DE102016107413A1 - Inlet system for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Einlasssystem (1) für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit einem als Spaltsaugrohr ausgebildeten Einlasssammler (2), in welchen zumindest ein Einlassrohr (3) einmündet, und von welchem eine Mehrzahl an zu Zylindern führenden Einlasskanälen (5) ausgeht, wobei der Einlasssammler (2) in einen ersten Teilraum (6) und einen zweiten Teilraum (7) unterteilt ist, welche Teilräume (6, 7) – in Strömungsrichtung (S) der Einlassluft betrachtet – nacheinander angeordnet sind, und wobei zwischen dem ersten Teilraum (6) und dem zweiten Teilraum (7) eine sich im Wesentlichen über die gesamte Länge (L) des Einlasssammlers (2) erstreckende spaltförmige Querschnittsverengung (8) ausgebildet ist. Eine Gleichverteilung des Luftmassenstroms für alle Zylinder kann über einen breiten Bereich des Drehzahlbandes der Brennkraftmaschine ermöglicht werden, wenn der Strömungsquerschnitt der Querschnittsverengung (8) veränderbar ist und dass zur Veränderung des Strömungsquerschnitts im Bereich der Querschnittsverengung (8) zumindest eine Drosseleinrichtung (11) angeordnet ist, deren Länge im Wesentlichen der Länge (L) des Einlasssammlers (2) entspricht, wobei die Drosseleinrichtung (11) kontinuierlich zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verstellbar ist.The invention relates to an intake system (1) for an internal combustion engine with a plurality of cylinders, with an intake manifold (2) designed as a gap suction pipe into which at least one inlet pipe (3) opens and from which a plurality of inlet ducts leading to cylinders (5) emanate, wherein the inlet header (2) is subdivided into a first subspace (6) and a second subspace (7) which subsections (6, 7) - viewed in the flow direction (S) of the intake air - are arranged one after the other, and between the first subspace (6) and the second subspace (7) has a substantially over the entire length (L) of the inlet header (2) extending gap-shaped cross-sectional constriction (8) is formed. An equal distribution of the air mass flow for all cylinders can be made possible over a wide range of the engine speed range, if the flow cross section of the cross-sectional constriction (8) is variable and that at least one throttle device (11) is arranged to change the flow cross section in the region of the cross-sectional constriction (8) whose length substantially corresponds to the length (L) of the intake manifold (2), wherein the throttle device (11) is continuously adjustable between a first and a second position.
Description
Die Erfindung betrifft ein Einlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit einem als Spaltsaugrohr ausgebildeten Einlasssammler, in welchen zumindest ein Einlassrohr einmündet, und von welchem eine Mehrzahl an zu Zylindern führenden Einlasskanälen ausgeht, wobei der Einlasssammler in einen ersten und einen zweiten Teilraum unterteilt ist, welche Teilräume – in Strömungsrichtung der Einlassluft betrachtet – nacheinander angeordnet sind, und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teilraum eine, sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Einlasssammlers erstreckende, spaltförmige Querschnittsverengung ausgebildet ist. The invention relates to an intake system for an internal combustion engine having a plurality of cylinders, with an intake manifold designed as a gap intake manifold, into which at least one intake pipe opens, and from which a plurality of inlet ducts leading to cylinders, wherein the intake manifold is divided into a first and a second subspace , which subspaces - viewed in the flow direction of the intake air - are arranged one after the other, and wherein between the first and the second subspace, a substantially over the entire length of the intake manifold extending, slit-shaped cross-sectional constriction is formed.
Es sind Einlasssysteme mit als sogenannte Spaltsaugrohre ausgebildeten Einlasssammlern bekannt, welche zwischen zwei Teilräumen einen konstanten Spaltquerschnitt aufweisen. Das Spaltsaugrohr wird verwendet, um eine gleichmäßige Füllung aller Zylinder der Brennkraftmaschine zu erreichen. Die Wirkungsweise solcher Spaltsaugrohre – nämlich die Gleichverteilung des Massenstromes – ist auf einen bestimmten Massenstrom bzw. eine bestimmte Drehzahl abgestimmt. Derartige Spaltsaugrohre sind vor allem für Anwendungen insbesondere im Rennsport geeignet, wo die Brennkraftmaschine innerhalb eines schmalen Drehzahlbandes betrieben wird. Bei im Vergleich zum Auslegungsmassenstrom höherem Massenstrom stellt sich ein unnötig hoher Druckverlust ein. Bei im Vergleich zum Auslegungsmassenstrom geringerem Massenstrom nimmt die Gleichverteilung des Massenstroms auf alle Zylinder stark ab. There are inlet systems known as so-called gap suction intake manifolds known which have a constant gap cross-section between two subspaces. The gap suction tube is used to achieve a uniform filling of all cylinders of the internal combustion engine. The mode of action of such gap suction pipes - namely the equal distribution of the mass flow - is tuned to a certain mass flow or a certain speed. Such gap suction are particularly suitable for applications in particular in racing, where the internal combustion engine is operated within a narrow speed range. When compared to the design mass flow higher mass flow, an unnecessarily high pressure loss sets. In comparison with the design mass flow lower mass flow, the uniform distribution of the mass flow on all cylinders decreases sharply.
Die
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Massenstrom-Gleichverteilung für alle Zylinder über einen breiten Bereich des Drehzahlbandes der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned and to enable a mass flow equal distribution for all cylinders over a wide range of the speed band of the internal combustion engine.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Strömungsquerschnitt der Querschnittsverengung veränderbar ist und dass zur Veränderung des Strömungsquerschnitts im Bereich der Querschnittsverengung zumindest eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, deren Länge im Wesentlichen der Länge des Einlasssammlers entspricht, wobei die Drosseleinrichtung kontinuierlich zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verstellbar ist. Günstigerweise erfolgt die Veränderung des Strömungsquerschnitts in Abhängigkeit eines Luftmassenstroms im Einlassrohr und/oder einer Gaspedalstellung. According to the invention this is achieved in that the flow cross-section of the cross-sectional constriction is variable and that at least one throttle device is arranged to change the flow cross-section in the region of the cross-sectional constriction whose length substantially corresponds to the length of the intake manifold, wherein the throttle device continuously between a first and a second position is adjustable. The change in the flow cross-section is advantageously carried out as a function of an air mass flow in the inlet pipe and / or an accelerator pedal position.
Zur Veränderung des Strömungsquerschnitts der Querschnittsverengung kann in deren Bereich eine Drosseleinrichtung angeordnet sein, deren Länge im Wesentlichen der Länge des Einlasssammlers entspricht. Vorteilhafter Weise weist die Drosseleinrichtung eine, den von der Einlassluft durchströmbaren Querschnitt der spaltförmigen Querschnittsverengung in Strömungsrichtung gesehen, zumindest teilweise abdeckende Drosselflächenvorrichtung auf. Die Drosselflächenvorrichtung kann beispielsweise rechteckförmig, trapezförmig, ovalförmig, ellipsenförmig ausgebildet sein. Es ist aber auch jede andere Form der Drosselfläche möglich. In order to change the flow cross-section of the cross-sectional constriction, a throttle device whose length substantially corresponds to the length of the inlet header can be arranged in its region. Advantageously, the throttling device has a throttling surface device which, viewed in the flow direction, can pass through the throttle surface device, which can be flowed through by the inlet air and which has a cross-section. The throttle surface device may for example be rectangular, trapezoidal, oval, elliptical. But it is also possible any other form of throttle area.
Gemäß einer Variante der Erfindung entspricht die Länge der Drosselfläche im Wesentlichen der Länge des Einlasssammlers; dadurch ist eine Gleichverteilung der Massenströme bei allen möglichen einstellbaren Strömungsquerschnitten gewährleistet. According to a variant of the invention, the length of the throttle area substantially corresponds to the length of the intake manifold; This ensures a uniform distribution of the mass flows in all possible adjustable flow cross sections.
Vorteilhafterweise sind Drosseleinrichtung und/oder Drosselflächenvorrichtung durch zumindest einen Aktuator betätigbar. Advantageously, throttle device and / or throttle surface device can be actuated by at least one actuator.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drosseleinrichtung einen in der Ebene der Querschnittsverengung zwischen zumindest einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbaren Drosselschieber aufweist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Drosseleinrichtung einen zwischen zumindest einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung schwenkbaren Drehnocken oder eine Drosselklappe aufweist. Dabei weisen gemäß einer Variante der Erfindung der Drosselschieber, der Drehnocken oder die Klappe bzw. Drosselklappe die Drosselflächenvorrichtung auf. Drosselschieber, Drehnocken oder die Klappe bzw. Drosselklappe können auch kontinuierlich zwischen erster und zweiter Stellung verstellt werden. In an embodiment of the invention, it is provided that the throttle device has a throttle slide displaceable in the plane of the cross-sectional constriction between at least one first position and a second position. Alternatively, it is also possible that the throttle device has a pivotable between at least a first position and a second position rotary cam or a throttle valve. In this case, according to a variant of the invention, the throttle slide, the rotary cam or the flap or throttle flap on the throttle surface device. Throttle slide, rotary cam or the flap or throttle can be continuously adjusted between the first and second position.
Die erste Stellung der Drosseleinrichtung ist dabei einem minimalen Strömungsquerschnitt der Querschnittsverengung und die zweite Stellung einem maximalen Strömungsquerschnitt der Querschnittsverengung zugeordnet. Vorzugsweise entspricht der maximale Strömungsquerschnitt der Querschnittsverengung im Wesentlichen dem Strömungsquerschnitt des Einlassrohres. The first position of the throttle device is associated with a minimum flow cross-section of the cross-sectional constriction and the second position with a maximum flow cross-section of the cross-sectional constriction. Preferably, the maximum flow cross-section of the cross-sectional constriction substantially corresponds to the flow cross-section of the inlet pipe.
Wie weiter oben bereits erwähnt, wird die Drosseleinrichtung vorteilhafterweise über einen Aktuator – beispielsweise einen als Schrittmotor ausgebildeten Stellmotor – betätigt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Veränderung des Strömungsquerschnittes der Querschnittsverengung in Abhängigkeit der durch einen Luftmassensensor gemessenen Ansaugluft oder in Abhängigkeit der Gaspedalstellung erfolgt. Insbesondere im letzten Fall kann die Drosseleinrichtung auch eine herkömmliche Drosselklappe im Einlassrohr ersetzen. As already mentioned above, the throttle device is advantageously actuated by way of an actuator-for example a servomotor designed as a stepping motor. It is particularly advantageous if the change in the flow cross section of the cross-sectional constriction in dependence on the measured by an air mass sensor intake air or in dependence of the accelerator pedal position. In particular, in the latter case, the throttle device can also replace a conventional throttle in the inlet pipe.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Teilraum einen sich in Strömungsrichtung zwischen der Mündung des Einlassrohres und der Querschnittsverengung verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist. Mit anderen Worten verjüngt sich der erste Teilraum von der Mündung des Einlassrohrs in den Einlasssammler in (Strömungs)richtung zur Querschnittsverengung hin zumindest abschnittsweise. In a further embodiment of the invention, it can be provided that the first sub-space has a flow cross section tapering in the flow direction between the mouth of the inlet pipe and the cross-sectional constriction. In other words, the first subspace tapers at least in sections from the mouth of the inlet tube into the inlet collector in the (flow) direction toward the cross-sectional constriction.
Der zweite Teilraum kann – in Strömungsrichtung betrachtet – einen konstanten Strömungsquerschnitt aufweisen. Es ist aber möglich, beide Teilräume mit – in Strömungsrichtung gesehen – konstanten Strömungsquerschnitten auszuführen. In einer Variante der Erfindung weist der zweite Teilraum in Strömungsrichtung betrachtet zwischen der Querschnittsverengung und den Eintritten in die Einlasskanäle zumindest abschnittsweise einen konstanten oder sich diffusorartig erweiternden Strömungsquerschnitt auf. The second subspace can - viewed in the flow direction - have a constant flow cross-section. However, it is possible to carry out both subspaces with - seen in the flow direction - constant flow cross-sections. In a variant of the invention, the second subspace viewed in the flow direction between the cross-sectional constriction and the entrances into the inlet channels at least in sections a constant or diffuser-like expanding flow cross-section.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Darin zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the non-limiting figures. Show:
Das in den Figuren gezeigte Einlasssystem
Wie aus den
Zur Veränderung des Strömungsquerschnittes ist im Bereich der Querschnittsverengung
Die Drosseleinrichtung
Die Drosseleinrichtung
Dadurch, dass der Strömungsquerschnitt der Querschnittsverengung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19803804 A1 [0003] DE 19803804 A1 [0003]
- DE 19940617 A1 [0004] DE 19940617 A1 [0004]
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