DE10347444B4

DE10347444B4 - Vorrichtung zur Impulsaufladung

Info

Publication number: DE10347444B4
Application number: DE10347444.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schöneberg; Jan Jedro; Markus Westermaier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2003-10-13
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: DE10347444A1

Abstract

Vorrichtung zur Impulsaufladung von Brennkraftmaschinen, mit zumindest einer in einer Leitung (10) zum Ansaugen von Verbrennungsluft angeordneten Klappe (20), die in der Leitung im Zusammenwirken mit einem Ventilsitz (22) öffnet und schließt, wobei die Klappe (20) schwenkbeweglich gelagert ist und Dichtflächen (24) aufweist, die mit komplementären Dichtflächen des Ventilsitzes (22) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (24) am Außenumfang der Klappe (20) konusförmig ausgebildet sind und in der Schließstellung mit den komplementären konusförmigen Dichtflächen des Ventilsitzes (22) zusammenwirken, und dass die Klappe (20) mit einem relativ zum Ventilsitz (22) wirkenden Toleranzausgleich versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Impulsaufladung einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einer in einer Leitung zum Ansaugen von Verbrennungsluft angeordneten Klappe, die abhängig von den Druckschwankungen in der Leitung im Zusammenwirken mit einem Ventilsitz öffnet und schließt, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei der Impulsaufladung werden Druckschwankungen in den Ansaugleitungen der Brennkraftmaschine zumindest im unteren Drehzahlbereich dazu genutzt, die Ladung in den Brennräumen entsprechend zu erhöhen. Dabei ist darauf zu achten, dass die die Druckschwankungen steuernden Klappen über einen langen Betriebszeitraum schnell und präzise schließen, wobei Toleranzen entsprechend zu berücksichtigen sind.
Die DE 101 36 936 A1 beschreibt bereits ein Verschlussorgan in einem Saugkanal einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Schaltklappe schwenkbeweglich gelagert und mittels eines Aktuators schwenkbetätigbar ist. Konkret weist diese Schaltklappe einen durch eine Elastomermembran gebildeten elastischen Mittelbereich auf, auf dessen Außenumfangsrandbereich ein Verstärkungsring aus Aluminium aufgeklebt ist, auf den wiederum ein Dichtring aufgebracht ist, der einer Sitzfläche des Durchflussquerschnitts anliegt. Anstelle des Aufbringens des Dichtrings auf den Verstärkungsring kann dieser Dichtring auch an der Sitzfläche angeordnet sein, wobei auch hier dann eine geradflächige Anlageverbindung hergestellt wird. Der durch eine Elastomermembran gebildete Mittelbereich der Klappe kann beidseitig jeweils eine Verstärkungsplatte aufweisen, wobei an einer der Verstärkungsplatten mehrere Rippen angebunden sind, die mit einer Welle verbunden sind, um die Klappe schwenkbeweglich im Durchflussquerschnitt zu lagern. Als nachteilig kann bei einem derartigen Aufbau angesehen werden, dass der Dichtsitz hier bei eventuellen verschleißbedingten oder toleranzbedingten Ungleichmäßigkeiten nicht in der erwünschten Weise zur Verfügung gestellt werden kann, so dass Leckageöffnungen ausgebildet werden können.
Die DE 101 37 828 A1 zeigt eine, in einem Einlasskanal einer Kolbenbrennkraftmaschine angeordnete Zusatzsteuerventileinrichtung mit einer speziellen Einlasskanalgeometrie.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Impulsaufladung zur Verfügung zu stellen, die auf fertigungstechnisch einfache Weise einen zuverlässigen Dichtsitz zur Verfügung stellt, der zudem unabhängig von herstellungs- und verschleißbedingten Toleranzen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.
Gemäß Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zur Impulsaufladung von Brennkraftmaschinen mit zumindest einer in einer Leitung zum Ansaugen von Verbrennungsluft angeordneten Klappe vorgeschlagen, die in der Leitung im Zusammenwirken mit einem Ventilsitz öffnet und schließt, wobei die Klappe schwenkbeweglich gelagert ist und Dichtflächen aufweist, die mit komplementären Dichtflächen des Ventilsitzes zusammenwirken. Erfindungsgemäß sind die Dichtflächen am Außenumfang der Klappe konusförmig ausgebildet und wirken diese in der Schließstellung mit den komplementären konusförmigen Dichtflächen des Ventilsitzes zusammen.
Zudem ist die Klappe mit einem relativ zum Ventilsitz wirkenden Toleranzausgleich versehen. Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Lösung kann somit auf fertigungstechnisch einfache Weise sichergestellt werden, dass die Klappe in ihrer Schließstellung dauerhaft dicht am zugeordneten Ventilsitz anliegt und somit eine flächige Dichtwirkung erzeugt, die unabhängig von Fertigungs- und Herstellungstoleranzen sowie verschleißbedingten Abnutzungserscheinungen im Bereich des Dichtsitzes ist.
Dabei trägt gemäß der erfindungsgemäßen Lösung auch das Vorsehen eines relativ zum Ventilsitz wirkenden Toleranzausgleiches der Klappe weiter zur Herstellung einer dauerhaften Dichtigkeit bei vertretbarem Fertigungsaufwand und vertretbaren Fertigungstoleranzen bei.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Klappe über einen Hebel auf einer Achse schwenkbar gelagert sein, welche Achse radial außerhalb des lichten Querschnittes der Leitung liegt. Damit wird im Wesentlichen sichergestellt, dass der lichte Querschnitt der Leitung im wesentlichen frei bleibt, so dass bei höherem Luftdurchsatz durch die Leitung keine unerwünschten Luftwiderstände auftreten.
Des Weiteren kann die Klappe vorteilhaft über eine Ausnehmung in der Leitung aus dem lichten Querschnitt der Leitung heraus schwenkbar sein, um bei definierten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine strömungsdynamische Beeinträchtigungen vollständig ausschließen zu können.
Baulich und montagetechnisch günstig kann die Klappe in einem separaten Klappengehäuse angeordnet sein, welches Klappengehäuse in die Leitung eingesetzt ist, beispielsweise über übliche Flanschverbindungen.
Der Toleranzausgleich kann an der Klappenlagerung oder an dem Hebel zwischen der Schwenkachse der Klappe und der Klappe ausgeführt sein; bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die Klappe auf dem Hebel begrenzt beweglich gelagert ist.
Dabei kann besonders zweckmäßig die Klappe mit einer beiderseits ballig ausgeführten Ausnehmung auf einem mit einer im Querschnitt halbkreisförmigen Nut versehenen Bolzen des Hebels der Klappenbetätigung gelagert sein. Damit ist die Klappe ähnlich einem Kugelgelenk in einem eng begrenzten Umfang relativ zum Hebel und ihrer Lagerung an den Ventilsitz derart anpassbar, dass stets eine hohe Dichtigkeit gegeben ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Leitung mit Klappengehäuse zum Ansaugen von Verbrennungsluft an einer Brennkraftmaschine mit Impulsaufladung.
In der Zeichnung ist mit 10 eine Leitung als Teil eines Ansaugsystems einer Hubkolben – Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge dargestellt, in die ein Klappengehäuse 12 über allgemein mit 14 bezeichnete Flanschverbindungen eingeschaltet ist.
In dem Klappengehäuse 12 ist auf einer Achse 16 und über einen Hebel 18 eine etwa scheibenförmige Klappe 20 schwenkbar angeordnet, die mit einem in das Klappengehäuse 12 eingearbeiteten, konusförmigen Ventilsitz 22 zusammen wirkt. Die Achse 16 der Klappe 20 sitzt dabei wie ersichtlich radial außerhalb des lichten Querschnittes der Leitung 10.
Die Klappe 20 weist an ihrem Außenumfang ebenfalls konusförmige Dichtflächen 24 auf, die mit dem komplementären Ventilsitz 20 eine flächige Dichtwirkung erzeugen. Ggf. kann dabei die eine Dichtfläche am Ventilsitz 22 oder an der Klappe 20 geringfügig ballig ausgeführt sein.
Die Klappe 20 ist ferner zum Toleranzausgleich beweglich an dem Hebel 18 gehalten, wobei der Hebel 18 einen Bolzen 26 mit einer halbkreisförmigen Nut 26a aufweist, in die beiderseits ballig ausgeführte Randbereiche einer Ausnehmung 20a in der Klappe 20 einragen. Die Klappe 20 kann somit relativ zum Hebel 18 eine begrenzte Taumelbewegung ausführen.
Ferner ist in dem Klappengehäuse 12 eine Ausnehmung 28 vorgesehen, die den erforderlichen Freigang sicherstellt, um die Klappe 20 – wie in gestrichelten Linien dargestellt – in eine Position außerhalb des lichten Querschnittes der Leitung 10 bzw. des entsprechenden Durchströmquerschnittes im Klappengehäuse 12 zu verschwenken.
Die Klappe 20 kann aus dünnwandigem Stahl, aus Leichtmetall oder bevorzugt aus Kunststoff hergestellt sein. Gleiches gilt für den die Klappe 20 aufnehmenden Hebel 18 und für das Klappengehäuse 12.
Die durch eine Feder und/oder einen Betätigungshebel (nicht dargestellt) gegen den Ventilsitz 22 vorgespannte Klappe 20 wird durch den Verbrennungsluftstrom in der Leitung 10 in der mit dem Pfeil gekennzeichneten Richtung angehoben und verhindert Rückströmungen der durchströmenden Gassäule aufgrund auftretenden Druckschwankungen.
Durch die Beweglichkeit der Klappe 20 relativ zum Hebel 18 wird eine hohe Dichtigkeit an den Dichtflächen 22, 24 sichergestellt, ferner werden zuverlässig Fertigungstoleranzen ausgeglichen.

Claims

Vorrichtung zur Impulsaufladung von Brennkraftmaschinen, mit zumindest einer in einer Leitung (10) zum Ansaugen von Verbrennungsluft angeordneten Klappe (20), die in der Leitung im Zusammenwirken mit einem Ventilsitz (22) öffnet und schließt, wobei die Klappe (20) schwenkbeweglich gelagert ist und Dichtflächen (24) aufweist, die mit komplementären Dichtflächen des Ventilsitzes (22) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (24) am Außenumfang der Klappe (20) konusförmig ausgebildet sind und in der Schließstellung mit den komplementären konusförmigen Dichtflächen des Ventilsitzes (22) zusammenwirken, und dass die Klappe (20) mit einem relativ zum Ventilsitz (22) wirkenden Toleranzausgleich versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (20) über einen Hebel (18) auf einer Achse (16) schwenkbar gelagert ist, welche Achse (16) radial außerhalb des lichten Querschnittes der Leitung (10) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (20) über eine Ausnehmung (28) in der Leitung (10) aus dem lichten Querschnitt der Leitung (10) heraus schwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (20) in einem separaten Klappengehäuse (12) angeordnet ist, welches Klappengehäuse (12) in die Leitung (10) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (20) auf dem Hebel (18) begrenzt beweglich gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (20) mit einer beiderseits ballig ausgeführten Ausnehmung (20a) auf einem mit einer halbkreisförmigen Nut (26a) versehenen Bolzen (26) des Hebels (18) der Klappenbetätigung gelagert ist.