DE102008062188A1

DE102008062188A1 - Zylinderkopf mit einem Saugrohrflansch

Info

Publication number: DE102008062188A1
Application number: DE200810062188
Authority: DE
Inventors: Jürgen Endeward
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-12-13
Filing date: 2008-12-13
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens zwei Arbeitszylindern und einem Saugrohrflansch (12) zum Anflanschen eines Saugrohres (14), wobei für jeden Arbeitszylinder wenigstens ein Einlasskanal (20) im Zylinderkopf ausgebildet ist, wobei die Einlasskanäle (20) für verschiedene Arbeitszylinder durch Trennwände (22) im Zylinderkopf (10) voneinander getrennt sind, wobei jeder Einlasskanal (20) in Richtung des Saugrohrflansches (12) offen ist. Hierbei sind in Richtung des Saugrohrflansches (12) weisende Kanten (26) der Trennwände (22) im Zylinderkopf (10), die eine Ansaugströmung (24) auf die einzelnen Einlasskanäle (20) für verschiedene Arbeitszylinder aufteilen, von dem Saugrohrflansch (12) über eine vorbestimmte Länge (32) in Strömungsrichtung ausgehend von dem Saugrohrflansch (12) in den Zylinderkopf (10) hinein beabstandet, so dass die einzelnen Einlasskanäle (20) verschiedener Arbeitszylinder über eine vorbestimmte Länge (32) in Strömungsrichtung stromab des Saugrohrflansches (12) und innerhalb des Zylinderkopfes (10) strömungsleitend miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens zwei Arbeitszylindern und einem Saugrohrflansch zum Anflanschen eines Saugrohres, wobei für jeden Arbeitszylinder wenigstens ein Einlasskanal im Zylinderkopf ausgebildet ist, wobei die Einlasskanäle für verschiedene Arbeitszylinder durch Trennwände im Zylinderkopf voneinander getrennt sind, wobei jeder Einlasskanal in Richtung des Saugrohrflansches offen ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei wenigstens ein Ansaugluftstrom über wenigstens ein Saugrohr und wenigstens einen Saugrohrflansch zwischen dem Saugrohr und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine in einzelne, voneinander getrennte Einlasskanäle im Zylinderkopf für verschiedene Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine aufgeteilt und geleitet wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Aus der DE-OS 1 526 681 ist ein Zylinderkopf für einen Dieselmotor bekannt, der Einlasskanäle für einen Ansaugluftstrom aufweist. Die Einlasskanäle haben anfänglich einen relativ großen Querschnitt, bis sie sich in Richtung des Ventils erheblich verringern. Eine in Längsrichtung trennende Wand innerhalb der Ansaugkanäle eines Zylinders ist nicht vorhanden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der o. g. Art hinsichtlich des für einen Ladeluftkühler zur Verfügung stehenden Bauraumes zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zylinderkopf der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen sowie durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 4 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Dazu ist es bei einem Zylinderkopf der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Richtung des Saugrohrflansches weisende Kanten der Trennwände im Zylinderkopf, die eine Ansaugströmung auf die einzelnen Einlasskanäle für verschiedene Arbeitszylinder aufteilen, von dem Saugrohrflansch über eine vorbestimmte Länge in Strömungsrichtung ausgehend von dem Saugrohrflansch in den Zylinderkopf hinein beabstandet sind, so dass die einzelnen Einlasskanäle verschiedener Arbeitszylinder über eine vorbestimmte Länge in Strömungsrichtung stromab des Saugrohrflansches und innerhalb des Zylinderkopfes strömungsleitend miteinander verbunden sind.
Dies hat den Vorteil, dass ein Teil des Saugrohrvolumens im Zylinderkopf stromab des Saugrohrflansches ausgebildet ist, so dass stromauf des Saugrohrflansches zusätzliche Bauraumlänge für einen Ladeluftkühler zur Verfügung steht, ohne dass hierfür die gesamte Brennkraftmaschine mehr Bauraum benötigt.
Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, dass es durch das im Zylinderkopf liegende Saugvolumen zu einer Gleichverteilung der aus dem Ladeluftkühler ausströmenden Ladeluft kommt.
Zweckmäßigerweise ist der Saugrohrflansch in einer Ebene im Raum ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind je zwei Einlasskanäle für einen Arbeitszylinder im Zylinderkopf ausgebildet.
Bei einem Verfahren der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ansaugluftstrom in Strömungsrichtung gesehen über den Saugrohrflansch hinaus geführt und erst stromab des Saugrohrflansches auf die einzelnen Einlasskanäle verschiedener Arbeitszylinder aufgeteilt wird.
Dies hat den Vorteil, dass ein Teil des Saugrohrvolumens im Zylinderkopf stromab des Saugrohrflansches ausgebildet ist, so dass stromauf des Saugrohrflansches zusätzliche Bauraumlänge für einen Ladeluftkühler zur Verfügung steht, ohne dass hierfür die gesamte Brennkraftmaschine mehr Bauraum benötigt oder eine Strömungslänge des Saugrohres verkürzt werden muss.
Zur Erzielung von gewünschten Verwirbelungen und Impulsen in dem in die Arbeitszylinder eintretenden Luftstrom wird ein Teilstrom des Ansaugluftstroms in wenigstens einem der Einlasskanäle in zwei Teilströme aufgeteilt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in schematischer perspektivischer Darstellung,
2 die bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes gemäß 1 mit angeflanschtem Saugrohr und Ladeluftkühler in Schnittansicht und
3 den Zylinderkopf gemäß 2 in einer weiteren Schnittansicht.
Die in den 1 bis 3 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes 10 für eine ansonsten nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine umfasst einen Saugrohrflansch 12 (1) zum Anflanschen eines Saugrohres 14 (2 und 3). Stromauf des Saugrohres 14 ist ein Ladeluftkühler 16 angeordnet (2 und 3). Der Saugrohrflansch 12 ist in einer Saugrohrflanschebene 18 (2 und 3) ausgebildet. Jedem Arbeitszylinder (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine sind zwei Einlasskanäle 20 zugeordnet, die in dem Zylinderkopf 10 ausgebildet sind. Die Einlasskanäle 20 verschiedener Arbeitszylinder sind durch jeweils eine Trennwand 22 voneinander getrennt. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Brennkraftmaschine vier Arbeitszylinder, so dass dementsprechend drei Trennwände 22 vorgesehen sind. Ein Ansaugluftstrom 24 wird über den Ladeluftkühler 16 und das Saugrohr 14 stromab in Richtung der Einlasskanäle 20 geführt. Die Einlasskanäle 20 sind in Richtung des Saugrohrflansches 12 bzw. der Saugrohrflanschebene 18 offen und nehmen den Ansaugluftstrom 24 auf.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, weisen die Tennwände 22 jeweils eine dem Saugrohrflansch 12 bzw. der Saugrohrflanschebene 18 zugewandte Kante 26 auf, die jeweils den Ansaugluftstrom 24 in Teilströme 28 der Ansaugluft in den getrennten Einlasskanälen 20 für die einzelnen Arbeitszylinder teilen.
Die Einlasskanäle 20 eines Arbeitszylinders sind von einer Wandung 30 (2) in die zwei Einlasskanäle pro Arbeitszylinder unterteilt.
Erfindungsgemäß sind die Kanten 26 aller Trennwände 22 in Richtung stromab des Ansaugluftstromes 24 um einen vorbestimmten Abstand 32 (2) beabstandet von der Saugrohrflanschebene 18 angeordnet. Auf diese Weise sind die Einlasskanäle 20 für verschiedene Arbeitszylinder auch noch innerhalb des Zylinderkopfes 10 stromab des Saugrohrflansches 12 bzw. der Saugrohrflanschebene 18 strömungsleitend miteinander verbunden, so dass auch ein Bereich innerhalb des Zylinderkopfes 10 über den vorbestimmten Abstand 32 einen Teil zum Saugrohrvolumen beiträgt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kanten 26 der Trennwände 22 wird ein Teil des Saugvolumens in den Zylinderkopf 10 verlegt und eine Gleichverteilung der angesaugten Luft nach dem Ladeluftkühler 16 gewährleistet. Die Länge des Ladeluftkühlers 16 kann ohne Beschränkung der strömungsmäßig wirksamen Länge des Saugrohres 14 entsprechend der notwendigen Kühlwirkung angepasst werden.
Es ergibt sich mehr Strömungslänge und darüber hinaus ein geringerer Drosselverlust, was zu einer Entdrosselung des Motors und dementsprechender Leistungssteigerung führt. Der Durchflussquerschnitt im Kanal konnte beispielsweise um 20% von 560 auf 670 mm² gesteigert werden. Für eine optimale Verbrennung ist eine optimale Füllung des Zylinders notwendig, was wiederum eine optimale Strömungsgeschwindigkeit im Saugrohr 14 bzw. Einlasskanal 20 voraussetzt. Die Strömungsgeschwindigkeit unterliegt dabei bestimmten Parametern, u. a. der Kanallänge/-form. Eine gewünschte hohe Strömungsgeschwindigkeit beim Ventileintritt ist auch bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf 19 gewährleistet, was durchgeführte Versuche gezeigt haben. In diesen Versuchen wurde auch festgestellt, dass ein längerer ”enger” Einlasskanal zum Aufbau von Strömungsgeschwindigkeit nicht wirkungsvoller ist, sondern sich diese bis zu 10% gegenüber der dargestellten Ausführungsform verschlechtern.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zylinderkopfes 10 ergeben sich ferner Gewichts- und Fertigungsvorteile. Die einfachere Form (Entfall der schrägen Flanschfläche) trägt zur Gewichtsreduktion von etwa 3 kg bei und das Gießen des Zylinderkopfes 10 einschließlich Nachbearbeitung (u. a. Fräsen der Flanschfläche) ist erheblich erleichtert. Weiterhin wird auch Material eingespart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1526681 A [0002]

Claims

Zylinderkopf (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens zwei Arbeitszylindern und einem Saugrohrflansch (12) zum Anflanschen eines Saugrohres (14), wobei für jeden Arbeitszylinder wenigstens ein Einlasskanal (20) im Zylinderkopf ausgebildet ist, wobei die Einlasskanäle (20) für verschiedene Arbeitszylinder durch Trennwände (22) im Zylinderkopf (10) voneinander getrennt sind, wobei jeder Einlasskanal (20) in Richtung des Saugrohrflansches (12) offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Saugrohrflansches (12) weisende Kanten (26) der Trennwände (22) im Zylinderkopf (10), die eine Ansaugströmung (24) auf die einzelnen Einlasskanäle (20) für verschiedene Arbeitszylinder aufteilen, von dem Saugrohrflansch (12) über eine vorbestimmte Länge (32) in Strömungsrichtung ausgehend vom dem Saugrohrflansch (12) in den Zylinderkopf (10) hinein beabstandet sind, so dass die einzelnen Einlasskanäle (20) verschiedener Arbeitszylinder über eine vorbestimmte Länge (32) in Strömungsrichtung stromab des Saugrohrflansches (12) und innerhalb des Zylinderkopfes (10) strömungsleitend miteinander verbunden sind.
Zylinderkopf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrflansch (12) in einer Ebene im Raum ausgebildet ist.
Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Einlasskanäle (20) für einen Arbeitszylinder im Zylinderkopf (10) ausgebildet sind.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei wenigstens ein Ansaugluftstrom über wenigstens ein Saugrohr und wenigstens einen Saugrohrflansch zwischen dem Saugrohr und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine in einzelne, voneinander getrennte Einlasskanäle im Zylinderkopf für verschiedene Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine aufgeteilt und geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugluftstrom in Strömungsrichtung gesehen über den Saugrohrflansch hinaus geführt und erst stromab des Saugrohrflansches auf die einzelnen Einlasskanäle verschiedener Arbeitszylinder aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom des Ansaugluftstroms in wenigstens einem der Einlasskanäle in zwei Teilströme aufgeteilt wird.