DE102011014541B4 - Air supply element for an internal combustion engine and method for manufacturing an air supply element - Google Patents
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Abstract
Luftzufuhrelement für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, mit einem Gehäuse (12), welches wenigstens zwei Auslässe (38) aufweist, die jeweiligen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet sind, um über sie den Zylindern angesaugte Verbrennungsluft zuzuführen, wobei in dem Gehäuse (12) des Luftzufuhrelements (10) und einstückig mit diesem ein Kanal (22) ausgebildet ist, über welchen Leckagegas aus einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine den Zylindern zuführbar ist, wobei der Kanal (22) wenigstens eine zumindest einem der Auslässe (38) zugeordnete Durchtrittsöffnung (28, 30, 32, 34) aufweist,und wobei das Gehäuse (12) eine Vorkammer (14) und einen die Auslässe (38) bereitstellenden Austrittsraum (18) bildet, welche durch eine Schwelle (16) voneinander abgegrenzt sind, wobei der Kanal (22) in dem die Schwelle (16) bildenden Material angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, dasseine jeweilige Durchtrittsöffnung (28, 30, 32, 34) in Strömungsrichtung des Leckagegases durch den Kanal (22) gesehen zwischen jeweils zwei Auslässen (38) angeordnet ist und/oder eine in Strömungsrichtung des Leckagegases durch den Kanal (22) gesehen erste Durchtrittsöffnung (28) des Kanals (22) kleiner ist als eine stromabwärts angeordnete zweite Durchtrittsöffnung (30).An air supply element for an internal combustion engine of a vehicle, comprising a housing (12) having at least two outlets (38) associated with respective cylinders of the internal combustion engine for supplying combustion air drawn thereto to the cylinders, wherein in the housing (12) of the air supply element (12). 10) and in one piece with this a channel (22) is formed, via which leakage gas from a crankcase of the internal combustion engine to the cylinders can be supplied, wherein the channel (22) at least one at least one of the outlets (38) associated with passage opening (28, 30, 32 , 34), and wherein the housing (12) forms an antechamber (14) and an outlet space (18) providing the outlets (38) which are delimited from one another by a sill (16), the channel (22) being in the the sill (16) forming material is arranged, characterized in that a respective passage opening (28, 30, 32, 34) in flow direction ng the leakage gas through the channel (22) seen between each two outlets (38) is arranged and / or seen in the flow direction of the leakage gas through the channel (22) first passage opening (28) of the channel (22) is smaller than a downstream arranged second passage opening (30).
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftzufuhrelement für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Ein Gehäuse des Luftzufuhrelements weist wenigstens zwei Auslässe auf, die jeweiligen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet sind. Bei an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine angeordnetem Luftzufuhrelement kann über die Auslässe den Zylindern angesaugte Verbrennungsluft zugeführt werden. In dem Gehäuse des Luftzufuhrelements und einstückig mit diesem ist ein Kanal ausgebildet, über welchen Leckagegas aus einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine den Zylindern zuführbar ist. Hierbei weist der Kanal wenigstens eine Durchtrittsöffnung auf, welche zumindest einem der Auslässe zugeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fertigen eines solchen Luftzufuhrelements.The invention relates to an air supply element for an internal combustion engine of a vehicle. A housing of the air supply element has at least two outlets, which are assigned to respective cylinders of the internal combustion engine. When arranged on a cylinder head of the internal combustion engine air supply element can be supplied via the outlets of the cylinders sucked combustion air. In the housing of the air supply element and integrally with this, a channel is formed, via which leakage gas from a crankcase of the internal combustion engine to the cylinders can be supplied. In this case, the channel has at least one passage opening which is associated with at least one of the outlets. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing such an air supply element.
Die
Die
Des Weiteren ist aus der
Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ansaugvorrichtungen für Verbrennungsluft hat es sich als schwierig herausgestellt, die gewünschte gleichmäßige Verteilung der Leckagegase auf die Zylinder auch tatsächlich zu erreichen.In these known from the prior art aspirators for combustion air, it has been found difficult to actually achieve the desired uniform distribution of the leakage gases to the cylinder.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Luftzufuhrelement der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Fertigen eines solchen Luftzufuhrelements zu schaffen, welches eine besonders gleichmäßige Verteilung des Leckagegases auf die Zylinder ermöglicht.Object of the present invention is therefore to provide an air supply element of the type mentioned above and a method for manufacturing such an air supply element, which allows a particularly uniform distribution of the leakage gas to the cylinder.
Diese Aufgabe wird durch ein Luftzufuhrelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Pateritansprüchen angegeben.This object is achieved by an air supply element having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent Pateritansprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Luftzufuhrelement bildet das Gehäuse eine Vorkammer und einen die Auslässe bereitstellenden Austrittsraum. Die Vorkammer und der Austrittsraum sind durch eine Schwelle voneinander abgegrenzt, wobei der Kanal in dem die Schwelle bildenden Material angeordnet ist. Durch das Vorsehen der Schwelle sichergestellt, dass das Gehäuse ausreichend Material aufweist, um in dem Material des Gehäuses den Kanal überhaupt auszubilden zu können. Darüber hinaus sorgt die Strömungsfügung der angesaugten Verbrennungsluft aus der Vorkammer über die Schwelle in den Austrittsraum dafür, dass der Luftstrom der angesaugten Verbrennungsluft beruhigt ist, wenn er durch die Auslässe hindurchtritt. Beim Überstreichen der Schwelle nimmt die Ansaugluft zudem die aus den Durchtrittsöffnungen des Kanals austretenden Leckagegases mit, so dass ein besonders gleichmäßiger Eintrag des Leckagegases in die Zylinder erreicht wird.In the case of the air supply element according to the invention, the housing forms an antechamber and an exit space providing the outlets. The pre-chamber and the exit space are delimited from one another by a threshold, wherein the channel is arranged in the material forming the threshold. By providing the threshold, it is ensured that the housing has sufficient material to be able to form the channel in the material of the housing at all. In addition, the flow passage of the intake combustion air from the pre-chamber through the threshold into the discharge space ensures that the air flow of the intake combustion air is calmed as it passes through the outlets. When sweeping the threshold, the intake air also takes with it the leaking from the passage openings of the channel leakage gas, so that a particularly uniform entry of the leakage gas is achieved in the cylinder.
Zugleich ist die Fertigung des Kanals besonders aufwandsarm, da nicht eine Rohrleitung in die Ansaugvorrichtung montiert zu werden braucht. Wenn das Luftzufuhrelement eine in der Vorkammer angeordnete Drosselklappe aufweist, ist zudem durch den stromabwärts der Drosselklappe vorgesehenen Eintrag des Leckagegases in die Verbrennungsluft sichergestellt, dass es auch bei sehr kalter Außentemperatur nicht zu einem Vereisen der Drosselklappe kommt, wenn mit dem Leckagegas Wasser mitgeführt wird.At the same time, the production of the channel is particularly costly because it does not need a pipe to be mounted in the aspirator. If the air supply element has a throttle valve arranged in the pre-chamber, the entry of the leakage gas into the combustion air provided downstream of the throttle valve ensures that the throttle valve does not freeze even when the outside temperature is very cold, if water is carried along with the leakage gas.
Um eine besonders gute Verteilung der Leckagegase auf die Auslässe zu erreichen, ist eine jeweilige Durchtrittsöffnung in Strömungsrichtung des Leckagegases durch den Kanal gesehen zwischen jeweils zwei Auslässen angeordnet. Insbesondere, wenn die Durchtrittsöffnung mittig zwischen den Auslässen angeordnet ist, ist ein besonders gleichmäßiges Zumischen des Leckagegases zu der Verbrennungsluft erreichbar. In order to achieve a particularly good distribution of the leakage gases to the outlets, a respective passage opening in the flow direction of the leakage gas through the channel is arranged between each two outlets. In particular, when the passage opening is arranged centrally between the outlets, a particularly uniform admixing of the leakage gas to the combustion air can be achieved.
Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass eine in Strömungsrichtung des Leckagegases durch den Kanal gesehen erste Durchtrittsöffnung des Kanals kleiner ist als eine stromabwärts angeordnete zweite Durchtrittsöffnung. Durch diese abgestufte Ausbildung der Durchtrittsöffnungen kann sichergestellt werden, dass auch unterschiedlich weit vom Einlass in den Kanal beabstandeten Auslässen über die diesen zugeordnete Durchtrittsöffnung eine jeweils gleich große Menge Leckagegas zugeführt wird.Additionally or alternatively, it is provided that a first through-opening of the channel seen in the flow direction of the leakage gas through the channel is smaller than a second through-opening arranged downstream. By means of this graduated design of the passage openings, it is possible to ensure that outlets, which are spaced differently from the inlet into the channel, are supplied via the passage opening assigned to them to a respectively equal amount of leakage gas.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal in einem den Auslässen nahen Fußbereich der Schwelle angeordnet. Hier ist besonders viel Material zum Ausbilden der Schwelle vorhanden. Des Weiteren befinden sich so die Durchtrittsöffnungen besonders nahe an dem jeweiligen Auslass, so dass das Leckagegas erst unmittelbar vor dem Austreten aus dem jeweiligen Auslass in die den Zylindern zugemessene Verbrennungsluft eingebracht wird.In an advantageous embodiment of the invention, the channel is arranged in a near the outlets foot of the threshold. Here is a lot of material for forming the threshold available. Furthermore, the passage openings are thus located particularly close to the respective outlet, so that the leakage gas is introduced into the combustion air metered into the cylinders only immediately before it leaves the respective outlet.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn in einem Bodenbereich des Austrittsraums auf der Höhe der Durchtrittsöffnung eine Vertiefung vorgesehen ist, welche zum vorübergehenden Sammeln einer gegebenenfalls mit dem Leckagegas mitgeführten Flüssigkeit ausgebildet ist. Dann tritt nämlich eine solche Flüssigkeit nicht unmittelbar zusammen mit dem Leckagegas über die Auslässe in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ein. Vielmehr wird die Flüssigkeit aus der Vertiefung den Auslässen nach und nach zugeführt. Insbesondere kann die Flüssigkeit bei warmgelaufener Verbrennungskraftmaschine verdampfen und dann so über die Auslässe in die Zylinder eintreten, dass die Verbrennung besonders gleichmäßig verläuft.It is furthermore advantageous if, in a bottom area of the outlet space, a depression is provided at the level of the passage opening, which recess is designed for the temporary collection of a liquid possibly entrained with the leakage gas. In fact, such a liquid does not enter the cylinders of the internal combustion engine directly together with the leakage gas via the outlets. Rather, the liquid from the recess is gradually fed to the outlets. In particular, the liquid may evaporate when the internal combustion engine has warmed up and then enter the cylinders via the outlets in such a way that the combustion proceeds particularly uniformly.
Besonders solide, beständig und exakt lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Gehäuse als Gussbauteil fertigen. Hierbei kann Sandgießverfahren oder ein Kokillengießverfahren zum Einsatz kommen, wobei als Werkstoff für das Gussbauteil eine Aluminiumlegierung vorteilhaft ist.Particularly solid, durable and accurate can be produced as a cast component according to a further advantageous embodiment of the invention, the housing. This sand casting or a Kokillengießverfahren can be used, with an aluminum alloy is advantageous as a material for the cast component.
Bevorzugt sind der Kanal und die Durchtrittsöffnungen in dem Gießverfahren gebildet, durch welches das Gehäuse des Luftzufuhrelements bereitgestellt wird. Es kann so ein Bearbeitungsschritt zum gesonderten Herstellen des Kanals oder der Durchtrittsöffnungen entfallen, was besonders kostengünstig ist.Preferably, the channel and the passage openings are formed in the casting process, by which the housing of the air supply element is provided. It can be omitted as a processing step for separately producing the channel or the passage openings, which is particularly cost.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind der Kanal und die Durchtrittsöffnungen durch ein spanabtragendes Verfahren gebildet. Es können so äußerst geringe Abweichungen der Lage und der Maße des Kanals und der Durchtrittsöffnungen von jeweiligen Solllagen und Sollmaßen erreicht werden. Der Kanal und die Durchtrittsöffnungen können insbesondere durch Bohren in der Schwelle ausgebildet werden.In an alternative embodiment of the invention, the channel and the passage openings are formed by a chip removing process. It can be achieved as small deviations of the position and the dimensions of the channel and the openings of respective desired positions and nominal dimensions. The channel and the passage openings can be formed in particular by drilling in the threshold.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fertigen eines Luftzufuhrelements für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs wird ein Gehäuse gebildet, welches wenigstens zwei Auslässe aufweist. Über die Auslässe ist angesaugte Verbrennungsluft jeweiligen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine zuführbar. In dem das Gehäuse des Luftzufuhrelements bereitstellende Material wird ein Kanal ausgebildet, über welchen Leckagegas aus einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine den Zylindern zuführbar ist. In den Kanal wird wenigstens eine zumindest einem der Auslässe zugeordnete Durchtrittsöffnung eingebracht. Aus dem das Gehäuse bereitstellenden Material werden eine Vorkammer, ein die Auslässe bereitstellender Austrittsraum sowie eine Schwelle gebildet, welche die Vorkammer von dem Austrittsraum abgrenzt. Der Kanal wird in dem die Schwelle bildenden Material ausgebildet.In the method according to the invention for manufacturing an air supply element for an internal combustion engine of a vehicle, a housing is formed which has at least two outlets. By means of the outlets, aspirated combustion air can be fed to respective cylinders of the internal combustion engine. In which the housing of the air supply element providing material, a channel is formed, via which leakage gas from a crankcase of the internal combustion engine to the cylinders can be fed. In the channel at least one at least one of the outlets associated passage opening is introduced. From the material providing the housing, an antechamber, an outlet space providing the outlets as well as a threshold are formed, which delimits the antechamber from the exit space. The channel is formed in the material forming the threshold.
Die für das erfindungsgemäße Luftzufuhrelement beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Fertigen eines Luftzufuhrelements.The advantages and preferred embodiments described for the air supply element according to the invention also apply to the method according to the invention for manufacturing an air supply element.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines zur Anbringung an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen Saugrohrs, wobei in einem Gehäuse des Saugrohres ein Kanal mit Durchtrittsöffnungen vorgesehen ist, über welche die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine gleichmäßig mit Leckagegas aus dem Kurbelgehäuse beaufschlagt werden können; -
2 das teilweise geschnittene Saugrohr gemäß1 , wobei der Schnitt durch den Kanal verläuft, welcher in einem Gießverfahren hergestellt ist; -
3 eine weitere teilweise geschnittene Ansicht des Saugrohrs gemäß1 , wobei der Kanal und die in diesem vorgesehenen Durchtrittsöffnungen durch Bohren hergestellt sind; und -
4 in einer Schnittansicht einen Bereich des Saugrohrs, in welchem Auslässe zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sind.
-
1 a perspective view of an intended for attachment to a cylinder head of an internal combustion engine suction pipe, wherein in a housing of the suction pipe, a channel is provided with passages through which the cylinders of the internal combustion engine can be uniformly supplied with leakage gas from the crankcase; -
2 the partially cut intake pipe according to1 the section passing through the channel made in a casting process; -
3 a further partially sectioned view of the suction pipe according to1 wherein the channel and the passage openings provided in it are made by drilling; and -
4 in a sectional view of a portion of the suction pipe, in which are formed outlets to the cylinders of the internal combustion engine.
Ein Saugrohr
Über eine gerade Bohrung
Das Gehäuse
Jeweils zwei Auslässen
Um die in
Bei der in
Insbesondere aus
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