DE19643943B4 - Ansaugluftzuführaufbau - Google Patents

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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

Ansaugluftzuführaufbau (12) zur Zuführung von Ansaugluft entlang eines Ansaugluftströmungsweges zu mehreren Zylindern eines Innenverbrennungsmotors mit einem Motorblock (14), wobei der Ansaugluftzuführaufbau (12) aufweist:
einen am Motorblock (14) angebrachten Zylinderkopf (16) mit einer integriert darin ausgebildeten Ansaugluftverteilerkammer (26) zur Zuführung von Ansaugluft zu mehreren Zylindern, wobei der Zylinderkopf (16) eine erste, am Motorblock (14) anliegende Oberfläche (20) und eine zweite, vorzugsweise gegenüberliegend gebildete Oberfläche (22) aufweist, und
eine benachbart zu der zweiten Oberfläche (22) am Zylinderkopf (16) angebrachte Luftzuführleitung (18), die einen mit der Ansaugluftverteilerkammer (26) in Verbindung stehenden Ansaugluftdurchgang bestimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein im Ansaugluftströmungsweg angeordneter Ansaugluftvorwärmer (10) ein Heizelement (44) und ein das Heizelement (44) haltendes Vorwärmerrahmenteil (42) umfaßt, das einen Flanschabschnitt (46) aufweist, der zwischen der Luftzuführleitung (18) und der zweiten Oberfläche (22) des Zylinderkopfes (16) festgelegt und eingespannt ist,
daß der Ansaugluftvorwämer (10) im wesentlichen in der Ansaugluftverteilerkammer (26) angeordnet ist...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ansaugluftzuführaufbau für einen Innenverbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist bekannt, daß ein Dieselmotor Unterstützung, wie das Vorwärmen der Ansaugluft, braucht, um starten zu können, wenn die Temperaturen der Umgebungsluft entsprechend niedrig sind. So sind Anstrengungen unternommen worden, um das Starten und Aufwärmen des kalten Motors zu verbessern, indem ein Mittel zur Erhöhung der Temperatur der Ansaugluft vorgesehen wird. Zusätzlich erfordern moderne aufgeladene und rückgekühlte Motoren ein Vorwärmen der Ansaugluft während bestimmter Betriebsbedingungen, um ein Auftreten von weißen Abgasen und anderen, unerwünschten Auspuffemissionen zu verhindern.
  • Die US-PS 3,977,377 offenbart einen Lösungsansatz zur Vorwärmung der Ansaugluft, bei dem ein Brenner zur Einspritzung eines Sprühnebels an Kraftstoff in einen Brenneraufbau zur Verbrennung mit Ansaugluft vorgesehen ist. Es wird eine Flamme erzeugt, die die Ansaugluft ausreichend erwärmt, um ein Anlassen oder Minimieren von Emissionen mit weißen Abgasen zu ermöglichen. Der Brenneraufbau erfordert jedoch ein separates Gehäuse, das an einem Ansaugkrümmer befestigt ist, der getrennt vom Motorzylinderkopf ausgebildet ist. Daher erhöht dieser Brenneraufbau unvorteilhafterweise die Gesamtgröße des Motors. Zudem ist festgestellt worden, daß Luftvorwärmer des Brennertyps anderen Vorwärmern in bestimmten Anwendungsfällen unterlegen und oftmals komplex und teuer im Vergleich zu anderen einsetzbaren Vorwärmsystemen sind.
  • Ein elektrischer Widerstandsluftvorwärmer, der eine Anordnung von Drähten verwendet, die Wärme erzeugen, wenn sie von elektrischem Strom durchflossen werden, stellt einen anderen Typ eines konventionellen Ansaugluftvorwärmers dar. Die US-PS 1,276,083 offenbart einen Typ eines elektrischen Ansaugluftvorwärmers für einen Motor mit einem in jedem Zylinder des Motors angeordneten Ring. Der Ring ist mit einer elektrischen Stromquelle verbunden und wird ausreichend heiß, wenn er einem Strom ausgesetzt wird, um die Temperatur innerhalb der Brennräume vor dem Starten des Motors zu erhöhen, wodurch ein Zünden des Kraftstoffs und ein Starten des Motors sichergestellt werden. Dieser Aufbau erfordert jedoch eine elektrische Platine in jedem Motorzylinder und ist daher teuer und schwierig zu warten. Deshalb kann dieser Ansaugluftvorwärmer in die meisten existierenden Motoren nicht nachträglich ohne unzumutbare Kosten, die entweder mit wesentlichen Modifikationen der existierenden Zylinderköpfe oder der Bereitstellung eines vollständig neuen Zylinderkopfes verbunden sind, eingebaut werden. Die US-PS 909,898, 909,899 und 1,327,384 offenbaren alle in den Motorzylindern angeordnete, elektrische Kraftstoffverdampfer zur Unterstützung der Zündung des Kraftstoffes. Alle diese Vorrichtungen weisen jedoch die gleichen Nachteile wie der vorgenannte Ansaugluftvorwärmer auf.
  • Die US-PS 4,682,576 und 2,177,840 offenbaren beide einen elektrischen Ansaugluftvorwärmer, der in einem Ansaugluftkrümmer angeordnet ist. Jedoch ist der elektrische Ansaugluftvorwärmer stromauf des Zylinderkopfes positioniert, und der Ansaugluftkrümmer ist separat vom Motorzylinderkopf ausgebildet. Folglich erhöht die Befestigung des Ansaugluftvorwärmers die Anzahl der Verbindungen entlang des Ansaugluftkrümmers, die abgedichtet werden müssen. Zusätzlich tragen der Luftvorwärmer und der Ansaugluftkrümmer zur äußeren Ausdehnung des Motors bei, wodurch oftmals die Größe des Motors über den verfügbaren Platz bei einer bestimmten Anwendung hinaus erhöht wird.
  • Die DE 41 21 075 A1 offenbart einen Luftvorwärmer, der in einem Abzweigungskanal angeordnet ist, der nur mit einem Zylinder kommuniziert. Die US-PS 2,139,777, 4,108,953 und 4,325,344 offenbaren alle Kraftstoffverdampfervorrichtungen, die in separat vom Motorzylinderkopf ausgebildeten Ansaugkrümmern angeordnet sind. Die in diesen Referenzen offenbarten Ansaugluftvorwärmer und Luftzuführaufbauten leiden unter vielen der vorgenannten Nachteile.
  • Die US-PS 3,949,715, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart einen Ansaugluftzuführaufbau für einen Motor. Der Motor weist einen Zylinderkopf mit einer darin ausgebildeten Ansaugluftverteilerkammer zur Zuführung von Ansaugluft zu mehreren Zylindern auf. Der Ansaugluftverteilerkammer wird Ansaugluft durch eine am Zylinderkopf angebrachte Luftzuführleitung zugeführt. Eine An saugluftvorwärmung erfolgt dadurch, daß eine Wandung der im Zylinderkopf gebildeten Ansaugluftverteilerkammer durch Abgas erwärmt wird.
  • Die US-PS 4,512,322 offenbart einen Ansaugluftvorwärmer, der einen in einen Ansaugluftströmungsweg einzusetzenden Leitungsabschnitt bildet und einen spulenförmig gewendeltes, elektrisch betreibbares Heizelement im Inneren des Ansaugluftströmungsweges hält, wobei das Heizelement auf beiden Seiten vom Ansaugluftvorwärmer abragt. Der elektrische Anschluß des Heizelements erfolgt mittels eines durch das Vorwärmerrahmenteil elektrisch isoliert geführten Anschlusses.
  • Die US-PS 4,363,958 offenbart einen Ansaugluftzuführaufbau mit einem Ansaufluftverteiler, der außen an einem Zylinderkopf angebracht ist, wobei in den Ansaugluftströmungswegen, die jeweils zu einem Zylinder in den Zylinderkopf führen, jeweils ein elektrisch betreibbares Heizelement angeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ansaugluftzuführaufbau zu schaffen, der eine einfache, kostengünstige Befestigung an einem Motor bei Minimierung der Größe des Motors ermöglicht, wobei eine effektive Vorwärmung von Ansaugluft bei geringen Gestehungskosten ermöglicht wird.
  • Die genannte Aufgabe wird durch eine Ansaugluftzuführaufbau gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen wieder.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, wobei bei einfachem, kostengünstigem und kompaktem Aufbau eine effektive Vorwärmung, insbesondere auch bei einem Kaltstart des Motors ermöglicht wird.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Endseitenansicht eines Motors mit einem Ansaugluftvorwärmer und einem Ansaugluftzuführaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schräge Draufsicht in Sprengdarstellung, die die Verbindung der Komponenten des Ansaugluftzuführaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
  • 3 eine perspektivische Ansicht des Ansaugluftvorwärmers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 eine Teilschnittansicht des Ansaugluftzuführaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die 1 und 2 zeigen einen Ansaugluftvorwärmer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Ansaugluftzuführaufbau 12 gemäß der vorliegenden Erfindung, die an einem 6-Zylindermotor mit einem Motorblock 14 angebracht sind, der (nicht dargestellte) Motorzylinder enthält. Der Ansaugluftzuführaufbau 12 umfaßt den Ansaugluftvorwärmer 10, der zwischen einem Zylinderkopf 16 des Motors und einer Luftzuführleitung 18 gehalten ist, wobei der Ansaugluftvorwärmer 10 wahlweise mit Energie beaufschlagt werden kann, um in den Motor strömende Ansaugluft zu erwärmen bzw. vorzuwärmen.
  • Der Zylinderkopf 16 weist eine erste bzw. untere Oberfläche 20, die am Motorblock 14 anliegt, eine zweite bzw. obere Oberfläche 22, die gegenüberliegend der unteren Oberfläche 20 gebildet ist, und seitliche Oberflächen 24 auf, die die untere Oberfläche 20 und die obere Oberfläche 22 verbinden. Eine im wesentlichen lang gestreckte Ansaugluftverteilerkammer 26 ist integriert in den Zylinderkopf 16 gebildet bzw. in diesen eingeformt und erstreckt sich von einer von dem Zylinderblock 14 abgewandten Oberfläche 22, 24 des Zylinderkopfes 16, beim Darstellungsbeispiel von der oberen Oberfläche 22, aus einwärts. Die integrierte Ansaugluftverteilerkammer 26 ist so konstruiert und ausgelegt, daß von der Luftzuführleitung 18 erhaltene Ansaugluft den verschiedenen, zu jedem Motorzylinder führenden Einlaßkanälen zugeführt wird.
  • Die Luftzuführleitung 18 umfaßt eine Einlaßöffnung 28 zur Aufnahme von Ansaugluft, beispielsweise von einem Turbolader 30, und einen länglichen Auslaß 29, um die Ansaugluft in die Ansaugluftverteilerkammer 26 zu leiten. Die Lufzuführleitung 18 umfaßt auch einen Leitungsflansch 32, der sich um die Peripherie des Auslasses 29 herum erstreckt, um eine im wesentlichen rechteckige Befestigungsfläche zu bilden, die zu der um die Peripherie des Ansaugluftverteilers 26 herum angeordneten, oberen Oberfläche 22 des Zylinderkopfes 16 korrespondiert. Die Luftzuführleitung 18 umfaßt Befestigungsausnehmungen 34, die in dem Leitungsflansch 32 zur fluchtenden Ausrichtung mit korrespondierenden, in der oberen Oberfläche 22 des Zylinderkopfes 16 gebildeten Ausnehmungen 36 ausgebildet sind. Die sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel fächerartig verbreiternde Luftzuführleitung 18 kann nicht nur als eine Abdeckung der Ansaugluftverteilerkammer 26 dienen, um Ansaugluft in die integrierte Ansaugluftverteilerkammer 26 zu richten, sondern auch als ein Rückkühler oder Wärmetauscher fungieren. Als Rückkühler dient die Luftzuführleitung 18 dazu, die Ansaugluft abzukühlen, um die Ladungsdichte der Luft zu erhöhen, wodurch eine erhöhte volumetrische Effizienz für eine verbesserte Motorleistung ermöglicht wird. Die Luftzuführleitung bzw. der Rückkühler 18 umfaßt Motorkühlmittel-Einlaß- und -Auslaßverbindungen 38 und 40, die einen Motorkühlmittelfluß durch ein Bündel von innerhalb der Luftzuführleitung 18 angeordneten (nicht dargestellten) Röhren, Wärmetauscherdurchgängen o. dgl. ermöglichen.
  • Um eine optimale Funktion des Ansaugluftzuführaufbaus 12 gemäß der vorliegenden Erfindung sicherzustellen, ist der Ansaugluftvorwärmer 10 zwischen der Luftzuführleitung bzw. dem Rückkühler 18 und den Einlaßkanälen jedes Motorzylinders angeordnet. Der Ansaugluftvorwärmer 10 umfaßt ein Vorwärmerrahmenteil 42 und ein Heizelement 44, das vom Rahmen 42 getragen ist. Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfaßt der Vorwärmerrahmen 42 einen Flanschabschnitt 46, der im wesentlichen der Form des Leitungsflansches 32 entspricht. Der Flanschabschnitt 46 umfaßt Befestigungsausnehmungen 48, die zu den Befestigungsausnehmungen 34 und 36 des Leitungsflansches 32 bzw. des Zylinderkopfes 16 korrespondieren, um mit diesen fluchtend ausgerichtet zu werden. Eine Dichtung 49 ist vorgesehen, um eine abgedichtete Verbindung zwischen dem Flanschabschnitt 46 und dem Zylinderkopf 16 herzustellen. Bolzen 51 erstrecken sich durch jede fluchtend ausgerichtete Gruppe von Befestigungsausnehmungen 34, 36 und 48, um die Luftzuführleitung 18 und den Ansaugluftvorwärmer 10 am Zylinderkopf 16 zu befestigen. Der Flanschabschnitt 46 ist im wesentlichen in einer einzigen Befestigungsebene angeordnet, um zwischen dem Leitungsflansch 32 und der oberen Oberfläche 22 positioniert zu werden. Das Vorwärmerrahmenteil 42 umfaßt ferner gegenüberliegende Seitenwände 50, die sich jeweils quer in eine Richtung von der inneren Kante des Vorwärmerrahmenteils 42 bzw. des Flanschabschnittes 46 erstrecken. Die Seitenwände 50 verlaufen hier also im wesentlichen parallel zueinander und erstrecken sich in die Ansaugluftverteilerkammer 26 hinein. Jede Seitenwand 50 umfaßt zwei zueinander beabstandete Schienen 52, die jeweils zu der gegenüberliegenden Seitenwand 50 vorspringen, wobei die Schienen 52 im wesentlichen in der Längserstreckung des Auslasses 29 bzw. der Ansaugluftverteilerkammer 26 verlaufen und einander gegenüberliegende, sich längs erstreckende Befestigungsnuten 54 bilden.
  • Das Heizelement 44 ist zwischen den Seitenwänden 50 in den Befestigungsnuten 54 angeordnet. Das Heizelement 44 ist vorzugsweise durch einen elektrischen Widerstandsheizer gebildet, der aus einem länglichen Streifen eines elektrischen Widerstandsmaterials hergestellt und so gebogen ist, daß mehrere zueinander beabstandete, sich zwischen den Seitenwänden 50 erstreckende Heizflächen 56 gebildet werden. Wie in 3 gezeigt, ist das Heizelement 44 vom Vorwärmerrahmenteil 42 mit Ausnahme einer Masseverbindung über eine Schraube 58 elektrisch an einem Ende des Vorwärmerrahmenteils 42 isoliert. An das gegenüberliegende Ende 60 des Heizelementes 44 ist eine elektrische Stromquelle über einen elektrischen Verbinder 62 angeschlossen. Der Vorwärmerrahmen 42 ist durch ein Masseband 61 an Masse angeschlossen, das an einem Ende mit einer vom Flanschabschnitt 46 abragenden Nase 63 und am gegenüberliegenden, anderen Ende mit dem Motor verbunden ist.
  • 4 ist zu entnehmen, daß das Vorwärmerahmenteil 42 weiter eine obere und eine untere Querwand 64 bzw. 66 aufweist, die sich zwischen den Seitenwänden 50 am gegenüberliegenden Ende 60 des Heizelementes 44 erstrecken. Eine vertikale Wand 68, die zwischen den Seitenwänden 50 angeordnet ist, verbindet die obere und untere Querwand 64, 66. Die vertikale Wand 68 weist einen zentralen Durchgang 70 auf, in dem eine isolierende Durchführungshülse 72 angeordnet ist. Die Seitenwände 50 des Vorwärmerrahmenteils 42 weisen jeweils eine Zugangsöffnung 74 auf, die fluchtend zu dem zentralen Durchgang 70 angeordnet ist. Der elektrische Verbinder 62 umfaßt eine Kopfschraube 76 und eine längliche bzw. hülsenartige Mutter 78 mit einer zentralen Bohrung 80. Die Kopfschraube 76 erstreckt sich durch eine am gegenüberliegenden, hier streifenförmigen Ende 60 des Heizelementes 44 gebildete Ausnehmung und durch den zentralen Durchgang 70 in die zentrale Bohrung 80, um mittels eines Gewindes in die Mutter 78 einzugreifen. Zwischenlagscheiben sind auf beiden Seiten der vertikalen Wand 68 angeordnet, um die Mutter 78 und das gegenüberliegende Ende 60 des Heizelementes 44 von der vertikalen Wand 68 des Vorwärmerrahmenteils 42 zu isolieren. Des weiteren sind die Kopfschraube 76 und die Mutter 78 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, während die Durchführungshülse 72 und jeweils zumindest eine der Zwischenlagscheiben auf beiden Seiten der Wand 68 aus einem isolierendem Material hergestellt sind, so daß die Mutter 78, die Kopfschraube 76 und das gegenüberliegende Ende 60 des Heizelementes 44 untereinander elektrisch kontaktiert, vom Vorwärmerrahmenteil 42 aber elektrisch isoliert sind.
  • Eine als Verbinderausnehmung ausgebildete Öffnung 82 ist in einer Seitenwand des Zylinderkopfes 16 in fluchtender Ausrichtung zu den Zugangsöffnungen 74 gebildet. Der elektrische Verbinder 62 umfaßt einen Adapterstopfen 84, der mittels eines Gewindes am Zylinderblock 16 in der Verbinderausnehmung 82 befestigt ist. Der Adapterstopfen 84 weist einen zentralen Durchgang 86 zur Aufnahme einer hohlen Isolierhülse 88 auf. Ein Gewindestab 90 erstreckt sich durch den zentralen Durchgang 86 und die hohle Isolierhülse 88 in die zentrale Bohrung 80 der Mutter 78 unter Eingriff in das auf der inneren Oberfläche der Mutter 78 gebildete komplementäre Gewinde. Eine auf den Stab 90 geschraubte oder mit diesem einstückig ausgebildete Kontermutter 92 liegt an der isolierenden Hülse 88 an, um die Hülse 88 und den Stab 90 in ihrer Lage zu sichern. Folglich wird eine gegenüber dem Zylinderkopf 16 isolierte, elektrische Verbindung zwischen dem gegenüberliegenden Ende 60 des Heizelementes 44 und dem äußeren Ende des Stabs 90 erzeugt, der dann an ein Steuersystem o. dgl. zur Versorgung des Heizelementes 44 mit Strom angeschlossen werden kann.
  • Beim Betrieb kann der Ansaugluftvorwärmer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wahlweise mit Energie durch ein konventionelles und wohl bekanntes Steuersystem beaufschlagt werden, um die durch die Lufzuführleitung oder den Rückkühler 18 strömende Ansaugluft vorzuwärmen, um das Kaltstarten des Motors zu verbessern und das Aufwärmen des Motors zu beschleunigen. Der Ansaugluftvorwärmer 10 kann auch während bestimmter Perioden des Motorbetriebs verwendet werden, um den Verbrennungsprozeß zu verbessern. Das Heizelement 44 weist hier eine längliche Form auf, um sich über einen wesentlichen Abschnitt des integrierten Ansaugluftver teilers 26 zu erstrecken, wodurch eine sehr gute, gleichmäßige Wärmeverteilung erreicht wird.
  • Der Ansaugluftvorwärmer 10 und der Ansaugluftzuführaufbau 12 gemäß der vorliegenden Erfindung weisen deutliche Vorteile gegenüber konventionellen Ansaugluftvorwärmern und Zuführaufbauten auf. Viele konventionelle Luftzuführaufbauten sehen ein Ansauglåuftvorwärmergehäuse vor, das entlang der Ansaugluftzufuhrleitung angeordnet ist, so daß die Höhe oder Breite des Ansaugluftvorwärmergehäuses wesentlich zu der gesamten Höhe oder Breite des Motors beiträgt. Diese Erhöhung der Motorgröße führt jedoch oftmals zu einem Überschreiten des bei einer bestimmten Motoranwendung verfügbaren Platzes. Zudem können die konventionellen Ansaugluftvorwärmergehäuse in existierende Motoren nicht einfach nachträglich eingebaut werden.
  • Die vorliegende Erfindung führt zu vielen Vorteilen gegenüber konventionellen Ansaugluftzuführaufbauten, indem ein Ansaugluftvorwärmer 10 vorgesehen ist, der in eine im Zylinderkopf 16 des Motors gebildete, integrierte Ansaugluftverteilerkammer 26 einhängbar ist. Durch Kombination der Verwendung der integrierten Ansaugluftverteilerkammer 26 mit dem unübertrefflich konstruierten Ansaugluftvorwärmer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ansaugluftzuführaufbau 12 erhalten, der vorteilhafterweise den Raum der integrierten Ansaugluftverteilerkammer 26 zur Unterbringung des Ansaugluftvorwärmers 10 nutzt. Folglich ist im wesentlichen der gesamte Ansaugluftvorwärmer 10 einschließlich des Vorwärmenahmenteils 42 und des Heizelements 44 innerhalb der integrierten Ansaugluftverteilerkammer 26 angeordnet. Durch Überlappung des Luftfilters und des Zylinderkopfes 16 und Begrenzung des Abschnitts des Vorwärmenahmenteils 42, der sich außerhalb der integrierten Ansaugluftverteilerkammer 26 erstreckt, minimieren der Ansaugluftzuführ- und Vorwärmeraufbau gemäß der vorliegenden Erfindung die Größe des Motors, wodurch eine Verwendung des Motors bei einer größeren Anzahl von Anwendungsfällen mit begrenztem Platzangebot für den Motor ermöglicht wird.
  • Zusätzlich kann durch Verwendung einer einfachen Flanschanordnung der Ansaugluftvorwärmer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in existierende Motoren ohne wesentliche Vergrößerung der Größe des Motors nachträglich leicht eingebaut wer den. Der Flanschabschnitt 46 weist im wesentlichen eine Dicke von nur 3 mm auf und beeinflußt daher die Größe des Motors nur sehr wenig. Der Flanschabschnitt 46 kann auch sehr einfach mit einer bestimmten Anzahl und Verteilung von Befestigungsausnehmungen 48 ausgebildet werden, um den Befestigungsausnehmungen 34, 36 des Zylinderkopfes 16 und der Luftzuführleitung 18 eines existierenden Motors zu entsprechen. Bei vielen konventionellen Motoren fungiert die Luftzuführleitung 18 als ein Rückkühler mit Wärmetauscherröhren oder -flächen, die von einem Motorkühlmittel durchströmt und in der Luftzuführleitung 18 verteilt angeordnet sind. Viele dieser Motoren weisen auch Ansaugluftverteiler bzw. -krümmer auf, die durch separate, am Zylinderkopf des Motors angebrachte Leitungen gebildet sind. Die vorliegende Erfindung vermeidet die Notwendigkeit für ein weiters, getrenntes, großes Gehäuse, das an der Luftansaugleitung angebracht werden muß, indem sowohl der Ansaugluftvorwärmer 10 als auch die Ansaugluftverteilerkammer 26 in den Zylinderkopf 16 integriert sind. So stellt die vorliegende Erfindung einen einfachen, kostengünstigen Ansaugluftvorwärmer 10 zur Verfügung, der nachträglich sehr einfach an einem existierenden Motor angebracht werden kann. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung einen kompakten, ästhetisch ansprechenderen Ansaugluftzuführaufbau 12 zur Verfügung, der vorteilhafterweise die Größe des Motors minimiert.
  • Der vorschlagsgemäße integrierte Ansaugluftzuführaufbau 12 und der Ansaugluftvorwärmer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung können praktisch bei jedem Innenverbrennungsmotor, wie einem Reihen- oder V-Motor, eingesetzt werden, der die Zuführung von Ansaugluft erfordert. Der Ansaugluftvorwärmer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere als ein Ersatzteil zur Nachrüstung existierender Motoren vorteilhaft.

Claims (11)

  1. Ansaugluftzuführaufbau (12) zur Zuführung von Ansaugluft entlang eines Ansaugluftströmungsweges zu mehreren Zylindern eines Innenverbrennungsmotors mit einem Motorblock (14), wobei der Ansaugluftzuführaufbau (12) aufweist: einen am Motorblock (14) angebrachten Zylinderkopf (16) mit einer integriert darin ausgebildeten Ansaugluftverteilerkammer (26) zur Zuführung von Ansaugluft zu mehreren Zylindern, wobei der Zylinderkopf (16) eine erste, am Motorblock (14) anliegende Oberfläche (20) und eine zweite, vorzugsweise gegenüberliegend gebildete Oberfläche (22) aufweist, und eine benachbart zu der zweiten Oberfläche (22) am Zylinderkopf (16) angebrachte Luftzuführleitung (18), die einen mit der Ansaugluftverteilerkammer (26) in Verbindung stehenden Ansaugluftdurchgang bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ansaugluftströmungsweg angeordneter Ansaugluftvorwärmer (10) ein Heizelement (44) und ein das Heizelement (44) haltendes Vorwärmerrahmenteil (42) umfaßt, das einen Flanschabschnitt (46) aufweist, der zwischen der Luftzuführleitung (18) und der zweiten Oberfläche (22) des Zylinderkopfes (16) festgelegt und eingespannt ist, daß der Ansaugluftvorwämer (10) im wesentlichen in der Ansaugluftverteilerkammer (26) angeordnet ist und daß das Vorwärmerrahmenteil (42) einen zur Plazierung in der Ansaugluftverteilerkammer (26) angepaßten, das Heizelement (44) haltenden Halteabschnitt umfaßt, der zusammen mit dem Heizelement (44) in der Ansaugluftverteilerkammer (26) angeordnet ist.
  2. Ansaugluftzuführaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flanschabschnitt (46) im wesentlichen in einer einzigen Befestigungsebene erstreckt, wobei das Heizelement (44) auf einer Seite der Befestigungsebene bezüglich des Ansaugluftströmungsweges stromab des Flanschabschnitts (46) angeordnet ist.
  3. Ansaugluftzuführaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmerrahmenteil (42) zwei Seitenwände (50) umfaßt, die sich ausgehend vom Flanschabschnitt (46) im wesentlichen quer zur Befestigungsebene erstrecken, wobei das Heizelement (44) zwischen den beiden Seitenwänden (50) angeordnet und vorzugsweise an diesen befestigt ist.
  4. Ansaugluftzuführaufbau nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (44) als ein elektrischer Widerstandsheizer ausgebildet ist.
  5. Ansaugluftzuführaufbau nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand (50) eine Zugangsöffnung (74) zur Bereitstellung eines Zugangs für eine elektrische Verbindung zwischen einer Stromquelle und dem Heizelement (44) aufweist.
  6. Ansaugluftzuführaufbau nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (16) mehrere seitliche, die erste und zweite Oberfläche (20, 22) verbindende Oberflächen (24) umfaßt, wobei der Zylinderkopf (16) eine in einer der seitlichen Oberflächen (24) gebildete Verbinderausnehmung (82) und einen sich durch die Verbinderausnehmung (82) erstreckenden elektrischen Verbinder (62) aufweist, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Heizelement (44) und einer elektrischen Stromquelle herzustellen.
  7. Ansaugluftzuführaufbau nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der elektrische Verbinder (62) durch die Zugangsöffnung (74) erstreckt, um das Heizelement (44) elektrisch anzuschließen.
  8. Ansaugluftzuführaufbau nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmerrahmenteil (42) eine längliche, vorzugsweise im wesentlichen rechteckige Form aufweist und daß sich der Flanschabschnitt (46) peripher um das längliche Vorwärmerrahmenteil (42) herum erstreckt.
  9. Ansaugluftzuführaufbau nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (44) vollständig innerhalb der Ansaugluftverteilerkammer (26) angeordnet ist.
  10. Ansaugluftzuführaufbau nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführleitung (18) einen Leitungsflansch (32) aufweist, wobei der Leitungsflansch (32), der Flanschabschnitt (46) und die zweite Oberfläche (22) des Zylinderkopfes (16) jeweils eine Vielzahl von Befestigungsausnehmungen (34, 36, 48) und eine Vielzahl von sich jeweils durch entsprechende Gruppen der Befestigungsausnehmungen (34, 36, 48) erstreckende Befestigungsbolzen (51), die in den Zylinderkopf (16) eingreifen, aufweisen, um die Luftzuführleitung (18) und das Vorwärmerrahmenteil (42) am Zylinderkopf (16) zu befestigen.
  11. Ansaugluftzuführaufbau nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschabschnitt (46) eine möglichst geringe Dicke zur Minimierung des Abstandes zwischen der Luftzuführleitung (18) und der zweiten Oberfläche (22) des Zylinderkopfes (16) aufweist.
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US (1) US7487765B1 (de)
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5887575A (en) * 1996-01-04 1999-03-30 Phillips & Temro Industries Inc. Air intake heater with vertically oriented heating elements
GB2338987A (en) * 1998-06-30 2000-01-12 Cummins Engine Co Ltd I.c. engine intake air system with electric heater inside manifold
DE10214166A1 (de) 2002-03-28 2003-10-23 David & Baader Gmbh Heizflansch, insbesondere zum Vorwärmen von Luft in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine
CN100453795C (zh) * 2006-01-28 2009-01-21 靳宇男 对流高效内燃机
DE102006028700A1 (de) * 2006-06-22 2007-12-27 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Antriebssystem für ein Fahrzeug
US20080202461A1 (en) * 2007-02-26 2008-08-28 Honda Motor Co., Ltd. Engine cylinder sleeve heater and method
DE102007045196A1 (de) * 2007-09-21 2008-11-20 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine
DE102010004985A1 (de) 2010-01-19 2011-07-21 BorgWarner BERU Systems GmbH, 71636 Ansaugluftvorwärmer
DE102013001080B4 (de) * 2013-01-23 2017-01-19 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
JP6731876B2 (ja) * 2017-03-24 2020-07-29 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 エンジン装置
US10995707B1 (en) * 2019-12-18 2021-05-04 GM Global Technology Operations LLC Intake air heating with pre-chamber ignition in a gasoline engine

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US907899A (en) * 1908-05-25 1908-12-29 Jesse J Schultz Trolley guard and replacer.
US909898A (en) * 1907-04-16 1909-01-19 Abbot A Low Internal electric starting-vaporizer for combustion-engines.
US1276083A (en) * 1915-11-20 1918-08-20 Simon Lake Internal-combustion engine.
US1327384A (en) * 1916-04-21 1920-01-06 Stephen B Haessly Internal-combustion engine
US2139777A (en) * 1937-12-09 1938-12-13 Skok Alois Electric and automatic fuel vaporizer
US2177840A (en) * 1938-01-20 1939-10-31 Chrysler Corp Air heater
US3949715A (en) * 1974-08-20 1976-04-13 General Motors Corporation Manifold construction for an internal combustion engine
US3977377A (en) * 1975-04-09 1976-08-31 Cummins Engine Company, Inc. Heat distribution passage for manifold heater system
US4108953A (en) * 1976-07-19 1978-08-22 Andrew Rocco Fuel vaporizing device
US4325344A (en) * 1979-06-05 1982-04-20 Nippon Soken, Inc. Fuel evaporator
US4363958A (en) * 1980-01-29 1982-12-14 Nippon Soken, Inc. Preheating apparatus for diesel engines
US4512322A (en) * 1982-07-12 1985-04-23 Ct Harwood Limited Engine preheaters
US4682576A (en) * 1984-06-10 1987-07-28 Mazda Motor Corporation Intake system for diesel cycle engines
DE4121075A1 (de) * 1991-06-26 1993-01-14 Pierburg Gmbh Heizelementanordnung in einem luftansaugkanalsystem einer brennkraftmaschine

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US909899A (en) 1907-04-16 1909-01-19 Abbot A Low Electrical vaporizer for internal-combustion engines.
GB280555A (de) * 1926-11-12 1928-03-15 Friedrich Winterhoff
US2142210A (en) 1937-05-22 1939-01-03 Gen Motors Corp Starting means for internal combustion engines
US3091228A (en) 1961-04-17 1963-05-28 Caterpillar Tractor Co Engine with turbocharger and aftercooling
US3858564A (en) * 1973-10-31 1975-01-07 Gen Motors Corp Heated manifold with improved fuel retainer
DE3101881A1 (de) * 1981-01-22 1982-08-26 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Zylinderkopf fuer brennkraftmaschinen
US4465053A (en) * 1983-08-26 1984-08-14 Texas Instruments Incorporated Fuel system having low profile gasket heater
US4685437A (en) * 1984-09-05 1987-08-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Intake air heater for internal combustion engine with perforated plate heater element partially traversing air passage
JPH0234457Y2 (de) * 1984-09-27 1990-09-17
JP2509650B2 (ja) 1987-12-28 1996-06-26 横浜ゴム株式会社 室温硬化性組成物
JPH01174560U (de) * 1988-05-31 1989-12-12
US5005535A (en) * 1989-02-27 1991-04-09 Outboard Marine Corporation Internal Combustion engine with recessed intake manifold
US4926812A (en) * 1989-11-02 1990-05-22 Navistar International Transportation Corp. Cylinder head intake manifold interface
NL9002129A (nl) * 1990-09-28 1992-04-16 Texas Instruments Holland Inspuitverbrandingsmotor met elektrische vonkontsteking en verwarmingsinrichting.
NL9101256A (nl) * 1991-07-17 1993-02-16 Texas Instruments Holland Inspuitverbrandingsmotor met brandstofverwarmingselement.
US5595164A (en) * 1995-06-22 1997-01-21 Phillips & Temro Industries Inc. Low profile intake manifold heater

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US909898A (en) * 1907-04-16 1909-01-19 Abbot A Low Internal electric starting-vaporizer for combustion-engines.
US907899A (en) * 1908-05-25 1908-12-29 Jesse J Schultz Trolley guard and replacer.
US1276083A (en) * 1915-11-20 1918-08-20 Simon Lake Internal-combustion engine.
US1327384A (en) * 1916-04-21 1920-01-06 Stephen B Haessly Internal-combustion engine
US2139777A (en) * 1937-12-09 1938-12-13 Skok Alois Electric and automatic fuel vaporizer
US2177840A (en) * 1938-01-20 1939-10-31 Chrysler Corp Air heater
US3949715A (en) * 1974-08-20 1976-04-13 General Motors Corporation Manifold construction for an internal combustion engine
US3977377A (en) * 1975-04-09 1976-08-31 Cummins Engine Company, Inc. Heat distribution passage for manifold heater system
US4108953A (en) * 1976-07-19 1978-08-22 Andrew Rocco Fuel vaporizing device
US4325344A (en) * 1979-06-05 1982-04-20 Nippon Soken, Inc. Fuel evaporator
US4363958A (en) * 1980-01-29 1982-12-14 Nippon Soken, Inc. Preheating apparatus for diesel engines
US4512322A (en) * 1982-07-12 1985-04-23 Ct Harwood Limited Engine preheaters
US4682576A (en) * 1984-06-10 1987-07-28 Mazda Motor Corporation Intake system for diesel cycle engines
DE4121075A1 (de) * 1991-06-26 1993-01-14 Pierburg Gmbh Heizelementanordnung in einem luftansaugkanalsystem einer brennkraftmaschine

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JPH09184457A (ja) 1997-07-15
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JP2868736B2 (ja) 1999-03-10
GB9620073D0 (en) 1996-11-13
GB2306570A (en) 1997-05-07
CN1155626A (zh) 1997-07-30
US7487765B1 (en) 2009-02-10

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