DE19517079A1

DE19517079A1 - Luftansaugvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19517079A1
Application number: DE19517079A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Eichlseder; Peter Staub
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-11-14

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der DE-B 10 61 129 aus.

Dieses Dokument zeigt und beschreibt für eine Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylindern eine Luftansaugvorrichtung mit einem Sammler, der über sämtliche Mündungen der maschineninternen Einlaßkanäle hinweg angeordnet ist. Dem Sammler ist in einem gemeinsamen Gehäuse stromauf ein Ladeluftkühler zugeordnet, wobei zu diesem Ladeluftkühler stromab angeordnete Luftleiteinrich tungen der gleichmäßigen Verteilung der Ansaugluft im Sammler über sämtliche Mündungen dienen.

Wie jedoch eine beispielhafte Darstellung in der gattungsbildenden DE-B 10 61 129 exemplarisch zeigt, ist lediglich die Anströmung der den Luftleiteinrichtungen gegenüberliegenden Mündungen der Einlaßkanäle günstig, während die weiterab liegenden Mündungen der Einlaßkanäle durch relativ starke Umlenkungen ungün stige Einströmverhältnisse mit Strahleinschnürungen und Verwirbelungen aufwei sen. Bei im Verhältnis zum Einström-Mündungsquerschnitt relativ kurzen Einlaß kanälen ist eine Beruhigung bzw. gezielte Strömungsausrichtung der Ansaugluft bzw. der Ladung bis zur gesteuerten Brennraum-Einlaßöffnung für einen im Hin blick auf die jeweilige Leistungsentfaltung günstigen Strömungsvorgang in nachtei liger Weise nicht bzw. kaum gegeben.

Zur Behebung dieses Nachteiles bei relativ kurzen, drallerzeugenden Einlaßka nälen ist es z. B. aus der DE-B 10 44 514 sowie der DE-A 27 10 321 bekannt, zur Beeinflussung der Strömung im jeweiligen Einlaßkanal in dessen Bereich der Ein ström-Mündung jeweils einen Drall beeinflussenden Einsatz vorzusehen. Jeder der bekannten Einsätze mit in sich starren Luftleitelementen kann auch verstellbar oder drehbeweglich im Mündungsbereich des jeweiligen Einlaßkanals vorgesehen sein.

Eine in sich durch Materialelastizität bewegliche Luftleiteinrichtung zur Änderung des Dralls in einem kurzen, drallerzeugenden Einlaßkanal ist aus der DE-B 20 35 939 bekannt.

Schließlich ist aus der DE-C 10 38 832 ein drallerzeugender Einlaßkanal in der Ausführung eines Spiralkanals bekannt, der sich stromauf der gesteuerten Brenn raum-Einlaßöffnung in zwei gegenläufig um eine Ventilachse geführte Teilkanäle gabelt, wobei parallel angeordnete Luftleitelemente die Aufspaltung der Kanal strömung in die Teilströmungen der Teilkanäle unterstützen.

Schlußendlich ist aus der DE-A 38 43 019 eine Luftansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt mit einem an eine Lufteinlaßkammer angeschlosse nen Luftauslaß zu einer Gemischbildungseinrichtung. Dem Luftauslaß ist an seiner kammerseitigen Einström-Mündung eine Luftleiteinrichtung zugeordnet, die aus sternförmig angeordneten, ebenen Luftleitelementen gebildet ist zur Erzielung einer drallfreien Strömung der Ansaugluft im Luftauslaß stromab seiner Einström- Mündung in Richtung der Gemischbildungseinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Luftansaugvorrichtung mit einem maschinennah angeordneten Sammler eine Anordnung von Luftleiteinrich tungen aufzuzeigen, die es ermöglichen, in sämtlichen Zylindern im wesentlichen identische, durch die gewählte Kanalgeometrie vorbestimmte Einströmvorgänge zu erzielen.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß die aus einem maschineninternen Einlaßkanal und einem externen Anschlußstutzen gebildete Lufteinlaßleitung im Anschlußstutzen eine Luftleiteinrichtung mit im wesentlichen parallel angeordneten Luftleitelementen umfaßt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung von mit Luftleiteinrichtungen ausgerüsteten Ansaugstutzen zwischen einem maschinennahen Sammler und den jeweiligen maschineninternen Einlaßkanälen ist neben einem einfachen und kompakten Auf bau der Luftansaugvorrichtung eine vorteilhafte Vergleichmäßigung der Ansaug luftströmung stromab der Einström-Mündungen der Einlaßkanäle erzielt. Dies ergibt insbesondere bei drallerzeugenden Einlaßkanälen auch bei ungleichmäßiger Anströmung aus dem Sammler in vorteilhafter Weise eine Vergleichmäßigung der Einzelzylinder-Drallniveaus, wobei die gleichmäßige Drallerzeugung für alle Zylin der eine vorteilhaft gute Motorfunktion ergibt.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die im Anschlußstutzen fest oder einsetzbar angeordnete Luftleiteinrichtung Luftleitelemente mit im wesentlichen stutzenkanal parallel gerichteten Abschnitten auf, an denen in Zu- und/oder Abströmrichtung gerichtete Umlenkfahnen angeordnet sind. Vorzugsweise sind die zuströmseitigen Umlenkfahnen in den Sammler hineinragend angeordnet und die abströmseitigen Umlenkfahnen in den Einlaßkanal.

Erzielt ist damit in vorteilhafter Weise einerseits eine frühzeitige Beeinflussung der Zuströmrichtung und andererseits eine nachhaltige Strömungsbeeinflussung im Einlaßkanal mit weitgehend makrowirbelfreier, laminarer Strömung.

Diese vorteilhafte Strömung kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zusätzlich durch ein Strömungsgitter stabilisiert sein. Die erfindungsgemäß gerich tete Strömungsleitung im Kanaleinlaufbereich wirkt sich gleichermaßen vorteilhaft aus auf einen drallerzeugend gestalteten oder drallerzeugend angeordneten Ein laßkanal. Weiter kann die Erfindung vorteilhaft bei einem mit mehreren Brennraum- Einlaßöffnungen verbundenen Einlaßkanal Verwendung finden ohne Einbußen an Drallniveau durch die Teilkanäle.

Mit der Erfindung ist auch eine gezielte Änderung des Drallniveaus realisierbar durch insbesondere last- und drehzahlabhängig verstellbare Luftleitelemente der Luftleiteinrichtungen.

Schließlich eröffnet die Erfindung die platzsparende Anordnung eines gemeinsa men Sammlers für zwei Zylinderkopfreihen eines V-Motors zwischen diesen Zylin derkopfreihen ohne Einbuße an Drallniveau mit dem weiteren Vorteil einer kompak ten Ausbildung des Sammlers, an dem die mit den Luftleiteinrichtungen ausge rüsteten Ansaugstutzen angeordnet sein können.

Im übrigen können erfindungsgemäß vorgesehene Luftleiteinrichtungen auch der gleichmäßigen Verteilung von rückgeführtem Abgas auf sämtliche Zylinder dienen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Bei spiels beschrieben.

Eine lediglich abschnittsweise gezeigte Luftansaugvorrichtung 1 für eine als V-Mo tor gestaltete Brennkraftmaschine 2 umfaßt einen zwischen geneigten Zylinder kopfreihen 3 angeordneten Sammler 4, der mit durch Hubventile 5 gesteuerte Brennraum-Einlaßöffnungen 6 über Lufteinlaßleitungen 7 in Verbindung steht. Zur Erzielung einer günstigen Lufteinströmung sind die jeweils aus einem maschinenin ternen Einlaßkanal 8 und einem externen Anschlußstutzen 9 gebildeten Luftein laßleitungen 7 im jeweiligen Anschlußstutzen 9 mit einer Luftleiteinrichtung 10 ausgerüstet, die im wesentlichen parallel angeordnete Luftleitelemente 11 umfaßt. Zweck der Luftleitelemente 11 ist eine auf kurzer Strecke zwischen dem maschi nennahen Sammler 4 und den Einström-Mündungen 12 der Einlaßkanäle 8 be wirkte gerichtete Luftströmung in den Einlaßkanälen 8 zur Steigerung des Liefer grades durch Reduzierung von Strömungsverlusten. Die Erfindung ist daher vor allem für drallerzeugende Einlaßkanäle, insbesondere für luftverdichtende Ein spritzmotoren, von Vorteil.

Zur Steigerung des Anteils an gerichteter Luftströmung bzw. gerichteter Strö mungsleitung weisen die in den am Sammler 4 einstückig angeordneten Anschluß stutzen 9 vorzugsweise fest angeordneten Luftleiteinrichtungen 10 Luftleitelemente 11 mit im wesentlich stutzenkanalparallel gerichteten Abschnitten 13 auf, an denen in Zu- und Abströmrichtung gerichtete Umlenkfahnen 14 und 15 angeordnet sind. Die zuströmseitigen Umlenkfahnen 14 sind in den Sammler 4 hineinragend ange ordnet und die abströmseitigen Umlenkfahnen 15 ragen in den jeweiligen Einlaß kanal 8 zur besseren Anpassung der gerichteten Luftströmung an den weiteren Kanalverlauf.

Weiter kann jede Luftleiteinrichtung 10 als ein aus quer zueinander angeordneten Luftleitelementen 11 und 16 gebildetes Strömungsgitter gestaltet sein zur zusätzli chen Stabilisierung der im wesentlichen laminaren Luftströmung.

Weiter kann bei drallerzeugenden Einlaßkanälen, die entweder drallerzeugend gestaltet oder drallerzeugend angeordnet sind, zur gezielten Änderung des Drall niveaus zumindest eine Gruppe der Luftleitelemente 11 bzw. 16 jeder Luftleitein richtung 10 insbesondere last- und drehzahlabhängig verstellbar angeordnet sein.

Ein hohes, gleichmäßiges Drallniveau in allen Zylindern der Brennkraftmaschine 2 ergibt auch die jeweilige Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Luft leiteinrichtung 10 stromauf eines stromab des jeweiligen Anschlußstutzen 9 mit mehreren Brennraum-Einlaßöffnungen 6 verbundenen, drallerzeugenden Einlaß kanales 8 (nicht gezeigt).

Die Erfindung ist nicht auf eine Luftansaugvorrichtung für eine als V-Motor gestal tete Brennkraftmaschine 2 mit einem für beide Zylinderkopfreihen 3 gemeinsamen Sammler 4 beschränkt, sie gilt auch für eine nicht gezeigte Luftansaugvorrichtung mit jeder Zylinderkopfreihe gesondert zugeordnetem Sammler. Daraus folgt auch die Anwendung der Erfindung an einer Reihen-Brennkraftmaschine mit maschi nennah angeordnetem Sammler.

Mit der Erfindung ist eine ungleichmäßige Anströmung aus dem jeweiligen Sammler auf relativ kurzer Strecke in eine gerichtete Strömungsleitung im Einlauf bereich jedes Einlaßkanales erzielt, womit einerseits durch eine gleichmäßige Drallerzeugung in allen Zylindern eine gute Motorfunktion erreicht ist und anderer seits mittels beweglicher Luftleitelemente das Drallniveau gezielt beeinflußbar ist.

Claims

1. Luftansaugvorrichtung für Brennkraftmaschinen,

- bei der eine Lufteinlaßleitung (7) eine gesteuerte Brennraum-Einlaß öffnung (6) mit einem Sammler (4) verbindet, der
- mit einer Luftleiteinrichtung (10) ausgerüstet ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die aus einem maschineninternen Einlaßkanal (8) und einem externen Anschlußstutzen (9) gebildete Lufteinlaßleitung (7) im An schlußstutzen (9) eine Luftleiteinrichtung (10) mit im wesentlichen parallel angeordneten Luftleitelementen (11) umfaßt.

2. Luftansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die im Anschlußstutzen (9) fest oder einsetzbar angeordnete Luft leiteinrichtung (10) Luftleitelemente (11) mit im wesentlichen stutzen kanalparallel gerichteten Abschnitten (13) aufweist, an denen
- in Zu- und/oder Abströmrichtung gerichtete Umlenkfahnen (14, 15) an geordnet sind.

3. Luftansaugvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die zuströmseitigen Umlenkfahnen (14) in den Sammler (4) hinein ragend und
- daß die abströmseitigen Umlenkfahnen (15) in den Einlaßkanal (8) hineinragend angeordnet sind.

4. Luftansaugvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Luftleiteinrichtung (10) als ein aus quer zueinander angeordne ten Luftleitelementen (11, 16) gebildetes Strömungsgitter gestaltet ist.

5. Luftansaugvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß zumindest eine Gruppe der Luftleitelemente (11, 16) einer Luft leiteinrichtung (10) insbesondere last- und drehzahlabhängig verstellbar ist.

6. Luftansaugvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung der Luftleiteinrichtung (10) für einen drallerzeugend gestal teten oder drallerzeugend angeordneten Einlaßkanal (8).

7. Luftansaugvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung der Luftleiteinrichtung (10) stromauf eines stromab des An schlußstutzens (9) mit mehreren Brennraum-Einlaßöffnungen (6) verbunde nen, drallerzeugenden Einlaßkanales (8).

8. Luftansaugvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch die jeweilige Verwendung der Luftleiteinrichtung (10) im Anschlußstutzen (9) zu einem oder mehreren Sammlern (4) zwischen zueinander geneigt ange ordneten Zylinderkopfreihen (3) einer als V-Motor gestalteten Brennkraft maschine (2).