DE69708200T2

DE69708200T2 - Einlasskanalstruktur für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69708200T2
Application number: DE69708200T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Morota; Kanji Sakaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2017-05-07
Also published as: DE69717164T2; EP1008744A2; KR970075315A; EP1008744B1; JPH09303223A; EP0807755B1; JP3454016B2; KR100202794B1; DE69717164D1; DE69708200D1; EP1008744A3; EP0807755A1; US5809961A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ansaugkanalstruktur einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige Ansaugkanalstruktur kann eine Erhöhung eines Ansaugluftströmungswiderstandes verhindern.
Aus dem Dokument FR-A-1 008 178 ist eine Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine bekannt, die ein Gitter stromabwärts einer Drosselklappe aufweist. Die gesamte Öffnungsfläche des Gitters ist zumindest so groß wie der kleinste Querschnitt des stromaufwärtigen Luftkanals, um eine Hemmung der Luftströmung zu vermeiden.
Das Dokument JP-U-57-107838 offenbart eine Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine, wobei ein Gitter stromabwärts einer Drosselklappe in einem Luftansaugkanal vorgesehen ist. Das Gitter ist vorgesehen zum Schützen der Drosselklappe von einer Rückzündung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine.
Das Gitter erhöht jedoch den Ansaugluftströmungswiderstand, wodurch die Luftansaugeffizienz vermindert ist.
Des Weiteren kann Feuchtigkeit von der Ansaugluft einschließlich in der Atmosphäre selbst enthaltener Feuchte und Feuchte aufgrund der Kurbelgehäuseentlüftung (PCV = positive crankcase ventilation) durch das Gitter eingefangen werden und in einem Drosselkörper vereisen, was zu Problemen mit dem Öffnung und/oder Schließen der Drosselklappe führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Ansaugkanalstruktur für Brennkraftmaschinen, die eine Erhöhung des Ansaugluftströmungswiderstandes aufgrund eines Gitterelements unterdrücken kann.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der in Anspruch 1 angeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Gegenstands von Anspruch 1 sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
Bei einer Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein Gitterelement hat, das stromabwärts einer Drosselklappe angeordnet ist, ist die Beziehung
S&sub1; ≤ αS&sub2;
zwischen einer Querschnittsfläche eines ersten Kanalabschnitts 51, in dem die Drosselklappe angeordnet ist, und einer Querschnittsfläche eines zweiten Kanalabschnitts S&sub2; vorgesehen, in dem das Gitterelement angeordnet ist, wobei α ein Verhältnis einer Öffnungsfläche gegenüber einer gesamten Fläche (Summe der Öffnungsfläche und einer geschlossenen Fläche) des Gitterelements bezeichnet (nachfolgend wird dies als eine Öffnungsflächenrate bezeichnet).
Außerdem kann ein Spiel vorgesehen sein zwischen einem Umfang des Gitterelements und einer Innenfläche einer Ansaugleitung, in der das Gitterelement angeordnet ist, um ein Hindurchtreten eines Teils der Ansaugluft zu ermöglichen.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen strukturellen Beziehung wird der Ansaugkanal nicht gedrosselt in der Querschnittsfläche durch das Gitterelement. In Folge dessen erhöht sich der Ansaugluftströmungswiderstand nicht trotz dem Vorsehen des Gitterelements, so dass die Luftansaugeffizienz sich nicht vermindert.
Da des Weiteren bei einem Spiel zwischen dem Gitterelement und der Innenfläche der Ansaugleitung die Ansaugluft sowohl durch das Gitterelement als auch das Spiel hindurch strömen kann, erhöht sich der Ansaugluftströmungswiderstand nicht trotz dem Vorsehen des Gitterelements, so dass die Luftansaugeffizienz nicht vermindert wird.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Luftverbinder vorgesehen ist.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Luftverbinder nicht vorgesehen ist.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ansaugkanalstruktur für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Vorderdraufsicht der Struktur von Fig. 3.
Fig. 1 und 2 stellen Ansaugkanalstrukturen für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Gleiche oder ähnliche Abschnitte werden bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.
Zunächst werden gleiche oder ähnliche Abschnitte für alle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bspw. unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst eine Ansaugkanalstruktur einen Luftansaugkanal 7. Der Luftansaugkanal 7 umfasst einen Drosselkörper 1, einen Windkessel 4, der stromabwärts des Drosselkörpers 1 in der Ansaugluftströmungsrichtung angeordnet ist, und einen Luftverbinder 6, der zwischen dem Drosselkörper 1 und dem Windkessel 4 angeordnet ist. Der Luftverbinder 6 ist nicht unentbehrlich. Der Luftansaugkanal 7 umfasst einen ersten Kanalabschnitt, der ein Drosselkörper 1 ist, und einen zweiten Kanalabschnitt, der sich stromabwärts des ersten Kanalabschnitts und stromaufwärts des Windkessels 4 befindet. Eine Drosselklappe 2 ist in dem Drosselkörper 1 des ersten Kanalabschnitts angeordnet, so dass die Drosselklappe 2 geöffnet und geschlossen werden kann. Ein Gitterelement 3 ist in dem zweiten Kanalabschnitt, der sich stromabwärts der Drosselklappe 2 befindet, angeordnet. Das Gitterelement 3 ist bspw. aus einem Metallnetz oder einer gestanzten Metallplatte hergestellt. Das Gitterelement 3 wirkt zum Schutz der Drosselklappe 2 vor einer Beschädigung von einem Zylinder des Motors, der eine Rückzündung hat. Das Gitterelement 3 wirkt des Weiteren zum Glätten der Ansaugströmung und Unterdrücken des Ansaugluftströmungsgeräusches, das beim Öffnen der Drosselklappe 2 bei hoher Drehzahl erzeugt wird.
Als nächstes werden einzigartige Abschnitte von jedem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Luftverbinder 6 vorgesehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die folgende Beziehung gilt zwischen dem ersten Kanalabschnitt und dem zweiten Kanalabschnitt:
S&sub1; ≤ αS&sub2;, oder
(D&sub1;)² ≤ α(D&sub2;)²
wobei S&sub1; eine Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts ist,
S&sub2; ist eine Querschnittsfläche des zweiten Kanalabschnitts,
D&sub1; ist ein Durchmesser des ersten Kanalabschnitts,
D&sub2; ist ein Durchmesser des zweiten Kanalabschnitts,
und
α ist eine Öffnungsflächenrate (ein Verhältnis einer Öffnungsfläche bezüglich einer Gesamtfläche des Gitterelements).
Wenn die vorstehend beschriebene Beziehung gilt, ist ein Leitungsdurchmesser des zweiten Kanalabschnitts größer als ein Leitungsdurchmesser des ersten Kanalabschnitts. Dabei ist ein zweiter Kanalabschnitt von dem ersten Kanalabschnitt abwärts verlagert, so dass eine Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts auf einer niedrigeren Höhe als eine Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts positioniert ist, während eine obere Fläche des zweiten Kanalabschnitts auf der selben Höhe wie eine obere Fläche des ersten Kanalabschnitts positioniert ist. Die Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts ist mit der Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts über eine geneigte Fläche verbunden, die von der horizontalen geneigt ist, um in Richtung auf den ersten Kanalabschnitt anzusteigen. Ein Winkel der Neigung θ ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Struktur verhindert, dass durch das Gitterelement 3 eingefangenes Wasser zu der Drosselklappe 2 zurückfließt.
Vom Standpunkt des Unterdrückens des Geräusches befindet sich das Gitterelement 3 vorzugsweise bei einer Position, die von der Drosselklappe 2 um einen Abstand in dem Bereich von 0,5D&sub1;-2D&sub1; beabstandet ist.
Mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Luftverbinder 6 nicht vorgesehen, wie in Figur dargestellt ist, wobei der Drosselkörper 1 unmittelbar mit dem Windkessel 4 verbunden ist. Des Weiteren ist der zweite Kanalabschnitt von dem ersten Kanalabschnitt abwärts verlagert, so dass eine Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts auf einer niedrigeren Höhe als eine Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts positioniert ist, während eine obere Fläche des zweiten Kanalabschnitts auf der selben Höhe wie eine obere Fläche des ersten Kanalabschnitts positioniert ist. Die Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts ist mit der Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts über eine Stufe der Höhe a verbunden. Andere Strukturen sind die selben wie jene des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das erste und zweite Ausführungsbeispiel weiterentwickelt werden dadurch, dass ein Spiel c zwischen dem Gitterelement 3 und der inneren Fläche der Ansaugleitung 9 vorgesehen ist (die ein Abschnitt des Luftansaugkanals 7 ist und in der das Gitterelement 3 angeordnet ist), um ein Hindurchtreten eines Teils der Ansaugluft zu ermöglichen. Insbesondere ist das Gitterelement 3 so hergestellt, dass es einen kleineren Durchmesser als die Innenfläche der Ansaugleitung 9 hat. Dann ist das Gitterelement 9 innerhalb der Ansaugleitung 9 angeordnet und durch Stützelemente 8 so gestützt, dass das Gitterelement 3 sich bei einem zentralen Abschnitt der Ansaugleitung befindet mit einem Spiel c zwischen dem Umfang des Gitterelements 3 und der Innenfläche der Ansaugleitung 9 entlang einem gesamten Umfang des Gitterelements 3. Die Größe des Spiels c ist so gewählt, dass sowohl eine Geräuschunterdrückungswirkung als auch eine Eisverhinderungswirkung erfüllt sind.
Wie vorstehend angeführt ist, kann die Struktur des Spiels c vorgesehen sein zusätzlich zu der Struktur sowohl des ersten als auch des zweiten Ausführungsbeispiels.
Als nächstes wird der Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung glättet das Gitterelement 3 die Ansaugluftströmung und verhindert das Auftreten eines Geräusches, selbst wenn die Drosselklappe 2 bei hoher Drehzahl geöffnet wird.
Da des Weiteren die Beziehung S&sub1; ≤ αS&sub2; oder (D&sub1;)² ≤ α(D&sub2;)² gilt, wird die Querschnittsfläche des zweiten Kanalabschnitts des Luftansaugkanals nicht gedrosselt im Vergleich mit dem ersten Kanalabschnitt trotz dem Vorsehen des Gitterelements 3, eine Erhöhung des Luftströmungswiderstands wird bei dem Gitterelement 3 verhindert, so dass eine hohe Ansauglufteffizienz aufrechterhalten bleibt.
Da darüber hinaus die Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts sich bei einer niedrigeren Höhe als die Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts befindet, fließt durch das Gitterelement 3 gefangenes Wasser nicht zu der Drosselklappe 2 und verursacht kein Steckenbleiben der Drosselklappe 2 an der Wand des Kanals aufgrund Vereisung des gefangenen Wassers bei der Drosselklappe 2.
Mit dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des Ansauggases nicht nur durch das Gitterelement 3, sondern auch durch das Spiel aufgrund des Spiels c zwischen dem Gitterelement 3 und der Innenfläche der Ansaugleitung 9, der Luftströmungswiderstand erhöht sich nicht trotz dem Vorsehen des Gitterelements 3 und eine hohe Luftansaugeffizienz bleibt aufrechterhalten. Selbst wenn Feuchtigkeit durch das Gitterelement 3 gefangen wird, um gesammeltes Wasser an der Bodenfläche der Ansaugleitung 9 zu erzeugen, wird des Weiteren das Wasser in eine stromabwärtige Richtung geblasen, so dass das Wasser die Drosselklappe 2 nicht erreicht. Infolgedessen tritt ein Steckenbleiben der Drosselklappe 2 an der Ansaugleitung 9 aufgrund Vereisung des Wassers nicht auf.
Erfindungsgemäß werden die folgenden technischen Vorteile erhalten:
Da die Beziehung S&sub1; ≤ αS&sub2; oder (D&sub1;)² ≤ α (D&sub2;)² gilt, erhöht sich der Luftströmungswiderstand nicht, so dass eine hohe Ansauglufteffizienz aufrecht erhalten bleibt.
Zweitens kann ein Teil der Ansaugluft durch das Spiel hindurchströmen, wenn das Spiel c zusätzlich zwischen dem Gitterelement und der Innenfläche der Ansaugleitung vorgesehen ist. Infolgedessen erhöht sich der Luftströmungswiderstand nicht, so dass eine hohe Ansauglufteffizienz aufrecht erhalten bleibt.

Claims

1. Ansaugstruktur für eine Brennkraftmaschine mit:

einem Luftansaugkanal (7) einschließlich einem ersten Kanalabschnitt (1) und einem zweiten Kanalabschnitt (6), der sich stromabwärts von dem ersten Kanalabschnitt (1) befindet, wobei der erste Kanalabschnitt (1) eine erste Querschnittsfläche (S1) hat, wobei der zweite Kanalabschnitt (6) eine zweite Querschnittsfläche (S2) hat;

einer Drosselklappe (2), die in dem ersten Kanalabschnitt (1) angeordnet ist; und

einem Netzelement (3), das in dem zweiten Kanalabschnitt (6) angeordnet ist, wobei das Netzelement (3) eine Öffnungsflächenrate (α) hat, dadurch gekennzeichnet, dass,

die erste Querschnittsfläche (51), die zweite Querschnittsfläche (S2) und die Öffnungsflächenrate (α) die folgende Beziehung erfüllen: S1 ≤ α S&sub2;.

2. Ansaugstruktur nach Anspruch 1, wobei der erste Kanalabschnitt (1) einen ersten Durchmesser (D&sub1;) hat, und wobei der zweite Kanalabschnitt (6) einen zweiten Durchmesser (D&sub2;) hat, und wobei der erste Durchmesser (D&sub1;), der zweite Durchmesser (D&sub2;) und die Öffnungsflächenrate (α) die folgende Beziehung erfüllen:

(D&sub1;)² ≤ α (D&sub2;)²

3. Ansaugstruktur nach Anspruch 1, wobei der zweite Kanalabschnitt (6) eine Bodenfläche hat und der erste Kanalabschnitt (1) eine Bodenfläche hat, wobei die Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts (6) bei einer niedrigeren Höhe als die Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts angeordnet ist.

4. Ansaugstruktur nach Anspruch 3, wobei die Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts (6) mit der Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts (1) über eine geneigte Fläche verbunden ist.

5. Ansaugstruktur nach Anspruch 3, wobei die Bodenfläche des zweiten Kanalabschnitts (6) mit der Bodenfläche des ersten Kanalabschnitts über eine gestufte Fläche verbunden ist.

6. Ansaugstruktur nach Anspruch 1, wobei das Netzelement (3) bei einer von der Drosselklappe (2) beabstandeten Position in einem Abstand (Ln) in dem Bereich von 0,5D&sub1; bis 2D&sub1; angeordnet ist.

7. Ansaugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Ansaugleitung. (9), die den Luftansaugkanal (7) im Inneren definiert, wobei die Ansaugleitung (9) eine Innenfläche hat;

wobei die Drosselklappe (2) in der Ansaugleitung (9) angeordnet ist;

wobei das Netzelement (3) in der Ansaugleitung (9) so angeordnet ist, dass ein Spalt (c) in der Gestalt eines Rings zum Ermöglichen des Hindurchtretens eines Teil des Ansauggases ausgebildet ist zwischen dem Netzelement (3) und der Innenfläche der Ansaugleitung (9).

8. Ansaugkanalstruktur nach Anspruch 7, wobei das Netzelement (3) einen kleineren Durchmesser hat als die Innenfläche der Ansaugleitung (9) und gestützt ist, um bei einem zentralen Abschnitt des Luftansaugkanals (7) so angeordnet zu sein, dass der Spalt (c) zwischen dem Netzelement (3) und der Innenfläche der Ansaugleitung (9) gebildet ist.