DE102017202441A1 - Ansaugarm eines Ansaugtrakts für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, Frischluftverteiler und Brennkraftmaschine - Google Patents

Ansaugarm eines Ansaugtrakts für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, Frischluftverteiler und Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ansaugarm (4) eines Ansaugtrakts (3) für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine (1), wobei der Ansaugarm (4) an einem Einlasskanal (5) der Brennkraftmaschine (1) festgelegt werden kann, so dass der Einlasskanal (5) und der Ansaugarm (4) einen Luftzufuhrkanal (7) zum Transport einer Luftladung von dem Ansaugtrakt (3) zu einer Brennkammer (9) der Brennkraftmaschine (1) bilden können. Es ist ein an einer Innenwandung des Luftzufuhrkanals (7) festgelegtes Formänderungselement (6) vorgesehen, das seine Form verändern kann, um so die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der von dem Ansaugtrakt (3) in die Brennkammer (9) zu transportierenden Luftladung verändern zu können, wobei, dass das Formänderungselement (6) in dem Ansaugarm (4) festgelegt ist.Die Erfindung betrifft auch einen Frischluftverteiler (2) eines Ansaugtrakts (3), wobei der Frischluftverteiler (2) jeweils einen separaten Ansaugarm (4) aufweist und eine Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Brennkammern (9) und mit einem Ansaugtrakt (3), wobei der Ansaugtrakt (3) wenigstens einen Frischluftverteiler (2) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ansaugarm eines Ansaugtrakts für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, wobei der Ansaugarm an einem Einlasskanal der Brennkraftmaschine festgelegt werden kann, so dass der Einlasskanal und der Ansaugarm einen Luftzufuhrkanal zum Transport einer Luftladung von dem Ansaugtrakt zu einer Brennkammer der Brennkraftmaschine bilden können.
  • Die durch den Ansaugtrakt transportierte Luftladung wird dann in der Brennkammer mit einem Treibstoff zu einem Treibstoff-Luftgemisch verbunden, das anschließend explosionsartig verbrannt wird. Die Leistung der Brennkraftmaschine hängt im Wesentlichen von dem Brennverhalten des Treibstoff-Luftgemisches und kann gezielt beeinflusst werden.
  • So lässt sich das Brennverhalten des Treibstoff-Luftgemisches beispielsweise durch die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung in der Brennkammer beeinflussen. Dazu kann ein an einer Innenwandung des Luftzufuhrkanals festgelegtes Formänderungselement vorgesehen sein, das seine Form verändern kann. Durch die Änderung der Form des Formänderungselements wird auch die Geometrie des Luftzufuhrkanals verändert und so die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der von dem Ansaugtrakt in die Brennkammer zu transportierenden Luftladung gezielt beeinflusst. Es lassen sich dadurch unterschiedliche Strömungszustände, wie beispielsweise Tumble-Strömung, herstellen, die auf den Brennvorgang unterstützend wirken und dadurch die Leistung der Brennkraftmaschine betriebspunktabhängig beeinflussen können.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits einige direkt einspritzende Brennkraftmaschinen mit den Formänderungselementen bekannt. So beschreibt die DE 100 04 261 B4 eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine mit einer in die Innenwandung des Einlasskanals integrierten aufblasbaren Kammer, die durch das Druckbeaufschlagen ihr Volumen und ihre Form ändert. Aus der US 4,928,638 ist des Weiteren eine Brennkraftmaschine mit einer aufblasbaren Kammer bekannt, bei der die aufblasbare Kammer auf der Innenwandung des Einlasskanals festgelegt ist.
  • In der Brennkraftmaschine sowie in dem Einlasskanal herrschen hohe Temperaturen, die sich negativ auf die Lebensdauer der Formänderungselemente auswirken können. Eine Reparatur oder ein Ersatz der in dem Einlasskanal festgelegten Formänderungselemente können jedoch sehr aufwendig sein, was die Wartungskosten der Brennkraftmaschine erhöht.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Brennkraftmaschine der oben genannten Gattung derart zu verbessern, dass die Reparatur oder der Ersatz der Formänderungselemente auf einfache Weise vorgenommen und dadurch die Wartungskosten gesenkt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass das Formänderungselement in dem Ansaugarm festgelegt ist. Der Ansaugarm und der Einlasskanal bilden den Luftzufuhrkanal zum Transport der Luftladung von dem Ansaugtrakt zu der Brennkammer der Brennkraftmaschine, so dass das in oder auf einer Innenwandung des Ansaugarms festgelegte Formänderungselement durch die Änderung seiner Form die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung ebenfalls beeinflussen kann.
  • Der Ansaugarm ist an dem Einlasskanal der Brennkraftmaschine festgelegt, so dass vorteilhafterweise zur Reparatur oder zum Ersatz des Formänderungselementes nur der Ansaugarm abgebaut werden muss. Aus diesem Grund kann die Reparatur sowie der Ersatz des in dem Ansaugarm festgelegten Formänderungselementes auf einfachere Weise vorgenommen werden.
  • Zudem herrschen in dem Ansaugarm niedrigere Temperaturen als in dem Einlasskanal, so dass die Lebensdauer des Formänderungselementes verlängert wird und die Reparatur sowie der Ersatz des Formänderungselementes seltener vorgenommen werden müssen. Dies kann die Wartungskosten weiter senken.
  • Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Formänderungselement wenigstens eine auf oder in der Innenwandung des Ansaugarms festgelegte Fluidkammer aufweist. Die Fluidkammer weist zweckmäßigerweise wenigstens eine flexible Kammerwand auf, so dass sie ihr Volumen und ihre Form ändern kann. Dazu wird die Fluidkammer durch eine Druckversorgungsleitung mit Druck beaufschlagt. Abhängig davon, ob der Druck in der Fluidkammer höher, gleich oder niedriger als in dem Luftzufuhrkanal ist, kann das Volumen und die Form der Fluidkammer angepasst und so auch die Geometrie des Luftzufuhrkanals geändert werden. Durch die Änderung der Geometrie des Luftzufuhrkanals können die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der von dem Ansaugtrakt in die Brennkammer zu transportierenden Luftladung betriebspunktabhängig gezielt beeinflusst werden.
  • Bei der Festlegung der Fluidkammer auf der Innenwandung des Ansaugarms wird eine der Innenwandung des Ansaugarms zugewandte Kammerwand zweckmäßigerweise anliegend an der Innenwandung des Ansaugarms festgelegt. Die Festlegung kann dabei stoff-, kraft- oder formschlüssig erfolgen. Damit die Fluidkammer die Geometrie des Luftzufuhrkanals beeinflussen kann, wird die flexible Kammerwand zweckmäßigerweise dem Innenraum des Luftzufuhrkanals zugewandt angeordnet. Durch das Beaufschlagen der Fluidkammer mit Druck kann sich nun die flexible Kammerwand in den Innenraum des Luftzufuhrkanals hinein verformen und die Geometrie des Luftzufuhrkanals beeinflussen.
  • Bei der Festlegung der Fluidkammer in der Innenwandung des Ansaugarms wird zweckmäßigerweise auch die Innenwandung des Ansaugarms zumindest bereichsweise flexibel ausgestaltet, damit die Formänderung der Fluidkammer und so die Änderung der Geometrie des Luftzufuhrkanals möglich werden. Nach dem Beaufschlagen der Fluidkammer mit Druck verformt sich nun die Fluidkammer und die flexible Innenwandung in den Luftzufuhrkanal hinein, wodurch die Geometrie des Luftzufuhrkanals geändert und die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung gezielt beeinflusst werden können.
  • Vorteilhafterweise können in dem Ansaugarm mehrere Fluidkammern festgelegt werden. Die Fluidkammern können dabei an der Innenwandung nebeneinander in Längs- oder Querrichtung in dem Ansaugarm angeordnet werden. Die einzelnen Fluidkammern oder die Fluidkammergruppen können getrennt voneinander angesteuert werden, so dass die Geometrie des Luftzufuhrkanals auf vielfältige Weise geändert werden kann. So kann beispielsweise die Geometrie des Luftzufuhrkanals so angepasst werden, dass die Luftladung einen spiralförmigen Weg durch den Luftzufuhrkanal zurücklegt oder jedoch gedrosselt wird.
  • Die Fluidkammer kann sowohl mit einem kompressiblen Fluid wie beispielsweise Luft als auch mit einem inkompressiblen Fluid wie beispielsweise Öl gefüllt sein.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das Formänderungselement wenigstens eine auf der Innenwandung des Ansaugarms festgelegte Membran aufweist. Die Membran kann dabei stoff-, kraft- oder formschlüssig an der Innenwandung des Ansaugarms festgelegt werden und beispielsweise aus einem dehnbaren Polymermaterial hergestellt sein.
  • Um die Membran mit Druck beaufschlagen zu können, ist ein durch die Membran und durch die Innenwandung des Ansaugarms gebildeter Membraninnenraum mit einer Druckversorgungsleitung verbunden. Abhängig davon, ob der Druck in dem Membraninnenraum höher, gleich oder niedriger als in dem Luftzufuhrkanal ist, kann das Volumen des Membraninnenraums angepasst und so die Form der Membran beeinflusst werden.
  • Vorteilhafterweise können in dem Ansaugarm mehrere Membranen nebeneinander in Längs- oder Querrichtung in dem Ansaugarm angeordnet werden. Durch die getrennte Steuerung der einzelnen Membranen oder der Membrangruppen können unterschiedliche Geometrien des Luftzufuhrkanals realisiert werden.
  • Es ist vorteilhafterweise bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass das Formänderungselement wenigstens ein Aktuatorelement aufweist, das abhängig von der angelegten elektrischen Spannung seine Form ändern kann. Das Aktuatorelement kann auf der Innenwandung des Ansaugarms stoff-, kraft- oder formschlüssig festgelegt sein.
  • Das Aktuatorelement kann sowohl in der Innenwandung als auch auf der Innenwandung des Ansaugarms festgelegt werden. Zweckmäßigerweise wird bei der Festlegung des Aktuatorelements in der Innenwandung des Ansaugarms diese zumindest bereichsweise flexibel ausgestaltet, so dass eine Verformung der Innenwandung möglich wird. Bei einem in der Innenwandung festgelegten Aktuatorelement wird ein zusätzlicher Schutz des Aktuatorelements von der Verschmutzung und Materialabtragung aufgrund des Teilchenstroms ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise können in dem Ansaugarm mehrere Aktuatorelemente nebeneinander in Längs- oder Querrichtung in dem Ansaugarm angeordnet werden. Werden diese getrennt voneinander gesteuert, so können verschiedene Geometrien des Luftzufuhrkanals realisiert und die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der von dem Ansaugtrakt in die Brennkammer zu transportierenden Luftladung betriebspunktabhängig gezielt beeinflusst werden.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Formänderungselement wenigstens ein Klappenelement aufweist, das abhängig von einem Steuerungssignal eine Kante ausfahren oder einfahren kann. Das Klappenelement kann beispielsweise den Luftzufuhrkanal komplett verschließen oder die Luftladung portionsweise durch den Luftzufuhrkanal durchlassen. Es können auch mehrere Klappenelemente an der Innenwandung des Ansaugarms angeordnet werden, so dass die Luftladung eine bevorzugte Anströmungsrichtung und eine bevorzugte Anströmungsgeschwindigkeit aufweist.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der Ansaugarm in den jeweiligen Einlasskanal einsetzbar und/oder einsteckbar ausgestaltet ist. Der Ansaugarm weist dann zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser auf, der gleich bzw. kleiner als einen Innendurchmesser des Einlasskanals ist. Die lösbare Festlegung des Ansaugarms an dem Einlasskanal kann kraft- oder formschlüssig erfolgen, wobei diese beispielsweise durch eine Schraub-, Klemm- oder Steckverbindung realisiert werden kann.
  • Wird der Ansaugarm in den Einlasskanal eingesetzt und/oder eingesteckt, so kann das Formänderungselement an dem Ansaugarm näher an das Einlassventil des Einlasskanals angeordnet werden. Vorteilhafterweise kann dann auch die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung direkt vor dem Eintritt in die Brennkammer der Brennkraftmaschine beeinflusst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Ansaugarm beweglich in dem Einlasskanal angeordnet ist, so dass der Abstand zwischen dem Formänderungselement und dem Einlassventil dynamisch verändert werden kann.
  • Bei einem in den Einlasskanal einsetzbar und/oder einsteckbar ausgestalteten Ansaugarm wird ermöglicht, dass die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung direkt vor dem Eintritt in die Brennkammer der Brennkraftmaschine beeinflusst und dennoch die Wartungskosten sowie der Wartungsaufwand reduziert werden.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Ansaugarm in dem Einlasskanal lösbar festlegbar ist, so dass eine Außenwandung des Ansaugarms an einer Innenwandung des Einlasskanals anliegend angeordnet ist. Dafür weist der Ansaugarm zweckmäßigerweise den gleichen bzw. kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Einlasskanals auf. Eine anliegende Anordnung des Ansaugarms in dem Einlasskanal verhindert auch ein zusätzliches Verengen des Luftzufuhrkanals.
  • Um das Formänderungselement in dem Luftzufuhrkanal anzuordnen, wird dann der Ansaugarm in den Einlasskanal eingesetzt und/oder eingesteckt und lösbar an diesem festgelegt. Um die Reparatur oder den Ersatz des Formänderungselements in dem Ansaugarm vorzunehmen, kann dann der Ansaugarm von dem Einlasskanal gelöst und die Wartung vorgenommen werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der Ansaugarm in dem Einlasskanal lösbar festlegbar ist, wobei zwischen der Außenwandung des Ansaugarms und der Innenwandung des Einlasskanals ein Luftspalt gebildet wird. Um den Luftspalt zwischen der Innenwandung des Einlasskanals und der Außenwandung des Ansaugarms zu bilden, ist der Außendurchmesser des Ansaugarms zweckmäßigerweise kleiner als der Innendurchmesser des Einlasskanals. Ein Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Ansaugarms und dem Innendurchmesser des Einlasskanals kann beispielsweise wenige Millimeter betragen.
  • Damit der Luftspalt zwischen dem Ansaugarm und dem Einlasskanal eine konstante Höhe aufweist, kann an der Außenwandung des Ansaugarms und/oder an der Innenwandung des Einlasskanals wenigstens ein Abstandselement vorgesehen sein. Das Abstandselement kann beispielsweise eine punktförmige oder linienförmige Ausformung mit einer definierten Höhe sein. Um eine konstante Höhe des Luftspalts sowohl in Längs- als auch in Querrichtung in dem Ansaugarm einzustellen, werden zweckmäßig mehrere Abstandselemente an der Außenwandung des Ansaugarms und/oder an der Innenwandung des Einlasskanals angeordnet.
  • Der Luftspalt zwischen dem Ansaugarm und dem Einlasskanal ermöglich eine zusätzliche thermische Isolierung der zu der Brennkammer transportierten Luftladung. Insbesondere bei einer hohen Leistung der Brennkraftmaschine mit einem erhöhten Wärmeausstoß kann so die Temperatur der Luftladung niedrig gehalten werden und dadurch das Klopfverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Frischluftverteiler eines Ansaugtrakts für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine und beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass der Frischluftverteiler für mehrere Brennkammern der Brennkraftmaschine jeweils einen separaten Ansaugarm nach einer der vorhergehenden Ausführungen aufweist.
  • Der Ansaugarm des Ansaugtrakts für den erfindungsgemäßen Frischluftverteiler ist dabei an dem jeweiligen Einlasskanal der Brennkraftmaschine lösbar festgelegt, so dass der Einlasskanal und der Ansaugarm einen Luftzufuhrkanal zum Transport einer Luftladung von dem Ansaugtrakt zu der jeweiligen Brennkammer der Brennkraftmaschine bilden. An einer Innenwandung des Ansaugarms ist ein Formänderungselement vorgesehen, das seine Form verändern kann, um so die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der von dem Ansaugtrakt in die Brennkammer zu transportierenden Luftladung zu verändert.
  • Da das Formänderungselement an dem Ansaugarm der Brennkraftmaschine festgelegt ist, muss zur Reparatur oder zum Ersatz des Formänderungselementes nur der Ansaugarm abgebaut werden. Durch den erfindungsgemäßen Frischluftverteiler können so die Wartungskosten im Vergleich zu den herkömmlichen Brennkraftmaschinen reduziert werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine mit mehreren Brennkammern, zu denen jeweils ein Einlasskanal führt, und mit einem Ansaugtrakt zum Zuführen von Luft zu den Brennkammern. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass der Ansaugtrakt wenigstens einen Frischluftverteiler nach der obigen Ausführung oder für jede Brennkammer einen Ansaugarm nach einer der obigen Ausführungen aufweist.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch:
    • 1 eine Draufsicht auf eine Brennkraftmaschine mit einem Frischluftverteiler;
    • 2 eine Schnittansicht eines Einlasskanal und eines an dem Einlasskanal festgelegten Ansaugarms mit einem Formänderungselement;
    • 3 eine Schnittansicht eines Einlasskanals und eines in dem Einlasskanal festgelegten Ansaugarms mit einem Formänderungselement;
    • 4 eine Schnittansicht eines Einlasskanals und eines in dem Einlasskanal festgelegten Ansaugarms mit einem Formänderungselement;
    • 5 und 6 Schnittansichten eines Formänderungselements in Form einer Fluidkammer;
    • 7 und 8 Schnittansichten eines Formänderungselements in Form einer Membran;
    • 9 und 10 Schnittansichten eines Ansaugarms mit mehreren Formänderungselementen.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Frischluftverteiler 2 eines Ansaugtrakts 3. Der Frischluftverteiler 2 weist mehrere an dem Frischluftverteiler 2 festgelegte Ansaugarme 4 auf, die an jeweiligen Einlasskanälen 5 der Brennkraftmaschine 1 festgelegt sind.
  • In 2 ist eine schematische Schnittansicht des Einlasskanals 5 und des an dem Einlasskanal 5 festgelegten Ansaugarms 4 mit einem Formänderungselement 6 gezeigt. Der Ansaugarm 4 und der Einlasskanal 5 bilden einen Luftzufuhrkanal 7, durch den eine Luftladung von dem Ansaugtrakt 3 zu einer mit einem Einlassventil 8 geschlossenen Brennkammer 9 der Brennkraftmaschine 1 transportiert wird. Das auf einer Innenwandung 10 des Ansaugarms 4 festgelegte Formänderungselement 6 kann durch die Änderung seiner Form die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung in dem Luftzufuhrkanal 7 gezielt beeinflussen.
  • Der Ansaugarm 4 ist an dem Einlasskanal 5 der Brennkraftmaschine 1 lösbar festgelegt, so dass vorteilhafterweise zur Reparatur oder zum Ersatz des Formänderungselementes 6 nur der Ansaugarm 4 abgebaut werden muss.
  • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des Einlasskanals 5 und des in dem Einlasskanal 5 festgelegten Ansaugarms 4. Der Ansaugarm 4 weist hier zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser auf, der kleiner als einen Innendurchmesser des Einlasskanals 5 ist, so dass der Ansaugarm 4 in den Einlasskanal 5 auf einfache Weise eingesteckt oder eingeführt werden kann.
  • Der Ansaugarm 4 ist in dem Einlasskanal 5 lösbar festlegt und eine Außenwandung 11 des Ansaugarms 4 liegt an einer Innenwandung 12 des Einlasskanals 5 an. Eine anliegende Anordnung des Ansaugarms 4 in dem Einlasskanal 5 kann ein unnötiges Verengen des Luftzufuhrkanals 7 verhindern.
  • Damit der Ansaugarm 4 positionsgleich in dem Einlasskanal 5 angeordnet werden kann, ist an dem Ansaugarm 4 ein Anschlagrand 13 vorgesehen.
  • Durch den in den Einlasskanal 5 eingesetzten oder eingesteckten Ansaugarm 4 wird das Formänderungselement 6 näher an das Einlassventil 8 des Einlasskanals 5 angeordnet. Vorteilhafterweise kann dann auch die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung direkt vor dem Eintritt der Luftladung in die Brennkammer 9 der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittansicht des Einlasskanals 5 und des in dem Einlasskanal 5 festgelegten Ansaugarms 4 mit dem Formänderungselement 6. Zwischen der Außenwandung 11 des Ansaugarms 4 und der Innenwandung 12 des Einlasskanals ist ein Luftspalt 14 gebildet, der wenige Millimeter betragen kann. Um den Luftspalt 14 zwischen der Innenwandung 12 des Einlasskanals 5 und der Außenwandung 11 des Ansaugarms 4 zu bilden, ist der Außendurchmesser des Ansaugarms 4 zweckmäßigerweise kleiner als der Innendurchmesser des Einlasskanals 5.
  • Ein konstanter Abstand zwischen der Außenwandung 11 des Ansaugarms 4 und der Innenwandung 12 des Einlasskanals 5 wird durch mehrere Abstandselemente 15 ermöglicht. Die Abstandselemente 15 sind in diesem Ausführungsbeispiel punktförmig an der Außenwandung 11 des Ansaugarms ausgebildet.
  • Der Luftspalt 14 zwischen dem Ansaugarm 4 und dem Einlasskanal 5 ermöglich eine zusätzliche thermische Isolierung der zu der Brennkammer 9 zu transportierten Luftladung. Dadurch kann das Klopfverhalten der Brennkraftmaschine 1 insbesondere bei einem erhöhten Wärmeausstoß verbessert werden.
  • 5 und 6 zeigen schematische Schnittansichten des Formänderungselements 6 in Form einer Fluidkammer 16. Die Fluidkammer 16 kann sowohl mit Luft als auch mit Öl gefüllt sein und beispielsweise aus einem Polymermaterial hergestellt sein. Auf der Innenwandung 10 des Ansaugarms ist die Fluidkammer 16 durch eine Klebeschicht 17 festgelegt und weist eine flexible Kammerwand 18 und eine feste an der Innenwandung 10 festgelegte Kammerwand 19 auf.
  • Die Fluidkammer 16 kann ihr Volumen und ihre Form durch die Beaufschlagung mit Druck ändern, wie in 6 gezeigt ist. Dazu ist die Fluidkammer 16 durch eine Druckversorgungsleitung 20 mit einer externen Druckquelle verbunden. Abhängig davon, ob der Druck in der Fluidkammer 16 gleich oder niedriger als in dem Luftzufuhrkanal 7 ist, kann das Volumen und die Form der Fluidkammer 16 angepasst und so auch die Geometrie des Luftzufuhrkanals 7 geändert werden.
  • 7 und 8 zeigen schematische Schnittansichten des Formänderungselements 6 in Form einer Membran 21, die an der Innenwandung 10 des Ansaugarms 4 stoffschlüssig durch die Klebeschicht 22 festgelegt ist. Die Membran 21 und die Innenwandung 10 des Ansaugarms begrenzen einen Membraninnenraum 23, der mit einer Druckversorgungsleitung 24 verbunden ist. Wird die Membran 21 mit Druck beaufschlagt, so ändert die Membran 21 ihre Form und ragt in den Luftzufuhrkanal 7 hinein, so dass dadurch die Geometrie des Luftzufuhrkanals 7 geändert und so die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der Luftladung gezielt geändert werden können.
  • 9 und 10 zeigten schematische Schnittansichten des Ansaugarms 4 mit mehreren Formänderungselementen 6. Die einzelnen Formänderungselemente 6 können getrennt voneinander mit Druck beaufschlagt werden, so dass unterschiedliche Geometrien des Luftzufuhrkanals 7 eingestellt werden können. So sind die Formänderungselemente 6 in 9 gleich mit Druck beaufschlagt, so dass der Luftzufuhrkanal 7 mittelpunktsymmetrisch ist. In 10 sind die Formänderungselemente dagegen ungleich mit dem Druck beaufschlagt, so dass der Luftzufuhrkanal 7 spiegelsymmetrisch wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10004261 B4 [0004]
    • US 4928638 [0004]

Claims (10)

  1. Ansaugarm (4) eines Ansaugtrakts (3) für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine (1), wobei der Ansaugarm (4) an einem Einlasskanal (5) der Brennkraftmaschine (1) festgelegt werden kann, so dass der Einlasskanal (5) und der Ansaugarm (4) einen Luftzufuhrkanal (7) zum Transport einer Luftladung von dem Ansaugtrakt (3) zu einer Brennkammer (9) der Brennkraftmaschine (1) bilden können, wobei ein an einer Innenwandung des Luftzufuhrkanals (7) festgelegtes Formänderungselement (6) vorgesehen ist, das seine Form verändern kann, um so die Anströmungsrichtung und die Anströmungsgeschwindigkeit der von dem Ansaugtrakt (3) in die Brennkammer (9) zu transportierenden Luftladung verändern zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das Formänderungselement (6) in dem Ansaugarm (4) festgelegt ist.
  2. Ansaugarm (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formänderungselement (6) wenigstens eine auf oder in der Innenwandung (10) des Ansaugarms (4) festgelegte Fluidkammer (16) aufweist.
  3. Ansaugarm (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formänderungselement (6) wenigstens eine auf der Innenwandung (10) des Ansaugarms (4) festgelegte Membran (21) aufweist.
  4. Ansaugarm (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formänderungselement (6) wenigstens ein Aktuatorelement aufweist, das abhängig von der angelegten elektrischen Spannung seine Form ändern kann.
  5. Ansaugarm (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formänderungselement (6) wenigstens ein Klappenelement aufweist, das abhängig von einem Steuerungssignal eine Kante ausfahren oder einfahren kann.
  6. Ansaugarm (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugarm (4) in den jeweiligen Einlasskanal (5) einsetzbar und/oder einsteckbar ausgestaltet ist.
  7. Ansaugarm (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugarm (4) in dem Einlasskanal (5) festlegbar ist, so dass eine Außenwandung (11) des Ansaugarms (4) an einer Innenwandung (12) des Einlasskanals (5) anliegend angeordnet ist.
  8. Ansaugarm (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugarm (4) in dem Einlasskanal (5) festlegbar ist, wobei zwischen der Außenwandung (11) des Ansaugarms (4) und der Innenwandung (12) des Einlasskanals (5) ein Luftspalt (14) zur Luftspaltisolation gebildet wird.
  9. Frischluftverteiler (2) eines Ansaugtrakts (3) für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine (1), wobei der Frischluftverteiler (2) für mehrere Brennkammern (9) der Brennkraftmaschine (1) jeweils einen separaten Ansaugarm (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  10. Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Brennkammern (9), zu denen jeweils ein Einlasskanal (5) führt, und mit einem Ansaugtrakt (3) zum Zuführen von Luft zu den Brennkammern (9), wobei der Ansaugtrakt (3) wenigstens einen Frischluftverteiler (2) nach Anspruch 9 oder für jede Brennkammer (9) einen Ansaugarm (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
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