DE19809052A1

DE19809052A1 - Einlaßkanal für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19809052A1
Application number: DE19809052A
Authority: DE
Inventors: Paul Breidenbach
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-09
Also published as: DE59913887D1; EP0940575A2; EP0940575B1; EP0940575A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Einlaßkanal für eine insbe sondere fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Mitteln zum Verändern der Anströmungsrichtung des im Ein laßkanal geführten Gases auf ein am Ende des Einlaßkanals angeordnetes Einlaßventil zu einem Verbrennungsraum.

Der Zweck eines solches Einlaßkanals besteht darin, bei bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine in gezielter Weise eine drallartige Bewegung der Zylinderla dung im Verbrennungsraum zu erzielen und so eine stabile Verbrennung zu sichern, wohingegen bei anderen Betriebs zuständen der Brennkraftmaschine eine solche Drallbewe gung unerwünscht ist und vermieden werden soll.

Ein derartiger Einlaßkanal ist mit DE 93 19 545 U1 be schrieben. Bei diesem Einlaßkanal ist der Kanalquer schnitt durch eine Wand in zwei Teilkanäle unterteilt, die sich unmittelbar vor einem den Brennraum der Brenn kraftmaschine verschließenden Einlaßventil zu einem Ein laßbereich vereinigen, wobei die Wand eine Teilungsebene bildet, die zumindest am Einlaßbereich quer zur Achse des Zylinders der Brennkraftmaschine verläuft und wobei einer der Teilkanäle mit einer steuerbaren Drosselklappe verse hen ist.

Ein solcher Einlaßkanal hat den Nachteil, daß die in sei nem Teilquerschnitt zusätzlich angeordnete Drosselklappe auch im geöffneten Zustand den ungehinderten Durchtritt des Gases insbesondere bei höheren Drehzahlen der Brenn kraftmaschine behindert. Dies führt zu ungewollten Wir belbildungen im Strömungsverlauf und zu Füllungsgradver lusten. Ebenso sind Strömungsablösungen an der stromab liegenden Kante der die beiden Teilkanäle trennenden Wand unvermeidlich, so daß auch dadurch Füllungsgradverluste verursacht werden.

DE 41 35 271 A1 beschreibt ein Saugrohr einer Brennkraft maschine, bei dem zur Anpassung des Schwingungsverhaltens an den motorischen Betrieb der Brennkraftmaschine der Durchflußquerschnitt mittels eines elastisch aufblähbaren Dehnkörpers verändert wird, wobei dieser Dehnkörper ring förmig ausgebildet ist und den Durchflußquerschnitt kon zentrisch verändert. Eine Beeinflussung der Einströmungs richtung des Gases in den Zylinder der Brennkraftmaschine ist nach der hier aufgezeigten technischen Lehre nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einlaßka nal der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß für je den Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch eine ge zielte Strömungsbeeinflussung eine optimale Zylinderla dung sowie in bestimmten Betriebsbereichen eine drallar tige Bewegung der Zylinderladung in gezielter Weise er reicht werden kann, also Füllungsgradverluste infolge ei ner ungewollten Verwirbelung des Gasstromes vermieden werden und trotzdem eine stabile Verbrennung gesichert ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Einlaßkanal nach der Erfindung weist für jeden Be triebsbereich der Brennkraftmaschine nur einen, aller dings variablen, Querschnitt auf, in welchem der Gasstrom ohne störende Einbauten wie z. B. Drosselklappen oder Ab rißkanten fließen kann. Lediglich die Richtung des Ein laßstromes auf das Einlaßventil kann durch die erfin dungsgemäße asymmetrische Anordnung eines an sich bekann ten aufblähbaren Dehnkörpers an der formstabilen Wand des Kanals so verändert werden, daß im Zylinder in gewolltem Umfang ein Wirbel entsteht, der wahlweise sowohl als Walze senkrecht zur Zylinderachse als auch parallel zur Zylinderachse und auch als Zwischenform ausgebildet sein kann.

Insbesondere bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen mit direkter Kraftstoffeinspritzung kann mit einer gezielten Ausrichtung des Ladungswirbels in Abhängigkeit von den Motorparametern ein stabiles Zünd- und Brennverhalten der Ladung gesichert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entlang der Mittel achse eines Einlaßkanals bei geforderter ho her Zylinderfüllung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A in Fig. 1;

Fig. 3 den Teilschnitt nach Fig. 1 bei aufgeweite tem Dehnkörper;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B in Fig. 3;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entlang der Mittel achse eines Einlaßkanals mit einer Anschlag fläche für den Dehnkörper;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie C in Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt analog dem Schnitt der Fig. 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Ein Zylinderblock 1 einer Brennkraftmaschine mit Zylin dern 2 und Kolben 3 ist nach oben durch einen Zylinder kopf 4 abgeschlossen. Zwischen dem Kolben 3 und dem Zy linderkopf 4 ist ein Brennraum 5 gebildet. Im Zylinder kopf 4 befindet sich für jeden der Zylinder 2 ein Einlaß kanal 6, der von einem nicht dargestellten Luftfilter zu einem Einlaßventil 7 führt. Das Einlaßventil 7 ist über einen Schlepphebel 8 entgegen der Kraft einer Ventil schließfeder 9 durch eine Nockenwelle 10 zu öffnen. An den Einlaßkanal 6 schließt sich ein Kraftstoff-Einspritz ventil 11 an. Eine Zündkerze 12 erstreckt sich mit ihren Elektroden in den Brennraum 5. An einer Wandung 13 des Einlaßkanals 6 befindet sich ein flächiger Tragkörper 14. Dieser trägt ein Elastomerteil 15, das mit seinen Rändern gas- und flüssigkeitsdicht am Tragkörper 14 befestigt ist. Der Tragkörper 14 ist mit einer Öffnung und einem sich daran anschließenden Stutzen 16 versehen, der durch eine Öffnung der Wandung 13 des Einlaßkanals 6 ragt. An diesem Stutzen 16 ist eine nicht dargestellte Leitung zu einer regelbaren Druckquelle, z. B. einer Gas- oder Flüs sigkeitspumpe, angeschlossen. Der Druck dieser Druck quelle ist vorzugsweise anhand eines Kennfeldes durch die Motorsteuerung in Abhängigkeit von den Motorparametern steuerbar. Der Tragkörper 14 und das Elastomerteil 15 bilden zusammen einen Dehnkörper, der sich unter Druck in seinem Inneren in den Einlaßkanal 6 hinein ausdehnt.

Wenn der Stutzen 16 nicht von Druck beaufschlagt ist, dann liegt das Elastomerteil 15 durch seine Eigenelasti zität am Tragkörper 14 flächig an, so daß der Querschnitt des Einlaßkanals 6 in seiner im wesentlichen runden Form nicht beeinträchtigt ist (Fig. 1 und Fig. 2). Mit zuneh mendem Druck am Stutzen 16 bläht sich der Dehnkörper auf und bildet im Einlaßkanal 6 nahe dem Einlaßventil 7 eine einseitige Rampe 17 (Fig. 3), die den Querschnitt des Einlaßkanals 6 asymmetrisch verändert und damit den Gas strom im Einlaßkanal 6 so ablenkt, daß sich hinter dem Einlaßventil 7 im Verbrennungsraum 5 in gewollter Weise ein Wirbel bildet. Dieser Wirbel kann als senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Walze, als parallel zur Zylin derachse verlaufend oder als Zwischenform ausgebildet sein.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein modifiziertes Ausführungs beispiel der Erfindung. Der Tragkörper 14 ist dabei ver bunden mit einem sich in den Querschnitt des Einlaßkanals 6 erstreckenden Anschlag 18, an den sich bei voller An lenkung des Dehnkörpers das Elastomerteil 15 anlegt. So mit ist eine exakt reproduzierbare Höhe der Rampe 17 bei voller Auslenkung des Dehnkörpers möglich.

Eine weitere Modifikation der Erfindung zeigt Fig. 7, in dem der Tragkörper 14' an seiner Auflage an der Wandung 13 des Einlaßkanals 6 um die Achse des Einlaßkanales 6 in Richtung des Pfeiles X gesteuert verschwenkt werden kann. Durch eine solche gesteuerte Schwenkbewegung des Tragkör pers 14' zusammen mit dem Elastomerteil 15 kann die Rampe 17 den Gasstrom zum Einlaßventil 7 hin nicht nur in einer Ebene axial verändern, sondern in mehreren in der Achse des Einlaßkanals 6 liegenden Ebenen die Anströmungsrich tung verändern. Die angestrebte Wirbelform im Brennraum 5 kann damit über einen weiten Bereich des Motorbetriebes beeinflußt werden.

Claims

1. Einlaßkanal für eine insbesondere fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Mitteln zum Verän dern der Anströmungsrichtung des im Einlaßkanal ge führten Gases auf ein am Ende des Einlaßkanals ange ordnetes einen Verbrennungsraum abschließendes Ein laßventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem asymmetrisch an einer Wandung (13) des Einlaßkanals (6) angeordneten Dehnkörper gebildet sind, welcher durch gesteuertes Aufblähen seines Vo lumens eine Rampe (17) bildet und dadurch den Quer schnitt des Einlaßkanals (6) asymmetrisch verändert.

2. Einlaßkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnkörper von einem an der Wandung (13) des Einlaßkanals (6) anliegenden Tragkörper (14) und ei nem mit diesem an seinen Rändern gas- und flüssig keitsdicht verbundenen Elastomerteil (15) gebildet ist, wobei zwischen Tragkörper (14) und Elastomer teil (15) ein Druckmedium durch einen Stutzen (16) gesteuert einbringbar ist.

3. Einlaßkanal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (14) einen Anschlag (18) bildet, welcher die maximale Ausdehnung des Dehnkörpers be grenzt.

4. Einlaßkanal nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnkörper an der Wandung (13) des Einlaßkanals (6) um die Achse des Einlaßkanals (6) verschiebbar ist.

5. Einlaßkanal nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zum gesteuer ten Aufblähen des Dehnkörpers verwendete Druckmedium als Flüssigkeit oder Gas von einer Pumpe geliefert ist, deren Druck in Abhängigkeit von den Motorpara metern durch eine elektronische Steuerung bestimmt oder nach einem Kennfeld ausgewählt wird.