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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei V-förmig angeordneten
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Z) linderbank angeordneten Einlasssammlern, wobei vom ersten Einlasssammler eine erste Gruppe von Einlassleitungen und vom zweiten Einlasssammler eine zweite Gruppe von Ein- lassleitungen abzweigt und jede Gruppe von Einlassleitungen zu Zylindern sowohl der einen, als auch der anderen Zylinderbank führt.
Aus der US 4 763 612 A ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt, welche pro Zylinder zwei unterschiedlich lange Einlassleitungen aufweist, wobei jede der bei- den Einlassleitungen jeweils in einen der beiden Einlasssammler einmündet. Die kürzere der beiden Einlassleitungen weist dabei jeweils ein Steuerorgan auf, über welches diese in Abhän- gigkeit des Motorbetriebszustandes ab- oder zugeschaltet werden kann. Dieses Luftansaugsy- stem ist aufwendig in der Herstellung und im Betrieb und erfordert viel Bauraum.
Aus der US 5 010 854 A ist ein Lufteinlasssystem für eine acht Zylinder-V-Brennkraftma- schine bekannt, die einen zwischen den zwei Zylinderbänken angeordneten Haupteinlass- sammler aufweist, der mit zwei jeweils über einer Zylinderbank angeordneten Nebeneinlass- sammlern verbunden ist. Jeder Einlasssammler ist über jeweils eine Einlassleitung mit einem Zylinder der gegenüberliegenden Zylinderbank verbunden. Dadurch können gleiche Einlass- leitungslängen erzielt werden. Allerdings ist auch hier der Bau- und Herstellungsaufwand sowie der Platzbedarf ziemlich hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache Weise gleiche Einlassbedingungen für alle Zylinder zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Einlasssammler so angeordnet sind, dass alle Einlassleitungen etwa die gleiche Länge aufweisen. Bei mehreren Einlassleitungen pro Zylinder kann vorgesehen sein, dass die Einlassleitungen je eines Zylinders derselben Gruppe angehören.
In einer sehr einfachen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Einlasssammler überein- ander. vorzugsweise deckungsgleich, im Bereich einer die Kurbelwellenachse beinhaltenden Motorhochebene angeordnet sind. Die erste Gruppe von Einlassleitungen geht dabei vom unteren Einlasssammler, die zweite Gruppe von Einlassleitungen vom oberen Einlasssammler aus. Die Aufteilung der Einlassleitung in die beiden Gruppen von Einlasssammlern hängt dabei von der Zündfolge der Zylinder ab.
Die Höhe jedes Sammlers ist dabei vorzugsweise geringer als die Breite, wodurch die beiden Einlasssammler sehr flach, beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein können. so dass die geringe Längendifferenz der beiden Gruppen von Einlassleitungen infolge der in unterschiedlichen Höhen abzweigenden Einlassleitungen praktisch vernachlässigbar ist, insbesondere, wenn die Einlassleitungen von den Ein- lasssammlem im Bereich einer Trennwand zwischen den beiden Einlasssammlern abzweigen.
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Neben einem rechteckigem Querschnitt ist aber auch jede andere Form möglich. Die beiden Einlasssammler können einteilig ausgeführt sein und ermöglichen eine sehr einfache und ko- stengünstige Fertigung. Durch die kompakte Ausführung wird der Raum zwischen den beiden Zylinderbänken optimal genutzt.
In einer anderen, überaus vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einlasssammler zumindest teilweise gekrümmt ausgeführt sind, und die Mittelachse jedes Einlasssammlers die Motorhochebene zumindest in einem, vorzugsweise in zumindest zwei Punkten schneidet. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Einlasssammler - im Grundriss betrachtet - jeweils zumindest einen im wesentlichen C-förmig gekrümmten Bereich aufwei- sen, wobei die konkaven Seiten der C-förmig gekrümmten Bereiche der beiden Einlass- sammler zueinander gerichtet sind. In einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Einlasssammler ineinander verdrillt sind.
Die gekrümmten Bereiche der Einlasssammler sind dabei in Abhängigkeit der Zündfolge an die jeweils anzuspeisenden Zylinder herangeführt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Einlassleitungen von jenen Bereichen der Einlasssammler ausgehen, die den geringsten Ab- stand zum jeweiligen Zylinder aufweisen. Dadurch können die Längen der Einlassleitungen so kurz wie möglich gehalten werden. Die Verschaltung der Einlassleitungen mit den beiden Einlasssammlern hängt vor allem von der Zündfolge der Brennkraftmaschine ab.
Eine gegen- seitige nachteilige Beeinflussung von hintereinander zündenden Zylindern wird verhindert, wenn die Einlassleitungen der äusseren Zylinder der ersten Zylinderbank und die Einlasslei- tung(en) zumindest eines inneren Zylinders der zweiten Zylinderbank der ersten Gruppe und die Einlassleitungen der äusseren Zylinder der zweiten Zylinderbank und die Einlassleitung(en) zumindest eines inneren Zylinders der ersten Zylinderbank der zweiten Gruppe angehören.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine in einer erfindungs- gemässen Ausführungsvariante in Richtung der Kurbelwellenachse, Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Lufteinlasssystem gemäss der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2a eine Variante des in Fig. 2 gezeigten Lufteinlasssystems, Fig. 2b einen Querschnitt dieses Lufteinlasssystems gemäss der Linie IIb-IIb in Fig. 2a, Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. I gezeigte Brennkraftmaschine, Fig. 4 eine Brennkraftmaschine in einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsvariante in Richtung der Kurbelwellenachse gemäss der Linie IV-IV in Fig. 5, Fig. 5 eine Draufsicht auf diese Brennkraftmaschine, Fig. 6 eine weitere erfindungsgemässe Variante eines Luftein- lasssystems in einer Draufsicht, Fig. 7 und 8 Schnittdarstellungen gemäss den Linien VII-VII bzw. VIII-VIII in Fig. 6.
Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen ver- sehen.
Eine Brennkraftmaschine 1 weist zwei V-förmig angeordnete Zylinderbänke 2,3 für mehrere Zylinder 4, 5 auf. Die äusseren Zylinder sind in Fig. 3 und 5 mit 4, die inneren Zylinder mit 5 bezeichnet. Die Ausführungsbeispiele sind für eine Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine dar-
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gestellt, die Erfindung eignet sich selbstverständlich aber auch für jede andere Zylinderanzahl bei V-Brennkraftmaschinen. Die Zylinderachsen sind mit dem Bezugszeichen 6 angedeutet.
Im Bereich der durch die Kurbelwellenachse 7 verlaufenden Motorhochebene 8 ist ein Lufteinlasssystem 9 angeordnet, welches zwei separate Einlasssammler 9a, 9b aufweist. Von jedem der beiden Einlasssammler 9a, 9b geht eine Gruppe A bzw. B von zu den Zylindern 4,5 der Zylinderbänke 2, 3 führenden Einlassleitungen 10a bzw. 10b aus, wobei die Einlasslei- tungen 10a bzw. 10bjeweils eines Zylinders derselben Gruppe A bzw. B angehören. In der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvariante sind die beiden Einlasssammler 9a, 9b über- einander deckungsgleich angeordnet. und können auch einstückig ausgeführt sein. Die Einlass- leitungen 10a, 10b gehen von seitlichen Flanschflächen 9c, 9d der im wesentlichen qua- derförmig ausgebildeten Einlasssammler 9a, 9b aus.
Die Längendifferenz zwischen der oberen Gruppe A von Einlassleitungen 10a und der unteren Gruppe B von Einlassleitungen 10b ist in der praktischen Ausführung vernachlässigbar, so dass im wesentlichen für alle Zylinder glei- che Einlassbedingungen herrschen. Die Weglängenunterschiede zwischen den Einlassleitungen
10a und 10b können noch vermindert werden, wenn sich die Flanschöffnungen 11 a, 11 b für die Einlassleitungen 10a. 10b möglichst nahe einer Trennwand 12 zwischen dem oberen Ein- lasssammler 9a und dem unteren Einlasssammler 9b befinden, wie in Fig. 2 angedeutet ist.
Praktisch gleichlange Einlassleitungen 10a, 10b ergeben sich bei der in den Fig. 2a und 2b gezeigten Ausführungsvariante, bei der sich die Flanschöffnungen 11 a, 11 b in der Ebene der Trennwand 12 befinden. Im Bereich der Flanschöffnungen 11a llb ist die Trennwand 12 dabei entsprechend gekrümmt ausgeführt. Diese gekrümmten Bereiche sind mit 12a bezeich- net.
Die Eintritte in die Einlasssammler 9a, 9b sind mit den Bezugszeichen 13a, 13b bezeichnet und können in den Endbereichen der beiden Einlasssammler 9a, 9b angeordnet sein, wie mit
Vollinien dargestellt ist. Genauso ist es möglich die Eintritte im Bereich der inneren Zylinder
5 an der Ober- oder Unterseite bzw. an den Längsseitenflächen der beiden Einlasssammler 9a,
9b anzuordnen. Diese alternativen Anordnungen für die Eintritte 13a', 13b' bzw. 13a". 13b" sind in den Fig. mit strichlierten Linien dargestellt. Die Strömungsrichtung der Ansaug- oder
Ladeluft in die Einlasssammler 9a, 9b ist mit dem Pfeil 14 gekennzeichnet.
Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsvariante der Erfindung weisen die beiden Einlasssammler 9a, 9b des Lufteinlasssystems 9, im Grundriss betrachtet, C-förmig gekrümmte Bereiche 16a, 16b auf und sind als ineinander verdrillte Rohre ausgebildet, deren
Längsachsen 15a, 15b die Motorhochebene 8 in einem oder mehreren Punkten S schneiden.
Die Anzahl der Schnittpunkte S hängt dabei von der Zylinderanzahl und der Zündfolge ab.
Bei den in den Fig. dargestellten Beispielen für eine Acht-Zylinder-Brennkraftmaschinen sind etwa zwei Schnittpunkte S vorgesehen. Bei einer Zwölf-Zylinder-Brennkraftmaschine hingegen ist ein dreimaliges Kreuzen vorteilhaft. Dadurch können die Einlasssammler 9a, 9b nahe an die zu speisenden Zylinder 4,5 herangeführt werden, sodass die Einlassleitungen 10a,
10b der beiden Gruppen A, B gleich lang ausgeführt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, für alle Zylinder gleiche Einlassbedingungen zu schaffen.
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Um Bauvolumen einzusparen, können die verdrillten Einlasssammler 9a, 9b in Kreuzungsbe- reichen flach gedrückt sein und einen ovalen bzw. annähernd elliptischen Querschnitt auf- weisen, sodass die Höhe H der Sammler wesentlich geringer ist als deren Breite Br, wie in dem in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel demonstriert ist. Dadurch ist es möglich, den Platz zwischen den Zylinderbänken 2,3 für weitere Einrichtungen, wie beispielsweise für in den Fig. nicht weiter dargestellte Einspritzvorrichtungen, zu nutzen. Die Querschnittsfläche sollte dabei über die gesamte Sammlerlänge möglichst konstant bleiben.
Die Einteilung der Einlassleitungen 10a, 10b in die Gruppen A, B hängt von der Zündreihen- folge der Brennkraftmaschine 1 ab und wird vorteilhafterweise so gewählt, dass sich die Ein- lassströmungen von hintereinander zündenden Zylindern 4, 5 möglichst wenig gegenseitig stören. Dies ist beispielsweise möglich, wenn die beiden äusseren Zylinder 4 der ersten Zylin- derbank 2 und die beiden inneren Zylinder 5 der zweiten Zylinderbank 3 der selben Gruppe A angehören und vom ersten Einlassammler 9a gespeist werden, während die äusseren Zylinder 4 der zweiten Zylinderbank 3 und die inneren Zylinder 5 der ersten Zylinderbank 2 der zweiten Gruppe B von Einlassleitungen l Ob angehören und vom zweiten Sammler 9b gespeist werden.
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The invention relates to an internal combustion engine with at least two V-shaped arrangements
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Z) linderbank arranged intake manifolds, wherein a first group of inlet lines branches off from the first inlet manifold and a second group of inlet lines branches off from the second inlet manifold and each group of inlet lines leads to cylinders of both the one and the other cylinder bank.
From US 4 763 612 A an internal combustion engine of the type mentioned is known, which has two inlet lines of different lengths per cylinder, each of the two inlet lines opening into one of the two inlet manifolds. The shorter of the two inlet lines each has a control element, via which this can be switched on or off depending on the engine operating state. This air intake system is complex to manufacture and operate and requires a large amount of installation space.
From US 5 010 854 A an air intake system for an eight cylinder V-type internal combustion engine is known which has a main intake manifold arranged between the two cylinder banks, which is connected to two secondary intake manifolds each arranged above a cylinder bank. Each intake manifold is connected to a cylinder of the opposite cylinder bank via an intake line. In this way, the same inlet line lengths can be achieved. However, the construction and manufacturing costs and the space requirement are also quite high here.
The object of the invention is to avoid these disadvantages and to create the same inlet conditions for all cylinders in the simplest possible way.
According to the invention, this is achieved in that the inlet headers are arranged in such a way that all inlet lines have approximately the same length. If there are several intake lines per cylinder, it can be provided that the intake lines each belong to the same group of one cylinder.
In a very simple embodiment variant it is provided that the inlet headers are one above the other. are preferably congruent in the region of an engine plane containing the crankshaft axis. The first group of inlet lines starts from the lower inlet header, the second group of inlet lines from the upper inlet header. The division of the intake pipe into the two groups of intake manifolds depends on the firing order of the cylinders.
The height of each collector is preferably less than the width, as a result of which the two inlet collectors can be made very flat, for example with a rectangular cross section. so that the small difference in length of the two groups of inlet lines is practically negligible as a result of the inlet lines branching off at different heights, in particular if the inlet lines branch off from the inlet manifolds in the region of a partition between the two inlet manifolds.
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In addition to a rectangular cross section, any other shape is also possible. The two inlet headers can be made in one piece and enable very simple and cost-effective production. Due to the compact design, the space between the two cylinder banks is optimally used.
Another, extremely advantageous embodiment variant of the invention provides that the intake manifolds are at least partially curved, and the central axis of each intake manifold intersects the engine plane at least in one, preferably in at least two points. It is preferably provided that the inlet manifolds - viewed in plan - each have at least one essentially C-shaped curved area, the concave sides of the C-shaped curved areas of the two inlet manifolds being directed towards one another. In a particularly simple and advantageous embodiment of the invention it is provided that the two inlet headers are twisted into one another.
The curved areas of the intake manifolds are brought up to the cylinders to be fed in depending on the firing order, it being particularly advantageous if the inlet lines start from those areas of the intake manifolds that are at the smallest distance from the respective cylinder. This allows the lengths of the inlet lines to be kept as short as possible. The connection of the inlet lines with the two inlet manifolds depends primarily on the ignition sequence of the internal combustion engine.
A mutual disadvantageous influence of cylinders igniting one after the other is prevented if the inlet lines of the outer cylinders of the first cylinder bank and the inlet line (s) of at least one inner cylinder of the second cylinder bank of the first group and the inlet lines of the outer cylinders of the second cylinder bank and the inlet line (s) belong to at least one inner cylinder of the first cylinder bank of the second group.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
1 shows a schematic illustration of the internal combustion engine in an embodiment variant according to the invention in the direction of the crankshaft axis, FIG. 2 shows a side view of the air intake system according to line II-II in FIG. 1, FIG. 2a shows a variant of the one in FIG. 2 2b shows a cross section of this air intake system along the line IIb-IIb in FIG. 2a, FIG. 3 shows a top view of the internal combustion engine shown in FIG. I, FIG. 4 shows an internal combustion engine in a second embodiment variant according to the direction of the crankshaft axis according to FIG 5, FIG. 5 shows a top view of this internal combustion engine, FIG. 6 shows another variant of an air intake system according to the invention in a top view, FIGS. 7 and 8 show sectional views according to lines VII-VII and VIII- VIII in Fig. 6.
Components with the same function are provided with the same reference symbols in the design variants.
An internal combustion engine 1 has two cylinder banks 2, 3 arranged in a V-shape for a plurality of cylinders 4, 5. The outer cylinders are denoted by 4 in FIGS. 3 and 5, the inner cylinders by 5. The exemplary embodiments are shown for an eight-cylinder internal combustion engine.
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The invention is of course also suitable for any other number of cylinders in V-type internal combustion engines. The cylinder axes are indicated by reference number 6.
An air intake system 9 is arranged in the area of the engine plane 8 running through the crankshaft axis 7 and has two separate intake manifolds 9a, 9b. From each of the two intake manifolds 9a, 9b, a group A or B extends from inlet lines 10a or 10b leading to the cylinders 4, 5 of the cylinder banks 2, 3, the inlet lines 10a or 10b each of a cylinder of the same group A or B belong. In the embodiment variant shown in FIGS. 1 to 3, the two inlet headers 9a, 9b are arranged congruently one above the other. and can also be made in one piece. The inlet lines 10a, 10b start from lateral flange surfaces 9c, 9d of the essentially rectangular inlet manifolds 9a, 9b.
The length difference between the upper group A of intake lines 10a and the lower group B of intake lines 10b is negligible in the practical embodiment, so that the intake conditions are essentially the same for all cylinders. The path length differences between the inlet lines
10a and 10b can still be reduced if the flange openings 11a, 11b for the inlet lines 10a. 10b are as close as possible to a partition 12 between the upper inlet header 9a and the lower inlet header 9b, as indicated in FIG. 2.
Inlet lines 10a, 10b of practically the same length result in the embodiment variant shown in FIGS. 2a and 2b, in which the flange openings 11a, 11b are in the plane of the partition wall 12. In the area of the flange openings 11a, 11b, the partition 12 is curved accordingly. These curved areas are designated by 12a.
The entrances into the inlet manifolds 9a, 9b are designated by the reference numerals 13a, 13b and can be arranged in the end regions of the two inlet manifolds 9a, 9b, as with
Solid lines are shown. It is also possible to enter the inner cylinder area
5 on the top or bottom side or on the longitudinal side surfaces of the two inlet headers 9a,
9b to be arranged. These alternative arrangements for the entrances 13a ', 13b' and 13a ". 13b" are shown in dashed lines in the figures. The direction of flow of the intake or
Charge air into the intake manifolds 9a, 9b is marked with the arrow 14.
In the second embodiment variant of the invention shown in FIGS. 4 and 5, the two intake manifolds 9a, 9b of the air intake system 9, viewed in plan view, have C-shaped curved areas 16a, 16b and are designed as twisted tubes, whose
Longitudinal axes 15a, 15b intersect the engine plateau 8 at one or more points S.
The number of intersections S depends on the number of cylinders and the firing order.
In the examples of an eight-cylinder internal combustion engine shown in the figures, approximately two intersection points S are provided. In contrast, in a twelve-cylinder internal combustion engine, crossing three times is advantageous. As a result, the inlet headers 9a, 9b can be brought close to the cylinders 4, 5 to be fed, so that the inlet lines 10a, 9b
10b of the two groups A, B can be of the same length. In this way it is possible to create the same intake conditions for all cylinders.
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In order to save construction volume, the twisted inlet headers 9a, 9b can be flattened at intersection areas and have an oval or approximately elliptical cross-section, so that the height H of the headers is significantly less than their width Br, as shown in FIG 6 to 8 illustrated embodiment is demonstrated. This makes it possible to use the space between the cylinder banks 2, 3 for further devices, such as, for example, for injection devices not shown in the figures. The cross-sectional area should remain as constant as possible over the entire length of the collector.
The division of the inlet lines 10a, 10b into the groups A, B depends on the firing order of the internal combustion engine 1 and is advantageously chosen such that the inlet flows from cylinders 4, 5 igniting one behind the other interfere with each other as little as possible. This is possible, for example, if the two outer cylinders 4 of the first cylinder bank 2 and the two inner cylinders 5 of the second cylinder bank 3 belong to the same group A and are fed by the first intake manifold 9a, while the outer cylinders 4 of the second cylinder bank 3 and the inner cylinders 5 of the first cylinder bank 2 belong to the second group B of intake lines I Ob and are fed by the second collector 9b.