WO2016110524A1

WO2016110524A1 - Motoranordnung mit einem zylinderkopf und einem stromaufwärts des zylinderkopfes angeordneten flansch

Info

Publication number: WO2016110524A1
Application number: PCT/EP2016/050174
Authority: WO
Inventors: Andreas Schüller; Matthias VON HAUSEN
Original assignee: Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2016-07-14
Also published as: EP3243000A1; DE102015200088A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Zylinderkopf und einem stromaufwärts des Zylinderkopfes angeordneten Flansch. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 strömungstechnisch insbesondere so zu verbessern, dass der Durchfluss und/oder der Drall erhöht werden, um so den Wirkungsgrad des Motors zu verbessern. Bei einer erfindungsgemäßen Motoranordnung (10) mit einem Zylinderkopf (14) und einem stromaufwärts des Zylinderkopfes angeordneten Flansch (20) sind in dem Zylinderkopf (14) für jeden Zylinder (38) ein erster Luftführungskanal (16) und mindestens ein zweiter Luftführungskanal (18) ausgebildet, die mit den in dem Ladeluftkühler ausgebildeten Luftführungskanälen (24) korrespondieren. Darüber hinaus ist in dem Flansch (20) mindestens ein Luftführungskanal (22, 30) ausgebildet, dessen Begrenzungswand im Anschlussbereich (28) an den Zylinderkopf (14) an den ersten Luftführungskanal (16) oder an den zweiten Luftführungskanal (18) derart angepasst ist, dass sich zumindest über einen Teil des Umfangs in einem Anschlussbereich (26, 28) zu dem Zylinderkopf (14) ein stetiger Wandverlauf ergibt.

Description

Beschreibung

Motoranordnung mit einem Zylinderkopf und einem stromaufwärts des Zylinderkopfes angeordneten Flansch

Die Erfindung betrifft eine Motoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Zylinderkopf, in welchem als Einlasskanal für mindestens einen Zylinder eine

Einzeleinlasskanalführung mit mindestens zwei Kanälen vorgesehen ist, und einen

stromaufwärts des Zylinderkopfes angeordneten Flansch. Insbesondere betrifft die Erfindung Motoranordnungen für Motoren mit Einzeleinlasskanalführung, bei welchen ein Zwischenflansch zum Einsatz kommt, insbesondere als Verbindungselement zwischen einem

saugrohrintegrierten Ladeluftkühler und dem Zylinderkopf.

Mit Einzeleinlasskanalführung ist gemeint, dass in dem Ladeluftkühler für jeden Zylinder des Motors ein erster Luftführungskanal und mindestens ein zweiter Luftführungskanal ausgebildet sind und wobei in dem Zylinderkopf für jeden Zylinder ein erster Luftführungskanal und mindestens ein zweiter Luftführungskanal ausgebildet sind, die mit den in dem Ladeluftkühler ausgebildeten Kanälen korrespondieren. Dabei handelt es sich bei dem ersten

Luftführungskanal insbesondere um einen sogenannten Füllkanal und bei dem zweiten Luftführungskanal um einen sogenannten Tangentialkanal zur Erzeugung eines Dralls.

Unter saugrohrintegrierten Ladeluftkühlern werden insbesondere solche Ladeluftkühler verstanden, bei denen in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine ein - insbesondere flüssigkeitsbasierter - Wärmetauscher integriert ist, um Luft, die dem Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt werden soll, unmittelbar vor dem Einströmen in den Brennraum Wärme entziehen zu können und somit die Einführung einer größeren Luftmasse in den Brennraum zu ermöglichen.

Da saugrohrintegrierte Ladeluftkühler für Bestandsmotoren nachträglich entwickelt wurden, konstruktive Änderungen an Zylinderköpfen aus Kostengründen nach Möglichkeit vermieden werden und an den Zylinderköpfen einiger Motoren nicht ausreichend Material für eine erwünschte gerade direkte Verschraubung eines Ladeluftkühlers mit diesen Zylinderköpfen zur Verfügung steht, werden die Ladeluftkühler an solchen Motoren nach bisheriger Praxis entweder schräg verschraubt (d.h. die Schraubachse verläuft nicht senkrecht zu den zu verschraubenden Stoßflächen des Ladeluftkühlers und des Zylinderkopfes), oder es wird zur Vermeidung einer schrägen Verschraubung ein Zwischenflansch zwischen dem Ladeluftkühler und dem Zylinderkopf angeordnet. Dabei handelt es sich um einen als separates Bauteil gefertigten Adapter, der eine Verschraubung des Ladeluftkühlers senkrecht zu einer

Anlagefläche des Zwischenflansches ermöglicht. Ein solcher Zwischenflansch weist üblicherweise eine Dicke (d.h. Erstreckung in Strömungsrichtung) von ca. 10 mm bis 30 mm auf und hat die Funktion, eine gerade Verschraubung des saugrohrintegrierten Ladeluftkühlers zu ermöglichen.

Aus DE 10 2009 040 793 A1 ist eine Motoranordnung mit einem Zylinderkopf und einem Einlasskrümmer bekannt. Der Zylinderkopf definiert einen ersten Luftdurchlass, der

Zylinderkopf-Luftdurchlass genannt wird. Der Einlasskrümmer ist an dem Zylinderkopf befestigt und definiert einen Einlassluftdurchlass in Verbindung mit dem Zylinderkopf-Luftdurchlass. Zwischen dem Einlasskrümmer und dem Zylinderkopf ist eine Dichtung angeordnet. Die Dichtung umfasst ein Dichtungselement und ein Luftströmungslenkelement, wobei sich das Luftströmungslenkelement in den Zylinderkopf-Luftdurchlass erstreckt, um eine Luftströmung vom Einlassluftdurchlass in den Zylinderkopf-Luftdurchlass zu lenken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 strömungstechnisch insbesondere so zu verbessern, dass der Durchfluss und/oder der Drall erhöht werden, um so den Wirkungsgrad des Motors zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Bei einer erfindungsgemäßen Motoranordnung mit einem Zylinderkopf und einem

stromaufwärts des Zylinderkopfes angeordneten Flansch sind in dem Zylinderkopf für mindestens einen Zylinder, vorzugsweise für jeden Zylinder, ein erster Luftführungskanal und mindestens ein zweiter Luftführungskanal ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem Flansch mindestens ein Luftführungskanal ausgebildet, dessen Begrenzungswand im Anschlussbereich an den Zylinderkopf derart angepasst ist, dass sich zumindest über einen Teil des Umfangs in einem Anschlussbereich zu dem Zylinderkopf ein stetiger Wandverlauf ergibt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der mindestens eine Luftführungskanal in dem Flansch, welcher Luft zu dem ersten Luftführungskanal und dem mindestens zweiten Luftführungskanal im Zylinderkopf leitet, mindestens teilweise strömungstechnisch so angepasst, dass in dem Anschlussbereich zwischen Flansch und Zylinderkopf zumindest teilweise keine Übergangskanten vorhanden sind, welche Strömungsverluste aufgrund von Strömungsabrissen (in Strömungsrichtung zurücktretende Kanten) oder zusätzliche Strömungswiderständen (in Strömungsrichtung hervorstehende Kanten) verursachen. Besonders positiv wirkt sich eine Anpassung in dem Anschlussbereich zwischen Flansch und Zylinderkopf aus. Darüber hinaus können mit der erfindungsgemäßen Motoranordnung Druckverluste in dem Anschlussbereich zwischen Flansch und Zylinderkopf verringert werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Querschnitt des Luftführungskanals des Flansches und der des Luftführungskanals des Zylinderkopfes in dem Anschlussbereich zwischen Flansch und Zylinderkopf vollständig korrespondieren, d.h. einen stetigen Wandverlauf ohne Kanten im Anschlussbereich aufweisen.

Mit Hilfe von Simulationsberechnungen und Versuchen wurde herausgefunden, dass auch eine nur teilweise Anpassung des Luftführungskanals in dem Flansch zu einer Verbesserung des Durchflusses und/oder des Dralls führt. Insofern ist es bevorzugt, wenn sich aufgrund der Gestaltung des Flansches in dem Anschlussbereich zwischen dem Flansch und dem

Zylinderkopf über mindestens die Hälfte des Umfangs ein stetiger Wandverlauf ergibt.

Bevorzugt ist es, wenn der Querschnitt des Flansches in dem Anschlussbereich zu dem Ladeluftkühler und/oder in dem Anschlussbereich zu dem Zylinderkopf über mindestens die Hälfte des Umfangs korrespondieren, d.h. sich ein Übergang ohne Kante(n) in Form einer Querschnittsverengung oder Querschnittserweiterung über mindestens die Hälfte des Umfangs ergibt.

In einer praktischen Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der Flansch einstückig an einem Ladeluftkühler ausgebildet ist, insbesondere an einem sogenannten saugrohrintegrierten Ladeluftkühler. Dadurch kann in einfacher und kostengünstiger Art und Weise ein stetiger Wandverlauf zwischen dem mindestens einen Luftführungskanal im Flansch einem

korrespondierenden Luftführungskanal im Zylinderkopf erzeugt werden, ohne dass sich dadurch ein erhöhter Montageaufwand ergibt. Dies gilt insbesondere für Ausführungsformen, bei denen ein (saugrohrintegrierter) Ladeluftkühler über einen Anschlussbereich direkt mit einem

Zylinderkopf verbunden ist, insbesondere durch Verschraubung über einen an dem

Ladeluftkühler ausgebildeten Flansch. Bei dem Flansch handelt es sich in einer anderen Ausführungsform um einen Zwischenflansch, der als separat ausgebildetes Bauteil eine Verbindung zwischen einem Ladeluftkühler oder einem anderen Element und dem Zylinderkopf herstellt. Zwischenflansche weisen meist eine nur begrenzte Bauteildicke von üblicherweise weniger als 100 mm, meist sogar weniger als 50 mm auf. An solchen Bauteilen lassen sich einfach und kostengünstig komplizierte Geometrien ausbilden, da die Dicke und somit die erforderliche Bearbeitungstiefe klein und die

Zugänglichkeit sehr gut ist.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motoranordnung sind in dem Flansch ein erster Luftführungskanal und mindestens ein zweiter Luftführungskanal ausgebildet, die zu einem Zylinder führenden Luftführungskanälen in dem Zylinderkopf korrespondieren. In diesem Fall strömt Luft von dem ersten Luftführungskanal des

Ladeluftkühlers in den ersten Luftführungskanal des Flansches und von dort aus in den ersten Luftführungskanal des Zylinderkopfes. Das Gleiche gilt analog für den mindestens zweiten Luftführungskanal sowie etwaige weitere Luftführungskanäle. In diesem Fall wird der

Luftführungskanal aus dem Zylinderkopf durch den Flansch hindurch in den Ladeluftkühler als eine funktionale Einheit mit Luftführungsfunktion ausgebildet. Dadurch kann die Effizienz eines Motors durch Erhöhung des Durchflusses und/oder des Dralls besonders gesteigert werden.

Es ist bevorzugt, wenn die im Zylinderkopf ausgebildeten Geometrien der Luftführungskanäle in dem Flansch analog weitergeführt und insoweit die Luftführungskanäle in dem Flansch direkte Verlängerungen der Luftführungskanäle im Zylinderkopf sind (stromaufwärts vom Zylinderkopf, d.h. entgegen der Strömungsrichtung betrachtet).

Die Geometrien eines ersten und eines mindestens zweiten Kanals können auch - wie vorstehend in Verbindung mit dem Anschlussbereich zwischen einem Flansch und einem Zylinderkopf beschrieben - analog in einem weiteren Bauteil, das stromaufwärts vor dem Flansch angeordnet ist, weitergeführt werden, insbesondere in einer Außenwand eines saugrohrintegrierten Ladeluftkühlers. Die Weiterführung der Geometrie kann in diesem Fall als eine Verlängerung der zum Zylinder führenden Strömungskanäle angesehen werden.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motoranordnung ist der erste Luftführungskanal in dem Flansch im Anschlussbereich an den Ladeluftkühler über den Umfang vollständig an den ersten Luftführungskanal in dem Ladeluftkühler im

Anschlussbereich an den Flansch angepasst und/oder der mindestens zweite

Luftführungskanal in dem Flansch im Anschlussbereich an den Ladeluftkühler über den Umfang vollständig an dem mindestens zweiten Luftführungskanal des Ladeluftkühlers im

Anschlussbereich an den Flansch angepasst.

Ebenso bevorzugt ist es, wenn der erste Luftführungskanal in dem Flansch im

Anschlussbereich an den Zylinderkopf über den Umfang vollständig an den ersten

Luftführungskanal in dem Zylinderkopf im Anschlussbereich an den Flansch angepasst ist und/oder der mindestens zweite Luftführungskanal in dem Flansch im Anschlussbereich an den Zylinderkopf über den Umfang vollständig an den mindestens zweiten Luftführungskanal des Zylinderkopfes im Anschlussbereich an den Flansch angepasst ist.

In den beiden vorstehend erläuterten Fällen ergibt sich eine besonders hohe Steigerung des Durchflusses und/oder des Dralls, insbesondere wenn beide Bedingungen mit den jeweiligen Verknüpfungen realisiert sind.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motoranordnung sind der in dem Flansch ausgebildete erste Luftführungskanal und/oder der in dem Flansch ausgebildete mindestens zweite Luftführungskanal in Strömungsrichtung sich verjüngend ausgebildet. Dies kann wiederum nur über einen Teil des Umfangs, beispielsweise über eine Seite des Luftführungskanales oder über einen gewissen Winkelbereich (z.B. über 90° oder 180°) erfolgen oder über den gesamten Umfang. Vorzugsweise ist der Querschnitt in

Strömungsrichtung allseitig gleichmäßig über den vollen Umfang verjüngend ausgebildet. In diesem Fall ergeben sich die geringsten Strömungsverluste und insoweit eine besonders positive Beeinflussung des Durchflusses.

Wenn der in dem Flansch ausgebildete erste Luftführungskanal und der in dem Flansch ausgebildete mindestens zweite Luftführungskanal nur außenseitig sich verjüngend ausgebildet sind, können der erste Luftführungskanal und der mindestens zweite Luftführungskanal in dem Flansch als ein gemeinsamer Luftführungskanal betrachtet werden, welcher in einer

Gesamtbetrachtung sich verjüngende Außenwände aufweist. In diesem Fall wird vorzugsweise als Begrenzung zwischen dem ersten Luftführungskanal und dem mindestens zweiten

Luftführungskanal nur eine Strömungsrippe ausgebildet, die in einer besonders bevorzugten Ausführungsform auf der Einlassseite des Flansches spitz zulaufend ausgebildet ist, um Strömungsverluste im Bereich der Rippe zu vermeiden.

Die Erfindung wurde insbesondere für eine Motorenanordnung entwickelt, bei welcher der erste Luftführungskanal und der mindestens zweite Luftführungskanal in dem Zylinderkopf unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der erste Luftführungskanal ein sogenannter Füllkanal ist und der zweite Luftführungskanal ein sogenannter Tangentialkanal ist. Mit einem Füllkanal, welcher meist eine runde

Querschnittsform aufweist, wird ein überwiegender Teil der in einem Verbrennungsmotor erforderlichen Luft in den jeweiligen Zylinder geführt. Mit einem Tangentialkanal, welcher häufig eine annähernd rechteckige Form aufweist, wird zusätzliche Luft tangential in den Zylinder eingeleitet, um einen gewissen Drall in dem Brennraum zu erzielen. Wenn der erste

Luftführungskanal und der mindestens zweite Luftführungskanal in dem Zylinderkopf unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, werden für den ersten Luftführungskanal und einen optionalen mindestens zweiten Luftführungskanal in dem Flansch vorzugsweise korrespondierende Querschnittsformen verwendet.

Hinsichtlich der Herstellung eines Flansches, insbesondere eines Zwischenflansches, einer erfindungsgemäßen Motoranordnung ist es bevorzugt, wenn der erste Luftführungskanal eines Flansches und/oder der mindestens zweite Luftführungskanal eines Flansches, die zumindest teilweise eine sich verjüngende Außenwand aufweisen, diese sich verjüngenden Außenwände als Formschrägen eines als Gussteil hergestellten Flansches ausgelegt sind. In diesem Fall kann der Flansch als Gussteil hergestellt werden, das nicht mechanisch nachbearbeitet werden muss, um die gewünschte Geometrie zu erzielen.

Weitere praktische Ausführungsformen sind nachfolgend im Zusammenhang mit den

Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Motoranordnung in einer perspektivischen Darstellung

exemplarisch an einem Zylinder eines Motors,

Fig. 2 die in Figur 1 gezeigte Motoranordnung in einer Schnittdarstellung gemäß der Linie II- II in Figur 1 ,

Fig. 3 eine Motoranordnung gemäß Stand der Technik in einer Ansicht analog zu der in

Figur 2 gezeigten Schnittdarstellung,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zwischenflansches einer erfindungsgemäßen

Motoranordnung in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zwischenflansches einer erfindungsgemäßen Motoranordnung in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zwischenflansches einer erfindungsgemäßen

Motoranordnung in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 7 eine Darstellung eines an einem Zylinderkopf montierten Zwischenflansches in einer

Draufsicht und

Fig. 8 eine Darstellung des in Figur 7 gezeigten Zylinderkopfes ohne Zwischenflansch in einer Draufsicht.,

Fig. 9 einen saugrohrintegrierten Ladeluftkühler einer erfindungsgemäßen Motoranordnung in einer perspektivischen Ansicht mit Blick von innen auf die Einlassöffnungen der Luftführungskanäle in Strömungsrichtung und

Fig. 10 eine Darstellung des Ladeluftkühlers aus Figur 9 in einer perspektivischen Ansicht mit

Blick auf die Einlassöffnungen der Luftführungskanäle entgegen der

Strömungsrichtung.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Motoranordnung 10 mit einem schematisch dargestellten saugrohrintegrierten Ladeluftkühler 12, einem stromabwärts des Ladeluftkühlers 12

angeordneten Zylinderkopf 14, von welchem in Figur 1 nur ein erster Luftführungskanal 16 und ein zweiter Luftführungskanal 18 dargestellt sind und einen zwischen dem Ladeluftkühler 12 und dem Zylinderkopf 14 angeordneten als Zwischenflansch ausgebildeten Flansch 20. Der erste Luftführungskanal 16 und der zweite Luftführungskanal 18 führen zu einem schematisch dargestellten Zylinder 38. In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Motoranordnung 10 beispielhaft an nur einem Zylinder 38 dargestellt. Die Erfindung wurde insbesondere für

Mehrzylindermotoren gemacht, insbesondere für Dreizylindermotoren und Vierzylindermotoren.

In Figur 1 sind nur die strömungsführenden Bereiche der Bauteile und diese als Körper dargestellt. In anderen Worten handelt es sich bezüglich der Bauteile um eine Negativ- Darstellung.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Ladeluftkühler 12, den Flansch 20 und den Zylinderkopf 14 im Bereich des ersten Luftführungskanals 16 im Zylinderkopf 14 gemäß der Linie II - II in Figur 1 . Wie zu erkennen ist, korrespondiert der erste Luftführungskanal 16 im Zylinderkopf 14 mit einem ersten Luftführungskanal 22 in dem Flansch 20 und einem ersten Luftführungskanal 24 in dem Ladeluftkühler 12.

In Figur 2 ist ferner zu erkennen, dass in dem Anschlussbereich 26 zwischen dem Flansch 20 und dem Ladeluftkühler 12 und in dem Anschlussbereich 28 zwischen dem Flansch 20 und dem Zylinderkopf 14 die Querschnittsflächen A_{L A} mit der Querschnittsfläche A_ZF,E und die Querschnittsfläche A_ZF,A des Flansches 20 mit der Querschnittsfläche A_ZK,E des Zylinderkopfes 14 so korrespondieren, dass sich ein stetiger Wandverlauf ergibt. In der gezeigten

Ausführungsform sind weder im Anschlussbereich 26 zwischen dem Ladeluftkühler 12 und dem Flansch 20 noch in dem Anschlussbereich 28 zwischen dem Flansch 20 und dem Zylinderkopf 14 Querschnittssprünge, Kanten oder sonstige Strömungsbeeinflussende Übergänge ausgebildet.

Auch wenn in Figur 2 nur die Wandverläufe im Bereich der Schnittebene durch den

Luftführungskanal 16 gemäß der Linie II-II zu erkennen ist, korrespondiert der Wandverlauf in der gezeigten Ausführungsform in den Anschlussbereichen 26, 28 über den vollen Umfang. Das heißt, dass in dem Ladeluftkühler 12 zumindest im Bereich der an den Flansch 20

angrenzenden Wand, ebenfalls einzelne Luftführungskanäle ausgebildet sind, die mit den beiden im Zylinderkopf ausgebildeten Luftführungskanälen 16, 18 korrespondieren. Die Luftführungskanäle 16, 18 sind somit um die Dicke des Flansches 20 und mindestens um die Wandstärke der an den Flansch 20 angrenzenden Gehäusewand des Ladeluftkühlers 12 „verlängert". Durch Ausbildung korrespondierender Kanäle in dem Ladeluftkühler 12 stromaufwärts von der genannten Gehäusewand können die Luftführungskanäle 16, 18 als Einzelkanäle bei Bedarf weiter verlängert werden.

Figur 3 zeigt eine Motoranordnung 10 gemäß Stand der Technik. Wie zu erkennen ist, weist bei dieser Motoranordnung 10 der Flansch 20 eine Querschnittsfläche A_ZF,E auf, die größer ist als die Querschnittsfläche A_{L A} des unmittelbar angrenzenden Ladeluftkühlers 12. Die

Querschnittsfläche des Flansches 20 ist konstant gewählt, so dass die auslassseitige

Querschnittsfläche A_{ZF A} der Querschnittsfläche A_{ZF E} im Bereich des Einlasses entspricht. Die auslassseitige Querschnittsfläche A_{ZF A} ist jedoch erkennbar größer als die einlassseitige Querschnittsfläche A_ZK,E des Zylinderkopfes 12. Dadurch ergeben sich sowohl im

Anschlussbereich 26 von dem Ladeluftkühler 12 an den Flansch 20 als auch im

Anschlussbereich 28 von dem Flansch 20 zu dem Zylinderkopf 14 Querschnittssprünge und somit Unstetigkeiten, die zu Strömungsverlusten führen. Darüber hinaus ist gemäß dem Stand der Technik in dem Flansch 20 nur eine große Öffnung ausgebildet, durch welche Luft sowohl zu dem ersten Luftführungskanal 16 als auch zu dem zweiten Luftführungskanal 18 des Zylinderkopfes 14 geleitet wird (nicht gezeigt).

Die Figuren 4 bis 6 zeigen perspektivische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele von Flanschen 20, die bei erfindungsgemäßen Motoranordnungen 10 eingesetzt werden können. Für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente wie in den Figuren 1 und 2 werden im Folgenden die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Jede der in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Anordnungen 10 weist einen ersten

Luftführungskanal 22 und einen zweiten Luftführungskanal 30 auf, welche mit einem ersten Luftführungskanal 16 und einen zweiten Luftführungskanal 18 in einem Zylinderkopf 14 einer erfindungsgemäßen Motoranordnung 10 korrespondieren. Der erste Luftführungskanal 22 ist Teil eines sogenannten Füllkanals, der zweite Luftführungskanal 30 ist Teil eines sogenannten Tangentialkanals. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform sind der erste

Luftführungskanal 22 und der zweite Luftführungskanal 30 so gestaltet, dass der erste

Luftführungskanal 16 im Zylinderkopf 14 und der zweite Luftführungskanal 18 im Zylinderkopf 14 durch den ersten Luftführungskanal 22 bzw. den zweiten Luftführungskanal 30 verlängert werden. Dabei wurden die Querschnittsflächen A_ZF,A des ersten Luftführungskanals 22 und des zweiten Luftführungskanals 30 auslassseitig so angepasst, dass diese mit den

Querschnittsflächen A_ZK,E einlassseitig des Zylinderkopfes 14 übereinstimmen und sich ein stufenloser Übergang im Anschlussbereich 28 zwischen dem Flansch 20 und dem Zylinderkopf 14 ergibt.

In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform sind der erste Luftführungskanal 22 und der zweite Luftführungskanal 30 zusätzlich sich verjüngend ausgebildet, so dass sich ein sogenannter Strömungstrichter bzw. Strömungssammler ergibt. Dadurch kann die Luftströmung in Richtung des Zylinderkopfes 14 weiter beschleunigt werden und der Durchlass insgesamt erhöht werden. Gleichzeitig ergibt sich eine Drallerhöhung aufgrund der in dem Tangentialkanal erhöhten Geschwindigkeit der durch den zweiten Luftführungskanal 30 geführten Luft.

Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur die rechte Seitenwand 32 des ersten Luftführungskanals 22 und die linke Seitenwand 34 des zweiten Luftführungskanals 30 sich verjüngend ausgebildet. Der erste Luftführungskanal 22 und der zweite Luftführungskanal 30 sind durch eine Strömungsrippe 36 voneinander separiert. Diese Strömungsrippe 36 weist einlassseitig eine spitz zulaufende Kontur auf, um einen möglichst geringen Einfluss auf die durch den ersten Luftführungskanal 22 und den zweiten Luftführungskanal 30 strömende Luft zu nehmen. Die Anordnung der Strömungsrippe 36 ist optional. Sie kann daher auch entfallen. Unabhängig davon, ob eine Strömungsrippe 36 vorgesehen ist, liegt dem in Figur 6

dargestellten Ausführungsbeispiel die Idee zugrunde, die Luftströmung durch den ersten Luftführungskanal 22 und den zweiten Luftführungskanal 30, welche bei nicht ausgebildeter Strömungsrippe 36 einen gemeinsamen Kanal bilden, durch die Gestaltung der jeweiligen Außenwände 32, 34 insgesamt strömungstechnisch insoweit optimiert ist, als die Strömung durch die in der Gesamtschau ausgebildete verjüngende Geometrie beschleunigt wird.

Die Dicke D der in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Flansche 20 beträgt jeweils 14 mm.

In den Figuren 7 und 8 ist ein Zylinderkopf 14 einer erfindungsgemäßen Motoranordnung 10 mit montiertem Flansch 20 (Figur 7) sowie mit entferntem Flansch 20 (Figur 8) gezeigt. Der zur erfindungsgemäßen Motoranordnung 10 gehörende Ladeluftkühler (nicht dargestellt) wurde in den Figuren 7 und 8 entfernt, um die jeweiligen ersten Luftführungskanäle 22 und zweiten Luftführungskanäle 30 des Flansches 20 bzw. die ersten Luftführungskanäle 16 und die zweiten Luftführungskanäle 18 des Zylinderkopfes 14 erkennen zu können. Bei dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Vierzylindermotor mit jeweils einem Füllkanal und einem Tangentialkanal pro Zylinder. Der erste Luftführungskanal 22 des Flansches 20 und der zweite Luftführungskanal 30 des Flansches 20 sind jeweils sich in allen Richtungen gleichmäßig verjüngend ausgebildet, wie in Figur 7 erkennbar ist.

In den Figuren 9 und 10 ist eine Ausführungsform eines Ladeluftkühlers 12 einer

erfindungsgemäßen Motoranordnung 10 in zwei verschiedenen perspektivischen Darstellungen gezeigt. Dieser Ladeluftkühler 12 ist zur direkten Verschraubung mit einem nicht dargestellten Zylinderkopf über einen Anschlussbereich 42 mit einem daran ausgebildeten Flansch 20 ausgebildet. Die Funktionalität eines wie vorstehend beschriebenen Zwischenflansches ist bei der in den Figuren 9 und 10 gezeigten Ausführungsform in einem an dem saugrohrintegrierten Ladeluftkühler 12 ausgebildeten Flansch 20 integriert worden.

In Figur 9 ist nur der stromauslassseitige Teil des Ladeluftkühlers 12 in einer Ansicht aus dem Inneren in Richtung der Auslassöffnungen der ersten Luftführungskanäle 24 im Ladeluftkühler 12 und in Richtung zweiter Luftführungskanäle 40 im Ladeluftkühler gezeigt. Figur 10 zeigt den Ladeluftkühler 12 in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Auslassöffnungen der Luftführungskanäle 24 im Ladeluftkühler 12 und der zweiten

Luftführungskanäle 40 im Ladeluftkühler 12 in Strömungsrichtung.

Wie aus Figur 9 ersichtlich ist, verjüngen sich die ersten Luftführungskanäle 24 im

Ladeluftkühler 12 und die zweiten Luftführungskanäle 40 im Ladeluftkühler 12 in

Strömungsrichtung betrachtet in einem sich bis zu dem Anschlussbereich 42 zu einem nicht dargestellten Zylinderkopf. In diesem Anschlussbereich 42 ist an dem Ladeluftkühler 12 auch der integrierte Flansch 20 ausgebildet. Die Verjüngungen sind derart gestaltet, dass sich im verbundenen Zustand zwischen dem gezeigten Ladeluftkühler 12 und dem nicht gezeigten Zylinderkopf jeweils ein stetiger Wandverlauf zwischen dem ersten Luftführungskanal 24 im Ladeluftkühler und dem ersten Luftführungskanal 16 im Zylinderkopf 14 sowie zwischen dem zweiten Luftführungskanal 40 im Ladeluftkühler und dem zweiten Luftführungskanal 18 im Zylinderkopf 14 ergibt. In der gezeigten Ausführungsform verjüngen sich der erste

Luftführungskanal 24 im Ladeluftkühler 12 und der zweite Luftführungskanal 40 im

Ladeluftkühler 12 jeweils über den gesamten Umfang, d.h. die durch die Luftführungskanäle 24, 40 geführten Strömungen werden allseitig zur Mitte des jeweiligen Luftführungskanals 24, 40 geführt.

In Figur 9 ist auch erkennbar, dass Bereiche zwischen einem ersten Luftführungskanal 24 und einem zweiten Luftführungskanal 40 des Ladeluftkühlers 12 einlassseitig jeweils als

Strömungsrippe 36 mit einer spitz zulaufenden, linearen Kontur ausgebildet.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen

Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden. Bezugszeichenliste

Motoranordnung

Ladeluftkühler

Zylinderkopf

erster Luftführungskanal (im Zylinderkopf 14)

zweiter Luftführungskanal (im Zylinderkopf 14)

Flansch

erster Luftführungskanal (im Flansch 20)

erster Luftführungskanal (im Ladeluftkühler 12)

Anschlussbereich (zwischen Flansch 20 und Ladeluftkühler 12)

Anschlussbereich (zwischen Flansch 20 und Zylinderkopf 14)

zweiter Luftführungskanal (im Flansch 20)

rechte Seitenwand (des Luftführungskanals 22)

linke Seitenwand (des Luftführungskanals 30)

Strömungsrippe

Zylinder

zweiter Luftführungskanal (im Ladeluftkühler 12)

Anschlussbereich (zwischen Ladeluftkühler 12 und nicht dargestelltem Zylinderkopf)

Claims

Patentansprüche

1. Motoranordnung mit einem Zylinderkopf (14) und einem stromaufwärts des Zylinderkopfs (14) angeordneten Flansch (20), wobei in dem Zylinderkopf (14) für mindestens einen Zylinder (38) ein erster Luftführungskanal (16) und mindestens ein zweiter

Luftführungskanal (18) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flansch (20) mindestens ein Luftführungskanal (22, 30) ausgebildet ist, dessen Begrenzungswand im Anschlussbereich (28) an den Zylinderkopf (14) derart angepasst ist, dass sich zumindest über einen Teil des Umfangs in einem

Anschlussbereich (26, 28) zu dem Zylinderkopf (14) ein stetiger Wandverlauf ergibt.

2. Motoranordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (26) zwischen dem Flansch (20) und dem Zylinderkopf (14) über mindestens die Hälfte des Umfangs einen stetigen Wandverlauf aufweist.

3. Motoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (20) einstückig an einem Ladeluftkühler (12) ausgebildet ist.

4. Motoranordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (12) über einen Anschlussbereich (42) direkt mit dem Zylinderkopf (14) verbunden ist.

5. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (20) ein Zwischenflansch ist, der als separat ausgebildetes Bauteil eine

Verbindung zwischen einem Ladeluftkühler (12) oder einem anderen Element und dem Zylinderkopf (14) herstellt.

6. Motoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flansch (20) ein erster Luftführungskanal (22) und mindestens ein zweiter Luftführungskanal (30) ausgebildet sind, die mit Luftführungskanälen (16, 18, 24) in dem Ladeluftkühler (12) und/oder in dem Zylinderkopf (14) korrespondieren.

7. Motoranordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftführungskanal (22) in dem Flansch (20) im Anschlussbereich (26) an einen Ladeluftkühler (12) über den Umfang vollständig an den ersten Luftführungskanal (24) in dem Ladeluftkühler (12) im Anschlussbereich (26) an den Flansch (20) angepasst ist und/oder der mindestens zweite Luftführungskanal (30) in dem Flansch (20) im

Anschlussbereich (26) an den Ladeluftkühler (12) über den Umfang vollständig an den mindestens zweiten Luftführungskanal des Ladeluftkühlers (12) im Anschlussbereich (26) an den Flansch (20) angepasst ist.

8. Motoranordnung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der erste Luftführungskanal (22) in dem Flansch (20) im

Anschlussbereich (28) an den Zylinderkopf (14) über den Umfang vollständig an den ersten Luftführungskanal (16) in dem Zylinderkopf (14) im Anschlussbereich (28) an den Flansch (20) angepasst ist und/oder der mindestens zweite Luftführungskanal (30) in dem Flansch (20) im Anschlussbereich (28) an den Zylinderkopf (14) über den Umfang vollständig an den mindestens zweiten Luftführungskanal (16, 18) des Zylinderkopfes (14) im Anschlussbereich (28) an den Flansch (20) angepasst ist.

9. Motoranordnung nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Flansch (20) ausgebildete erste Luftführungskanal (22) und/oder der in dem Flansch (20) ausgebildete mindestens zweite Luftführungskanal (30) in

Strömungsrichtung sich verjüngend ausgebildet sind.

10. Motoranordnung nach einem der vier vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Flansch (20) ausgebildete erste Luftführungskanal (22) und der in dem Flansch (20) ausgebildete mindestens zweite Luftführungskanal (30) nur außenseitig sich verjüngend ausgebildet sind.

1 1. Motoranordnung nach einem der fünf vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftführungskanal (16) und der mindestens zweite Luftführungskanal (18) in dem Zylinderkopf (14) unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen.

12. Motoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftführungskanal (22) eines Flansches (20) und/oder der mindestens zweite Luftführungskanal (30) eines Flansches (20) mindestens teilweise sich verjüngende Außenwände (32, 34) aufweisen und diese Außenwände (32, 34) als Formschrägen eines als Gussteil hergestellten Flansches (20) ausgelegt sind.