CN105756818B - 在气缸盖法兰中具有空气间隙隔离的开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于影响内燃发动机的至少一个进气通道(4)中的气流的开关装置，其中，所述开关装置具有至少一个开关单元(1)，所述至少一个开关单元(1)具有至少一个开关元件(2)，用于至少部分地关闭和打开所述至少一个进气通道(4)，其中所述开关单元(1)具有壳体(5)，其被接收在内燃发动机的气缸盖(6)中并且沿径向方向与所述气缸盖(6)具有间隔(9)，特别是空气间隙。

Description

在气缸盖法兰中具有空气间隙隔离的开关装置
技术领域
本发明涉及一种开关装置，其用于特别是机动车辆的内燃发动机的吸气特别是吸入空气的抽吸***，所述开关装置用于打开或部分地关闭燃烧室的至少一个进气通道，其中在抽吸***的通道的外端部中或者在抽吸***与气缸盖之间的附加对接法兰(intermediate flange)中引入开关单元，其中该外端部或对接法兰伸入内燃发动机的气缸盖中的深凹部中，其延伸靠近进气阀。
背景技术
从WO 2009/149724 A1中已知一种用于内燃发动机的进气***，其具有可控的空气活叶，用于影响气流，例如用于使流入的空气形成涡流或形成滚流，从而用于燃烧过程的混合物形成。
滚流(tumble current)是指一种柱形气流，其旋转轴线定位成大致横向于燃烧室的轴线，即大致平行于曲柄轴的方向。进气***中的能在操作位置产生这种气流的可控活叶被称为滚流活叶。
涡流是指旋转轴线大致对应于气缸内孔的轴线的气流。进气***中的能在燃烧室实现这种气流的可控活叶被称为涡流活叶。
WO 2009/149724 A1中示出的用于具有气缸盖的内燃发动机的进气***具有相应的未分割的进气通道入口，用于气缸的具有两个进气阀的两个进气通道，其中两个进气通道之间的中间壁始于进气通道入口的下游，具有空气活叶，其位于空气供给通道的截面中并且具有旋转轴线X，其大致位于空气供给通道的截面平面中，其中空气活叶在中性位置与操作位置之间是可调节的，在所述中性位置它沿空气供给通道的纵向方向取向，而在所述操作位置它定位成横向于空气供给通道并且部分地或完全地阻塞通道的截面。
一个缺点是，滚流活叶配置成比较远离燃烧室(进气阀)。滚流的强度因此大幅提升，直到流体到达气缸。附加部件比如通道分隔板是必需的，以便抵消这种影响。在穿过气缸盖中的滚流式湍流的长流路时，燃烧空气不利地受到加热。
本发明的目的是设计一种上述类型的开关元件，以便弥补这些缺点。
发明内容
本发明与现有技术的不同之处在于，开关装置在气缸盖中容纳在进气阀的区域，并且开关单元的壳体与气缸盖绝热。
开关装置可以包括个体开关单元，其配置在内燃发动机的气缸盖中的进气通道中。这里，多个开关单元的壳体可以连接起来或者可以形成为独立的壳体。开关单元的壳体可以是抽吸***的一部分。它可以由抽吸***的通道一体地形成，或者可以与通道不可分割地连接，例如通过焊接或模制。
替代地，开关单元的壳体可以构造成抽吸***与气缸盖之间的对接法兰的形式。
这里，具有开关单元的对接法兰能被牢固地连接至抽吸***和/或气缸盖。在一替代实施例中，对接法兰通过夹持在抽吸***与气缸盖之间而附接至内燃发动机。
开关单元伸入气缸盖中的深凹部中，几乎到达进气阀。由于这种配置，当活叶启用时，首先在进气阀稍前生成滚流式湍流。这在燃烧室中形成非常有效的滚流，因为滚流的流路被保持得很短。
在一有利实施例中，开关单元的处于打开状态的活叶与燃烧室的进气阀之间的间隔大致对应于燃烧室的进气阀的直径的尺寸。
为了绝热，相对于进气通道在气缸盖中的延伸方向，在开关单元的壳体与气缸盖之间沿径向方向设置有间隔。
该间隙防止了从受到加热的气缸盖向开关单元的壳体从而向流通空气的直接传热。
开关单元的壳体可以有利地由塑料制成。这相对于由例如金属等其它材料制成的壳体降低了传热。
在一特别有利的实施例中，由于塑料和附加空气间隙隔离的较低热传导性，而发生燃烧空气与气缸盖的绝热。
开关装置包括至少一个开关单元。开关单元和配置于其中的开关元件的数量根据内燃发动机的气缸的数量以及进气通道的数量而变化。
开关元件根据预定的特性图受到控制。根据旋转速度或载荷状态，基于内燃发动机的操作状态在进气通道中生成湍流。这是通过在进气通道中引入开关元件而发生的，所述开关元件的引入缩小了截面，并且借助于边缘，在进气通道中生成湍流，其一直持续到燃烧室中。
在最大偏转的情况下，开关元件关闭进气通道的例如高达大致2/3的气流截面。
在一有利实施例中，开关元件形成为活叶，其围绕轴线枢转。活叶特别有利地是不对称地形成的，枢转轴线位于进气通道的气流截面之外。
在一替代实施例中，开关元件设计为旋转叶片。换档鼓围绕纵向轴线旋转，并且借助于其在进气通道的区域中的几何设计，根据操作状态打开或部分地关闭进气通道。
至少一个开关元件可经由气压、液压或电驱动器受到致动。
一个驱动器可以操作开关装置的所有开关元件。替代地，各个开关元件或开关元件组可以各自配备有驱动器。
附图说明
本发明的再一些优点、特征和细节将从以下描述中变得显而易见，其中本发明的示例性实施例通过参考附图得到更详细的说明。本领域的技术人员还应适当地单独考虑附图、说明书和权利要求书中公开的特征，并将它们组合成再一些合理的组合。
图1在具有开关活叶的实施例中示出了配置在内燃发动机的气缸盖中的开关装置的截面图；
图2在具有换档鼓的实施例中示出了配置在内燃发动机的气缸盖中的开关装置的截面图；
图3示出了配置在气缸盖中的开关装置的视图；
图4示出了具有引入活叶的沿图3的剖切线A-A所取的开关装置的截面图；
图5示出了图4所示开关装置的透视截面图；
图6示出了具有完全打开截面的沿图3的剖切线A-A所取的开关装置的截面图；
图7示出了图6所示开关装置的透视截面图；
图8示出了具有配置在气缸盖中的两个子通道和引入活叶的一个替代实施例的开关装置的视图；
图9示出了具有完全打开截面的图8所示开关装置的视图。
具体实施方式
图1-9示出了本发明的开关单元的实施例。相同部件在各图中被赋予相同的附图标记。
图1示出了具有可枢转的开关元件2的沿着内燃发动机的气缸的流体路径的开关单元1的截面图。开关元件2以角度α围绕轴线3可枢转地安装。开关元件2缩小进气通道4的自由流动截面，以便在进气通道4中生成湍流。开关单元1的壳体5伸入内燃发动机的气缸盖6中，以便使开关元件2配置成尽可能靠近燃烧室8的进气阀7。在开关单元1与气缸盖6之间设置有空气间隙9，以便使开关单元以及其中的空气流与气缸盖的温度热分离。
抵靠气缸盖6配置在密封槽10中的密封元件(未示出)相对于环境密封住开关单元1的壳体5和空气间隙密封。
流动穿过进气阀7处的进气通道4进入内燃发动机的燃烧室中的空气在燃烧之后被输送穿过出气阀13处的出气通道14而沿排气***的方向离开气缸盖6。
在图1中，开关元件2设计为可枢转的活叶11。活叶11被接收在开关单元1的壳体5中，使得当活叶完全打开时，进气通道4的自由流动截面在活叶之前和之后均对应于进气通道4的截面，并且活叶不缩小截面。
为了在进气通道4中的气流中生成湍流，活叶可以围绕轴线3枢转到气流中，从而无级地缩小截面。
图2以作为旋转叶片12的开关元件2的替代实施例示出了如图1中所示的开关单元1。
旋转叶片12是围绕轴线3旋转的主体，该主体在进气通道4的区域中具有轮廓，其在旋转叶片12旋转大约角度α的期间旋转到气流中，从而连续地缩小进气通道4在旋转叶片12的区域中的截面，从而在气流中产生湍流。
图3示出了沿观察进气通道4的方向看到的气缸盖6中的开关单元1的视图。示出了剖切线A-A，图4-7的截面是沿着该剖切线切出的。
图4示出了与图1类似的贯穿进气通道4沿着图3的剖切线A-A切出的截面，其中的开关元件2呈处于转出位置的活叶11的形式。当进气阀(在图4-7中未示出)打开时，空气经过被引入的活叶11缩小的截面流动穿过进气阀。因此生成了湍流，其改善燃烧室8中的燃烧。
图5示出了具有相同活叶位置的图4所示配置的透视截面图。
图6和7示出了与图4和5中配置相同的气缸盖中的开关单元1，但是其中活叶11是完全打开的。进气通道4在截面上未缩小。空气能在没有妨碍的情况下流入燃烧室中。未生成湍流，进气通道中的压降未被完全打开的活叶11提升。
图8和9示出了气缸盖6中具有分割进气通道的开关单元1的视图。上述图示的进气通道4在该实施例中被分割成两个进气通道41、42。两个进气通道41、42均可被开关元件2部分地封闭，如图8中所示。
图9示出了与图8相同的配置，但是开关元件2是完全打开的。在该操作状态中，空气能不受阻碍地流入燃烧室中。

Claims (6)

1.一种用于影响内燃发动机的至少一个进气通道(4)中的气流的开关装置，其特征在于，所述开关装置具有至少一个开关单元(1)，所述至少一个开关单元(1)具有至少一个开关元件(2)，所述至少一个开关元件(2)用于至少部分地关闭和打开所述至少一个进气通道(4)，其中所述开关单元(1)具有中间法兰(5)，其被接收在内燃发动机的气缸盖(6)中并且沿径向方向与所述气缸盖(6)具有空气间隙，所述中间法兰(5)包括从中间法兰的第一侧延伸到中间法兰的第二侧的至少一个进气通道(4)，密封槽在中间法兰的第二侧中形成，用于接收密封元件，以抵靠气缸盖密封，至少一个进气通道(4)的空气进气端口从中间法兰的第二侧向外突出，
在预定操作状态中，能借助于所述内燃发动机的至少一个进气通道(4)中的开关装置诱发滚流，中间法兰(5)伸入内燃发动机的气缸盖(6)中，以便使所述至少一个开关元件(2)配置成尽可能靠近燃烧室的进气阀。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述开关单元(1)的中间法兰(5)形成为塑料部件。
3.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述开关元件(2)设计为活叶(11)，其影响进气通道(4)中的气流截面。
4.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述开关元件(2)设计为旋转叶片(12)，其影响进气通道(4)中的气流截面。
5.一种用于机动车辆的内燃发动机的吸气的抽吸***，具有根据权利要求1-4中任一项所述的开关装置。
6.一种用于机动车辆的内燃发动机的吸气的对接法兰，具有根据权利要求1-4中任一项所述的开关装置。
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