DE10124859A1 - Inlet channel device for feeding a gas to the combustion chamber of an internal combustion engine comprises an adjusting device defining a through opening in a feed channel arranged upstream of a swirl channel section - Google Patents
Inlet channel device for feeding a gas to the combustion chamber of an internal combustion engine comprises an adjusting device defining a through opening in a feed channel arranged upstream of a swirl channel sectionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einlasskanaleinrichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an inlet duct device for an internal combustion engine.
Aus EP 00 74 202 ist eine Einlasskanaleinrichtung bekannt, welche ein zu einem Ventilsitzbereich hinführendes Rohrelement aufweist das eine Abrisszunge bildet, die durch Drehung des Rohrelementes in verschiedenen Drehpositionen positionierbar ist. Hierdurch wird es möglich, die Zuströmung eines Gases zu dem Ventilsitzbereich in einstellbarer Weise zu verändern.From EP 00 74 202 an inlet duct device is known, which one to one Has valve element leading tube element that forms a tear-off tongue, by rotating the tubular element in different rotational positions is positionable. This enables the inflow of a gas to the To change the valve seat area in an adjustable manner.
Aus DE 43 08 805 A1 ist ein Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei je Brennraum vorgesehenen, in einem Zylinderkopf angeordneten Einlasskanälen bekannt. In einem der beiden ist eine Drehschiebereinrichtung vorgesehen durch welche dieser Kanal selektiv absperrbar ist.From DE 43 08 805 A1 an inlet duct system for an internal combustion engine is included at least two provided per combustion chamber, arranged in a cylinder head Inlet channels known. In one of the two is a rotary valve device provided by which this channel can be selectively blocked.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einlasskanaleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen durch welche das Geschwindigkeitsprofil eines, in den Brennraum der Brennkraftmaschine einströmenden Gases, in verbesserter Weise auf den momentanen Betriebszustand abgestimmt werden kann.The invention has for its object an inlet duct device for a To create an internal combustion engine through which the speed profile of a the combustion chamber of the internal gas flowing in improved gas Can be matched to the current operating state.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einlasskanaleinrichtung zur Zufuhr eines Gases zu einem Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem, einen Ventilsitzbereich vorgelagerten Drallkanalabschnitt und einem stromaufwärts des Drallkanalabschnittes angeordneten Zuströmkanal, wobei in dem Zuströmkanal, eine, eine Durchtrittsöffnung begrenzende Stelleinrichtung vorgesehen ist, und die Position der Durchtrittsöffnung gegenüber dem Drallkanalabschnitt in einstellbarer Weise veränderbar ist. According to the invention, this object is achieved by an inlet duct device for Supply of a gas to a combustion chamber of an internal combustion engine with a a valve seat area upstream swirl channel section and an upstream of the swirl channel section arranged inflow channel, in which Inflow channel, an actuating device delimiting a passage opening is provided, and the position of the passage opening relative to the Swirl channel section is adjustable in an adjustable manner.
Dadurch wird es auf vorteilhafte möglich, den Drall eines während eines Ansaughubes in den Brennraum der Brennkraftmaschine einströmenden Gases, präzise auf den momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine abzustimmen. Hierdurch wird es bei einem hohen Zylinderbefüllungsgrad möglich, einen insbesondere im Hinblick auf eine verringerte Partikelemission verbesserten Verbrennungsablauf zu erreichen.This advantageously makes it possible to twist one during a Intake stroke into the combustion chamber of the gas flowing in the internal combustion engine, precise to the current operating state of the internal combustion engine vote. This makes it possible with a high degree of cylinder filling, an improved especially with regard to a reduced particle emission To achieve the combustion process.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Durchtrittsöffnung als Drosselquerschnitt ausgebildet. Der Drosselquerschnitt ist vorzugsweise derart bemessen, dass dieser 5 bis 30% kleiner ist als der Querschnitt des nachfolgenden Kanals.According to a particularly preferred embodiment of the invention Passage opening designed as a throttle cross section. The throttle cross section is preferably dimensioned such that it is 5 to 30% smaller than that Cross section of the following channel.
Die Durchtrittsöffnung ist vorzugsweise exzentrisch zu einem stromabwärts liegenden Drallkanal-Anströmabschnitt angeordnet. Der Drallkanal- Anströmabschnitt weist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, einen gekrümmten Verlauf auf.The passage opening is preferably eccentric to a downstream one lying swirl channel inflow section arranged. The swirl channel Inflow section has, according to a preferred embodiment of the invention, a curved course.
Die Durchtrittsöffnung ist in vorteilhafter Weise in einem drehbewegbar, in der Einlasskanaleinrichtung aufgenommenen Einsatzelement ausgebildet. Dieses Einsatzelement bildet vorzugsweise einen sich in Strömungsrichtung von einem großen Anfangsquerschnitt zu dem Drosselquerschnitt hin verjüngenden Strömungsweg. Unmittelbar nach dem Drosselquerschnitt ist vorzugsweise eine scharfe Abrisskante vorgesehen.The passage opening is advantageously rotatable in one in the Inlet channel device formed insert element. This Insert element preferably forms one in the flow direction large initial cross section tapering towards the throttle cross section Flow path. Immediately after the throttle cross section is preferably one sharp tear-off edge provided.
Der Zuströmkanal ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Fallkanal ausgebildet, dessen Mittelachse im wesentlichen parallel zu einer Ventilschaftachse verläuft und von dieser radial versetzt angeordnet ist.According to a particularly preferred embodiment, the inflow channel is the Invention designed as a fall channel, the central axis of which is substantially parallel to runs a valve stem axis and is arranged radially offset from this.
Der Radialversatz des Zuströmkanals gegenüber der Ventilschaftachse ist in vorteilhafter Weise größer als der Durchmesser des Einlasskanals im Bereich des Ventilsitzes. Vorzugsweise entspricht der Radialversatz wenigstens dem Durchmesser des Zuströmkanals im Bereich vor der Stelleinrichtung. The radial offset of the inflow channel with respect to the valve stem axis is in advantageously larger than the diameter of the inlet channel in the area of Valve seat. The radial offset preferably corresponds at least to that Diameter of the inflow channel in the area in front of the actuator.
Vorzugsweise sind bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Brennkraftmaschine wenigstens zwei Einlasskanäle je Brennraum vorgesehen, wobei wenigstens einer dieser beiden Einlasskanäle mit der vorangehend beschriebenen Stelleinrichtung versehen ist. Bei dem, mit der Stelleinrichtung versehenen Einlasskanal, handelt es sich vorzugsweise um einen Hilfseinlasskanal dessen minimaler Duchschnittsquerschnitt kleiner ist als der minimale Durchtrittsquerschnitt eines Haupteinlasskanals.Preferably, in an internal combustion engine designed according to the invention at least two inlet channels are provided per combustion chamber, at least one of these two inlet channels with the actuating device described above is provided. The inlet duct provided with the adjusting device is concerned preferably an auxiliary inlet duct whose minimum Average cross-section is smaller than the minimum passage cross-section of one Main inlet channel.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details of the invention emerge from the following Description in connection with the drawing. It shows:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung, einer erfindungsgemäß einem Drallabschnitt vorgelagerten Stelleinrichtung zur Veränderung der Anströmung des Drallkanals; Figure 1 is a simplified sectional view of an actuator upstream of a swirl section according to the invention for changing the flow of the swirl channel.
Fig. 2a eine vereinfachte Schnittdarstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Stelleinrichtung; FIG. 2a is a simplified sectional view of a second preferred embodiment of the actuator device;
Fig. 2b eine vereinfachte Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der Stelleinrichtung. Fig. 2b is a simplified sectional view of a third embodiment of the actuating device.
Die in Fig. 1 dargestellte Einlasskanaleinrichtung umfaßt einen, einem Ventilsitz 1 vorgelagerten Drallkanalabschnitt 2, sowie einen stromaufwärts des Drallkanalabschnitts 2 liegenden Drallkanalanströmabschnitt 3. In einem dem Drallkanalabschnitt 3 vorgelagerten Bereich der Einlasskanaleinrichtung ist eine Stelleinrichtung 4 vorgesehen, durch welche das Geschwindigkeitsprofil des in den Drallkanalabschnitt 2 einströmenden Gases, in einstellbarer Weise veränderbar ist.The inlet duct device shown in FIG. 1 comprises a swirl duct section 2 upstream of a valve seat 1 and a swirl duct inflow section 3 located upstream of the swirl duct section 2 . In a region of the inlet duct device upstream of the swirl duct section 3 , an actuating device 4 is provided, by means of which the speed profile of the gas flowing into the swirl duct section 2 can be changed in an adjustable manner.
Die Stelleinrichtung ist bei dieser Ausführungsform durch ein Buchsenelement 5 gebildet, in welchem ein sich in Strömungsrichtung bis zu einem Drosselquerschnitt 6 hin verjüngender Drosselkanal 7 ausgebildet ist. Der Drosselquerschnitt 6 weist bei diesem Ausführungsbeispiel aus Richtung einer Einlasskanalachse K gesehen, eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt auf. Der Flächenschwerpunkt des Drosselquerschnitts 6 ist radial zur Einlasskanalachse K versetzt angeordnet. Durch Drehung des Buchsenelementes 5 ist es möglich, die Position des Drosselquerschnitts 6 gegenüber dem Drallkanalabschnitt 2, in einstellbarer Weise zu verändern. Hierdurch wird es möglich, das Geschwindigkeitsprofil des durch den Ventilsitzbereich 1 hindurch strömenden Gases insbesondere Gasgemisches, derart zu verändern, dass die Zylinderfüllung ein, auf den momentanen Motorbetriebszustand abgestimmtes Geschwindigkeitsprofil - insbesondere eine gewünschte Drallcharakteristik aufweist.In this embodiment, the actuating device is formed by a bushing element 5 , in which a throttle duct 7 tapering in the flow direction up to a throttle cross section 6 is formed. In this exemplary embodiment, the throttle cross-section 6 has an essentially circular shape as seen from the direction of an inlet channel axis K. The center of area of the throttle cross section 6 is arranged offset radially to the inlet channel axis K. By rotating the bushing element 5 , it is possible to adjust the position of the throttle cross section 6 in relation to the swirl duct section 2 in an adjustable manner. This makes it possible to change the speed profile of the gas, in particular gas mixture, flowing through the valve seat area 1 in such a way that the cylinder charge has a speed profile which is matched to the current engine operating state - in particular a desired swirl characteristic.
Die Drehung des Buchsenelementes um die Einlasskanalachse K erfolgt nach Maßgabe einer Steuereinrichtung über einen hier nicht näher dargestellten Antrieb der beispielsweise durch eine Zahnstangeneinrichtung oder durch insbesondere öldruckbetätigte Stellglieder verwirklicht sein kann.The rotation of the bushing element about the inlet channel axis K occurs after Provided by a control device via a drive, not shown here which, for example, by means of a toothed rack device or by in particular oil pressure actuators can be realized.
Es ist auch möglich, das Buchsenelement 5 in axialer Richtung des Einlasskanals in einstellbar veränderbarer Weise zu positionieren.It is also possible to position the socket element 5 in an axially adjustable manner in the axial direction of the inlet duct.
Das Buchsenelement 5 ist bei dieser Ausführungsform derart dimensioniert, dass dessen in Einlasskanalrichtung gemessene Länge in etwa dem zweifachen Durchmesser des Einlasskanals entspricht.In this embodiment, the socket element 5 is dimensioned such that its length measured in the inlet duct direction corresponds approximately to twice the diameter of the inlet duct.
Der zwischen dem Drosselquerschnitt 6 und dem Drallkanalabschnitt 2 ausgebildete Drallkanalanströmabschnitt 3, weist einen sich in Strömungsrichtung zu dem Drallkanalabschnitt 2 hin verjüngenden Querschnitt auf, und verläuft bogenartig zu dem Drallkanalabschnitt 2 hin gekrümmt. Der in Strömungsrichtung stromaufwärts des Drallkanalabschnitts 3 liegende Bereich der Einlasskanaleinrichtung ist hier als Fallkanal ausgebildet. Die Mittelachse K dieses Fallkanals verläuft im wesentlichen parallel zu einer konzentrisch den Ventilsitz 1 durchsetzenden Ventilachse V. Der Ventilsitz 1 bildet einen kreisförmigen Einlassquerschnitt, der abzüglich eines Ventilschaftquerschnitts in etwa, dem durch die Stelleinrichtung 4 gebildeten Drosselquerschnitt 6 entspricht. The swirl channel inflow section 3 formed between the throttle cross section 6 and the swirl channel section 2 has a cross section tapering in the flow direction towards the swirl channel section 2 , and is curved in the manner of the swirl channel section 2 . The area of the inlet channel device located upstream of the swirl channel section 3 in the flow direction is designed here as a drop channel. The central axis K of this drop channel runs essentially parallel to a valve axis V concentrically passing through the valve seat 1. The valve seat 1 forms a circular inlet cross section, which less a valve stem cross section corresponds approximately to the throttle cross section 6 formed by the actuating device 4 .
Bei dem hier dargestellten Einlasskanal handelt es sich um einen Nebeneinlasskanal einer Brennkraftmaschine bei welcher eine Befüllung der Zylinder durch zwei Einlasskanäle erfolgt.The inlet duct shown here is a Secondary inlet duct of an internal combustion engine, in which a filling of the Cylinder is done through two intake ports.
Die Einlasskanaleinrichtung ist in einem vorzugsweise aus einem Aluminium- oder Graugussmaterial gefertigten, wassergekühlten Zylinderkopf ausgebildet. Sie eignet sich in besonderem Maße für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff- Direkteinspritzung.The inlet duct device is preferably made of an aluminum or Made of gray cast iron, water-cooled cylinder head. It is suitable are particularly suitable for internal combustion engines with fuel Direct injection.
In Fig. 2a ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einlasskanaleinrichtung dargestellt, bei welcher die Stelleinrichtung 4 ein Trichterelement 8 aufweist, das kippbar in einem dem Drallkanalanströmabschnitt 3 vorgelagerten Bereich des Einlasskanals angeordnet ist. Das Kippen des Trichterelementes 8 erfolgt mittels einer Exzentereinrichtung 9, die über einen, hier ebenfalls nicht näher dargestellten Stelltrieb, definiert um die Achse K des Einlasskanals drehbar ist. FIG. 2a shows a further embodiment of an inlet duct device according to the invention, in which the actuating device 4 has a funnel element 8 which is tiltably arranged in an area of the inlet duct upstream of the swirl duct inflow section 3 . The funnel element 8 is tilted by means of an eccentric device 9 , which can be rotated in a defined manner about the axis K of the inlet channel by means of an actuating drive, likewise not shown here.
In Fig. 2b ist eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Einlasskanaleinrichtung dargestellt, bei welcher das Trichterelement 8, als in den Einlasskanal eingesetzter Krümmer ausgebildet ist, dessen Austrittsquerschnitt ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a durch eine Exzentereinrichtung 9 in einstellbarer Weise veränderbar ist. Hierdurch wird es ebenfalls möglich, die Anströmung des Drallkanalabschnitts 2 über den Drallkanalanströmabschnitt 3 derart zu verändern, dass die Befüllung des Zylinders der Brennkraftmaschine mit einer gewünschten Drallcharakteristik erfolgt.In Fig. 2b shows a further variant of an intake passage device according to the invention, in which the funnel element 8, as formed in the inlet duct inserted manifold whose outlet cross-section as in the embodiment according to Fig. 2a can be changed similarly by an eccentric 9 in an adjustable manner. This also makes it possible to change the flow against the swirl duct section 2 via the swirl duct inflow section 3 such that the cylinder of the internal combustion engine is filled with a desired swirl characteristic.
Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, die Stelleinrichtung 4 zur Änderung der Anströmung des Drallkanalabschnitts aus einem Elastomermaterial zu fertigen das durch Einwirkung äußerer Kräfte, insbesondere durch Öldruckelemente, definiert verformbar ist.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. For example, it is also possible to manufacture the adjusting device 4 for changing the flow against the swirl duct section from an elastomer material which can be deformed in a defined manner by the action of external forces, in particular by oil pressure elements.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |