DE19856309B4

DE19856309B4 - Einlaßkanalsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19856309B4
Application number: DE19856309A
Authority: DE
Inventors: Alfred Ottowitz; Clemens Bandel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: DE19856309A1

Abstract

Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem im Zylinderkopf (1) angeordneten Einlassventil (2) pro Zylinder, mit
einem zu dem wenigstens einen Einlassventil (2) führenden Einlasskanal (3), an den sich an der saugseitigen Gehäusewand des Zylinderkopfes (1) wenigstens ein mittels eines Flansches (5) befestigter Luftansaugkanal (6, 6', 6'') anschließt, und
wenigstens einem innerhalb des Einlasskanals (3) angeordneten Leitelement (9, 9') zur Beeinflussung der Luftströmung,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitelement (9, 9') den Einlasskanal (3) im wesentlichen senkrecht zur Hochachse des Zylinderkopfes (1) schneidet, und dass das Leitelement (9, 9') auf einem in der Ebene des Flansches (5) liegenden und im wesentlichen parallel zur Zylinderkopfebene ausgerichteten Lagerelement (8, 8') gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem im Zylinderkopf angeordneten Einlassventil pro Zylinder, mit einem zu dem wenigstens einen Einlassventil führenden Einlasskanal, an dem sich an der saugseitigen Gehäusewand des Zylinderkopfes wenigstens ein mittels eines Flansches befestigter Luftansaugkanal anschließt, und mit wenigstens einem innerhalb des Einlasskanals angeordneten Leitelement zur Beeinflussung der Luftströmung.

Ein gattungsgemäßes Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine ist aus der Druckschrift DE 38 36 550 C2 bekannt. Dieses Einlasskanalsystem weist eine Klappe zum Verschließen eines Zweigs des sich verzweigenden Einlasskanals auf, wobei die Klappe mit einer weitgehend parallel zur Hochachse des Zylinderkopfes verlaufenden Klappenwelle verbunden ist, die in der Aufnahmenut des Anschlussflansches eines Luftansaugrohres schwenkbar gelagert ist. Befindet sich die Klappe in Schließstellung, so verengt sich der Einlasskanal in Richtung des offenen Zweigs des sich verzweigenden Einlasskanals.

Ferner ist aus der Druckschrift DE 30 39 774 A1 eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei in deren Einlasskanal ein Strömungsleitmittel zur Erzeugung eines Dralls vorgesehen ist, welches zwischen zwei Stellungen, die eine im wesentlichen exzentrische, drallbehaftete Anströmung des Einlassventils oder eine im wesentlichen zentrische, drallarmere Anströmung des Einlassventils bewirken, verstellbar ist. Das Strömungsleitmittel ist mit einer parallel zur Hochachse des Zylinderkopfes verlaufenden Lagerachse verbunden, die an der Seitenwand des angeflanschten Ansaugkanals angeordnet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine zu konzipieren, das es ermöglicht, aus der durch den Einlasskanal geführten Frischluftströmung eine Tumbleströmung zu generieren.

Die Aufgabe wird gelöst, indem das Leitelement, das den Einlasskanal im wesentlichen senkrecht zur Hochachse des Zylinderkopfes schneidet, auf einem Lagerelement gelagert ist, das in der Ebene des Flansches liegt. Dementsprechend ist das Lagerelement im wesentlichen parallel zur Zylinderkopfebene ausgerichtet. Da das Leitelement bzw. das Lagerelement den Einlasskanal schneidet, wird die im Einlasskanal befindliche Luftströmung in zwei Teilströme unterteilt, und da das Leitelement dabei senkrecht zur Hochachse des Zylinderkopfes verläuft, wird aus den beiden Teilströmen eine effektive Tumbleströmung generiert, die innerhalb des Zylinders der Brennkraftmaschine zu einer erhöhten Ladungsbewegung führt. Dabei kann das Leitelement auf einfache Weise in der Ebene des Flansches fixiert werden, wozu dort lediglich eine Aufnahmenut für das Lagerelement vorzusehen ist. Beim Befestigen des Luftansaugkanals an der saugseitigen Gehäusewand des Zylinderkopfes wird das Lagerelement fixiert und das Leitelement somit in seiner vorgesehenen Position innerhalb des Einlasskanals gehalten.

Bevorzugt ist das Lagerelement des Leitelements im mittleren Bereich des Einlasskanals angeordnet, so dass das langgestreckte Leitelement den Einlasskanal in einen etwa gleich großen oberen und unteren Teil unterteilt, was für die Ausbildung der tumbleförmigen Strömung ideal ist.

Im Hinblick auf die Herstellungskosten ist es besonders vorteilhaft, das Lagerelement und das Leitelement als einstückiges Bauteil auszubilden. Somit kann das Lagerelement auch einfach mittels seitlich am Leitelement angeformter Lagerstummel dargestellt werden.

Aus Stabilitätsgründen sollte das Leitelement mit wenigstens einer Rippe versehen sein, die senkrecht am Leitelement angeformt ist. Schneidet das Leitelement den Einlasskanal außermittig, so sollte diese Rippe in Richtung zu dem unteren kleineren Teil des Einlasskanals weisen, damit die Rippe innerhalb dieses Teils, der bezüglich unerwünschter Turbulenzen anfälliger ist als der obere größere Teil, als zusätzliches Führungselement wirkt.

Damit der Frischluftströmung an der Abstromseite des Leitelements eine günstige Richtungskomponente gegeben werden kann, ist das langgestreckte Leitelement an seinem freien Ende in Richtung zu der von dem Einlassventil beherrschten Einlassöffnung hin geschwungen ausgebildet.

Weist das Leitelement an seinem freien Ende eine Aussparung für den Schaft des Einlassventils auf, so kann die Frischluftströmung bis unmittelbar vor das Einlassventil geleitet bzw. geführt werden, ohne dass es dabei vor dem Einlassventil zu einer Störung der sich im Einlasskanal ausbildenden Strömungsverhältnisse kommt.

Damit das Leitelement innerhalb des Einlasskanals auch zuverlässig in seiner vorgesehenen Position fixiert wird, sind am Leitelement selbst oder an der Innenwandung des Einlasskanals Haltenasen vorgesehen. Während durch die Aufnahmenut für das Lagerelement eine Vorjustierung erfolgt, kann durch die Haltenasen eine Feinjustierung des Leitelements erfolgen.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung verzweigt sich der Einlasskanal, wobei pro Zweig des Einlasskanals jeweils ein Leitelement vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform können sich die pro Zweig vorgesehenen Leitelemente zumindest teilweise überdecken und mittels eines zusätzlichen Verbindungselements aneinander fixiert werden. Dieses Verbindungselement sollte in ein Langloch greifen, damit zwei vormontierte Leitelemente nacheinander in die Zweige des Einlasskanals einschiebbar sind.

Ist stromauf des Leitelements im Luftansaugkanal ein Schaltelement angeordnet, so kann die Frischluftströmung noch stärker beeinflusst werden. Zweckmäßig ist durch das Schaltelement ein Teil, zum Beispiel der untere Teil des Einlasskanals verschließbar. Und besonders zweckmäßig sind die Luftansaugkanäle unterschiedlich lang ausgebildet und gehören zu einem Saugrohr, wobei einer der Luftansaugkanäle mittels des Schaltelements verschließbar ist.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine geschnittene Ansicht des Einlasskanalsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;

2 eine zweite, entlang der Linie II-II geschnittene Ansicht des Einlasskanalsystems aus 1;

3 eine dritte geschnittene Ansicht des Einlasskanalsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;

4 eine entlang der Linie IV-IV geschnittene Ansicht des Einlasskanalsystems aus 3; und

5 eine weitere geschnittene Ansicht des Einlasskanalsystems gemäß einer dritten Ausführungsform.

Das erfindungsgemäße Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine ist mit zwei im Zylinderkopf 1 angeordneten Einlassventilen 2 pro Zylinder dargestellt.
Innerhalb des Zylinderkopfes 1 sind eine Anzahl von Einlasskanälen 3 angeordnet, die zu den von den Einlassventilen 2 beherrschten Einlassöffnungen 4 führen. Stromauf der Einlasskanäle 3 ist an der Gehäusewand des Zylinderkopfes 1 der Flansch 5 eines Luftansaugkanals 6 befestigt. Im Flansch 5 des Luftansaugkanals 6 ist in einer Aufnahmenut 7 das gummibeschichtete Lagerelement 8, 8' eines langgestreckten Leitelements 9, 9' gelagert, welches den Einlasskanal 3 in zwei etwa gleich große Teile, nämlich einen oberen Teil und einen unteren Teil unterteilt. Da das Lagerelement 8, 8' zur Hochachse des Zylinderkopfes 1 senkrecht angeordnet ist und den Einlasskanal 3 etwa mittig schneidet, bewirkt das Leitelement 9, 9' im Zylinder der Brennkraftmaschine eine tumbleförmige Verwirbelung der angesaugten Frischluftströmung.
Das Lagerelement 8, 8' und das Leitelement 9, 9' sind in den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung jeweils als ein einteiliges Bauteil ausgebildet, das durch die Montage des Flansches 5 des Luftansaugkanals 6, 6', 6'' an den Zylinderkopf 1 in einer vorbestimmten Position innerhalb des Einlasskanals 3 fixiert wird. Es ist jedoch auch denkbar, das Leitelement 9, 9' innerhalb des Einlasskanals 3 entlang des Einlasskanals 3 verschiebbar zu lagern, um den Abstand zwischen seinem freien Ende 10, 10' und dem Einlassventil 2 variieren zu können.
In der ersten Ausführungsform weist das Leitelement 9 bzw. 9' eine nach unten weisende, sich zu seinem freien Ende 10 bzw. 10' hin verjüngende Rippe 11 auf, so dass das Leitelement 9, 9' im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist. Zudem sind zur Positionierung des Leitelements 9, 9' innerhalb des Einlasskanals 3 an dem Leitelement 9, 9' oder an der Innenwandung 12 des Einlasskanals 3 zwei Haltenasen 13 vorgesehen. Zur Verstärkung des Tumbleeffekts ist dort innerhalb des Luftansaugkanals 6 ein Schaltelement 14 vorgesehen, welches den unteren Teil des Einlasskanals 3 quasi verschließen kann.
In der zweiten Ausführungsform verzweigt sich der Einlasskanal 3 in zwei Zweige 15, 15', die zu den beiden Einlassventilen 2 pro Zylinder führen. Dabei sind innerhalb des Einlasskanals 3 zwei Leitelemente 9, 9' angeordnet, deren Lagerelemente 8 in zwei Aufnahmenuten 7 im Flansch 5 des Luftansaugkanals 6 benachbart zueinander gelagert sind. Jedes der beiden Leitelemente 9, 9' reicht in einen der Zweige 15, 15' des Einlasskanals 3 hinein, wobei sie sich im Bereich vor der Verzweigung teilweise überdecken. An den freien Enden 10, 10' der Leitelemente 9, 9' ist dort zudem jeweils eine Aussparung 16, 16' für den Schaft 17 der Einlassventile 2 vorgesehen.
Und in der dritten Ausführungsform ist dem Einlasskanal 3 ein Saugrohr 18 vorgeschaltet, wobei die Leitelemente 9, 9' die Verlängerung einer innerhalb des Saugrohres 18 angeordneten Trennwand 19 darstellen. Diese Trennwand unterteilt das Saugrohr 18 in einen unteren kurzen Luftansaugkanal 6' und in einen oberen langen Luftansaugkanal 6'', die jeweils von einem Sammelraum 20 ausgehen und sich bis zum Einlasskanal 3 des Zylin derkopfes 1 erstrecken. Dabei ist der untere kurze Luftansaugkanal 6' mittels eines Schaltelements 14' verschließbar, so dass im unteren bis mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine nur der obere lange Luftansaugkanal 6'' des Saugrohres 18 geöffnet ist, während im mittleren bis oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine der untere kurze Luftansaugkanal 6' sowie der obere lange Luftansaugkanal 6'' des Saugrohres 18 geöffnet sind. Auch bei dieser Ausführungsform unterstützt das Schaltelement 14' die tumbleförmige Verwirbelung der angesaugten Frischluftströmung.

Claims

Einlasskanalsystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem im Zylinderkopf (1) angeordneten Einlassventil (2) pro Zylinder, mit einem zu dem wenigstens einen Einlassventil (2) führenden Einlasskanal (3), an den sich an der saugseitigen Gehäusewand des Zylinderkopfes (1) wenigstens ein mittels eines Flansches (5) befestigter Luftansaugkanal (6, 6', 6'') anschließt, und wenigstens einem innerhalb des Einlasskanals (3) angeordneten Leitelement (9, 9') zur Beeinflussung der Luftströmung, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9, 9') den Einlasskanal (3) im wesentlichen senkrecht zur Hochachse des Zylinderkopfes (1) schneidet, und dass das Leitelement (9, 9') auf einem in der Ebene des Flansches (5) liegenden und im wesentlichen parallel zur Zylinderkopfebene ausgerichteten Lagerelement (8, 8') gelagert ist.
Einlasskanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (8, 8') im mittleren Bereich des Einlasskanals (3) angeordnet ist.
Einlasskanalsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (8, 8') und das Leitelement (9, 9') als einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Einlasskanalsystem nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9, 9') mit wenigstens einer Rippe (11) versehen ist.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9, 9') an seinem freien Ende (10, 10') in Richtung zu der von dem Einlassventil (2) beherrschten Einlassöffnung (4) im Zylinderkopf (1) leicht geschwungen ausgebildet ist.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9, 9') an seinem freien Ende (10, 10') eine Aussparung (16, 16') für den Schaft (17) des Einlassventils (2) aufweist.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9, 9') innerhalb des Einlasskanals (3) verschiebbar gelagert ist.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Positionierung des Leitelements (9, 9') am Leitelement (9, 9') selbst oder an der Innenwandung (12) des Einlasskanals (3) Haltenasen (13) vorgesehen sind.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (3) sich verzweigt, wobei pro Zweig (15, 15') jeweils ein Leitelement (9, 9') vorgesehen ist.
Einlasskanalsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die pro Zweig (15, 15') vorgesehenen Leitelemente (9, 9') zumindest teilweise überdecken.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Leitelements (9, 9') im Luftansaugkanal (6) ein Schaltelement (14) angeordnet ist.
Einlasskanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftansaugkanäle (6', 6'') unterschiedlich lang ausgebildet sind und zu einem Saugrohr (18) gehören, wobei einer der Luftansaugkanäle (6') mittels eines Schaltelements (14') verschließbar ist.