DE68905826T2

DE68905826T2 - Anordnung zum kuehlen der einlassluft fuer turboaufgeladene brennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE68905826T2
Application number: DE8989100733T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ayabe; Masahiro Nishimura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2009-01-18
Also published as: EP0325209A3; JPH01111140U; EP0325209B1; DE68905826D1; EP0325209A2; US4911135A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Luftkühlungsanordnung für einen turbogeladenen Verbrennungsmotor und bezieht sich im besonderen auf eine Anordnung eines Ladeluftkühlers, der durch Verwendung der Außenluft die Luft kühlt, die von einem Turbolader einem Ansaugkrümmer des Motors zugeführt wird. Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anordnung, bei der die Außenluft, die zum Kühlen des Ladeluftkühlers verwendet wird, zum Kühlen besonderer Abschnitte des Ansaugkrümmers des Motors wiederverwendet wird, um die unerwunschte "Blasenbildung" u. dgl. zu verhindern.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird eine herkömmliche Luftkühlanordnung für einen turbogeladenen Vrebrennungsmotor unter Bezugnahme auf Fig. 4 der beigefügten Zeichnungen umrissen, die in der japanischen vorläufigen Gebrauchsmuster-Erstveröffentlichung Nr. 59-13635 offenbart ist.
In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 2 ein Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors bezeichnet, der in einem Motorraum eines Kraftfahrzeuges angebracht ist. Eine Motorabdeckung 18 ist auf dem Zylinderkopf 2 angeordnet. Mit einer Seitenwand 2b des Zylinderkopfes 2 ist dort ein Abgasrohr 11 verbunden, das darauf einen Turbolader 9 trägt, während auf der anderen Seitenwand 2a des Zylinderkopfes 2 ein Ansaugkrümmer 31 angebracht ist, der Verzweigungsabschnitte aufweist, die sich nach oben erstreckend gekrümmt sind. Mit den Bezugszeichen 12 und 13 sind Kraftstoffeinspritzventile und ein Kraftstoffzuführungsrohr bezeichnet, die auf dem Ansaugkrümmer 31 angebracht sind. Der Turbolader 9 und der Ansaugkrümmer 31 sind über einen luftgekühlten Ladeluftkühler 7 verbunden, der genau über der Motorabdeckung 18 angeordnet ist. Der Ladeluftkühler 7 ist so angeordnet, daß eine Luftströmungsbahn, die sich von einer Lufteinlaßaufweitung 22, die auf einer Motorraumhaube des Fahrzeugs ausgebildet ist, her erstreckt, so daß der Ladeluftkühler 7 der Außenluft (wie durch die weißen Pfeile angegeben ist) ausgesetzt werden kann, die in die Bahn eingeführt wird, wenn das Fahrzeug fährt.
Im Betrieb wird die komprimierte und erwärmte Luft vom Turbolader 9 zum Ansaugkrümmer 31 über den Ladeluftkühler 7 zum Strömen gezwungen, wie durch die schwarzen Pfeile angegeben ist. In dem Ladeluftkühler 7 wird ein Wärmeaustausch zwischen der erwärmten Luft vom Turbolader 9 und der Außenluft von der Lufteinlaßaufweitung 22 ausgeführt, so daß die dem Motor praktisch zugeführte Luft dessen Temperatur absenkt. Damit wird die Luftaufladewirksamkeit des Motors verbessert.
Die zuvor erläuterte herkömmliche Luftkühlanordnung weist jedoch die folgenden ihm anhaftenden Nachteile auf.
Erstens wird, da der Ladeluftkühler 7 genau über der Motorabdeckung 18 angeordnet ist, die Außenluft, die durch den Ladeluftkühler 7 hindurchtritt, an einer glatten Strömung zum Einlaßkrümmer 31 hin gehindert. Somit erfolgt keine wirksame Kühlung der Kraftstoffeinspritzventile 12 und des Kraftstoffzuführungsrohrs 13, so daß der Motor dazu neigt, der unerwünschten "Blasenbildung" im Leerlaufbetrieb kurz nach einer Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs und/oder bei einer langsamen Bewegung des Fahrzeugs wegen eines großen Verkehrsaufkommens od. dgl. unterworfen zu werden.
Zweitens wird, da der Ladeluftkühler 7 über der Motorabdeckung 18 angebracht ist, die gesamte Höhe des Motorsystems vergrößert, wodurch die Gestaltungsfreiheit des Motors, auf die das Motorsystem praktisch angewendet wird, eingeengt wird. Außerdem ist es aus dem gleichen Grund schwierig oder zumindest beschwerlich, Zündkerzen des Motors auszuwechseln.
MTZ Vol. 43, Nr. 5 offenbart einen Porsche 911-Turbomotor, der eine Anordnung verwendet, bei der die Außenluft, die durch den Ladeluftkühler hindurchtritt, gezwungen wird, gegen verschiedene Abschnitte des Motors zu stoßen. Der Turbolader ist hinter und unter dem Motor angebracht. Ein Ansaugkrümmer ist über dem Motor angebracht. Der Ladeluftkühler scheint hinter und über dem Motor angebracht zu sein, und Luft, die durch diesen hindurchtritt, wird entlang der Oberseite und unterhalb der Seite des Motors geleitet, um die gesamte Anordnung zu kühlen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Luftkühlungsanordnung für einen turbogeladenen Verbrennungskraftmotor zu schaffen, der frei von den zuvor erläuterten Nachteilen ist.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Luftkühlungsanordnung geschaffen, mit der die Außenluft, die durch den Ladeluftkühler hindurchtritt, glatt zum Ansaugkrümmer hin strömt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Einlaßluftkühlungsanordnung für einen turbogeladenen Verbrennungsmotor geschaffen, der einen luftgekühlten Ladeluftkühler zum Kühlen der Luft aufweist, die von einem Turbolader zu einem Ansaugkrümmer hin gefördert wird, eine erste Einrichtung zum Anbringen des Ladeluftkühlers über dem Ansaugkrümmer umfaßt, und eine zweite EInrichtung zum Definieren einer Luftströmungsbahn umfaßt, in der der Ladeluftkühler und der Ansaugkrümmer angeordnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Andere Ziele werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Vorderansicht der Luftkühlungsanordnung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Luftkühlungsanordnung ist;
Fig. 3 eine Draufsicht der Luftkühlungsanordnung ist; und
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1 ist, die aber eine herkömmliche Luftkühlungsanordnung zeigt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Zum leichten Verständnis werden die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie die in der zuvor erläuterten herkömmlichen Anordnung.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Anordnung, die einen Vierzylinder-Peihen-Verbrennungsmotor 1 einschließt. Mit dem Bezugszeichen 2 ist ein Zylinderkopf des Motors 1 bezeichnet, der eine Seitenwand 2b hat, die ein darauf angeordnetes Abgasrohr 11 aufweist. Ein Turbolader 9 wird von dem Abgasrohr 11 getragen.
Die andere Seitenwand 2a des Zylinderkopfs 2 ist mit einem Ansaugkrümmer 4 ausgestattet. Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfaßt der Ansaugkrümmer 4 vier gekrümmte Verzweigungsabschnitte 4B, die jeweils mit Einlaßöffnungen 3 (siehe Fig. 1) des Zylinderkopfes 2 und einem hohlen Basisabschnitt 4C verbunden sind, von dem die Verzweigungsabschnitte 4B sich individuell hererstrecken. Wie gezeigt ist, ist der Ansaugkrümmer 4 so angeordnet, daß der hohle Basisabschnitt 4C unterhalb der Verzweigungsabschnitte 4B positioniert ist.
Die Verzweigungsabschnitte 4B sind jeweils mit Kraftstoffeinspritzventilen 12 ausgerüstet, mit denen ein Kraftstoffzuführungsrohr 13 verbunden ist. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, erstreckt sich das Kraftstoffzuführungsrohr 13 entlang der Seitenwand des Zylinderkopfes 2. Ein Kraftstoffeinlaßrohr 14 und ein Kraftstoffauslaßrohr 15 sind mit dem Kraftstoffzuführungsrohr 13 verbunden, um einen Kraftstoffkreis zu bilden, durch welchen ein Kraftstoff unter Kompression strömt. Während des Arbeitens des Motors 1, wird der Kraftstoff in die Einlaßöffnungen 3 durch die Einspritzventile 12 hintereinander eingespritzt.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Ladeluftkühler 7 genau über dem Verzweigungsabschnitt in 4B des Ansaugkrümmers 4 aus den Gründen angeordnet, die deutlich aus der fortgesetzten Beschreibung werden.
Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, ist in der dargestellten Ausführungsform der Ladeluftkühler 7 genau über dem Ansaugkrümmer 4 in einer Weise angeordnet, bei der zumindest drei der Verzweigungsabschnitte 4B des Ansaugkrümmers 4 abgedeckt sind. Zwei kürzere Halterungen 17 und zwei längere Halterungen 19 werden zum festen Haltern des Ladeluftkühlers 7 über dem Ansaugkrümmer 4 verwendet. Das heißt, jede kürzere Halterung 17 verbindet einen Seitenabschnitt des Ladeluftkühlers 7 mit einer Motorabdeckung 18 des Motors 1, und jede längere Halterung 19 verbindet den anderen Seitenabschnitt des Ladeluftkühlers 7 mit dem Verzweigungsabschnitt 4B des Ansaugkrümmers 4.
Ein Einlaßteil des Ladeluftkühlers 7 ist mit dem Turbolader 9 über eine Luftleitung 8 verbunden, während ein Auslaßteil des Ladeluftkühlers 7 mit dem hohlen Basisabschnitt 4C des Ansaugkrümmers 4 über eine andere Luftleitung 6 verbunden ist. Eine Luftdrosselkammer 5 ist an dem Einlaßteil des hohlen Basisabschnittes 4C des Ansaugkrümmers 4 angeordnet.
Bei einer Anordnung in einem Motorraum ist der Ladeluftkühler 7 einem Inneren 23 einer Luftleitung 24 ausgesetzt, die sich von einer Lufteinlaßaufweitung 22, die auf einer Motorhaube 21 des Motorraumes ausgebildet ist, hererstreckt. Die Öffnung der Lufteinlaßaufweitung 22 ist zur Vorderseite des Kraftfahrzeuges hin gerichtet, so daß während einer Fahrt des Fahrzeuges die Außenluft wirksam in die Luftleitung 24 eingeführt wird.
Der Ladeluftkühler 7 ist ein Querstrom-Ladeluftkühler, der eine erste Gruppe paralleler Durchlässe und eine zweite Gruppe paralleler Durchlässe umfaßt, wobei die Gruppen sich mit im allgemeinen rechten Winkeln zueinander schneiden. Die komprimierte und erwärmte Luft vom Turbolader 9 strömt durch die ersten parallelen Durchlässe, wie durch die schwarzen Pfeile in Fig. 1 angegeben ist, und die Außenluft von der Lufteinlaßaufweitung 22 strömt durch die zweiten parallelen Durchlässe, wie durch die weißen Pfeile angegeben ist. Somit wird in dem Ladeluftkühler 7 ein Wärmeaustausch zwischen der erwärmten Luft vom Turbolader 9 und der Außenluft von der Lufteinlaßaufweitung 22 ausgeführt, so daß die dem Motor 1 praktisch zugeführte Luft gekühlt wird, wodurch die Luftladewirksamkeit des Motors 1 verbessert wird.
Nachfolgend werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Da der Ladeluftkühler 7 genau über dem Ansaugkrümmer 4 angeordnet ist, kann die Außenluft, die durch die zweiten parallelen Durchlässe des Ladeluftkühlers 7 hindurchtreten, glatt zum Ansaugkrümmer 4 strömen, um denselben zu kühlen. Somit werden die Kraftstoffeinspritzventile 12 und das Kraftstoffzuführungsrohr 13, die auf dem Ansaugkrümmer 4 angebracht sind, durch die Außenluft von der Lufteinlaßaufweitung 22 gekühlt. Somit werden die unerwünschte "Blasenbildung" u. dgl. des Motors 1 verhindert.
Da der Ladeluftkühler 7 nicht über der Motorabdeckung 18 angeordnet ist, kann die Außenluft von der Lufteinlaßaufweitung 22 glatt durch den Ladeluftkühler 7 hindurchströmen. Dieses ruft eine Verbesserung bei der Kühlungswirksamkeit des Ladeluftkühlers 7 hervor.
Da der Ansaugkrümmer 4 so angeordnet ist, daß sich dessen Verzweigungsabschnitte 4B nach unten von den Einlaßöffnungen des Zylinderkopfes 2 erstrecken, wird die gesamte Höhe des Motorsystems nicht vergrößert. Somit ist die Einlaßluftkühlungsanordnung der Erfindung für verschiedene Typen von Kraftfahrzeugen breit anwendbar einschließlich von Kraftfahrzeugen mit einer abgeschrägten Nase.

Claims

1. Anordnung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (1) einschließt, und das einen Zylinderblock (10), einen Zylinderkopf (2) und eine Motorabdeckung (18) aufweist, wobei die Anordnung einen Motor selbst, einen Turbolader (9), der an einer Seite des Motors (9) angebracht ist, einen Ansaugkrümmer (4), der an der anderen Seite des Motors (1) angebracht ist, einen Ladeluftkühler (7) der über dem Ansaugkrümmer (4) angebracht ist, Kraftstoffeinspritzventile (12), die auf dem Ansaugkrümmer (4) angebracht sind, ein Kraftstoffzuführungsrohr (13), das auf dem Ansaugkrümmer (4) angebracht ist und einen Aufbau bildet, der eine Luftströmungsbahn definiert, durch die die Außenluft gezwungen wird, zum Ansaugkrümmer (4) durch den Ladeluftkühler (7) bei der Bewegung des Fahrzeuges zu fließen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Aufbau so angeordnet ist, daß der Zwischenkühler (7) direkt über dem Ansaugkrümmer (4) angebracht ist, so daß die Luftströmungsbahn sich nach unten neben und entlang der anderen Seite des Motors (1) erstreckt, so daß die Strömung der Außenluft in der Luftströmungsbahn ausgeführt wird, ohne daß eine wesentliche Unterbrechung durch den Motor selbst gestattet wird; und

daß die Kraftstoffeinspritzventile (12) und das Kraftstoffzuführungsrohr (13) der Luftströmungsbahn der Außenluft ausgesetzt ist, um wirksam durch die Außenluft gekühlt zu werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, mit:

einer ersten Einrichtung (17, 19) zum Anbringen des Ladeluftkühlers (7) genau über dem Ansaugkrümmer (4);

einer zweiten Einrichtung (22, 24) zum Definieren eines Luftströmungsweges, durch welchen die Außenluft gezwungen wird, beim Fahren des Fahrzeuges zu strömen,

wobei die zweite Einrichtung eine Luftleitung (24) umfaßt, die ein Inneres (23) aufweist, welcher eine Fläche des Ladeluftkühlers (7) ausgesetzt ist und eine Lufteinlaßaufweitung (22) umfaßt, die auf einer Motorhaube (21) des Motorraums des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist, wobei die Lufteinlaßaufweitung (22) eine Lufteinlaßöffnung aufweist, die mit dem Inneren (23) der Luftleitung (24) kommuniziert und zum Kraftfahrzeug hin gerichtet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ansaugkrümmer (4) so angeordnet ist, daß jeweilige Verzweigungsabschnitte (4B) sich nach unten hin von entsprechenden Einlaßöffnungen (3) eines Zylinderkopfes (2) des Motors (1) her zu einem gemeinsamen hohlen Basisabschnitt (4C) hin erstrecken.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Einrichtung umfaßt:

eine kürzere Halterung (17) zum Verbinden eines Abschnittes des Ladeluftkühlers (7) mit einem Zylinderkopf des Motors (1); und

eine längere Halterung (19) zum Verbinden des anderen Abschnitts des Zwischenkühlers (7) mit dem Ansaugkrümmer (4).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ladeluftkühler (7) ein Querstrom-Ladeluftkühler ist, der erste parallele Durchgänge und zweite parallele Durchgänge umfaßt, die sich in im wesentlichen rechten Winkeln schneiden.