DE4402048A1 - Integriertes Ansaugsystem - Google Patents

Integriertes Ansaugsystem

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DE4402048A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein integriertes Ansaugsystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist bekannt, insbesondere für die Konditionierung der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, Ansaugsysteme komplett mit allen wichtigen Komponenten vom Luftfilter bis zum Einspritzventil herzustellen. Solche Ansaugsysteme beinhalten eine Vielzahl von Komponenten, wie zum Beispiel Ansaugrohr, Drosselklappe, Leerlaufsteller, Kraftstoffverteilung, Einspritzventile, Temperatursensor usw.
So ist beispielsweise von der Firma Siemens AG ein System bekannt, bei dem an einem Kunststoffträger die unterschiedlichen Komponenten angeflanscht bzw. angeordnet sind. Der Kunststoffträger ist als Ansaugrohr gestaltet.
Ein Nachteil dieses bekannten Systems ist darin zu sehen, daß zwar die Vielzahl der Komponenten an einem System vereint sind. Dieses System ist jedoch gerade durch die Vielzahl der Komponenten sehr komplex und aufwendig herzustellen. Außerdem muß es mit einer großen Zahl von Anschlußelementen sowohl mechanischer als auch elektrischer Art versehen werden muß.
Es ist weiterhin bekannt, Kunststoffansaugrohre im sogenannten Kernschmelzverfahren herzustellen.
Kennzeichnend für die Kernschmelztechnik ist das Umspritzen eines Metallkerns, dessen Schmelzpunkt unterhalb des Kunststoffs liegt.
Durch das Ausschmelzen des Kerns ist das Saugrohr mit weitgehend freier Formgebung bei hoher Maßhaltigkeit und guter Oberflächenabbildung aus einem Guß herstellbar.
Eine Integration von zusätzlichen Bauteilen oder mechanischen bzw. elektrischen Komponenten ist beim Kernschmelzverfahren nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Ansaugsystem insbesondere für Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welches einfach herstellbar ist und eine Vielzahl von Komponenten beinhaltet.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Anwendung der Mehrschalentechnik. Bei dieser werden mehrere Einzelteile gespritzt, welche durch eine Schweißung miteinander verbunden das fertige Produkt ergeben.
Bei dem Ansaugsystem besteht das Produkt aus einem Unter- und einem Oberteil, wobei die Trennebene zwischen Unter- und Oberteil entlang der Ansaugrohre verläuft. Dadurch lassen sich auch komplizierte Strukturen spritzgießtechnisch einfach herstellen und - dies ist der entscheidende Vorteil der Erfindung - bei der Montage bzw. bei dem Zusammenfügen der einzelnen Teile bzw. Schalen mechanische oder elektrische bzw. elektronische Komponenten einfügen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Oberteil des Gehäuses mit einem weiteren Zwischengehäuse zu versehen, wobei die Verbindung dieser beiden Teile durch Schweißung erfolgt. Als Schweißverbindungsverfahren hat sich Vibrationsschweißen bewährt. Durch die Anordnung eines Zwischengehäuses können luftführende Kanäle gebildet oder weitere Komponenten mit dem Ansaugsystem verknüpft werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Unterteil des Gehäuses ein Ölabscheider für die Kurbelgehäuseentlüftung integriert. War es bislang üblich, einen Ölabscheider als getrenntes Kunststoffbauteil am Motor anzuordnen, so besteht nunmehr die Möglichkeit, diesen in das Kunststoffgehäuse einzuschließen.
In einfacher Weise ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Ausgestaltung eines Resonanzsystems in dem Ansaugsystem möglich. Dazu sind zwei Luftführungssysteme erforderlich, die mit einer Resonanzklappe verbunden oder getrennt werden können.
Ebenso lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Ansaugsystem Schaltsaugrohre herstellen, indem die Saugrohrlängen durch entsprechende Klappen oder Ventile an die Drehzahl des Motors angepaßt werden.
Die Kunststofftechnik des Ansaugsystems läßt in Verbindung mit Klappen in den luftführenden Teilen eine einfache Systemoptimierung zu.
So kann zum Beispiel beim 6-Zylinder-Motor durch die Resonanzklappe im unteren Drehzahlbereich die Zylinderreihe geteilt werden, wodurch zwei getrennt ansaugende 3-Zylinder geschaffen werden, welche besonders in dem unteren Drehzahlbereich ein günstigeres Drehmomentverhalten aufweisen. Im hohen Drehzahlbereich öffnet die Resonanzklappe und ermöglicht die optimale Ausnutzung der Leistung des 6-Zylinder-Motors.
Eine weitere Optimierung des Drehmomentsverhaltens läßt sich durch eine Ausgestaltung des Ansaugsystems mit einem Turbulenzsystems erzielen. Dieses Turbulenzsystems besteht aus einem selbstständigen Turbulenzsammler und selbstständigen Turbulenzkanälen. Diese verlaufen parallel zu den Ansaugkanälen und sind wie diese aus Ober- und Unterschale des Gehäuses gebildet. Das Turbulenzsystem wird bei geringen Drehzahlen des Motors wirksam, das heißt, in diesem Drehzahlbereich wird die Ansaugluft des Motors ausschließlich über das Turbulenzsystem zugeführt, welches aufgrund kleinerer Querschnitte zu einer besseren Verwirbelung der Ansaugluft und damit zu einer besseren Gemischbildung führt.
Eine Bestückung des Ansaugsystems läßt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer Vielzahl von Komponenten, wie zum Beispiel einem Heißfilmluftmassenmesser, Einspritzventilen sowie Kraftstoffleiste vornehmen. Ebenso kann die Drosselklappe im System integriert sein. Die Systemintegration hat den Vorteil, daß sämtliche Anschlußleitungen und zwar sowohl die elektrischen als auch die Anschlußleitungen für Kraftstoff jeweils mit einem einzigen Steckkontakt bzw. einer Steckverbindung mit den peripheren Motorkomponenten verbindbar ist.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein integriertes Ansaugsystem,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Ansaugsystems,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Ansaugsystems.
Das in Fig. 1 gezeigte integrierte Ansaugsystem beinhaltet von der Zuführung der Ansaugluft bis hin zu den Einlaßventilen der Brennkraftmaschine sämtliche Komponenten, die zur Aufbereitung und Konditionierung des Kraftstoffgemisches erforderlich sind. Das Ansaugsystem besteht aus einem Gehäuse 10, welches ein Grundkörper 11 aufweist, auf dem ein Deckel 12 lösbar befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses sind folgende Komponenten enthalten; Ein Ölabscheider 13, welchem gemäß Pfeil 14 die Durchblasgase der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Die Durchblasgase werden in dem Ölabscheider 13 mittels eines Filterelements 15 gereinigt. Das Öl fließt in Richtung des Pfeiles 16 in die Ölwanne zurück, während die gereinigten Gase gemäß Pfeil 17 mit der Ansaugluft vermischt werden.
Es ist ferner ein Luftmassenmesser 18 vorgesehen, sowie eine Drosselvorrichtung 19. Weiterhin ist eine Resonanzklappe 20 in dem Grundkörper 11 sowie ein Filterelement 21 in Form eines Rechteckfilters angeordnet. An dem Grundkörper befindet sich eine elektrische Anschlußleiste 22 mit welcher die einzelnen Komponenten angesteuert werden und über die Sensorsignale abgegriffen werden können. An den Grundkörper schließen sich die Saugrohre 23 an. Diese Saugrohre sind mit den Einspritzventilen 24 bestückt. Die Versorgung der Einspritzventile 24 erfolgt über eine Kraftstoffverteilleiste 25. Die Ansaugluft strömt über den Ansaugstutzen 26 in das Gehäuse gemäß den Pfeilen 27 ein, gelangt dort in den Rohluftraum und durchströmt das Filterelement 15 gemäß den Pfeilen 28. Die gereinigte Luft strömt durch ein Sieb 29 und gelangt über den Luftmassenmesser 18 zu der Drosselvorrichtung 19. Bei geöffneter Drosselklappe strömt die Luft durch den Luftführungskanal 30 und gelangt von dort aus in den Querverteiler 31. Gemäß den Pfeilen 32 und 33 strömt die Luft in die beiden Resonanzkammern 34, 35. Die Resonanzkammern sind über die Resonanzklappe 36 getrennt. Die Resonanzklappe wird bei hohen Drehzahlen geöffnet und verbindet beide Kammern zur Verbesserung des Drehmomentverhaltens. Ausgehend von den Resonanzkammern 34, 35 strömt die Luft durch die Saugrohre 23 zu den hier nicht dargestellten Einlaßventilen des Motors.
Der Aufbau des Gehäuses ist gemäß Fig. 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der Grundkörper des Gehäuses 10 besteht aus einem Unterteil 37, welches auch die untere Halbschale der Saugrohre 23 bildet. Dieses Unterteil ist mit einem Oberteil 38 verschweißt. Das Oberteil 38 bildet die oberen Halbschalen der Saugrohre 23 und die Resonanzkammern 34, 35. In den Resonanzkammern ist wie dargestellt, die Resonanzklappe 36 angeordnet, welche über ein hier nicht gezeigten Stellmechanismus um 90° geschwenkt werden kann. An dem Oberteil ist der Luftführungskanal 30 mittels einer Schraubverbindung befestigt. Der Luftführungskanal 30 ist mit einer Abdeckung 40 versehen. Diese ist zweckmäßigerweise mittels einer Schweißverbindung an dem Kanal 30 fixiert. In den Luftführungskanal ist die Drosselvorrichtung 19 integriert sowie der hier nur schematisch angedeutete Luftmassenmesser 18. Das Filterelement 15 befindet sich zwischen dem Deckel 12 und dem Oberteil 38 des Gehäuses und dichtet den Rohluftraum 41 gegenüber dem Reinluftraum 42 filterwirkend ab. An den Saugrohren 23 sind Befestigungselemente 43 angeordnet. Diese Befestigungselemente 43 tragen die Kraftstoffverteilleiste 25, welche die Einspritzventile 24 mit Kraftstoff versorgen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Ansaugsystems mit einem integrierten Turbulenzsystem. Insbesondere bei niederen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ist es erforderlich zur Optimierung des Verbrennungsprozesses die zugeführte Ansaugluft mit dem Kraftstoff ausreichend zu verwirbeln. Dies geschieht am besten durch hohe Luftgeschwindigkeiten. Um diese hohen Luftgeschwindigkeiten zu erreichen kann ein sogenanntes Turbulenzsystem in das Ansaugsystem integriert sein. Dieses ist im Grunde ein verkleinertes Ansaugsystem welches von der Funktionsweise her dem Ansaugsystem entspricht, jedoch durch die kleineren Kanalquerschnitte höhere Luftgeschwindigkeiten erzeugt. In Fig. 3 ist der Ansaugstutzen 26 mit dem Luftmassenmesser 18 sowie dem Luftführungskanal 30 dargestellt, welchem die beiden Resonanzkammern 34, 35 und die Saugrohre 23 nachgeschaltet sind.
Von dem Ansaugstutzen wird die benötigte Luft über Luftführungskanäle 44, 45 zu einem Turbulenzsammler 46 geführt. Aus diesem Turbulenzsammler 46 zweigen sechs Turbulenzkanäle (sichtbar sind die Kanäle 47, 48, 49, 50) ab. Diese Turbulenzkanäle verlaufen parallel zu den Saugrohren 23 und münden im Bereich der Einlaßventile in den Ansaugtrakt des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine. Bei diesem System ist die hier nicht sichtbare Drosselklappe als Registerdrosselklappe 51 ausgestaltet, welche bei niederen Drehzahlen zunächst das Turbulenzsystem freigibt und erst ab höheren Drehzahlen das Hauptsystem öffnet. Selbstverständlich sind auch die Turbulenzkanäle in Zwei-Schalen-Technik aufgebaut. Das heißt die untere Halbschale der Turbulenzkanäle schließt sich an die untere Halbschale der Saugrohre an, während die obere Halbschale sich an die obere Halbschale der Saugröhre anschließt und eine gemeinsame Verschweißung der Halbschalen erfolgt.
Bezugszeichenliste
10 Gehäuse
11 Grundkörper
12 Deckel
13 Ölabscheider
14 Pfeil
15 Filterelement
16 Pfeil
17 Pfeil
18 Luftmassenmesser
19 Drosselvorrichtung
20 Resonanzklappe
21 Filterelement
22 elektrische Anschlußleiste
23 Saugrohre
24 Einspritzventile
25 Kraftstoffverteilleiste
26 Ansaugstutzen
27 Pfeil
28 Pfeil
29 Sieb
30 Luftführungskanal
31 Querverteiler
32 Pfeil
33 Pfeil
34 Resonanzkammer
35 Resonanzkammer
36 Resonanzklappe
37 Unterteil
38 Oberteil
39 Schraubverbindungen
40 Abdeckung
41 Rohluftraum
42 Reinluftraum
43 Befestigungselement
44 Luftführungskanal
45 Luftführungskanal
46 Turbulenzsammler
47 Turbulenzkanal
48 Turbulenzkanal
49 Turbulenzkanal
50 Turbulenzkanal
51 Registerdrosselklappe
52 Zwischengehäuse

Claims (7)

1. Integriertes Ansaugsystem insbesondere für die Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine bestehend aus einem Kunststoffgehäuse, Luftansaugrohr, einem Luftfilter und elektrischen und/oder mechanischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) in Mehrschalentechnik aufgebaut ist und aus wenigstens einem Ober- und einem Unterteil (38, 37) besteht, wobei die Trennebene zwischen Ober- und Unterteil (38, 37) entlang der Ansaugrohre (23) verläuft und wobei in dem Oberteil (38) ein Luftfilter (15) angeordnet ist und ein Deckel (12) auf dem Oberteil (38) den rohluftseitigen Luftraum verschließt und den Luftfilter (15) fixiert.
2. Integriertes Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Oberteil des Gehäuses ein weiteres Zwischengehäuse (52) in Zweischalentechnik-Verbundsystem angeordnet ist und einen Teil der luftführenden Kanäle bildet.
3. Integriertes Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterteil (37) des Gehäuses ein Ölabscheider (13) für die Kurbelgehäuseentlüftung integriert ist.
4. Integriertes Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, in dem Gehäuse (10) ein Resonanzsystem angeordnet ist, bestehend aus einer Resonanzklappe (36) und zwei Luftführungssysteme (34, 35) wobei die Resonanzklappe (36) die beiden Luftführungssysteme (34, 35) verbindet.
5. Integriertes Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turbulenzsystem vorgesehen ist, bestehend aus einem Turbulenzsammler (46) und zu den jeweiligen Einlaßventilen der Verbrennungskraftmaschine führenden Turbulenzkanälen (47-50), wobei die Turbulenzkanäle im wesentlichen parallel zu den Ansaugkanälen verlaufen und durch Ober- und Unterschale bzw. Ober- und Unterteil (38, 37) des Gehäuses gebildet werden.
6. Integriertes Ansaugsystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heißfilmluftmassenmesser (18) reinluftseitig in dem Gehäuse (10) integriert ist und im Bereich des Saugrohrflansches Einspritzventile (24) sowie eine Kraftstoffleiste (25) integriert sind.
7. Integriertes Ansaugsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselklappe in dem System angeordnet ist und sämtliche in dem System angeordneten Komponenten über einen einzigen Steckerleiste (22) elektrisch ansteuerbar sind und über diese Steckerleiste (22) Sensorsignale abgegriffen werden können.
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