DE4435435A1 - Saugrohranordnung einer Kolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Saugrohranordnung einer mehrzylindrigen Kolben-Brennkraft­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus dem SAE Paper Nr. 890776 von 1989 ist eine gattungsgemäße Saugrohranordnung bekannt, welche stromab eines Drosselklappenstutzen einen Luftsammler aufweist. An einen Flansch dieses Luftsammlers sind einzelne, zu den Zylindern führende Saugrohre angeschlossen, wobei sich dieser Luftsammler in Längsrichtung der Brennkraftmaschine erstreckt und alle diesem Luftsammler zugewandten Einströmöffnungen der Saugrohre in dieser Längsrichtung angeordnet sind.

Die in Längsrichtung nebeneinander liegende Anordnung dieser Einströmöffnungen sowie die Erstreckung des Luftsammlers über fast die gesamte Baulänge der Zylinderreihe kann aus Bauraumgründen für den Anbau von weiteren Bauteilen, wie z. B. Abgasrückführ­ systemen zusätzliche Halterungen an der Brennkraftmaschine bzw. an einem mit dieser ausgestatteten Fahrzeug erforderlich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Saugrohranordnung zu schaffen, welche bei bestem Luftliefergrad einen möglichst geringen Bauraum beansprucht, für verschiedene Einbaulagen der Brennkraftmaschine geeignet ist, sowie den platzsparen­ den Anbau weiterer Bauteile ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen benannt.

Wenn bei einer gattungsgemäßen Saugrohranordnung alle Einströmöffnungen der Saug­ rohre in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und hierbei Einströmöffnungen symmetrisch zu sich schneidenden und in dieser Ebene liegenden Achsen ausgebildet sind, so ermöglicht diese Bündelung der Einströmöffnungen am Luftsammler eine in Längs­ richtung kompakte Ausbildung dieses Luftsammlers. Von dieser Ebene ausgehend können Saugrohre identischer Länge luftliefergradoptimiert zu dem Zylinderkopf geführt werden. Die Bündelung führt zu einem in Längsrichtung der Brennkraftmaschine kurzbauenden Luft­ sammler, so daß zwischen stirnseitigen Begrenzungen der außenliegenden Saugrohre und des Luftsammlers ausreichend Bauraum zur Anordnung von beispielsweise Drossel­ klappenstutzen, Bauteilen von Sekundärluftsystemen, Abgasrückführsystemen oder Kraftstoffdruckbegrenzungsventilen vorhanden ist.

Für ein oder zweireihige Brennkraftmaschinen mit drei oder mehr Zylindern lassen sich in raumsparender Weise die Einströmöffnungen symmetrisch zu in der gemeinsamen Ebene liegenden Achsen finden. Vorteilhaft ist hierbei der symmetrische Aufbau der Saugrohranordnung bezüglich einer Symmetrieebene, welches sich vorteilhaft bei z. B. der Erstellung von Datensätzen für eine automatisierte Fertigung sowie bei der Adaption der Saugrohranordnung an verschiedene Brennkraftmaschinen bzw. Einbaulagen auswirkt. So kann die erfindungsgemäße Saugrohranordnung beispielsweise an Brennkraftmaschinen mit voneinander verschiedenen Luftzuströmrichtungen von einem Luftfilter aus in einfacher Weise angepaßt werden.

Vorzugsweise ist die Ebene plan ausgebildet und die in dieser Ebene liegende Quer­ schnittsfläche der Saugrohranordnung wird ausschließlich aus den Saugrohrwandungen und den davon umschlossenen Einströmöffnungen gebildet.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Saugrohranordnung bei einreihigen, vier­ zylindrigen Brennkraftmaschinen anwenden, wobei sie sich quer zur Längsrichtung der Brennkraftmaschine im wesentlichen C-förmig gekrümmt neben dem Zylinderkopf erstreckt. Die Zuströmung der Luft kann dabei entweder in Längsrichtung von vorne oder von hinten bzw. quer zur Längsrichtung in den Luftsammler erfolgen, wobei an den verbleibenden Wandungen des Luftsammlers beispielsweise Abgasrückführventilanordnungen ange­ flanscht werden können. Innerhalb der Längserstreckung des Luftsammlers sind zwei Saugrohre angeordnet, während die beiden außenliegenden, zu dem ersten bzw. letzten Zylinder der Brennkraftmaschine führendem Saugrohre sich außerhalb von den Luftsamm­ ler stirnseitig begrenzenden Ebenen erstrecken. Erste, parallel zueinander verlaufende Ab­ schnitte der Saugrohre sind hierbei nahezu geradlinig verlaufend ausgeführt und unterein­ ander mit Rippen verbunden. Zweite, sich zwischen den ersten Abschnitten und dem Luft­ sammler erstreckende Abschnitte sind zur Erzielung von identischen Saugrohrlängen und der bauraumsparenden Bündelung C-förmig gekrümmt bzw. S-förmig gekrümmt ausgeführt.

Die Saugrohranordnung kann einstückig als Gußteil ausgebildet sein oder im Bereich der die Einströmöffnungen der Saugrohre aufnehmenden Ebene einen Trennflansch aufwei­ sen. Im letzteren Fall kann unter Beibehaltung der Saugrohre für verschiedene Luftein­ strömrichtungen der Luftsammler um 180° gedreht montiert werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Saugrohranordnung,

Fig. 2 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles X gemäß Fig. 1 einer als Bau­ einheit vormontierten Saugrohranordnung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß Fig. 1,

Fig. 4a bis 4c Varianten eines Schnittes gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles Y gemäß Fig. 1.

Eine Saugrohranordnung einer nicht gezeigten mehrzylindrigen Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Zylinderreihe weist stromab einer Drosselklappe 1 einen Luftsammler 2 auf, an welchen sich zu einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine erstreckende Saugrohre 3 an­ geschlossen sind. Einströmöffnungen 4 der Saugrohre 3 sind in einer gemeinsamen Ebene E angeordnet, wobei sich die Saugrohre 3 von dieser Ebene E aus bis in eine allen Saug­ rohren 3 gemeinsame Flanschebene F erstrecken, in welcher Ausströmöffnungen 5 an­ geordnet sind.

Bezüglich einer Längsrichtung L der Brennkraftmaschine ist die Ebene E parallel angeord­ net, wobei die Saugrohranordnung im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Symme­ trieebene S ausgebildet ist, welche die Ebene E mittig schneidet und senkrecht zur Längs­ richtung L verläuft.

Mit identischem Abstand zu dieser Symmetrieebene S sind parallele Ebenen 6 und 7 ange­ ordnet in welcher in Längsrichtung L gesehen stirnseitige Wandungen 8 und 9 des Luft­ sammlers 2 angeordnet sind.

Die Saugrohre 3 sind jeweils aus ersten bzw. zweiten Abschnitten 10 bzw. 11 gebildet. Da­ bei erstrecken sich die ersten Abschnitte 10 von den Ausströmöffnungen 5 der Saugrohre 3 ausgehend parallel zueinander und zu der Symmetrieebene S, wobei eine erste Gruppe 12 von Saugrohren zwischen den Ebenen 6 und 7 angeordnet ist.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Saugrohranordnung für eine vierzylindrige Reihenhub­ kolben-Brennkraftmaschine, demzufolge sind Einströmöffnungen 4.1, 4.2, 4.3 und 4.4 so­ wie Saugrohre 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 sowie Ausströmöffnungen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 vorhan­ den. Die den Saugrohren zugeordneten ersten und zweiten Abschnitte tragen demzufolge die Bezugszeichen 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 für die ersten Abschnitte bzw. 11.1, 11.2, 11.3 und 11.4 für die zweiten Abschnitte.

Die Abschnitte 10.1 bis 10.4 sind im wesentlichen in einer die Längsrichtung L aufnehmen­ den Ebene 13 angeordnet und eine Zweite, aus den Saugrohren 3.1 und 3.4 gebildete Gruppe 14 ist in Längsrichtung L außenliegend in dieser Ebene 13 angeordnet.

An die ersten Abschnitte 10.1 bis 10.4 schließt sich jeweils ein korrespondierender zweiter Abschnitt 11.1 bis 11.4 an, wobei sich die zweiten Abschnitte 11.2 und 11.3 der ersten Gruppe 12 im wesentlichen C-förmig und nahezu parallel zur Symmetrieebene S erstrecken während die der zweiten Gruppe 14 im wesentlichen S-förmig ausgebildet sind und sich quer zu den zweiten Abschnitten 11.2 und 11.3 der ersten Gruppe 12 erstrecken.

Der C-förmige Verlauf ist am besten in Fig. 1 veranschaulicht, während der S-förmige Verlauf aus Fig. 5 deutlich ersichtlich ist.

In der Ebene 13 nebeneinander liegende erste Abschnitte 10 sind jeweils mit einer im wesentlichen in dieser Ebene 13 liegenden Rippen 15 verbunden, während die in Längs­ richtung L außenliegenden ersten Abschnitte 10.1 bzw. 10.4 frei abragende Wärmeschutz­ rippen 16 tragen.

Die Rippen 15 dienen einerseits zur Ausstattung der Saugrohranordnung, andererseits ebenfalls dem Wärmeschutz, wobei gemäß Fig. 5 unterhalb dieser Rippen 15 bzw. 16 ein nicht gezeigter Abgaskrümmer des Zylinderkopfes angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird die von diesem Abgaskrümmer abgestrahlte Wärme wirksam von den zwischen dem Luftsammler 2 und der Ebene 13 angeordneten Bauteilen des Kraftstoffversorgungs­ systemes ferngehalten. Dieses System ist in Fig. 2 dargestellt, und umfaßt ein Kraftstoff­ verteilerrohr 17, einen Kraftstoffdruckregler 18 sowie den einzelnen Saugrohren 3 zugeord­ nete Einspritzventile 19, welche in dafür vorgesehene Öffnungen 20 der einzelnen Saug­ rohre 3 eingesteckt sind. Diese Fig. 2 verdeutlicht, in welcher Weise der durch die Bünde­ lung der Einströmöffnungen 4 gewonnene Bauraum vorteilhaft genutzt werden kann. Der oberhalb der Ebene 13 und seitlich der Ebene 6 vorhandene Bauraum ist durch einen an die Wandung 8 angeflanschten Drosselklappenstutzen 21 genutzt. An die gegenüber­ liegende Wandung 9 kann in den entsprechenden Bauraum bei Bedarf ein Abgasrückführ­ ventil mit der entsprechenden Verbohrung angeordnet werden.

Bei Bedarf kann der Drosselklappenstutzen 21 auch an einer die Wandungen 8 und 9 ver­ bindenden Stirnwand 22 des Luftsammlers 2 angeordnet sein, welche parallel zur Flansch­ ebene F angeordnet ist.

Während Fig. 3 die Einströmöffnungen 4.1 bis 4.4 des beschriebenen Ausführungs­ beispieles zeigt, sind in den Fig. 4a, 4b bzw. 4c der Fig. 3 entsprechende Schnitte durch die Saugrohranordnung für eine drei-, fünf- bzw. sechszylindrige Brennkraftmaschine dargestellt, wobei diese im Falle der Fig. 4b, 4c und Fig. 3 auch zweireihig ausgebildet sein kann. Bei jeder gezeigten Anordnung sind mindestens zwei Einströmöffnungen 4 symmetrisch zu mindestens zwei sich schneidenden und in der Ebene E außerhalb dieser mindestens zwei Einlaßöffnungen 4 verlaufenden Achsen 30 und 31 ausgebildet. In Fig. 4a ist also beispielsweise die Einströmöffnung 4.1 symmetrisch zur Achse 30 ausgebildet während die Einströmöffnung 4.2 symmetrisch zur Achse 31 liegt.

Bei Anordnungen mit sich diagonal gegenüberliegenden Einströmöffnungen 4 sind diese symmetrisch zu einer dritten, ebenfalls in der Ebene E verlaufenden Achse 32 angeordnet. Fig. 4b zeigt diese Verhältnisse z. B. für die sich diagonal gegenüberliegenden Ein­ strömöffnungen 4.2 und 4.4 bezüglich der dritten Achse 32.

Eine besonders raumsparende und gleiche Saugrohrlängen ermöglichende Anordnung ist dabei möglich, wenn sich die ersten beiden Achsen 30 und 31 senkrecht schneiden und die dritte Achse 32 durch diesen Schnittpunkt verläuft, wobei die kompakteste Anordnung mit der Achse 32 als Winkelhalbierender zwischen den Achsen 30 und 31 erzielbar ist. Fig. 4c zeigt eine solche Anordnung für eine sechszylindrige Brennkraftmaschine mit den Ein­ strömöffnungen 4.1 bis 4.6 und den senkrecht zueinander verlaufenden Achsen 30 und 31 sowie den Winkelhalbierenden 32.

Sind bei der Anordnung gemäß Fig. 4c die Öffnungsquerschnitte nicht quadratisch son­ dern z. B. rechteckig, so liegt zwischen sich bezüglich der Winkelhalbierenden gegenüber­ liegenden Querschnitten eine zentrische Symmetrie vor, daß heißt die betreffenden Quer­ schnitte lassen sich durch eine Halbdrehung um 180° Grad aufeinander abbilden.

Claims (14)

1. Saugrohranordnung einer mehrzylindrigen Kolben-Brennkraftmaschine mit mindestens einer Zylinderreihe, und mit einem stromab einer Drosselklappe angeordneten Luftsammler und an diesen angeschlossenen, sich zu einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine erstreckenden Saugrohren, wobei alle Einströmöffnungen der Saugrohre in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Einströmöffnungen (4) symmetrisch zu mindestens zwei sich schneidenden und in der Ebene (E) außerhalb dieser mindestens zwei Einlaßöffnungen (4) verlaufenden Achsen (30 und 31) ausgebildet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diagonal gegenüberlie­ gende Einströmöffnungen (4) symmetrisch zu einer dritten in der Ebene (E) verlau­ fenden Achse (32) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Achse (32) den Schnittpunkt der zwei Achsen (30) und (31) schneidet.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen (30) und (31) senkrecht zueinander verlaufend angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Achse (32) als Winkelhalbierende zu den beiden Achsen (30) und (31) angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene (E) parallel zur Längsrichtung (L) der mindestens einen Zylinderreihe angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftsammler (2) in Längsrichtung (L) stirnseitig von in je einer Ebene (6, 7) liegenden Wandungen (8, 9) begrenzt ist, wobei diese Ebenen (6, 7) senkrecht zu der den Einlaßöffnungen (4) gemeinsamen Ebene (E) angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mittig und parallel zwischen den Ebenen (6, 7) angeordneten, die eine Achse (30) aufnehmenden Symmetrie­ ebene (S), bezüglich der die Saugrohranordnung im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Saugrohre (3) einer Zylinderreihe zugeordnet sind und Ausströmöffnungen (5) dieser Saugrohre (3) in einer gemeinsamen, senkrecht zur Symmetrieebene (S) angeordneten Flanschebene (F) liegend angeordnet sind und eine die Wandungen (8, 9) verbindende Stirnwand (22) des Luftsammlers (2) parallel zu dieser Flanschebene (F) angeordnet ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich erste, von Ausströmöffnungen (5) der Saugrohre (3) ausgehende Abschnitte (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) dieser Saugrohre (3) parallel zueinander und zu der Symmetrieebene (S) erstrecken, wobei eine erste Gruppe (12) von Saugrohren (3.2) und (3.3) zwischen den Ebenen (6) und (7) angeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Abschnitte im wesentlichen in einer die Längsrichtung (L) aufnehmenden Ebene (13) angeordnet sind und eine zweite, aus den Saugrohren (3.1) und (3.4) gebildete Gruppe (14) in Längsrichtung (L) außenliegend in dieser Ebene (13) angeordnet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch sich an die ersten anschlie­ ßende zweite Abschnitte (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) der Saugrohre (3), wobei sich die der ersten Gruppe (12) im wesentlichen C-förmig und nahezu parallel zur Symmetrie­ ebene (S) und die der zweiten Gruppe (14) im wesentlichen S-förmig und quer zu denen der ersten Gruppe (12) erstrecken.

13. Anordnung nach den Ansprüchen 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß neben­ einander liegende erste Abschnitte mittels in der Ebene (13) angeordneter Rippen (15) verbunden sind und die in Längsrichtung (L) außenliegenden ersten Abschnitte (10.1) bzw. (10.4) frei abragende Wärmeschutzrippen (16) tragen.

14. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene (E) plan ausgebildet ist und die in dieser Ebene (E) liegende Querschnittsfläche der Saugrohranordnung ausschließlich aus den Saug­ rohren (3) und ihren Einströmöffnungen (4) gebildet ist.