CN105604680A - 吸气通道 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于为机动车辆的燃烧发动机的燃烧室吸入气体，尤其新鲜空气和/或燃料空气混合物的吸气通道(10)，包括通道体(16)和转换阀(24)，该通道体界定气体的流通体积(18)，该转换阀用于在该转换阀(24)的启用位置上使气体在流通体积(18)内部产生流体运动，其中转换阀(24)具有在启用位置上伸入流通体积(18)的风力叶片(26)以及背离流通体积(18)和风力叶片(26)且伸入通道体(16)的接收体积(30)的反作用叶片(28)，其中当转换阀(24)处于启用位置时，接收体积(30)在风力叶片(26)上游与流通体积(18)连通。

Description

吸气通道
技术领域
本发明涉及一种吸气通道，借助该吸气通道可将气体，特别是新鲜空气和/或燃料空气混合物导入机动车辆的燃烧发动机的燃烧室。
背景技术
DE10245111A1揭示一种吸气通道，其中，在一端可偏转地铰接的、开孔的转换阀在启用位置上可以伸入由通道体界定的流通体积，以便形成滚流或涡流，并且在停用位置上可以在该流通体积外部沉入通道体。
一直存在减轻机动车辆的吸气通道中部件负荷的需求。
发明内容
本发明的目的是揭示若干能减小机动车辆的吸气通道的部件负荷的措施。
本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有根据本发明所述特征的吸气通道。本发明的优选设计方案包含于接下来的说明中，这些设计方案无论单独还是组合都能构成本发明的一个方面。
本发明提供一种用于为机动车辆的燃烧发动机的燃烧室吸入气体，特别是新鲜空气和/或燃料空气混合物的吸气通道，设置有：一个通道体和一个转换阀，该通道体界定该气体的流通体积，该转换阀用于在该转换阀的启用位置上使该气体在该流通体积内部产生流体运动，其中该转换阀具有在该启用位置上伸入该流通体积中的风力叶片以及背离该流通体积和该风力叶片且伸入该通道体的接收体积中的反作用叶片，其中当该转换阀处于该启用位置时，该接收体积在该风力叶片上游与该流通体积连通。
转换阀处于停用位置时，该转换阀可以离开气体的流通路径，从而使得气流对转换阀仅施加较小(如果有的话)的力。转换阀处于启用位置时，该转换阀以其风力叶片伸入由通道体所界定的吸气通道的流通体积中，以便气流能击中风力叶片，风力叶片借此引发气体的流体运动。这样能使气流适度转向以形成滚流(Tumble-)和/或涡流(Swirl-)，其优点在于能使燃料空气混合物在燃烧发动机的燃烧室内部取得特别好的混合效果。气体击中风力叶片可以形成动压，该动压致力于将转换阀推回停用位置，在此情况下，转换阀、特别是转换阀的轴承和/或为了在停用位置与启用位置之间操控转换阀而设置的调节马达必然会施加并保持一个相应较高的反作用力。在风力叶片上游与流通体积连通的反作用叶片具体被构造成突伸于转换阀的旋转轴之外的风力叶片延长部，如此一来，作用于风力叶片的压力也能作用于反作用叶片。这样就可以通过反作用叶片施加一个反作用力矩，该反作用力矩与风力叶片所导入的力矩相反。借此能大幅减小，特别是基本消除作用于转换阀的旋转轴区域中的合力矩，进而相应减小转换阀、特别是转换阀的轴承和/或调节马达区域的部件负荷。通过这种方式，尤其能更容易地耐受例如因气流(特别是经涡轮增压器增压的气流)内部的压力波而产生的负荷峰值，从而取得延长转换阀使用寿命的效果。同时，即使在被吸入气体的质量流量发生变化的情况下，也能很轻松地将转换阀保持在期望的位置上，从而能够避免转换阀定位出错和/或转换阀振动，进而能够降低噪声排放。借助于在上游与流通体积连通的反作用叶片，可以补偿风力叶片在启用位置上施加于转换阀轴承的力矩，从而实现具有低部件负荷和低噪声排放的汽车吸气通道。
该流通体积是一个在转换阀处于停用位置时被所吸入的气体正常穿过的体积，不存在侧向分岔出去的死区体积，在死区体积处气流基本上从旁流过且充其量仅以可忽略不计的回流质量比例进入的体积。风力叶片和反作用叶片特别采用一体式设计。风力叶片和反作用叶片优选用金属制成，特别是用金属片冲压而成。该转换阀尤其可具有一个转换轴，该转换轴可绕转换阀的旋转轴旋转且可安装在合适的轴承中。风力叶片和/或反作用叶片与转换轴固定在一起或者与转换轴一体成型。被吸入气体可以是气体混合物，尤其是环境空气。该气体也可以包含液态和/或固态组分，例如燃料和/或炭黑粒子。被吸入气体的特性尤其与流体基本相同。
特别地，该转换阀可绕旋转轴旋转，其中该旋转轴设于该流通体积外部。借此可将转换阀的轴承移出流通体积，从而使得转换阀处于停用位置时仅产生较小(如果有的话)流阻。转换阀的轴承尤其设于该通道体中。
优选地，该反作用叶片在该转换阀的停用位置与该转换阀的最大启用位置之间完全位于该接收体积内。由此，反作用叶片不受转换阀相对于通道体的相对位置影响，而完全位于流通体积外部，使得反作用叶片不会增加流通体积内的流阻。其中，接收体积的尺寸大小足以让反作用叶片在停用位置与最大启用位置之间进行程度足够大的偏转运动。在最大启用位置中，与停用位置相比，转换阀转过了最大设定角度值。可以通过反作用叶片在接收体积内的止挡状态来定义转换阀的最大启用位置。
特别优选地，该通道体在该接收体积与该流通体积之间具有一个开孔的通道壁件。借助于这些穿孔，可以在接收体积与设于风力叶片上游的流通体积之间达到充分的压力平衡。同时，该开孔通道壁件能充分限定流通体积，以免不必要的气流涡流进入接收体积，从而减小流阻。
尤其该反作用叶片在该转换阀处于该停用位置时封闭该通道壁件的穿孔。反作用叶片可以在转换阀处于停用位置时从接收体积一侧盖住穿孔，从而阻止气体穿过穿孔而意外流入接收体积或者至少加大其难度。这样能避免不必要的气流涡流，从而保持较低流阻。
优选地，该通道体具有用于导入该气体的输入通道件和用于导出该气体的输出通道件，其中在流动方向上，该转换阀的旋转轴线在该输入通道件与该输出通道件之间延伸。通过该通道体的复合式(至少两件式)设计，装配时可以很轻松地将转换阀定位并尤其安装在对应的通道件之间为此而设的空隙中。如此一来，输入通道件和/或输出通道件的几何形状简单而便宜，并且吸气通道装配方便。
特别优选地，该接收体积由该输入通道件和该输出通道件界定。接收体积优选仅由输入通道件和输出通道件界定。输入通道件和输出通道件可以分别形成一个半壳，这些半壳在输入通道件与输出通道件处于彼此相连状态时共同形成接收体积。例如可用密封圈密封输入通道件和输出通道件，借此也将接收体积密封。
尤其当该转换阀处于该启用位置时，该反作用叶片的背对该流通体积的背面通过一个形成在该通道体中、尤其是仅形成在该输出通道件中的连接通道而在该风力叶片下游与该流通体积连通。由此，在紧邻的下游形成于风力叶片背面的压力可以作用于反作用叶片背面，该压力小于作用于指向流通体积的反作用叶片顶面的动压，这样就能在反作用叶片上产生相应大小的反作用力矩。
优选地，该风力叶片在该转换阀处于该停用位置时封闭该连接通道。借此可以避免因接收体积和连接通道而形成旁路流动，从而能够避免产生可能在转换阀处于停用位置时增大流阻的非期望的流体效应。
特别优选地，该风力叶片在该转换阀处于该停用位置时基本上平面地贴靠该通道体。借此可将风力叶片在转换阀处于停用位置时的流阻减至最低。风力叶片在转换阀处于停用位置时优选埋置于通道体中。同时可以避免气流作用于风力叶片背面并且非期望地将风力叶片推入启用位置。
附图说明
下面参照附图并结合优选实施例对本发明进行示例性说明，其中以下展示的特征无论是单独还是组合，都能构成本发明的一个方面。其中：
图1为转换阀处于停用位置的吸气通道的剖面示意图，
图2为图1所示的吸气通道在转换阀处于启用位置时的剖面示意图，
图3为图1和图2所示的吸气通道的透视剖面示意图及
图4为图2所示吸气通道的剖面示意图，其中绘示了作用于转换阀的力和力矩。
具体实施方式
图1所示的吸气通道10具有由输入通道件12和输出通道件14组成的通道体16，该通道体为气流20界定流通体积18。在输入通道件12与输出通道件14之间设有可以通过转换轴22而旋转的转换阀24，该转换轴在通道体16中设于流通体积18外部。
转换阀24具有在图示的停用位置上贴靠于输出通道件14的风力叶片26，该风力叶片可以偏转入流通体积18。在转换轴22的另一侧设有与风力叶片26相接的反作用叶片28，该反作用叶片布置在输入通道件12和输出通道件14所形成的接收体积30内。输入通道件12具有一个设有穿孔32(例如通孔)的通道壁件34，使得接收体积30和指向流通体积18的顶面36可与流通体积18的位于风力叶片26上游的区域连通。当转换阀24处于图示的停用位置时，穿孔32可被反作用叶片28的顶面36封闭。此外，接收体积30和反作用叶片28的背对流通体积18的背面38可以通过仅设置在输出通道件14中的连接通道40而与流通体积18的位于风力叶片26下游的区域连通。当转换阀24处于图示停用位置时，连接通道40可被风力叶片26盖住。
如图2和图3所示，转换阀24可以从图1所示的停用位置偏转入图2所示的启用位置，其中通过不同偏转角可以实现数个启用位置。当转换阀24处于启用位置时，反作用叶片28离开穿孔32，并且风力叶片26离开连接通道40。如图4所示，如此一来，形成于风力叶片26上游的动压po就可以通过穿孔32而作用于反作用叶片28的顶面36的表面AG，形成于风力叶片26下游的负压pu则作用于反作用叶片28的底面38的表面AG。动压po和负压pu同样分别作用于风力叶片26的一个表面AK。风力叶片26和反作用叶片28由此而产生相反力矩，从而能相应减小作用于转换轴22的合力矩M，进而减小转换阀24、转换阀24的轴承以及用于使转换阀24偏转的调节马达的部件负荷。

Claims (10)

1.一种用于为机动车辆的燃烧发动机的燃烧室吸入气体、尤其新鲜空气和/或燃料空气混合物的吸气通道，该吸气通道包括：
一个通道体(16)，该通道体界定该气体的流通体积(18)，以及
一个转换阀(24)，该转换阀用于在该转换阀(24)的启用位置上使该气体在该流通体积(18)内部产生流体运动，
其中该转换阀(24)具有一个在该启用位置上伸入该流通体积(18)中的风力叶片(26)以及一个背离该流通体积(18)和该风力叶片(26)且伸入该通道体(16)的接收体积(30)中的反作用叶片(28)，
其中当该转换阀(24)处于该启用位置时，该接收体积(30)在该风力叶片(26)上游与该流通体积(18)连通。
2.如权利要求1所述的吸气通道，其特征在于，该转换阀(24)绕旋转轴线可旋转，其中该旋转轴线设于该流通体积(18)外部。
3.如权利要求1或2所述的吸气通道，其特征在于，该反作用叶片(28)在该转换阀(24)的停用位置与该转换阀(24)的最大启用位置之间完全位于该接收体积(30)内。
4.如权利要求1至3中任一项所述的吸气通道，其特征在于，该通道体(16)在该接收体积(30)与该流通体积(18)之间具有一个开孔的通道壁件(34)。
5.如权利要求4所述的吸气通道，其特征在于，该反作用叶片(28)在该转换阀(24)处于该停用位置时封闭该通道壁件(34)的多个穿孔(32)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的吸气通道，其特征在于，该通道体(16)具有用于导入该气体的输入通道件(12)和用于导出该气体的输出通道件(14)，其中在流动方向上，该转换阀(24)的旋转轴线在该输入通道件(12)与该输出通道件(14)之间延伸。
7.如权利要求6所述的吸气通道，其特征在于，该接收体积(30)由该输入通道件(12)和该输出通道件(14)界定。
8.如权利要求1至7中任一项所述的吸气通道，其特征在于，当该转换阀(24)处于该启用位置时，该反作用叶片(28)的背对该流通体积(18)的背面(38)通过一个形成在该通道体(16)中、尤其仅形成在该输出通道件(14)中的连接通道(40)而在该风力叶片(26)下游与该流通体积(18)连通。
9.如权利要求8所述的吸气通道，其特征在于，该风力叶片(26)在该转换阀(24)处于该停用位置时封闭该连接通道(40)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的吸气通道，其特征在于，该风力叶片(26)在该转换阀(24)处于该停用位置时基本上平面地贴靠该通道体(16)。
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