WO1999034110A1 - Ansaugeinrichtung für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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WO1999034110A1
WO1999034110A1 PCT/EP1998/007786 EP9807786W WO9934110A1 WO 1999034110 A1 WO1999034110 A1 WO 1999034110A1 EP 9807786 W EP9807786 W EP 9807786W WO 9934110 A1 WO9934110 A1 WO 9934110A1
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internal combustion
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PCT/EP1998/007786
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Inventor
Thomas Jessberger
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Filterwerk Mann+Hummel Gmbh
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    • F02M35/10111—Substantially V-, C- or U-shaped ducts in direction of the flow path

Definitions

  • the invention relates to an intake device for an internal combustion engine with at least one combustion chamber and with separate air intake means for each combustion chamber, exhaust gases from the engine being able to be supplied to the intake device in addition to the intake air.
  • Intake devices have the purpose of individually supplying the air required for the combustion process taking place in the combustion chamber, starting from an air filter, to each combustion chamber, that is to say cylinders.
  • the supply takes place in an inlet and from there via valves directly into the combustion chamber.
  • This object is achieved in that separate combustion gas supply means are assigned to each combustion chamber. In this way it is possible to achieve an optimal mixture composition by individually designing the exhaust gas supply means. As a further advantage, it is also possible to control the high temperatures, since the exhaust gases are introduced into the air intake means separately and thus the amount of exhaust gas flowing in at one point and thus the temperature is reduced.
  • the exhaust gas supply means are contained in a connecting device which can be connected to the internal combustion engine, in particular a connecting flange between air intake means and internal combustion engine.
  • a connecting flange between air intake means and internal combustion engine.
  • Such a connecting flange can be mounted in one step together with the air intake means on the internal combustion engine, for example by means of screws for fastening which extend from the air intake means and preferably penetrate and abut against them and which run through the connecting device, in particular an edge region or molded eyelets, and in engage the housing of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas supply means can be guided in addition to the air intake means into the internal combustion engine or to the combustion chamber, wherein two gas streams can preferably be supplied to the internal combustion engine per combustion chamber.
  • the two gas flows are brought together only within the internal combustion engine or, possibly, shortly before the inlet into the combustion chamber or therewith. This allows a spatially separable introduction that may be desired.
  • the exhaust gas supply means in the connection device can be connected to the air intake means, wherein an at least partially uniform mixture of the gas streams can preferably be supplied to the internal combustion engine or an inlet for the combustion chamber.
  • an at least partially uniform mixture of the gas streams can preferably be supplied to the internal combustion engine or an inlet for the combustion chamber.
  • a distributor chamber for exhaust gases is preferably contained in the connection device and communicates with the exhaust system of the internal combustion engine, in particular via at least one inlet point. is connected, the connection preferably being made via a pipe connection or the like for an exhaust gas recirculation pipe. From this distribution chamber, the individual exhaust gas supply means can go to each combustion chamber. Thus, a simple exhaust gas supply is also possible via preferably a single exhaust gas recirculation pipe or the like, and from this a distribution to the individual exhaust gas supply means.
  • the distribution chamber can be designed differently, depending on the intended use, for example, it can essentially be designed as a type of pipe or duct. The introduction of the exhaust gases into the connection device or the distribution chamber can essentially take place at any point, depending on the application and the problem that arises.
  • the connecting device advantageously consists at least partially of thermoplastic material, in particular of glass fiber reinforced polyamide, and can be produced by injection molding. Depending on the design of the distribution chamber and the exhaust gas supply means, it can be made from a few parts or in one piece in order to reduce assembly effort. If the connection device consists of several plastic parts, these can be connected to form a structural unit, for example by gluing, ultrasound or vibration welding.
  • the choice of material mainly depends on the recirculation rate of the exhaust gases or the temperatures that occur. At temperatures above about 120 ° another material should be used, for example fiber-reinforced sulfurized polyphenylene, but an aluminum or ceramic version (for extremely high temperatures) is also possible.
  • the introduction can preferably take place at a point at which direct cooling of the connecting flange is possible by means of the engine cooling built into the housing of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas supply means are designed as openings from the distribution chamber into continuous air channels, the openings preferably being designed such that each combustion chamber or cylinder, together with the intake air, has a particular, in particular the same, operation of the engine , Amount of exhaust gas can be supplied. This represents a very simple method of introducing exhaust gas, and above all a variability of the openings, the cross sections of which allow exhaust gas to be introduced into the distribution chamber at any point, in order to always achieve an even distribution of the exhaust gas quantity among all cylinders. The exhaust gas is sucked into the engine by the suction effect of the intake air flowing past.
  • the exhaust gas supply means can each be designed as exhaust gas channels leading from the distribution chamber, which additionally, preferably separately and / or in parallel, lead to the continuous air channel in the internal combustion engine.
  • the two gas flows are mixed only after and outside the connecting device.
  • the somewhat increased manufacturing effort compared to the previous embodiment can be offset by the fact that other or improved suction principles can be used.
  • one duct to at least partially enclose the other, in particular the air duct running inside the exhaust duct, preferably as a tube which is connected to the connection device as a holder or is mounted therein.
  • Such an intake via a type of annular gap in accordance with the Venturi effect enables the intake of particularly large quantities of exhaust gases.
  • the mutually enclosing arrangement of the channels enables effective cooling, especially in a version in which the air channel has direct contact with the connection device and encloses the exhaust duct.
  • connection flange is also possible from the high exhaust gas temperature to a less critical temperature that is permitted for the material selected in each case.
  • the outside of the connection device can be equipped with an enlarged surface in order to cause heat to be emitted to the ambient air and thus to cool.
  • Fig. 1 is a side view of an inventive
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the suction device of Fig. 1 in the central plane, with openings connecting a distribution chamber with air channels and
  • Fig. 3 shows a section in a central plane at a
  • Variant of an intake device in which air ducts and exhaust ducts enclose one another.
  • FIG. 1 shows an intake device 11 for an internal combustion engine 12, which has air intake means 14 intended for connection to the motor housing 13 and a connecting flange 15 as a connecting device.
  • the air intake means 14 have at the end of the curved air intake pipes 16 an integrally formed flange 17, by means of which they are placed against the flat flange 15, being screwed to the engine 12 by means of screws 19 which penetrate through both parts and reach into the engine housing 13 .
  • Dashed lines run through both the flange 17 and the connecting flange 15, an air channel 20 which merges into an inlet 22 shown in dash-dotted lines in the motor housing 13, which in turn leads to a combustion chamber or cylinder, not shown. Perpendicular to the image plane runs in the right
  • Seals can be provided between the flange 17 of the air intake pipes 16, the connecting flange 15 and the housing 13 of the motor 12, for example of temperature-resistant or the like, for sealing the connections to one another.
  • the air intake pipes 16 are connected to a central air intake 18, preferably an air filter (not shown).
  • the connecting flange 15 is designed in FIG. 1 so that the distributor chamber 23 runs close to an engine cooling line 28, in some cases even parallel (as shown). In this way, an effective cooling of the connecting flange 15 in the region of its greatest temperature load is possible.
  • the section through a central plane of the connecting flange 15 in FIG. 2 illustrates the schematic configuration of a
  • the connecting flange has an essentially rectangular, elongated shape, air channels 20 with a circular cross section running through it and perpendicular to the image plane 4 running through it.
  • the pipe connection 25 is provided on one long side, integrally molded in FIG. 2, to which an exhaust gas recirculation pipe, not shown, is connected. - lo ⁇
  • the pipe connection 25 preferably has a circular cylindrical shape, with a flange at the end for fastening the exhaust gas return pipe. Holes 29 through which the screws 19 are guided run through the connecting flange 15 in the corner region.
  • the cross-section of the openings 24, as shown in a greatly exaggerated manner in FIG. 2, differs, the two openings arranged closer to the pipe connection each having a smaller cross-section than the two outer or more distant ones.
  • the exhaust gas pressure is different due to the proximity to the inlet point, the closer the cross-section is.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a connection flange according to the invention, the pipe connection 25 being arranged differently and the exhaust gas supply means no longer being designed as simple openings 24.
  • the exhaust gases are introduced into the distributor chamber 23 via a pipe connection 25 arranged on one end face, which runs from the inlet point 26 in the opposite direction to the elongated distributor chamber 23.
  • this forms a highly uneven supply of the exhaust gases to the individual exhaust gas supply means, which, as shown, is compensated for by the different shape of the cross sections of the openings 24 to exhaust gas channels 21.
  • the different design of the cross section of the openings 24 is shown here in a greatly exaggerated manner.
  • the openings 24 lead to exhaust gas channels 21, which are formed either inside the air channels 20 or outside, at least partially surrounding them.
  • the Air channel formed as a cylindrical continuous tube which is held on the connecting flange at a distance from the inner wall of the connecting flange 15 or the exhaust gas duct 21 by means of thin retaining webs 31. These holding webs 31 do not run continuously between the air duct and the exhaust duct, so that a distribution of the exhaust gases in the exhaust duct 21 around the air duct is possible.
  • the exhaust gas supply means on the right are designed as a central exhaust duct 21, at least partially circular-cylindrical, which is surrounded by an air duct 20 with an annular cross-section which is not completely continuous in the circumferential direction.
  • the exhaust duct 21 is guided here within the air duct 20.
  • the exhaust duct 21 with an approximately circular cross section largely encloses the approximately tube-shaped air duct 20, the tube of the air duct 20 being connected to the connecting flange 15 by means of a retaining web 31 is.
  • the exhaust gas supply means largely surround the air duct 20, which makes it possible, for example, to preheat the intake air.
  • both the air and exhaust gas channels are formed by the connecting flange 15.
  • the design of the exhaust gas supply means on the far right represents an exhaust gas channel 21, which is configured similarly to the air channels 20 in FIG. 2, namely as a circular cylindrical, continuous recess.
  • An air duct 20 runs within this, the outer diameter of which is at a certain distance from the wall of the exhaust duct 21, and as an extension of an air intake pipe 16 the air intake Absorbent 14 is formed. As a result, it does not require a holder within the connecting flange 15.
  • All of the exhaust gas supply means described in FIG. 3 are designed according to the annular gap principle, as a result of which particularly effective suction of the exhaust gases by the intake air into the engine 12 takes place.
  • the openings 24 are formed from left to right on the pipe connection 25 with a decreasing cross section, since there is the greatest exhaust gas pressure.
  • the attachment also takes place in FIG. 3 via screws 19, not shown, which either extend through screw holes 29 provided in the corner region of the connecting flange 15 or, as shown at the lower right corner, for example via molded mounting eyes 32.
  • the connecting flange 15 Depending on the configuration of the connecting flange 15, it can be produced in one piece, for example by injection molding from a thermoplastic material, for which purpose, however, a relatively complex injection mold is required (a variant according to FIG. 3 is better suited for this).
  • the connecting flange 15 preferably consists of two half-shells with a separation plane corresponding approximately to the sectional plane in FIGS. 2 and 3. These two shells can either be connected to one another before the connection flange is installed, for example by detachable connection such as screwing or possibly riveting, or an inseparable bare connection such as gluing or welding (e.g. ultrasonic or vibration welding). It is also possible to assemble the two individual sections in a manner similar to that in FIG.
  • the pipe connection 25 can either be integrally formed in accordance with FIGS. 2 and 3, or can be inserted subsequently into the connection flange 15. If retrofitted, there is the possibility of producing the pipe connection 25 from a different material, for example aluminum or other metal that can cope with high exhaust gas temperatures, or alternatively also industrial ceramics.
  • the connecting flange 15 is placed above the inlets 22 for the cylinders for mounting the suction device 11 on the engine 12, and then the air suction means 14 with their flange 17 and the screws 19 with the
  • Screwed motor housing 13 In a manner not shown, an exhaust gas recirculation pipe is connected to the pipe connection 25.
  • Air is drawn in during operation of the engine 12, specifically through the central air intake 18, the air flow being divided from there into a number of air intake pipes 16, which corresponds to the number of cylinders, and from there through the air channels 20 of the connecting flange 15 is sucked into the inlet 22.
  • the intake air draws exhaust gases from the distribution chamber 23 into the inlet 22 either through the openings 24 or the exhaust gas channels 21 Inlet point 26 and the geometry of the distribution chamber 23, the cross section of the openings 24 and the exhaust gas channels 21 are configured (differently) in such a way that the same amount of exhaust gas is supplied to the cylinder in each case in the same air flow in each air channel.
  • An inlet cross-section is preferred which is the same for all openings 24, in which case the distributor chamber can be made approximately conical so that the same amount of exhaust gas can be supplied to each cylinder.
  • the distribution chamber advantageously expands from the inlet point 26 to the most distant opening.
  • the exhaust gas flow is the hottest in the region of the openings 24, the material of the connecting flange 15 being cooled at the same time by the intake air flowing through the air channels 20.
  • This cooling effect through the air channels 20 can be used in a similarly positive manner in an embodiment according to FIG. 3.
  • a cross-sectional geometry of the air channels 20 is also conceivable, which has a very large contact area with the housing of the connecting flange 15 compared to the cross-sectional area. In this way, an improved cooling of the connecting flange can take place while the amount of air flowing through remains the same.
  • connection device can be used for any internal combustion engine, regardless of the number of cylinders.

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Abstract

Gemäß der Erfindung wird eine Ansaugeinrichtung (11) für einen Verbrennungsmotor (12) mit separaten Luftansaugmitteln (14) für jeden Zylinder geschaffen, wobei der Ansaugeinrichtung zusätzlich zu der Ansaugluft Abgase über für jeden Zylinder getrennt vorhandene Abgaszuführmittel zuführbar sind. Durch die für jeden Zylinder getrennt erfolgende Abgaszuführung kann die Abgasmenge jeweils genau bestimmbar sein, insbesondere für jeden Zylinder gleich. Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Abgaszuführmittel in einem Anschlußflansch (15) vorhanden, der zusammen mit den Luftansaugmitteln (14) an das Gehäuse (13) des Motors (12) anmontiert wird und durchgängige Luft-Kanäle (20) aufweist. Die Abgaszuführmittel sind innerhalb des Anschlußflansches (15) als Durchbrüche von einer Abgase sammelnden Verteilerkammer (23) zu den Luft-Kanälen (20) oder als getrennt von den Luftkanälen verlaufende Abgas-Kanäle (21) ausgeführt. Durch flächige Anbindung des Ansaugflansches an das Motorgehäuse (13) sowie die Durchströmung mit Ansaugluft wird eine ausreichende Kühlung des durch die Abgase erhitzten Ansaugflansches (15) erreicht.

Description

B e s c h r e i b u n g
Ansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Ansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Verbrennungsraum und mit separaten Luftansaugmitteln für jeden Verbrennungsraum, wobei der Ansaugeinrichtung zusätzlich zu der Ansaugluft Abgase des Motors zuführbar sind.
Ansaugeinrichtungen haben den Zweck, die für den im Verbrennungsraum stattfindenden Verbrennungsvorgang benötigte Luft, ausgehend von meistens einem Luftfilter, jedem Verbrennungs- räum, sprich Zylinder, einzeln zuzuführen. Die Zuführung erfolgt dabei in einen Einlaß und von dort aus über Ventile direkt in den Verbrennungsraum.
Aufgrund von Umweltvorschriften ist es üblich bzw. unerläßlich geworden, der Ansaugluft einen gewissen Anteil der Motorabgase wieder zuzuführen, wobei die Rückführraten derzeit bei etwa 20 % bis 30 % liegen, bei neuen Direktein- spritzern dagegen bis zu 50 % betragen sollen. Bei derart hohen Mengen tritt eine Vielzahl von Problemen auf. Zum einen ist es sehr wichtig, einen gleichmäßige Vermischung der Gase zu erreichen, damit die Verbrennungsvorgange in den Zylin- dern, die heutzutage per Motorelektronik bis ins kleinste Detail abzustimmen sind, in dem gewünschten optimalen Bereich und bei allen Zylindern gleich ablaufen. Zu diesem Zweck schlagen beispielsweise die DE 44 20 247 AI oder die EP 0 369 482 eine zentrale Einleitung der Abgase in ein Luftansaugrohr vor, das mit der Luftansaugung und den Drosselklappen oder Zuführungsstutzen verbunden ist. Innerhalb dieses Weges soll eine Vermischung der Gase stattfinden, wobei der Gasstrom anschließend auf die einzelnen Zylinder verteilt wird.
Eine ähnliche Lösung schlägt die WO 94/01673 vor, bei der in einem Lufteinlaßraum ein Lufteinlaß, ihm gegenüberliegend ein Abgaseinlaßstutzen und von dem Raum ausgehend vier Luftansaugrohre für die Zylinder angebracht sind. Vor allem hier besteht jedoch das Problem, daß voraussichtlich die nahe an der Abgaseinführung angeordneten Luftansaugrohre einen höheren Abgasanteil enthalten als die weiter davon entfernt liegenden. Somit ist die Gasmischung nicht homogen und die Verbrennungsvorgäng laufen nicht im gewünschten optimalen Bereich ab, woraus wiederum nachteilig erhöhter Abgasausstoß und Leistungsabfall resultieren.
Ein zusätzliches schwer zu beherrschendes Problem liegt in der Kombination der Luftansaugeinrichtung, die aus kosten- und produktionstechnischen Gründen aus Kunststoff besteht, mit der AbgasZuführung und den in der Regel recht hohen
Temperaturen der Abgase bzw. daraus folgend der Abgasrück- führrohre. Die Temperatur der Abgase liegt bei ca. 400°C bis 450°C, somit treten an einem Einführstutzen bei Rückführraten von 20 % bis 30 % noch 120 °C an der Kunststoffansaugeinrich- tung auf, bei angestrebten Rückführraten von bis zu 50 % sogar bis zu 200 °C und mehr. Dies wiederum übersteigt den Bereich der üblicherweise verwendeten Kunststoffe, so daß entweder teurere und aufwendiger zu verarbeitende Materialien einzusetzen sind oder aber aufwendige Vorrichtungen, wie in der oben erwähnten EP 0 369 482 und der WO 94/01673 nötig werden. Hier werden entweder ein Rohr aus einem Verbundmate- rial aus Stahl und Aluminium mit Kühlrippen als Zwischenstück vorgeschlagen oder eine aufwendige Halterung eines Einlaß- stutzens aus Aluminium, die beim Langzeiteinsatz voraussichtlich problematisch ist.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine Ansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, die eine in einem gewünschten Bereich liegende, möglichst gleichmäßig verteilte Abgaszuführung zu der Ansaugluft ermöglicht, die Temperaturprobleme bei hohen Abgasrückführraten beherrschbar macht und einfach herzustellen und zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jedem Verbrennungsraum getrennte Abgaszuführmittel zugeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, durch individuelle Gestaltung der Abgaszuführmittel eine optimale Gemischzusammensetzung zu erreichen. Als weiterer Vorteil wird dadurch auch die Beherrschung der hohen Temperaturen möglich, da die Einleitung der Abgase in die Luftansaugmittel jeweils getrennt erfolgt und somit die jeweils an einer Stelle einströmende Abgasmenge und damit die Temperatur reduziert wird.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Abgaszuführmittel in einer mit dem Verbrennungsmotor verbindbaren Anschlußvorrichtung, insbesondere einem Anschlußflansch zwischen Luftansaugmitteln und Verbrennungsmotor, enthalten. Eine Ausführung der Vorrichtung als eine Baueinheit vereinfacht die Montage, vor allem ein Anschlußflansch eignet sich hierzu besonders gut. Ein derartiger Anschlußflansch kann in einem Schritt zusammen mit den Luftansaugmitteln an dem Verbrennungsmotor montiert werden, beispielsweise durch von den Luftansaugmitteln abgehende, vorzugsweise diese durchdringende und daran anliegende, Schrauben zur Befestigung, die durch die Anschlußvorrichtung, insbesondere einen Randbereich oder angeformte Ösen, verlaufen und in das Gehäuse des Verbrennungsmotors eingreifen.
Bei einer Ausführung der Erfindung können die Abgaszuführ- mittel zusätzlich zu den Luftansaugmitteln in den Verbrennungsmotor bzw. zu dem Verbrennungsraum geführt sein, wobei dem Verbrennungsmotor pro Verbrennungsraum vorzugsweise zwei Gaεströme zuführbar sind. Hier erfolgt eine Zusammenführung der beiden Gasströme erst innerhalb des Verbrennungsmotors bzw. unter Umständen kurz vor dem Einlaß in den Verbrennungsraum oder damit. So ist eine unter Umständen gewünschte räumlich trennbare Einleitung möglich.
Bei einer alternativen Ausführung können die Abgaszuführmittel in der Anschlußvorrichtung mit den Luftansaugmitteln verbunden sein, wobei dem Verbrennungsmotor bzw. einem Einlaß für den Verbrennungsraum vorzugsweise ein zumindest teilweise gleichmäßiges Gemisch der Gasströme zuführbar ist. Auf diese Weise ist nicht nur die zugeführte Abgasmenge pro Zylinder jeweils gleich, sondern es wird ein gut verwirbeltes Gemisch zugeführt. Bei dieser Ausführung ist auch eine rasche Abkühlung der extremen Temperatur der Abgase bzw. ein Aufheizen der evtl. kalten Ansaugluft möglich. Des weiteren ist der Aufbau vereinfacht.
Bevorzugt ist in der Anschlußvorrichtung eine Verteilerkammer für Abgase enthalten, die mit der Abgasanlage des Verbrennungsmotors, insbesondere über wenigstens eine Einleitstelle, verbunden ist, wobei die Verbindung vorzugsweise über einen Rohranschluß o. dgl. für ein Abgasrückführrohr erfolgt. Von dieser Verteilerkammer aus können die einzelnen Abgaszuführmittel zu jedem Verbrennungsraum abgehen. Somit ist weiterhin eine einfach ausgeführte AbgasZuführung über vorzugsweise ein einziges Abgasrückführrohr o. dgl. möglich, und davon ausgehend eine Verteilung an die einzelnen Abgaszuführmittel. Die Verteilerkammer kann unterschiedlich ausgeführt sein, je nach Verwendungszweck kann sie beispielsweise im wesentlichen als eine Art Rohr oder Kanal ausgeführt sein. Die Einleitung der Abgase in die Anschlußvorrichtung bzw. die Verteilerkammer kann im wesentlichen an einer beliebigen Stelle erfolgen, je nach Anwendungszweck und auftretender Problematik unterschiedlich.
Die Anschlußvorrichtung besteht vorteilhaft zumindest teilweise aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, und kann im Spritzgußverfahren hergestellt sein. Je nach Ausgestaltung der Verteilerkammer sowie der Abgaszuführmittel kann sie aus wenigen Teilen oder einstückig hergestellt werden, um Montageaufwand zu reduzieren. Besteht die Anschlußvorrichtung aus mehreren Kunststoff- teilen, können diese beispielsweise durch Verkleben, Ultra- schall-oder Vibrationsschweißen zu einer Baueinheit verbunden werden. Die Wahl des Materials hängt hauptsächlich von der Rückführrate der Abgase bzw. von den auftretenden Temperaturen ab. Bei Temperaturen über etwa 120° ist ein anderes Material zu verwenden, beispielsweise faserverstärktes sulfuriertes Polyphenylen, ebenso jedoch ist eine Ausführung aus Aluminium oder Keramik (für höchste Temperaturen) mög- lieh. Dabei kann die Einleitung bevorzugt an einer Stelle erfolgen, an der eine direkte Kühlung des Anschlußflansches durch die in das Gehäuse des Verbrennungsmotors eingebaute Motorkühlung möglich ist. Bei einer Ausführung der Erfindung sind die Abgaszuführmittel als Durchbrüche von der Verteilerkammer in durchgängige Luft- Kanäle ausgeführt, wobei die Durchbrüche vorzugsweise derart gestaltet sind, daß im Betrieb des Motors jedem Verbrennungs- räum bzw. Zylinder zusammen mit der Ansaugluft eine bestimmte, insbesondere die gleiche, Abgasmenge zuführbar ist. Dies stellt eine sehr einfache Methode der Abgaseinleitung dar, wobei vor allem eine Variabilität der Durchbrüche deren Querschnitte eine Abgaseinleitung in die Verteilerkammer an beliebiger Stelle ermöglicht, um stets eine gleichmäßige Aufteilung der Abgasmenge auf alle Zylinder zu erreichen. Durch die Sogwirkung der vorbeiströmenden Ansaugluft wird das Abgas in den Motor eingesaugt.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die Abgaszuführmittel jeweils als von der Verteilerkammer abgehende Abgas-Kanäle ausgeführt sein, die zusätzlich, vorzugsweise getrennt und/oder parallel, zu dem durchgängigen Luft- Kanal in den Verbrennungsmotor führen. Bei dieser Ausführung findet eine Vermischung der beiden Gasströme erst nach und außerhalb der Anschlußvorrichtung statt. Der gegenüber der vorherigen Ausführung etwas erhöhte Aufwand zur Herstellung kann dadurch wettgemacht werden, daß andere bzw. verbesserte Ansaugprinzipien ausgenützt werden können. Beispielsweise ist es möglich, daß ein Kanal den anderen zumindest teilweise umschließt, wobei insbesondere der Luft-Kanal innerhalb des Abgas-Kanals verläuft, vorzugsweise als Rohr, das mit der Anschlußvorrichtung halternd verbunden oder darin gelagert ist. Eine derartige Ansaugung über eine Art Ringspalt entsprechend dem Venturi-Effekt ermöglicht die Ansaugung von besonders großer Mengen von Abgasen. Die einander gegenseitig umschließende Anordnung der Kanäle ermöglicht eine effektive Kühlung, vor allem in einer Ausführung, in der der Luft-Kanal direkten Kontakt zu der Anschlußvorrichtung hat sowie den Abgas-Kanal umschließt.
Durch die vorzugsweise flächige Anbringung an dem zumindest teilweise gekühlten Motorgehäuse wird auch der Anschluß- flansch von der hohen Abgastemperatur auf eine weniger kritische und für das jeweils gewählte Material zugelassene Temperatur möglich. Die Außenseite der Anschlußvorrichtung kann mit einer vergrößerten Oberfläche ausgestattet sein, um eine Wärmeabgabe an die Umgebungsluft udn somit eine Kühlung zu bewirken.
Diese und weitere Merkmale 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 einer Ausfüh- rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNONGEN
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Ansaugeinrichtung, die als Anschlußflansch zwischen Luftansaugrohren und Motorgehäuse mit dem Motor verbunden ist, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Ansaugvorrichtung aus Fig. 1 in der Mittelebene, wobei Durchbrüche eine Verteilerkammer mit Luft-Kanälen verbinden und
Fig. 3 einen Schnitt in einer Mittelebene bei einer
Variante einer erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung, bei der Luft-Kanäle und Abgas-Kanäle einander umschließen.
BESCHREIBUNG ZWEIER BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Fig. 1 zeigt eine Ansaugeinrichtung 11 für einen Verbrennungsmotor 12, die zur Verbindung mit dem Motorgehäuse 13 bestimmte Luftansaugmittel 14 sowie einen Anschlußflansch 15 als Anschlußvorrichtung aufweist.
Die Luftansaugmittel 14 weisen am Ende der gekrümmt ausgeführten Luftansaugrohre 16 einen angeformten Flansch 17 auf, mittels dem sie gegen den flach ausgeführten Anschlußflansch 15 angelegt werden, wobei sie mittels durch beide Teile durchgreifende und in das Motorgehäuse 13 reichende Schrauben 19 an den Motor 12 geschraubt werden. Gestrichelt verläuft sowohl durch den Flansch 17 als auch durch den Anschlußflansch 15 ein Luft-Kanal 20, der in einen strichpunktiert dargestellten Einlaß 22 im Motorgehäuse 13 übergeht, welcher wiederum zu einem nicht dargestellten Verbrennungsraum bzw. Zylinder führt. Senkrecht zur Bildebene verläuft im rechten
Bereich des Anschlußflansches 15 eine Verteilerkammer 23, die jeweils Durchbrüche 24 als Abgaszuführmittel für jeden Luft- Kanal 20 eines Zylinders aufweist. Das durch diese Durchbrüche 24 in die Luft-Kanäle 20 aus der Verteilerkammer 23 eintretende Abgas wird dem Anschlußflansch 15 bzw. der Verteilerkammer 23 durch einen Rohranschluß 25, der an einer Einleitstelle 26 mit dem Ansaugflansch 15 verbunden ist, zugeführt. An diesen als kurzen Rohrstutzen ausgeführten Rohranschluß 25 kann ein nicht dargestelltes Abgasrückführ- röhr, das von der Abgasanlage des Motors 12 abgeht, auf beliebige, praktikable Weise angeschlossen werden.
Zwischen dem Flansch 17 der Luftansaugrohre 16, dem Anschlußflansch 15 und dem Gehäuse 13 des Motors 12 können jeweils Dichtungen vorgesehen sein, beispielsweise aus temperatur- festem o. dgl. zur Abdichtung der Verbindungen untereinander. An ihrem anderen Ende sind die Luftansaugrohre 16 mit einer zentralen Luftansaugung 18, vorzugsweise mit einem nicht dargestellten Luftfilter, verbunden.
Der Anschlußflansch 15 ist in der Fig. 1 so ausgeführt, daß die Verteilerkammer 23 nahe einer Motorkühlleitung 28 verläuft, teilweise sogar (wie dargestellt) parallel. Auf diese Weise ist eine wirksame Kühlung des Anschlußflansches 15 im Bereich seiner größten Temperaturbelastung möglich.
Der Schnitt durch eine Mittelebene des Anschlußflansches 15 in Fig. 2 verdeutlicht die schematische Ausgestaltung eines
Anschlußflansches gemäß Fig. 1. Der Anschlußflansch weist im wesentlichen rechteckige, langgestreckte Form auf, wobei durch ihn hindurch und senkrecht zu der Bildebene 4 voneinander beabstandete Luft-Kanäle 20 mit kreisförmigem Querschnitt verlaufen. Über Durchbrüche 24, die als eine Art Bohrung senkrecht zu den Luft-Kanälen 20 ausgeführt sein können, sind sie mit der Verteilerkammer 23 verbunden, die in Längsrichtung des Ansaugflansches 15 verläuft. Etwa in der Mitte zwischen den Luft-Kanälen 20 ist an einer Längsseite der Rohranschluß 25 vorgesehen, in Fig. 2 einstück angeformt, an den ein nicht dargestelltes Abgasrückführrohr angeschlos- - l o ¬
sen wird. Er bildet die Einleitstelle 26 für Abgase in die Verteilerkammer 23. Der Rohranschluß 25 weist vorzugsweise kreiszylindrische Form auf, mit einem Flansch am Ende zur Befestigung des Abgasrückführrohres. Durch den Anschluß- flansch 15 verlaufen jeweils im Eckbereich Löcher 29, durch die die Schrauben 19 geführt werden.
Der Querschnitt der Durchbrüche 24 ist, wie in Fig. 2 stark übertrieben dargestellt, unterschiedlich, wobei jeweils die beiden näher an dem Rohranschluß angeordneten Durchbrüche geringeren Querschnitt aufweisen als die beiden äußeren bzw. weiter entfernten. Hier ist der Abgasdruck aufgrund der Nähe zu der Einleitstelle jeweils unterschiedlich, umso näher umso geringer ist der Querschnitt.
Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführung eines Anschluß- flansches gemäß der Erfindung, wobei sowohl der Rohranschluß 25 anders angeordnet als auch die Abgaszuführmittel nicht mehr als einfache Durchbrüche 24 ausgeführt sind. Die Einleitung der Abgase in die Verteilerkammer 23 erfolgt über einen an einer Stirnseite angeordneten Rohranschluß 25, der von der Einleitstelle 26 aus entgegengesetzt zur Richtung der langgestreckten Verteilerkammer 23 verläuft. Dies bildet im Gegensatz zu der Anordnung in Fig. 2 eine stark ungleichmäßige Zuleitung der Abgase zu den einzelnen Abgaszuführmitteln, was, wie dargestellt, durch die unterschiedliche Ausformung der Querschnitte der Durchbrüche 24 zu Abgas- Kanälen 21 ausgeglichen wird. Ähnlich wie in Fig. 2 ist auch hier die unterschiedliche Ausgestaltung des Querschnitts der Durchbrüche 24 stark übertrieben dargestellt.
Die Durchbrüche 24 führen zu Abgas-Kanälen 21, die entweder innerhalb der Luft-Kanäle 20 oder außerhalb, diese zumindest teilweise umgebend, ausgebildet sind. Ganz links ist der Luft-Kanal als zylindrisches durchgängiges Rohr ausgebildet, das mittels dünner Haltestege 31 von der Innenwand des Anschlußflansches 15 bzw. des Abgaskanales 21 beabstandet an dem Anschlußflansch gehaltert ist. Diese Haltestege 31 verlaufen nicht durchgängig zwischen Luft-Kanal und Abgas- Kanal, so daß eine Verteilung der Abgase im Abgaskanal 21 rings um den Luft-Kanal möglich ist.
Die Abgaszuführmittel rechts daneben sind als zentraler Abgas-Kanal 21 ausgebildet, zumindest teilweise kreiszylin- drisch, der von einem in Umfangsrichtung nicht vollständig durchgängigen Luftkanal 20 mit kreisringförmigem Querschnitt umgeben ist. Hier erfolgt eine Führung des Abgas-Kanals 21 innerhalb des Luftkanals 20.
Wiederum rechts davon ist eine Ausführung dargestellt, bei der der Abgas-Kanal 21 mit etwa kreisringförmigem Querschnitt den in etwa rohrför ig ausgebildeten Luft-Kanal 20 größtenteils umschließt, wobei das Rohr des Luft-Kanals 20 mittels eines Haltesteges 31 mit dem Anschlußflansch 15 halternd verbunden ist. Hier umgeben die Abgaszuführmittel den Luft- Kanal 20 größtenteils, wodurch beispielsweise eine Vorwärmung der angesaugten Luft möglich ist.
Bei den drei bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen der Abgaszuführmittel werden sowohl Luft- als auch Abgas-Kanal, insbesondere als Rohrabschnitte, von dem Anschlußflansch 15 gebildet. Die Ausführung der Abgaszuführmittel ganz rechts dagegen stellt einen Abgas-Kanal 21 dar, der ähnlich wie die Luft-Kanäle 20 in Fig. 2 ausgebildet ist, nämlich als kreiszylindrische durchgängige Ausnehmung. Innerhalb dieser verläuft ein Luft-Kanal 20, dessen Außendurchmesser einen gewissen Abstand zu der Wandung des Abgas-Kanals 21 aufweist, und als Verlängerung eines Luftansaugrohres 16 der Luftan- saugmittel 14 ausgebildet ist. Demzufolge benötigt er keine Halterung innerhalb des Anschlußflansches 15.
Sämtliche in Fig. 3 beschriebene Abgaszuführmittel sind gemäß dem Ringspaltprinzip ausgebildet, wodurch eine besonders effektive Ansaugung der Abgase durch die Ansaugluft in den Motor 12 erfolgt. Die Durchbrüche 24 sind von links nach rechts auf den Rohranschluß 25 zu mit abnehmendem Querschnitt ausgebildet, da dort der größte Abgasdruck herrscht. Die Befestigung erfolgt auch in Fig. 3 über nicht dargestellte Schrauben 19 , die entweder durch im Eckbereich des Anschlußflansches 15 angebrachte Schraubenlöcher 29 oder, wie an der rechten unteren Ecke dargestellt, beispielsweise über angeformte Befestigungsösen 32 reichen.
In den Zeichnungen sind lediglich mit den Anschlußflanschen 15 einstückig ausgeführte Rohranschlüsse 25 dargestellt.
Möglich sind jedoch auch zusammengesetzte Varianten, insbesondere aus verschiedenen Materialien, um die jeweiligen Anforderungen an die Bauteile zu erfüllen.
FUNKTION
Je nach Ausgestaltung des Anschlußflansches 15 kann er einstückig hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzguß aus einem thermoplastischen Kunststoff, wozu allerdings ein relativ aufwendiges Spritzwerkzeug erforderlich ist (hierzu eignet sich eine Variante entsprechend Fig. 3 besser) . Bevorzugt besteht der Anschlußflansch 15 jedoch aus zwei Halbschalen mit einer etwa der Schnittebene in Fig. 2 und Fig. 3 entsprechender Trennungsebene. Diese beiden Schalen können entweder vor der Montage des Anschlußflansches miteinander verbunden werden, beispielsweise durch lösbare Verbin- düng wie Verschrauben oder evtl. Vernieten, oder eine unlös- bare Verbindung wie Kleben oder Schweißen (z.B. Ultraschalloder Vibrationsschweißen) . Ebenso ist eine Montage der zwei einzelnen Teilstücke ähnlich wie in Fig. 1 möglich, da durch die Verschraubung mittels der Schrauben 19 mit dem Verbren- nungsmotor 12 beide Teile an ihrer Fügefläche haltbar und dichtend zusammengedrückt werden. Des weiteren ist es möglich, bei einer zweiteiligen Lösung aus Kunststoff eine Schale in das Saugrohr zu integrieren (anzuspritzen) und nur die zweite Schale zu montieren, vorzugsweise anzuschweißen.
Der Rohranschluß 25 kann entweder gemäß den Figuren 2 und 3 angeformt sein, oder aber nachträglich in den Anschlußflansch 15 eingesetzt werden. Bei einem nachträglichen Anbringen besteht die Möglichkeit, den Rohranschluß 25 aus einem anderen Material zu fertigen, beispielsweise hohe Abgastem- peraturen vertragendes Aluminium oder anderes Metall, alternativ auch Industriekeramik.
Je nach Ausführung wird zur Montage der Ansaugeinrichtung 11 am Motor 12 der Anschlußflansch 15 oberhalb der Einlasse 22 für die Zylinder angelegt, und anschließend die Luftansaug- mittel 14 mit deren Flansch 17 und den Schrauben 19 mit dem
Motorgehäuse 13 verschraubt. Auf nicht dargestellte Weise wird ein Abgasrückführrohr mit dem Rohranschluß 25 verbunden.
Im Betrieb des Motors 12 wird Luft angesaugt, und zwar durch die zentrale Luftansaugung 18, wobei der Luftstrom sich von dort auf eine Anzahl von Luftansaugrohren 16 aufteilt, die der Anzahl der Zylinder entspricht, und von dort durch die Luft-Kanäle 20 des Anschlußflansches 15 in die Einlasse 22 gesaugt wird. Bei Durchtreten durch den Anschlußflansch 15 zieht die Ansaugluft entweder über die Durchbrüche 24 oder die Abgas-Kanäle 21 Abgase aus der Verteilerkammer 23 mit in den Einlaß 22. Dabei ist abhängig von der Position der Einleitstelle 26 und der Geometrie der Verteilerkammer 23 der Querschnitt der Durchbrüche 24 bzw. der Abgas-Kanäle 21 derart (unterschiedlich) ausgestaltet, daß bei einem in jedem Luft-Kanal im wesentlichen gleichen Luftstrom jeweils die gleiche Menge an Abgas dem Zylinder zugeführt wird.
Bevorzugt ist ein Eintrittsquerschnitt, der für alle Durchbrüche 24 gleich ist, wobei dann die Verteilerkammer in etwa konisch gestaltet werden kann, damit jedem Zylinder die gleiche Menge Abgas zugeführt werden kann. Die Verteiler- kammer erweitert sich dabei vorteilhaft von der Einleitstelle 26 zu dem am weitesten entfernt liegenden Durchbruch.
Durch den relativ großen Querschnitt der Verteilerkammer 23 im Verhältnis zu der Summe der Querschnitte der Durchbrüche 24 ist der Abgasstrom im Bereich der Durchbrüche 24 am heißesten, wobei gleichzeitig durch die durch die Luft-Kanäle 20 strömende Ansaugluft das Material des Anschlußflansches 15 gekühlt wird. Ähnlich positiv kann dieser Kühleffekt durch die Luft-Kanäle 20 bei einer Ausführung gemäß Fig. 3 genutzt werden. Denkbar ist auch eine Querschnittsgeometrie der Luft- Kanäle 20, die im Vergleich zur Querschnittsfläche eines sehr große Kontaktfläche zu dem Gehäuse des Anschlußflansches 15 aufweist. Auf diese Weise kann bei gleichbleibender durchströmender Luftmenge eine verbesserte Kühlung des Anschlußflansches erfolgen.
Die Ausgestaltung des Anschlußflansches 15 bzw. der Anschlußvorrichtung ist in weiten Grenzen variabel, vor allem kann zur Materialersparnis von der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten äußeren Quaderform dahingehend abgewichen werden, daß beispielsweise zwischen den Luft-Kanälen 20 oder den Schraubenlöchern 29 Ausnehmungen bzw. Einschnitte in das Material vorgesehen sind. Auf diese Weise kann auch das Gewicht reduziert werden. Eine erfindungsgemäße Anschlußvorrichtung kann für einen beliebigen Verbrennungsmotor verwendet werden, unabhängig von dessen Zylinderzahl.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Ansaugeinrichtung für einen Verbrennungsmotor (12) mit wenigstens einem Verbrennungsraum und mit separaten Luftansaugmitteln (14) für jeden Verbrennungsraum, wobei der Ansaugeinrichtung (11) zusätzlich zu der Ansaugluft Abgase des Motors zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verbrennungsraum getrennte Abgaszuführmittel zugeordnet sind.
2. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführmittel in einer mit dem Verbrennungsmotor (12) verbindbaren Anschlußvorrichtung, insbesondere einem Anschlußflansch (15) zwischen Luftansaugmitteln (14) und Verbrennungsmotor, enthalten sind.
3. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführmittel zusätzlich zu den Luftansaugmitteln (14) in den Verbrennungsmotor (12) geführt sind, wobei dem Verbrennungsmotor pro Verbrennungsraum vorzugsweise zwei Gasströme zuführbar sind.
4. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführmittel in der Anschlußvorrich- tung mit den Luftansaugmitteln (14) verbunden sind, wobei dem Verbrennungsmotor (12) vorzugsweise ein zumindest teilweise gleichmäßiges Gemisch der Gasströme zuführbar ist.
Ansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschlußvorrichtung eine Verteilerkammer (23) für Abgase enthalten ist, die mit der Abgasanlage des Verbrennungsmotors (12) , insbesondere über wenigstens eine Einleitstelle (26) , verbunden ist, vorzugsweise über einen Rohranschluß (25) für ein Abgasrückführrohr, wobei die Abgaszuführmittel von der Verteilerkammer abgehen.
Ansaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise im Spritzgußverfahren hergestellte Anschlußvorrichtung zumindest teilweise aus Kunststoff besteht, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, wobei sie vorzugsweise einstückig ist.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführmittel als Durchbrüche (24) von der Verteilerkammer (23) in durchgängige Luft-Kanäle (20) ausgeführt sind, wobei die Durchbrüche vorzugsweise derart gestaltet sind, daß im Betrieb des Motors (12) jedem Verbrennungsraum zusammen mit der Ansaugluft eine bestimmte, insbesondere die gleiche, Abgasmenge zuführbar ist.
Ansaugeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführmittel jeweils als von der Verteilerkammer (23) abgehende Abgas-Kanäle (21) ausgeführt sind, die zusätzlich, vorzugsweise getrennt und/oder parallel, zu dem durchgängigen Luft-Kanal (20) in den Verbrennungsmotor (12) führen.
9. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal den anderen zumindest teilweise umschließt, wobei insbesondere der Luft-Kanal (20) innerhalb des Abgas-Kanals (21) verläuft, vorzugsweise als Rohr, das mit der Anschlußvorrichtung halternd verbunden ist.
10. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Luftansaugmitteln (14) ausgehende, vorzugsweise daran anliegende, Schrauben (19) zur Befestigung durch die Anschlußvorrichtung verlaufen, insbesondere durch Schraubenlöcher (29) in einem Randbereich oder angeformte Befestigungsösen (32) , und in das Gehäuse (13) des Verbrennungsmotors (12) eingreifen.
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