AT404287B - SUCTION PIPE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Description
AT 404 287 BAT 404 287 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Saugrohr zur Verbindung eines Ansaugkanals eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit einem Sammler oder der Umgebung, welches Saugrohr einen Einlauftrichter aufweist, an dessen Einschnürung unmittelbar ein Diffusor anschließt, dessen erweitertes Ende mit dem Einlaß einer Düse in Verbindung steht, wobei die Einschnürung des Einlauftrichters und der Saugrohrquerschnitt nahe dem Saugrohrflansch am Zylinderkopf relativ eng sind, wobei die Einschnürung mindestens dem Auslaßdurchmesser der Düse entspricht.The invention relates to an intake manifold for connecting an intake duct of a cylinder of an internal combustion engine to a collector or the environment, the intake manifold has an inlet funnel, the constriction of which is directly followed by a diffuser, the expanded end of which is connected to the inlet of a nozzle, the Constriction of the inlet funnel and the intake manifold cross section near the intake manifold flange on the cylinder head are relatively narrow, the constriction corresponding at least to the outlet diameter of the nozzle.
Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit abgestimmten Saugsystemen besteht das Saugrohr aus zylindrischen und düsenförmigen Rohrstücken, durch deren Abmessungen die Drehmomentencharakteristik und die Leistungsfähigkeit des Motors bestimmt wird.In conventional internal combustion engines with matched suction systems, the intake manifold consists of cylindrical and nozzle-shaped pipe sections, the dimensions of which determine the torque characteristics and the performance of the engine.
Bei Motoren mit hohen Nennleistungen ist die optimale Zylinderfüllung bei den bekannten Lösungen nur auf ein sehr schmales Drehzahlband beschränkt. Im unteren und mittleren Drehzahlbereich verlieren sie stark an volumetrischem Liefergrad und damit an Leistung. Der Grund dafür liegt in den gasdynamischen Vorgängen innerhalb des Saugrohres, die auf hohe Gasgeschwindigkeiten angewiesen sind. Um bei hohen Drehzahlen gleichzeitig die Druckverluste durch die Wandreibung gering zu halten, muß deshalb des Saugrohr mit relativ großen Querschnitten versehen werden. Dadurch wird aber die Gasdynamik bei niedrigen Drehzahlen stark vermindert.In the case of engines with high nominal outputs, the optimal cylinder filling in the known solutions is only limited to a very narrow speed range. In the lower and medium speed range, they lose a lot of their volumetric delivery rate and thus their performance. The reason for this lies in the gas dynamic processes within the intake manifold, which are dependent on high gas speeds. In order to keep the pressure losses due to wall friction low at high speeds, the intake manifold must therefore be provided with relatively large cross sections. However, this greatly reduces gas dynamics at low speeds.
Die WO 86/01857 A1 beschreibt ein Saugrohr der eingangs genannten Art, mit welchem die Gasströmung in Einlaß- oder Auslaßsystemen beschleunigt werden soll, wobei eine prismatische Expansionskammer vorgesehen ist. Zwischen dem kreisförmigen Eintrittsquerschnitt und dem rechteckigen Querschnitt der Expansionskammer bzw. Expansionskammer und dem kreisförmigen Austrittsquerschnitt sind Übergangsstellen erforderlich. Dadurch, und vor allem wegen der starken Querschnittsänderungen, kommt es zu starken Strömungsverwirbelungen und hohen Wandreibungen. Derartige Verwirbelungen würden jede gasdynamische Aktivität im unteren Drehzahlbereich stören.WO 86/01857 A1 describes an intake manifold of the type mentioned at the outset, with which the gas flow in intake or exhaust systems is to be accelerated, a prismatic expansion chamber being provided. Transition points are required between the circular inlet cross section and the rectangular cross section of the expansion chamber or expansion chamber and the circular outlet cross section. This, and above all because of the large cross-sectional changes, leads to strong turbulence and high wall friction. Such turbulence would interfere with any gas dynamic activity in the lower speed range.
Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und ein Saugrohr der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem sich auch bei niedrigeren Drehzahlen eine hohe Gasdynamik ergibt.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a suction pipe of the type mentioned in the introduction, in which there is high gas dynamics even at lower speeds.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Erhöhung des volumetrischen Liefergrades im unteren und mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmschine sowohl der Diffusor im Hinblick auf dessen Länge und die Durchmesser an dessen Enden, als auch die Düse im Hinblick auf deren Länge und Einlaß-und Auslaßdurchmesser so ausgelegt sind, daß gemäß den strömungstechnischen Erfordernissen (verringerte Strömungsverluste) bei den gasdynamischen Vorgängen im Saugrohr bei der gewünschten Drehmoment- und Leistungscharakteristik des Motors an keiner Stelle des Diffusors und der Düse Strömungsablösungen auftreten, wobei für das Verhältnis v des ausgangsseitigen Durchmessers des Diffusors zum Durchmesser der Einschnürung 1 < v S 1,8 gilt, wobei d2 £ dt ist, der Diffusor über ein zylindrisches Rohrstück mit der Düse verbunden ist und Ansaugtrichter, Diffusor, Düse und Ansaugkanal die gleiche geometrische Querschnittsform aufweisen.According to the invention, this is achieved by designing both the diffuser with regard to its length and the diameter at its ends and the nozzle with regard to its length and inlet and outlet diameters in order to increase the volumetric delivery rate in the lower and middle speed range of the internal combustion engine are that according to the fluidic requirements (reduced flow losses) in the gas-dynamic processes in the intake manifold with the desired torque and power characteristics of the engine, flow separations do not occur at any point of the diffuser and the nozzle, the ratio v of the output-side diameter of the diffuser to the diameter of the Constriction 1 < v S 1.8 applies, where d2 £ dt, the diffuser is connected to the nozzle via a cylindrical pipe section and the suction funnel, diffuser, nozzle and suction duct have the same geometric cross-sectional shape.
Durch den engen Querschnitt am Ende des Ansaugtrichters ergibt sich eine hohe Gasdynamik. Dabei wird durch den Ansaugtrichter auch erreicht, daß das Gasgemisch, bzw. die Luft weitgehend verlustfrei in das übrige Saugrohr einströmt.The narrow cross-section at the end of the suction funnel results in high gas dynamics. The intake funnel also ensures that the gas mixture or the air flows into the remaining intake manifold largely without loss.
Der an den Ansaugtrichter anschließende Diffusor bewirkt einen leichten Druckanstieg, wobei gleichzeitig durch die Erweiterung des Querschnittes die Strömungsverluste als Folge der Rohrreibung verringert werden. Durch die Düse kommt es zu einer Bündelung des Luft- bzw. Gasstromes auf den Durchmesser des Anschlusses des Zylinderkopfes, wobei die Düse gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit vor dem Einlaßkanal erhöht und damit die Gasdynamik steigert.The diffuser connected to the suction funnel causes a slight increase in pressure, while the widening of the cross section reduces the flow losses as a result of the pipe friction. The nozzle bundles the air or gas flow onto the diameter of the connection of the cylinder head, the nozzle simultaneously increasing the flow velocity in front of the inlet duct and thus increasing the gas dynamics.
Die Abstimmung der gasdynamischen Vorgänge im Saugrohr auf die gewünschte Drehmomenten- und Leistungscharakteristik des Motors ist dabei durch die Auslegung des Diffusors im Hinblick auf dessen Länge und die Durchmesser an dessen Enden und der Düse im Hinblick auf deren Länge und Einlaß- und Auslaßdurchmesser möglich.The coordination of the gas dynamic processes in the intake manifold to the desired torque and power characteristics of the engine is possible by designing the diffuser with regard to its length and the diameter at its ends and the nozzle with regard to its length and inlet and outlet diameter.
Durch diese Maßnahmen wird eine zu weitgehende Erhöhung des Volumens des Saugrohres vermieden, die sich bei einem direkten Anschluß des Diffusors an die Düse bei größeren Längen des Saugrohres ergeben würde.These measures prevent an excessive increase in the volume of the suction pipe, which would result from a direct connection of the diffuser to the nozzle with longer lengths of the suction pipe.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 und 2 schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Saugrohres und Fig. 3 ein Diagramm der errechneten Vollastwerte mit einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Saugrohr.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 and 2 show schematically two different embodiments of an intake manifold according to the invention and FIG. 3 shows a diagram of the calculated full-load values with a conventional intake manifold and an inventive intake manifold.
Bei dem Saugrohr 1 nach der Fig. 1 ist an dem Ansaugtrichter 2 der über die Länge h eine rasche Verminderung des Durchmessers di an dessen Einlaßseite auf den Durchmesser d2 bewirkt, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Ansaugtrichter strömenden Gases führt. 2In the intake manifold 1 according to FIG. 1, the intake funnel 2 has a rapid reduction in the diameter di over the length h on its inlet side to the diameter d2, which leads to a corresponding increase in the flow velocity of the gas flowing through the intake funnel. 2nd
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