugsweise durch einen Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten 30 Ansaugrohr gebildet ist, wobei vorzugsweise die erste Ansaugöffnung fluchtend mit dem ersten Ansaugrohr im zweiten Ansaugrohr angeordnet ist.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to develop a variable inlet device with which it is possible to switch over between a long and a short flow path in the smallest possible space and with minimal manufacturing outlay. According to the invention, this is achieved in that the first intake pipe, which is preferably designed essentially as an intake funnel, is partially surrounded at its start region by a pot-like second intake pipe, wherein a first intake opening defining a first flow path can be closed by the switching member, and wherein a second flow path is preferably formed by an annular gap between the first and the second intake pipe 30, wherein preferably the first intake opening is arranged in alignment with the first intake pipe in the second intake pipe.
Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Ansaugrohr im Wesentlichen topfartig ausgebildet ist, wobei die erste Ansaugöffnung in einer Stirnfläche des Topfes angeordnet ist. 35It is provided that the second intake pipe is substantially pot-shaped, wherein the first intake opening is arranged in an end face of the pot. 35
Eine kompakte Ausführung kann erreicht werden, wenn das zweite Ansaugrohr über das erste Ansaugrohr übergestülpt ist.A compact design can be achieved when the second intake pipe is slipped over the first intake pipe.
In weiterer Ausführung kann vorgesehen sein, dass eine den Beginn des zweiten Strömungs-40 weges definierende zweite Ansaugöffnung durch den Rand des zweiten Ansaugrohres und die Außenwand des ersten Ansaugrohres gebildet ist, wobei vorzugsweise die Innenwand des zweiten Ansaugrohres und/oder die Außenwand des ersten Ansaugrohres vorzugsweise in gleichem Sinne konisch geneigt sind. 45 Die Strömung des zweiten Strömungsweges ist der Ansaugströmung entgegengerichtet. Dadurch kann auf sehr kleinem Bauraum eine deutliche Verlängerung des Ansaugströmungsweges erreicht werden.In a further embodiment, it may be provided that a second intake opening defining the beginning of the second flow path is formed by the edge of the second intake pipe and the outer wall of the first intake pipe, wherein preferably the inner wall of the second intake pipe and / or the outer wall of the first intake pipe preferably are conically inclined in the same sense. 45 The flow of the second flow path is opposite to the intake flow. This can be achieved in a very small space a significant extension of Ansaugströmungsweges.
In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltorgane von verschiedenen so ersten Ansaugrohren, insbesondere von verschiedenen Zylindern miteinander verbunden sind.In a further embodiment of the invention, it is provided that the switching elements of different so first intake pipes, in particular of different cylinders are interconnected.
Der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Ansaugrohres kann oval, elliptisch oder rechteckig mit abgerundeten Ecken sein. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Strömungsweges sich in Strömungsrichtung, vorzugsweise stetig, 55 verjüngend ausgebildet ist. 3The cross section of the first and / or second intake pipe may be oval, elliptical or rectangular with rounded corners. It is preferably provided that the cross section of the first and / or second flow path is formed in the flow direction, preferably continuously, 55 tapered. 3
AT 414 264 BAT 414 264 B
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass Schaltorgan an seiner Innenseite zumindest eine vorzugsweise rotationssymmetrische Strömungsleitfläche aufweist. Die Strömungsleitfläche ist dabei vorzugsweise verlaufend mit der Stirnfläche des zweiten Ansaugrohres ausgebildet, um die Strömung des zweiten Strömungsweges möglichst 5 verlustfrei in das erste Ansaugrohr umzulenken.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the switching element has on its inside at least one preferably rotationally symmetrical flow guide surface. The flow guide surface is preferably designed to extend with the end face of the second intake pipe, in order to redirect the flow of the second flow path as far as possible into the first intake pipe without any loss.
Um den Strömungswiderstand der Ansaugströmung zu reduzieren, kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des ersten und/oder zweiten Strömungsweges, zumindest abschnittsweise, eine definierte Struktur und/oder eine definierte Rauhtiefe aufweist. Dadurch kann der Grenzschicht-io aufbau im Bereich der Oberfläche der Strömungswege wirksam verhindert werden.In order to reduce the flow resistance of the intake flow, it can be provided that the surface of the first and / or second flow path, at least in sections, has a defined structure and / or a defined roughness depth. As a result, the boundary layer construction in the area of the surface of the flow paths can be effectively prevented.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Oberfläche eine vorzugsweise golfballartige Struktur mit definierten, vorzugsweise dellenförmigen, Vertiefungen und/oder vorzugsweise noppenartige Erhebungen aufweist, wobei die Struktur eine Tiefe bzw. Höhe von 0,1 mm bis 15 0,4 mm, vorzugsweise 0,2 mm aufweisen kann. Sehr vorteilhaft für die Unterbindung desIt may be provided in particular that the surface has a preferably golf ball-like structure with defined, preferably dellenförmigen, depressions and / or preferably knob-like elevations, wherein the structure has a depth or height of 0.1 mm to 15 0.4 mm, preferably 0 , 2 mm can have. Very beneficial for the ligation of the
Grenzschichtaufbaus ist es, wenn die Vertiefungen bzw. Erhöhungen im Wesentlichen kreisförmig sind und jeweils einen Durchmesser zwischen 2 mm bis 7 mm, vorzugsweise 3 mm bis 6 mm, besonders vorzugsweise etwa 4 mm bis 5 mm aufweisen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vertiefungen bzw. Erhöhungen 20 in zwei versetzten Reihen angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen oder Erhöhungen größer ist als deren Durchmesser und vorzugsweise zwischen etwa 9 mm bis 13 mm besonders vorzugsweise 10 mm bis 12 mm beträgt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Rauhtiefe vorzugsweise zwischen 10 pm bis 20 pm beträgt. 25Boundary layer construction is when the recesses or elevations are substantially circular and each have a diameter between 2 mm to 7 mm, preferably 3 mm to 6 mm, particularly preferably about 4 mm to 5 mm. In a particularly advantageous embodiment variant of the invention, it is provided that the depressions or elevations 20 are arranged in two staggered rows, the distance between two adjacent depressions or elevations being greater than their diameter and preferably between approximately 9 mm to 13 mm, particularly preferably 10 mm to 12 mm. Alternatively or additionally, it may be provided that the roughness depth is preferably between 10 pm to 20 pm. 25
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße variable Einlassvorrichtung in einer ersten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt in einer ersten Betriebsstellung, Fig. 2 diese variable Ein-30 lassvorrichtung im Längsschnitt in einer zweiten Betriebsstellung, Fig. 3 eine variable Einlassvorrichtung in einer zweiten Ausführungsvariante im Längsschnitt in einer ersten Betriebsstellung, Fig. 4 diese variable Einlassvorrichtung im Längsschnitt in einer zweiten Betriebsstellung, Fig. 5 ein Detail der Oberfläche der Strömungswege und Fig. 6 die Oberfläche in einem Schnitt gemäß Linie Vl-Vl in Fig. 5. 351 shows a variable intake device according to the invention in a first embodiment in a longitudinal section in a first operating position, FIG. 2 shows this variable intake device in longitudinal section in a second operating position, FIG. 3 shows a variable intake device in a second embodiment in longitudinal section in FIG 4 shows this variable inlet device in longitudinal section in a second operating position, FIG. 5 shows a detail of the surface of the flow paths, and FIG. 6 shows the surface in a section according to line VI-VI in FIG
Die variable Einlassvorrichtung 2 weist ein erstes Ansaugrohr 4 und ein zweites Ansaugrohr 6 auf. Das zweite Ansaugrohr 6 ist konzentrisch über das erste Ansaugrohr 4 gestülpt und weist eine im Wesentlichen topfförmige Gestalt auf. 40 Das erste Ansaugrohr 4 ist im Wesentlichen durch einen sich in Strömungsrichtung S verjüngenden Ansaugtrichter gebildet und über einen Flansch 5 am Zylinderkopf 8 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine befestigt. Mit 10 ist ein zu einem Brennraum eines Zylinders führender Einlasskanal bezeichnet. Ansaugtrichter dieser Art werden häufig bei Rennmotoren eingesetzt. 45The variable intake device 2 has a first intake pipe 4 and a second intake pipe 6. The second intake pipe 6 is concentrically slipped over the first intake pipe 4 and has a substantially cup-shaped shape. The first intake pipe 4 is essentially formed by an intake funnel which tapers in the flow direction S and is fastened via a flange 5 to the cylinder head 8 of an internal combustion engine (not shown). Denoted at 10 is an inlet duct leading to a combustion chamber of a cylinder. Air intake funnels of this type are frequently used in racing engines. 45
Das zweite Ansaugrohr 6 weist eine Stirnfläche 12 mit einer durch ein Schaltorgan 14 verschließbaren Eintrittsöffnung 16 auf, welche einen ersten Strömungsweg S! definiert.The second intake pipe 6 has an end face 12 with a closable by a switching member 14 inlet opening 16, which a first flow path S! Are defined.
Das zweite Ansaugrohr 6 ist vom ersten Ansaugrohr 4 beabstandet, so dass zwischen dem so ersten und dem zweiten Ansaugrohr 4, 6 ein den zweiten Strömungsweg S2 definierender Ringkanal 18 ausgebildet ist. Der Rand 20 des zweiten Ansaugrohres und eine äußere Wand 22 des doppelwandig ausgeführten ersten Ansaugrohres 4 definieren eine ringförmige Eintrittsöffnung 24 in den Ringkanal 18. Zur Befestigung des zweiten Ansaugrohres 6 und zur Einhaltung eines vordefinierten Abstandes zwischen den beiden Ansaugrohren 4, 6 sind Stege 19, beispielsweise se am ersten Ansaugrohr 4, vorgesehen. Erste und/oder zweite Ansaugrohre 4, 6 können einenThe second intake pipe 6 is spaced from the first intake pipe 4, so that between the first and the second intake pipe 4, 6, an annular channel 18 defining the second flow path S2 is formed. The edge 20 of the second intake pipe and an outer wall 22 of the double-walled first intake pipe 4 define an annular inlet opening 24 in the annular channel 18. For fastening the second intake pipe 6 and maintaining a predefined distance between the two intake pipes 4, 6 are webs 19, For example, se on the first intake pipe 4, provided. First and / or second intake pipes 4, 6 can a
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