DE4345517C2 - Combustion air supply system for multi-cylinder internal combustion engines - Google Patents

Combustion air supply system for multi-cylinder internal combustion engines

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DE4345517C2
DE4345517C2 DE4345517A DE4345517A DE4345517C2 DE 4345517 C2 DE4345517 C2 DE 4345517C2 DE 4345517 A DE4345517 A DE 4345517A DE 4345517 A DE4345517 A DE 4345517A DE 4345517 C2 DE4345517 C2 DE 4345517C2
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Artur Bauer
Rainer Brutschy
Walter Kerschbaum
Josef Lauko
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsluftzuführungsanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen mit V-förmig zueinander angeordneten Zylinderreihen, die in dem durch den Öffnungswinkel der Zylinderreihen begrenzten Raum angeordnet ist und einen Luftverteiler mit einem Sammelrohr umfaßt, der in einer durch die höchsten Punkte der Zylinderreihen verlaufenden Ebene liegt und sich in Richtung der Motorlängsachse erstreckt und der zwei Rohrgruppen mit annähernd gleich langen Luftzuführungsrohren zur Zuführung von Verbrennungsluft zu den einzelnen Zylindern aufweist. DOLLAR A Um eine gattungsgemäße Verbrennungsluftzuführungsanlage so auszubilden, daß diese im Vergleich zum bisher bekannten Stand der Technik möglichst einfach und kompakt aufgebaut ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Luftverteiler eine im Zentralbereich des Raumes zwischen den Zylinderreihen liegende Luftsammelkammer umfaßt, von der die Luftzuführungsrohre in Richtung auf die Einlaßöffnungen der Zylinderreihen abragen, wobei an einer jeweils der Zylinderreihe zugewandten Kammerwand der Luftsammelkammer auch die dieser Zylinderreihe zugeordneten Luftzuführungsrohre der Rohrgruppe ausmünden.The invention relates to a combustion air supply system for multi-cylinder internal combustion engines with V-shaped rows of cylinders arranged in the space bounded by the opening angle of the rows of cylinders and comprises an air manifold with a manifold located in a plane passing through the highest points of the rows of cylinders and extending in the direction of the engine longitudinal axis and having two pipe groups with approximately equal length air supply pipes for supplying combustion air to the individual cylinders. To form a generic combustion air supply system so that it is as simple and compact as compared to the previously known prior art, the invention proposes that the air distributor comprises a lying in the central region of the space between the rows of cylinders air collection chamber, of which the air supply pipes in Projecting towards the inlet openings of the rows of cylinders, wherein at one of the row of cylinders facing the chamber wall of the air collecting chamber and the cylinder row associated with this air supply pipes of the tube group.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsluftzuführungs­ anlage für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.The invention relates to a combustion air supply plant for internal combustion engines according to the preamble of the patent Claim 1.

Aus der US 23 82 244 ist bereits eine Verbrennungsluftzufüh­ rungsanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen der gattungs­ gemäßen Art bekannt. Zwischen V-förmig zueinander angeordneten Zylinderreihen befindet sich eine Luftsammelkammer, von der aus zwei Rohrgruppen mit Luftansaugrohren zu den einzelnen Zylindern führen.From the US 23 82 244 is already a Verbrennungsluftzufüh tion system for multi-cylinder internal combustion engines of the genus known type. Between V-shaped arranged to each other Cylinder rows is an air collection chamber, from the two pipe groups with air intake pipes to the individual cylinders to lead.

Aus der nachveröffentlichten Druckschrift DE 43 03 032 A1 ist eine Verbrennungsluftzuführungsanlage aus Kunstoff bekannt, welche ein Ansaugrohr mit einer Rohrreihe verbindet. Die Verbrennungs­ luftzuführungsanlage ist zur Erhöhung der Festigkeit durch Stützen verstärkt, was insbesondere einer Erhöhung der Druckbeständigkeit gegenüber Druckschwankungen der in das Ansaugrohr einströmenden Ansaugluft und einer Verringerung der Oberflächenschwingungen dienen soll.From the post-published document DE 43 03 032 A1 a combustion air supply system made of plastic known, which Intake manifold connects to a row of pipes. The combustion Air supply system is to increase the strength through Reinforcements reinforced, which in particular an increase in Pressure resistance to pressure fluctuations in the Intake manifold incoming intake air and a reduction in the To serve surface vibrations.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte Verbrennungsluftzuführungsanlage mit verbesserten mechanischen Eigenschaften vorzuschlagen.The object of the present invention is to provide a compact Combustion air supply system with improved mechanical Propose properties.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches gegebenen Merkmale gelöst. The object is achieved by the in the license plate of Main claim given characteristics solved.  

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß eine Versteifung der Luftsammelkammer erfolgt. Zur Vermeidung der Aufwölbung der Luftsammelkammer durch den Ladedruck sind die Kammerwände im Inneren mit vertikal orientierten Streben verbunden, insbesondere wenn diese aus relativ dünnem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Die Streben bewirken beispielsweise eine erhöhte Widerstandsfähigkeit der Kammwände gegen ein "Atmen" der Luftsammelkammer bei Beaufschlagung derselben durch einen pulsierenden Ladedruck, wobei die Streben vor allem mit Druckkräften beaufschlagt werden. Weiterhin wird die Luftsammelkammer infolge oszillierender Verbindungskräfte vom Motorblock bzw. den beiden Zylinderreihen zu Schwingungen in den unterschiedlichen Eigenformen angeregt, beispielsweise zu Biegeschwingungen um die Motorenlängsachse. Dies führt einerseits zu einer erhöhten Materialbeanspruchung sowie zu einem erhöhten Schallabstrahlungsverhalten. Infolge der Verbindung der Oberseite mit der Unterseite kann bei Übertragung von Schubspannungen durch die Streben das Schallabstrahlungs­ verhalten verbessert werden. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung kann auch für kleine Wandstärken der Luftsammelkammer der Einfluß mechanischer Beanspruchungen verringert werden.An advantage of the arrangement according to the invention is that a stiffening of the air collection chamber takes place. To avoid the bulge of the air collecting chamber by the boost pressure are the Chamber walls inside with vertically oriented struts connected, especially if they are made of relatively thin Plastic material is made. The striving effect For example, an increased resistance of the comb walls against a "breathing" of the air collecting chamber upon application the same by a pulsating boost pressure, the struts especially be subjected to compressive forces. Continue the air collection chamber due to oscillating connection forces from the engine block or the two cylinder rows to vibrations in the different eigenmodes excited, for example Bending vibrations around the engine's longitudinal axis. this leads to on the one hand to increased material stress and to an increased sound radiation behavior. As a result of Connection of the top to the bottom can be during transmission of shear stresses by the struts the Schallabstrahlungs be improved behavior. In the inventive Design can also be used for small wall thicknesses of the air collection chamber the influence of mechanical stresses can be reduced.

Eine weitere Versteifung der Struktur erfolgt über die Anordnung eines Ladeluftleitungsteils an der Unterseite der Luftsammelkammer. Dies bewirkt - auch bei geringen Wandstärken der Luftsammelkammer - einer Vergrößerung des wirksamen Querschnittes der Struktur und ein großes Flächenträgheitsmoment. Hieraus folgen eine größere (Biege-) Steifigkeit der Struktur, eine Vermeidung von Aufwölbungen, eine geringere Materialbeanspruchung und ein vermindertes Schallabstrahlungsverhalten. Weiterhin gewährleistet diese Ausgestaltung eine kompakte Bauweise der Luftführungsvorrichtungen. Gegenüber einer separaten Anordnung der Luftsammelkammer und der Ladeluftleitung erübrigt sich ein Einbauspiel. Ein zusätzlicher Vorteil der einstückigen Ausbildung von Luftsammelkammer und Ladeluftleitungsteil ist der verbesserte Wärmetransport. Die Ladeluftleitung führt Luft von einem Abgasturbolader einem Ladeluftkühler zu. Die von diesem gekühlte Luft wird über die Luftsammelkammer dem Brennraum zugeführt. Während bei separater Anordnung der Luftsammelkammer von der Ladeluftleitung die gekühlte Luft von der Umgebung der Luftsammelkammer unerwünscht erwärmt wird, bildet bei der einstückigen Ausbildung das Verbindungsmaterial zwischen Luftsammelkammer und der Ladeluftleitungsteil Wärmebrücken, mittels derer der Luft in der Ladeluftleitung Wärme entzogen wird und der Luft in der Luftsammelkammer zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Luft in der Ladeluftleitung vorgekühlt und ein verbesserter Wirkungsgrad der Vorrichtung erzielt.A further stiffening of the structure takes place via the arrangement a charge air duct part at the bottom of the Plenum. This causes - even with small wall thicknesses the air collection chamber - an increase in the effective Cross section of the structure and a large one Moment of inertia. This results in a larger (bending) Stiffness of the structure, avoiding bulges, a lower material stress and a reduced Sound radiation behavior. Furthermore, this ensures Design a compact design of Air guiding devices. Opposite a separate arrangement the air collection chamber and the charge air line is unnecessary  Installation game. An added advantage of the one-piece Formation of air collection chamber and charge air line part is the improved heat transport. The charge air duct discharges air from an exhaust gas turbocharger to a charge air cooler. The one of this cooled air is sent to the combustion chamber via the air collection chamber fed. While with separate arrangement of the air collection chamber from the charge air duct the cooled air from the environment of the Air collection chamber is heated undesirable forms at the integral training the connecting material between Air collecting chamber and the charge air duct part thermal bridges, by means of which the air in the charge air line heat extracted is and the air is supplied in the air collection chamber. On this way, the air in the charge air line is pre-cooled and achieved an improved efficiency of the device.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.Further embodiments and advantages of the invention will be apparent from the Subclaims of the description and the drawings.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigen:In the drawing, the invention with reference to several embodiments examples explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Schemazeichnung eines V-Motors mit zwei Zylinder­ reihen mit der Anordnung des erfindungsgemäßen Luft­ verteilers in dem Raum zwischen den beiden Zylinderrei­ hen, Fig. 1 is a schematic drawing of a V-type engine with two cylinder rows with the arrangement according to the invention the air manifold in the space between the two Zylinderrei hen,

Fig. 2 eine Draufsicht eines ersten erfindungsgemäßen Luft­ verteilers einer Verbrennungsluftzuführungsanlage für einen Achtzylinder-V-Saugmotor, wobei der Luftvertei­ ler eine Luftsammelkammer und acht Luftzuführungsrohre umfaßt, die von dieser in Richtung auf die Einlaßöff­ nungen der Zylinderreihen abragen, Fig. 2 is a plan view of a first air distributor according to the invention a combustion air supply system for an eight-cylinder V-type naturally-aspirated engine, wherein the Luftvertei ler comprises an air collection chamber and eight air supply pipes, which projects from this in the direction of the Einlaßöff openings of the cylinder rows,

Fig. 3 eine Seitenansicht von Fig. 2, Fig. 3 is a side view of Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV von Fig. 2, Fig. 4 shows a section IV-IV of Fig. 2,

Fig. 5 eine Draufsicht eines zweiten erfindungsgemäßen Luft­ verteilers für einen Sechszylinder-V-Turbomotor, wobei unterhalb der Luftsammelkammer ein Teil der Ladeluft­ leitung angeformt ist, Fig. 5 is a plan view of a second air distributor according to the invention for a six-cylinder V-turbo engine, below the air collection chamber a part of the charge air is formed line,

Fig. 6 eine Seitenansicht von Fig. 5, Fig. 6 is a side view of Fig. 5,

Fig. 7 eine Rückansicht von Fig. 5, Fig. 7 is a rear view of Fig. 5,

Fig. 8 einen Schnitt VIII-VIII von Fig. 5, Fig. 8 is a section VIII-VIII of Fig. 5,

Fig. 9 eine Prinzipzeichnung einer Draufsicht der erfindungs­ gemäßen Befestigung des Luftverteilers mittels Anker­ schrauben und Fig. 9 is a schematic drawing of a plan view of the fiction, contemporary fastening of the air distributor by means of anchor bolts and

Fig. 10 eine Vorderansicht von Fig. 9. Fig. 10 is a front view of Fig. 9.

In Fig. 1 ist eine Schemazeichnung eines V-Motors 1 mit zwei Zy­ linderreihen 2 und 3 dargestellt, wobei ein in den Fig. 2 bis 9 näher dargestellter Luftverteiler 4 in einem durch den Öffnungs­ winkel der beiden Zylinderreihen 2 und 3 begrenzten Raum 5 an­ geordnet ist. Der Luftverteiler 4 liegt in einer durch die höch­ sten Punkte 6 und 7 der Zylinderreihen 2 und 3 verlaufenden Ebene.In Fig. 1 is a schematic diagram of a V-type engine 1 with two Zy cylinder rows 2 and 3 , wherein a in Figs. 2 to 9 in more detail shown air distributor 4 in a limited by the opening angle of the two rows of cylinders 2 and 3 space 5 at is ordered. The air distributor 4 is located in a through the highest points 6 and 7 of the rows of cylinders 2 and 3 extending plane.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Luftverteiler 8 einer nicht näher dargestellten Verbrennungsluftzuführungsan­ lage eines Achtzylinder-V-Saugmotors. Figs. 2, 3 and 4 show an air distributor 8 according to the invention a Verbrennungsluftzuführungsan not shown position of an eight-cylinder V-suction motor.

Der Luftverteiler 8 umfaßt eine im Zentralbereich des Raumes 5 angeordnete, parallel zur Motorlängsachse verlaufende Luftsam­ melkammer 9, die normal zur Motorlängsachse einen im wesentli­ chen trapezförmigen Querschnitt besitzt und im Verhältnis zu ih­ rer Länge und Breite eine relativ geringe Höhe aufweist. Der Luftverteiler 8 ist vorzugsweise einstückig aus Kunststoff oder Metall gegossen.The air distributor 8 comprises a arranged in the central region of the space 5 , extending parallel to the motor longitudinal Lufttsam melkammer 9 , which has a trapezoidal cross section normal to the longitudinal axis of the engine in wesentli chen and in relation to ih rer length and width has a relatively small height. The air distributor 8 is preferably molded in one piece from plastic or metal.

Auf der Vorderseite des Luftverteilers 8 mündet ein Luftsammel­ rohr 10 in die Luftsammelkammer 9. Diese besitzt parallel zur Motorlängsachse verlaufende, schräge Seitenwände 11 und 12 mit jeweils acht Öffnungen, aus denen jeweils eines von insgesamt acht Luftzuführungsrohren 13 bis 20 ausmündet, die in Richtung der Einlaßöffnungen der Zylinderreihen 2 und 3 gebogen sind. Die Luftzuführungsrohre 13 bis 16 bilden eine erste Rohrgruppe R1 und die Luftzuführungsrohre 17 bis 20 eine zweite Rohrgruppe R2. On the front of the air distributor 8 , an air collecting pipe 10 opens into the air collecting chamber. 9 This has parallel to the engine longitudinal axis extending, oblique side walls 11 and 12 , each with eight openings, from which each one of a total of eight air supply pipes 13 to 20 opens, which are bent in the direction of the inlet openings of the cylinder rows 2 and 3 . The air supply pipes 13 to 16 form a first pipe group R1 and the air supply pipes 17 to 20 a second pipe group R2.

Die Unterseite 21 der Luftsammelkammer 9 besitzt aus Steifig­ keitsgründen eine in Längsrichtung der Luftsammelkammer 9 ver­ laufende Einbuchtung 22.The underside 21 of the air collection chamber 9 has stiffness keitsgründen a ver in the longitudinal direction of the air collection chamber 9 current indentation 22nd

Die Fig. 5 bis 8 zeigen einen erfindungsgemäßen Luftverteiler 23 einer nicht dargestellten Verbrennungsluftzuführungsanlage eines Sechszylinder-V-Turbomotors. FIGS. 5 to 8 show an air distributor 23 according to the invention of a combustion air supply system, not shown, of a six-cylinder V-turbo engine.

Der Luftverteiler 23 umfaßt analog zu dem in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Luftsammelkammer 24, auf de­ ren Vorderseite ein von einem nicht dargestellten Ladeluftkühler kommendes Luftsammelrohr 25 einmündet, Aus den Seitenwänden 26 und 27 der Luftsammelkammer 24 münden sechs Luftzuführungsrohre 28 bis 33 aus, die in Richtung der Einlaßöffnungen der Zylinder­ reihen 2 und 3 gebogen sind. Die Luftzuführungsrohre 28 bis 30 bilden eine Rohrgruppe R3 und die Luftzuführungsrohre 31 bis 33 eine Rohrgruppe R4.The air distributor 23 comprises analogous to the embodiment shown in FIGS. 2 to 4, an air collection chamber 24 , on de ren front of a not shown intercooler air intake manifold 25 opens, From the side walls 26 and 27 of the air collection chamber 24 open six air supply pipes 28 to 33rd from, the rows in the direction of the inlet openings of the cylinders 2 and 3 are bent. The air supply pipes 28 to 30 form a pipe group R3, and the air supply pipes 31 to 33 form a pipe group R4.

An der Unterseite 52 der Luftsammelkammer 24 ist ein Teil 34 der Ladeluftleitung mittig und in Motorlängsachsenrichtung separat angeformt und einstückig mit dieser verbunden, wobei an einem rückwärtigen Stutzen 35 ein vom nicht dargestellten Abgasturbo­ lader kommendes erstes Ladeluftleitungsteil und an einem vorwär­ tigen Stutzen 36 ein zum Ladeluftkühler führendes zweites Lade­ luftleitungsteil ansteckbar ist.At the bottom 52 of the air collection chamber 24 , a portion 34 of the charge air line is formed centrally and in the engine longitudinal axis separately and integrally connected thereto, wherein at a rear nozzle 35 a loader from the turbocharger, not shown first charge air line part and on a prewar term stub 36 a to the intercooler leading second charging air line part is attachable.

Wegen des im Vergleich zu Saugmotoren wesentlich höheren Druckes der Ladeluft in der Luftsammelkammer 24 sind in dieser Streben 37 bis 43 angeordnet, die ihre Auswölbung begrenzen.Because of the compared to naturally aspirated engines much higher pressure of the charge air in the air collection chamber 24 37 to 43 are arranged in this struts, which limit their bulge.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Prinzipzeichnung einer erfindungs­ gemäßen Befestigung des Luftverteilers 8 bzw. 23 mittels in Mo­ torhochachsenrichtung verlaufenden Ankerschrauben 44 bis 47, die in an der Luftsammelkammer 9 bzw. 24 angeformten Löchern 48 bis 51 steckbar und im Motorblock befestigbar sind. Beim Anziehen der Ankerschrauben 44 bis 47 werden die Luftzuführungsrohre 13 bis 20 bzw. 28 bis 33 der Luftverteiler 8 bzw. 23 auf die jewei­ lige Dichtung der jedem Luftzuführungsrohr zugeordneten Einlaß­ öffnung der Zylinder der Zylinderreihen 2 und 3 gepreßt. FIGS. 9 and 10 show a schematic drawing of a fiction, modern attachment of the air distributor 8 and 23 torhochachsenrichtung means in Mo extending anchor bolts 44 to 47, the molded-in in the air collection chamber 9 and 24, holes 48 are to 51 pluggable and in the engine block fastened. When tightening the anchor bolts 44 to 47 , the air supply pipes 13 to 20 and 28 to 33 of the air manifolds 8 and 23 are pressed to the jewei time seal of each air supply pipe associated inlet opening of the cylinder rows of cylinders 2 and 3 .

Claims (4)

1. Verbrennungsluftzuführungsanlage für mehrzylindrige, aufgeladene Brennkraftmaschinen mit V-förmig zueinander angeordneten Zylinderreihen, die in dem durch den Öffnungswinkel der Zylinderreihen begrenzten Raum angeordnet ist und einen Luftverteiler mit einer im Zentralbereich dieses Raumes liegenden Luftsammelkammer und ein Sammelrohr umfaßt, wobei der Luftverteiler in einer durch die höchsten Punkte der Zylinderreihen verlaufenden Ebene liegt und sich in Richtung der Motorlängsachse erstreckt sowie zwei Rohrgruppen mit annähernd gleich langen Luftzuführungsrohren zur Zuführung von Verbrennungsluft zu den einzelnen Zylindern aufweist und wobei von der Luftsammelkammer die Luftzuführungsrohre in Richtung auf die Einlaßöffnungen der Zylinder abragen und an einer jeweils der Zylinderreihe zugewandten Kammerwand der Luftsammelkammer auch die dieser Zylinderreihe zugeordneten Luftzuführungsrohre der Rohrgruppen ausmünden, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Luftsammelkammer (24) zur Verringerung ihrer Auswölbung deren Kammerwände durch Streben (37-43) verbunden sind, die in Richtung der Motorhochachse verlaufen, und daß an der Unterseite (21) der Luftsammelkammer (24) ein zu dieser mittig angeordnetes und in Richtung der Motorlängsachse verlaufendes Ladeluftleitungsteil (34) einstückig mit dieser verbunden ist.1. Combustion air supply system for multi-cylinder, supercharged internal combustion engines with V-shaped rows of cylinders arranged in the limited by the opening angle of the rows of cylinders space and comprises an air manifold with a lying in the central region of this space air collecting chamber and a manifold, wherein the air distributor in a through the highest points of the rows of cylinders extending plane and extends in the direction of the engine longitudinal axis and two pipe groups with approximately equal length air supply pipes for supplying combustion air to the individual cylinders and wherein the air supply pipes protrude from the air supply pipes in the direction of the inlet openings of the cylinder and at a each of the row of cylinders facing the chamber wall of the air collecting chamber also open the cylinder row associated air supply pipes of the pipe groups, characterized in that in the interior of the Luftsam melkammer (24) to reduce its bulge whose chamber walls are connected by struts (37-43) which extend in the direction of the vertical engine axis, and that on the underside (21) of the air collecting chamber (24) to this centrally located and in direction of the engine longitudinal axis running charge air duct part ( 34 ) is integrally connected thereto. 2. Verbrennungsluftzuführungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass an den beiden Enden des Ladeluftleitungsteiles (34) Stutzen (35, 36) zum Anschluß einer Ladeluftleitung angeordnet sind. 2. combustion air supply system according to claim 1, characterized in that at the two ends of the charge air duct part ( 34 ) connecting pieces ( 35 , 36 ) are arranged for connection of a charge air line. 3. Verbrennungsluftzuführungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Streben als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet sind.3. combustion air supply system according to claim 1 or 2, characterized that the struts are designed as one-sided open hollow body are. 4. Verbrennungsluftzuführungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Luftsammelkammer aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.4. combustion air supply system according to one of claims 1 to 3, characterized that the air collection chamber made of a plastic material is trained.
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