DE19807463A1 - Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ge­ mäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Aus der EP 0 507 996 A2 ist eine Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von verbrannten Gasen in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine be­ kannt. Von einem Abgasrohr der Brennkraftmaschine zweigt eine Leitung ab, wobei das rückgeführte Abgas über ein Ventil gesteuert einem Ansaugrohr zu­ geführt wird, um anschließend in der Brennkraftmaschine mitverbrannt zu wer­ den. Angaben über die Anbindung der Zufuhrleitung an das Ansaugrohr sind diesem Stand der Technik nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die sich durch eine einfache Konstruktion sowie durch einen sehr guten Wirkungsgrad auszeichnet.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Das Vorhandensein einer Öffnung, durch die ein Leitrohr in die Lufteinlaßlei­ tung hineinragt, hat den Vorteil, daß als Leitrohr ein einfaches und damit ko­ stengünstiges Stück Rohr verwendet werden kann, welches durch die Öffnung in die Lufteinlaßleitung hineingesteckt und verliersicher befestigt wird. Das Ein­ bringen einer Öffnung als Bohrung stellt einen einfachen Herstellungsvorgang dar, wobei beim Herstellen der Lufteinlaßleitung diese Bohrung schon berück­ sichtigt und nicht nachträglich eingebracht werden muß. Dadurch, daß das Leitrohr in die Lufteinlaßleitungen hineinragt, ist der Vorteil gegeben, daß hohe Wandtemperaturen der Lufteinlaßleitung vermieden werden und das weitere Fluid, das zugeführt wird, in die Hauptströmung, die die Lufteinlaßleitung durchsetzt, zugeführt wird. Ebenso wird vermieden, daß zu hohe Temperaturen im Bereich der Zuführung des weiteren Fluids, wenn dieser Bereich aus Metall gefertigt ist, zu einer unzulässigen Erwärmung oder sogar zur Zerstörung von angeflanschten Leitungen führen, insbesondere wenn diese aus Kunststoff gefertigt sind. Starke Temperaturdifferenzen, die zu Materialermüdungen führen, werden somit auch vermieden. Bei dem weiteren Fluid, das zuführbar ist, han­ delt es sich beispielsweise um rückgeführtes Abgas, aber auch um Frischluft, ein Kraftstoff-Luft-Gemisch oder auch verwirbelten Kraftstoff.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Lufteinlaßleitung einen Drosselklap­ penstutzen mit einer Drosselklappe auf, wobei die Bohrung mit dem Leitrohr im Bereich des Drosselklappenstutzens angeordnet ist. Somit bildet dieser Dros­ selklappenstutzen, der in an sich bekannter Weise eine antreibbare Drossel­ klappe aufweist, um die Leistung der Brennkraftmaschine zu verändern, eine Baueinheit, in der die Bohrung zur Aufnahme des Leitrohres vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, daß der Drosselklappenstutzen als Einheit vormontierbar ist, an den dann nur noch die Luftzuführung, beispielsweise von einem Luftfil­ ter, und die Verbindung zum Ansaugbereich der Brennkraftmaschine herge­ stellt werden muß.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Lufteinlaßleitung beziehungsweise der Drosselklappenstutzen einen Flansch zur Anbringung eines Ventiles zum Zu­ führen des weiteren Fluids auf, wobei die Bohrung mit dem Leitrohr im Bereich des Flansches angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß das Ventil (zum Bei­ spiel ein Abgasrückführventil) direkt an der Lufteinlaßleitung beziehungsweise an dem Drosselklappenstutzen befestigt werden kann, wodurch eine kompakte Bauweise sichergestellt wird. Selbstverständlich kann das Ventil auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, so daß dann der Flansch dazu dient, an ihm eine Zuführleitung für das weitere Fluid anzubringen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Lufteinlaßleitung oder der Flansch mit dem Leitrohr fest verbindbar. Dadurch wird sichergestellt, daß das Leitrohr ver­ liersicher befestigt ist, da ein Hineinfallen in die Lufteinlaßleitung zu Schäden oder sogar zu Zerstörungen an der Brennkraftmaschine führen kann. In vorteil­ hafter Weise ist die feste Verbindung mittels eines Pressvorganges erzielbar, da dieser, gerade bei Berücksichtigung der hohen Temperaturen, die bei einer Abgasrückführung vorhanden sind, einfach ausführbar ist. Denkbar sind auch andere Befestigungsvorgänge wie zum Beispiel Verschweißen, Verkleben oder dergleichen, wobei neben kraftschlüssigen Verbindungen auch formschlüssige Verbindungen, die insbesondere den Temperaturforderungen genügen, zu be­ rücksichtigen sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist in der Lufteinlaßleitung oder in dem Flansch im Bereich der Bohrung eine zumindest teilweise umlaufende Nut vorgesehen, in die ein Endbereich des Leitrohres einpressbar ist. Damit wird neben der Ver­ liersicherheit auch eine Dichtwirkung und eine gute, strömungsgünstige Zufüh­ rung des weiteren Fluids gewährleistet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine aufwendige Bearbeitung des Leitrohres entfallen kann, so daß die Ver­ wendung eines handelsüblichen Rohrstückes ermöglicht wird. Ebenso entfällt in vorteilhafter Weise eine aufwendige Bearbeitung (wie zum Beispiel Überdre­ hen) der Dichtfläche des Flansches.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Leitrohr in die Bohrung einsetzbar und weist Mittel, insbesondere einen umlaufenden Kragen, auf, mittels derer das Leitrohr in einer Sollposition haltbar ist. Dies hat den Vorteil, daß im Bereich der Bohrung keine weiteren Bearbeitungsschritte erforderlich sind, um das Leitrohr zu montieren. Es wird einfach in die Bohrung eingesteckt, bis der Kragen an der Dichtfläche des Flansches (oder der Oberfläche des Luftleitrohres) zum Anliegen kommt, so daß neben der einfachen Montage wieder die hohe Ver­ liersicherheit gegeben ist. Die Verwendung eines Montagewerkzeuges ist nicht erforderlich, da nach Anbringung des Ventiles oder einer weiteren Zuführleitung an dem Flansch das Leitrohr in seiner Sollposition festgesetzt wird.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Leitrohr in seinem einen Endbereich, mit dem es in die Lufteinlaßleitung hineinragt, eine Abflachung auf. Dies hat den Vorteil, daß das Leitrohr einfacher und schneller in die Bohrung eingesetzt werden kann, da wegen der Abflachung eine Zwangsführung gegeben ist. Eine solche Abflachung ist besonders dann von Vorteil, wenn der Durchmesser der Bohrung und des Leitrohres weitestgehend gleich sind. Hingegen kann eine solche Abflachung entfallen oder trotzdem angewendet werden, wenn der Durchmesser des Luftleitrohres deutlich kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung, wobei in einem solchen Fall sicherzustellen ist, daß dann die Mittel, mittels derer das Leitrohr in seiner Sollposition haltbar ist, entsprechend ausge­ bildet sind (insbesondere in ihrem Durchmesser größer gewählt sind als der Durchmesser der Bohrung), um die Verliersicherheit zu gewährleisten.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Leitrohr in seinem anderen Endbe­ reich, der in Richtung des Ventiles zeigt, eine Dreiecksform auf. Durch diese Dreikantform im einen Endbereich des Leitrohres wird eine zusätzliche Vor­ spannung in dem Haltebereich, insbesondere im Bereich der umlaufenden Nut, erzeugt, um den Festsitz des Leitrohres zu gewährleisten.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Leitrohr an dem Ventil angeordnet oder Bestandteil des Ventiles. In dieser alternativen Ausgestaltungsform ist es mög­ lich, wieder die Verliersicherheit mit der zielgenauen Zuführung des weiteren Fluides in die Lufteinlaßleitung zu verbinden, um unzulässig hohe Wandtempe­ raturen der Lufteinlaßleitung im Bereich der Einleitung zu vermeiden. Darüber hinaus erhöht sich die Montageeinfachheit, da in dieser Ausgestaltung das Leitrohr und das Ventil eine Baueinheit bilden und somit nur das Ventil, insbe­ sondere dessen Gehäuse, an der Lufteinlaßleitung befestigt werden muß.

In Weiterbildung der Erfindung ist das weitere Fluid das Abgas einer Brenn­ kraftmaschine, wobei das Ventil als Abgasrückführventil, insbesondere als steuerbares Ventil, ausgebildet ist. Abgasrückführventile sind an sich bekannt und dienen der Erhöhung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine, so daß auf deren Vorteile hier nicht weiter hingewiesen werden muß. Der Einsatz des Leitrohres ist dann, wenn als weiteres Fluid das Abgas der Brennkraftmaschine rückgeführt wird, von besonderem Vorteil, da hier hohe Temperaturen vorlie­ gen, die zu unzulässig hohen Wandtemperaturen sowie zu Materialermüdun­ gen aufgrund hoher Temperaturschwankungen im Bereich der Einleitung und am Flansch (Drosselklappenstutzen aus Metall, angeflanschte Leitungen aus Kunststoff) führen können, die durch den Einsatz des Leitrohres, das die Abga­ se in den Mittelbereich der Lufteinlaßleitung lenkt, wirksam vermieden werden.

Aufgrund der Ausgestaltung der Lufteinlaßleitung bietet es sich an, die Luftein­ laßleitung mit einer Öffnung, insbesondere der schon genannten Bohrung, nachträglich zu versehen, und in diese das Leitrohr einzuführen. Daneben sind denkbar auch solche Herstellungsverfahren, bei denen zumindest ein in die Lufteinlaßleitung ragendes Leitrohr ("Stummel") vorgesehen wird. Gleiches gilt für zum Beispiel Aluminium-Druckgußverfahren zur Herstellung von Drossel­ klappenstutzen. Ergänzend dazu kann auch schon bei der Herstellung der Lufteinlaßleitung, insbesondere wenn diese gegossen wird, der Flansch für das Ventil vorgesehen werden.

Neben der beschriebenen Zuführung von Abgas als weiterem Fluid ist selbst­ verständlich auch die Zuführung von anderen Gasen (beispielsweise Frischluft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch) oder auch die gezielte Zuführung von Kraft­ stoff möglich. Einsatzgebiet sind vorzugsweise Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Ansaugvorrichtung und mehrere Ausgestaltun­ gen eines Leitrohres sind im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Drosselklappenstutzen,

Fig. 2 bis 10 Ausgestaltungen und Einbauorte verschiedener Leitrohre.

Fig. 1 zeigt ein Stück einer Lufteinlaßleitung 1, durch die in Strömungsrichtung 2, von einem nicht gezeigten Luftfilter beispielsweise kommend, Verbren­ nungsluft für eine Brennkraftmaschine einem Drosselklappenstutzen 3 zuge­ führt wird. Dieser Drosselklappenstutzen 3 bildet eine Baueinheit und ist fest mit der Lufteinlaßleitung verbunden, wobei auch denkbar ist, daß die Luftein­ laßleitung 1 an den Drosselklappenstutzen 3 befestigbar ist. Der Drosselklap­ penstutzen 3 weist zur Einstellung der Leistung der Brennkraftmaschine eine Drosselklappe 4 auf, die auf einer Drosselklappenwelle 5 angeordnet ist, wobei die Drosselklappenwelle 5 von einem in einem Gehäuse 6 angeordneten An­ trieb zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist. Die Funktionsweise eines solchen Drosselklappenstutzens ist an sich bekannt, so daß auf diese nicht weiter eingegangen werden muß. Ausgangsseitig in Strömungsrichtung 2 schließt sich dem Drosselklappenstutzen 3 ein Ansaug­ rohr 7 an, das in ebenfalls an sich bekannter Weise zu der Brennkraftmaschine, insbesondere dem Ansaugtrakt der einzelnen Zylinder, führt. Der Drosselklap­ penstutzen 3 (oder die Lufteinlaßleitung 1 oder das Ansaugrohr 7) weist einen Flansch 8 auf, wobei im Bereich dieses Flansches 8 eine Bohrung 9 vorhanden ist. Der Flansch 8 beziehungsweise die Bohrung 9 können direkt bei Herstel­ lung des Drosselklappenstutzens 3 vorgesehen werden, alternativ dazu aber auch durch nachträgliche Bearbeitung hergestellt werden. Der Flansch 8 weist weiterhin Befestigungsbohrungen 10 auf, auf die später noch eingegangen wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 werden im folgenden verschiedene Ausge­ staltungen und Befestigungen eines erfindungsgemäßen Leitrohres beschrei­ ben.

In Fig. 2 ist gezeigt, daß sich ein Leitrohr 11 auf einem Absatz 12 abstützt. Mit der Bezugsziffer 13 ist ein zumindest teilweise dargestelltes Ventil (insbeson­ dere Abgasrückführventil) bezeichnet, welches an dem Flansch 8 unter Zwi­ schenschaltung einer Dichtung befestigt wird, wobei dies durch Schrauben, die in die Befestigungsbohrungen 10 eingeschraubt werden, erfolgt. Diese Befesti­ gung hat den Vorteil, daß innerhalb der Bohrung keine weiteren Bearbeitungen nötig sind. Es ist denkbar, insbesondere dann, wenn die Bohrung 9 beim Her­ stellen des Drosselklappenstutzens 3 eingegossen wird, diese in Richtung des Inneren des Drosselklappenstutzens 3 konisch auszuführen, um die Verliersi­ cherheit zu gewährleisten.

In Fig. 3 ist gezeigt, daß das Leitrohr 11 in seinem Endbereich, der in Rich­ tung des Ventiles 13 zeigt, einen Kragen 14 aufweist. Mit diesem Kragen 14 kann das Leitrohr 11 entweder an der Dichtfläche des Flansches 8 oder aber auch an einem entsprechend geformten Absatz innerhalb des Ventiles 13 ver­ liersicher gehalten werden. Dies hat den Vorteil, daß neben der Einbringung der Bohrung 9 in die Lufteinlaßleitung 1 oder den Drosselklappenstutzen 3 kei­ ne weitere Bearbeitung derselben erforderlich ist und eine einfache Montage gegeben ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dann wenn das Leitrohr 11 schon in dem Ventil 13 eingesetzt ist, eine einfache und schnelle Montage dieser beiden Elemente gegeben ist.

In den Fig. 4 bis 6 ist gezeigt, daß das Leitrohr 11 fest mit dem Drossel­ klappenstutzen 3 (alternativ mit der Lufteinlaßleitung 1) verbunden ist, wobei in Fig. 6 auch der Pressvorgang dargestellt ist.

In Fig. 4 ist gezeigt, daß in dem Drosselklappenstutzen 3 wieder das Leitrohr 11 in die Bohrung 9 eingesetzt wird. Bei dieser Ausgestaltung ist es besonders von Vorteil, wenn es sich bei dem Leitrohr 11 um ein handelsübliches Stück Rohr mit einer solchen Länge handelt, bei der das Rohr einerseits nicht über die Dichtfläche des Flansches 8 hinausragt und andererseits ein Stück in die Lufteinlaßleitung 1 beziehungsweise den Drosselklappenstutzen 3 zur gezielten Zuführung des Fluides hineinragt. Der Innendurchmesser des Leitrohres 11 ist dabei so zu wählen, daß das erforderliche Volumen an weiterem Fluid zuge­ führt werden kann.

In Fig. 5 ist das eingesetzte Leitrohr 11 nach Abschluß des Pressvorganges gezeigt, wobei mit der Bezugsziffer 15 eine umlaufende Nut in dem Drossel­ klappenstutzen 3 bezeichnet ist, in die nach Abschluß des Pressvorganges das aufgeweitete Rohrende 16 des Leitrohres 11 eingreift. Dadurch ist zum einen die Verliersicherheit sichergestellt; der Pressvorgang kann dabei derart ausge­ führt werden, daß das aufgeweitete Rohrende 16 das Leitrohr 11 dichtend mit dem Drosselklappenstutzen 3 verbindet, wobei dies nicht unbedingt erforderlich ist, da durch Befestigung des Ventiles 13 an dem Flansch 8, insbesondere un­ ter Zwischenschaltung einer Dichtung, die Dichtwirkung für das zugeführte Fluid sichergestellt wird.

In Fig. 6 ist der eigentliche Pressvorgang dargestellt, wozu ein Gegenhalter 17 in das Innere des Drosselklappenstutzens 3 (oder der Lufteinlaßleitung 1) in eine Montageposition für das Leitrohr 11 eingeführt wird. Das Leitrohr 11 wird dann von außen in die Bohrung 9 eingeführt, bis es mit seinem einen Ende an dem Gegenhalter 17 zum Anliegen kommt. Die Position des Gegenhalters 17 sowie die Länge des Leitrohres 11 sind insofern aufeinander abgestimmt, daß das dem Gegenhalter 17 abgewandte Ende des Leitrohres 11 auf Höhe der umlaufenden Nut 15 endet. Danach wird ein Preßwerkzeug 18 (beispielsweise ein Stempel, der endseitig eine konische Abflachung, wie in Fig. 6 gezeigt ist, aufweist) in Preßrichtung 19 bewegt, so daß das Rohrende im Bereich der umlaufenden Nut 15 aufgeweitet wird und je nach Preßdruck beziehungsweise Ausgestaltung des Endes des Preßwerkzeuges 18 dichtend in der umlaufen­ den Nut 15 zum Anliegen kommt. Somit ist mit einem einfachen und kosten­ günstigen Leitrohr 11 eine große Dichtfläche realisierbar und die erforderliche Verliersicherheit gegeben. Darüber hinaus kann der Einsatz des Gegenhalters 17 und des Preßwerkzeuges 18 sowie der gesamte Preßvorgang für die Seri­ enproduktion automatisiert werden.

In den Fig. 7 und 8 ist wiederum ein Leitrohr 11 gezeigt, das in seinem ei­ nen Endbereich, mit dem es in die Lufteinlaßleitung 1 hineinragt, eine Abfla­ chung 20 aufweist. Diese Abflachung 20 kann beispielsweise abgedreht wer­ den, wobei diese auch bei den in den vorangegangenen Figuren gezeigten Leitrohren zum Einsatz kommen kann, um die Montage zu vereinfachen. In seinem anderen Endbereich, der in Richtung des Ventiles 13 zeigt, weist das Leitrohr 11 eine Dreiecksform 21 auf, um eine zusätzliche Vorspannung in dem Bereich der umlaufenden Nut 15 zu erzeugen, und um nach Ausführung des Pressvorganges den Festsitz des Leitrohres 11 zu gewährleisten.

In der Fig. 9 ist ein Leitrohr 11 gezeigt, welches in dem Drosselklappenstutzen 3 in einer umlaufenden Nut 22 befestigt, die stufenförmig oder weitestgehend rund ausgeführt ist.

In der Fig. 10 ist ein Drosselklappenstutzen 3 gezeigt, der eine stufenförmige Bohrung 9 aufweist, wobei der nach innen gerichtete Durchmesser der Boh­ rung weitestgehend dem Durchmesser des Leitrohres 11 entspricht und dieses aufnimmt. Der nach außen gerichtete Teil hat einen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Leitrohres 11, wodurch ein Absatz entsteht, mittels dem das Leitrohr 11, das an diesem Ende vor dem Einsetzen aufge­ weitet wurde oder nach dem Einsetzen aufgeweitet wird, form- und/oder kraft­ schlüssig und verliersicher gehalten wird.

Bezugszeichenliste

1

Lufteinlaßleitung

2

Strömungsrichtung

3

Drosselklappenstutzen

4

Drosselklappe

5

Drosselklappenwelle

6

Gehäuse (dahinter: Antrieb)

7

Ansaugrohr

8

Flansch

9

Bohrung

10

Befestigungsbohrungen

11

Leitrohr

12

Absatz

13

Ventil

14

Kragen

15

umlaufende Nut

16

aufgeweitetes Rohrende

17

Gegenhalter

18

Preßwerkzeug

19

Preßrichtung

20

Abflachung

21

Dreiecksform

22

Nut

Claims (11)

1. Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, der über eine Lufteinlaß­ leitung (1) zumindest Verbrennungsluft sowie ein weiteres Fluid zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßleitung (1) eine Öffnung, insbesondere eine Bohrung (9) aufweist, durch die ein Leitrohr (11) in die Lufteinlaßleitung (1) hineinragt.

2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßleitung (1) einen Drosselklappenstutzen (3) mit einer Drossel­ klappe (4) aufweist, wobei die Bohrung (9) mit dem Leitrohr (11) im Bereich des Drosselklappenstutzens (3) angeordnet ist.

3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßleitung (1) einen Flansch (8) zur Anbringung eines Ventiles (13) zum Zuführen des weiteren Fluids aufweist, wobei die Bohrung (9) mit dem Leitrohr (11) im Bereich des Flansches (8) angeordnet ist.

4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßleitung (1) oder der Flansch (8) mit dem Leitrohr (11) fest verbindbar ist.

5. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung mittels eines Preßvorganges erzielbar ist.

6. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lufteinlaßleitung (1) oder in dem Flansch (8) im Bereich der Bohrung (9) eine zumindest teilweise umlaufende Nut (15) vor­ gesehen ist, in die ein Endbereich des Leitrohres (11) einpressbar ist.

7. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (11) in die Bohrung (9) einsetzbar ist und Mittel, insbesondere einen Kragen (14), aufweist, mittels derer das Leitrohr (11) in einer Sollposition haltbar ist.

8. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (11) in seinem einen Endbereich, mit dem es in die Lufteinlaßleitung (1) hineinragt, eine Abflachung (20) auf­ weist.

9. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (11) in seinem anderen Endbereich, der in Richtung des Ventiles (13) zeigt eine Dreiecksform (21) aufweist.

10. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (11) an dem Ventil (13) angeordnet oder Bestandteil des Ventiles (13) ist.

11. Ansaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Fluid Abgas einer Brennkraftmaschine und das Ventil (13) ein Abgasrückführventil ist.