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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftverteiler für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
EP 2 330 278 A1 wird ein Luftverteiler für eine Brennkraftmaschine beschrieben, über den den Zylindereinlässen der Brennkraftmaschine Verbrennungsluft zugeführt wird. Der Luftverteiler umfasst verschiedene Gehäuseteile aus Kunststoff, in denen ein Strömungskanal für die zuzuführende Verbrennungsluft verläuft. Im Strömungskanal ist eine verstellbare Drosselklappe angeordnet, über die der freie Querschnitt für den Luftstrom einstellbar und somit der Volumenstrom veränderbar ist.
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Die Brennkraftmaschine ist mit einer Abgasrückführung ausgestattet, deren Rückführleitung in den Luftverteiler einmündet. Hierzu ist im Luftverteiler ein zusätzlicher Sammelraum angeordnet, der in einem weiteren Gehäuseteil des Luftverteilers gebildet ist, welches mit dem den Strömungskanal aufweisenden Gehäuseteil verbunden ist. Von dem Sammelraum kann das eingeleitete Abgas über einen Verbindungskanal in den Strömungskanal für die Verbrennungsluft eines jeden Zylindereinlasses einströmen, wobei der Verbindungskanal in das Gehäuseteil mit dem Strömungskanal eingebracht ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden Luftverteiler für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem über einen Zusatzkanal ein zusätzliches, gasförmiges Fluid in den Strömungskanal für die Verbrennungsluft eingeleitet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Der erfindungsgemäße Luftverteiler kann für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, um den Zylindern der Brennkraftmaschine Verbrennungsluft zuzuführen. Der Luftverteiler weist mindestens zwei Gehäuseteile auf, wobei in mindestens einem Gehäuseteil ein Strömungskanal für die zuzuführende Verbrennungsluft gebildet ist. Der Strömungskanal kann ggf. von mindestens zwei Gehäuseteilen des Luftverteilers begrenzt sein. Die Gehäuseteile sind gemäß einer bevorzugten Ausführung aus Kunststoffmaterial. Die Gehäuseteile sind vorzugsweise fest miteinander verbunden, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise Reibschweißen.
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Der Luftverteiler weist einen Zusatzkanal auf, der in den Strömungskanal für die Verbrennungsluft einmündet. Über den Zusatzkanal kann ein Zusatzgas eingeleitet werden, das sich im Strömungskanal mit der Verbrennungsluft vermischt. Bei dem Zusatzgas handelt es sich beispielsweise um Entlüftungsgase aus dem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine, um Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine oder um Abgase, die über eine Abgasrückführungseinrichtung vom Abgasstrang als Teilstrom zurückgeführt werden. Das Zusatzgas wird über den Zusatzkanal in den Strömungskanal für die Verbrennungsluft eingeleitet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Luftverteiler ist der Zusatzkanal von einem Spalt gebildet, der zwischen zwei Gehäuseteilen des Luftverteilers liegt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass zwei Gehäuseteile des Luftverteilers lediglich in der Weise zueinander positioniert und befestigt werden müssen, dass ein zwischenliegender Spalt gebildet ist, welcher mit dem Strömungskanal für die Verbrennungsluft strömungsverbunden ist. Es ist dagegen nicht erforderlich, innerhalb eines Gehäuseteils einen Zusatzkanal einzubringen, wodurch sich produktionstechnische Vereinfachungen ergeben. Insbesondere für den Fall, dass die Gehäuseteile im Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt werden, vereinfacht sich das Werkzeug für die Gehäuseteile, da Zusatzwerkzeuge wie z. B. Schieber entfallen können, die ansonsten zur Herstellung von Kanälen in Spritzgussbauteilen erforderlich sind.
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Der Spalt zwischen den Gehäuseteilen hat außerdem den Vorteil, dass bei einer Verbindung der Gehäuseteile im Wege des Schweißens, insbesondere im Wege des Reibschweißens, eine Relativbewegung zwischen den Gehäuseteilen erforderlich ist, was durch den zwischenliegenden Spalt vereinfacht wird. Insgesamt reduziert sich aufgrund des Spalts die Kontaktfläche zwischen den Gehäuseteilen, so dass geringere Kräfte für die Vibrationsbewegung eines Gehäuseteils erforderlich sind, um das Reibschweißen durchzuführen. Nur außerhalb des Spalts liegen die Gehäuseteile auf Kontakt zueinander, in diesem Kontaktbereich findet die Reibschweißverbindung statt. Durch eine langgestreckte Öffnungsfläche eines schmalen Spalts in etwa quer zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases wird eine gute Vermischung des eingeleiteten Zusatzgases mit dem Verbrennungsgas bewirkt.
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In einer zweckmäßigen Ausführung weisen die Gehäuseteile, zwischen denen der Spalt angeordnet ist, jeweils einen sich zur Längsachse des Strömungskanals winklig erstreckenden Flansch auf, wobei die Flansche zueinander benachbart und mit Abstand angeordnet sind und der Spalt bzw. Zusatzkanal zwischen den beiden Flanschen verläuft. Die Flansche sind beispielsweise von einem radial nach außen gerichteten Kragen an den Gehäuseteilen gebildet. Der Winkel, unter dem sich ein Flansch zur Längsachse des Strömungskanals erstreckt, liegt in einem Winkelbereich größer als 0° bis maximal 90°. Die einander zugewandten Flanschseiten, zwischen denen der Spalt liegt, verlaufen vorzugsweise parallel.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung erstreckt sich der Spalt im Mündungsbereich zum Strömungskanal in Umfangsrichtung – bezogen auf die Längsachse des Strömungskanals in etwa quer zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases – über einen größeren Winkelbereich, beispielsweise von mindestens 90°. Ggf. erstreckt sich der Spalt über einen Winkelbereich bis 180° oder annähernd 180° im Mündungsbereich zum Strömungskanal. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sich der Mündungsbereich zwischen Zusatzkanal und Strömungskanal über eine verhältnismäßig große Verteilfläche erstreckt, wodurch die Durchmischung des Zusatzgases mit der Verbrennungsluft im Strömungskanal verbessert wird. Gemäß bevorzugter Ausführung ist der Mündungsbereich teilkreisförmig ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in den Luftverteiler eine einstellbare Drosselklappe integriert, über die der Verbrennungsluftstrom im Strömungskanal einstellbar ist. Der Zusatzkanal mündet vorzugsweise stromab der Drosselklappe in den Strömungskanal. Es kommen jedoch auch Ausführungen in Betracht, bei denen der Zusatzkanal stromauf der Drosselklappe in den Strömungskanal einmündet.
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Der Zusatzkanal ist vorzugsweise geradlinig oder geradflächig ausgebildet. Es kann zweckmäßig sein, dass sich der Zusatzkanal aus zumindest zwei geradlinigen oder geradflächigen, jedoch winklig zueinander stehenden Kanalabschnitten zusammensetzt. In einer alternativen Ausführung weist der Zusatzkanal zumindest einen gekrümmten Kanalabschnitt auf, der entweder in einer Ebene liegt oder im Raum gekrümmt ist.
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Der Kontaktabschnitt, in dem die Gehäuseteile miteinander verbunden sind, liegt auf Abstand zu dem Zusatzkanal. Es kann zweckmäßig sein, an zumindest einem Gehäuseteil, ggf. an beiden Gehäuseteilen, Kontaktflansche anzuordnen, die unter einem Winkel zur Ebene bzw. zur Längserstreckung des Zusatzkanals stehen. Soweit der Zusatzkanal zwischen zwei Flanschen an den Gehäuseteilen liegt, erstrecken sich die Kontaktflansche unter einem Winkel zu diesen den Zusatzkanal begrenzenden Flanschen. Beispielsweise verlaufen die den Zusatzkanal begrenzenden Flansche in Radialrichtung zur Längsachse des Strömungskanals und erstrecken sich die Kontaktflansche orthogonal zu diesen Flanschen und verlaufen somit wiederum zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Strömungskanals. In jedem Fall ist es zweckmäßig, dass die Kontaktflansche unter einem Winkel zum Zusatzkanal stehen, der größer als 0° ist und maximal 90° beträgt.
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An einem Gehäuseteil ist, gemäß vorteilhafter Ausführung, ein Gehäusestutzen mit einem darin eingebrachten Kanal gebildet, der mit dem Zusatzkanal in Strömungsverbindung steht. Der Kanal im Gehäusestutzen mündet in den Zusatzkanal zwischen den zwei Gehäuseteilen. An den Gehäusestutzen kann eine Leitung, beispielsweise ein Schlauch angeschlossen werden, über den das Zusatzgas in den Luftverteiler eingeleitet wird.
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Der Zusatzkanal mündet in einem Winkelbereich zwischen 0° und 90° in den Strömungskanal ein. Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung liegt der Winkel bei 90°, in einer zweiten vorteilhaften Ausführung verläuft der Zusatzkanal benachbart zum Mündungsbereich parallel zur Längsachse des Strömungskanals, wobei sich der Strömungskanal im Mündungsbereich vorteilhafterweise radial aufweitet.
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Geometrische Beziehungen von Kanälen oder Gehäuseteilen können je nach betrachteter Schnittebene durch das Bauteil variieren. Bauteilkanten und Kanalausrichtungen sind vorteilhafterweise an den Entformungsrichtungen des Bauteils ausgerichtet, insbesondere bei Kunststoffbauteilen, die im Spritzgussverfahren hergestellt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. In den Figuren ist ein in der Realität im Raum komplex gekrümmtes Bauteil dargestellt. Die Schnittdarstellungen sind zum besseren Verständnis stark vereinfacht. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Luftverteilers für eine Brennkraftmaschine,
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2 in vergrößerter Einzeldarstellung den Luftverteiler mit dem Mündungsbereich eines Zusatzkanals in einen Strömungskanal für die zuzuführende Verbrennungsluft,
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3 den Luftverteiler in einem Längsschnitt mit zwei Gehäuseteilen, zwischen denen ein Spalt liegt, welcher den Zusatzkanal bildet,
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4 den Luftverteiler in einer Ausführungsvariante,
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5 eine weitere Ausführungsvariante des Luftverteilers.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 in Verbindung mit 2 ist ein Ansaugtrakt 1 für eine Brennkraftmaschine mit einem Luftverteiler 2 dargestellt, über den den Zylindern der Brennkraftmaschine Verbrennungsluft zuführbar ist. In den Luftverteiler 2 ist eine verstellbare Drosselklappe 7 integriert, über die der Verbrennungsluftstrom veränderlich einstellbar ist. Die Verbrennungsluft wird gemäß den Strömungspfeilen 8 durch den Luftverteiler 2 geführt.
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Die Verbrennungsluft strömt durch einen Strömungskanal 5 im Luftverteiler 2, der zumindest abschnittsweise von zwei Gehäuseteilen 3 und 4 des Luftverteilers radial begrenzt ist. Die Gehäuseteile 3 und 4 bestehen aus Kunststoff und sind beispielsweise durch Reibschweißen miteinander verbunden. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 3 und 4 ist im Bereich des Strömungskanals ein Spalt 6 ausgebildet, der in den Strömungskanal 5 radial einmündet. Der Spalt 6 bildet einen Zusatzkanal, über den ein Zusatzgas in den Strömungskanal 5 zusätzlich eingeleitet werden kann. Das Zusatzgas wird, wie mit den Strömungspfeilen 9 angedeutet, über einen Gehäusestutzen 10 in den Luftverteiler 2 eingeleitet, wobei der Kanal 11 im Gehäusestutzen 10 mit dem Spalt 6 zwischen den Gehäuseteilen 3 und 4 strömungsverbunden ist, so dass das Zusatzgas über den Kanal 11 und den Spalt bzw. Zusatzkanal 6 in den Strömungskanal 5 einmünden und sich mit der Verbrennungsluft im Strömungskanal vermischen kann. Bei dem Zusatzgas handelt es sich beispielsweise um Entlüftungsgase eines Kraftstofftanks der Brennkraftmaschine, es kommen aber auch sonstige Zusatzgase in Betracht, wie z. B. Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine oder Abgase einer Abgasrückführung.
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Wie der vergrößerten, perspektivischen Darstellung gemäß 2 zu entnehmen, erstreckt sich der Mündungsbereich des Zusatzkanals 6, der zwischen den benachbarten Gehäuseteilen 3 und 4 liegt, bezogen auf die Längsachse des Strömungskanals 5 in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung über einen Winkelbereich von ca. 180°. Dementsprechend kann das Zusatzgas über eine verhältnismäßig große Verteilfläche in den Strömungskanal 5 einströmen und sich gleichmäßig mit der Verbrennungsluft vermischen.
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In den 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungsvarianten des Luftverteilers 2 mit dem Zusatzkanal 6 zwischen den Gehäuseteilen 3 und 4 dargestellt. Gemäß 3 erstreckt sich radial zur Längsachse 17 des Strömungskanals 5 an den beiden Gehäuseteilen 3 und 4, die sich im Mündungsbereich des Zusatzkanals 6 in Richtung der Längsachse 17 aneinander schließen, jeweils in Radialrichtung ein Flansch 12 bzw. 13, wobei die einander zugewandten Flanschseiten der Flansche 12, 13 parallel verlaufen und auf Abstand zueinander liegen. Hierdurch ist der zwischenliegende Spalt 6 gebildet, welcher die Funktion eines Zusatzkanals hat und in Radialrichtung und damit in etwa orthogonal zur Längsachse 17 in den Strömungskanal 5 mündet.
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Der Zusatzkanal 6, durch den gemäß den Strömungspfeilen 9 das Zusatzgas geleitet wird, ist mit dem vorgelagerten Gehäusestutzen 10 bzw. dem darin angeordneten Kanal 11 strömungsverbunden, wobei an den Gehäusestutzen 10 eine Leitung für die Zufuhr des Zusatzgases angeschlossen werden kann. Der Kanal 11 im Gehäusestutzen 10 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel in etwa parallel versetzt zur Ebene des Zusatzkanals 6, die in etwa orthogonal zur Längsachse 17 liegt. Die Verbindung zwischen dem Kanal 11 und dem Zusatzkanal 6 erfolgt über einen kurzen Kanalabschnitt 11a, der in das Gehäuseteil 4 eingebracht ist und parallel zur Längsachse 17 verläuft. Der Gehäusestutzen 10 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig mit dem Gehäuseteil 4 ausgebildet.
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Rechtwinklig zu den Flanschen 12 und 13 erstreckt sich jeweils ein einteilig ausgebildeter Kontaktflansch 14 bzw. 15 an den Gehäuseteilen 3 bzw. 4. Zwischen den Kontaktflanschen 14 und 15 liegt ein Kontaktabschnitt 16, der beispielhaft als Vorsprung am Kontaktflansch 15 ausgebildet ist und den gegenüberliegenden Kontaktflansch 14 kontaktiert. Im Bereich dieses Kontaktabschnittes 16 erfolgt die feste Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen 3 und 4, insbesondere im Wege des Reibschweißens.
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Die Spaltausdehnung des Zusatzkanals 6 in Richtung der Längsachse 17 ist verhältnismäßig gering, sie ist kleiner als der Durchmesser des Kanals 11 im Gehäusestutzen 10.
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In der Ausführungsvariante gemäß 4 ist der Luftverteiler 2 weitgehend gleich wie in 3 ausgebildet. Unterschiedlich ist jedoch die Ausführung von Gehäusestutzen 10 und Zusatzkanal 6, da gemäß 4 die Seite des Luftkanals 6, welche dem Flansch 13 am Gehäuseteil 4 zugewandt ist, unmittelbar von dem Kanal 11 im Gehäusestutzen 10 gebildet ist. Im Unterschied zu 3 fehlt bei 4 ein Kanalabschnitt 11a, der beispielsweise parallel zur Längsachse 17 gerichtet ist und der in das Gehäuseteil 4 eingebracht ist. In der Ausführung gemäß 4 ist vielmehr der Kanal 11 im Gehäusestutzen 10 in Radialrichtung zur Längsachse 17 verlängert ausgebildet und reicht bis kurz vor den Strömungskanal 5, so dass der Zusatzkanal 6 im Bereich des verlängerten Kanals 11 eine größere Ausdehnung aufweist. Insgesamt wird durch die Ausführung gemäß 4 ein erleichterter Strömungsübertritt des Zusatzgases von dem Kanal 11 in den Zusatzkanal 6 erreicht. Zudem kann das Gehäuseteil 4 vereinfacht hergestellt werden, da der zusätzliche Kanalabschnitt 11a entfällt.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, die im Wesentlichen gleich ausgebildet ist wie das Ausführungsbeispiel gemäß 3 und ebenso wie dieses einen parallel zur Längsachse 17 verlaufenden Kanalabschnitt 11a zur Strömungsverbindung zwischen dem Kanal 11 im Gehäusestutzen 10 und dem Zusatzkanal 6 aufweist. Bei
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5 ist der Zusatzkanal 6 winklig ausgebildet und besitzt neben dem Kanalabschnitt, welcher in etwa radial zur Längsachse 17 des Strömungskanals 5 verläuft, einen weiteren Kanalabschnitt 6a, der in den Strömungskanal 5 einmündet. Der Kanalabschnitt 6a verläuft in etwa parallel zur Längsachse 17 des Strömungskanals 5 und liegt in einem Winkel zu dem Kanalabschnitt, welcher sich parallel zu dem Kanal 11 im Gehäusestutzen 10 erstreckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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