DE102010020875A1

DE102010020875A1 - Ansaugsystem für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102010020875A1
Application number: DE102010020875A
Authority: DE
Inventors: Nathan Dearborn Gupta
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2010-11-25
Also published as: CN101892927A; US8220430B2; CN101892927B; US20100294226A1

Abstract

Ein Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor umfasst einen Zylinderkopf und einen an dem Zylinderkopf angebrachten Ansaugkrümmer. Zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Zylinderkopf ist eine Labyrinthdichtung gesetzt, wobei die Labyrinthdichtung einen in einem von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildeten Vorsprung und eine in dem anderen von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildete Gegenaufnahme umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ansaugkrümmer und Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor und im Einzelnen ein Abdichtungssystem zur Verwendung zwischen einem Ansaugkrümmer-Montageflansch und einem Zylinderkopf des Motors. Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen für das Abdichten eines oberen Einlasses eines Motors mit einem unteren Einlass anwendbar.
Stand der Technik
Ansaugkrümmer sind typischerweise mit einer detailreichen Dichtung, die nicht nur Lecken von Außenluft in die Zylinder des Motors verhindern soll, sondern auch verhindern soll, dass Druckpulse in einem Einlasskanal mit Druckpulsen in einem benachbarten Einlasskanal in Wechselwirkung treten, an den Zylinderköpfen des Verbrennungsmotors montiert. Auch wenn sich Außenlecks negativ auf Motorsteuerung auswirken können, da ein externes Vakuumleck wahrscheinlich bewirkt, dass undosierte Luft in die Zylinder des Motors eingeleitet wird, wodurch die Luft/Kraftstoffsteuerung gestört wird, kann ein unerwünschtes Übersprechen zwischen benachbarten Zylinderkanälen sehr wohl das Motortuning stören, was eine unerwünschte Abnahme der abgegebenen Leistung bewirkt. Bei den meisten Motoren wird das unerwünschte Übersprechen zwischen benachbarten Zylinderkanälen durch Bewirken, dass sich das zwischen einem Ansaugkrümmer-Montageflansch und einem Zylinderkopf vorgesehene Dichtungsmaterial zwischen benachbarten der Krümmerkanäle erstreckt, verhindert. Leider ist diese Materialverwendung nur für den Zweck des Verhinderns von Übersprechen zwischen benachbarten Zylindern teuer und verstärkt die Komplexität der Dichtungskonstruktion. Zudem ist dieses Problem bei anderen Ansaugsystemverbindungen vorhanden, beispielsweise der Verbindung zwischen einem oberen Ansaugkrümmer und einem unteren Ansaugkrümmer.
Es wäre wünschenswert, ein Abdichtungssystem zwischen einem Ansaugkrümmer-Montageflansch und einem Zylinderkopf oder unterem Einlass vorzusehen, das nicht zusätzliches Dichtungsmaterial nutzt, sondern das in die Grundkonstruktion der Motorbauteile selbst integriert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor einen Zylinderkopf und einen an dem Zylinderkopf angebrachten Ansaugkrümmer. Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Ansaugkrümmer vorzugsweise ein einteiliges, aus Kunststoff geformtes Teil, das eine Kammer, einen Montageflansch, eine Anzahl von Einlasskanälen, die sich zwischen der Kammer und dem Montageflansch erstrecken, und einen Umfangsabdichtbereich, der sich nur um einen Außenumfang des Montageflansches erstreckt, umfasst. Zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Zylinderkopf ist eine Labyrinthdichtung eingesetzt. Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Labyrinthdichtung einen Vorsprung, der in einem von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildet ist, sowie eine Gegenaufnahme, die in dem anderen von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildet ist.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann ein Ansaugkrümmer Labyrinthabdichtungssegmente umfassen, die als eine Anzahl von abstehenden Zungenelementen konfiguriert sind, die auf einem Ansaugkrümmer-Montageflansch montiert sind, durch den sich eine Anzahl von Einlasskanälen erstrecken. Die abstehenden Zungenelemente sind mit einer Anzahl von gerillten Aufnahmeelementen gepaart, die entweder in einem Zylinderkopf oder einem unteren Einlass ausgebildet sind. Alternativ kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von gerillten Aufnahmeelementen in dem Montageflansch des Ansaugkrümmers eingeformt sein, wobei eine Anzahl von abstehenden Gegenzungenelementen an einem Zylinderkopf vorgesehen ist, an dem der Ansaugkrümmer angebracht ist.
Nach einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Labyrinthdichtung eine abstehende Zunge, die an einem Ansaugkrümmer-Montageflansch ausgebildet ist, wobei die Zunge aus dem Grundmaterial des Montageflansches gebildet ist, Wenn die abstehende Zunge an dem Zylinderkopf ausgebildet wird, wird die Zunge vorzugsweise alternativ aus dem Grundmetall des Zylinderkopfs gebildet.
Ein Vorteil eines Ansaugsystems gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Nutzung eines Umfangsdichtungsbereichs, der sich nur um einen Außenumfang eines Ansaugkrümmer-Montageflansches erstreckt, ein Minimieren der in einem Motor verwendeten Menge an Dichtmaterial ermöglicht, wodurch Konstruktionskomplexität und Materialkosten verringert werden.
Ein anderer Vorteil eines Ansaugsystems gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, die vorliegende Labyrinthdichtung wiederverwendbar ist und nicht erneuert werden muss, wenn der Ansaugkrümmer aus dem Motor entfernt und dann anschließend erneut eingebaut wird.
Ein noch weiterer Vorteil des Ansaugsystems gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine komplexe Computersimulation, die mit Motorprüfstanddaten korreliert ist, zeigte, dass die vorliegende Labyrinthdichtung keine Verschlechterung der Motorleistung bewirkt.
Andere Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Leser dieser Beschreibung offenkundig.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ansaugkrümmers, der einen Teil eines erfindungsgemäßen Labyrinthdichtsystems aufweist.
2 ist eine teilweise schematische Darstellung eines Ansaugkrümmers und Zylinderkopfs unter Nutzen einer erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung.
3 ist ähnlich zu 2, zeigt aber eine Labyrinthdichtung, bei der Vorsprung- und Rillenabschnitte umgekehrt zu den in 2 gezeigten sind.
Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt umfasst der Ansaugkrümmer 10 eine Drosselklappe 40, die zu einer Kammer 36 führt, von der sich mehrere Kanäle 34 zu einem Montageflansch 38 erstrecken. Der Ansaugkrümmer 10 kann entweder als oberer Ansaugkrümmer, der in Verbindung mit einem unteren Ansaugkrümmer verwendet wird, oder als alleiniger Ansaugkrümmer konfiguriert sein, der ohne die Notwendigkeit eines unteren Ansaugkrümmers verwendbar ist. Der Montageflansch 38 weist eine Anzahl von Befestigungsöffnungen 46 auf, die das Anbringen des Ansaugkrümmers 10 an einem Zylinderkopf eines Motors erlauben. 1 zeigt auch einen Umfangsabdichtbereich 42, der sich um den Außenumfang des Montageflansches 38 erstreckt. Es wird festgestellt, dass sich der Umfangsabdichtbereich 42 nicht zwischen benachbarten Kanälen 34 des Ansaugkrümmers 10 erstreckt. Vielmehr zeigt 1 eine erste Ausführungsform, bei der eine Anzahl von abstehenden Zungenelementen 18 an den Montageflansch 38 angeformt sind. Diese abstehenden Zungenelemente 18 wirken mit einer Anzahl von gerillten Aufnahmeelementen 26 zusammen, die in dem Zylinderkopf 14 ausgebildet sind (2), um ein Übersprechen zwischen benachbarten der Einlasskanäle 34 zu verhindern. Aus 2 ist ersichtlich, dass die abstehenden Zungenelemente 18 und die gerillten Aufnahmeelemente 26 zusammen genommen einen gewundenen Weg zwischen benachbarten Kanälen 34 bilden, um zu verhindern, dass in benachbarten Einlasskanälen 34 entstehende Druckwellen miteinander in Wechselwirkung treten.
Der in 2 und 3 veranschaulichte Zylinderkopf 14 kann entweder ein gegossener Metallzylinderkopf oder ein unterer Ansaugkrümmer aus Kunststoff oder Metall sein, der an einem Zylinderkopf-Gussstück angebracht ist und als Teil des Zylinderkopfs 14 dient. Die vorliegende Erfindung ist mit anderen Worten entweder mit der Verbindung zwischen einem oberen Ansaugkrümmer und einem unteren Ansaugkrümmer oder mit der Verbindung zwischen einen Ansaugkrümmer, sei es ein oberer Einlass oder ein unterer Einlass, und einem Zylinderkopf verwendbar.
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Zylinderkopf 14 mit abstehenden Zungenelementen 22 ausgestattet ist, wobei der Montageflansch 38 mit gerillten Aufnahmeelementen 30 versehen ist. Die Ausführungsformen von 2 und 3 funktionieren im Wesentlichen in gleicher Weise, indem sie Übersprechen zwischen Druckwellen in benachbarten Kanälen 34 verhindern.
2 und 3 zeigen, dass der Ansaugkrümmer 10 durch Schraubverbindungselemente 50 an dem Zylinderkopf 14 angebracht ist.
Die abstehenden Zungenelemente 18 und 22 können vorteilhafterweise aus dem Grundmaterial der Komponente geformt sein, an der sie platziert sind. Im Fall des Ansaugkrümmers 10 könnten abstehende Zungen 18 einteilig mit dem Grundmaterial des Montageflansches 38 gebildet sein, was während des Formens zum Beispiel des Ansaugkrümmers 10 aus Kunststoffmaterial verwirklicht werden kann. Analog kann der Zylinderkopf 14 vorteilhafterweise aus Metallen wie Aluminium, Eisen oder anderen Materialien geformt sein, wobei die abstehenden Zungen 22 während des Formprozesses erzeugt werden. Wenn der in 2 und 3 veranschaulichte Abschnitt des Zylinderkopfs 14 als unterer Einlass konfiguriert ist, können Zungen 22 aus dem Grundkunststoff oder -metall gebildet werden, aus dem der untere Einlass hergestellt ist. In jedem Fall sind abstehende Zungen 18 vorzugsweise so bemessen, dass sie fest in gerillten Gegenaufnahmen 26 sitzen, wie in 2 gezeigt ist, wodurch praktisch ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Abdichtmaterials ein Übersprechen zwischen benachbarten Krümmerkanälen verringert wird.
Die vorstehende Erfindung wurde gemäß den relevanten rechtlichen Normen beschrieben, so dass die Beschreibung eher von beispielhafter denn beschränkender Natur ist. Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Ausführungsform können für den Fachmann offenkundig werden und fallen in den Schutzumfang der Offenbarung. Demgemäß kann der Umfang des Rechtsschutzes, der dieser Erfindung gewährt wird, nur durch Prüfen der folgenden Ansprüche ermittelt werden.

Claims

Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor, welches umfasst: einen Zylinderkopf; einen an dem Zylinderkopf angebrachten Ansaugkrümmer; und eine zwischen den Ansaugkrümmer und den Zylinderkopf gesetzte Labyrinthdichtung, wobei die Labyrinthdichtung einen in einem von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildeten Vorsprung und eine in dem anderen von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildete Gegenaufnahme umfasst.
Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Labyrinthdichtung nur zwischen benachbarten Kanälen des Ansaugkrümmers erstreckt.
Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkrümmer mehrere Einlasskanäle umfasst, die sich zu einem gemeinsamen Montageflansch erstrecken, wobei der Montageflansch einen Umfangsabdichtbereich aufweist, der sich nur um einen Außenumfang des Montageflansches erstreckt.
Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung mehrere abstehende Zungenelemente, die an einen Montageflansch angeformt sind, durch den sich mehrere Einlasskanäle erstrecken, und mehrere in dem Zylinderkopf ausgebildete gerillte Gegenaufnahmeelemente umfasst.
Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungenelemente einteilig mit dem Grundmaterial des Montageflansches geformt sind.
Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung mehrere gerillte Aufnahmeelemente, die in einem Montageflansch eingeformt sind, durch den sich mehrere Einlasskanäle erstrecken, und mehrere an dem Zylinderkopf ausgebildete abstehende Gegenzungenelemente umfasst.
Ansaugsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungenelemente aus dem Grundmaterial des Zylinderkopfs geformt sind.
Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkrümmer ein einteiliges Kunststoffformteil umfasst, welches umfasst: eine Kammer; einen Montageflansch; mehrere Einlasskanäle, die sich zwischen der Kammer und dem Montageflansch erstrecken; einen Umfangsabdichtbereich, der sich nur um einen Außenumfang des Montageflansches erstreckt; und wobei sich ein Abschnitt der Labyrinthdichtung quer über den Montageflansch zwischen benachbarten der Einlasskanäle erstreckt.
Ansaugsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Labyrinthdichtung eine auf dem Montageflansch ausgebildete abstehende Zunge umfasst, wobei die Zungen aus dem Grundmaterial des Montageflansches gebildet ist.
Ansaugsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Labyrinthdichtung eine auf dem Montageflansch ausgebildete gerillte Aufnahme umfasst.
Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf einen unteren Ansaugkrümmer umfasst und der Ansaugkrümmer einen mit dem unteren Ansaugkrümmer verbundenen oberen Ansaugkrümmer umfasst.
Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor, welches umfasst: einen Zylinderkopf; einen an dem Zylinderkopf angebrachten Ansaugkrümmer, wobei der Ansaugkrümmer umfasst: eine Kammer; einen Montageflansch; mehrere Einlasskanäle, die sich zwischen der Kammer und dem Montageflansch erstrecken; einen Umfangsabdichtbereich, der sich nur um einen Außenumfang des Montageflansches erstreckt; und eine zwischen den Montageflansch des Ansaugkrümmers und den Zylinderkopf gesetzte und zwischen benachbarten der Einlasskanäle befindliche Labyrinthdichtung, wobei die Labyrinthdichtung eine in einem von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildete Zunge und eine in dem anderen von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf ausgebildete Gegenrille umfasst.
Ansaugsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkrümmer mindestens einen die Zunge umfassenden Kunststoffformteil umfasst.
Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor, welches umfasst: einen Zylinderkopf, der einen daran angebrachten unteren Ansaugkrümmer aufweist; einen an dem unteren Ansaugkrümmer angebrachten Ansaugkrümmer, wobei der Ansaugkrümmer umfasst: eine Kammer; einen Montageflansch; mehrere Einlasskanäle, die sich zwischen der Kammer und dem Montageflansch erstrecken; einen Umfangsabdichtbereich, der sich nur um einen Außenumfang des Montageflansches erstreckt; und eine zwischen den Montageflansch des Ansaugkrümmers und den unteren Ansaugkrümmer gesetzte und zwischen benachbarten der Einlasskanäle befindliche Labyrinthdichtung, wobei die Labyrinthdichtung eine in einem von Ansaugkrümmer und unterem Ansaugkrümmer ausgebildete Zunge und eine in dem anderen von Ansaugkrümmer und unterem Ansaugkrümmer ausgebildete Gegenrille umfasst.