DE102016121293A1

DE102016121293A1 - Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit Luft-Ansaugleitung und Einleitstelle einer zweiten Leitung sowie Verfahren zur Herstellung eines Bereiches einer solchen Luft-Ansaugleitung

Info

Publication number: DE102016121293A1
Application number: DE102016121293.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schuler; Bertram Seydell
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit einer stromaufwärts eines Brennraumes der Brennkraftmaschine angeordneten Luft-Ansaugleitung (10), wobei die Luft-Ansaugleitung (10) eine Einleitstelle (14) mit einer Mündungsöffnung (18) aufweist, an welcher eine zweite Leitung in die Luft-Ansaugleitung (10) mündet, wobei die Innenwand (28) der Luft-Ansaugleitung (10) in einem sich zumindest teilweise über die Einleitstelle (14) erstreckenden Sicherheitsbereich (30) mit einem hydrophoben Werkstoff versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bereichs einer Luft-Ansaugleitung (10) eines Ansaugtraktes (24) einer Brennkraftmaschine

Description

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit einer Luft-Ansaugleitung und einer Einleitstelle einer zweiten Leitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bereiches einer Luft-Ansaugleitung mit einer, eine Mündungsöffnung aufweisenden Einleitstelle eines Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine.
In DE 20 2005 020 261 U1 wird eine als Kurbelgehäuseentlüftungskanal bezeichnete Kurbelgehäuseentlüftungsleitung beschrieben, die zumindest in einem Abschnitt eine für Wasser anti-adhäsive Innenoberfläche aufweist. Die Innenoberfläche soll von einer auf ein Stützmaterial aufgebrachten Beschichtung gebildet sein und insbesondere mittels Besprühen, Lackieren oder Tauchen in dem Entlüftungskanal aufgebracht werden. Auf die Gestaltung einer Luft-Ansaugleitung im Bereich einer Einleitstelle wird nicht Bezug genommen.
Aus DE 10 2008 043 768 A1 ist es bekannt, im Inneren einer Mediumleitung ein Vibrationselement anzuordnen, um einer Vereisung der Mediumleitung entgegenzuwirken. Als Mediumleitung wird in dem Dokument vor allem auf Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen Bezug genommen. Es wird darüber hinaus auf das Aufbringen einer Lotuseffektbeschichtung auf eine Innenwand einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung Bezug genommen. Es wird auch beschrieben, dass die Beschichtung auf der Innenseite eines zylindrischen Einsatzes aufgebracht werden kann, welcher in die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung eingeschoben wird. Auf die Verwendung eines solchen Vibrationselements in einer Luft-Ansaugleitung im Bereich einer Einleitstelle wird nicht Bezug genommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ansaugtrakt mit einer Luft-Ansaugleitung und einer Einleitstelle mit einer Mündungsöffnung sowie ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bereiches eines solchen Ansaugtraktes zur Verfügung zu stellen, mit welchen die Vermeidung von Eisablagerungen im Bereich der Luft-Ansaugleitung weiter verbessert wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine umfasst eine stromaufwärts mindestens eines Brennraumes der Brennkraftmaschine angeordnete Luft-Ansaugleitung. Die Luft-Ansaugleitung weist eine Einleitstelle mit einer Mündungsöffnung auf, an welcher eine zweite Leitung in die Luft-Ansaugleitung mündet. Insbesondere ist die zweite Leitung eine Leitung, in welcher potentiell Wasser enthaltende Gase geführt werden, insbesondere solche Gase, die von einem Kurbelgehäuse und/oder von einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine in die Luft-Ansaugleitung zurückgeführt werden. Die zweite Leitung ist insoweit insbesondere eine Blow-by-Gas-Leitung oder eine Abgasrückführleitung. Die Innenwand der Luft-Ansaugleitung ist in einem sich zumindest teilweise über die Einleitstelle erstreckenden Sicherheitsbereich mit einem hydrophoben Werkstoff versehen.
Unter einem hydrophoben Werkstoff wird vorliegend ein Werkstoff verstanden, welcher einen Kontaktwinkel mit Wasser von mindestens 80°, bevorzugt mindestens 90° und besonders bevorzugt mindestens 120° oder mindestens 140° aufweist. Die Adhäsionskräfte hydrophober Werkstoffe gegenüber den Kohäsionskräften von Wasser sind besonders gering. Ein geeigneter hydrophober Werkstoff ist so gewählt, dass Wassertröpfchen an der Luft-Ansaugleitung bei bestimmungsgemäßem Betrieb einer Brennkraftmaschine nicht festfrieren. Der hydrophobe Werkstoff ist weiter bevorzugt resistent gegenüber in der Ansaugluft und in den aus der zweiten Leitung zugeführten Gasen enthaltenen Partikeln und/oder Chemikalien. Bevorzugte hydrophobe Werkstoffe sind insbesondere Kunststoffe, weiter bevorzugt thermoplastische Kunststoffe, Polyamide, Elastomere sowie Kautschuk, weiter bevorzugt Fluorkautschuk, sowie Silikone.
Durch die Anordnung eines hydrophoben Werkstoffes im Bereich der Innenwand der Luft-Ansaugleitung wird einem Festfrieren von Wassertropfen (insbesondere solchen Wassertropfen, die aus der zweiten Leitung in die Luft-Ansaugleitung gelangen) im Bereich der Mündungsstelle der Luft-Ansaugleitung dadurch entgegengewirkt, dass die Haftwirkung der Wassertropfen an dem hydrophoben Werkstoff verringert ist. Wassertropfen können insoweit vom Ansaugluftstrom besser beschleunigt und/oder mitgeführt werden. Das Risiko einer Beschädigung eines Verdichters eines Abgasturboladers oder anderer stromabwärts der Mündungsstelle angeordneter Elemente der Brennkraftmaschine durch sich lösende, festgefrorene Wassertropfen (d.h. Eispartikeln) ist damit deutlich reduziert bzw. vollständig eliminiert.
Wenn sich der Sicherheitsbereich zumindest teilweise über die Einleitstelle hinweg erstreckt, wird einem Festfrieren von Wassertropfen nicht nur unmittelbar im Bereich der Einleitstelle, sondern auch darüber hinaus entsprechend stromaufwärts und/oder stromabwärts der Einleitstelle entgegengewirkt. Bevorzugt ist der Sicherheitsbereich so gewählt, dass er sich zumindest auch über eine gewisse Länge in einen Bereich stromabwärts der Einleitstelle erstreckt. Weiter bevorzugt erstreckt sich der Sicherheitsbereich zumindest über die Hälfte des Umfangs auf der der Mündungsöffnung gegenüberliegenden Seite der Luft-Ansaugleitung, besonders bevorzugt über mindestens 60 Prozent, mindestens 70 Prozent oder mindestens 80 Prozent des Umfangs.
Der hydrophobe Werkstoff kann in Form einer Beschichtung an der Innenwand der Luft-Ansaugleitung aufgebracht sein, das heißt durch Lackieren, Abscheiden, Aufspritzen oder sonstiges Besprühen der Innenwand.
Alternativ oder in Ergänzung dazu kann ein separat hergestelltes Teilelement aus einem hydrophoben Werkstoff in der Luft-Ansaugleitung angeordnet sein. Bei einem solchen Teilelement kann es sich um ein separates Element handeln, das als separates Teilstück der Luft-Ansaugleitung in dem Ansaugtrakt eingesetzt ist und somit einen selbständigen Teil der Luft-Ansaugleitung mit der Einleitstelle bildet. Dabei kann es sich entweder um ein Teilelement handelt, das als Innenauskleidungselement in einem, dieses Teilelement umhüllenden Grundkörper angeordnet ist oder um ein Teilelement, das einen selbständigen Teil der Luft-Ansaugleitung bildet und somit außenseitig nicht von einem weiteren Element umhüllt ist. Ein Vorteil eines separat hergestellten Teilelementes ist, dass dieses leicht austauschbar in der Luft-Ansaugleitung angeordnet werden kann. Ein Abblättern oder Lösen des hydrophoben Werkstoffes, wie es bei einer Beschichtung vorkommen kann, ist für separat hergestellte Teilelemente aus einem hydrophoben Werkstoff nicht zu erwarten. Die Anordnung eines separaten Teilelementes weist eine besonders gute Dauerhaltbarkeit auf.
Ein separat hergestelltes Teilelement ist insbesondere durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrusion hergestellt.
Ein Teilelement als Innenauskleidungselement innerhalb eines dieses Innenauskleidungselement radial außenseitig umgebenden Grundkörpers ist dann von Vorteil, wenn der hydrophobe Werkstoff aufgrund des Preises oder aufgrund anderer Materialeigenschaften (z.B. der Formstabilität) nicht als Grundkörper geeignet oder bevorzugt ist. Bevorzugt erstreckt sich ein Teilelement - zumindest in einem sich in Hauptströmungsrichtung der Luft-Ansaugleitung betrachtet unmittelbar an die Eintrittsöffnung anschließenden Bereich - über mehr als 50 Prozent des Umfangs der Innenwand des Grundkörpers, besonders bevorzugt über mehr als 90 Prozent oder über den gesamten Umfang. Das Innenauskleidungselement kann insbesondere ein nachträglich in den Grundköper montiertes Einsteckelement oder ein (z.B. mit Kunststoff) umspritztes Einlegeteil sein. Bei dem Grundkörper handelt es sich insbesondere um einen sich über die Einleitstelle erstreckenden Bereich der Luft-Ansaugleitung.
Bevorzugt ist die Wandstärke des Innenauskleidungselementes größer als 0,5 mm, vorzugsweise größer als 0,8 mm und besonders bevorzugt größer als 1,0 mm.
Die Wandstärke des Grundkörpers der Luft-Ansaugleitung ist bevorzugt größer als 1,5 mm, weiter bevorzugt größer als 2,0 mm und besonders bevorzugt größer als 2,5 mm.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform erstreckt sich der Sicherheitsbereich zumindest vollständig über die Einleitstelle. Damit ist gemeint, dass der Sicherheitsbereich - in Hauptströmungsrichtung der Luft-Ansaugleitung betrachtet - eine Länge aufweist, die mindestens der sich in Hauptströmungsrichtung erstreckenden Öffnungsweite der Mündungsöffnung entspricht.
Vorzugsweise erstreckt sich der Sicherheitsbereich über eine zusätzliche Länge von mindestens 5 mm, bevorzugt 10 mm und besonders bevorzugt mindestens15 mm stromaufwärts der Einleitstelle (ausgehend vom stromaufwärtigen Ende der Mündungsöffnung) und/oder über eine Länge von mindestens 10 mm, bevorzugt 15 mm und besonders bevorzugt mindestens 20 mm stromabwärts der Einleitstelle (ausgehend vom stromabwärtigen Ende der Mündungsöffnung). Insbesondere erstreckt sich der Sicherheitsbereich stromabwärts der Einleitstelle bis zu einem Eintrittsbereich in einen Verdichter eines Abgasturboladers oder bis zu einem Eintrittsbereich in ein Saugrohr. Einer Eisbildung wird damit von stromaufwärts der Einleitstelle bis zu dem Eintrittsbereich in einen Verdichter bzw. in ein Saugrohr vollständig entgegengewirkt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform weist das Innenauskleidungselement mindestens einen, sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz auf. Die Ausbildung eines solchen Schlitzes ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Teilelement als Einsteckelement vorgesehen ist und in einen Grundkörper nach Herstellung des Grundkörpers montiert werden soll, insbesondere durch Einpressen. Es wird insoweit auf einen erfindungsgemäßen Ansaugtrakt mit einem Innenauskleidungselement mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz verwiesen, wobei das Innenauskleidungselement in den Grundkörper nachträglich montiert ist, insbesondere eingepresst. Der Schlitz erhöht insoweit die Elastizität des Innenauskleidungselementes und ermöglicht es, das Innenauskleidungselement in radialer Richtung nach innen zusammenzupressen, um es zu montieren. Der Schlitz erstreckt sich vorzugweise über die gesamte Länge des Innenauskleidungselementes und ist weiter bevorzugt so angeordnet, dass er sich über die Mündungsöffnung erstreckt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist an dem Teilelement mindestens ein, sich außenseitig in radialer Richtung erstreckendes Positionierelement ausgebildet oder angeordnet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen angeformten Vorsprung in Form einer Rippe. Ein Positionierelement kann sich in Längsrichtung, in Umfangsrichtung oder in beide Richtungen quer erstrecken, beispielsweise wendelförmig um den Außenumfang des Teilelements. Ein Positionierelement oder mehrere Positionierelemente können im Falle eines nachträglich montierten Teilelements als Positionierhilfe dienen und so beispielsweise die Relativlage zwischen einem Teilelement und einem Grundkörper vorgeben. In diesem Fall müssen an dem Grundkörper korrespondierende Positionierelemente ausgebildet sein, beispielsweise mit Rippen korrespondierende Vertiefungen.
Wenn ein Teilelement durch Umspritzen innerhalb eines Grundkörpers festgelegt ist, können Positionierelemente insoweit als Verzahnungsstruktur dienen, als sich bei der Herstellung zusätzlich zu einer relativen Festlegung der Elemente durch den Stoffschluss und einen etwaig eingesetzten Haftvermittler auch eine formschlüssige Festlegung in bestimmten Richtungen ergibt. Beispielsweise kann durch eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Rippe an einem Teilelement eine formschlüssige Verbindung in Längsrichtung erzielt werden, weil der Grundkörper und die Rippe nach der Herstellung des Grundkörpers eine Verzahnungsstruktur bilden.
Als Positionierelemente geeignet sind auch andere geometrische Strukturen, beispielsweise sich pilzkopfartig oder schwalbenschwanzartig in radialer Richtung nach außen erstreckende Strukturen, die durch Umspritzen oder Einpressen von einem komplementär ausgebildeten Grundkörper umschlossen sind.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist zwischen dem Teilelement und der Innenwand der Luft-Ansaugleitung ein Haftvermittler angeordnet. Der Haftvermittler kann dabei vor der Montage des Teilelementes oder vor einem Umspritzen des Teilelementes außenseitig des Teilelementes aufgebracht werden. So kann die Haftung und somit die Dauerhaltbarkeit zwischen der Außenwand des Teilelements und der Innenwand der Luft-Ansaugleitung verbessert werden.
Der Sicherheitsbereich mit dem hydrophoben Material ist insbesondere derart ausgebildet oder angeordnet, dass sich in Strömungsrichtung betrachtet in einem Übergangsbereich stromaufwärts des Sicherheitsbereiches (d.h. in dem Übergangsbereich von der stromaufwärtigen Luft-Ansaugleitung zu dem Sicherheitsbereich) und/oder in einem Übergangsbereich stromabwärts des Sicherheitsbereiches (d.h. von dem Sicherheitsbereich zu der stromabwärtigen Luft-Ansaugleitung) ein querschnittserhaltender oder querschnittsvergrößernder Übergang ergibt. Mit anderen Worten ausgedrückt, soll der Sicherheitsbereich möglichst nicht in den Strömungsquerschnitt hineinragend ausgebildet sein, wodurch es zu Strömungsverlusten kommen würde.
Um dies zu erreichen, muss bei Verwendung eines Teilelementes in einem Grundkörper in dem Grundkörper eine sich in radialer Richtung erstreckende Vertiefung für das Teilelement vorgesehen sein, insbesondere wenn sich das Teilelement nur über einen Teil der Länge des Grundkörpers erstreckt.
Wenn ein querschnittsvergrößernder Übergang vorgesehen ist, ist es bevorzugt, in dem Übergangsbereich an dem Teilelement eine Fase auszubilden, so dass sich der Querschnitt nicht sprungartig, sondern kontinuierlich erweitert. So können ungewünschte Turbulenzen und damit verbundene Strömungsverluste in der Luft-Ansaugleitung vermieden werden. Auch wird in diesem Fall der Wirkungsgrad eines etwaigen sich stromabwärts der Einleitstelle angeordneten Verdichters nicht negativ beeinflusst.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bereiches einer Luft-Ansaugleitung eines Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine mit einer eine Mündungsöffnung aufweisenden Einleitstelle einer zweiten Leitung, insbesondere einen wie vorstehend beschriebenen Ansaugtrakt, mit mindestens folgenden Verfahrensschritten:

a) Herstellen eines Innenauskleidungselementes aus hydrophobem Material durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrusion,
b) Herstellen eines Grundkörpers der Luft-Ansaugleitung,
c) Einpressen des Innenauskleidungselementes in den Grundkörper oder sonstiges Montieren des Innenauskleidungselementes in dem Grundkörper.

Optional kann insbesondere noch folgender Verfahrensschritt vorgesehen sein:

d) zusätzliches stoffschlüssiges, formschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Verbinden von Grundkörper und Innenauskleidungselement.

Auch der Grundkörper der Luft-Ansaugleitung kann durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrusion hergestellt werden. Das Innenauskleidungselement kann insbesondere eine oder mehrere der vorstehend im Detail beschriebenen Eigenschaften aufweisen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass entsprechende Ansaugtrakte auch relativ einfach und kostengünstig nachträglich im Wege einer Nachrüstlösung hergestellt werden können. Der Grundkörper einer Luft-Ansaugleitung kann im Wesentlichen auf gleiche Art und Weise hergestellt werden wie bisher. Es muss lediglich ggf. die Innengeometrie angepasst bzw. nachträglich überarbeitet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein alternatives Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bereiches einer Luft-Ansaugleitung eines Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine mit einer eine Mündungsöffnung aufweisenden Einleitstelle einer zweiten Leitung, insbesondere eines wie vorstehend beschriebenen Ansaugtraktes, mit mindestens folgenden Verfahrensschritten:

a) Herstellen eines Innenauskleidungselement aus hydrophobem Material durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrusion,
b) Einlegen des Innenauskleidungselementes in ein Werkzeug zur Durchführung eines Spritzgießverfahrens,
c) Erzeugung eines Grundkörpers der Luft-Ansaugleitung durch Umspritzen des Innenauskleidungselementes.

Optional kann insbesondere noch folgender Verfahrensschritt vorgesehen sein:

Insbesondere kann betreffend Merkmal d) das Innenauskleidungselement vor der Montage bzw. vor dem Umspritzen außenseitig mit einem Haftvermittler versehen werden. Für eine Luft-Ansaugleitung aus einem Elastomer hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, als hydrophoben Werkstoff ebenfalls ein Elastomer zu verwenden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass das Innenauskleidungselement nach der Herstellung des Grundkörpers fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Montagefehler, die zu einer relativen Fehlausrichtung von Innenauskleidungselement und Grundkörper führen, sind damit ausgeschlossen. Das Gleiche gilt für eine spätere Relatiwerschiebung zwischen diesen Elementen aufgrund von Krafteinwirkungen in der Luft-Ansaugleitung.
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine Luft-Ansaugleitung in einer perspektivischen Darstellung,
2 eine erste Variante eines in die in 1 gezeigte Luft-Ansaugleitung einsetzbaren Teilelementes in einer perspektivischen Darstellung,
3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansaugtraktes mit der Luft-Ansaugleitung aus 1 und dem eingesetzten Teilelement aus 2 in einer Längsschnittdarstellung,
4 der mit IV gekennzeichnete Bereich aus 3 in einer vergrößerten Darstellung,
5 der mit V gekennzeichnete Bereich aus 3 in einer vergrößerten Darstellung,
6 eine zweite Variante eines Teilelementes mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz in einer perspektivischen Darstellung und
7 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansaugtraktes mit der Luft-Ansaugleitung aus 1 und dem Teilelement aus 6 in einer perspektivischen Ansicht in einem Längsschnitt.

In 1 ist eine Luft-Ansaugleitung 10 mit einem äußeren Grundkörper 12 dargestellt. In der Luft-Ansaugleitung 10 ist eine Einleitstelle 14 einer zweiten Leitung ausgebildet, von welcher in 1 nur ein Stutzen 16 dargestellt ist. Ansaugluft für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine wird durch die Luft-Ansaugleitung 10 von rechts oben nach links unten geführt. Bei dem Stutzen 16 der zweiten Leitung handelt es sich in der in 1 gezeigten Luft-Ansaugleitung 10 um ein den Stutzen 16 einer Blow-by-Gas-Leitung, durch welche Gase aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine in den Ansaugtrakt zurückgeführt werden.
In 2 ist ein Teilelement 20 in Form eines Innenauskleidungselementes 22 zur Anordnung in der in 1 gezeigten Luft-Ansaugleitung 10 dargestellt. Das Innenauskleidungselement 22 weist eine hohlzylindrische Grundform auf und ist vorliegend aus einem hydrophoben Werkstoff mittels Spritzgießen hergestellt. Die Wandstärke des Innenauskleidungselementes 22 beträgt vorliegend 1,5 mm.
3 zeigt eine Anordnung des Innenauskleidungselementes 22 in der Luft-Ansaugleitung 10. Diese Anordnung stellt einen erfindungsgemäßen Ansaugtrakt 24 dar, wobei während des bestimmungsgemäßen Betriebes der Brennkraftmaschine Ansaugluft entlang des Pfeils A durch den Ansaugtrakt 24 strömt.
Im Bereich der Einleitstelle 14 befindet sich eine Mündungsöffnung 18 der nicht dargestellten zweiten Leitung, welche eine fluidale Verbindung zwischen der zweiten Leitung und der Luft-Ansaugleitung 10 herstellt. Der Stutzen 16 der zweiten Leitung ist stromaufwärts der Mündungsöffnung 18 in der gezeigten Ausführungsform außenseitig von einem optionalen Heizelement 26 umgeben. Mit dem Heizelement 26 wird einer Eisbildung in diesem Bereich entgegengewirkt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, liegt das Innenauskleidungselement 22 unmittelbar an der Innenwand 28 des Grundkörpers 12 der Luft-Ansaugleitung 10 an. Das Innenauskleidungselement 22 erstreckt sich in Längsrichtung (d.h. in Hauptströmungsrichtung gemäß dem Pfeil A) über die Einleitstelle 14 mit der Mündungsöffnung 18 hinweg über einen Sicherheitsbereich 30. Der Sicherheitsbereich 30 erstreckt sich dabei sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Einleitstelle 14 der zweiten Leitung, d.h. er beginnt stromaufwärts der Mündungsöffnung 18, und er endet stromabwärts der Mündungsöffnung 18. Der Sicherheitsbereich 30 erstreckt sich vorliegend 15 mm stromaufwärts der Mündungsöffnung 18 und 20 mm stromabwärts der Mündungsöffnung 18. Ferner erstreckt sich das Innenauskleidungselement 22 mit dem Sicherheitsbereich 30 - mit Ausnahme des Bereichs der Mündungsöffnung 18 - über den vollen Umfang, d.h. es ist als Hohlzylinder ausgebildet.
Wie gut in 2 zu erkennen ist, weist das Innenauskleidungselement 22 im Bereich der Mündungsöffnung 18 einen als Positionierelement 34 dienenden Stutzen 32 auf. Der Stutzen 32 ragt im eingesetzten Zustand des Innenauskleidungselementes 22 aus der Luft-Ansaugleitung 10 in die Einleitstelle 14 hinein und bildet somit eine zumindest teilweise in den Stutzen 16 der zweiten Leitung hineinragende Innenverkleidung, um auch dort einer Eisbildung entgegenzuwirken (vgl. 1).
An dem Innenauskleidungselement 22 sind ferner eine außenseitig über den gesamten äußeren Umfang des Innenauskleidungselementes 22 radial hervorragende erste Rippe 36 und eine sich nur über einen Teil des äußeren Umfangs des Innenauskleidungselementes 22 erstreckende zweite Rippe 38 ausgebildet. Diese Rippen 36, 38 sind ebenfalls Positionierelemente 34, welche die Verbindung zwischen Grundkörper 12 und Innenauskleidungselement 22 mittels einer in Längsrichtung wirkenden Verzahnung verbessern.
Wie aus 3 ersichtlich, greift die erste Rippe 36 in eine als korrespondierendes Positionierelement 40 dienende erste Vertiefung 42 in der Innenwand 28 des Grundkörpers 12 der Luft-Ansaugleitung 10 ein. Die zweite Rippe 38 greift in eine als korrespondierendes Positionierelement 40 dienende zweite Vertiefung 44 in der Innenwand 28 des Grundkörpers 12 der Luft-Ansaugleitung 10 ein.
Wenn das Innenauskleidungselement 22 montiert, z.B. nachträglich eingepresst wird, dienen die Positionierelemente 34, 40 als Positionierhilfe und Sicherung der relativen Ausrichtung des Innenauskleidungselementes 22 zu dem Grundkörper 12. Die Vertiefungen 42, 44 müssen dann zuvor in dem Grundkörper 12 ausgebildet worden sein.
Wenn das Innenauskleidungselement 22 durch Umspritzen mit dem Grundkörper 12 verbunden wird, entstehen die Vertiefungen 42 beim Spritzgießprozess des Grundkörpers 12.
Unabhängig davon, wie die Verbindung zwischen Innenauskleidungselement 22 und Grundkörper 12 hergestellt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn an dem Grundkörper 12 im Bereich von Vertiefungen 42, 44 außenseitig entsprechende Verstärkungsrippen 62 vorgesehen sind, um die Materialstärke des Grundkörpers 12 über die Bereiche mit den Vertiefungen 42, 44 hinweg ungefähr gleich groß zu halten.
Stromaufwärts des Sicherheitsbereiches 30 sind an dem Grundkörper 12 der Luft-Ansaugleitung 10 mehrere Falten 46 ausgebildet, die einen flexiblen Bereich der Luft-Ansaugleitung 10 bilden. Der Sicherheitsbereich 30 bzw. das Innenauskleidungselement 22 erstreckt sich in der in 3 gezeigten Ausführungsform in Längsrichtung (d.h. in Hauptströmungsrichtung) des Ansaugtraktes 24 stromaufwärts bis zu der ersten Falte 46.
Wie insbesondere in 4 gut zu erkennen ist, ist ein stromaufwärtiger Übergangsbereich 48 zwischen dem Grundkörper 12 und dem Innenauskleidungselement 22 derart ausgebildet, dass sich in Strömungsrichtung betrachtet ein den Strömungsquerschnitt erhaltener Verlauf ergibt, d.h. die stromaufwärts gerichtete Stirnseite des Innenauskleidungselements 22 ragt nicht in den sich unmittelbar stromaufwärts anschließenden Strömungsquerschnitt des Grundkörpers 12 hinein und verkleinert diesen daher nicht.
Wie aus 5 ersichtlich ist, ist stromabwärts des Sicherheitsbereiches 30 bzw. des Innenauskleidungselementes 22 ein Eintrittstrichter 50 in einen Verdichter eines Abgasturboladers angeordnet. Dabei ist ein stromabwärtiger Übergangsbereich 52 zwischen dem Innenauskleidungselement 22 und dem Eintrittstrichter 50 derart ausgebildet, dass sich ein querschnittsvergrößernder Verlauf in Strömungsrichtung ergibt. Dazu ist an dem Innenauskleidungselement 22 eine Fase 54 ausgebildet.
Zur Herstellung einer wie in 3 gezeigten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansaugtraktes 24 wird zunächst das Innenauskleidungselement 22 mittels Spritzgussverfahren hergestellt, anschließend wird das Innenauskleidungselement 22 in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, und dann wird der Grundkörper 12 der Luft-Ansaugleitung 10 durch Umspritzen des Innenauskleidungselements 22 gebildet.
In den 6 und 7 ist eine zweite Variante eines Teilelementes 20 als Innenauskleidungselement 22 zusammen mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansaugtraktes 24 dargestellt. Zur Beschreibung der in 6 und 7 dargestellten zweiten Ausführungsformen werden für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente im Folgenden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie zur Beschreibung der ersten Ausführungsform in Verbindung mit den 1 bis 5.
Die in 6 gezeigte zweite Variante eines Innenauskleidungselementes 22 weist einen sich über die gesamte Länge des Innenauskleidungselementes 22 erstreckenden Schlitz 56 auf, der durch die Mündungsöffnung 18 verläuft. Ein derartiges Innenauskleidungselement 22 kann in die Luft-Ansaugleitung 10 sehr gut montiert werden, indem das Innenauskleidungselement 22 im Bereich des Schlitzes 56 radial nach innen elastisch zusammengedrückt und dann in die Luft-Ansaugleitung 10 eingeführt wird. Aufgrund der Elastizität des Werkstoffs des Innenauskleidungselements 22 legt sich dieses dann von innen an die Innenseite des Grundkörpers 10 an, wie in 7 zu erkennen ist.
Die zweite Ausführungsform des Innenauskleidungselementes 22 weist einen als Positionierelement 34 dienenden, sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Kragen 58 am stromaufwärtigen Endes des Innenauskleidungselementes 22 auf. Dieses kann als Anschlag für das oben beschriebene Einführen dienen und das Innenauskleidungselement 22 ferner während der späteren Nutzung des Ansaugtraktes 24 dauerhaft in seiner Lage sichern. Ferner sind als Positionierelemente im Bereich der Mündungsstelle 18 radial nach außen hervorragende Vorsprünge 60 ausgebildet.
Wie in 7 zu erkennen ist, wirken greifen die Positionierelemente 34 in korrespondierende Positionierelemente 40 an dem Grundkörper 12 der Luft-Ansaugleitung 10 ein. Der Kragen 58 ragt in einer in dem Grundkörper 10 im Bereich der ersten Falte 46 ausgebildete erste Vertiefung 64 hinein, und die Vorsprünge 60 ragen in eine als Positionierelement 40 dienende Vertiefung 66 im Bereich der Mündungsöffnung 18 der Einleitstelle 14 für die zweite Leitung hinein. Auch in der hier dargestellten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansaugtraktes 24 erstreckt sich der Sicherheitsbereich 30 bzw. das Innenauskleidungselement 22 über die gesamte Einleitstelle 14 hinweg stromaufwärts der Einleitstelle 14 und stromabwärts der Einleitstelle 14. Ebenfalls ist ein strömungsoptimierter Übergangsbereich 48 zwischen dem Grundkörper 10 und dem Innenauskleidungselement 22 vorgesehen, in welchem der Strömungsquerschnitt sich nicht verkleinert. Am stromabwärtigen Ende ist wiederum eine Fase 54 ausgebildet.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Luft-Ansaugleitung
12: Grundkörper
14: Einleitstelle
16: Stutzen einer zweiten Leitung
18: Mündungsstelle
20: Teilelement
22: Innenauskleidungselement
24: Ansaugtrakt
26: Heizelement
28: Innenwand
30: Sicherheitsbereich
32: Stutzen
34: Positionierelement (an einem Innenauskleidungselement)
36: erste Rippe
38: zweite Rippe
40: korrespondierendes Positionierelement (an einem Grundkörper)
42: Vertiefung
44: Vertiefung
46: Falte
48: stromaufwärtiger Übergangsbereich
50: Eintrittstrichter
52: stromabwärtiger Übergangsbereich
54: Fase
56: Schlitz
58: Kragen
60: Vorsprung
62: Verstärkungsrippen
64: Vertiefung
66: Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005020261 U1 [0002]
DE 102008043768 A1 [0003]

Claims

Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit einer stromaufwärts mindestens eines Brennraumes der Brennkraftmaschine angeordneten Luft-Ansaugleitung (10), wobei die Luft-Ansaugleitung (10) eine Einleitstelle (14) mit einer Mündungsöffnung (18) aufweist, an welcher eine zweite Leitung in die Luft-Ansaugleitung (10) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (28) der Luft-Ansaugleitung (10) in einem sich zumindest teilweise über die Einleitstelle (14) erstreckenden Sicherheitsbereich (30) mit einem hydrophoben Werkstoff versehen ist.
Ansaugtrakt nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein separat hergestelltes Teilelement (20) aus einem hydrophoben Werkstoff in der Luft-Ansaugleitung (10) angeordnet ist.
Ansaugtrakt nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilelement (20) als Innenauskleidungselement (22) innerhalb eines dieses Innenauskleidungselement (22) radial außenseitig umgebenden Grundkörpers (12) angeordnet ist.
Ansaugtrakt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sicherheitsbereich (30) vollständig über die Einleitstelle (14) erstreckt.
Ansaugtrakt nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenauskleidungselement (22) mindestens einen, sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (56) aufweist.
Ansaugtrakt nach einem der vier vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Teilelement (20) mindestens ein, sich in radialer Richtung außenseitig erstreckendes Positionierelement (34) ausgebildet oder angeordnet ist.
Ansaugtrakt nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Teilelement (20) und der Innenwand (28) der Luft-Ansaugleitung (10) ein Haftvermittler angeordnet ist.
Ansaugtrakt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsbereich (30) mit dem hydrophoben Material derart ausgebildet oder angeordnet ist, dass sich in Strömungsrichtung betrachtet in einem Übergangsbereich (48, 52) stromaufwärts des Sicherheitsbereichs (30) und/oder stromabwärts des Sicherheitsbereichs (30) ein querschnittserhaltender oder querschnittsvergrößernder Übergang ergibt.
Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bereichs einer Luft-Ansaugleitung (10) eines Ansaugtraktes (24) einer Brennkraftmaschine mit einer eine Mündungsöffnung (18) aufweisenden Einleitstelle (14) zur Verbindung einer zweiten Leitung, mit mindestens folgenden Verfahrensschritten: a) Herstellen eines Innenauskleidungselementes (22) aus hydrophoben Material durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrusion, b) Herstellen eines Grundkörpers (12) der Luft-Ansaugleitung (10), c) Einpressen des Innenauskleidungselementes (22) in den Grundkörper (12) oder sonstiges Montieren des Innenauskleidungselementes (22) in dem Grundkörper (12),
Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bereichs einer Luft-Ansaugleitung (10) eines Ansaugtraktes (24) einer Brennkraftmaschine mit einer eine Mündungsöffnung (18) aufweisenden Einleitstelle (14) einer zweiten Leitung mit mindestens folgenden Verfahrensschritten: a) Herstellen eines Innenauskleidungselementes (22) aus hydrophoben Material durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrusion, b) Einlegen des Innenauskleidungselementes (22) in ein Werkzeug zur Durchführung eines Spritzgießverfahrens, c) Erzeugung eines Grundkörpers (12) der Luft-Ansaugleitung (10) durch Umspritzen des Innenauskleidungselementes (22).