DE19857607B4

DE19857607B4 - Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken

Info

Publication number: DE19857607B4
Application number: DE19857607A
Authority: DE
Inventors: Ewald Hundsberger; Rudolf Dipl.-Ing. Enzendorfer; Klaus Dr. Landfahrer; Ulrich Hannes Dipl.-Ing. Veit
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: DE19857607A1; AT3677U1

Abstract

Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken (2, 3) mit einem Luftansaugsystem (9) mit zwei zwischen der ersten und der zweiten Zylinderbank (2, 3) angeordneten Einlasssammlern (9a, 9b), wobei vom ersten Einlasssammler (9a) eine erste Gruppe (A) von Einlassleitungen (10a) und vom zweiten Einlasssammler (9b) eine zweite Gruppe (B) von Einlassleitungen (10b) abzweigt und jede Gruppe (A, B) von Einlassleitungen (10a, 10b) zu Zylindern (4, 5) sowohl der einen als auch der anderen Zylinderbank (2, 3) führt, wobei die Einlasssammler (9a, 9b) so angeordnet sind, dass alle Einlassleitungen (10a, 10b) etwa die gleiche Länge aufweisen dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlasssammler (9a, 9b) ineinander verdrillt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken mit einem Luftansaugsystem mit zwei zwischen der ersten und der zweiten Zylinderbank angeordneten Einlasssammlern, wobei vom ersten Einlasssammler eine erste Gruppe von Einlassleitungen und vom zweiten Einlasssammler eine zweite Gruppe von Einlassleitungen abzweigt und jede Gruppe von Einlassleitungen zu Zylindern sowohl der einen als auch der anderen Zylinderbank führt, wobei die Einlasssammler so angeordnet sind, dass alle Einlassleitungen etwa die gleiche Länge aufweisen.
Aus der US 4 763 612 A ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt, welche pro Zylinder zwei unterschiedlich lange Einlassleitungen aufweist, wobei jede der beiden Einlassleitungen jeweils in einen der beiden Einlasssammler einmündet. Die kürzere der beiden Einlassleitungen weist dabei jeweils ein Steuerorgan auf, über welches diese in Abhängigkeit des Motorbetriebszustandes ab- oder zugeschaltet werden kann. Dieses Luftansaugsystem ist aufwendig in der Herstellung und im Betrieb und erfordert viel Bauraum.
Aus der US 5 010 854 A ist ein Lufteinlasssystem für eine acht Zylinder-V-Brennkraftmaschine bekannt, die einen zwischen den zwei Zylinderbänken angeordneten Haupteinlasssammler aufweist, der mit zwei jeweils über einer Zylinderbank angeordneten Nebeneinlasssammlern verbunden ist. Jeder Einlasssammler ist über jeweils eine Einlassleitung mit einem Zylinder der gegenüberliegenden Zylinderbank verbunden. Dadurch können gleiche Einlassleitungslängen erzielt werden. Allerdings ist auch hier der Bau- und Herstellungsaufwand sowie der Platzbedarf ziemlich hoch.
Die DE 40 42 415 A1 beschreibt eine Verbrennungsmotor mit in V-Form angeordneten Zylinderbänken, welche über Einlassleitungen mit annähernd gleicher Länge mit Einlasssammlern verbunden sind.
Die GB 22 26 363 A beschreibt ein Einlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Einlasskanälen pro Zylinder, welche von einem Einlasssammler ausgehen.
Aus der US 2,725,047 A ist ein Einlasssystem mit zumindest teilweise gekrümmten Einlasssammlern bekannt.
Bekannte Einlasssystem haben mitunter den Nachteil, dass nicht exakt die gleichen Einlassbedingungen für jeden Zylinder vorherrschen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache Weise gleiche Einlassbedingungen für alle Zylinder zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Einlasssammler ineinander verdrillt sind. Bei mehreren Einlassleitungen pro Zylinder kann vorgesehen sein, dass die Einlassleitungen je eines Zylinders derselben Gruppe angehören.
In einer sehr einfachen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Einlasssammler übereinander, vorzugsweise deckungsgleich, im Bereich einer die Kurbelwellenachse beinhaltenden Motorhochebene angeordnet sind. Die erste Gruppe von Einlassleitungen geht dabei vom unteren Einlasssammler, die zweite Gruppe von Einlassleitungen vom oberen Einlasssammler aus. Die Aufteilung der Einlassleitung in die beiden Gruppen von Einlasssammlern hängt dabei von der Zündfolge der Zylinder ab. Die Höhe jedes Sammlers ist dabei vorzugsweise geringer als die Breite, wodurch die beiden Einlasssammler sehr flach, beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein können, so daß die geringe Längendifferenz der beiden Gruppen von Einlassleitungen infolge der in unterschiedlichen Höhen abzweigenden Einlassleitungen praktisch vernachlässigbar ist, insbesondere, wenn die Einlassleitungen von den Einlasssammlern im Bereich einer Trennwand zwischen den beiden Einlasssammlern abzweigen. Neben einem rechteckigem Querschnitt ist aber auch jede andere Form möglich. Die beiden Einlasssammler können einteilig ausgeführt sein und ermöglichen eine sehr einfache und kostengünstige Fertigung. Durch die kompakte Ausführung wird der Raum zwischen den beiden Zylinderbänken optimal genutzt.
In einer anderen, überaus vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einlasssammler zumindest teilweise gekrümmt ausgeführt sind, und die Mittelachse jedes Einlasssammlers die Motorhochebene zumindest in einem, vorzugsweise in zumindest zwei Punkten schneidet. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Einlasssammler – im Grundriss betrachtet – jeweils zumindest einen im wesentlichen C-förmig gekrümmten Bereich aufweisen, wobei die konkaven Seiten der C-förmig gekrümmten Bereiche der beiden Einlasssammler zueinander gerichtet sind. Die gekrümmten Bereiche der Einlasssammler sind dabei in Abhängigkeit der Zündfolge an die jeweils anzuspeisenden Zylinder herangeführt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Einlassleitungen von jenen Bereichen der Einlasssammler ausgehen, die den geringsten Abstand zum jeweiligen Zylinder aufweisen. Dadurch können die Längen der Einlassleitungen so kurz wie möglich gehalten werden. Die Verschaltung der Einlassleitungen mit den beiden Einlasssammlern hängt vor allem von der Zündfolge der Brennkraftmaschine ab. Eine gegenseitige nachteilige Beeinflussung von hintereinander zündenden Zylindern wird verhindert, wenn die Einlassleitungen der äußeren Zylinder der ersten Zylinderbank und die Einlassleitung(en) zumindest eines inneren Zylinders der zweiten Zylinderbank der ersten Gruppe und die Einlassleitungen der äußeren Zylinder der zweiten Zylinderbank und die Einlassleitung(en) zumindest eines inneren Zylinders der ersten Zylinderbank der zweiten Gruppe angehören.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer bekannten Brennkraftmaschine in Richtung der Kurbelwellenachse,
2 eine Seitenansicht auf das Lufteinlasssystem gemäß der Linie II-II in 1,
2a eine Variante des in 2 gezeigten Lufteinlasssystems,
2b einen Querschnitt dieses Lufteinlasssystems gemäß der Linie IIb-IIb in 2a,
3 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine,
4 eine Brennkraftmaschine in einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante in Richtung der Kurbelwellenachse gemäß der Linie IV-IV in 5,
5 eine Draufsicht auf diese Brennkraftmaschine,
6 eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Lufteinlasssystems in einer Draufsicht,
7 und 8 Schnittdarstellungen gemäß den Linien VII-VII bzw. VIII-VIII in 6.
Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Brennkraftmaschine 1 weist zwei V-förmig angeordnete Zylinderbänke 2, 3 für mehrere Zylinder 4, 5 auf. Die äußeren Zylinder sind in 3 und 5 mit 4, die inneren Zylinder mit 5 bezeichnet. Die Ausführungsbeispiele sind für eine Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt, die Erfindung eignet sich selbst verständlich aber auch für jede andere Zylinderanzahl bei V-Brennkraftmaschinen. Die Zylinderachsen sind mit dem Bezugszeichen 6 angedeutet.
Im Bereich der durch die Kurbelwellenachse 7 verlaufenden Motorhochebene 8 ist ein Lufteinlasssystem 9 angeordnet, welches zwei separate Einlasssammler 9a, 9b aufweist. Von jedem der beiden Einlasssammler 9a, 9b geht eine Gruppe A bzw. B von zu den Zylindern 4, 5 der Zylinderbänke 2, 3 führenden Einlassleitungen 10a bzw. 10b aus, wobei die Einlassleitungen 10a bzw. 10b jeweils eines Zylinders derselben Gruppe A bzw. B angehören. In der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvariante sind die beiden Einlasssammler 9a, 9b übereinander deckungsgleich angeordnet, und können auch einstückig ausgeführt sein. Die Einlassleitungen 10a, 10b gehen von seitlichen Flanschflächen 9c, 9d der im wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Einlasssammler 9a, 9b aus. Die Längendifferenz zwischen der oberen Gruppe A von Einlassleitungen 10a und der unteren Gruppe B von Einlassleitungen 10b ist in der praktischen Ausführung vernachlässigbar, so dass im wesentlichen für alle Zylinder gleiche Einlassbedingungen herrschen. Die Weglängenunterschiede zwischen den Einlassleitungen 10a und 10b können noch vermindert werden, wenn sich die Flanschöffnungen 11a, 11b für die Einlassleitungen 10a, 10b möglichst nahe einer Trennwand 12 zwischen dem oberen Einlasssammler 9a und dem unteren Einlasssammler 9b befinden, wie in 2 angedeutet ist. Praktisch gleichlange Einlassleitungen 10a, 10b ergeben sich bei der in den 2a und 2b gezeigten Ausführungsvariante, bei der sich die Flanschöffnungen 11a, 11b in der Ebene der Trennwand 12 befinden. Im Bereich der Flanschöffnungen 11a, 11b ist die Trennwand 12 dabei entsprechend gekrümmt ausgeführt. Diese gekrümmten Bereiche sind mit 12a bezeichnet.
Die Eintritte in die Einlasssammler 9a, 9b sind mit den Bezugszeichen 13a, 13b bezeichnet und können in den Endbereichen der beiden Einlasssammler 9a, 9b angeordnet sein, wie mit Volllinien dargestellt ist. Genauso ist es möglich die Eintritte im Bereich der inneren Zylinder 5 an der Ober- oder Unterseite bzw. an den Längsseitenflächen der beiden Einlasssammler 9a, 9b anzuordnen. Diese alternativen Anordnungen für die Eintritte 13a', 13b' bzw. 13a'', 13b'' sind in den Fig. mit strichlierten Linien dargestellt. Die Strömungsrichtung der Ansaug- oder Ladeluft in die Einlasssammler 9a, 9b ist mit dem Pfeil 14 gekennzeichnet.
Bei der in den 4 und 5 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante weisen die beiden Einlasssammler 9a, 9b des Lufteinlasssystems 9, im Grundriss betrachtet, C-förmig gekrümmte Bereiche 16a, 16b auf und sind ineinander verdrillt ausgebildet, deren Längsachsen 15a, 15b die Motorhochebene 8 in einem oder mehreren Punkten S schneiden. Die Anzahl der Schnittpunkte S hängt dabei von der Zylinderanzahl und der Zündfolge ab. Bei den in den Fig. dargestellten Beispielen für eine Acht-Zylinder-Brennkraftmaschinen sind etwa zwei Schnittpunkte S vorgesehen. Bei einer Zwölf-Zylinder-Brennkraftmaschine hingegen ist ein dreimaliges Kreuzen vorteilhaft. Dadurch können die Einlasssammler 9a, 9b nahe an die zu speisenden Zylinder 4, 5 herangeführt werden, sodass die Einlassleitungen 10a, 10b der beiden Gruppen A, B gleich lang ausgeführt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, für alle Zylinder gleiche Einlassbedingungen zu schaffen.
Um Bauvolumen einzusparen, können die verdrillten Einlasssammler 9a, 9b in Kreuzungsbereichen flach gedrückt sein und einen ovalen bzw. annähernd elliptischen Querschnitt aufweisen, sodass die Höhe H der Sammler wesentlich geringer ist als deren Breite Br, wie in dem in den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel demonstriert ist. Dadurch ist es möglich, den Platz zwischen den Zylinderbänken 2, 3 für weitere Einrichtungen, wie beispielsweise für in den Fig. nicht weiter dargestellte Einspritzvorrichtungen, zu nutzen. Die Querschnittsfläche sollte dabei über die gesamte Sammlerlänge möglichst konstant bleiben.
Die Einteilung der Einlassleitungen 10a, 10b in die Gruppen A, B hängt von der Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine 1 ab und wird vorteilhafterweise so gewählt, dass sich die Einlassströmungen von hintereinander zündenden Zylindern 4, 5 möglichst wenig gegenseitig stören. Dies ist beispielsweise möglich, wenn die beiden äußeren Zylinder 4 der ersten Zylinderbank 2 und die beiden inneren Zylinder 5 der zweiten Zylinderbank 3 der selben Gruppe A angehören und vom ersten Einlasssammler 9a gespeist werden, während die äußeren Zylinder 4 der zweiten Zylinderbank 3 und die inneren Zylinder 5 der ersten Zylinderbank 2 der zweiten Gruppe B von Einlassleitungen 10b angehören und vom zweiten Sammler 9b gespeist werden.

Claims

Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken (2, 3) mit einem Luftansaugsystem (9) mit zwei zwischen der ersten und der zweiten Zylinderbank (2, 3) angeordneten Einlasssammlern (9a, 9b), wobei vom ersten Einlasssammler (9a) eine erste Gruppe (A) von Einlassleitungen (10a) und vom zweiten Einlasssammler (9b) eine zweite Gruppe (B) von Einlassleitungen (10b) abzweigt und jede Gruppe (A, B) von Einlassleitungen (10a, 10b) zu Zylindern (4, 5) sowohl der einen als auch der anderen Zylinderbank (2, 3) führt, wobei die Einlasssammler (9a, 9b) so angeordnet sind, dass alle Einlassleitungen (10a, 10b) etwa die gleiche Länge aufweisen dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlasssammler (9a, 9b) ineinander verdrillt sind.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, mit mehreren Einlassleitungen (10a, 10b) pro Zylinder (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassleitungen (10a, 10b) eines Zylinders (4,5) derselben Gruppe (A, B) angehören.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasssammler (9a, 9b) zumindest teilweise gekrümmt ausgeführt sind, und eine Mittelachse (15a, 15b) jedes Einlasssammlers (9a, 9b) eine Motorhochebene (8) zumindest in einem, vorzugsweise in zumindest zwei Punkten (S) schneidet.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasssammler (9a, 9b) – im Grundriss betrachtet – jeweils zumindest einen im wesentlichen C-förmig gekrümmten Bereich (16a, 16b) aufweisen, wobei die konkaven Seiten der C-förmig gekrümmten Bereiche (16a, 16b) der beiden Einlasssammler (9a, 9b) zueinander gerichtet sind.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasssammler (9a, 9b) übereinander, vorzugsweise deckungsgleich, im Bereich einer eine Kurbelwellenachse (7) beinhaltenden Motorhochebene (8) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Bereich eine Höhe (H) der Einlasssammler (9a, 9b) geringer ist als deren Breite (Br).
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Einlasssammlern (9a, 9b) eine Trennwand (12) vorgesehen ist und vorzugsweise die Einlassleitungen (10a, 10b) von den Einlasssammlern (9a, 9b) im Bereich der Trennwand (12) abzweigen.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassleitungen (10a, 10b) von jenen Bereichen der Einlasssammler (9a, 9b) ausgehen, die den geringsten Abstand zum jeweiligen Zylinder (4, 5) aufweisen.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassleitungen (10a) der äußeren Zylinder (4) der ersten Zylinderbank (2) und die Einlassleitung(en) (10a) zumindest eines inneren Zylinders (5) der zweiten Zylinderbank (3) der ersten Gruppe (A) und die Einlassleitungen (10b) der äußeren Zylinder (4) der zweiten Zylinderbank (3) und die Einlassleitung(en) (10b) zumindest eines inneren Zylinders (5) der ersten Zylinderbank (2) der zweiten Gruppe (B) angehören.