DE1112671B - Als Drehklappe ausgebildetes Kunststoff-Regelorgan fuer die Luftstroemung im Einlasskanal einer Verbrennungskraft-maschine - Google Patents

Description

• Als Drehklappe ausgebildetes Kunststoff-Regelorgan für die Luftströmung im Einlaßkanal einer Verbrennungskraftmaschine Bei Verbrennungskraftmaschinen finden Regelorgane in Form von Flächen verschiedener Ordnung (Platten, Walzen, Kurvenscheiben usw.) Verwendung. Es sind auch Regelorgane aus Kunststoff bekannt, die zur Einlauf- oder Ausflußregelung verwendet werden. Sofern es sich nur darum handelt, den Durchströmquerschnitt zu verändern, kann jedes beliebige Regelorgan benutzt werden. In den Fällen, wo außer dem Durchströmquerschnitt noch das Geschwindigkeitsprofil geändert werden soll und zugleich Wirbelgebiete hinter dem Regelorgan vermieden werden sollen, sind einfache Drosselklappen und symmetrisch wirkende Ventile nicht anwendbar.
• Gegenstand der Erfindung ist ein als Drehklappe ausgebildetes Kunststoff-Regelorgan für die Luftströmung im Einlaßkanal einer Verbrennungskraftmaschine, durch dessen Verdrehen außer dem Durchströmquerschnitt auch die Strömungsachse verändert wird.
• Bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit Direkteinspritzung des Kraftstoffes soll im Motorzylinder vielfach eine von der Drehzahl und der Belastung des Motors abhängige besondere Luftbewegung, beispielsweise eine Drehbewegung der Einlaßluft um die Zylinderlängsachse wirksam werden. Zu diesem Zweck kann der Einlaßkanal beispielsweise als Drallkanal ausgebildet werden. Eine angestrebte günstigste Drehgeschwindigkeit der Luft kommt jedoch mit einem solchen Drallkanal und ebenso bei Anwendung eines Schirmventils allein nur in einem verhältnismäßig kleinen Drehzahlbereich des Motors zustande. Deshalb wird vielfach im Einlaßkanal zusätzlich ein besonderes drehbares Leitorgan angeordnet und in Abhängigkeit von der Motordrehzahl entsprechend verstellt. In diesem Zusammenhang ist schon vorgeschlagen worden, eine Kurvenscheibe im Ansaugkanal einer Vergaser-Brennkraftmaschine anzuordnen, die so geformt ist, daß beim Einschwenken dieser Scheibe in ihre jeweils vorgesehene Wirkstellung gleichzeitig auch die Achse . der gedrosselten Luftströmung gegenüber der Achse der in der Wirkstellung noch ungedrosselten Luftströmung verschoben wird. Hier handelt es sich jedoch nur um eine Parallelverschiebung zur Kanallängsachse im Gebiet der Verengung,. die sich in der Abströmrichtung wieder auf die Kanalkontur symmetrisch zurückbildet. Mit dem bekannten Regel-.-organ kann daher innerhalb des Motorzylinders keine auf die jeweilige Motordrehzahl abgestimmte Luftströmung, sondern nur eine Vergleichmäßigung der beim Drosseln gestörten Abströmung der Ansaugluft hinter der Drosselstelle erreicht werden. Durch die Erfindung wird nun ein Weg gezeigt, wie lediglich durch das Regelorgan selbst bei dessen Verstellen außer einer Durchströmquerschnittsveränderung auch noch eine entsprechende Geschwindigkeitsverteilung im Ansaugkanal erreicht werden kann, durch die das Zustandekommen einer gerichteten Luftströmung auch innerhalb des Motorzylinders. entsprechend günstig beeinflußt wird.
• Erfindungsgemäß besteht das Regelorgan aus einem in sich verformbaren Körper, und die Änderung des Durchströmquerschnittes sowie der Strömungsachse beim Verschwenken des Regelorgans erfolgt teilweise durch Anlagern eines Teiles der Konturen dieses Körpers an der Einlaßkanalwandung und durch die sich daraus ergebende Verformung des Körpers.
• Infolge der Verformbarkeit des erfindungsgemäßen Leitorgans bildet sich jeweils eine andere Fläche höherer Ordnung und damit ein anderes Geschwindigkeitsprofil im Kanal, wodurch die Strömungsrichtung durch den Ventilspalt und damit die Drehgeschwindigkeit der Luft um die Zylinderachse in Anlehnung an die jeweilige Motordrehzahl entsprechend verändert wird: In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt _Fig. 1 den Mittellängsschnitt durch den Einlaßkanal mit der Drehklappe in einer Regelstellung, Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig.3 einen Längsschnitt durch den Einlaßkanal mit einer Drehklappe abgeänderter Ausführungsform in Ruhestellung, Fig. 4 die Draufsicht zu Fig. 3 bei geschnittenem Einlaßkanal und Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 3. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist an der Oberseite des Einlaßkanals 1 einer Verbrennungskraftmaschine eine schräg nach oben gerichtete Achse 2 gelagert, an deren unterem Ende rechtwinklig zu ihr die löffelartige Drehklappe 3 aus Kunststoff nach der Erfindung- einseitig so befestigt ist, daß sie in den Querschnitt des Einlaßkanals 1 hinein und aus diesem herausgedreht werden kann. Ein in Strömungsrichtung vor der Achse 2 liegender Teil 4 der Kanalwand ist entsprechend der Umrißform der Drehklappe 3 ausgespart. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine mittlere Regelstellung der Drehklappe. Hierbei läßt die Fig. 2 erkennen, daß sowohl der Querschnitt als auch die Achse der Strömung gegenüber dem ungedrosselten Einlaßquerschnitt geändert werden. Beim Eindrehen in die Ruhestellung wird die Drehklappe 3 durch die Aussparung 4 der Kanalwand räumlich etwas verformt, so daß sie dicht an der Kanalwand anliegt. In der Ruhestellung behindert die Drehklappe 3 den Strömungsdurchgang nicht.
• Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 zeigt ein als Drehklappe ausgebildetes Regelorgan 5 aus verformbarem Kunststoff, das nur in der Wirkstellung eine löffelartige Form annimmt. In der Ruhestellung ist die Drehklappe im Querschnitt gerade. Nach Fig. 3 ist die in der Draufsicht gekrümmte, etwa die ganze Höhe des Einlaßkanals 1 einnehmende Drehklappe 5 oben an einer senkrechten, seitlich an der Oberseite des Einlaßkanals 1 gelagerten Achse 6 befestigt.
• Unten kann die Drehklappe 5 an der unteren Wand des Einlaßkanals 1 im Bereich ihrer Mittelachse entweder befestigt oder dort mittels eines senkrecht unterhalb der Achse des Zapfens 6 liegenden zweiten Zapfens 7 ebenso wie der obere Zapfen 6 drehbar gelagert sein. Wenn nun bei befestigtem Unterteil? der Drehklappe nur der obere Zapfen verdreht wird, verändert sich in der unteren Klappenpartie deren Winkelstellung und damit dort das Geschwindigkeitsprofil gar nicht oder nur unwesentlich, dagegen verändern sich in diesem Fall infolge der bei der Verdrehung hervorgerufenen Verformung der Drehklappe in der oberen Klappenpartie deren Winkelstellung und damit der Leitungsquerschnitt des Ein-Iaßkanals. Je nach der Ausbildung der Drehklappe, wie auch der Wahl deren Wandstärke, verschieben sich dann die ineinander übergehenden Bereiche der unveränderlichen bzw. veränderlichen Winkelstellung in Richtung der Mittelachse der Klappe.
• Die Fig. 3 bis 5 zeigen in ausgezogenen Linien die Ruhestellung und in gestrichelten Linien eine Regelstellung der Drehklappe 5. In letzterer sind die zu beiden Seiten der Drehachse liegenden Teile der Drehklappe um die Winkel a1 und a2 verdreht, wobei sich der um den Winkel a1 verdrehte Teil, wie die Fig. 4 erkennen läßt, an die Wand des Einlaßkanals 1 anlegt und der um den Winkel a2 verdrehte Teil, wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, so in den Querschnitt des Einlaßkanals hingedreht ist, daß sowohl der Querschnitt als auch die Achse der Strömung gegenüber dem ungedrosselten Einlaßquerschnitt geändert werden.
• Die Wandstärke der Drehklappe 3, 5 wird den gewünschten Strömungsänderungen angepaßt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Als Drehklappe ausgebildetes Kunststoff-Regelorgan für die Luftströmung im Einlaßkanal einer Verbrennungskraftmaschine, durch dessen Verdrehen außer dem Durchströmquerschnitt auch die Strömungsachse verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan aus einem in sich verformbaren Körper besteht und die Änderung des Durchströmquerschnittes sowie der Strömungsachse beim Verschwenken des Regelorgans teilweise durch Anlagern eines Teiles der Konturen dieses Körpers an der Einlaßkanalwandung und die sich daraus ergebende Verformung des Körpers erfolgt.
2. 2. Kunststoff-Regelorgan nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine löffelartig ausgebildete, nur einseitig gelagerte Drehklappe (3), deren offene Fläche gegen die Strömung gerichtet ist, wobei die Drehachse unter einem Winkel von etwa 45° gegen die Kanalachse geneigt ist und die Längsachse am Löffel-Öffnungsrand mit der Drehachse etwa einen rechten Winkel einschließt, so daß die Klappe in ihrer eingedrehten Lage (Ruhestellung) mit ihrem Rücken unter dessen entsprechender Verformung in eine Aussparung (4) der Kanalwandung gedrückt wird und der Löffelrand möglichst bündig an der Kanalwand anliegt (Fig. 1 und 2).
3. 3. Kunststoff-Regelorgan nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schalenartig ausgebildete Drehklappe (5), die in Richtung ihrer größten Ausdehnung gesehen, an zwei gegenüberliegenden Enden je einen Drehzapfen (6, 7, Fig. 3 bis 5) mit gemeinsamer Drehachse aufweist, wobei die Drehachse so liegt, daß die Klappe in ihrer Wirkstellung (Regelstellung) mit ihrer einen seitlich der Drehachse liegenden Fläche an der Kanalwandung anliegt, während die andere Fläche frei in den Kanalraum ragt und gegenüber der anliegenden Fläche um einen vorgegebenen Winkel geneigt ist (Fig. 3 bis 5).
4. 4. Kunststoff-Regelorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe in ihrer Ruhestellung flach ausgestreckt im Strömungspfad liegt (ausgezogene Linien in den Fig. 3 bis 5).
5. 5. Kunststoff -Regelorgan nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Drehklappe (3, 5) den gewünschten Strömungsänderungen angepaßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 842 569; USA.-Patentschrift Nr. 1552 623..