DE10245111B4 - Ansaugvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ansaugvorrichtung mit einem Kanal (1), der unmittelbar oder mittelbar mit einem Zylinder einer Brennkraftmaschine kommuniziert, wenn die Ansaugvorrichtung an der Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit einer Klappe (5), die auf einer Welle (7) gelagert ist und in dem Kanal (1) so angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebenen Stellung eine Tumble-Strömung oder Swirl-Strömung in dem Zylinder erzeugt, und die mindestens eine Ausnehmung (11 bis 16) aufweist, die sich von der Seite der Klappe, die der Hauptströmungsrichtung (9) in dem Kanal (1) zugewandt ist, hin zu der Seite erstreckt, die der Hauptströmungsrichtung (9) in dem Kanal (1) abgewandt ist, wobei die Ausnehmung während des Betriebs der Brennkraftmaschine in Hauptströmungsrichtung (9) von einem Gasmassenstrom durchströmt wird, wobei die Klappe (5) aus dem Kanal (1) in eine Ausbuchtung (10) einschwenkbar und aus dieser ausschwenkbar ist, so dass in einer eingeschwenkten Stellung der gesamte Querschnitt des Kanals (1) für den Gasmassenstrom freigegeben ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung, die insbesondere zum Einsatz in einer Brennkraftmaschine geeignet ist.
• Aus der EP 0 864 736 A1 ist eine Ansaugvorrichtung bekannt, die einen Kanal umfasst, der in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mündet. In dem Kanal ist eine asymmetrisch ausgebildete Drallklappe angeordnet, die in einer vorgegebenen Stellung eine Drallströmung (Swirl-Strömung) in dem Zylinder der Brennkraftmaschine erzeugt. Derartige Klappen werden eingesetzt, um in dem Zylinder der Brennkraftmaschine in vorgegebenen Betriebszuständen eine derartige Strömung in dem Zylinder zu erzeugen, dass ein äußerst magerer Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist. Beim Betrieb derartiger Ansaugvorrichtungen in Brennkraftmaschinen treten jedoch häufig unerwünscht hohe Abgasemissionen auf.
• Aus der GB 2319298 A ist ein Ansaugsystem zur Bildung einer Ladungsschichtung in einem Verbrennungsmotor bekannt, bei dem im Ansaugtrakt ein Teilquerschnitt mittels einer Lochklappe verschließbar ist. Die Lochklappe ist schwenkbar im Ansaugkanal gelagert, wobei die Lagerungswelle den Ansaugkanal durchdringt. Bei dieser Ausführungsform eines Ansaugsystems ist von Nachteil, dass der Ansaugquerschnitt nicht vollständig freigegeben werden kann, so dass in jedem Betriebszustand Stimmungshindernisse im Ansaugkanal verbleiben.
• Aus der US 3035558 A ist eine Starthilfevorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, wobei eine Stauklappe, welche den Ansaugquerschnitt nur teilweise verschließen kann, im Ansaugquerschnitt schwenkbar angeordnet ist.
• Aus der DE 2745540 A1 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, welcher einen Ansaugkanal aufweist, der über die gesamte Länge geteilt ausgebildet ist, wobei Klappeneinrichtungen vorhanden sind, die ein Überströmen zwischen zwei Kanälen möglich machen.
• Aus der JP 2002309945 A ist ein Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, welches ein Steuerventil zur Steuerung des Ansaugstromes aufweist. Hierzu ist eine Klappenvorrichtung mit einem Durchbruch vorgesehen, welche im Ansaugkanal angeordnet ist. Die Klappenvorrichtung kann in keiner Stellung vollständig aus dem Ansaugtrakt entfernt werden.
• Aus der EP 1172539 A2 ist ein Ladungsbewegungssteuerventil bekannt, welches für den Einsatz in einem Zweikanalansaugsystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Mit dieser Steuerventilanordnung soll das relative Verhältnis zwischen den Gasströmen in dem einen und den anderen Ansaugkanal des Doppelkanalansaugsystems beeinflusst werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ansaugvorrichtung zu schaffen, durch die geringe Abgasemissionen gewährleistet sind und die eine ungehinderte Strömung eines Gasmassenstroms ermöglicht.
• Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich in dem Bereich stromabwärts der Klappe Kraftstoffansammlungen bilden können und dass dies in überraschender Weise durch Ausnehmungen einfach verhindert werden kann. Weiterhin ist es gemäß der Erfindung möglich, die Klappe aus dem Kanal zu schwenken.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Schnitt durch eine Ansaugvorrichtung mit ei ner Klappe,
• 2 die Klappe gemäß 1,
• 3 eine weitere Ausführungsform der Klappe gemäß 1.
• Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
• Eine Ansaugvorrichtung (1) umfasst ein Saugrohr 1, das von einem nicht dargestellten Sammler der Ansaugvorrichtung hin zu einem Einlasskanal eines Zylinders der in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, geführt ist. Dabei kann pro Zylinder der Brennkraftmaschine ein derartiges Saugrohr oder auch mehrere derartige Saugrohre vorgesehen sein. Die Ansaugvorrichtung hat ferner einen Flansch 3 über den die Ansaugvorrichtung an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine anbringbar ist.
• In dem Saugrohr 1 ist eine Klappe 5 ausgebildet. Die Klappe 5 ist auf einer Welle 7, vorzugsweise exzentrisch, gelagert. In 1 ist die Klappe 5 in einer Stellung dargestellt, in der sie in das Saugrohr 1 hineingeschwenkt ist und nur einen geringen Teil seines Querschnitts für die in einer Hauptströmungsrichtung 9 strömende Gasmassenstrom freigibt. Abhängig von der Drehlage der Welle 7 kann die Klappe 5 jedoch auch in die Ausbuchtung 10 verschwenkt werden, so dass dann im Wesentlichen der gesamte Querschnitt des Saugrohres freigegeben ist und der Gasmassenstrom ungehindert in Hauptströmungsrichtung von dem Sammler durch das Saugrohr hin zu dem Zylinder der Brennkraftmaschine strömen kann.
• Stromabwärts in Hauptströmungsrichtung 9 ist in dem Saugrohr 1 ferner ein Einspritzventil 17 vorgesehen, dem Kraftstoff über eine Kraftstoff-Versorgungsleitung 19 zugeführt wird und das den Kraftstoff in das Saugrohr einspritzt.
• Die Klappe 5 ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie entweder eine Tumble-Strömung in dem Zylinder erzeugt, wie dies bei der Ausführungsform gemäß 1 der Fall ist, oder eine Swirl-Strömung in dem Zylinder erzeugt. Wenn die Klappe, wie in 1 dargestellt, in das Saugrohr 1 hineingeschwenkt ist, so strömt ein Teil des Gasmassenstroms in Hauptströmungsrichtung durch Ausnehmungen 11 bis 16 der Klappe in den Bereich direkt stromabwärts der Klappe. Die Ausnehmungen erstrecken sich von der Seite der Klappe 5, die der Hauptströmungsrichtung 9 in dem Kanal zugewandt ist, hin zu der Seite, zu der Hauptströmungsrichtung 9 in dem Saugrohr abgewandt sind. Diese Ausnehmungen bewirken, dass ein Teil des Gasmassenstroms in Hauptströmungsrichtung durch diese strömt und einen starken Druckabfall in dem Bereich stromabwärts der Klappe verhindern und damit gewährleisten, dass sich eingespritzter Kraftstoff nicht in dem Bereich stromabwärts der Klappe 5 ansammelt. Dadurch ist sichergestellt, dass immer die gewünschte Kraftstoffmasse in den Zylinder gelangt und sich nicht Kraftstoffansammlungen stromabwärts der Klappe bilden, die dann von Zeit zu Zeit unkontrolliert in den Zylinder strömen und damit nicht die eigentlich vorgesehene Luftkraftstoffverteilung in dem Zylinder herrscht, was die Ursache für unerwünscht hohe Abgasemissionen ist. Die Abgasemissionen schließen dabei auch das unerwünschte Ausstoßen von unverbrannten Kohlenwasserstoffteilchen ein.
• Vorzugsweise sind in der Klappe mehrere Ausnehmungen vorgesehen, die einfacherweise als Bohrungen ausgeführt sein können, was eine kostengünstige Herstellung der Klappe 5 ermöglicht. Die Bohrungen können dabei kreisförmig, ringförmig oder auch schlitzförmig sein. Bohrungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie zu einem statischen Druckausgleich stromabwärts der Klappe führen, was zur Folge hat, dass Kraftstoffansammlungen nahezu vollständig vermieden werden.
• Vorzugsweise weisen die Bohrungen einen sehr geringen Durchmesser von z. B. 0,5 – 2 mm auf. Eine besonders gute Strömung in dem Saugrohr 1 ergibt sich dabei, wenn die Bohrungen gleichmäßig über die Klappenfläche verteilt sind. Dies hat dann den Vorteil, dass auch Kraftstoffansammlungen stromabwärts der Klappe besonders effizient vermieden werden.
• Klappe 5 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 in dem als Saugrohr 1 ausgebildeten Kanal angeordnet. Sie kann aber selbstverständlich auch in einem Einlasskanal hin zu dem Zylinder der Brennkraftmaschine in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet sein.
• 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Klappe 5, die hier Tragflügel-förmig ausgebildet ist mit tangential, schräg angeordneten Bohrungen (11, 12, 13).

Claims (6)

1. Ansaugvorrichtung mit einem Kanal (1), der unmittelbar oder mittelbar mit einem Zylinder einer Brennkraftmaschine kommuniziert, wenn die Ansaugvorrichtung an der Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit einer Klappe (5), die auf einer Welle (7) gelagert ist und in dem Kanal (1) so angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebenen Stellung eine Tumble-Strömung oder Swirl-Strömung in dem Zylinder erzeugt, und die mindestens eine Ausnehmung (11 bis 16) aufweist, die sich von der Seite der Klappe, die der Hauptströmungsrichtung (9) in dem Kanal (1) zugewandt ist, hin zu der Seite erstreckt, die der Hauptströmungsrichtung (9) in dem Kanal (1) abgewandt ist, wobei die Ausnehmung während des Betriebs der Brennkraftmaschine in Hauptströmungsrichtung (9) von einem Gasmassenstrom durchströmt wird, wobei die Klappe (5) aus dem Kanal (1) in eine Ausbuchtung (10) einschwenkbar und aus dieser ausschwenkbar ist, so dass in einer eingeschwenkten Stellung der gesamte Querschnitt des Kanals (1) für den Gasmassenstrom freigegeben ist.
2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (11 bis 16) eine Bohrung ist.
3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung kreisförmig ist.
4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung ringförmig ist.
5. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung schlitzförmig ist.
6. Ansaugvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (5) tragflügelförmig ausgebildet ist.