DE10245111B4 - suction - Google Patents

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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.Intake device with a channel (1) which communicates directly or indirectly with a cylinder of an internal combustion engine when the intake device is arranged on the internal combustion engine, with a flap (5) which is mounted on a shaft (7) and in the channel (1 ) is arranged in such a way that it generates a tumble flow or swirl flow in the cylinder in a predetermined position and has at least one recess (11 to 16) which extends from the side of the flap which is the main flow direction (9) facing in the channel (1) extends to the side facing away from the main flow direction (9) in the channel (1), the recess being flowed through by a gas mass flow during operation of the internal combustion engine in the main flow direction (9), wherein the flap (5) can be swiveled out of the channel (1) into a bulge (10) and swung out of it, so that in a swiveled-in position the entire cross section of the channel (1) for d en gas mass flow is released.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung, die insbesondere zum Einsatz in einer Brennkraftmaschine geeignet ist.The invention relates to a suction device, which are particularly suitable for use in an internal combustion engine is.

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.From the EP 0 864 736 A1 a suction device is known which comprises a channel which opens into a cylinder of an internal combustion engine. An asymmetrically designed swirl flap is arranged in the channel, which generates a swirl flow (swirl flow) in the cylinder of the internal combustion engine in a predetermined position. Such flaps are used to generate such a flow in the cylinder in the cylinder of the internal combustion engine in predetermined operating states that extremely lean operation of the internal combustion engine is possible. When operating such intake devices in internal combustion engines, however, undesirably high exhaust gas emissions often occur.

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.From the GB 2319298 A an intake system for forming a charge stratification in an internal combustion engine is known in which a partial cross section in the intake tract can be closed by means of a perforated flap. The perforated flap is pivotally mounted in the intake duct, the bearing shaft penetrating the intake duct. A disadvantage of this embodiment of an intake system is that the intake cross section cannot be completely released, so that mood obstacles remain in the intake duct in every operating state.

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.From the US 3035558 A a starter device for internal combustion engines is known, a damper, which can only partially close the intake cross section, is pivotally arranged in the intake cross section.

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.From the DE 2745540 A1 an internal combustion engine is known which has an intake duct which is designed to be divided over the entire length, flap devices being provided which make it possible to overflow between two ducts.

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.From the JP 2002309945 A an intake system for an internal combustion engine is known which has a control valve for controlling the intake flow. For this purpose, a flap device with an opening is provided, which is arranged in the intake duct. The flap device cannot be completely removed from the intake tract in any position.

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.From the EP 1172539 A2 a charge movement control valve is known which is intended for use in a two-channel intake system for an internal combustion engine. This control valve arrangement is intended to influence the relative relationship between the gas flows in one and the other intake duct of the double-duct intake system.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ansaugvorrichtung zu schaffen, durch die geringe Abgasemissionen gewährleistet sind und die eine ungehinderte Strömung eines Gasmassenstroms ermöglicht.The object of the invention is a To create intake device through the low exhaust emissions guaranteed and are an unimpeded flow of a gas mass flow allows.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The task is solved by the characteristics of the independent Claim. Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims characterized.

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.The invention is based on the knowledge underlying fuel accumulations in the area downstream of the flap can form and that this is surprising Way can be easily prevented by recesses. Farther it is according to the invention possible, to swing the flap out of the channel.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained using the schematic drawings. Show it:

1 einen Schnitt durch eine Ansaugvorrichtung mit ei ner Klappe, 1 a section through a suction device with a flap,

2 die Klappe gemäß 1, 2 the flap according to 1 .

3 eine weitere Ausführungsform der Klappe gemäß 1. 3 a further embodiment of the flap according to 1 ,

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or Functions are identified by the same reference symbols.

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.A suction device ( 1 ) includes an intake manifold 1 , which is guided by a collector, not shown, of the intake device to an inlet channel of a cylinder which is formed in a cylinder head of an internal combustion engine. One intake manifold of this type or a plurality of such intake manifolds can be provided per cylinder of the internal combustion engine. The suction device also has a flange 3 via which the suction device can be attached to the cylinder head of the internal combustion engine.

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.In the intake manifold 1 is a clapperboard 5 educated. The flap 5 is on a wave 7 , preferably eccentric. In 1 is the mouth 5 shown in a position in which it is in the intake manifold 1 is pivoted in and only a small part of its cross section for that in a main flow direction 9 flowing gas mass flow releases. Depending on the rotational position of the shaft 7 can shut up 5 but also in the bulge 10 are pivoted so that then essentially the entire cross section of the intake manifold is released and the gas mass flow can flow unhindered in the main flow direction from the collector through the intake manifold to the cylinder of the internal combustion engine.

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.Downstream in the main flow direction 9 is in the intake manifold 1 also an injection valve 17 provided the fuel through a fuel supply line 19 is supplied and which injects the fuel into the intake manifold.

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.The flap 5 is configured and arranged to either generate a tumble flow in the cylinder, as in the embodiment according to 1 is the case, or creates a swirl flow in the cylinder. If the mouth, like in 1 shown in the intake manifold 1 is swung in, part of the gas mass flow flows in the main flow direction through recesses 11 to 16 the valve in the area immediately downstream of the valve. The recesses extend from the side of the flap 5 that the main flow direction 9 faces in the channel, towards the side, towards the main flow direction 9 are facing away from the intake manifold. These recesses cause part of the gas mass flow to flow through it in the main flow direction and prevent a strong pressure drop in the area downstream of the valve and thus ensure that injected fuel does not get in the area downstream of the valve 5 accumulates. This ensures that the desired fuel mass always gets into the cylinder and that there is no build-up of fuel downstream of the flap, which then flows into the cylinder from time to time in an uncontrolled manner and that the air fuel distribution actually intended does not prevail in the cylinder, which is the cause of the undesirable result is high exhaust emissions. The exhaust emissions also include the undesired emission of unburned hydrocarbon particles.

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.Preferably, several recesses are provided in the flap, which can simply be designed as bores, which is an inexpensive manufacture of the flap 5 allows. The holes can be circular, ring-shaped or slit-shaped. Bores are characterized by the fact that they lead to a static pressure equalization downstream of the valve, which means that fuel accumulations are almost completely avoided.

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.Preferably the bores have a very small diameter of e.g. B. 0.5 - 2 mm. A particularly good flow in the intake manifold 1 this results when the holes are evenly distributed over the valve surface. This then has the advantage that fuel accumulations downstream of the flap can also be avoided particularly efficiently.

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.flap 5 is in accordance with the embodiment 1 in the as a suction pipe 1 trained channel arranged. However, it can of course also be arranged in an inlet channel to the cylinder of the internal combustion engine in the cylinder head of the internal combustion engine.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Klappe 5, die hier Tragflügel-förmig ausgebildet ist mit tangential, schräg angeordneten Bohrungen (11, 12, 13). 3 shows a further embodiment of the flap 5 , which is wing-shaped here with tangential, obliquely arranged bores ( 11 . 12 . 13 ).

Claims (6)

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.Single-channel suction device ( 1 ), which communicates directly or indirectly with a cylinder of an internal combustion engine when the intake device is arranged on the internal combustion engine, with a flap ( 5 ) on a wave ( 7 ) is stored and in the channel ( 1 ) is arranged so that it generates a tumble flow or swirl flow in the cylinder in a predetermined position, and the at least one recess ( 11 to 16 ) which extends from the side of the flap which is the main flow direction ( 9 ) in the channel ( 1 ) faces towards the side which is the main flow direction ( 9 ) in the channel ( 1 ) facing away, the recess during operation of the internal combustion engine in the main flow direction ( 9 ) is flowed through by a gas mass flow, the flap ( 5 ) from the channel ( 1 ) in a bulge ( 10 ) can be swiveled in and swung out of it, so that in a swiveled-in position the entire cross-section of the channel ( 1 ) is released for the gas mass flow. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (11 bis 16) eine Bohrung ist.Suction device according to claim 1, characterized in that the at least one recess ( 11 to 16 ) is a hole. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung kreisförmig ist.Suction device according to claim 2, characterized in that the hole is circular is. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung ringförmig ist.Suction device according to claim 2, characterized in that the bore is annular is. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung schlitzförmig ist.Suction device according to claim 2, characterized in that the hole is slit-shaped is. Ansaugvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (5) tragflügelförmig ausgebildet ist.Suction device according to one or more of claims 1-5, characterized in that the flap ( 5 ) is wing-shaped.
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