DE102005012563B4

DE102005012563B4 - Ansauganlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005012563B4
Application number: DE102005012563A
Authority: DE
Inventors: Marc Cottereau; Dr. Marimbordes Thierry
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2025-03-19
Also published as: DE102005012563A1

Abstract

Ansauganlage (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einem einen Luftsammler (13) umfassenden Saugverteiler, der einströmseitig einen Ansaugstutzen (11) und ausströmseitig mehrere Einzelsaugrohre (12) aufweist, die in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine einmünden und mit den einzelnen Zylindern verbunden sind, wobei sämtliche Einzelsaugrohre (12) auf derselben Seite und in einer Linie hintereinander bezüglich des Ansaugstutzens (11) angeordnet sind und wobei der Luftsammler (13) eine plattenförmige Luftleiteinrichtung (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (15) gegenüber dem Ansaugstutzen (11) und im Wesentlichen senkrecht zu den Saugrohröffnungen (16, 17, 18, 19) angeordnet ist, und sich wenigstens bis zur Hälfte der Saugrohre (12) erstreckt, derart dass hierdurch eine Tumbleströmung im Inneren des Luftsammlers (13) vermieden wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Ansauganlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In einer Ansauganlage entstehen aufgrund eines variablen Luftdurchsatzes zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine Tumbleströmungen und Luftschallgeräusche, wobei die Tumbleströmungen einem möglichst hohen Füllungsgrad der Zylinder entgegenwirken und die Luftschallgeräusche über den Sammler der Ansauganlage nach außen weitergeleitet werden und eine Komfortverschlechterung darstellen.
Der EP 0 819 212 B1 ist eine Ansauganlage für eine Brennkraftmaschine zu entnehmen mit einem einen Luftsammler umfassenden Saugverteiler, der eine Luftleiteinrichtung aufweist, die gegenüber einem Ansaugstutzen angeordnet ist.
Die JP 11 141420 AA offenbart eine Einschnürung im Bereich der Luftleitung zum Sammler und zu den Einzelsaugrohren durch ein Netz und gegenüber des Netzes angeordneten Luftleitplatten, die in Kombination mit dem Netz der Verringerung von Turbulenzen im Luftstrom bei der Einströmung in die Einzelsaugrohre dient.
Aus der JP 2000 328947 AA ist ein variables Ansaugsystem bekannt, wobei hinter dem Luftsammler mehrere Leitungen vorgesehen sind, welche einzeln zu den Saugrohren geführt werden. Durch eine Schaltung der Klappe können die Leistungssaugrohre hinzu- oder abgeschaltet werden.
Der JP 10 184472 AA ist ein Ansaugsystem mit einem geraden Luftsammler zu entnehmen, das zur Vermeidung von Resonanzen horizontale Stützen zwischen gegenüberliegende Sammlerwänden aufweist.
Aus der JP 09 177625 AA ist eine Ansauganlage aus Kunststoff bekannt mit einer Schottwand, die die verschiedenen Strömungskanäle voneinander trennt.
Die JP 02-207133 A offenbart eine Ansauganlage, die zur Verbesserung der Leistung der Brennkraftmaschine die Saugrohröffnungen zur Füllgradoptimierung der Zylinder durch Resonanzen der Luftschwingungen in der Ansauganlage in getrennte Gruppen teilt, die jeweils in einen zugeordneten Luftsammler münden, die bei geschlossener Schaltvorrichtung durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Jedem Luftsammler ist eine Schließvorrichtung in der Luftzuführung zugeordnet.
Die WO 94/04814 A offenbart eine Ansauganlage für eine Brennkraftmaschine mit einer am Ansaugstutzen angebrachten Luftleiteinrichtung, welche sich bis zu einer zwischen den mittleren Einzelsaugrohren verlaufenden Ebene erstreckt. Die Luftleiteinrichtung weist dabei eine den überdeckten Einzelsaugrohren zugewandte Wandung auf. Hier wird zwar das Problem der Schallemission gelöst, aber durch die Anordnung der Luftleiteinrichtung wird eine Bildung von Tumbleströmungen sogar noch verstärkt. Die Tumbleströmungen, die im direkten Bereich der Einströmung in die Zylinder teilweise sogar gewünscht sind, sind hier allerdings einer optimalen Füllung der Zylinder kontraproduktiv. Es können sich keine möglichst laminaren Luftsäulen bilden, welche die Zylinder beim Ansaugvorgang optimal füllen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ansauganlage zu schaffen, die die obenstehenden Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen beinhalten die Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ansauganlage für eine Brennkraftmaschine weist einen Luftsammler mit einem Saugverteiler, welcher ausströmseitig in mehrere Einzelsaugrohre und einen Ansaugstutzen zur Zuführung der Ansaugluft auf. Die Einzelsaugrohre münden anschließend in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und sind mit den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine verbunden. Der Luftsammler ist hierbei im Prinzip das Bindeglied zwischen Ansaugstutzen und dem Saugverteiler mit den jeweiligen Einzelsaugrohren, wobei der Luftsammler ein großes Volumen zur Bereitstellung der benötigten Ansaugluft aufweist. In Bezug auf den Ansaugstutzen sind die Einzelsaugrohre sämtlich auf derselben Seite angeordnet und liegen in einer Linie hintereinander. Dabei kann der Ansaugstutzen gegenüber oder in einem Winkel von ungefähr 90° zu den Einzelsaugrohren angeordnet sein. Die Ansauganlage kann dabei aus einem Kunststoffmaterial, wie z. B. einem glasfaserverstärkten Polyamid oder auch beispielsweise aus druckgegossenem Metall gearbeitet sein. Erfindungsgemäß weist der Luftsammler hierbei eine bevorzugt plattenförmige Luftleiteinrichtung auf, wobei die Plattenebene dabei bevorzugt senkrecht zur Ebene der Öffnungen der Ansaugrohre liegt. Diese Luftleiteinrichtung teilt den Luftsammler im wesentlichen in zwei Teile, wobei die Ansaugluft dann aus beiden Teilen strömungsberuhigt in die Ansaugrohre strömen kann. Hierbei ist die Luftleiteinrichtung gegenüber dem Ansaugstutzen angeordnet und erstreckt sich wenigstens bis für Hälfte der Saugrohre, d. h. dass wenigstens die Hälfte der Saugrohre von der Luftleiteinrichtung überdeckt werden. Damit ist gewährleistet, dass der erste Teil des Lufteinlasses durch den Ansaugstutzen in den Luftsammler nicht strömungsbeeinflussend verändert ist. Auf diese Art und Weise lässt sich einfach die Bildung einer Tumbleströmung im Inneren des Luftsammlers vermeiden. Durch die teilweise Überdeckung der einzelnen Saugrohre erfolgt zusätzlich eine Verringerung des emittierten Schalls.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Luftleiteinrichtung bis über das der Hälfte der Saugrohre folgende nächste vollständige Saugrohr. Weist beispielsweise die Sauganlage vier Einzelsaugrohre auf, so bedeutet dies, dass sich die Luftleiteinrichtung über drei der vier Einzelsaugrohre erstreckt. Bei einem Fünfzylinder wären es dann drei von fünf Einzelsaugrohren. Diese Konstellation hat sich in Versuchen als vorteilhaft bei der Vermeidung von Tumbleströmungen erwiesen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Luftleiteinrichtung in dem, dem Ansaugstutzen entgegengesetzten, Bereich wenigstens eine Öffnung auf. Dabei kann die Größe und die Anzahl der Öffnungen den Gegebenheiten und den Anforderungen an den Luftdurchsatz, welcher auch durch das Ansaugverhalten der Brennkraftmaschine charakterisiert wird, festgelegt werden. Auch die Form ist hierbei frei wählbar und kann über empirische Versuche optimiert werden.
Zur Vermeidung einer Schwingungsanregung der Luftleiteinrichtung durch die einströmende Luft und durch die Pulsation der Brennkraftmaschine ist es vorteilhaft, das wenigstens eine äußere, freie Ende mit einer Stütze zu versehen, welche mit einem Teil des Luftsammlers verbunden wird. Diese Stütze kann dabei rund, eckig oder sonst wie geartet sein und soll der Stabilisierung der Luftleiteinrichtung dienen. Bevorzugt ist sie dabei zylinderförmig und möglichst dünn ausgeführt. Je nach Anbringung der Luftleiteinrichtung weist diese ein oder zwei freie, äußere Enden auf. Zwangsweise festgelegt ist die Luftleiteinrichtung nur an ihrem einen, dem Ansaugstutzen entgegengesetzten, Ende, wobei dieses Ende mit der Wand des Luftsammlers verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftleiteinrichtung einstückig mit dem Luftsammler verbunden. Dabei wird die Luftleiteinrichtung entweder an den Luftsammler angespritzt bzw. direkt zusammen mit dem Luftsammler in einem Werkzeug einstückig gefertigt. Dies ist besonders bei Ansauganlagen aus einem Kunststoffmaterial einfach und kostengünstig möglich.
Alternativ hierzu ist es ebenso möglich, die Luftleiteinrichtung in einer Trennebene des Luftsammlers als separates Bauteil anzuordnen und über die Verbindung der wenigstens zwei Luftsammlerteile zu fixieren. Aus fertigungstechnischen Gründen ist der Luftsammler oftmals in wenigstens zwei Teile aufgeteilt, wobei diese Teile miteinander eine gemeinsame Trennebene aufweisen. Je nach Lage der Trennebene ist es so möglich, die Luftleiteinrichtung in dieser Trennebene anzuordnen und an der Verbindungsstelle zwischen den Gehäuseteilen über eine beispielsweise Kleb- oder Schweißverbindung beim Fügen der beiden Gehäuseteile zu fixieren. Dies ist im Prinzip die flexiblere Lösung, da so auf einfache Art und Weise auch nachträglich eine Luftleiteinrichtung in ein vorhandenes Ansaugsystem eingebracht werden kann.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt
1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Ansaugsystems in einteiliger Bauweise im Seitenschnitt und
2 eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Ansaugsystems in einer perspektivischen Ansicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Zwischen einem hier nicht dargestellten Luftfilter mit seinen Luftführungsteilen und einer ebenso nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist eine Ansauganlage 10 eingebunden. Diese weist einen Ansaugstutzen 11, vier Einzelsaugrohre 12 (siehe 2) und einen dazwischen angeordneten Luftsammler 13 auf. Die Anbindung der Einzelsaugrohre 12 an den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ist in dieser Figur nicht weiter dargestellt. Die Ansauganlage 10 wird über einen Ansaugstutzenflansch 14 mit beispielsweise einer Rohrleitung vom Luftfilter kommend verbunden. Im Luftsammler 13 ist eine Luftleiteinrichtung 15 angeordnet, welche sich in diesem Fall über drei der Einzelsaugrohre 12 erstreckt. Der Luftsammler 13 mündet strömungstechnisch in vier Saugrohröffnungen 16, 17, 18, 19, welche dann in die vier Einzelsaugrohre 12 auslaufen (siehe 2). Die Lage der Öffnungen ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Durch die Luftleiteinrichtung 15 sind die ersten drei Saugrohröffnungen 16, 17, 18 überdeckt, wobei jedoch ein Abstand zwischen Luftleiteinrichtung 15 und den Saugrohröffnungen 16, 17, 18 bestehen bleibt. Hierbei ist die plattenförmige Luftleiteinrichtung 15 im wesentlichen senkrecht zu den Saugrohröffnungsebenen 16, 17, 18, 19 angeordnet. Durch diese teilweise Teilung des Luftsammlers 13 wird die durch den Ansaugstutzen 11 einströmende Luft beruhigt, welches zu einem verbesserten Füllungsgrad der Brennkraftmaschine führt. Die plattenförmige Luftleiteinrichtung 15 weist in diesem Fall ein freies Ende 20 auf, welches über eine Stütze 21, die mit dem Boden 13a des Luftsammlers 13 verbunden ist, abgestützt wird. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Schwingungsanregung der Luftleiteinrichtung 15, erzeugt durch die Pulsation der Ansaugluft, hervorgerufen durch die Brennkraftmaschine vermeiden.
Die 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ansauganlage 10 in einer perspektivischen Ansicht. Der 1 entsprechende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier wird eine mehrteilige Form der Ansauganlage 10 dargestellt, wobei das korrespondierende Oberteil nicht dargestellt ist. Die untere Luftsammlerteilschale 22 weist am Ende der Einzelsaugrohre 12 einen Saugrohrflansch 23 auf, welcher an den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeflanscht wird. Hier sind also in der unteren Luftsammlerteilschale 22 auch die Einzelsaugrohre 12, der Saugrohrflansch 23, der Ansaugstutzen 11 mit Ansaugstutzenflansch 14 integriert. Die Luftleiteinrichtung 15 weist hier zwei Öffnungen 24 auf, welche sich im hinteren, dem Ansaugstutzen 11 abgewandten Bereich befinden. Diese Öffnungen bewirken eine weitere Verbesserung des akustischen Verhaltens der Luftleiteinrichtung 15. Es ist weiterhin möglich, dass die Öffnungen 24 mit Klappen verschließbar ausgeführt wurden, um die Öffnungen 24 beispielsweise der Drehzahl der Brennkraftmaschine angepasst, zu öffnen oder zu schließen. Zur Verbesserung des Luftdurchlassens bei hohen Drehzahlen sollten die Öffnungen vorzugsweise geöffnet sein. In diesem Fall ist die plattenförmige Luftleiteinrichtung 15 in der Trennebene der Luftsammlerteile angeordnet. Bevorzugt werden die beiden Luftsammlerteile über ein Vibrationsschweißverfahren miteinander verbunden, wobei die Luftleiteinrichtung 15 ebenfalls unlösbar mit diesen beiden Teilen verbunden wird.

Claims

Ansauganlage (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einem einen Luftsammler (13) umfassenden Saugverteiler, der einströmseitig einen Ansaugstutzen (11) und ausströmseitig mehrere Einzelsaugrohre (12) aufweist, die in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine einmünden und mit den einzelnen Zylindern verbunden sind, wobei sämtliche Einzelsaugrohre (12) auf derselben Seite und in einer Linie hintereinander bezüglich des Ansaugstutzens (11) angeordnet sind und wobei der Luftsammler (13) eine plattenförmige Luftleiteinrichtung (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (15) gegenüber dem Ansaugstutzen (11) und im Wesentlichen senkrecht zu den Saugrohröffnungen (16, 17, 18, 19) angeordnet ist, und sich wenigstens bis zur Hälfte der Saugrohre (12) erstreckt, derart dass hierdurch eine Tumbleströmung im Inneren des Luftsammlers (13) vermieden wird.
Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftleiteinrichtung (15) bis über das der Hälfte der Saugrohre (12) folgende nächste vollständige Saugrohr (12) erstreckt.
Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (15) wenigstens eine Öffnung (24), bevorzugt in dem dem Ansaugstutzen entgegengesetzten Bereich, aufweist.
Ansauganlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (24) über ein Verschlussmittel, insbesondere eine Klappe, öffnen- und verschließbar ausgeführt ist.
Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (15) an einem äußeren freien Ende (20) eine Stütze (21) aufweist, welche mit einem Teil des Luftsammlers (13) verbunden ist, derart dass eine Schwingungsanregung der Luftleiteinrichtung (15) verhindert wird.
Ansauganlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (15) einstückig mit dem Luftsammler (13) verbunden ist.
Ansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (15) in einer Trennebene des Luftsammlers (13) als separates Bauteil angeordnet ist und über die Verbindung von Luftsammlerteilen fixiert ist.