DE102004025185A1 - Luftansaugkanalsystem für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Luftansaugkanalsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Sammeleinlaßkanal (1) in dem eine Kühlvorrichtung (5) integriert ist. Der Sammeleinlaßkanal (1) ist dazu in zwei getrennte Kanäle (14, 18) unterteilt, wovon ein erster im Normalbetrieb von Abgas durchströmt ist und ein zweiter von Luft durchströmt ist, wobei der im Normaltbetrieb Luft durchströmte Kanal (18) in der Warmlaufphase als Bypasskanal für einen Abgasstrom dienen kann. Der Aufbau dieses Luftansaugkanalsystems ist so gewählt, daß zwischen einer Unterschale (7) und einer Oberschale (8) ein Wärmetauscherelement (9) sowie eine Trennwand (15) angeordnet sind, so daß das gesamte Luftansaugkanalsystem mit Kühlvorrichtung (5) durch einfaches Aufeinadersetzen der Einzelteile montierbar ist. DOLLAR A Eine derartige Ausführung weist einen sehr geringen Bauraumbedarf auf sowie eine deutliche verringerte Teileanzahl im Vergleich zu anderen bekannten Systemen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Luftansaugkanalsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einem mehrteiligen Gehäuse, in dem ein Sammeleinlaßkanal und einzelne zu Zylindern der Verbrennungskraftmaschine führende Einzelansaugkanäle ausgebildet sind, wobei im Sammeleinlaßkanal eine Kühlvorrichtung zur Kühlung eines rückgeführten Abgasstromes angeordnet ist.
- Ein derartiges Luftansaugkanalystem, in dessen Sammeleinlaßkanal eine Kühlvorrichtung integriert ist, wird beispielsweise in der
EP 1 048 839 B1 beschrieben. Der Sammeleinlaßkanal ist in zwei getrennte Kanäle unterteilt, wobei in einem dieser Kanäle die Kühlvorrichtung angeordnet ist, welche von einem Abgasstrom durchströmbar ist. Am Gehäuse des Sammeleinlaßkanals sind Kühlmittelzu- und abläufe ausgebildet, so daß ein vormontiertes Wärmetauscherelement in einen der zwei getrennten Kanäle, an welchem die Kühlmittelzu- und abläufe ausgebildet sind eingesetzt werden kann, so daß dieses zwischen dem eingesetzten Wärmetauscherelement und einem Gehäuse des Sammeleinlaßkanals von Kühlmittel umströmt wird. Der Auslaß des Abgaskühlers ist fluidisch mit dem luftdurchströmten Kanal des Sammeleinlaßkanals verbunden, so daß sich hinter der Kühlvorrichtung der Luftstrom mit dem Abgasstrom vermischt. - Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist es, daß eine gleichmäßige Verteilung zwischen Luft- und Abgasstrom nicht zustande kommt, so daß unter Umständen die verschiedenen Einzelansaugkanäle mit einem unterschiedlich hohen Anteil an Abgas beaufschlagt werden. Aufgrund der Anordnung des Einlasses des Abgasstromes zum Luftstrom ist mit einer deutlichen Strähnenbildung zu rechnen. Des weiteren ist der Aufbau des eingesetzten Wärmetauscherelementes als Rohrbündelwärmetauscher relativ groß und die Zugänglichkeit bei der Montage des Wärmetauscherele mentes im Einlaßkanal ist schlecht, so daß ein erhöhter Montage- und Herstellungsaufwand die Folge ist.
- Daher ist es Aufgabe der Erfindung ein Luftansaugkanalsystem mit einer Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der eine gute Vermischung des Abgasstroms mit dem Luftstrom gewährleistet wird sowie Montage- und Herstellkosten sowie -aufwand im Vergleich zu bekannten Ausführungen reduziert werden. Des weiteren soll gewährleistet werden, daß zur schnelleren Aufheizung der Verbrennungskraftmaschine in der Startphase das Abgas ungekühlt dem Luftstrom zu gemischt werden kann. Gleichzeitig soll eine Bauraum- und Bauteilereduzierung erreicht werden.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Sammeleinlasskanal ein luftdurchströmter Kanal ausgebildet ist, in den zur Umgehung der Kühlvorrichtung der Abgasstrom zumischbar ist. Durch die lange Laufstrecke entsteht eine gute Vermischung zwischen Luft- und Abgasstrom in der Warmlaufphase des Motors, also bei Umgehung der Kühlvorrichtung, wobei eine schnelle Aufheizung des Katalysators erfolgt, ohne einen zusätzlichen Bypasskanal vorsehen zu müssen, so daß eine Bauteilereduzierung die Folge ist und Herstell- und Montagekosten gesenkt werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich ein Kühlabschnitt, der durch die Kühlvorrichtung gebildet ist, im wesentlichen über die gesamte Lauflänge des Sammeleinlaßkanals. Somit steht eine große Strecke zur Abgaskühlung nach der Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors zur Verfügung, so daß hohe Temperaturdifferenzen zwischen Ein- und Ausgang des Abgases erreichbar sind.
- In einer weiterführenden Ausführungsform weist das mehrteilige Gehäuse des Luftansaugkanalsystems zumindest eine Unterschale und eine Oberschale auf, welche einen Außenmantel des Sammeleinlaßkanals bilden, wobei die Ober- oder die Unterschale einen Außenmantel der Kühlvorrichtung bildet. Hierdurch wird eine gute Zugänglichkeit bei der Montage der Kühlvorrichtung gewährleistet, wobei wiederum gleichzeitig der Montageaufwand durch die geringe Bauteileanzahl reduziert wird.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Oberschale und der Unterschale im Kühlabschnitt des Sammeleinlaßkanals eine Trennwand angeordnet, wel che den Sammeleinlaßkanal im Querschnitt zur Durchströmungsrichtung in zwei getrennte Kanäle unterteilt. Somit strömt nach der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors der Luftstrom im ersten Kanal und der Abgasstrom in diesen die Kühlvorrichtung bildenden zweiten Kanal. Während der Warmlaufphase wird dieser zweite Kanal nicht durchströmt und der erste Kanal wird von einem Abgas-Luftgemisch durchströmt. Dies hat zur Folge, daß in der Warmlaufphase eine gute thermische Trennung durch die Trennwand und den entstehenden Luftspalt durch den nicht durchströmten Kanal erreicht wird. Die Montage mit der zwischen Ober- und Unterschale eingesetzten Trennwand ist einfach durchzuführen.
- In einer weiterführenden Ausführungsform ist zwischen der Unterschale und der Trennwand ein Wärmetauscherelement angeordnet, welches den von Abgas durchströmten Kanal der Kühlvorrichtung von einem Kühlmittel durchströmten Kanal im Querschnitt zur Durchströmungsrichtung trennt. Dies bedeutet, daß das Wärmetauscherelement so in dem Abgas durchströmten Kanal angeordnet wird, daß der Kühlmittelstrom zwischen der Unterschale und dem Wärmetauscherelement strömt, während das Abgas zwischen der Trennwand und dem Wärmetauscherelement strömt.
- Zur weiter verbesserten thermischen Trennung der beiden Gas führenden Kanäle ist die Trennwand aus einem wärmebeständigen Kunststoff hergestellt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Wärmetauscherelement Rippen auf, die in den Abgas durchströmten Kanal ragen und im wesentlichen in Durchströmungsrichtung verlaufen, so daß ein gleichbleibender Querschnitt gewährleistet ist und somit Strömungsverluste vermieden werden, wobei gleichzeitig durch die Anordnung der Rippen der Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas verbessert wird.
- In einer weiterführenden Ausführungsform umgibt der Kühlmittel durchströmte Kanal den Abgas durchströmten Kanal im Querschnitt mit Ausnahme des durch die Trennwand abgegrenzten Bereiches vollständig, so daß wiederum eine Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Kühlmittel und Abgas erreicht wird.
- Zusätzlich sind vorzugsweise an der Unterschale zumindest zwei Anschlußstutzen für den Kühlmittelzulauf und den Kühlmittelablauf angeordnet, so daß für den Anschluss keine zusätzlichen Bauteile montiert werden müssen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Trennwand am in Strömungsrichtung gelegenen Endbereich mehrere gleichmäßig verteilte Abgasaustrittsöffnungen auf, deren Enden in einem Winkel größer 90 Grad und kleiner 180 Grad zur Luftströmungsrichtung angeordnet sind. Dies bedeutet, daß das Abgas entgegen des Luftstromes eingeleitet wird, wodurch eine sehr gute Vermischung des gekühlten Abgases mit dem Luftstrom erreicht wird, und somit eine Strähnenbildung vermieden wird.
- In einer ersten Ausführung erfolgt die Abgaseinleitung zum Abgaskühler oder in den Sammeleinlaßkanal über zwei getrennte Anschlußstutzen, welche über ein externes Abgasumschaltventil ansteuerbar sind. Dies verringert die Bauteileanzahl am Sammeleinlaßkanalsystem selbst, so daß eine höhere Flexibilität bezüglich des Einbaus des Abgasumschaltventils erreicht wird.
- In einer hierzu alternativen Ausführungsform erfolgt die Abgaseinleitung zum Abgaskühler oder in den Sammeleinlaßkanal über einen Anschlußstutzen, an welchem ein kombiniertes Abagsrückführ- und Umschaltventil angebracht ist, wobei die Ventilsitze dieses Ventils am Anschlußstutzen ausgebildet sind. Somit wird die gesamte Bauteilanzahl verringert und eine Integration der einzelnen Bauteile erzielt. Eine Vormontage der gesamten Einheit mit Luftansaugkanalsystem, Abgaskühler sowie Abgasrückführung ist möglich.
- In einer hierzu wiederum alternativen Ausführungsform erfolgt die Abgasleitung über einen Anschlußstutzen, welcher in Strömungsrichtung der Ansaugluft vor dem Kühlabschnitt angeordnet ist, wobei hinter dem Anschlußstutzen und vor der Kühlvorrichtung eine Schaltklappe angeordnet ist, über welche der Abgasstrom wahlweise in einen der beiden durch die erste Trennwand gebildeten Kanäle leitbar ist und wobei im Sammeleinlaßkanal eine zweite Trennwand angeordnet ist, welche in Strömungsrichtung zwischen dem Anschlußstutzen und der Schaltklappe angeordnet ist und den Sammeleinlaßkanal im Querschnitt in einen Abgas durchströmten Kanal und einen Luft durchströmten Kanal unterteilt. Bei einer derartigen Ausführung mit Schaltklappe entfallen mit Ausnahme des Stellgliedes für die Schaltklappe äußere Anbauteile, so daß eine zusätzliche Bauraumredzierung erreicht wird. Des weiteren ist eine derartige Schaltklappe in ihrer Funktion sehr sicher und kostengünstig herzustellen.
- In einer weiterführenden Ausführungsform weist der Sammeleinlaßkanal einen Luftverteilerabschnitt auf, in dem sich der Sammeleinlaßkanal in zumindest zwei getrennte Luftverteilerkanäle verzweigt, welche in der Ober- und der Unterschale ausgebildet sind, wobei auch die dazwischen liegende Trennwand sowie das Wärmetauscherelement eine korrespondierende Verzweigung aufweisen und sich in die Luftverteilerkanäle erstrecken. Somit wird je nach Bauform des Motors eine deutlich längere Kühlstrecke und somit eine höhere mögliche fahrbare Temperaturdifferenz erreicht. Der Montageaufwand erhöht sich dennoch nicht.
- Es wird deutlich, daß ein derartiges Luftansaugkanalsystem die Funktionen der Abgasrückführung, Dosierung, Kühlung und Umgehung der Kühlung im Sammeleinlassbereich in einer Baueinheit vereint, wobei eine einfache Montierbarkeit und Herstellbarkeit vorhanden bleiben. Des weiteren wird eine deutliche Bauraumreduzierung im Vergleich zu bekannten Ausführungen erreicht. Die einzelnen Gehäuseteile sowie das Wärmetauscherelement können im kostengünstigen und Wärme unempfindlichen Druckgußverfahren hergestellt werden.
- Einige Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Luftansaugkanalsystem, wobei die innen liegende Teile mit unterbrochenen Linien dargestellt sind. -
2 zeigt in geschnittener Darstellung einen Schnitt entlang der Linie BB aus1 . -
3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C der1 . -
4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A der1 in geschnittener Darstellung. -
5 zeigt eine Seitenansicht einer zu4 alternativen Abgaszuführung in den Sammeleinlaßkanal in geschnittener Darstellung. -
6 zeigt wiederum eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Abgaszuführung in den Sammeleinlaßkanal in geschnittener Darstellung. - In
1 ist ein Sammeleinlaßkanal1 eines Luftansaugkanalsystems dargestellt, welcher einen Luftverteilerabschnitt2 aufweist, in dem sich der Sammeleinlaßkanal1 in zwei Luftverteilerkanäle3 ,4 verzweigt. Im Sammeleinlaßkanal1 ist eine Kühlvorrichtung5 angeordnet, welche sich bis in die Luftverteilerkanäle3 ,4 erstreckt und so einen Kühlabschnitt6 bildet. Der Sammeleinlaßkanal1 wird durch ein Gehäuse gebildet, welches aus einer Unterschale7 und einer Oberschale8 besteht, wovon in1 die Unterschale7 zu erkennen ist, in der ein Wärmetauscherelement9 angeordnet ist, welches gemeinsam mit der Unterschale7 die Kühlvorrichtung5 bildet. - An den jeweiligen Enden der Luftverteilerkanäle
3 und4 ist ein Flansch10 angeordnet, über welchen die Luftverteilerkanäle3 ,4 mit dem übrigen Luftansaugkanalsystem beziehungsweise daran anschließenden nicht dargestellten Einzelansaugkanälen verbunden werden kann. Entsprechend sind zur fluidischen Verbindung an den Enden der Luftverteilerkanäle3 ,4 Öffnungen11 ausgebildet. Über eine Ansaugöffnung12 kann somit Luft beziehungsweise Abgas in den Sammeleinlaßkanal1 strömen, wobei sich Luft- und Abgasstrom im Luftverteilerabschnitt2 zu den einzelnen Luftverteilerkanälen3 ,4 aufteilen und über die Luftverteilerkanäle3 ,4 und den daran anschließenden Abschnitt des Luftansaugkanalsystems zu Zylindern der Verbrennungskraftmaschine strömen. - Weitere Einzelheiten der
1 sind in den Schnittdarstellungen gemäß der2 bis4 besser zu erkennen. So wird aus2 deutlich, daß der Aufbau des Sammeleinlaßkanals1 derart ist, daß in die Unterschale7 das Wärmetauscherelement9 eingelegt wird, welches Rippen13 zum besseren Wärmeübergang aufweist, welche in einen Abgas durchströmten Kanal14 weisen, der zwischen dem Wärmetau scherelement9 und einer Trennwand15 ausgebildet ist. Diese Rippen13 verlaufen in Strömungsrichtung, um Druckverluste zu vermeiden. - Beim Zusammenbau wird die Trennwand
15 auf das Wärmetauscherelement9 gelegt, wobei die jeweils äußeren Umfangsränder des Wärmetauscherelementes9 und der Trennwand15 in entsprechende Ausnehmungen der Gehäuseoberschale8 beziehungsweise der Gehäuseunterschale7 reichen, so daß diese Ränder zwischen Gehäuseoberschale8 und Gehäuseunterschale7 eingeklemmt werden. Eine Befestigung dieser Teile untereinander kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen aber auch durch einfachen Formschluß erreicht werden. - Des weiteren wird aus
2 deutlich, daß an der Unterschale7 ein Kühlmittelanschlußstutzen16 ausgebildet ist, über den Kühlmittel in einen Kühlmittel durchströmten Kanal17 fließen kann, welcher zwischen dem Wärmetauscherelement9 und der Unterschale7 beim Zusammensetzen der beiden Teile7 ,9 entsteht. Dieser umgibt den Abgas führenden Kanal14 von drei Seiten also von allen Seiten mit Ausnahme der Seite, an der die Trennwand15 angeordnet ist. Zwischen der Oberschale8 und der Trennwand15 wird ein weiterer Kanal18 gebildet, welcher im Normalbetrieb also nach der Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine von einem Luftstrom durchströmt wird. Während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors ist eine Kühlung des Abgases zur schnelleren Aufheizung des Katalysators nicht gewünscht, so daß der gesamte Luft- und Abgasstrom über diesen Kanal18 geführt wird. - In
3 ist ein in Strömungsrichtung gesehener Endbereich19 des Kühlabschnitts6 im Sammeleinlaßkanal1 dargestellt. An der Unterschale7 ist hier ein Kühlmittelablauf in Form eines Ablaufstutzens20 ersichtlich über den das Kühlmittel in den weiteren Kühlkreislauf der Verbrennungsmaschine gelangt. Das Wärmetauscherelement9 ist an dieser Stelle so ausgebildet, daß sein Ende den Kühlmittel durchströmten Kanal17 in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar hinter dem Anschlußstutzen16 zum Sammeleinlaßkanal1 hin verschließt. Die Trennwand15 weist in diesem Endbereich19 mehrere Abgasaustrittsöffnungen21 auf, die über diesen Endbereich19 gleichmäßig verteilt sind. Diese Abgasaustrittsöffnungen21 sind so ausgeführt, daß ihre Enden22 entgegen der Strömungsrichtung der Luft in den Luft durchströmten Kanal18 weisen, so daß eine gute Durchmischung zwischen Abgasstrom und Luftstrom hinter dem Kühlabschnitt6 erreicht wird. In Strömungsrichtung wird der Abgas führende Kanal14 durch die Trennwand15 verschlossen, da die Enden22 der Abgasaustrittsöffnungen21 einen Winkel von 90 – 180 Grad zur Strömungsrichtung der Luft aufweisen und somit den Abgas führenden Kanal lediglich entgegen der Strömungsrichtung öffnen. - In
4 ist nun eine erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, wie eine Steuerung des Abgasstroms in den Kanal14 oder in den Kanal18 erfolgen kann. Dazu ist im Bereich hinter der Ansaugöffnungen12 und einer hier nicht dargestellten Abgaseinleitung eine Schaltklappe23 angeordnet; welche über eine in1 dargestellte Stelleinheit24 angesteuert wird. Im Bereich in Strömungsrichtung vor der Schaltklappe23 ist eine zweite Trennwand25 angeordnet, welche sich zwischen der Abgaseinleitung und der Schaltklappe23 befindet, so daß der Bereich des Sammeleinlaßkanals1 vor der Schaltklappe23 bereits in einen Abgas durchströmten Kanal14 und einen Luft durchströmten Kanal18 getrennt ist. In der Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine, in der keine Abgaskühlung erwünscht ist, befindet sich die Schaltklappe23 in der dargestellten Stellung. Entsprechend kann das Abgas nicht in den Bereich der Kühlvorrichtung5 strömen, sondern wird in den dann von Luft und Abgas durchströmten Kanal18 geleitet. Nach dem Aufheizen der Brennkraftmaschine wird die Schaltklappe23 über die Stellvorrichtung24 in die gestrichelt dargestellte Stellung geschaltet, so daß der Abgasstrom direkt durch die Abgaskühlvorrichtung5 geleitet wird und der Luftstrom getrennt davon durch den Kanal18 fließt, so daß erst im Endbereich19 des Kühlabschnittes6 wieder eine Vermischung des Abgasstromes mit dem Luftstrom gemäß der Darstellung in3 statt findet. - In
5 ist eine alternative Art der Abgaszuleitung dargestellt, wobei zwischen dem eigentlichen Sammeleinlaßkanal1 und einem Drosselklappenstutzen26 ein Zwischenstück27 eingesetzt ist, welches zwei Anschlußstutzen28 ,29 für die Einleitung des Abgases aufweist. Dabei ist der erste Anschlußstutzen28 fluidisch mit dem Kanal18 verbunden, während der zweite Anschlussstutzen29 fluidisch mit dem Abgas durchströmten Kanal14 verbunden ist. Dazu ist auch hier die zweite Trennwand25 in diesem Zwischenstück ausgebildet, wobei diese kontinuierlich durch die erste Trennwand15 fortgesetzt wird, so daß bei Einleitung in den zweiten Abgasanschluß stutzen29 der Abgasstrom immer über die Kühlvorrichtung5 geleitet wird. Im Luft durchströmten Kanal18 des Zwischenstücks27 ist zusätzlich ein statischer Mischer30 angeordnet, über den eine gute Vermischung zwischen Luftstrom und Abgasstrom erreicht wird. Selbstverständlich wäre es auch möglich, die Abgaseinleitung unmittelbar an der Unterschale des Sammeleinlaßkanals1 auszubilden, so daß eine zweite Trennwand entfallen würde. - In
6 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Abgaseinleitung dargestellt, wobei diese sich durch die Abgaseinleitung gemäß5 dadurch unterscheidet, daß lediglich ein Anschlußstutzen28 zur Einleitung des Abgases vorhanden ist. Dieser Anschlußstutzen28 weist drei Ventilsitze31 auf, die mit drei Ventilgliedern32 zusammen wirken und auf einer Ventilstange33 eines kombinierten Abgasrückführ- und Umschaltventils34 angeordnet sind, so daß je nach Stellung des Ventils34 Abgas in einen der Kanäle14 oder18 gelangt. Somit wird im Vergleich zu der Ausführung gemäß5 in der zunächst ein Abgasrückführventil benötigt würde und dann ein Umschaltventil für die Zuleitung zu den beiden Anschlußstutzen28 und29 eine Ventilvorrichtung und somit auch ein Stellglied eingespart. Auch im Vergleich zur Ausführung gemäß4 , bei der die Schaltklappe23 als Umschaltventil dient und im Bereich vor der Schaltklappe ein Abgasrückführventil angeordnet sein muß, werden Bauteile eingespart. Sowohl die Ausführung gemäß5 als auch die Ausführung gemäß6 kann auch ohne das dargestellte Zwischenstück direkt an der Unterschale7 des Sammeleinlaßkanals1 ausgebildet sein. - Nach dem Starten des Motors wird somit über die Ansaugöffnung
12 Luft in den Kanal18 des Sammeleinlaßkanals1 angesaugt und gegebenenfalls Abgas in den Kanal18 des Sammeleinlaßkanals1 angesaugt. Bei noch nicht aufgeheiztem Katalysator ist die Stellung des Ventils23 ,34 gemäß einem der4 bis6 so, daß der gesamte Abgasstrom ungekühlt in den Kanal18 strömt und hier der Luft beigemischt wird. Über den Luftverteilerabschnitt2 gelangt dieses Abgas- Luftgemisch nun in die beiden Luftverteilerkanäle3 und4 und strömt über die Öffnungen11 zu den Einzelansaugkanälen beziehungsweise den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine. Nach Aufheizen des Katalysators wird nun zur besseren Verbrennung eine Kühlung des Abgasstroms gewünscht, so daß die entsprechende Stellung der Ventile23 ,34 so gewählt wird, daß der Abgasstrom durch die Kühlvorrichtung5 also den Abgas durchströmten Kanal14 fließt. Am Ende des Kühlabschnittes6 gelangt dieser Abgasstrom über die Abgasaustrittsöffnungen21 wieder in den Luftstrom, wo er sich mit dem Luftstrom mischt. Die weitere Führung über die Öffnungen ist entsprechend zur Warmlaufphase, in der der Luft durchströmte Kanal18 auch als Bypasskanal für das Abgas dient. - Es wird deutlich, daß ein derartiges System einen sehr geringen Bauraumbedarf aufweist und durch seine gute Zugänglichkeit und Einfachheit im Aufbau kostengünstig herzustellen und zu montieren ist, wobei dennoch im Kühlbetrieb eine gute Kühlung des Abgasstromes erreicht wird, aber trotz der Integration in den Sammeleinlaßkanal die Möglichkeit zur Umgehung der Kühlvorrichtung in der Warmlaufphase gewährleistet ist. Durch die Verwendung von kontinuierlich geregelten Schaltklappen beziehungsweise Ventilen ist auch eine Mischsteuerung möglich.
- Änderungen im Aufbau des Luftansaugkanalsystems sind je nach Einsatz und Aufbau des Verbrennungsmotors selbstverständlich möglich und nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Auch Modifikationen in der Ausführung des Wärmetauscherelementes beziehungsweise der Abgasein- und auslässe aus dem Kühlabschnitt sind denkbar, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen.
Claims (14)
- Luftansaugkanalsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einem mehrteiligen Gehäuse, in dem ein Sammeleinlaßkanal und einzelne zu Zylindern der Verbrennungskraftmaschine führende Einzelansaugkanäle ausgebildet sind, wobei im Sammeleinlaßkanal eine Kühlvorrichtung zur Kühlung eines rückgeführten Abgasstroms angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammeleinlasskanal (
1 ) ein luftdurchströmter Kanal (18 ) ausgebildet ist, in den zur Umgehung der Kühlvorrichtung (5 ) der Abgasstrom zumischbar ist. - Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Kühlabschnitt (
6 ), der durch die Kühlvorrichtung (5 ) gebildet ist, im wesentlichen über die gesamte Lauflänge des Sammeleinlaßkanals (1 ) erstreckt. - Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrteilige Gehäuse des Luftansaugkanalsystems zumindest eine Unterschale (
7 ) und eine Oberschale (8 ) aufweist, welche einen Außenmantel des Sammeleinlaßkanals (1 ) bilden, wobei die Oberschale (8 ) oder die Unterschale (7 ) einen Außenmantel (4 ) der Kühlvorrichtung (5 ) bildet. - Luftansaugkanalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberschale (
8 ) und der Unterschale (7 ) im Kühlabschnitt (6 ) des Sammeleinlaßkanals (1 ) eine Trennwand (15 ) angeordnet ist, welche den Sammeleinlaßkanal (1 ) im Querschnitt zur Durchströmungsrichtung in zwei getrennte Kanäle (14 ,18 ) unterteilt. - Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Unterschale (
7 ) und der Trennwand (15 ) ein Wärmetauscherelement (9 ) angeordnet ist, welches den von Abgas durchströmten Kanal (18 ) der Kühlvorrichtung (5 ) von einem Kühlmittel durchströmten Kanal (17 ) im Querschnitt zur Durchströmungsrichtung trennt. - Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (
15 ) aus einem wärmebeständigen Kunststoff hergestellt ist. - Luftansaugkanalsystem nach Anspruch oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherelement (
9 ) Rippen (13 ) aufweist, die in den Abgas durchströmten Kanal (14 ) ragen und im wesentlichen in Durchströmungsrichtung verlaufen. - Luftansaugkanalsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel durchströmte Kanal (
17 ) den Abgas durchströmten Kanal (18 ) im Querschnitt mit Ausnahme des durch die Trennwand (15 ) abgegrenzten Bereiches vollständig umgibt. - Luftansaugkanalsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterschale (
7 ) zumindest zwei Anschlußstutzen (16 ,20 ) für den Kühlmittelzulauf und den Kühlmittelablauf angeordnet sind. - Luftansaugkanalsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (
15 ) am in Strömungsrichtung gelegenen Endbereich (19 ) mehrere gleichmäßg verteilte Abgasaustrittsöffnungen (21 ) aufweist, deren Enden (22 ) in einem Winkel größer 90° und kleiner 180° zur Luftdurchströmungsrichtung angeordnet sind. - Luftansaugkanalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaseinleitung zur Kühlvorrichtung (
5 ) oder in den Sammeleinlaßkanal (1 ) über zwei getrennte Anschlußstutzen (28 ,29 ) erfolgt, welche über ein externes Abgasumschaltventil ansteuerbar sind. - Luftansaugkanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaseinleitung zur Kühlvorrichtung (
5 ) oder in den Sammeleinlaßkanal (1 ) über einen einzelnen Anschlußstutzen (28 ) erfolgt, an welchem ein kombiniertes Abgasrückführ- und umschaltventil (34 ) angebracht ist, wobei die Ventilsitze (31 ) des Ventils (34 ) am Anschlußstutzen (28 ) ausgebildet sind. - Luftansaugkanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaseinleitung über einen einzelnen Anschlußstutzen (
28 ) erfolgt, welcher in Strömungsrichtung der Ansaugluft vor dem Kühlabschnitt (6 ) angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung hinter dem Anschlußstutzen (28 ) und vor der Kühlvorrichtung (5 ) eine Schaltklappe (23 ) angeordnet ist, über welche der Abgasstrom wahlweise in einen der beiden durch die erste Trennwand (15 ) gebildeten Kanäle (14 ,18 ) leitbar ist und wobei im Sammeleinlaßkanal (1 ) eine zweite Trennwand (25 ) angeordnet ist, welche in Strömungsrichtung zwischen dem Anschlußstutzen (28 ) und der Schaltklappe (23 ) angeordnet ist und den Sammeleinlaßkanal (1 ) im Querschnitt in einen Abgas durchströmten Kanal (14 ) und einen Luft durchströmten Kanal (18 ) unterteilt. - Luftansaugkanalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammeleinlaßkanal (
1 ) einen Luftverteilerabschnitt (2 ) aufweist, in dem sich der Sammeleinlaßkanal (1 ) in zumindest zwei getrennte Luftverteilerkanäle (3 ,4 ) verzweigt, welche in der Oberschale (8 ) und der Unterschale (7 ) ausgebildet sind, wobei auch die dazwischen liegende Trennwand (15 ) sowie das Wärmetauscherelement (9 ) eine korrespondierende Verzweigung aufweisen und sich in die Luftverteilerkanäle (3 ,4 ) erstrecken.
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