DE102008021536A1

DE102008021536A1 - Luft-Einlasssystem einer Kolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008021536A1
Application number: DE102008021536A
Authority: DE
Inventors: Jost Schneider; Guillaume Salvo; Maic Grabert
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-05

Abstract

Ein Luft-Einlasssystem (10) einer Kolben-Brennkraftmaschine umfasst einen Luft-Einlasskanal (12), ein in dem Luft-Einlasskanal (12) angeordnetes Stellglied, welches die Luftströmung in dem Luft-Einlasskanal (12) beeinflusst, und einen Antrieb (42, 56), der mit dem Stellglied gekoppelt ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Antrieb (42, 56) von dem Stellglied entfernt angeordnet und über ein Getriebe (52, 60) mit dem Stellglied gekoppelt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Luft-Einlasssystem einer Kolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Mehrzahl von Luft-Einlasssystemen von Kolben-Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs.
Vom Markt her sind Kolben-Brennkraftmaschinen bekannt, beispielsweise Benzinmotoren, in deren Luft-Einlasskanal ein Stellglied in Form einer Drosselklappe angeordnet ist. Durch diese Drosselklappe kann die Menge der in die Brennräume gelangenden Luft beeinflusst werden. Bei dem bekannten Luft-Einlasssystem ist unmittelbar an der Drosselklappe ein Schrittmotor angeordnet, durch den die Stellung der Drosselklappe beeinflusst wird. Für unterschiedliche Typen von Kolben-Brennkraftmaschinen werden unterschiedliche Drosselklappen mit unterschiedlichen Schrittmotoren verwendet.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Luft-Einlasssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches preiswert hergestellt werden kann und welches auch bei beengten Einbauverhältnissen eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Luft-Einlasssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Mehrzahl von Luft-Einlasssystemen mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wichtige Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
Das erfindungsgemäße Luft-Einlasssystem hat den Vorteil, dass der Antrieb als Gleichteil in höherer Stückzahl unabhängig von der geometrischen Ausgestaltung des Stellglieds gefertigt werden kann. Hierdurch können die Herstellkosten des Antriebs gesenkt werden, was insgesamt zu einer Kostenreduzierung führt. Darüber hinaus kann bei den erfindungsgemäßen Luft-Einlasssystemen der Antrieb an einer Stelle angeordnet werden, an der der hierfür erforderliche Bauraum problemlos zur Verfügung steht. So genannte ”Package-Probleme” können daher vermieden werden. Im Wartungsfalle, bei einem defekten Antrieb, ist darüber hinaus nur ein Austausch des Antriebs erforderlich, das Stellglied muss in einem solchen Fall nicht ausgetauscht werden. Dies vereinfacht die Wartung, senkt deren Kosten und erleichtert darüber hinaus die Lagerhaltung, da auch für verschiedene Luft-Einlasssysteme nur ein Antrieb bevorratet werden muss.
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung des Luft-Einlasssystems zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb einen elektrischen oder pneumatischen Aktuator umfasst. Diese sind vergleichsweise preiswert und können, aufgrund der vom Stellglied entfernten Anordnung, auch etwas größer als bisher ausfallen, da sie an einer solchen Stelle angeordnet werden können, an der der hierfür erforderliche Platz zur Verfügung steht.
Als Stellglied kommt sowohl eine Drosselklappe als auch eine Drallklappe in Frage. Drosselklappen beeinflussen die in die Brennräume gelangende Luftmenge, Drallklappen erzeugen eine bestimmte Strömungsart im Brennraum.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Luft-Einlasssystem ein Rahmenteil umfasst, in dem mindestens ein Endabschnitt einer Drehwelle des Stellglieds gelagert ist und welches in einen Bereich des Luft-Einlasskanals formschlüssig eingesetzt ist. Hierdurch wird die Integration des Stellglieds in das Luft-Einlasssystem erleichtert. Im Wartungsfalle kann darüber hinaus das Stellglied auf einfache Art und Weise dadurch ausgetauscht werden, dass das Rahmenteil inklusive Stellglied aus dem Formschluss mit dem Bereich des Luft-Einlasskanals gelöst und durch ein Ersatzteil ausgetauscht wird.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luft-Einlasssystems besteht darin, dass das Rahmenteil und das Stellglied als Einheit in Form eines Mehrkomponenten-Spritzgussteils hergestellt sind. Hierdurch werden die Herstellkosten nochmals erheblich gesenkt. Darüber hinaus kann bei einer solchen Einheit der Spalt zwischen Rahmenteil und Stellglied deutlich reduziert werden, wodurch auch hohe Dichtheitsanforderungen erfüllt werden können. Ein Grund hierfür ist auch, dass die Herstellung als Mehrkomponenten-Spritzgussteil eine Fertigung mit geringem Verzug und geringen Maßabweichungen möglich macht.
Die Drehwelle des Stellglieds kann sich mit mindestens einem Endabschnitt durch das Rahmenteil hindurch und über dieses hinaus erstrecken, wobei dann an den Endabschnitt ein Anlenkhebel angeformt ist. Dies gestattet eine einfache Kopplung des Stellglieds mit dem Antrieb. Als Getriebe kommt im einfachsten Fall eine Verbindungsstange zum Einsatz.
Das Luft-Einlasssystem kann ferner eine Wellendichtung umfassen, welche den Endabschnitt der Drehwelle gegenüber dem Rahmenteil abdichtet. Damit können nochmals schärfere Dichtheitsanforderungen erfüllt werden. Als Wellendichtung kommt beispielsweise eine Labyrinthdichtung in Frage, welche insbesondere bei der Herstellung als Spritzgussteil problemlos und preiswert in dieses integriert werden kann. Möglich ist aber auch, dass die Wellendichtung eine Kontaktdichtung aus einem Dichtmaterial umfasst, und dass Rahmenteil, Stellglied und Wellendichtung als Einheit in Form eines Mehrkomponenten-Spritzgussteils hergestellt sind.
Das Rahmenteil kann das Stellglied als Vollrahmen ganz umschließen. Insbesondere dann, wenn das Rahmenteil und das Stellglied als Mehrkomponenten-Spritzgussteil hergestellt sind, können hierdurch sehr geringe Spaltmaße zwischen Stellglied und Vollrahmen realisiert werden, wodurch eine hohe Dichtheit erzielt werden kann. Möglich ist aber auch, dass das Rahmenteil das Stellglied als Teilrahmen lediglich teilweise umschließt. Hierdurch wird das Volumen des Rahmenteils reduziert, so dass hierfür ein hochwertiges Kunststoffmaterial verwendet werden kann, was eine weitere Verbesserung der Spaltmaße gestattet, ohne dass hierdurch die Herstellkosten steigen. Bei Beibehaltung des üblichen Spaltmaßes kann durch den verringerten Materialeinsatz dagegen der Herstellpreis gesenkt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Luft-Einlasssystem einer Kolben-Brennkraftmaschine mit einem als Drosselklappe ausgebildeten Stellglied und einem als Drallklappe ausgebildeten Stellglied;
2 eine perspektivische Darstellung des Luft-Einlasssystems von 1;
3 eine perspektivische Darstellung der Drosselklappe von 1; und
4 eine perspektivische Darstellung der Drallklappe von 1.
Ein Luft-Einlasssystem einer Kolben-Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Luft-Einlasskanal 12, der Luft einem Brennraum 14 einer nicht näher dargestellten Kolben-Brennkraftmaschine zuführt. In einem in 1 linken Bereich ist in dem Luft-Einlasskanal 12 ein Stellglied in Form einer Drosselklappe 16 angeordnet, die, wie weiter unten noch stärker im Detail ausgeführt werden wird, in einem Vollrahmen 18 gelagert ist, der formschlüssig in eine Aufnahme 20 des Luft-Einlasskanals 12 eingesetzt ist.
Der in 1 rechte Bereich des Luft-Einlasskanals 12 teilt sich auf in einen Drallkanal 22 und einen Zuführkanal 24. In dem Drallkanal 22 ist ein Stellglied in Form einer Drallklappe 26 angeordnet. Diese ist, wie weiter unten ebenfalls noch stärker detailliert ausgeführt werden wird, in einem Halbrahmen 28 gelagert, der wiederum in eine Aufnahme 30 des Drallkanals 22 formschlüssig eingesetzt ist.
Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, verfügt die Drosselklappe 16 über eine Drehwelle 32, die sich mit einem Endabschnitt 34 nach außen über den Vollrahmen 18 hinaus erstreckt. An den Endabschnitt 34 ist ein Anlenkhebel 36 angeformt. Die Drehwelle 32 ist in einem Lager- und Dichtabschnitt 38 des Vollrahmens 18 gelagert. Der Lager- und Dichtabschnitt 38 verfügt im Inneren über eine in den Figuren nicht sichtbare Labyrinthdichtung, durch welche der Innenraum des Luft-Einlasskanals 12 nach außen hin abgedichtet ist. Am in 3 unteren Rand der Drosselklappe 16 ist ein Zapfen 40 angeformt, welcher ein in 3 unteres Ende der Drehwelle 32 bildet. Mit diesem Zapfen 40 ist die Drosselklappe ebenfalls im Vollrahmen 18 gelagert. Wie aus 2 hervorgeht, verfügt das Luft-Einlasssystem 10 über einen Antrieb 42, der in 2 nur durch ein strichpunktiertes Rechteck angedeutet ist. Der Antrieb 42 ist in 44 und 46 mit dem Luft-Einlasskanal 12 verschraubt. Auf einer Welle 48 des Antriebs 42 sitzt ein Hebel 50. Dieser ist über eine gekröpfte Zug/Schubstange 52 mit dem Anlenkhebel 36 der Drosselklappe 16 verbunden. Die Schub/Zugstange 52 und die Hebel 36 und 50 bilden insoweit ein Getriebe, welches die Drosselklappe 16 mit dem Antrieb 42 koppelt. Man erkennt, dass der Antrieb 42, bei dem es sich beispielsweise um einen elektrischen oder pneumatischen Aktuator handeln kann, von der Drosselklappe 16 entfernt angeordnet ist, wobei der Abstand durch die Zug/Schubstange 52 überbrückt wird.
Die Drosselklappe 16 und der Vollrahmen 18 sind als Einheit in Form eines Mehrkomponenten-Spritzgussteil hergestellt. Bei einem solchen wird beispielsweise bei einem ersten Spritzgussvorgang der Vollrahmen 18 hergestellt, und in einem zweiten Spritzgussvorgang wird dann in den Vollrahmen 18 die Drosselklappe 16 mit der Drehwelle 32 und dem Anlenkhebel 36 eingespritzt. Es versteht sich, dass die Drosselklappe 16 und der Vollrahmen 18 Kunststoffteile sind.
Die Drallklappe 26 ist im Grunde gleich ausgestaltet wie die Drosselklappe 16, mit einer Drehwelle 54 und einem Anlenkhebel 62, sowie einem Lager- und Dichtabschnitt 64 des Halbrahmens 28, wie leicht aus 4 ersichtlich ist. Dort ist jedoch auch erkennbar, dass der Halbrahmen 28 sich nur über die halbe axiale Erstreckung der Drehwelle 54 der Drallklappe 26 erstreckt. Während der Vollrahmen 18 die Drosselklappe 16 also ganz umschließt, umschließt der Halbrahmen 28 die Drallklappe 26 nur teilweise, nämlich etwa zur Hälfte. Ferner ist in den Halbrahmen 28 eine nicht sichtbare Kontaktdichtung aus einem Dichtmaterial eingespritzt. Der Halbrahmen 28, die Drallklappe 26 und die Wellendichtung sind dabei als Einheit in Form eines Dreikomponenten-Spritzgussteils hergestellt.
Der Antrieb der Drallklappe 26 ist in 2 mit 56 bezeichnet. Er ist in 2 auf der Unterseite des Luft-Einlasskanals 12 angeordnet und verfügt ebenfalls über einen Antriebshebel 58. Dieser ist wiederum über eine gekröpfte Schub/Zugstange 60 mit dem Anlenkhebel 62 der Drallklappe 26 verbunden. Der Antrieb 42 und der Antrieb 56 sind identisch, es handelt sich also um den gleichen Typ, sie sind lediglich im Wesentlichen spiegelverkehrt zueinander am Luft-Einlasskanal 12 montiert. Auch hier erkennt man aus 2, dass der Antrieb 56 von der Drallklappe 26 entfernt angeordnet ist, wobei die Entfernung durch die Schub/Zugstange 60 und die Hebel 58 und 62 überbrückt wird.
Die Funktion des Luft-Einlasssystems 10 entspricht dem üblicher Luft-Einlasssysteme: über den Antrieb 42 kann die Drehstellung der Drosselklappe 16 beeinflusst werden, wodurch wiederum die Luftströmung im Einlasskanal insgesamt beeinflusst werden kann. Durch den Antrieb 56 wiederum kann die Drehstellung der Drallklappe 26 beeinflusst werden, wodurch die Luftströmung im Drallkanal 22 beeinflusst werden kann.
Das in den 1–4 dargestellte Luft-Einlasssystem 10 gehört zu einer Mehrzahl von Luft-Einlasssystemen von Kolben-Brennkraftmaschinen. Die Luft-Einlasssysteme der Mehrzahl unterscheiden sich voneinander beispielsweise durch die Form des Luft-Einlasskanals 12, sowie durch die Form und/oder Größe der Drosselklappe 16 und gegebenenfalls auch der Drallklappe 26. Bei manchen Luft-Einlasssystemen 10 der Mehrzahl ist möglicherweise auch überhaupt keine Drallklappe 26 vorhanden. Die Antriebe 42 und 56 sind jedoch bei allen Luft-Einlasssystemen 10 der Mehrzahl die gleichen.

Claims

Luft-Einlasssystem (10) einer Kolben-Brennkraftmaschine, mit einem Luft-Einlasskanal (12), einem in dem Luft-Einlasskanal (12) angeordneten Stellglied (16; 26), welches die Luftströmung in dem Luft-Einlasskanal (12) beeinflusst, und einem Antrieb (42; 56), der mit dem Stellglied (16; 26) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (42; 56) von dem Stellglied (16; 26) entfernt angeordnet und über ein Getriebe (36, 50, 52; 58, 60, 62) mit dem Stellglied (16; 26) gekoppelt ist.
Luft-Einlasssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (42; 56) einen elektrischen oder pneumatischen Aktuator umfasst.
Luft-Einlasssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied eine Drosselklappe (16) oder eine Drallklappe (26) umfasst.
Luft-Einlasssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Rahmenteil (18; 28) umfasst, in dem mindestens ein Endabschnitt (34) einer Drehwelle (52; 54) des Stellglieds (16; 26) gelagert ist und welches in einen Bereich (20; 30) des Luft-Einlasskanals (12) formschlüssig eingesetzt ist.
Luft-Einlasssystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (18; 28) und das Stellglied (16; 26) als Einheit in Form eines Mehrkomponenten-Spritzgussteils hergestellt sind.
Luft-Einlasssystem (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehwelle (32; 54) des Stellglieds (16; 26) mit mindestens einem Endabschnitt (34) nach außen über das Rahmenteil (18; 28) hinaus erstreckt, und dass an den Endabschnitt (34) ein Anlenkhebel (36; 62) angeformt ist.
Luft-Einlasssystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Wellendichtung umfasst, welche den Endabschnitt (34) der Drehwelle (32; 54) gegenüber dem Rahmenteil (18; 28) abdichtet.
Luft-Einlasssystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtung eine Labyrinthdichtung umfasst.
Luft-Einlasssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtung eine Kontaktdichtung aus einem Dichtmaterial umfasst, und dass Rahmenteil (28), Stellglied (26) und Wellendichtung als Einheit in Form eines Mehrkomponenten-Spritzgussteils hergestellt sind.
Luft-Einlasssystem (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil das Stellglied (16; 26) als Vollrahmen (18) ganz oder als Teilrahmen (28) teilweise umschließt.
Mehrzahl von Luft-Einlasssystemen (10) von Kolben-Brennkraftmaschinen, wobei jedes Luft-Einlasssystem einen Luft-Einlasskanal (12), ein in dem Luft-Einlasskanal (12) angeordnetes Stellglied (16; 18), welches die Luftströmung in dem Luft-Einlasskanal (12) beeinflusst, und einen Antrieb (42; 56), der mit dem Stellglied (16; 26) gekoppelt ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stellglied (16; 26) und/oder ein zu diesem gehörendes Rahmenteil (18; 28) eines ersten Luft-Einlasssystems der Mehrzahl von dem Stellglied und/oder einem zu diesem gehörenden Rahmenteil eines zweiten Luft-Einlasssystems (10) der Mehrzahl unterscheidet, der Antrieb (42; 56) des Stellglieds (16; 26) des ersten Luft-Einlasssystems (10) jedoch der Gleiche ist wie der Antrieb des Stellglieds des zweiten Luft-Einlasssystems.