DE10108729A1 - Vorrichtung in einem Strömungskanal - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung in einem Strömungskanal eines gasführenden Bauteils einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Zylinderkopf, mit in dem Kanal angeordneter Leitwand zur Strömungsverteilung, ist die Leitwand in an der Kanalwand vorgesehenen Führungen aufgenommen. Dies ergibt eine baulich einfache und montageleichte Konstruktion des Zylinderkopfes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Strömungskanal eines gas­ führenden Bauteils einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Zylin­ derkopf, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung zeigt beispielsweise die DE 33 14 876 C2, bei der in den Einlasskanal des Zylinderkopfes eine Leitwand eingegossen ist, die eine definierte Strömungsverteilung der zugeführten Verbrennungsluft bei unterschiedlichen Lastbereichen der Brennkraftmaschine ermöglicht. Die Leitwand setzt sich in einem Luftleitteil bzw. einem Ansaugverteiler fort und wirkt hier mit einer Leitklappe zusammen, die es ermöglicht, einen der durch die Leitwand unterteilten Kanalabschnitte abzusperren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die baulich einfach und herstellungstechnisch besonders günstig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Leitwand in an der Kanal­ wand vorgesehenen Führungen des Bauteiles, z. B. dem Zylinderkopf oder einem Ansaugverteiler, aufgenommen ist. Dem zufolge ergibt sich eine ver­ einfachte Fertigung des Bauteiles der Brennkraftmaschine mit einer z. B. einfacheren Gießform bei einer weniger komplizierten Kanalkonfiguration. Die Leitwand kann vorteilhaft in den dafür vorgesehenen Führungen nach dem Gießen und bevorzugt nach der spanenden Bearbeitung angeordnet werden.

Bevorzugt wird die Leitwand, die teilweise oder vollständig aus Kunststoff hergestellt sein kann, in in die Kanalwand eingebrachte Nuten eingeschoben. Bevorzugt werden die Nuten dabei ausgehend von dem Anschlussflansch für das anschließende Luftleitteil eingearbeitet.

Besonders vorteilhaft können die Nuten linear und im Querschnitt kreissym­ metrisch, z. B. durch Bohren oder Fräsen, in die Kanalwand eingearbeitet werden. Sofern diese Bohrungen senkrecht zum Anschlussflansch ausge­ richtet sind, können sie herstellungstechnisch einfach mit dem Einbringen beispielsweise von Gewindebohrungen für die Befestigung des anschließen­ den Luftleitteiles in einem einheitlichen Arbeitsgang eingearbeitet werden. Trotzdem kann die dünnwandige Leitwand strömungsdynamisch entspre­ chend ausgerichtet sein, wobei sie symmetrisch oder asymmetrisch an die verdickten Randbereiche, die in den Nuten aufgenommen sind, anschließt. Insbesondere bei einer Herstellung der Leitwand aus Kunststoff ist dies ohne besonderen technischen Aufwand verwirklichbar.

Ferner können an der Leitwand Positioniermittel vorgesehen sein, die ein an den Anschlussflansch zu befestigendes Luftleitteil bei der Montage derart fixieren, dass die in dem Luftleitteil ausgebildete weitere Leitwand oder eine entsprechende Leitklappe strömungsdynamisch optimiert zusammenwirken. D. h. beispielsweise, dass die aneinander grenzenden Leitwände oder die besagte Leitwand und eine angrenzende Leitklappe ohne eine Luftverwirbe­ lung verursachenden Höhenversatz zueinander ausgerichtet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt gemäß Linie I-I der Fig. 2 durch einen Einlasskanal im Zylinderkopf einer Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer in Nuten eingeschobenen Leitwand; und

Fig. 2 eine Ansicht X der Fig. 1 auf den Anschlussflansch des Zylinderkopfes im Bereich des Einlasskanales.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein nur teilweise dargestellter Zylinderkopf für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, der zusammen mit dem Zylin­ derkurbelgehäuse 12 (nur angedeutet) einen Brennraum 14 umschließt.

Der Gaswechsel der Brennkraftmaschine erfolgt einlassseitig über einen Ka­ nal 16, der in bekannter Weise über ein Hubventil 18 steuerbar ist.

In die den Kanal 16 umgebende Kanalwand 20 sind Nuten 22,24 (vgl. Fig. 2) als Führungen eingearbeitet, in die eine den Kanal 16 unterteilende Leitwand 26 eingeschoben ist.

Die Leitwand 26 erstreckt sich beginnend von einem planen Anschluss­ flansch 28 des Zylinderkopfes 10 über eine definierte Länge I in den Kanal 16 hinein.

An den Anschlussflansch 28 des Zylinderkopfes 10 ist ein nicht näher darge­ stelltes Luftleitteil 30, z. B. bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ein Ansaugverteiler, über einen korrespondierenden Anschlussflansch 32 ange­ flanscht.

In dem Luftleitteil 30 ist eine drehbar über eine Welle 34 gelagerte Leitklappe 36 angeordnet, die in der geöffneten Position (gestrichelte Linien) den Kanal 16 vollständig frei gibt und in der geschlossenen Stellung (durchgezogene Linien) den unteren Abschnitt 16a des Kanals 16 absperrt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Leitklappe 36 nicht vollständig gezeichnet ist; in der geschlossenen Stellung sollte die mit 36a bezeichnete Stirnseite strömungs­ dynamisch günstig der Stirnseite 26a der Leitwand 26 gegenüberliegen. Es versteht sich, dass die Leitklappe 36 der Ovalform des Kanales 16 (vgl. Fig. 2) bzw. des korrespondierenden Kanales 38 im Luftleitteil 30 angepasst ist.

Die Leitwand 26 ist in dem Kanal 16 gehalten, in dem an den dünnwandigen Leitwand-Abschnitt 26b an dessen der Kanalwand benachbarten Randberei­ chen Verdickungen 26c, 26d (vgl. Fig. 2) angeformt sind, die in den Nuten 22,24 aufgenommen sind.

Die Verdickungen 26c, 26d sind in ihrer Konfiguration an die Nuten 22,24 wie ersichtlich angepasst und können von der Seite des Anschlussflansches 28 her in die Nuten 22,24 eingeschoben werden.

Die Nuten 22,24 sind im Querschnitt kreissymmetrisch und in Längsrichtung linear ausgerichtet. Sie werden von der Seite des Anschlussflansches 28 her bei der spanenden Bearbeitung des Zylinderkopfes 10 mit dem Einbringen der Gewindebohrungen 40 für die Befestigung des Anschlussflansches 32 des Luftleitteiles 30 in die Kanalwand 20 eingebohrt oder gefräst, wobei die Länge der Nuten 22,24 gleich der Länge der Verdickungen 26c, 26d ist.

Die Tiefe der Nuten 22,24 ist größer als deren Radius, aber kleiner als der Nenndurchmesser des kreissymmetrischen Querschnitts. Dadurch bilden die Nuten 22,24 Hinterschneidungen, mittels der die gleich gestalteten Verdi­ ckungen 26c, 26d formschlüssig gehalten sind, so dass auf den dazwischen liegenden, dünnwandigeren Leitwand-Abschnitt 26b Zugspannungen auf­ bringbar sind.

An den Verdickungen 26c, 26d sind von der Ebene des Anschlussflansches 28 abragende Stifte 26e, 26f angeformt, die für das anzuflanschende Luft­ leitteil 30 als Positioniermittel dienen. Dazu sind in dem Anschlussflansch 32 des Luftleitteiles 30 Bohrungen (nicht dargestellt) eingebracht, in die die Stifte 26e, 26f bei der Montage des Luftleitteiles 30 einfahren und somit eine genaue Positionierung von Leitwand 26 zu Leitklappe 36 (Stirnseiten 26a, 36a) sicherstellen.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, verlaufen die Nuten 22,24 (vgl. Fig. 1, Nut 24) senkrecht zur Ebene des Anschlussflansches 28, während der dünnwandige Leitwand-Abschnitt 26b asymmetrisch dazu verläuft, um eine definierte Strömungsausrichtung im Kanal 16 sicher zu stellen. Ferner sind die Verdickungen 26c, 26d im Bereich außerhalb der Nuten 22,24 an die Wandgeometrie des Kanales 16 angepasst, um Strömungsverwirbelungen auszuschließen (glattwandiger Übergang).

Die Verdickungen 26c, 26d können an den dünnwandigen Leitwand-Abschnitt 26b aus Metall (z. B. aus Aluminium) angeformt oder aus Kunststoff ange­ spritzt sein. Bevorzugt besteht jedoch die gesamte Leitwand 26 aus einem temperaturbeständigem Kunststoff.

Bei der spanenden Bearbeitung des Zylinderkopfes 10 werden in einem Ar­ beitsgang mit der Bearbeitung der Ebene des Anschlussflansches 28 und mit dem Einbringen der Gewindebohrungen 40 für die Befestigung des Luftleit­ teiles 30 die Nuten 22,24 mit eingebohrt oder eingefräst.

Bei der Montage des Zylinderkopfes 10 wird dann die Leitwand 16 von der Seite des Anschlussflansches 28 her in die Nuten 22,24 eingeschoben, wo­ bei entsprechende Anschrägungen an den Verdickungen 26c, 26d die Montage erleichtern können. Anschließend wird das Luftleitteil 30 mittels nicht dargestellter Schrauben an dem Anschlussflansch 28 befestigt, wobei zur genauen Positionierung des Luftleitteiles 30 die Stifte 26e, 26f in die korres­ pondierenden Bohrungen des Luftleitteiles 30 eingeschoben werden. Mit dem Befestigen des Luftleitteiles 30 ist automatisch die Leitwand 26 unver­ schiebbar gehalten.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel be­ schränkt. Anstelle von Nuten beliebiger Querschnittsform können auch in kinematischer Umkehr Nuten oder Ausnehmungen in der Leitwand 26 aus­ gebildet sein, die mit Führungen wie Vorsprüngen oder Stegen an der Ka­ nalwand zusammenwirken. Anstelle des Zylinderkopfes 10 kann das Bauteil auch ein Ansaugverteiler oder ein rohrförmiges Luftleitteil sein.

Claims (10)

1. Vorrichtung in einem Strömungskanal eines gasführenden Bauteils einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Zylinderkopf mit in dem Ka­ nal angeordneter Leitwand zur Strömungsverteilung, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Leitwand (26) in an der Kanalwand (20) vorgesehenen Führungen (22, 24) aufgenommen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führun­ gen in die Kanalwand (20) eingebrachte Nuten (22, 24) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (16) an einem Anschlussflansch (28) endet und dass die Führun­ gen (22, 24) von diesem Anschlussflansch (28) ausgehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (22, 24) linear und im Querschnitt rotationssymmetrisch ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwand (26) dünnwandig ausgebildet ist und zumindest an den in die Nuten (22, 24) einragenden Randbereichen Verdickungen (26c, 26d) entsprechend der Nuten-Konfiguration aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (22, 24) in der Kanalwand (20) mit Hinterschnitten ausge­ bildet sind und dass die Verdickungen (26c, 26d) formschlüssig in den Nuten (22, 24) zur Erzeugung einer Zugspannung gehalten sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten senkrecht zum Anschlussflansch (28) durch Bohren oder Fräsen eingearbeitet sind und dass der dünnwandige Leitwand-Abschnitt (26b) symmetrisch oder asymmetrisch dazu angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwand (26) mit den Verdickungen (26c, 26d) aus Kunststoff hergestellt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an dem Anschluss­ flansch (28) ein Luftleitteil (30) mit einer weiteren Leitwand und/oder einer Leitklappe (36) angeflanscht ist, die mit der besagten Leitwand (26) zu­ sammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Leitwand (26) Positioniermittel (26e, 26f) zum Ausrichten der Leitwände zueinander oder der Leitwand (26) zur Leitklappe (36) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positio­ niermittel zumindest ein an die Leitwand (26) im Bereich des Anschluss­ flansches (28) angeformter Stift (26e, 26f) ist, der in eine korrespondie­ rende Bohrung im Bereich des Anschlussflansches (32) des Luftleitteiles (30) einragt.