DE19920195A1 - Luftansaugsystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Ein Ansaugrohrsystem 7 für eine mehrzylindrige direkteinspritzende Brennkraftmaschine weist einen ersten Flansch 8 zum Anschluß an einen Zylinderkopf 1, wenigstens einen zweiten Flansch 9 zum Abschluß an eine Saugrohranlage, mehrere Ansaugkanäle 10, die sich zwischen dem ersten Flansch 8 und dem zweiten Flansch 9 erstrecken, und eine erste Leitung 13 für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff, die in die Wandungen 11 der Ansaugkanäle 10 integriert ist und mit Aufnahmen 12 für Einspritzeinrichtungen 6 in Verbindung steht, auf, wobei sich die Aufnahmen 12 im wesentlichen in Richtung zur Ebene E des ersten Flansches 8 hin aufweiten. Erfindungsgemäß werden durch das als Zwischenflansch verwendbare Ansaugrohrsystem 7 besonders geeignete Aufnahmen 12 für die bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen ind den Brennraum hineinreichenden Einspritzeinrichtungen 6 sowie eine montagefreundliche Kraftstoffversorgung bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansaugrohrsystem für eine mehrzylin­ drige direkteinspritzende Brennkraftmaschine.

Aus der Druckschrift DE 38 33 846 A1 ist eine Sauganordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die wenigstens ein Saugrohr aufweist, das mit einem Einlaßkanal fluchtend an den Motorblock angeflanscht ist. Dabei ist im Flanschbereich der Sauganordnung eine Aufnahme für ein Einspritzventil vorgesehen. Die zu dem Einspritzventil führende Kraftstoffversorgungslei­ tung ist dort separat angebracht.

Des weiteren ist aus der Druckschrift DE 44 18 001 A1 eine Saugrohranord­ nung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Diese Saugrohranordnung weist zylinderindividuelle bogenförmig gekrümmte Saugrohre mit einem gemein­ samen Endflansch auf, wobei in die Wandbereiche der Saugrohre eine Kraftstoffverteilerleitung für die Einspritzventile integriert ist. Diese Kraftstoff­ verteilerleitung steht mit Ausnehmungen für die rückwärtigen Enden der Ein­ spritzventile in Verbindung. Durch das Vorsehen eines an dem Endflansch befestigbaren Zwischenflansches mit Aufnahmen für die vorderen Enden der Einspritzventile ist dort eine Saugrohranordnung mit vormontierbaren Ein­ spritzventilen geschaffen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver­ bessertes Ansaugrohrsystem zu schaffen, welches speziell für direkteinsprit­ zende Brennkraftmaschinen mit in den Brennraum hineinreichenden Ein­ spritzeinrichtungen geeignete Aufnahmen aufweist und eine montagefreund­ liche Kraftstoffversorgung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem das Ansaugrohrsystem ei­ nen ersten Flansch zum Anschluß an einen Zylinderkopf, einen zweiten Flansch zum Anschluß an eine Saugrohranlage, mehrere Ansaugkanäle, die sich zwischen dem ersten Flansch und dem wenigstens einen zweiten Flansch erstrecken, und eine erste Leitung für unter Hochdruck befindlichen Kraftstoff, die in die Wandungen der Ansaugkanäle integriert ist und mit Auf­ nahmen für Einspritzeinrichtungen in Verbindungen steht, aufweist, wobei sich die Aufnahmen im wesentlichen in Richtung senkrecht zur Ebene des ersten Flansches aufweiten. Durch die Flansche ist das Ansaugrohrsystem als montagefreundliches Zwischenstück verwendbar, welches in günstiger Weise die Fixierung und Versorgung der bis in die Brennräume der Brenn­ kraftmaschine hinabreichenden Einspritzeinrichtungen leistet. Der Kraftstoff wird dabei direkt aus der ersten Leitung entnommen, so daß eine besonders kompakte Unterbringung der Aufnahmen sowie der Kraftstoffversorgungs­ leitung realisiert ist. Bevorzugt weiten sich die Aufnahmen dabei in Richtung senkrecht zur Ebene der Flansche auf, damit eine leichte Befestigung des Ansaugrohrsystems am Zylinderkopf sowie eine optimale Fixierung der Ein­ spritzeinrichtung im Zylinderkopf möglich ist.

Bevorzugt ist zur dichtenden Fixierung der Einspritzeinrichtungen im Zylin­ derkopf ein zusätzliches Befestigungselement vorgesehen, welches als ein federelastischer Haltebügel mit zwei gabelartigen Enden ausgebildet ist. Mittels des zusätzlichen Befestigungselements sind jeweils zwei benach­ barte Einspritzeinrichtungen fixierbar, wobei das Befestigungselement zu­ sammen mit dem ersten Flansch montierbar sein sollte. Durch das Befesti­ gungselement können außerdem Fertigungstoleranzen zwischen dem Zylin­ derkopf und dem Ansaugrohrsystem der Brennkraftmaschine ausgeglichen werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine zweite Leitung für rückgeführtes Abgas vorgesehen, die ebenfalls in die Wandungen der Ansaugkanäle integriert ist und die durch Öffnungen in den Wandungen mit den Ansaugkanälen in Verbindung steht. Dadurch kann die Abgasrückfüh­ rung außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet werden, wodurch im Zylin­ derkopf wertvoller Bauraum für andere Komponenten gewonnen wird und die thermische Belastung reduziert wird.

Und gemäß einer besonderen Weiterbildung ist bei einem Ansaugrohrsy­ stem für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine jeweils eine gemeinsame zweite Leitung für zwei Zylinder vorgesehen, wobei die eine zweite Leitung mit den Ansaugkanälen der Zylinder I und IV in Verbindung steht und die andere zweite Leitung mit den Ansaugkanälen der Zylinder II und III in Ver­ bindung steht. Auf diese Weise werden in der zweiten Leitung für rückge­ führtes Abgas unerwünschte Schwingungen bzw. Kopplungen vermieden.

Vorteilhaft ist in die Wandungen der Ansaugkanäle eine weitere Leitung für Kühlwasser der Brennkraftmaschine integriert, wobei diese weitere Leitung über eine Anschlußbohrung im ersten Flansch des Ansaugrohrsystems mit dem Kühlwassermantel des Zylinderkopfes bzw. der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Mittels der weiteren Leitung kann das rückgeführte Abgas gekühlt werden, um eine zu starke Aufheizung der durch die Ansaugkanäle geförderten Frischluft zu vermeiden.

Besonders vorteilhaft sind die erste Leitung und die zweite Leitung jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Ansaugkanäle angeordnet. Dadurch wird verhindert, daß das in der zweiten Leitung geführte heiße Ab­ gas den in der ersten Leitung unter Hochdruck befindlichen und somit auf­ geheizten Kraftstoff zusätzlich erwärmt.

Zweckmäßig sind die zweite Leitung und die weitere Leitung eng benachbart zueinander angeordnet, wobei die zweite Leitung fern vom Zylinderkopf und die weitere Leitung nahe am Zylinderkopf angeordnet ist. Dadurch ist die zweite Leitung so angeordnet, daß sie auch von der Umgebungsluft wir­ kungsvoll gekühlt werden kann.

Erstrecken sich die erste Leitung, die zweite Leitung und/oder die weitere Leitung im wesentlichen jeweils parallel zu der Ebene des ersten bzw. des zweiten Flansches, so weist das Ansaugrohrsystem eine maximale Steifig­ keit auf und ist dessen Herstellung besonders kostengünstig realisierbar.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind in den Ansaugkanälen Schaltmittel zur Erzeugung einer tumbleförmigen Frischluftströmung in die Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen und sind die Schaltmittel auf einer gemeinsamen Schaltachse angeordnet, welche die Wandungen der Ansaugkanäle durchdringt.

Erfindungsgemäß kann das zwischen dem Zylinderkopf und dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine modular verwendbare Ansaugrohrsystem auf eng­ stem Raum eine Vielzahl verschiedener Funktionen erfüllen, die je nach den konkreten Anforderungen zusammengestellt werden können.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Teilansicht des Zylinderkopfes einer vier­ zylindrigen direkteinspritzenden Brennkraftmaschine mit ei­ nem angeflanschten Ansaugrohrsystem; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Ansaugrohrsystems aus Fig. 1.

Der Zylinderkopf 1 einer vierzylindrigen direkteinspritzenden Brennkraftma­ schine weist pro Zylinder eine Anzahl von vereinfacht dargestellten Einlaß­ ventilen 2 und nicht näher dargestellten Auslaßventilen auf. Mittels der Ein­ laßventile 2 wird ein Einlaßkanal 3 beherrscht, der sich von der Seite des Zy­ linderkopfes 1 bis zu einer oberhalb des Zylinders der Brennkraftmaschine angeordneten Brennraumkuppel 4 erstreckt. In die Brennraumkuppel 4 rei­ chen außerdem eine im wesentlichen koaxial zur Zylinderachse A angeord­ nete Zündeinrichtung 5 sowie eine unter einem Winkel α von ca. 64 Grad zur Zylinderachse A geneigte Einspritzeinrichtung 6, die sich unterhalb des Ein­ laßkanals 3 erstreckt.

An die Einlaßkanäle 3 schließt sich stromauf ein Ansaugrohrsystem 7 an. Dieses Ansaugrohrsystem 7 weist einen ersten Flansch 8 zum Anschluß an den Zylinderkopf 1 sowie zweite Flansche 9 zum Anschluß an eine nicht ge­ zeigte Saugrohranlage auf. Zwischen den Flanschen 8, 9 erstrecken sich mehrere Ansaugkanäle 10 deren Anzahl der Zahl der Zylinder der Brenn­ kraftmaschine entspricht. Dabei sind die Einlaßkanäle 3 des Zylinderkopfes 1 und die Ansaugkanäle 10 des Ansaugrohrsystems 7 so angeordnet, daß sie jeweils miteinander fluchten.

In die Wandungen 11 der Ansaugkanäle 10 sind für die unterhalb der Ein­ laßkanäle 3 bzw. unterhalb der Ansaugkanäle 10 angeordneten Einspritzein­ richtungen 6 eine Anzahl von Aufnahmen 12 integriert, welche sich in Rich­ tung zur Ebene E des ersten Flansches 8 hin öffnen. Zudem ist in den Wan­ dungen 11 der Ansaugkanäle 10 eine erste Leitung 13 für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff vorgesehen. Die Aufnahmen 12 und die erste Leitung 13 stehen über eine Bohrung 14 miteinander in Verbindung. Dabei sind die Aufnahmen 12 so positioniert, daß sie bei der Befestigung des Ansaugrohr­ systems 7 am Zylinderkopf 1 auf das freie Ende der Einspritzeinrichtungen 6 aufgesteckt werden und diese innerhalb des Zylinderkopfes 1 fixieren. Zur Abdichtung gegenüber dem Ansaugrohrsystem 7 sind an den freien Enden der Einspritzeinrichtungen 6 Zwischenstücke 15 mit Dichtungsringen vorge­ sehen. Dadurch, daß sich die Aufnahmen 12 senkrecht zur Ebene E des er­ sten Flansches 8 hin öffnen und sich in diese Richtung geringfügig aufwei­ ten, wird die Einbringung der Einspritzeinrichtungen 6 wesentlich erleichtert. Zur dichtenden Fixierung der Einspritzeinrichtungen 6 im Zylinderkopf 1 und zum Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem An­ saugrohrsystem 7 sollten jedoch noch zusätzliche als federelastische Halte­ bügel 16 ausgebildete Befestigungselemente vorgesehen sein. Diese Halte­ bügel 16 umgreifen mit ihren beiden gabelartigen Enden jeweils die Sockel zweier benachbarter Einspritzeinrichtungen 6 und werden bei der Montage des Ansaugrohrsystems 7 fixiert, wodurch eine zuverlässige Abdichtung der Einspritzeinrichtungen 6 gegenüber dem Zylinderkopf 1 gewährleistet ist.

In die Wandungen 11 der Ansaugkanäle 10 sind außerdem zwei zweite Lei­ tungen 17, 17' und dicht benachbart dazu eine weitere Leitung 18 integriert. Die eine zweite Leitung 17 ist dabei für rückgeführtes Abgas der Zylinder I und IV der Brennkraftmaschine vorgesehen und die andere zweite Leitung 17' für das rückgeführte Abgas der Zylinder II und III. Die weitere Leitung 18 ist dagegen für Kühlwasser der Brennkraftmaschine vorgesehen. Von den zweiten Leitungen 17, 17' führen jeweils Öffnungen 19, 19' durch die Wan­ dungen 11 hindurch in das Innere der Ansaugkanäle 10 und von der weite­ ren Leitung 18 gehen Anschlußbohrungen 20 aus, die sich innerhalb der Wandungen 11 bis zu dem ersten Flansch 8 erstrecken und durch den Flansch 8 hindurch bis zu einer fluchtenden Anschlußbohrung 20' im Zylin­ derkopf 1 reichen. Durch die Anschlußbohrungen 20, 20' ist die weitere Lei­ tung 18 mit dem Kühlwassermantel 21 der Brennkraftmaschine verbunden.

Alle Leitungen 13, 17, 17', 18 erstrecken sich im wesentlichen parallel zu der Ebene E des ersten Flansches 8, um dem Ansaugrohrsystem 7 die größt­ mögliche Steifigkeit zu verleihen.

Innerhalb der Ansaugkanäle 10 sind darüber hinaus Schaltmittel angeordnet. Diese Schaltmittel sind als Klappen 22 ausgebildet, die auf einer zu den Leitungen 13, 17, 17', 18 parallelen Schaltachse 23 drehbar angeordnet sind und einen unteren Bereich der Ansaugkanäle 10 verschließen.

Die stromab der Ansaugkanäle 10 gelegenen Einlaßkanäle 3 sind ferner mittels einer Trennwand 24 jeweils in einen unteren Bereich 25 sowie in ei­ nen oberen Bereich 25' unterteilt, so daß der untere Bereich 25 durch die Schaltmittel 22 verschlossen werden kann. Durch eine derartige Beeinflus­ sung der Frischluftströmung innerhalb der Ansaugkanäle 10 bzw. der Ein­ laßkanäle 3 kann innerhalb des Zylinders eine tumbleförmige Frischluftströ­ mung generiert werden.

Claims (12)

1. Ansaugrohrsystem für eine mehrzylindrige direkteinspritzende Brenn­ kraftmaschine, mit

• - einem ersten Flansch (8) zum Anschluß an einen Zylinderkopf (1),
• - wenigstens einem zweiten Flansch (9) zum Anschluß an eine Saugrohranlage,
• - mehreren Ansaugkanälen (10), die sich zwischen dem ersten Flansch (8) und dem zweiten Flansch (9) erstrecken, und
• - einer ersten Leitung (13) für unter Hochdruck befindlichen Kraft­ stoff, die in die Wandungen (11) der Ansaugkanäle (10) integriert ist und mit Aufnahmen (13) für Einspritzeinrichtungen (8) in Ver­ bindung steht, wobei sich die Aufnahmen (12) im wesentlichen in Richtung senkrecht zur Ebene (E) des ersten Flansches (8) auf­ weiten.

2. Ansaugrohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur dichtenden Fixierung der Einspritzeinrichtungen (6) im Zylinderkopf (1) ein zusätzliches Befestigungselement vorgesehen ist.

3. Ansaugrohrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Befestigungselement als ein federelastischer Hal­ tebügel (16) mit zwei gabelartigen Enden ausgebildet ist, durch den je­ weils zwei benachbarte Einspritzeinrichtungen (6) fixierbar sind.

4. Ansaugrohrsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Befestigungselement zusammen mit dem ersten Flansch (8) montierbar ist.

5. Ansaugrohrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine zweite Leitung (17, 17') für rück­ geführtes Abgas vorgesehen ist, die ebenfalls in die Wandungen (11) der Ansaugkanäle (10) integriert ist und die durch Öffnungen (19, 19') in den Wandungen (11) mit den Ansaugkanälen (10) in Verbindung steht.

6. Ansaugrohrsystem für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei Zylinder jeweils eine gemeinsame zweite Leitung (17, 17') für rückgeführtes Abgas vorgese­ hen ist, wobei die eine zweite Leitung (17) mit den Ansaugkanälen (10) der Zylinder I und IV in Verbindung steht und die andere zweite Leitung (17') mit den Ansaugkanälen (10) der Zylinder II und III in Verbindung steht.

7. Ansaugrohrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Wandungen (11) der Ansaugkanäle (10) eine weitere Leitung (18) für Kühlwasser der Brennkraftmaschine integriert ist, wobei diese weitere Leitung (18) über eine Anschlußbohrung (20) im ersten Flansch (8) mit dem Kühlwassermantel des Zylinderkopfes (1) bzw. der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

8. Ansaugrohrsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Leitung (13) und die zweite Leitung (17, 17') jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Ansaugkanäle (10) angeordnet sind.

9. Ansaugrohrsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (17, 17') und die weitere Leitung (18) eng be­ nachbart zueinander angeordnet sind, wobei die zweite Leitung (17, 17') fern vom Zylinderkopf (1) und die weitere Leitung (18) nahe am Zy­ linderkopf (1) angeordnet ist.

10. Ansaugrohrsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die erste Leitung (13), die zweite Leitung (17, 17') und/oder die weitere Leitung (18) im wesentlichen jeweils parallel zu der Ebene (E) des ersten Flansches (8) bzw. des zweiten Flansches (9) erstrecken.

11. Ansaugrohrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Ansaugkanälen (10) Schaltmittel zur Erzeu­ gung einer tumbleförmigen Lufteinlaßströmung in die Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen sind.

12. Ansaugrohrsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel auf einer gemeinsamen Schaltachse (23) angeordnet sind, welche die Wandungen (11) der Ansaugkanäle (10) durchdringt.