DE1129018B

DE1129018B - Luftverdichtende Einspritzbrennkraft-maschine mit je Zylinder zwei oder mehr Einlassventilen und gesonderten Einlasskanaelen und mit Drehbewegung der Verbrennungsluft um die Zylinderlaengsachse

Info

Publication number: DE1129018B
Application number: DEM33783A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Wiebicke; Dr-Ing Georg Jaeckel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1957-04-04
Filing date: 1957-04-04
Publication date: 1962-05-03

Description

Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit je Zylinder zwei oder mehr Einlaßventilen und gesonderten Einlaßkanälen und mit Drehbewegung der Verbrennungsluft um die Zylinderlängsachse Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine, bei welcher der in den Motorzylinder beim Ansaughub einströmenden Verbrennungsluft eine Drehbewegung um die Zylinderlängsachse erteilt wird, beispielsweise durch Anordnung eines Einlaßventilschirme.s oder durch Einlaßkanalformgebung. Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer derartigen Maschine über einen möglichst großen Drehzahlbereich ein annähernd konstantes Drehmoment aufrechtzuerhalten.
Für die Lage im Drehzahlbereich und die Größe des maximalen Mitteldruckes einer Einspritzbrennkraftmaschine ist außer anderen Einflüssen der wirksame Kanalquerschnitt von besonderer Bedeutung. Eine Vergrößerung des Einlaßquerschnittes bewirkt im allgemeinen eine Verschiebung des Mitteldruckmaximums in Richtung auf höhere Drehzahlen.
Wird der bei jeder Drehzahl erreichbare Mitteldruck über der Drehzahl dargestellt, so können die Lage und der Verlauf dieser Kurve durch relativ kleine Änderungen am Einlaßsystem gewisser Grenzen beeinflußt werden. Zur Erzielung von hoher Nennleistung ist es dabei nötig, daß die Drehmomentkurve ihren Höchstwert bei hoher Drehzahl erreicht. Damit bei hoher Drehzahl der Liefergrad noch groß genug ist, ergibt sich die.Notwendigkeit, sehr große Einlaßventilquerschnitte zu benutzen.
Bekanntlich ist bei Motoren, bei denen die Verbrennungsluft beim Ansaugen keine Drehbewegung erhält, die indizierte Leistung des Motors in erster Näherung dem Liefergrad proportional. Wie ebenfalls bekannt ist, gilt dies nicht für alle Motoren, die aus Gründen des Verbrennungsverfahrens eine starke Drehbewegung der Luft um die Zylinderachse benötigen.
Wie Versuche ergeben haben, hängen bei diesen Motoren Mitteldruck, Liefergrad und Drehbewegung der Luft in der Art zusammen, daß bei hoher Drehzahl der Mitteldruck bei rauchfreier Verbrennung in erster Linie vom Liefergrad bestimmt wird, bei niedrigen Drehzahlen überwiegend von der Größe des Dralls und bei mittleren Drehzahlen von beiden Größen etwa im gleichen Maß.
In Anwendung auf die Praxis bedeutet das, daß bei hohen Drehzahlen zur Erzielung hohen Mitteldruckes bei rauchgasfreier Verbrennung in erster Linie für hohen Liefergrad gesorgt werden muß, bei niedrigen Drehzahlen dagegen hoher Drall anzuwenden wäre. Dies läßt sich aber nicht in idealer Weise verwirklichen, weil hoher Drall allgemein nur auf Kosten des Liefergrades zu erzeugen ist. Es müßten nämlich der Einla.ßquerschnitt und gegebenenfalls auch die Einströmrichtung der Luft in Abhängigkeit von der Drehzahl in starkem Maße geändert werden. Wird also zur Erzielung eines sehr hohen Mitteldruckes bei rauchfreier Verbrennung bei Nenndrehzahl ein hoher Liefergrad über Ventilgröße, Ventilhub, Einlaßschließzeitpunkt usw. erzielt, so ergibt sich bei kleinen Drehzahlen zwangläufig ein Abfall des Mitteldruckes bei rauchfreier Verbrennung.
Auf diesen Erkenntnissen baut die Erfindung auf und verwendet zur Erzielung eines annähernd konstanten Mitteldruckes bei wechselnder Drehzahl eine bei Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welchen die Verbrennungsluft beim Ansaugen eine Drehbewegung erhält, bekannte Anordnung, bei der je Zylinder zwei oder mehr Einlaßventile mit gesonderten Einlaßkanälen vorgesehen sind. Die Erfindung besteht darin, daß einer der Einlaßkanäle ein an sich bekanntes, den Einlaßquerschnitt veränderndes. Regelorgan aufweist, das mit abnehmender Maschinendrehzahl derart in Schließrichtung verstellt wird, daß über einen möglichst großen Drehzahlbereich ein annähernd konstantes Drehmoment aufrechterhalten wird. Durch Versteilen des Regelorgans in Schließrichtung wird ein größerer Anteil der Verbrennungsluftmenge durch den anderen Einlaßkanal in den Zylinder eintreten müssen, wodurch der Luft im Zylinder infolge der höheren Strömungsgeschwindigkeit in diesem Kanal eine höhere Drehgeschwindigkeit erteilt wird und zugleich über die Änderung der freien Kanalquerschnitte (Durchströmquerschnitte) der Liefergrad kleiner wird, so daß der für hohen Mitteldruck bei rauchfreier Verbrennung notwendige Zusammenhang zwischen Liefergrad und Drehbewegung der Luft um die Zylinderlängsachse für jede Drehzahl je nach der Stellung des Regelorgans gegeben ist.
Um nun unterschiedliche Einlaufrichtungen und verschiedene Bündelung der in den Zylinder einströmenden Luft zu erhalten, kann das Einlaßsystem der Einspritzbrennkraftmaschine in folgenden verschiedenen Weisen gestaltet sein: a) Beide Einlaßventile bei gegebenenfalls unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedüchem Hub sind als Schirmventile mit gleicher oder verschiedener Schirmlänge ausgebildet.
b) Nur das am Ende des nicht mit dem Regelorgan versehenen Einlaßkanals angeordnete Einlaßventil ist als Schirmventil ausgebildet.
c) Die zu den beiden Einlaßventilen führenden Einlaßkanäle sind als Drallkanäle mit gleichem oder verschiedenem Drall ausgebildet, und in einem der Einlaßkanäle ist das Regelorgan angeordnet.
d) Ein Einlaßventil ist als Schirmventil und der zu dem anderen Einlaßventil führende Einlaßkanal als Drallkanal ausgebildet, wobei in einem der beiden Einlaßkanäle das Regelorgan angeordnet ist.
Bei mehr als zwei Einlaßventilen können die vorstehenden Anordnungen in beliebiger Vereinigung vorgesehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine, die je Zylinder zwei oder mehr Einlaßventile mit gesonderten Einlaßkanälen aufweist und bei welcher der in den Motorzylinder beim Ansaughub einströmenden Verbrennungsluft eine Drehbewegung um die Zylinderlängsachse erteilt wird, beispielsweise durch Anordnung eines Schirmes an mindestens einem der Einlaßventile oder durch bauliche Formgebung der Einlaßkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Einlaßkanäle ein an sich bekanntes, den Einlaßquerschnitt veränderndes Regelorgan aufweist, das mit abnehmender Maschinendrehzahl derart in Schließrichtung verstellt wird, daß über einen möglichst großen Drehzahlbereich ein annähernd konstantes Drehmoment aufrechterhalten wird. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile bei gegebenenfalls unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlichem Hub als Schirmventile mit gleicher oder verschiedener Schirmlänge ausgebildet sind. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur das am Ende des nicht mit dem Regelorgan versehenen Einlaßkanals angeordnete Einlaßventil als Schirmventil ausgebildet ist. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Einlaßventilen führenden Einlaßkanäle als Drallkanäle mit gleichem oder verschiedenem Drall ausgebildet sind und in einem dieser Kanäle das Regelorgan angeordnet ist. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßventil als Schirmventil und der zu dem anderen Einlaßventil führende Einlaßkanal als Drallkanal ausgebildet ist und in einem dieser beiden Einlaßkanäle das Regelorgan angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 681117, 800 616, 939 780; britische Patentschriften Nr. 534124, 589 602; USA.-Patentschrift Nr. 2 725 285; M. A. N.-Forschungsheft 1951, S. 18 bis 21.