Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sauganlage für eine Brennkraftmaschine,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.The
The present invention relates to an intake system for an internal combustion engine,
in particular a motor vehicle, with the features of the preamble
of claim 1.
Eine
derartige Sauganlage ist beispielsweise aus der EP 0 725 210 A1 bekannt
und umfasst ein Saugrohr für
jeweils einen Zylinder der Brennkraftmaschine. Bei der bekannten
Sauganlage besitzt das jeweilige Saugrohr an einem zylinderseitigen
Ende zwei Saugrohröffnungen,
von denen die eine einen unveränderbaren
Querschnitt aufweist, also permanent geöffnet ist, während die
andere mittels eines Drehschiebers einen veränderbaren Querschnitt aufweist
und somit insbesondere geöffnet
und geschlossen werden kann. Mit Hilfe des Drehschiebers kann in
Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine, in denen nur ein Teil des Saugrohrquerschnitts
für die Frischgaszuführung benötigt wird,
die variable Saugrohröffnung
gesperrt werden. Bei anderen Betriebszuständen, die einen erweiterten
Strömungsquerschnitt
benötigen,
kann mit Hilfe des Drehschiebers die variable Saugrohröffnung entsprechend
geöffnet werden.Such a suction system is for example from the EP 0 725 210 A1 known and includes an intake manifold for each cylinder of the internal combustion engine. In the known suction system, the respective suction pipe has two suction pipe openings at one end on the cylinder side, one of which has an unchangeable cross section, that is to say is permanently open, while the other has a changeable cross section by means of a rotary slide valve and can thus in particular be opened and closed. With the help of the rotary valve, the variable intake manifold opening can be blocked in operating states of the internal combustion engine in which only a part of the intake manifold cross section is required for the fresh gas supply. In other operating conditions that require an expanded flow cross-section, the variable intake manifold opening can be opened accordingly using the rotary valve.
Desweiteren
ist es bekannt, im Teillastbereich, also in Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine, in denen nur ein Teil des Saugrohrquerschnitts
für die
Frischgaszuführung
benötigt
wird, das zugeführte
Frischgas so in den Zylinder einzuleiten, dass sich darin eine Tumbleströmung und/oder
eine Drallströmung
ausbildet, was für
die im Zylinder ablaufende Verbrennungsreaktion vorteilhaft ist.
Bei einer Drallströmung
rotiert das einströmende
Frischgas um eine Achse, die sich in Hubrichtung des Zylinders erstreckt.
Im Unterschied dazu rotiert das einströmende Frischgas bei einer Tumbleströmung um eine
Achse, die sich quer zur Hubrichtung des Zylinders erstreckt.Furthermore
it is known in the partial load range, that is, in the operating states of the
Internal combustion engine in which only part of the intake manifold cross section
for the
Fresh gas supply
needed
is fed
Introduce fresh gas into the cylinder so that there is a tumble flow and / or
a swirl flow
trains what for
the combustion reaction taking place in the cylinder is advantageous.
With a swirl flow
rotates the inflowing
Fresh gas around an axis that extends in the stroke direction of the cylinder.
In contrast to this, the incoming fresh gas rotates by one in the case of a tumble flow
Axis that extends transversely to the stroke direction of the cylinder.
Aus
der DE 37 37 824 A1 ,
der DE 101 33 942 A und
der EP 1 031 712 A2 ist
es bekannt, in einem Saugrohr einer Sauganlage stromauf eines Einlassventils
des jeweiligen Zylinders ein zusätzliches
Ventil anzuordnen, das während
des Einlasshubs des Zylinders, also bei geöffnetem Einlassventil das Saugrohr öffnen und
schließen
kann, wobei das Öffnen und
Schließen
des Zusatzventils so getaktet wird, dass sich dadurch eine Impulsaufladung
des Zylinders ergibt. Ein derartiges Zusatzventil wird auch als „Lufttaktventil" bezeichnet. Der
Aufwand für
die Integration eines solchen Lufttaktventils in das Saugrohr ist
relativ groß.From the DE 37 37 824 A1 , the DE 101 33 942 A and the EP 1 031 712 A2 it is known to arrange an additional valve in an intake manifold of an intake system upstream of an intake valve of the respective cylinder, which can open and close the intake manifold during the intake stroke of the cylinder, that is to say when the intake valve is open, the opening and closing of the auxiliary valve being timed so that this results in a pulse charge of the cylinder. Such an additional valve is also referred to as an "air cycle valve". The effort for integrating such an air cycle valve into the intake manifold is relatively large.
Eine
derartige Impulsaufladung wird hauptsächlich bei Vollast zur Verbesserung
des Füllungsgrads
der Zylinder verwendet.A
Such pulse charging is mainly for improvement at full load
the degree of filling
the cylinder used.
Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Sauganlage der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die insbesondere bei einem vergleichsweise geringen Aufwand
eine erhöhte
Funktionalität
besitzt.The
present invention deals
deal with the problem for
a suction system of the type mentioned an improved embodiment
specify that particularly with a comparatively low effort
an increased
functionality
has.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.According to the invention
Problem solved by the subject matter of the independent claim. advantageous
embodiments
are subject to the dependent
Expectations.
Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, mit Hilfe
einer einzigen Ventilanordnung wenigstens drei verschiedene Strömungssituationen
am Auslass des jeweiligen Saugrohrs zu erzeugen. Zu diesem Zweck
besitzt das Saugrohr in einem stromauf liegenden ersten Rohrabschnitt
zumindest einen gemeinsamen Weg oder Kanal und in einem daran angrenzenden,
stromab liegenden Rohrabschnitt zumindest zwei voneinander getrennte
Wege oder Kanäle,
nämlich
zumindest einen Hauptweg oder Hauptkanal sowie zumindest einen Steuerweg
oder Steuerkanal, über
die das Saugrohr an den jeweiligen Zylinder angeschlossen ist. Die
Ventilanordnung ermöglicht
nun drei verschiedene Schaltstellung, nämlich eine erste Schaltstellung,
in welcher sowohl der Hauptkanal als auch der Steuerkanal gesperrt
sind, eine zweite Schaltstellung, in der sowohl der Hauptkanal als
auch der Steuerkanal geöffnet
sind, und eine dritte Schaltstellung, in welcher der Hauptkanal
geöffnet
ist, während
der Steuerkanal mehr oder weniger, also zumindest teilweise gesperrt
ist. Durch den gewählten
Aufbau des Saugrohrs kann die Ventilanordnung die Funktion eines
Lufttaktventils, nämlich
vollständiges
Sperren (erste Schaltstellung) und vollständiges Öffnen (zweite Schaltstellung)
des Saugrohrs, einerseits und die Frischgaszuführung durch unterschiedliche
Querschnitte, nämlich
durch den gesamten Saugrohrquerschnitt (zweite Schaltstellung) oder
im wesentlichen nur durch den Hauptkanalquerschnitt (dritte Schaltstellung),
andererseits realisieren. Hierdurch können somit die Funktionalitäten von
zwei völlig
unterschiedlichen Ventilsystemen mit Hilfe ein und derselben Ventilanordnung
realisiert werden, wodurch sich der hierzu erforderliche Aufwand
erheblich reduziert.The
present invention is based on the general idea with help
a single valve arrangement at least three different flow situations
to generate at the outlet of the respective suction pipe. To this end
has the suction pipe in an upstream first pipe section
at least one common path or channel and in an adjacent,
downstream pipe section at least two separate
Paths or channels,
namely
at least one main route or main channel and at least one control route
or control channel, via
the suction pipe is connected to the respective cylinder. The
Valve arrangement allows
now three different switching positions, namely a first switching position,
in which both the main channel and the control channel are blocked
are a second switching position in which both the main channel and
the control channel is also open
and a third switch position in which the main channel
open
is while
the control channel more or less, i.e. at least partially blocked
is. By the chosen one
Structure of the intake manifold, the valve assembly can function as a
Air cycle valve, namely
complete
Lock (first switch position) and fully open (second switch position)
of the suction pipe, on the one hand, and the fresh gas supply through different
Cross sections, namely
through the entire intake manifold cross section (second switching position) or
essentially only through the main duct cross-section (third switching position),
realize on the other. As a result, the functionalities of
two totally
different valve systems using one and the same valve arrangement
be realized, which increases the effort required
significantly reduced.
Die
Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, dass eine vorteilhafte Frischgaszuführung über einen reduzierten
Saugrohrquerschnitt nur bei Teillast der Brennkraftmaschine sinnvoll
ist, während
andererseits eine Impulsaufladung nur bei erhöhter Last, insbesondere bei
Vollast nützlich
ist. Dementsprechend können
die Betriebszustände
der Brennkraftmaschine, in denen die verschiedenen Funktionalitäten der Ventilanordnung
genutzt werden, streng voneinander getrennt werden, so dass sich
keine Überschneidungen
ergeben und die Ventilanordnung quasi ohne Einschränkung wechselweise
die eine Funktion oder die andere Funktion darstellen kann.The invention makes use of the knowledge that an advantageous supply of fresh gas via a reduced intake manifold cross-section is only useful when the internal combustion engine is under partial load, while on the other hand pulse charging is only useful under increased load, in particular under full load. Accordingly, the operating states of the internal combustion engine, in which the various functionalities of the valve arrangement are used, can be strictly separated from one another, so that there are no overlaps and the valve arrangement alternately one function or can represent the other function.
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Hauptkanal als Drallkanal
und/oder Tumblekanal ausgebildet sein, der bei Teillast der Brennkraftmaschine
und bei zumindest teilweise gesperrtem Steuerkanal (dritte Schaltstellung
der Ventilanordnung) während
des Einlasshubs des Zylinders das Frischgas so in den Zylinder einleitet,
dass sich darin eine Drallströmung
und/oder Tumbleströmung
ausbildet. Die Ventilanordnung kann somit die Funktion einer Drall-
und/oder Tumbleklappe aufweisen, die im Teillastbereich die Zylinderbefüllung zur
Verbesserung der Verbrennungsverhaltens beeinflusst.at
In an advantageous development, the main channel can be used as a swirl channel
and / or Tumblekanal be formed, the at partial load of the internal combustion engine
and with at least partially blocked control channel (third switching position
the valve assembly) during
of the intake stroke of the cylinder introduces the fresh gas into the cylinder,
that there is a swirl flow in it
and / or tumble flow
formed. The valve arrangement can thus function as a swirl
and / or tumble flap, which the cylinder filling in the partial load range
Improved combustion behavior influenced.
Bei
einer anderen Ausführungsform
kann an den Hauptkanal und/oder an den Steuerkanal eine Abgasrückführungsleitung
angeschlossen sein. Durch die unterschiedlichen Schaltstellungen
der Ventilanordnung ergeben sich im Hauptkanal und im Steuerkanal
variierende Drücke
die sich auf die Abgasrückführungsrate
auswirken. Durch eine entsprechende Abstimmung der gewählten Querschnitte, können die
für den
jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, insbesondere
Teillast oder Vollast, benötigten
Abgasrückführungsraten über die Schaltstellungen
der Ventilanordnung in der gewünschten
Weise eingestellt werden. Bestenfalls kann auf ein zusätzliches
Ventil, das in der Abgasrückführungsleitung
angeordnet ist und die Abgasrückführungsrate
steuert, verzichtet werden.at
another embodiment
can an exhaust gas recirculation line to the main channel and / or to the control channel
be connected. Due to the different switch positions
the valve arrangement results in the main channel and in the control channel
varying pressures
which affects the exhaust gas recirculation rate
impact. By matching the selected cross-sections accordingly, the
for the
respective operating state of the internal combustion engine, in particular
Partial or full load, needed
Exhaust gas recirculation rates via the switch positions
the valve arrangement in the desired
Way to be set. At best, you can go for an additional one
Valve in the exhaust gas recirculation line
is arranged and the exhaust gas recirculation rate
controls, to be dispensed with.
Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.Further
important features and advantages of the invention result from the
Subclaims, from
the drawings and from the associated description of the figures
of the drawings.
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.It
it is understood that the above and the following
Features to be explained
not only in the specified combination, but also in
other combinations or alone can be used without
to leave the scope of the present invention.
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.preferred
embodiments
the invention are illustrated in the drawings and are in
the description below
explains
where the same reference numerals refer to the same or functionally the same
or similar
Obtain components.
Es
zeigen, jeweils schematisch,It
show, each schematically,
1 bis 4 stark vereinfachte Längsschnitte durch
ein Saugrohr einer erfindungsgemäßen Sauganlage
im Bereich einer Ventilanordnung bei verschiedenen Ausführungsformen. 1 to 4 highly simplified longitudinal sections through a suction pipe of a suction system according to the invention in the area of a valve arrangement in various embodiments.
Entsprechend
den 1 bis 4 weist ein nur teilweise
gezeigtes Saugrohr 1 einen ersten Rohrabschnitt 2 auf,
der bei 3 in einen zweiten Rohrabschnitt 4 übergeht.
Im ersten Rohrabschnitt 2 enthält das Saugrohr 1 einen
gemeinsamen Kanal 5. Im Unterschied dazu enthält das Saugrohr
1 im zweiten Rohrabschnitt 4 zwei voneinander getrennte
Kanäle,
nämlich
einen Hauptkanal 6 sowie einen Steuerkanal 7. Die
beiden voneinander getrennten Kanäle 6, 7 verlaufen
innerhalb des zweiten Rohrabschnitts 4 dabei parallel zueinander
sowie nebeneinander. Erreicht wird dies hier durch eine gemeinsame
Trennwand 8, die im zweiten Rohrabschnitt 4 angeordnet
ist.According to the 1 to 4 has a suction pipe shown only partially 1 a first pipe section 2 on who at 3 into a second pipe section 4 transforms. In the first section of pipe 2 contains the suction pipe 1 a common channel 5 , In contrast, the suction pipe 1 contains in the second pipe section 4 two separate channels, namely a main channel 6 as well as a control channel 7 , The two separate channels 6 . 7 run within the second pipe section 4 parallel to each other and next to each other. This is achieved here through a common partition 8th that in the second pipe section 4 is arranged.
Es
ist klar, dass der gemeinsame Kanal 5 und/oder der Hauptkanal 6 und/oder
der Steuerkanal 7 jeweils aus mehreren Teilkanälen bestehen
kann, die parallel zueinander verlaufen und z.B. mittels Trennwänden und/oder
Strömungsleiteinrichtungen realisiert
sind. Diese Teilkanäle
können
dann auch mehrere gemeinsame Kanäle 5 bzw.
mehrere Hauptkanäle 6 bzw.
mehrere Steuerkanäle 7 definieren.It is clear that the common channel 5 and / or the main channel 6 and / or the control channel 7 can each consist of several sub-channels, which run parallel to one another and are realized, for example, by means of partition walls and / or flow control devices. These subchannels can then also have several common channels 5 or several main channels 6 or several control channels 7 define.
Das
Saugrohr 1 bildet hier einen Bestandteil einer im übrigen nicht
dargestellten Sauganlage, die zur Frischgasversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere
in einem Kraftfahrzeug, dient. Üblicherweise
enthält
die Sauganlage für
jeden mit Frischgas zu versorgenden Zylinder ein solches Saugrohr 1.
Zumindest diejenigen Saugrohre 1, die Zylindern derselben
Zylinderbank zugeordnet sind, gehen dabei von einem gemeinsamen
Ansaugluftverteiler aus und führen
dann zum jeweiligen Zylinder. Im vorliegenden Fall bedeutet dies,
dass das Saugrohr 1 mit seinem ersten Rohrabschnitt 2 stromauf
des hier gezeigten Bereichs an den genannten Ansaugluftverteiler
angeschlossen ist, während
es mit seinem zweiten Rohrabschnitt 4 stromab des hier gezeigten
Bereichs an einen entsprechenden Einlass des zugeordneten Zylinders
angeschlossen ist. Dementsprechend führt der gemeinsame Kanal 5 vom
Ansaugluftverteiler zu den voneinander getrennten Kanälen 6 und 7,
während
die getrennten Kanäle 6 und 7 vom
gemeinsamen Kanal 5 zum genannten Einlass des zugehörigen Zylinders
führen.The suction pipe 1 here forms part of a suction system, not shown, which is used to supply fresh gas to an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle. The intake system usually contains such an intake pipe for each cylinder to be supplied with fresh gas 1 , At least those suction pipes 1 , which are assigned to cylinders of the same cylinder bank, assume a common intake air distributor and then lead to the respective cylinder. In the present case, this means that the intake manifold 1 with its first pipe section 2 upstream of the area shown here is connected to the intake manifold mentioned, while it with its second pipe section 4 downstream of the area shown here is connected to a corresponding inlet of the associated cylinder. The common channel runs accordingly 5 from the intake air distributor to the separate ducts 6 and 7 while the separate channels 6 and 7 from the common channel 5 lead to the inlet of the associated cylinder.
Dabei
ist es grundsätzlich
möglich,
bei einer Brennkraftmaschine, die mehrere Einlassventile aufweist,
die voneinander getrennten Kanäle 6, 7 unterschiedlichen
Einlassventilen zuzuführen.
Alternativ oder zusätzlich
können
weiter oben genannte Teilkanäle
im Steuerkanal 7 und/oder im Hauptkanal 6 zu unterschiedlichen
Einlassventilen führen.It is fundamentally possible for an internal combustion engine which has a plurality of intake valves to have the channels separated from one another 6 . 7 to supply different inlet valves. As an alternative or in addition, subchannels mentioned above can be used in the control channel 7 and / or in the main channel 6 lead to different intake valves.
Erfindungsgemäß ist nun
im Saugrohr 1 in dem gezeigten Bereich am Übergang 3 zwischen dem
gemeinsamen Kanal 5 und den voneinander getrennten Kanälen 6, 7 eine
Ventilanordnung 9 angeordnet. Diese Ventilanordnung 9 umfasst
bei den Ausführungsformen
der 1 bis 3 jeweils ein einzelnes Stellglied 10 und
bei der Ausführungsform
gemäß 4 zwei Stellglieder 11 und 12.According to the invention is now in the intake manifold 1 in the area shown at the transition 3 between the common channel 5 and the separate channels 6 . 7 a valve assembly 9 arranged. This valve arrangement 9 in the embodiments of FIG 1 to 3 a single actuator each 10 and in the embodiment according to 4 two actuators 11 and 12 ,
Von
Interesse ist hierbei, dass bei den Ausführungsformen der 1 bis 3 das einzelne Stellglied 10 und
bei der Ausführungsform
gemäß 4 die beiden Stellglieder 11, 12 jeweils
im gemeinsamen Kanal 5 an Einlassöffnungen 22, 23 der
voneinander getrennten Kanäle 6, 7 angeordnet
ist bzw. sind.It is of interest here that in the embodiments of the 1 to 3 the single actuator 10 and in the embodiment according to 4 the two actuators 11 . 12 each in the common channel 5 at inlet openings 22 . 23 of the separate channels 6 . 7 is or are arranged.
Die
Ventilanordnung 9 ermöglicht
drei Schaltstellungen, nämlich
eine erste Schaltstellung, in welcher sowohl der Hauptkanal 6 als
auch der Steuerkanal 7 und somit auch der gemeinsame Kanal 5 gesperrt
sind, eine zweite Schaltstellung, in der sowohl der Hauptkanal 6 als
auch der Steuerkanal 7 und somit auch der gemeinsame Kanal 5 geöffnet sind,
und eine dritte Schaltstellung, in der zwar der Hauptkanal 6 ge öffnet ist,
jedoch der Steuerkanal 7 zumindest teilweise gesperrt ist.The valve assembly 9 enables three switching positions, namely a first switching position in which both the main channel 6 as well as the control channel 7 and thus the common channel 5 are locked, a second switching position in which both the main channel 6 as well as the control channel 7 and thus the common channel 5 are open, and a third switch position, in which the main channel 6 is open, but the control channel 7 is at least partially blocked.
Bei
den Ausführungsformen
der 1 bis 3 werden die drei Schaltstellungen
der Ventilanordnung 9 durch unterschiedliche Drehlagen
des drehverstellbar gelagerten Stellglieds 10 erzielt.
Die erste Schaltstellung ist dabei mit unterbrochener Linie gezeigt,
während
die zweite Schaltstellung mit strichpunktierter Linie wiedergegebenen
ist. Die dritte Schaltstellung ist durch eine durchgezogene Linie
repräsentiert.In the embodiments of the 1 to 3 the three switch positions of the valve arrangement 9 due to different rotational positions of the rotatably adjustable actuator 10 achieved. The first switch position is shown with a broken line, while the second switch position is shown with a dash-dotted line. The third switch position is represented by a solid line.
Wie
aus 1 hervorgeht, ist
der Steuerkanal 7 in der dritten Schaltstellung zwar hinsichtlich des
durchströmbaren
Querschnitts reduziert, jedoch nicht vollständig gesperrt. Im Unterschied
dazu ist bei den Varianten der 2 und 3 der Steuerkanal 7 in der
dritten Schaltstellung im wesentlich vollständig gesperrt. Bei der Ausführungsform
gemäß 2 wird dies dadurch erreicht,
dass in einem Wandabschnitt 13 des gemeinsamen Kanals 5 eine Vertiefung 14 ausgebildet
ist. Diese Vertiefung 14 ist dabei so positioniert und
dimensioniert, dass das Stellglied 10 in der ersten Schaltstellung
darin eintauchen kann und so den Querschnitt des gemeinsamen Kanals 5 verschließt. In der
dritten Schaltstellung dagegen schließt das Stellglied 10 mit
einem Rand 15 der Vertiefung 14 im wesentlichen bündig ab,
wodurch sich die gewünschte
Sperrwirkung für
den Steuerkanal 7 ergibt.How out 1 emerges is the control channel 7 reduced in the third switching position with regard to the cross-section through which it can flow, but not completely blocked. In contrast, in the variants the 2 and 3 the control channel 7 essentially completely blocked in the third switch position. In the embodiment according to 2 this is achieved in that in a wall section 13 of the common channel 5 a deepening 14 is trained. This deepening 14 is positioned and dimensioned so that the actuator 10 can immerse in the first switch position and thus the cross section of the common channel 5 closes. In the third switching position, however, the actuator closes 10 with a border 15 the recess 14 is essentially flush, which results in the desired locking effect for the control channel 7 results.
Im
Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß 3 in einem Wandabschnitt 16 des gemeinsamen
Kanals 5 ein verstellbares Ausstellglied 17 angeordnet,
das um eine Schwenkachse 18, die parallel zur Drehachse 19 des
Stellglieds 10 verläuft,
zwischen einer mit durchgezogener Linie gezeigten Ausfahrstellung
und einer mit unterbrochener Linie dargestellten Einfahrstellung
verstellbar gelagert ist. In der Einfahrstellung schließt das Ausstellglied 17 im
wesentlichen bündig
an einen stromauf benachbarten festen Wandabschnitt 20 sowie
an einem stromab benachbarten festen Wandabschnitt 21 an.In contrast, in the embodiment according to 3 in a wall section 16 of the common channel 5 an adjustable actuator 17 arranged that about a pivot axis 18 that are parallel to the axis of rotation 19 of the actuator 10 runs, is adjustably mounted between an extended position shown with a solid line and a retracted position shown with a broken line. The actuator closes in the retracted position 17 substantially flush with an upstream adjacent fixed wall section 20 as well as on a downstream fixed wall section 21 on.
Die
Schwenkachse 18 ist an der Grenze zwischen dem stromauf
liegenden Wandabschnitt 20 und dem Ausstellglied 17 angeordnet,
so dass das Ausstellglied 17 beim Verschwenken in jeder
Stellung bündig
an den stromauf liegenden Wandabschnitt 20 anschließt. Im Unterschied
dazu ist das von der Schwenkachse 18 entfernte Ende des Ausstellglieds 17 in
der Ausfahrstellung vom stromab liegenden Wandabschnitt 21 beabstandet,
so dass das Ausstellglied 17 quasi in den gemeinsamen Kanal 5 hineinragt.
Die Dimensionierung und Positionierung des Ausstellglieds 17 sind
dabei so auf das Stellglied 10 abgestimmt, dass ein dem
Ausstellglied 17 zugewandtes Ende des Stellglieds 10 etwa
bündig mit
dem von der Schwenkachse 18 entfernten Ende des Ausstellglieds 17 abschießt, wenn
sich das Ausstellglied 17 in seiner Ausfahrstellung befindet
und wenn das Stellglied 10 in seine dritte Schaltstellung verstellt
ist. Hierdurch wird eine im wesentlichen vollständige Sperrung des Steuerkanals 7 erreicht.
Aerodynamisch günstig ist
dabei die hier gezeigte Variante, bei welcher das Ausstellglied 17 und
das Stellglied 10 beim Sperren des Steuerkanals 7 etwa
in einer Ebene liegen.The pivot axis 18 is on the border between the upstream wall section 20 and the actuator 17 arranged so that the actuator 17 when pivoting in any position flush with the upstream wall section 20 followed. The difference is that of the swivel axis 18 distal end of the actuator 17 in the extended position from the downstream wall section 21 spaced so that the actuator 17 quasi in the common channel 5 protrudes. The dimensioning and positioning of the actuator 17 are so on the actuator 10 voted that one the exhibitor 17 facing end of the actuator 10 approximately flush with that of the swivel axis 18 distal end of the actuator 17 shoots down when the actuator 17 is in its extended position and when the actuator 10 is in its third switch position. This results in an essentially complete blockage of the control channel 7 reached. The variant shown here is aerodynamically favorable, in which the actuator 17 and the actuator 10 when locking the control channel 7 about one level.
Bei
den Ausführungsformen
der 1 bis 3 ist die Position der Trennwand 8 so
auf die Position des Stellglieds 10 abgestimmt, dass das
Stellglied 10 in der dritten Schaltstellung mit einem der
Trennwand 8 zugewandten Ende im wesentlichen bündig mit dem
freien Ende der Trennwand 8 abschließt. In der Trennwand 8 kann
außerdem
eine Druckausgleichsöffnung 30 angeordnet
sein, durch die hindurch der Hauptkanal 6 mit dem Steuerkanal 7 kommuniziert. Aufgrund
der lateralen Anströmung
der Druckausgleichsöffnung 30 beeinflusst
diese die Strömungsverhältnisse
in den getrennten Kanälen 6, 7 nicht oder
nur geringfügig.
Die Druckausgleichsöffnung 30 ermöglicht einen
Druckausgleich zwischen Hauptkanal 6 und Steuerkanal 7,
um dadurch ein „Festsaugen" des Stellglieds 10 z.B.
in der dritten Schaltstellung zu verhindern, was bei fehlendem Druckausgleich
bei ungünstigen
Druckverhältnissen
bzw. Strömungsverhältnissen
entstehen kann.In the embodiments of the 1 to 3 is the position of the partition 8th so on the position of the actuator 10 voted that the actuator 10 in the third switch position with one of the partitions 8th facing end essentially flush with the free end of the partition 8th concludes. In the partition 8th can also have a pressure equalization opening 30 be arranged through which the main channel 6 with the control channel 7 communicated. Due to the lateral flow to the pressure equalization opening 30 this influences the flow conditions in the separate channels 6 . 7 not or only slightly. The pressure equalization opening 30 enables pressure equalization between the main duct 6 and control channel 7 to thereby "suck" the actuator 10 To prevent, for example, in the third switching position, which can occur in the event of a lack of pressure compensation under unfavorable pressure conditions or flow conditions.
Bei
den Ausführungsformen
der 1 bis 3 ist das Stellglied 10 mit
einer hier nicht gezeigten Antriebseinrichtung antriebsverbunden,
die es ermöglicht,
das Stellglied 10 relativ schnell zwischen der ersten Schaltstellung
der zweiten Schaltstellung zu verstellen. Das Umschalten zwischen
der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung erfolgt somit
aktiv, durch eine entsprechende Betätigung der Antriebseinrichtung.
Zum Einstellen der dritten Schaltstellung können hier nicht gezeigte Federmittel dienen,
welche das Stellglied 10 mit Federkraft in die dritte Schaltstellung
vorspannen. Bei unbetätigter Antriebseinrichtung
verstellen dann die wirksamen Vorspannkräfte das Stellglied 10 in
die dritte Schaltstellung. Dies ist hier besonders einfach möglich, da die
dritte Schaltstellung entsprechend den 1 bis 3 bezüglich der
Drehlage des Stellglieds 10 zwischen der ersten Schaltstellung
der zweiten Schaltstellung liegt. Die dritte Schaltstellung ist
hier somit eine Ausgangs- oder Ruhestellung des Schaltglieds 10 und/oder
der damit gekoppelten Antriebseinrichtung.In the embodiments of the 1 to 3 is the actuator 10 drive connected to a drive device, not shown here, which enables the actuator 10 to adjust relatively quickly between the first switching position and the second switching position. Switching between the first switching position and the second switching position is thus carried out actively by corresponding actuation of the drive device. Spring means (not shown), which are the actuator, can be used to set the third switching position 10 preload to the third switch position with spring force. If the drive device is not actuated then adjust the effective ones Preload forces the actuator 10 in the third switch position. This is particularly easy here, since the third switch position corresponds to the 1 to 3 with respect to the rotational position of the actuator 10 lies between the first switching position and the second switching position. The third switching position is thus an initial or rest position of the switching element 10 and / or the drive device coupled to it.
Bei
der Ausführungsform
gemäß 4 arbeitet die Ventilanordnung 9 – wie erwähnt – mit zwei Stellgliedern,
nämlich
mit dem ersten Stellglied 11 und mit dem zweiten Stellglied 12.
Die beiden Stellglieder 11, 12 sind jeweils für sich zwischen
einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar. In 4 ist das erste Stellglied 11 mit
durchgezogener Linie in seiner Offenstellung und mit unterbrochener Linie
in seiner Schließstellung
wiedergegeben. Das zweite Stellglied 12 ist dagegen in
seiner Offenstellung mit unterbrochener und in seiner Schließstellung mit
durchgezogener Linie gezeigt.In the embodiment according to 4 the valve assembly works 9 - As mentioned - with two actuators, namely with the first actuator 11 and with the second actuator 12 , The two actuators 11 . 12 are individually adjustable between an open position and a closed position. In 4 is the first actuator 11 reproduced with a solid line in its open position and with a broken line in its closed position. The second actuator 12 is shown in its open position with a broken line and in its closed position with a solid line.
Für die erste
Schaltstellung der Ventilanordnung 9 sind beide Stellglieder 11, 12 in
ihre Schließstellungen
verstellt, wodurch der gemeinsame Kanal 5 und somit auch
die beiden voneinander getrennten Kanäle 6, 7 gesperrt
sind. In der zweiten Schaltstellung sind beide Stellglieder 11, 12 in
ih re Offenstellungen verschwenkt, so dass folglich der gemeinsame
Kanal 5 und die beiden getrennten Kanäle 6, 7 geöffnet sind.
Für die
in 4 gezeigte dritte
Schaltstellung kann nun das erste Stellglied 11 seine Offenstellung
einnehmen, während
das zweite Stellglied 12 seine Schließstellung einnimmt. Bei 24 besteht hier
zwar ein Bypassweg, der jedoch quer zur Haupströmungsrichtung durchströmt werden
muss, so dass in der dritten Schaltstellung nur eine relativ geringfügige Lekage
in den an sich gesperrten Steuerkanal 7 erfolgt. Der Bypassweg 24 kann
gleichzeitig als Druckausgleichsöffnung
dienen, um bei ungünstigen
Druckverhältnissen
ein „Festsaugen" der Stellglieder 11, 12 zu
verhindern. Ebenso könnte
sich die Trennwand 8 weiter stromauf erstrecken und den
Bypassweg 24 schließen,
wobei dann weiter stromab eine separate Druckausgleichsöffnung angeordnet sein
kann.For the first switching position of the valve arrangement 9 are both actuators 11 . 12 adjusted to their closed positions, creating the common channel 5 and thus the two separate channels 6 . 7 are locked. Both actuators are in the second switching position 11 . 12 pivoted into their open positions, so that consequently the common channel 5 and the two separate channels 6 . 7 are open. For those in 4 The third switching position shown can now be the first actuator 11 assume its open position while the second actuator 12 occupies its closed position. at 24 there is a bypass path here, but it has to be flowed through transversely to the main flow direction, so that in the third switching position only a relatively slight leakage into the control channel, which is blocked per se 7 he follows. The bypass route 24 can also serve as a pressure compensation opening to "suck up" the actuators under unfavorable pressure conditions 11 . 12 to prevent. The partition could also be 8th continue upstream and the bypass path 24 close, in which case a separate pressure compensation opening can then be arranged further downstream.
Die
in 4 gezeigte Ausführungsform
ermöglicht
außerdem
eine vierte Schaltstellung, bei welcher das erste Schaltglied 11 seine
Schließstellung
einnimmt und das zweite Stellglied 12 seine Offenstellung
einnimmt, wodurch der Steuerkanal 7 geöffnet ist, während der
Hauptkanal 6 mehr oder weniger gesperrt ist.In the 4 The embodiment shown also enables a fourth switching position, in which the first switching element 11 assumes its closed position and the second actuator 12 assumes its open position, causing the control channel 7 is open while the main channel 6 is more or less locked.
Die
Ventilanordnung 9 der Ausführungsform gemäß 4 kann als passiv arbeitende
Ventilanordnung 9 ausgebildet sein, die keine aktiv arbeitende
Antriebseinrichtung zum Verstellen der Stellglieder 11 und 12 benötigt. Erreicht
wird dies zum einen mit Hilfe von mehreren Halteeinrichtungen 25, 26, 27, 28,
die beispielsweise als Elektromagnete ausgestaltet sein können. Die
beiden Stellglieder 11, 12 sind mit nicht gezeigten
Federelementen jeweils in ihre Schließstellung (leicht) vorgespannt.
Die Halteeinrichtungen 25 bis 28 sind aktivierbar
und deaktivierbar. Im aktivierten Zustand halten sie das daran anliegende
Stellglied 11, 12 fest, beispielsweise mittels magnetischer
Kräfte.
Im deaktivierten Zustand fehlen die Haltekräfte, so dass nun an den Stellglieder 11, 12 angreifende
Strömungskräfte deren
Bewegung bestimmen.The valve assembly 9 according to the embodiment 4 can be used as a passive valve arrangement 9 be formed, the no actively working drive device for adjusting the actuators 11 and 12 needed. This is achieved on the one hand with the aid of several holding devices 25 . 26 . 27 . 28 which can be configured, for example, as electromagnets. The two actuators 11 . 12 are (slightly) biased into their closed position with spring elements, not shown. The holding devices 25 to 28 can be activated and deactivated. When activated, they hold the actuator that is attached to them 11 . 12 firmly, for example by means of magnetic forces. In the deactivated state, the holding forces are missing, so that now on the actuators 11 . 12 attacking flow forces determine their movement.
Während eines
Einlasshubs im zugeordneten Zylinder baut sich im zweiten Rohrabschnitt 4 ein Unterdruck
auf, der bei den deaktivierten Halteeinrichtungen 25, 26 deren
in die Schließstellung
wirkende Vorspannkräfte übersteigt,
wodurch die Stellglieder 11, 12 in ihren Offenstellung
verschwenken und dort mittels der aktivierten Halteeinrichtungen 27 und 28 in
der Offenstellung gehalten werden können. Bei fehlendem Unterdruck
können
die Stellglieder 11, 12 durch deaktivieren der
Halteeinrichtungen 27, 28 durch die Federkräfte wieder
in ihre Schließstellungen
zurückschwenken.
Die prinzipielle Funktionsweise einer derartigen Ventilanordnung 9 ist
im Zusammenhang mit einem Lufttaktventil in der eingangs genannten EP 1 031 712 A2 näher erläutert, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in den Umfang
der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird.During an intake stroke in the associated cylinder, the second pipe section builds up 4 a negative pressure on the deactivated holding devices 25 . 26 whose biasing forces acting in the closed position exceeds, whereby the actuators 11 . 12 pivot in their open position and there by means of the activated holding devices 27 and 28 can be kept in the open position. If there is no vacuum, the actuators can 11 . 12 by deactivating the holding devices 27 . 28 swivel back into their closed positions by the spring forces. The principle of operation of such a valve arrangement 9 is in connection with an air cycle valve in the above EP 1 031 712 A2 explained in more detail, the disclosure content of which is hereby incorporated into the scope of the present invention by express reference.
Durch
selektives Aktivieren und Deaktivieren der einzelnen Halteeinrichtungen 25 bis 28 ist
es somit in Abhängigkeit
der herrschenden Strömungsverhältnisse
möglich,
die einzel nen Stellglieder 11, 12 unabhängig voneinander
zu öffnen
und zu schließen.By selectively activating and deactivating the individual holding devices 25 to 28 it is therefore possible, depending on the prevailing flow conditions, the individual actuators 11 . 12 open and close independently.
Da
diese Ventilanordnung 9 ohne Antriebseinrichtung auskommt,
können
aufgrund der daran angreifenden Strömungskräfte sehr kurze Schaltzeiten
realisiert werden. Es ist klar, dass alternativ auch Antriebsrichtungen
vorgesehen sein können,
mit denen die Stellglieder 11, 12 aktiv und unabhängig von den
Strömungsverhältnissen
verstellt werden können.Because this valve assembly 9 Without a drive device, very short switching times can be achieved due to the flow forces acting on it. It is clear that alternatively drive directions can also be provided with which the actuators 11 . 12 can be adjusted actively and independently of the flow conditions.
Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Sauganlage
ist es somit möglich,
in den einzelnen Saugrohren 1 zwei separate Kanäle, nämlich den
Hauptkanal 6 und den Steuerkanal 7, zumindest
im Hinblick auf zwei völlig
unterschiedliche Funktionen zu steuern, wobei lediglich eine einzige
Ventilanordnung 9 benötigt
wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Ventilanordnung 9 als Lufttaktventil ausgebildet, das
bedeutet, dass mit Hilfe der Ventilanordnung 9 sehr kurze
Schaltzeiten realisiert werden können,
so dass es insbesondere möglich
ist, während
eines Einlasshubs des zugeordneten Zylinders die Ventilanordnung 9 zumindest
einmal zum Öffnen
und Schließen
beider getrennter Kanäle 6, 7 bzw.
des gemeinsamen Kanals 5 zu betätigen. Sofern das Stellglied 10 mittels
einer Antriebseinrichtung verstellt wird, handelt es sich dann um
eine Hochgeschwindigkeitsstelleinrichtung.With the help of the suction system according to the invention, it is thus possible in the individual suction pipes 1 two separate channels, namely the main channel 6 and the control channel 7 to control at least with regard to two completely different functions, with only a single valve arrangement 9 is needed. In a preferred embodiment, the valve arrangement 9 formed as an air cycle valve, which means that with the help of the valve arrangement 9 very short switching times can be realized, so that it is possible in particular for the valve arrangement during an intake stroke of the associated cylinder 9 at least once to open and Closing both separate channels 6 . 7 or the common channel 5 to operate. If the actuator 10 is adjusted by means of a drive device, it is then a high-speed control device.
Das
bedeutet, in Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine, in denen die Ventilanordnung als Lufttaktventil
arbeitet, erfolgt ein Umschalten zwischen der ersten Schaltstellung (Sperren
des gemeinsamen Kanals 5 bzw. der getrennten Kanäle 6, 7)
und der zweiten Schaltstellung (Öffnen
des gemeinsamen Kanals 5 bzw. der getrennten Kanäle 6, 7).
Durch eine geeignete Taktung der Schaltvorgänge der Ventilanordnung 9 kann
eine Impulsaufladung des jeweiligen Zylinders realisiert werden.
Eine derartige Impulsaufladung wird vor allem bei erhöhter Lastanforderung,
insbesondere bei Vollast der Brennkraftmaschine benötigt.This means that in operating states of the internal combustion engine in which the valve arrangement works as an air cycle valve, there is a switchover between the first switching position (blocking of the common channel 5 or the separate channels 6 . 7 ) and the second switch position (opening the common channel 5 or the separate channels 6 . 7 ). By a suitable timing of the switching operations of the valve arrangement 9 impulse charging of the respective cylinder can be realized. Such pulse charging is required above all when there is an increased load requirement, in particular when the internal combustion engine is at full load.
In
anderen Betriebszuständen,
also bei geringen Lastanforderungen, insbesondere Teillast, kann
die Ventilanordnung 9 permanent ihre dritte Schaltstellung
einnehmen, um so die Frischgaszuführung im wesentlichen ausschließlich mit
Hilfe des Hauptkanals 6 durchzuführen. Von besonderem Vorteil
ist. dabei eine Weiterbildung, bei welcher dieser Hauptkanal 6 als
Drallkanal und/oder als Tumblekanal ausgebildet ist. Das bedeutet,
dass der Hauptkanal 6 so geformt und/oder am Einlass des
Zylinders angeordnet ist, dass das Frischgas während eines Einlasshubs so
in den Zylinder einströmt,
dass sich im Zylinder eine Drallströmung oder ein Tumbleströmung oder
eine. Mischung aus Drall- und Tumbleströmung ausbildet. Die mit Hilfe
einer Tumbleströmung
und/oder Drallströmung
im Teillastbereich erzielbaren Vorteile, insbesondere im Hinblick
auf die im Zylinder ablaufende Verbrennungsreaktion sind allgemein
bekannt und müssen
daher nicht weiter erläutert
werden. Bemerkenswert ist jedoch, dass nur eine einzige Ventilanordnung 9 benötigt wird,
um im Teillastbereich den Steuerkanal 7 auszublenden und im
Vollastbereich die Impulsaufladung zu ermöglichen.In other operating states, that is to say with low load requirements, in particular partial load, the valve arrangement can 9 permanently occupy their third switching position, so that the fresh gas supply essentially only with the help of the main channel 6 perform. Is of particular advantage. a further training in which this main channel 6 is designed as a swirl channel and / or as a tumble channel. That means the main channel 6 is shaped and / or arranged at the inlet of the cylinder such that the fresh gas flows into the cylinder during an intake stroke in such a way that a swirl flow or a tumble flow or a. Mixture of swirl and tumble flow forms. The advantages which can be achieved with the aid of a tumble flow and / or swirl flow in the part-load range, in particular with regard to the combustion reaction taking place in the cylinder, are generally known and therefore do not need to be explained further. However, it is noteworthy that only a single valve arrangement 9 is needed to control the control channel in the partial load range 7 hide and enable pulse charging in the full load range.
Da
in der dritten Schaltstellung der Hauptkanal 6 frei ist,
sind im Teillastbereich die auftretenden Strömungswiderstände entsprechend
gering, was für den
Befüllungsgrad
des Zylinders vorteilhaft sein kann.Because in the third switch position the main channel 6 is free, the flow resistances occurring in the partial load range are correspondingly low, which can be advantageous for the degree of filling of the cylinder.
Bei
der Ausführungsform
der 1 bis 3 entspricht die dritte Schaltstellung
der Ventilanordnung 9 einer Ruhestellung oder Ausgangsstellung
des Lufttaktventils, in welche das Stellglied 10 mit Federkraft vorgespannt
ist.In the embodiment of the 1 to 3 corresponds to the third switching position of the valve arrangement 9 a rest or starting position of the air cycle valve, in which the actuator 10 is biased by spring force.
Zwischen
dem Teillastbereich, in dem die Frischgasversorgung des Zylinders
ausschließlich durch
den Hauptkanal 6 ausreicht, und Vollastbereichen, in denen
eine Impulsaufladung gewünscht wird,
können
transiente Betriebszustände
auftreten, in denen noch keine Impulsaufladung erforderlich ist, jedoch
eine Frischgasversorgung ausschließlich durch den Hauptkanal 6 nicht
mehr ausreicht. Auch hier kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ventilanordnung 9 Abhilfe
schaffen, in dem in einem entsprechenden Übergangsbereich die zweite
Schaltstellung (dauerhaft) eingestellt wird.Between the partial load area, in which the fresh gas supply to the cylinder comes exclusively through the main channel 6 sufficient, and full load areas in which pulse charging is desired, transient operating states can occur in which no pulse charging is required, but a fresh gas supply exclusively through the main channel 6 not enough anymore. The valve arrangement proposed according to the invention can also be used here 9 To remedy this, set the second switching position (permanently) in a corresponding transition area.
Durch
eine geeignete Steuerung können
die einzelnen Funktionen der Ventilanordnung 9 bestimmten
Betriebszuständen
oder Lastzuständen
der Brennkraftmaschine zugeordnet werden, ohne dass es dabei zu Überschneidungen
kommt.The individual functions of the valve arrangement can be controlled by a suitable control 9 certain operating states or load states of the internal combustion engine can be assigned without overlaps occurring.
Bei
der Ausführungsform
gemäß 2 ist an den Hauptkanal 6 eine
Abgasrückführungsleitung 29 angeschlossen, über die rückgeführte Abgase
in das Frischgas eingeleitet werden können. Bei der Ausführungsform
gemäß 3 ist eine derartige Abgasrückführungsleitung 29 an
den Steuerkanal 7 angeschlossen. Bei der Variante gemäß 4 ist sowohl an den Hauptkanal 6 als
auch an den Steuerkanal 7 jeweils eine solche Abgasrückführungsleitung 29 angeschlossen.
Der Volumenstrom der Abgase, die über die Abgasrückführungsleitung 29 in
den Hauptkanal 6 und/oder in den Steuerkanal 7 eintritt,
hängt von
den im Hauptkanal 6 bzw. im Steuerkanal 7 herrschenden
Druckverhältnissen
ab. Je größer der
im jeweiligen getrennten Kanal 6, 7 herrschende
Unterdruck ist, desto größer ist
die Rate der rückgeführten Abgase.
Die Druckverhältnisse
in den getrennten Kanälen 6, 7 hängen jedoch
von der Schaltstellung der Ventilanordnung 9 ab, so dass
mit Hilfe der Ventilanordnung 9 die Abgasrückführungsrate – in bestimmten
Grenzen – durch
die sich entsprechend einstellenden Druckverhältnisse gesteuert werden kann. Bei
einer derartigen Auslegung kann die Ventilanordnung 9 zusätzlich die
Funktion eines Abgasrückführventils
zumindest teilweise übernehmen.In the embodiment according to 2 is on the main channel 6 an exhaust gas recirculation line 29 connected via which recirculated exhaust gases can be introduced into the fresh gas. In the embodiment according to 3 is such an exhaust gas recirculation line 29 to the control channel 7 connected. In the variant according to 4 is both on the main channel 6 as well as to the control channel 7 such an exhaust gas recirculation line 29 connected. The volume flow of the exhaust gases via the exhaust gas recirculation line 29 in the main channel 6 and / or in the control channel 7 occurs depends on those in the main channel 6 or in the control channel 7 prevailing pressure conditions. The larger that in the respective separate channel 6 . 7 prevailing negative pressure, the greater the rate of recirculated exhaust gases. The pressure conditions in the separate channels 6 . 7 depend on the switching position of the valve assembly 9 off so that with the help of the valve assembly 9 the exhaust gas recirculation rate - within certain limits - can be controlled by the corresponding pressure conditions. With such a design, the valve arrangement 9 additionally take over the function of an exhaust gas recirculation valve at least partially.