DE29600060U1 - Intake pipe for supercharged and self-priming internal combustion engines - Google Patents

Intake pipe for supercharged and self-priming internal combustion engines

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    • F02B27/005Oscillating pipes with charging achieved by arrangement, dimensions or shapes of intakes pipes or chambers; Ram air pipes
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Description

BeschreibungDescription

Ansaugrohr für aufgeladene und selbstsaugende Verbrennungsmotoren.Intake pipe for turbocharged and naturally aspirated combustion engines.

Ansaugrohre üblicher Verwendung erstellen bei Verbrennungsmotoren die Verbindung zwischen Luftfilter und Vergaser / Einspritzung bzw. Zylinderkopf und Gemischbildner.Intake pipes commonly used in combustion engines create the connection between the air filter and the carburetor/injection or cylinder head and mixture generator.

Bei aufgeladenen Verbrennungsmotoren stellen sie zusätzlich die gasdichte Verbindung der Druckseite und Saugseite zwischen Lader und Atmosphäre bzw. Luftfilter und Ladeluftkühler dar.In supercharged combustion engines, they also represent the gas-tight connection between the pressure side and the suction side between the charger and the atmosphere or between the air filter and the intercooler.

Je nach Verwendungszweck und thermischer Belastung bestehen diese Rohre aus Metall oder Kunststoff. Ansaugrohre tragen erheblich zur Abstimmung eines Verbrennungsmotors bei. Durch ihre Länge, Form und Durchmesser bestimmen sie im wesentlichen Strömungsgeschwindigkeit und Resonanzschwingungen im Ansaugtrackt. Um dem Verbrennungsmotor eine gute Leistungsentfaltung und umweltgerechtes Abgasverhalten in einem möglichst großem Drehzahlbereich zu entlocken, sind die Hersteller gezwungen, Kompromisse einzugehen. Außerdem ist der Wirkungsgrad der Verbrennung von der Wirbelung (Turbolenz) der Frischgase im Moment der Entzündung abhängig. 1st die Wirbelung ungenügend, dann hat dieses eine schlechte Verbrennung zur Folge.Depending on the intended use and thermal load, these pipes are made of metal or plastic. Intake pipes make a significant contribution to the tuning of an internal combustion engine. Their length, shape and diameter essentially determine the flow speed and resonance vibrations in the intake tract. In order to get the internal combustion engine to develop good power and produce environmentally friendly exhaust emissions over the widest possible speed range, manufacturers are forced to make compromises. In addition, the efficiency of the combustion depends on the turbulence of the fresh gases at the moment of ignition. If the turbulence is insufficient, this results in poor combustion.

(aus; Ludwig Apfelbeck, Wege zum Hochleistungs - Viertaktmotor, Motor Buch Verlag Stuttgart 1991, 11. Auflage Seite 26 bis 31, ISBN 3-87943-578-2).(from; Ludwig Apfelbeck, Ways to the high-performance four-stroke engine, Motor Buch Verlag Stuttgart 1991, 11th edition pages 26 to 31, ISBN 3-87943-578-2).

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Ansaugrohr zu schaffen, welches in der Lage ist, den Füllungsgrad eines Verbrennungsmotors in jedem möglichen Drehzahlbereich so zu optimieren, daß Abgasverhalten, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit positiv beeinflußt werden.The invention specified in claim 1 is based on the problem of creating an intake pipe which is able to optimize the filling level of an internal combustion engine in every possible speed range in such a way that exhaust gas behavior, economy and performance are positively influenced.

Diese Probleme werden mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.These problems are solved with the features listed in claim 1.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß bei selbstsaugenden Verbrennungsmotoren die Ladungsbewegung (Turbolenz) durch die spiralförmige Drehung des Qemischstrahls im Ansaugrohr wesentlich intensiviert werden kann. Zudem erfolgt eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit bei niedriger Drehzahl und voll geöffneter Drosselklappe. Zudem kann, je nach Druckunterschied, der Unterdruck im Saugrohr durch den Gemischstrahl positiv beeinflusst werden, um den Ansaugvorgang zu intensivieren. Bei aufgeladenen Motoren (Abgasturbolader, Kompressor u.s.w.) ergeben sich weitere Vorteile. So kann z. B. die Trägheit des Laufzeug beim Abgasturbolader und die damit verbundene Ansprechzeit wesentlich verkürzt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit im Saugrohr durch den drehenden und pulsierenden Gemischstrahl angeglichen wird.The invention ensures that in self-aspirating combustion engines the charge movement (turbulence) can be significantly intensified by the spiral-shaped rotation of the mixture jet in the intake manifold. In addition, the flow speed increases at low speeds and with the throttle valve fully open. In addition, depending on the pressure difference, the negative pressure in the intake manifold can be positively influenced by the mixture jet in order to intensify the intake process. In the case of supercharged engines (exhaust gas turbocharger, compressor, etc.) there are further advantages. For example, the inertia of the rotor in the exhaust gas turbocharger and the associated response time can be significantly reduced by adjusting the flow speed in the intake manifold by the rotating and pulsating mixture jet.

Bei aufgeladenen Motoren, die zusätzlich über einen Ladeluftkühler verfügen können, ergibt sich der Vorteil, daß bedingt durch die relativ kleine Austrittsöffnung und die damit verbundene niedrige Temperatur des Gemischstrahls die komprimierte Frischgassäuie weiter abkühlt, was folgende Auswirkungen mit sich bringt:In supercharged engines, which may also have an intercooler, the advantage is that the compressed fresh gas column cools down further due to the relatively small outlet opening and the associated low temperature of the mixture jet, which has the following effects:

1. Leistung und Drehmoment steigen1. Power and torque increase

2. Der mittlere Arbeitsdruck kann von vornherein höher angelegt werden2. The average working pressure can be set higher from the outset

3. Sowohl Ladedruck als auch Verdichterleistung können reduziert werden3. Both boost pressure and compressor power can be reduced

4. Die thermische Belastung wird geringer4. The thermal load is reduced

Desweiteren ergibt sich der Vorteil, daß bei Viertaktmotoren die magere Laufgrenze in Abhängigkeit von der Turbolenz ausgeweitet werden kann.Another advantage is that the lean running limit of four-stroke engines can be extended depending on the turbulence.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben,A further embodiment of the invention is specified in claim 2,

Die im Steuergehäuse drehbar gelagerte Steuerscheibe regelt je nach Bedarf durch entsprechende Drehzahl die für den Betriebszustand des Verbrennungsmotors benötigte Strömungsstärke bzw. pulsierende Strömung. Durch diese Strömungsschwankungen wird das bedingte Schwingen der Gassäule zusätzlich unterstützt, wodurch der Füllungsgrad des Brennraums optimiert werden kann.The control disk, which is mounted so that it can rotate in the control housing, regulates the flow rate or pulsating flow required for the operating state of the combustion engine by means of the corresponding speed as required. These flow fluctuations additionally support the conditional oscillation of the gas column, which allows the filling level of the combustion chamber to be optimized.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert. Es zeigen : An embodiment of the invention is explained with reference to Figures 1 to 5. They show :

Fig. 1 das Außen- und Innenrohr zusammengefügt im Halbschnitt Fig. 2 das Außenrohr als Abwicklung.Fig. 1 the outer and inner tubes joined together in half section Fig. 2 the outer tube as a developed view.

Fig. 3 die Steuerscheibe und das Steuergehäuse als Explosionszeichnung.Fig. 3 the control disc and the control housing as an exploded view.

Fig. 4 die Steuerscheibe als Draufsicht.Fig. 4 the control disc as a top view.

Fig. 5 die Steuerscheibe als Schnittbild.Fig. 5 the control disc as a sectional view.

Figur 1 zeigt das Außenrohr (4) mit der eingefrästen Spiralnut (9), sowie dem drehbar gelagerten Innenrohr (5) mit der durchgefrästen Quernut (6). Die Spiralnut mündet an der Eintrittsseite (1) im Anschlußstutzen (3) und an der Austrittsseite verschlossen {2) an deren Ende. Während einer Umdrehung des Innenrohres (Ei) wandert der Schnittpunkt (8) der beiden Nuten von der Eintrittseite (1) zur Austrittseite (2), d.h. die diagonale Nut in der Abwicklung { Figur 2) wirkt als " Schiene " für die komprimierten Gasgemische. Die Diagonalnut (9) muß je nach Luftbedarf und maximaler Strömungsgeschwindigkeit bemessen werden. Um den Fertigungsaufwand zu begrenzen, sollte diese Nut durchgefräst (10) und hinterher durch ein passgenaues Rohr verschlossen werden. Der Antrieb des innenrohres {5} kann ebenfalls per Druckluft über eine Düse (7) und einem eigefrasten oder aufgeschrumpften Schaufelrad (10.1) erfolgen.Figure 1 shows the outer tube (4) with the milled spiral groove (9) and the rotatably mounted inner tube (5) with the milled transverse groove (6). The spiral groove opens into the connection piece (3) on the inlet side (1) and is closed at the outlet side (2) at the end of the connection piece. During one rotation of the inner tube (Ei), the intersection point (8) of the two grooves moves from the inlet side (1) to the outlet side (2), i.e. the diagonal groove in the development (Figure 2) acts as a "rail" for the compressed gas mixtures. The diagonal groove (9) must be dimensioned according to the air requirement and maximum flow speed. In order to limit the manufacturing effort, this groove should be milled through (10) and then closed with a precisely fitting pipe. The inner tube {5} can also be driven by compressed air via a nozzle (7) and a milled or shrunk-on impeller (10.1).

Die notwendige Lagerung des Innenrohres (5) sollte vorteilshalber jeweils an den Enden des Außenrohres (4) mittels gasdichter Lager erfolgen.The necessary bearing of the inner tube (5) should preferably be carried out at the ends of the outer tube (4) using gas-tight bearings.

Die Drehung der Steuerscheibe (13) im Steuergehäuse (11) kann entweder durch die Motordrehzahl oder durch einen separaten Elektromotor erfolgen. Der Antriebszapfen (14) dient zur Aufnahme der Lager (19) und Dichtringen (20) sowie der Steuerscheibe (13) selbst und einer Antriebsscheibe. Der Gehäusedeckel (12) dient zur Aufnahme der Stutzen (15, 17) und trägt das obere Lager mit Dichtring. Die Eintrittsstutzen (16, 18) für die komprimierten Gasgemische befinden sich an der Unterseite des Steuergehäuses (11). Figur 4 und 5 zeigen die Steuerscheibe mit den nötigen Profilausschnitten ( 22, 23,) zur Impulserzeugung. DieBefestigung der Steuerscheibe auf dem Zapfen erfolgt durch aufschrumpfen oder pressen mittels Untermaßbohrung {21K Die Bohrungen für die Stoßimpulse (24) werden so aufgeteilt, daß über den 180 bzw. 360 Grad Bereich (25) die Nuten für dieDruckimpulse (22, 23) an deren 90 Grad Drehwinkel schneiden.The rotation of the control disk (13) in the control housing (11) can be carried out either by the engine speed or by a separate electric motor. The drive pin (14) is used to hold the bearings (19) and sealing rings (20) as well as the control disk (13) itself and a drive disk. The housing cover (12) is used to hold the nozzles (15, 17) and carries the upper bearing with sealing ring. The inlet nozzles (16, 18) for the compressed gas mixtures are located on the underside of the control housing (11). Figures 4 and 5 show the control disk with the necessary profile cutouts (22, 23) for generating the pulse. The control disk is attached to the pin by shrinking or pressing using an undersized bore {21K The bores for the shock pulses (24) are divided in such a way that the grooves for the pressure pulses (22, 23) intersect at their 90 degree angle of rotation over the 180 or 360 degree area (25).

Claims (2)

Schutzansprüche { Zweiteilige Fassung )Protection claims { Two-part version ) 1 . Ansaugrohr für aufgeladene und selbstsaugende Verbrennungsmotoren. 1 . Intake pipe for turbocharged and naturally aspirated combustion engines. Ausgeführt in Kunststoff oder Metallbauweise zur Förderung von Gasgemischen vom Lufteinlaß zum Gemischbildner und zum Zylindereinlaß,Made of plastic or metal for conveying gas mixtures from the air inlet to the mixture generator and to the cylinder inlet, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß über die im Außenrohr (4) spiralförmig eingefräste (9) Nut dem sich drehenden innenrohr (5) mit durchgefräster Quernut (6) im bedingt fortlaufenden Überschneidungspunkt (8) komprimierte Gasgemische strahlförmig zugeführt werden.that compressed gas mixtures are supplied in jet form to the rotating inner tube (5) with milled transverse groove (6) at the conditionally continuous intersection point (8) via the spirally milled groove (9) in the outer tube (4). 2. Ansaugrohr nach Schutzan$pruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Intake pipe according to claim 1, characterized in that daß der Druck der komprimierten Gasgemische und die Zahl der Stoßimpulse pro Umdrehung durch die Profile (22,23,24) der angetriebenen Steuerscheibe (13) im gasdichten Steuergehäuse (11) geregelt wird.that the pressure of the compressed gas mixtures and the number of shock pulses per revolution are regulated by the profiles (22,23,24) of the driven control disk (13) in the gas-tight control housing (11).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10317224A1 (en) * 2003-04-15 2004-11-04 Bayerische Motoren Werke Ag Device for reducing noise emissions
DE102007052310A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Internal-combustion engine, particularly externally ignited internal-combustion engine, has multiple cylinders, air suction unit, compressor for promotion of combustion air, and combustion chamber arranged in cylinder
US8281761B2 (en) 2007-07-16 2012-10-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Internal combustion engine

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