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Die Erfindung betrifft einen Einlaßkrümmer, beispielsweise zur Verwendung
mit Kraftfahrzeugmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die JP-A 1 142 260 zeigt und beschreibt einen Einlaßkrümmer der obigen
Art mit einer Aluminium-Hauptkammer, die eine Anzahl von Auslässen
aufweist, die mit zwei Einlässen jedes zugehörigen Zylinders über getrennte
Zweigrohre verbunden sind, wobei eines der Zweigrohre jedes Zylinders
länger als das andere ist.
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Ein Einlaßkrümmer dieser Art wird gezeigt und beschrieben durch die
europäische Patentanmeldung 0 416 655, die auf die frühere europäische
Anmeldung 90 117 306 der Anmelderin zurückgeht. Gemäß dieser früheren
Anmeldung ist eine Aluminium-Hauptkammer mit einem Lufteinlaß und einer
Anzahl von Auslässen mit zwei Einlässen jedes zugehörigen Zylinders über
getrennte Zweigrohre gleicher Länge und gleichen Querschnitts verbunden.
Dieses Dokument gehört zum Stand der Technik gemäß Art. 54(3),(4) EPC.
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Die JP-A 59-90720 offenbart einen anderen Einlaßkrümmer für Maschinen
mit zwei Einlässen für jeden Zylinder. Die Hochlast-Einlässe des Zylinders
sind mit einer Hauptkammer des Einlaßkrümmers über Zweigrohre
verbunden. Die Zweigrohre weisen einen abzweigenden Bereich auf, der mit den
Niederlast-Einlässen verbunden ist.
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Der Ausdruck "Aluminium", wie er hier und in den Ansprüchen verwendet
wird, bezieht sich auf einen Gegenstand aus Aluminium, der durch Extrusion,
Stoßextrusion, Schmieden oder ein entsprechendes plastisches
Bearbeitungsverfahren hergestellt ist. Weiterhin wird der Ausdruck "Mittellinien-
Durchschnittshöhe" hier und in den Ansprüchen gemäß der Definition des
JIS B0601-1982 verwendet.
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Beispielsweise sind in jüngerer Zeit Kraftfahrzeug-Maschinen vorgeschlagen
worden, die zwei Einlässe für jeden der Zylinder mit jeweils einem Ventil zur
Erzielung eine besseren Leistung ausgerüstet sind. Im Bereich hoher
Drehzahlen der Maschine wird Luft oder ein Luft-Brennstoff-Gemisch beiden
Einlässen jedes Zylinders zugeführt, während im niedrigen bis mittleren
Drehzahlbereich Luft oder ein Luft-Brennstoff-Gemisch nur einem der beiden
Einlässe zugeführt wird, so daß eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment
im Bereich hoher Drehzahlen und eine hohe Leistung und ein hohes
Drehmoment in Bereich niedriger bis mittlerer Drehzahlen erzielt werden.
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Für derartige Maschinen ist bisher ein Einlaßkrümmer verwendet worden,
der in seiner Gesamtheit aus einem Gußstück besteht und der eine
Hauptkammer und Zweigleitungen, die mit den jeweiligen Einlässen verbunden
sind, umfaßt.
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Damit die Maschine eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment
insbesondere im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich erhält, ist es
wünschenswert, daß der Zweigkanal, der mit dem Einlaß verbunden ist, dem
Luft- oder Luft-Brennstoff-Gemisch sowohl im Bereich hoher als auch im
Bereich niedriger bis mittlerer Drehzahlen zugeführt wird, in der Länge größer
und im Querschnitt kleiner ist als der Zweigkanal, der mit dem anderen
Einläß verbunden ist, dem Luft- oder Luft-Brennstoff-Gemisch nur im hohen
Drehzahlbereich zugeführt wird, so daß Luft oder Luft-Brennstoff-Gemisch in
den Zylinder mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit im Bereich niedriger
bis mittlerer Drehzahlen zugeführt wird.
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Im Falle des gegossenen Einlaßkrümmers ist es jedoch schwierig, die
Zweigkanäle mit solcher Länge und einem solchen Querschnitt auszubilden, daß
der Luft oder dem Luft-Brennstoff-Gemisch eine ideale
Strömungsgeschwindigkeit verliehen wird. Tatsächlich ist dies unmöglich, wenn die Maschine
viele Zylinder hat. Der Grund liegt darin, daß, obwohl der Einlaßkrümmer
kompakt ausgeführt werden muß, da der Platz für den Maschinenraum des
Kraftfahrzeugs begrenzt ist, der gegossene Einlaßkrümmer die Anforderung
nicht erfüllt, wenn er so dimensioniert ist, daß er in den Maschinenraum
eingefügt werden kann.
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Der gegossene Einlaßkrümmer weist im übrigen den Nachteil des erhöhten
Gewlchts auf, da die Dicke der Umfangswand nicht über eine bestimmte
Grenze hinaus im Hinblick auf die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls,
das zu gießen ist, verringert werden kann. Das Gußstück weist eine rauhe
Oberfläche auf, besitzt Hohlräume und muß daher auf der Innenseite an der
Oberfläche durch Endbearbeitung geglättet werden, damit ein reduzierter
Luftwiderstand im Interesse einer verbesserten Einlaß-Effizienz
sichergestellt ist.
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Daher hat der gegossene Einlaßkrümmer den Nachteil, daß er eine
schwierige Endbearbeitung erfordert. Trotzdem ist es unmöglich, die gesamte innere
Oberfläche im Hinblick auf ihre Form einer Endbearbeitung auszusetzen bzw.
zu schleifen und damit den Luftwiderstand im Sinne einer verbesserten
Einlaß-Effizienz vollständig zu reduzieren.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Einlaßkrümmer zu
schaffen, der frei von den vorgenannten Nachteilen ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Einlaßkrümmer gemäß der Erfindung
gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Anspruchs 1.
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Der Einlaßkrümmer der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen mit einer
Maschine mit zwei Einlässen für jeden Zylinder und umfaßt eine Aluminium-
Hauptkammer, die einen Lufteinlaß und Luftauslässe in der zweifachen
Zylinderzahl aufweist, und eine Anzahl von Zweigrohren aus verformtem
Aluminium, die mit den jeweiligen Luft-Auslässen der Hauptkammer verbunden sind.
Eines der beiden Zweigrohre, die mit den Einlässen jedes Zylinders zu
verbinden sind, ist größer in der Länge des gebildeten Kanals als das andere
Zweigrohr. Das längere Zweigrohr ist im Kanaldurchmesser kleiner als
andere Zweigrohr.
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Bei dem Einlaßkrümmer der vorliegenden Erfindung weist eines der beiden
Zweigrohre, das mit den Einlässen jedes Zylinders zu verbinden ist, eine
größere Kanallänge als das andere Zweigrohr auf. Dies macht es möglich, der
Luft oder dem Luft-Brennstoff-Gemisch, das in den Zylinder über den Einlaß,
mit dem das längere Zweigrohr zu verbinden ist, einzuleiten ist, eine höhere
Strömungsgeschwindigkeit zu verleihen. Damit wird die Möglichkeit
geschaffen, däß der Zündpunkt innerhalb des Zylinders eine umfassende
Verbrennung rasch bewirken kann, so daß eine verbesserte Wirksamkeit der
Verbrennung erreicht wird. Der längere Zweigrohrkanal ist im Querschnitt
kleiner als der andere Kanal. Daher kann der Luft oder dem
Luft-Brennstoff-Gemisch eine weiter erhöhte Geschwindigkeit verliehen werden, so daß der
Zylinder eine weiter verbesserte Verbrennungswirksamkeit erfährt und die
Maschine eine höhere Leistung und ein höheres Drehmoment bei niedrigen und
bei mittleren Drehzahlbereichen erzielen kann. Im Bereich hoher Drehzahl
strömen große Mengen der Luft oder des Luft-Brennstoff-Gemisches in den
Zylinder durch die Zweigrohre, die mit den beiden Einlässen verbunden
sind. Daher kann dem Zylinder eine große Luftmenge zugeführt werden, so
daß sich eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment ergeben und folglich
die Maschine ein verbessertes Leistungsverhalten zeigt.
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Da die Zweigrohre aus verformtem Aluminium bestehen, können die Länge
und der Querschnitt der Kanäle ohne weiteres so bestimmt werden, daß sich
eine optimale Geschwindigkeit der Luft oder des Luft-Brennstoff-Gemisches
ergibt, die oder das in den Zylinder einzuleiten ist, und die höchstmögliche
Verbrennungswirksamkeit erzielt wird. Folglich kann der Krümmer in dem
begrenzten Platz des Maschinenraums untergebracht werden.
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Weiterhin können die Zweigrohre, da sie aus verformtem Aluminium
bestehen, mit einer glatteren inneren Oberfläche als gegossene Rohre versehen
werden, so daß sich ein verringerter Luftwiderstand und eine verbesserte
Einlaßwirksamkeit ergibt. Die Rohre müssen im übrigen nicht stets
endbearbeitet werden, wie es bei herkömmlichen Gußstücken der Fall ist, und
können ein geringeres Gewicht auiweisen als die herkömmlichen Gußstücke. Die
Rauhigkeit der inneren Oberfläche des Zweigrohres beträgt bis zu 10 um,
vorzugsweise bis zu 5 um, weiter bevorzugt bis zu 1 um, ausgedrückt in
Mittellinien-Durchschnittshöhe.
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Die vorliegende Erfindung soll genauer unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt einen
Einlaßkrümmer als Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht und zeigt den
Krümmer;
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Krümmers;
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Fig. 4 ist eine teilweise aufgebrochene Rückansicht und zeigt den
Krümmer;
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Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt ein mittleres
Zweigrohr;
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Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;
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Fig. 7 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 5;
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Fig. 8 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 5;
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Fig. 9 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht und zeigt einen
anderen Einlaßkrümmer als Ausführungsform der Erfindung; und
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Fig. 10 ist eine teilweise aufgebrochene Rückansicht und zeigt dasselbe.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der folgenden Beschreibung soll die rechts in Fig. 2 liegende Seite als
"vorn", die linke Seite als "hinten". die obere Seite der Zeichnung als "links"
und die untere Seite als "rechts" bezeichnet werden. Die Ausdrücke "oberer"
und "unterer" werden verwendet in Bezug auf die Ausführungsform, wie sie
dargestellt ist in Fig. 3 und 4.
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Fig. 1 bis 4 zeigen einen Einlaßkrümmer zur Verwendung mit
Kraftfahrzeugmaschinen mit acht Zylindern in V-Anordnung, die jeweils mit zwei
Einlässen und zwei Auslässen versehen sind. Die Maschine weist eine Einrichtung
zum Einspritzen von Brennstoff in den Krümmer auf. Jeder Einlaß und Auslaß
weist ein Ventil auf. Im niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich arbeitet nur
eines der Einlaßventile jedes Zylinders. Im Bereich hoher Drehzahl arbeiten
beide Ventile der beiden Einlässe.
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Gemäß Fig. 1 bis 4 umfaßt der Einlaßkrümmer eine hohle Hauptkammer 1
aus Aluminium und sechzehn Zweigrohre 2A,2B,2C und 2D aus verformtem
Aluminium, die mit der hohlen Hauptkammer 1 verbunden sind.
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Die Hauptkammer 1 weist an ihrem vorderen Endbereich zwei Lufteinlässe 3
auf. Eine nicht gezeigte Luftzufuhrleitung, die von einem Luftfilter ausgeht. Ist
mit jedem Lufteinlaß 3 verbunden. Die obere Wand der Hauptkammer 1 ist
im Mittelbereich, bezogen auf die Breite, mit acht zentralen Luftauslässen 4A
und 4B versehen, die in Richtung von vorne nach hinten in vorgegebenen
Abständen angeordnet sind. Vier rechte Luftauslässe 4C sind in der oberen
Wand auf der rechten Seite der geradzahligen vier mittleren Luftauslässe 4A
(erste mittlere Luftauslässe) angeordnet, wenn die acht Luftauslässe 4A,4B
von vorne gezählt werden. Vier linke Luftauslässe 4D sind auf der linken
Seite der ungeradzahligen vier mittleren Luftauslässe 4B (zweite mittlere
Luftauslässe) angeordnet. Zweigrohre 2A bis 2D, die im wesentlichen, von vorne
gesehen, die Form eines umgekehrten J aufweisen, sind mit allen
Luftauslässen 4A bis 4D verbunden. Jedes Zweigrohr 2A (erstes mittleres Zweigrohr),
das mit dem ersten mittleren Luftauslaß 4A verbunden ist, und jedes
Zweigrohr 2C (rechtes Zweigrohr), das mit dem rechen Luftauslaß 4C verbunden
ist, sind an ihren vorderen Enden mit einem Flansch verbunden, der auf der
linken Seite der Hauptkammer 1 zur Verbindung mit einem Zylinderkopf
angeordnet ist. Jedes Zweigrohr 2B (zweites mittleres Zweigrohr), das mit dem
zweiten mittleren Luftauslaß 4B verbunden ist, und jedes Zweirohr 2D (linkes
Zweigrohr), das mit dem linken Luftauslaß 4D verbunden ist, sind an ihren
vorderen Enden mit einem Flansch 6 verbunden, der an der rechten Seite
der Hauptkammer 1 zur Verbindung mit einem Zylinderkopf ausgebildet ist.
Gemäß Fig. 4 sind die Flansche 5 und 6 an den Zylinderköpfen 8 einer Acht-
Zylinder-V-Maschine 7 angebracht. Jedes Paar der benachbarten ersten
mittleren Zweigrohre 2A und rechten Zweigrohre 2C sowie jedes Paar der
benachbarten zweiten mittleren Zweigrohre B und linken Zweigrohre 2D ist
verbunden mit nicht gezeigten Einlässen eines der Zylinder der Maschine 7.
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Die ersten mittleren Zweigrohre 2A und die zweiten mittleren Zweigrohre
2B sind mit den Einlässen verbunden, die mit den Ventilen versehen sind,
die nur im Bereich hoher Drehzahlen geöffnet und geschlossen werden und
die im niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich geschlossen sind. Die rechten
Zweigrohre 2C und die linken Zweigrohre 2D sind mit den Einlässen
verbunden, die mit den Ventilen versehen sind, die sowohl im Bereich hoher
Drehzahlen als auch im Bereich niedriger bis mittlerer Drehzahlen geöffnet und
geschlossen werden. Das erste mittlere Zweigrohr 2A erstreckt sich von
unterhalb des rechten Zweigrohres 2C, das mit diesem ein Paar bildet, schräg
nach links vorne. Der Kanal 15 des rechten Zweigrohres ist länger als der
Kanal 16 des ersten mittleren Zweigrohres 2A, das mit diesem ein Paar bildet.
Das erste mittlere Zweigrohr 2A ist bei 10 im Längsmittelbereich verformt.
Die äußere Umfangsfläche des verformten Bereichs weist eine Abstandsfläche
11 auf, so daß sie ohne Berührung mit dem rechten Zweigrohr 2C ist. Das
zweite mittlere Zweigrohr 2B erstreckt sich von unterhalb des linken
Zweigrohres 2D, das mit diesem ein Paar bildet, schräg nach rechts hinten. Der
Kanal 18 des linken Zweigrohres 2D ist länger als der Kanal 17 des zweiten
mittleren Zweigrohres 2B, das mit diesem ein Paar bildet. Das zweite
mittlere Zweigrohr 2B, das dieselbe Form wie das erste mittlere Zweigrohr 2A
aufweist, ist bei 12 im Längsmittelbereich verformt. Die äußere Umfangsfläche
des verformten Bereichs weist einen Abstandsbereich 13 auf, so daß sie frei
von einer Berührung mit dem linken Zweigrohr 2D ist. Fig. 5 zeigt das
mittlere Zweigrohr 2A (2B). Das Rohr 2A (2B) weist den verformten Bereich 10
(12) an einem Bogen auf. Im Querschnitt ist die innere Umfangsfläche des
mittleren Zweigrohres 2A (2B), die den Kanal 16 (17) begrenzt, über eine
bestimmte Länge in Richtung des Flansches 5 (6) und über eine bestimmte
Länge in Richtung des Auslasses 4A (4B) (siehe Fig. 6) kreisförmig. Im
verformten Bereich 10 (12) ist der Kanal 16 (17) etwa elliptisch im Querschnitt,
und der Abstandsbereich 11 (13) vergrößert sich nach und nach von
gegenüberliegenden Enden des verformten Bereichs 10 (12) in Richtung des
Mittelpunktes seiner Länge (siehe Fig. 7 und 8). Der verformte Bereich 10 (12)
ist im wesentlichen gleich dem kreisförmigen Querschnitt in bezug auf die
Querschnittsfläche des Kanals 16 (17).
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Jedes der Zweigrohre 2A bis 2D ist aus rohrförmigem Material mit einem
kreisförmigen Querschnitt, beispielsweise aus einem Aluminium-Extrudat
hergestellt. Die Rauhigkeit der inneren Oberfläche des Zweigrohres beträgt
bis zu 10 um, vorzugsweise bis zu 5um, weiter bevorzugt bis zu 1um,
ausgedrückt als Mittellinien-Durchschnittshöhe.
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Mit der oben beschriebenen Konstruktion sind die Kanäle 15,18 der rechten
Zweigrohre 2C und der linken Zweigrohre 2D länger als die Kanäle 16,17
der ersten und zweiten mittleren Zweigrohre 2A,2B. Folglich strömt das Luft-
Brennstoff-Gemisch in die Zylinder mit einer höheren Geschwindigkeit aus
den rechten und linken Zweigrohren 2C,2D ein als aus den ersten und
zweiten mittleren Zweigrohren 2A,2B.
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Wie in Fig. 9 und 10 gezeigt ist, ist der Kanal 21 des rechten Zweigrohres
22C kleiner als der Kanal 16 des ersten mittleren Zweigrohres 2A in bezug
auf den Querschnitt. Der Kanal 23 des linken Zweigrohres 22D ist in
ähnlicher Weise kleiner als der Kanal 17 jedes zweiten mittleren Zweigrohres 2B.
In allen Zeichnungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern oder
Symbole bezeichnet.
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Die Kanäle 21 der rechten Zweigrohre 22C sind in der Länge größer und im
Querschnitt kleiner als die Kanäle 16 der ersten mittleren Zweigrohre 2A.
Die Kanäle 23 der linken Zweigrohre 22D sind in der Länge größer und im
Querschnitt kleiner als die Kanäle 17 der zweiten mittleren Zweigrohre 2B.
Folglich strömt das Luft-Brennstoff-Gemisch in die Zylinder durch die
rechten und linken Zweigrohre 22C,22D mit höherer Geschwindigkeit als bei der
ersten Ausführungsform.
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Der oben beschriebene Einlaßkrümmer ist verwendbar für Maschinen, die
mit einem Vergaser ausgestattet sind, und auch für solche, die mit einer
Brennstoff-Einspritzeinrichtung ausgerüstet sind. Im Falle von Maschinen mit
einem Vergaser strömt das Luft-Brennstoff-Gemisch in die Zylinder. Im Falle
von Maschinen mit einer Brennstoffeinspritzung unterscheidet sich das
Einspritzsystem hinsichtlich der Einspritzposition; der Brennstoff wird in den
Krümmer, an den Einlässen oder direkt in die Zylinder eingespritzt. Bei der
Einspritzung in den Krümmer und in die Einlässe strömt
Luft-Brennstoff-Gemisch in die Zylinder, während im Falle der Direkteinspritzung Luft in die
Zylinder strömt. Weiterhin umfassen die Systeme, die bei derartigen
Maschinen zum Zuführen von Luft oder Luft-Brennstoff-Gemisch zu den beiden
Einlässen jedes Brennstoffzylinders im Bereich hoher Drehzahl und zum
Zuführen von Luft- oder Luft-Brennstoff-Gemisch zu nur einem Einläß im niedrigen
bis mittleren Drehzahlbereich verwendet werden, beispielsweise ein System
zum Unterbrechen des Ventils eines der Einlässe im niedrigen bis mittleren
Drehzahibereich, und ein anderes System, bei dem ein Ventil in einem der
Zweigrohre im niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich geschlossen wird.