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DE19614313A1 - Saugrohranlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Saugrohranlage einer Brennkraftmaschine

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DE19614313A1
DE19614313A1 DE19614313A DE19614313A DE19614313A1 DE 19614313 A1 DE19614313 A1 DE 19614313A1 DE 19614313 A DE19614313 A DE 19614313A DE 19614313 A DE19614313 A DE 19614313A DE 19614313 A1 DE19614313 A1 DE 19614313A1
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DE
Germany
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flange
shells
parting plane
wall sections
inserts
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DE19614313A
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English (en)
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DE19614313B4 (de
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Hans-Ulrich Dipl Ing Jahrens
Guenter Dipl Ing Soehlke
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eine Saugrohranlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.
Aus DE-89 14 049 U1 ist eine gattungsgemäße Saugrohranlage einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierin wird vorgeschlagen, innenliegende Wandungen von Einzelsaugrohren durch ein Paßstück zu bilden, welches in ein Sammlergehäuse bildende Halbschalen einge­ legt ist. Dieses Paßstück kann mehrteilig ausgebildet sein, z. B. derart, daß Einzelpaßstüc­ ke in der Trennebene der Halbschalen zusammengefügt sind. Diese Sauganlage soll eine kostengünstige Fertigung und durch glatte Kanalwände eine nicht näher bezeichnete Verbesserung bewirken.
Problematisch bei solchen Anordnungen kann die Abdichtung zwischen den eingesetzten Paßstücken und den Halbschalen sowie zwischen den in der Trennebene aneinandergren­ zenden Einzelpaßstücken sein. Dort auftretende Undichtigkeiten führen unvermeidlich zu Liefergradverlusten in der Brennkraftmaschine, insbesondere in niedrigen bis mittleren Drehzahlbereichen mit hohem Unterdruck in der Saugrohranlage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Saugrohranlage dahinge­ hend zu verbessern, daß Undichtigkeiten in den Wandungen der Einzelsaugrohre vermie­ den sind. Darüberhinaus soll sich die Saugrohranlage durch hohe Variabilität derart aus­ zeichnen, daß sie durch geringe Modifikationen an verschiedene Brennkraftmaschinen einer Baureihe applizierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.
Wenn bei einer gattungsgemäßen Saugrohranlage die die außenliegenden Rohrwandun­ gen tragenden Halbschalen beidseitig jeder Rohrwandung mit im wesentlichen zueinander parallelen Wandabschnitten versehen ist, so kann zwischen diese Wandabschnitte ein mit korrespondierenden Wandabschnitten versehenes Einlegeteil eingeschoben werden, wobei zwischen benachbart liegenden Wandabschnitten eine Überdeckung entsteht.
Hierdurch ist zunächst der Saugkanal dadurch gebildet, daß sich die außenliegenden und die innenliegenden, den Kanalquerschnitt bildenden Rohrwandungen gegenüberliegen. Um das Maß der Überdeckung vom Saugkanal entfernt liegend ist eine Dichtung zwischen den einander zugewandten Wandabschnitten von Halbschale bzw. Einlegeteil angeordnet. Vorteilhafterweise ist hierdurch eine produktionstechnisch schwer beherrschbare Abdich­ tung unmittelbar zwischen den den Saugkanal bildenden Rohrwandungen vermieden und die Dichtung in einen entfernt vom Saugkanal liegenden Bereich verlegt. Ein hierbei zwischen den sich gegenüberliegenden Wandabschnitten entstehender, mit dem Saug­ kanal kommunizierender geringfügiger Totraum ist strömungstechnisch unkritisch, da er mittels der Dichtung abgedichtet ist.
Zusätzlich bietet die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß unter Beibehaltung wesentlicher Bauteilkomponenten dieser Saugrohranlage durch eine Veränderung der Überdeckung verschieden große Saugkanalquerschnitte einstellbar sind. Desweiteren kann durch die Länge der den Saugkanal bildenden Rohrwandung am Einlegeteil die Lage eines Eintrittsquerschnittes dieses Saugkanales in einfacher Weise verändert werden. Mit diesen Maßnahmen ist die Saugrohranlage variabel an verschiedene Brennkraftmaschinen, welche beispielsweise ein unterschiedliches Hubvolumen aufweisen, bezüglich Saugkanallänge und Saugkanalquerschnitt anpaßbar.
In vorteilhafter Ausgestaltung tragen die Einlegeteile an ihren entfernt vom Saugkanal liegenden Enden der Wandabschnitte einen die Dichtung tragenden, abgewinkelten Flansch.
Jeder Saugkanal ist durch zwei der in der Trennebene der Halbschalen aneinandergren­ zende Einlegeteile gebildet, wobei in einer Halbschale der Eintrittsquerschnitt des Saugka­ nales, welcher mit dem Sammlervolumen zusammenwirkt, zwischen dem Einlegeteil und dieser Halbschale ausgebildet ist. In der anderen Halbschale, welche einen an einen Zylin­ derkopf der Brennkraftmaschine anschraubbaren Abströmflansch aufweist, sind die Einle­ geteile so ausgebildet, daß sie gegenüber der dem Sammlervolumen geschlossen ausge­ führt die angesaugte Luft von der Trennebene aus bis zu diesem Abströmflansch führen.
Die Abdichtung der Halbschalen sowie der in der Trennebene aneinandergrenzenden Ein­ legeteile untereinander erfolgt mittels Reibschweißung, wobei jeweils eines der aneinan­ dergrenzenden Teile einen im Querschnitt U-förmigen Aufnahmeflansch aufweist, in welchen ein mit einer Nase versehener Einsteckflansch des anderen Teiles eingreift.
Bevorzugt ist die Dichtung elastisch ausgebildet und kann sich über die gesamte Länge der Saugkanäle erstrecken.
Insgesamt sind mit dem in dieser Saugrohranlage verwirklichten Dichtkonzept den Liefer­ grad der Brennkraftmaschine verschlechternde Undichtigkeiten völlig vermieden, wobei gleichzeitig durch die variable Nutzung der Halbschalen mit verschiedenen Einlegeteilen eine einfache, kostengünstige Anpassung an verschiedene Brennkraftmaschinen möglich ist. Hierdurch können kostenintensive Neuentwicklungen und Neuberechnungen weitge­ hend auf die Anpassung der neu zu verwendenden Einlegeteile reduziert werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, welches anhand einer Zeichnung näher erläutert wird.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Saugrohranlage,
Fig. 2 eine Ansicht aus Pfeilrichtung X gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht aus Pfeilrichtung Y gemäß Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V gemäß Fig. 2,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI gemäß Fig. 2,
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII gemäß Fig. 2,
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII gemäß Fig. 1,
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX gemäß Fig. 3 und
Fig. 10 eine Seitenansicht eines Einlegeteils.
Eine Saugrohranlage einer Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus an eine ge­ meinsame Trennebene T grenzenden Halbschalen 1 und 2, wobei 1 gemäß Fig. 2 eine obere und 2 eine untere Halbschale darstellt, beliebige andere Lagen sind jedoch denkbar. Diese Halbschalen 1, 2 bilden gemeinsam ein Gehäuse 3, in welchem ein Sammlervolu­ men V für Ansaugluft ausgebildet ist.
Die nicht gezeigte Brennkraftmaschine weist einlaßseitig an ihrem Zylinderkopf einen Flansch auf, an welchem ein an der oberen Halbschale 1 ausgebildeter Abströmflansch 4 befestigt ist. In diesen Abströmflansch 4 münden zylinderindividuelle, rohrförmige, innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Saugkanäle 5, welche innerhalb der unteren Halbschale 2 mittels einer Einströmöffnung 6 mit dem Sammlervolumen V in Verbindung stehen. Die Saugkanäle 5 bildende Wandungen sind jeweils hälftig integral in den Halbschalen 1, 2 in Form von außenliegenden Rohrwandungen 7 bzw. 8 und innenliegenden Rohrwan­ dungen 9, 10 von in den Halbschalen 1 bzw. 2 angeordneten Einlegeteilen 11 bzw. 12 ge­ bildet.
Beidseitig zu den Rohrwandungen 7, 8 der Halbschalen 1, 2 sind im wesentlichen zuein­ ander parallele Wandabschnitte 13, 14 angeordnet.
Beidseitig der Rohrwandungen 9, 10 der Einlegeteile 11, 12 sind mit den zuvor beschrie­ benen Wandabschnitten 13, 14 korrespondierende Wandabschnitte 15, 16 ausgebildet, wobei die Einlegeteile 11 bzw. 12 derartig in die Halbschalen 1 bzw. 2 eingesteckt sind, daß sich zwischen einander zugewandten Wandabschnitten, z. B. 14 und 16, von Halbschale und Einlegeteil jeweils eine Überdeckung D einstellt.
Am entfernt vom jeweiligen Saugkanal 5 liegenden Ende 17 dieser Überdeckung D tragen die Wandabschnitte 15, 16 einen sich entlang des Saugkanales 5 erstreckenden, abgewin­ kelten Flansch 18.
Vor dem Einschieben der Einlegeteile 11, 12 in die Halbschalen 1, 2 wird auf diesen Flansch 18 eine selbstaushärtende, aus zwei Komponenten bestehende Dichtung 19 in Form eines Flüssigschaumes aufgebracht. Nach dem Aushärten ist diese Dichtung sowohl kompressibel als auch dekompressibel und daher zum Ausgleich von Toleranzen geeignet. Die Dichtung 19 ist auf dem Flansch 18 des in die untere Halbschale 2 eingelegten Einlege­ teiles 12 in Form von zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Raupen auf­ gebracht.
An dem Einlegeteil 11 der oberen Halbschale 1 erstreckt sich diese Dichtung 19 zusätzlich zwischen den beiden in Längsrichtung der Saugkanäle 5 verlaufenden Raupen quer an einer Stirnseite 20 des Einlegeteiles 11, welche einer innenliegenden Wand 21 des Ab­ strömflansches 4 zugewandt ist.
Die Befestigung und Abdichtung der in der Trennebene T aneinandergrenzenden Bauteile erfolgt mittels Reibschweißung. Zu diesem Zwecke weisen sowohl die Halbschalen 1, 2 wie auch die Einlegeteile 11, 12 einen im Querschnitt U-förmigen, der Trennebene T zuge­ wandten Aufnahmeflansch 25, 26 auf. Die diesem Aufnahmeflansch 25, 26 zugewandten Bauteile Halbschale 2 und Einlegeteil 12 weisen jeweils damit korrespondierende Einsteck­ flansche 27, 28 auf, welche mit einer in den Aufnahmeflansch 25, 26 eingreifende Nase 29, 30 versehen sind.
Eine durch die U-Form der Aufnahmeflansche 25, 26 gebildete Rinne 31, 32 nimmt die Na­ sen 29, 30 auf und ist dabei deutlich breiter gestaltet als diese Nasen. Hierdurch entstehen­ de, zwischen den Nasen 29, 30 und außenliegenden Wandungen 33 bzw. 34 der Auf­ nahmeflansche 25 bzw. 26 ausgebildete Aufnahmekanäle 35 nehmen das durch den Reibschweißvorgang von den Nasen 29, 30 abgetragene Material auf.
Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 9 erkennbar, sind die den Halbschalen 1 bzw. 2 zugeordneten Flansche 25 bzw. 27 deutlich breiter ausgeführt als die den Einlegeteilen 11, 12 zugeordneten Flansche 26 bzw. 28. Die Flansche 25 bzw. 27 sind vollständig um das Gehäuse 3 umlaufend ausgebildet und bewirken aufgrund der breiteren Gestaltung eine hohe Stabilität des gesamten Gehäuses 3. Die den Einlegeteilen 11,12 zugeordneten Flansche 26, 28 müssen im wesentlichen eine Dichtfunktion erfüllen und sind daher ent­ sprechend schmaler gestaltet.
Wie aus den Fig. 8, 9 und 10 erkennbar, erstreckt sich die Dichtung 19 im Bereich des Aufnahmeflansches 26 nahezu senkrecht zur Trennebene T, während sich die an der Stirn­ seite 20 erstreckende Raupe dieser Dichtung 19 im wesentlichen parallel zu dieser Trenn­ ebene T erstreckt. Hierdurch ist das Einlegeteil 11 weitgehend unempfindlich gegenüber Toleranzen zwischen der Stirnseite 20 und der Wand 21 des Abströmflansches 4. Gering­ fügige Toleranzen zwischen diesen beiden Teilen werden durch die kompressible Dich­ tung 19 kompensiert, während Verschiebungen des Einlegeteiles 11 im Bereich des Aufnahmeflansches 26 unproblematisch sind.
Die Abdichtung des der unteren Halbschale 2 zugeordneten Einlegteiles 12 erfolgt in ana­ loger Weise im Bereich der Trennebene T, wobei sich die Raupen der Dichtung 19 von der Trennebene T aus bis zur Einströmöffnung 6 erstrecken Fig. 2 und dort stumpf enden.
Insbesondere aus den Fig. 1 bis 3 ist der im wesentlichen spiralförmige Verlauf der Saugkanäle 5 erkennbar, wobei deren Längsmittelachsen 40 strichpunktiert dargestellt sind. Die über eine in einem Befestigungsflansch 41 der oberen Halbschale 1 ausgebildete Öff­ nung 42 einströmende Frischluft gelangt von dort aus in das Sammlervolumen V und wird über die Einströmöffnungen 6 der Saugkanäle 5 dem Abströmflansch 4 und damit den ein­ zelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt.
Eine Anpassung der erfindungsgemäßen Saugrohranlage an unterschiedliche Brennkraft­ maschinen einer Baureihe ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die die Quer­ schnittsfläche der Saugkanäle 5 definierende Überdeckung D durch Verwendung ange­ paßter Einlegeteile 11, 12 verändert wird und dadurch, daß Einlegeteile 12 verwendet werden, welche eine angepaßte Lage der Einströmöffnung 6 relativ zur Trennebene T auf­ weisen. Hierdurch wird insgesamt die Querschnittsfläche und die Länge der Saugkanäle 5 angepaßt. Gleichzeitig kann durch entsprechende Gestaltung der Einlegeteile 11 und 12 Einfluß auf das Sammlervolumen V genommen werden.
Für eine möglichst variable Verwendung der erfindungsgemäßen Saugrohranlage an Brennkraftmaschinen mit verschiedener Ausstattung weist das Gehäuse 3 mehrere Auf­ nahmen zur bauraumsparenden Anordnung von Anbauteilen auf.
So kann an einstückig mit der Halbschale 1 ausgebildeten Schraubenpfeifen 50 ein Luft­ filter befestigt werden.
Im Bereich des auf Schwingung beanspruchten Aufnahmeflansches 41 ist der außen um­ laufende Flansch 25, 26 zwischen inneren, benachbart liegenden Saugkanälen 5 eingezo­ gen ausgeführt und schafft somit Bauraum zur Aufnahme eines Steuergerätes 51. In einem für eine Gleichverteilung günstigen Bereich weist die untere Halbschale 2 einen Anschlußflansch 52 zur Einspeisung von rückgeführtem Abgas auf. Eine seitlich am Ge­ häuse 3 angeordnete Halterung 53 führt einen Ölmeßstab der Brennkraftmaschine, während benachbart dazu ein einen Druck- und Temperatursensor 54 aufnehmender Halter 55 angeordnet ist.
Für eine exakte Ausrichtung der Saugrohranlage am Zylinderkopf weist der Abström­ flansch 4 angespritzte Fixierstifte 56 auf, welche in korrespondierende Aufnahmen des Zylinderkopfes eingreifen. Hierdurch ist eine exakte Ausrichtung der Saugkanäle auf die damit korrespondierenden Kanäle im Zylinderkopf gewährleistet.
Die Einlegeteile 11, 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils für zwei Saugkanäle 5 ausgelegt, jedoch sind hierbei beliebige Abwandlungen möglich.
Das Gehäuse 3 ist insgesamt aus Kunststoff gefertigt, wobei die obere Halbschale 1 mit dem Abströmflansch 4, dem Aufnahmeflansch 41, der Halterung 53, dem Halter 55 sowie weiteren Fixierungen einstückig ausgebildet ist. Insgesamt sind für die hier gezeigte vierzy­ lindrige Brennkraftmaschine lediglich vier Einlegeteile vorzusehen und in der vorbeschrie­ benen Weise in die Halbschalen einzubringen. Die Ausführung der gesamten Saugrohran­ lage in Kunststoff bietet zusätzlich den Vorteil von den Liefergrad günstig beeinflussenden, glatten Kanalwänden und Gewichtsvorteile.

Claims (11)

1. Saugrohranlage einer Brennkraftmaschine, bestehend aus an eine gemeinsame Trennebene (T) grenzenden Halbschalen (1, 2), welche ein zentrales Sammlervolumen (V) begrenzen und aus zylinderindividuellen, rohrförmigen Saugkanälen (5), deren außenliegende Rohrwandungen (7, 8) integral in den Halbschalen (1, 2) ausgebildet sind und deren damit die Saugkanäle (5) bildende, an das Sammlervolumen (V) grenzende, innenliegende Rohrwandungen (9, 10) durch in den Halbschalen (1, 2) angeordnete Einlegeteile (11, 12) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die außen liegenden Rohrwandungen (7, 8) tragenden Halbschalen (1, 2) beidseitig jeder Rohrwandung (7, 8) mit im wesentlichen zueinander parallelen Wandabschnitten (13, 14) versehen sind, zwischen welchen korrespondierende, beidseitig jeder innenliegenden Rohrwandung (9, 10) ausgebildete Wandabschnitte (15, 16) der Einlegeteile (11, 12) unter Bildung einer Überdeckung (D) eingreifen, wobei zwischen einander zugewandten Wandabschnitten (13, 15 und 14, 16) von Halbschale (1, 2) und Einlegeteil (11, 12) am entfernt vom Saugkanal (5) liegenden Ende (17) der Überdeckung (D) eine Dichtung (19) angeordnet ist.
2. Saugrohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Wandabschnitte (13, 14, 15 ,16) am entfernt liegenden Ende (17) einen die Dich­ tung (19) tragenden Flansch (18) aufweist.
3. Saugrohranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (18) den Einlegeteilen (11, 12) zugeordnet ist und sich dieser zumindest entlang der zueinander parallelen Wandabschnitte (15, 16) erstreckt.
4. Saugrohranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden Rohrwandungen (9, 10) eines Saugkanales (5) mindestens durch zwei in der Trenn­ ebene (T) aneinandergrenzende Einlegeteile (11, 12) gebildet sind, wobei die, einen der Brennkraftmaschine zugeordneten Abströmflansch (4) aufweisende, Halbschale (1) die von diesem Abströmflansch (4) bis zur Trennebene (T) verlaufenden, gegenüber dem Sammlervolumen (V) verschlossenen, innenliegenden Rohrwandungen (9) aufweist.
5. Saugrohranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß sich der Flansch (18) der die verschlossenen Rohrwandungen (9) aufweisenden Einlegeteile (11) zwischen den Wandabschnitten (15, 16) zusätzlich stirnseitig, einer dem Abströmflansch (4) zugeordneten Wand (21) der Halbschale (1) zugewandt, erstreckt.
6. Saugrohranlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der in der Trennebene (T) aneinandergrenzenden Halbschalen (1, 2) bzw. eines der Einlege­ teile (11, 12) einen in dieser Trennebene (T) liegenden, im Querschnitt U-förmigen Auf­ nahmeflansch (25, 26) aufweist und das jeweils daran grenzende Teil einen mit einer in diesen Aufnahmeflansch (25, 26) eingreifenden Nase (29, 30) versehenen Einsteck­ flansch (27, 28) aufweist.
7. Saugrohranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Nase (29, 30) aufnehmende Rinne (31, 32) des Aufnahmeflansches (25, 26) zur Einlagerung von durch Reibschweißung von der Nase (29, 30) abgetragenem Material breiter gestaltet ist als die Nase (29, 30).
8. Saugrohranlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mit dem Sammlervolumen (V) zusammenwirkende Einlegeteile (12), welche beabstandet von der Trennebene (T) Ein­ strömöffnungen (6) der Saugkanäle (5) definieren und abströmseitig in der Trenn­ ebene (T) mit weiteren, gemeinsam diese Saugkanäle (5) bildende Einlegeteilen (11) verbunden sind.
9. Saugrohranlage nach Anspruch 5 für eine Baureihe von gleichartigen Brennkraftma­ schinen mit zumindest unterschiedlichem Hubvolumen, wobei die Lage der Einströmöff­ nungen (6) zur Trennebene (T) und/oder die die Querschnittsfläche der Saugkanäle (5) bestimmende Überdeckung (D) dem Hubvolumen angepaßt ist.
10. Saugrohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (19) sich entlang des Saugkanales (5) erstreckend angeordnet ist.
11. Saugrohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (19) elastisch ausgebildet ist.
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