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Einlasskanal im Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einlasskanal für ein im Zylinderkopf einer insbesondere luftver- dichtenden Einspritzbrennkraftmaschine hängend angeordnetes Einlassventil, der vom oberen Teil des Zy- linderkopfes her steil, vorzugsweise unter einem Winkel von maximal 400 zur Zylinderachse, einfällt, wobei die durch den Einlasskanal einströmende Verbrennungsluft in zwei Teilströme aufgespalten wird, die durch eine spiralförmig um den Ventilschaft ausgebildete Ventilkammer in den Zylinderraum gelan- gen.
Die Erfindung bezweckt, der einströmenden Verbrennungsluft sowohl eine genügend grosse Kompo- nente in Umfangsrichtung des Zylinders zu geben, dass einerseits in Verbindung mit dem eingespritzten Brennstoff eine gute Gemischbildung erreicht wird, als auch eine genügend grosse Komponente in Achsrichtung des Zylinders zu verleihen, dass anderseits eine gute Füllung erzielt wird.
Die Erfindung besteht demgemäss im wesentlichen darin, dass der Einlasskanal zumindest an dem an die Ventilkammer anschlie- ssenden Teil in seinem Querschnittsverlauf an den im wesentlichen parallel zur Ventilachse verlaufenden Seitenflächen derart eingeschnürt ist, dass die durch den Einlasskanal strömende Verbrennungsluft in zwei übereinander verlaufende Teilströme aufgeteilt wird, wobei der Austritt der spiralförmig um den Ventilschaft gelegten Ventilkammer mit der Mündung des den unteren Teilstrom im Einlasskanal führenden Kanalteiles im wesentlichen übereinstimmt, so dass der untereTeilstrom in Richtung des Einlasskanales im wesentlichen geradlinig durch den Ventilspalt geleitet wird und der obere Teilstrom in der Ventilkammer zunächst eine spiralförmige,
zum Ventilsitz hin fallende Drehbewegung um die Ventilachse ausführt und danach von dem unteren Teilstrom durch den Ventilspalt hindurch mitgerissen wird.
Es ist bekannt, Einlasskanäle von Brennkraftmaschinen derart zu führen, dass die durchtretende Verbrennungsluft zur Erzielung einer guten Füllung tief in den Zylinder hinein geleitet wird. Es ist ferner bekannt, zur Erzielung einer guten Wirbelbewegung Einlasskanäle entweder so zu legen, dass die Verbrennungsluft tangential in Umfangsrichtung in den Zylinder strömt, oder mit spiralförmig um den Ventilschaft gelegten Ventilkammern zu versehen, um der Verbrennungsluft einen Drall zu vermitteln.
Mit all diesen Massnahmen, zu welchen noch die Anordnung von Führungsrippen und Leitblechen im Kanal oder am Ventil zu rechnen ist, lässt sich entweder nur eine gute Füllung oder nur eine gute Wirbelbewegung erzielen, so dass sie zumindest für Brennkraftmaschinen, die nur ein Einlassventil aufweisen, nicht angewendet werden können, wenn sowohl eine gute Füllung als auch eine gute Wirbelbewegung gefordert wird. Ein anderer bekannter Einlasskanal ist derart ausgebildet, dass unter Vermeidung von Füllungsverlusten eine gute Wirbelbewegung der durch den Ventilspalt tretenden Verbrennungsluft an jeder Stelle des Ventiltellerumfanges erzielt wird.
Hiebei wird der Verbrennungsluftstrom jedoch nicht schon im Einlasskanalteil von der Ventilkammer aufgeteilt, sondern eine Aufteilung findet nur in der Ventilkammer durch zwei Kanäle statt, welche in entgegengesetzter Richtung in unterschiedlichen Höhenabmessungen um die Ventilführung herumlaufen und sich schliesslich miteinander vereinigen. Während mit diesem Einlasskanal angestrebt wird, um den gesamten Ventilumfang herum möglichst gleichartige Strömungsverhältnisse zu erreichen, wird demgegenüber bei dem Gegenstand der Erfindung der Verbrennungsluftstrom derart geführt, dass-über den Ventilumfang gesehen-ein Gebiet bevorzugter Einströmung entsteht, so dass am Ventilumfang aufgezeichnete Durchströmvektoren sowohl hinsichtlich Dichte als auch Länge einen Maximumsektor aufweisen.
Die Bildung eines Maximumsektors der Durchströmvektoren ist auch un-
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ter schwierigen baulichen Verhältnissen erzielbar und besondere Hilfsmittel brauchen zu diesem Zweck nicht vorgesehen zu werden. Der geradlinig durch den Ventilspalt geleitete Strömungsanteil reisst beim Verlassen der Ventilkammer den die schraubenlinienförmige Bewegung um den Ventilschaft ausführenden Stromungsanteil mit in den Zylinderraum hinein, so dass sich nicht nur im Idealfall sowohl eine gute Fül- lung des Zylinders als auch eine für die Gemischaufbereitung in Verbindung mit dem eingespritzten Brennstoff günstige Wirbelbewegung der Verbrennungsluft um die Zylinderachse ergibt.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann die Einschnürung nur an einer Längsseite des Einlasskanales angeordnet sein und der Querschnitt des Einlasskanales kann im Bereich der Einschnürung etwa nierenförmig ausgebildet sein. Die Einschnürung kann ferner- an beiden Längsseiten des Einlasskanales angeordnet sein und der Querschnitt des Einlasskanales kann im Bereich der Einschnürung etwa lemniskatenartig oder wenigstens oval ausgebildet sein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Zylinderkopf einer luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschi- ne im wesentlichen in der Längsachse des hängend angeordneten Einlassventiles, Fig. 2 zeigt eine Drauf- sicht auf den Zylinderkopf nach Fig. l und Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie III-111 aus Fig. 1. In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den Einlasskanal nach der Linie IV-IV in Fig. 1 und in Fig. 5 ist ein solcher Schnitt nach der Linie V-V dargestellt.
Der Zylinderkopf 1 auf dem Zylinder 2 einer luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine ist mit einem parallel zur Zylinderlängsachse hängend angeordnetem Einlassventil 3 versehen. Der Einlasskanal 4 mit seinem Eintrittsquerschnitt 5 an der Oberseite 6 des Zylinderkopfes 1 fällt im wesentlichen unter einem Winkel a von etwa 400 zur Zylinderlängsachse ein und bildet über dem Ventilsitz 7 die Ventilkammer 8, durch welche sich der Schaft 9 des Ventiles und teilweise die Ventilführung 10 erstreckt. Die Ventilkammer 8 ist mit kegelschraubenformigen Umfangswandungen 11 mit nach dem Ventilsitz 7 hin abnehmender Steigung versehen.
Wie insbesondere aus Fig. 2 und aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, sind die Umfangswandungen 12 des Einlasskanales 4 beiderseits mit Einschnürungen 13 versehen. Diese Einschnürungen erstrecken sich nahezu über den gesamten Verlauf des Einlasskanales 4 von der Ventilkammer 8 ausgehend bis etwa an den Eintrittsquerschnitt 5 des Einlasskanales.
Von dem Kolben der Brennkraftmaschine durch den Einlasskanal 4 in den Zylinder 2 gesaugte oder von einem Gebläse in ihm hineingeförderte Verbrennungsluft wird durch die seitlich längs des Einlasskanales angeordneten Einschnürungen 13 in zwei übereinanderliegende Strömungsanteile aufgeteilt, nämlich in den den unteren Teil des Einlasskanales durchströmenden Anteil 14 und in den den oberen Teil des Einlasskanales durchströmenden Anteil 15. Der untere Strömungsanteil 14 wird durch den Einlasskanal ohne irgendwelche Drosselungen im wesentlichen in gerader Richtung tangential zum Ventilschaft durch die Ventilkammer 8 und durch den Ventilspalt 16 in den Zylinder 2 geleitet.
Der obere Strömungsanteil 15 gelangt in den oberen Teil der Ventilkammer 8, wird dort durch die kegelschraubenförmig ausgebildeten Umfangswandungen 11 der Ventilkammer zu einer schraubenlinienförmigen, zum Ventilsitz hin fallenden Drehbewegung um den Ventilschaft 9 gezwungen. Noch vor dem Austritt des Strömungsanteiles 15 aus der Ventilkammer 8 wird dieser Strömungsanteil nach einer Drehung von etwa 3600 um die Ventilachse von dem unteren Strömungsanteil 14 erfasst und von diesem durch den Ventilspalt 16 mitgerissen.
Der Strömungsanteil 14 liefert in der Gesamtmenge der einströmenden Verbrennungsluft hauptsächlich eine-Komponente im wesentlichen in Achsrichtung des Zylinders zur Erzielung einer guten Füllung, während der Strömungsanteil 15 hauptsächlich eine Komponente im wesentlichen in Umfangsrichtung des Zylinders zur Erzielung einer guten Gemischbildung erzeugt.
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