DE1256947B

DE1256947B - Einlasskanal fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen

Info

Publication number: DE1256947B
Application number: DEM60604A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Vogt
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1964-04-10
Filing date: 1964-04-10
Publication date: 1967-12-21

Description

Einlaßkanal für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen EinlaßkanaI für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen, mit unmittelbarer Einspritzung des Brennstoffes und Drehbewegung der Verbrennungsluft im Zylinder, der von einer auf der Oberseite des Zylinderkopfes liegenden Eintrittsöffnung zu einem im Zylinderkopfboden in der Nähe des Zylinderumfanges liegenden Ventilsitz führt, bei dem ferner sich eine Ventilkammer an den Ventilsitz anschließt, die in sitznahen, senkrecht zum Ventilschaft verlaufenden Ebenen im wesentlichen kreisförmigen, den Ventilschaft umgebenden Querschnitt, in sitzfernen, paralleI zu den sitznahen Ebenen verlaufenden Ebenen davon abweichende Querschnittsformen aufweist und bei dem ein oberes Kanalstück von der Eintrittsöffnung in den obersten, von der Kreisform abweichenden Querschnitt übergeht, wobei die Skelettlinie des obersten Kanalstückes in einer senkrecht zu den Querschnittsebenen verlaufenden Aufrißebene in der Nähe der Ventilkammer in einem spitzen Winkel zu den betreffenden Querschnittsebenen verläuft.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei gutem volumetrischem. Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine die Drallerzeugung durch den Querschnittsverlauf des Einlaßkanals zu fördern, wobei ein Einlaßkanal, der im Bereich der Bodenplatte möglichst wenig Platz, d. h. nicht mehr als der Ventilsitz einnimmt, geschaffen werden soll.
Die vorgenannte Aufgabe wird an einem Einlaßkanal der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die von der Kreisform abweichenden Querschnitte eine nierenförmige Gestalt aufweisen, die mit zunehmender Entfernung vom Ventilsitz länger und schmaler wird und deren Einschnürung in der Nähe des innerhalb der Querschnitte befindlichen Ventilschaftes auf der dem Zylindermittelpunkt zugewandten Seite liegt, wobei die auf den Zylindermittelpunkt bezogen äußeren Längsseiten der Nierenform in der Nähe des in den Zylinderkopf fortgesetzt gedachten Zylinderumfanges verlaufen, und daß die Einschnürung des obersten nierenförrnigen Querschnitts einseitig in Zuströmrichtung verschoben ist.
Bei Einlaßkanälen, die in spitzem Winkel zu Ebenen verlaufen, die sich senkrecht zur Zylinderachse erstrecken, ergibt sich mit zunehmender Steilheit des Kanalverlaufes eine wachsende Schwierigkeit, eine für die Gemischbildung bei Dieselmaschinen mit Mehrlochdüse ausreichende Drehbewegung der Verbrennungsluft im Zylinder zu erzeugen, da die die Drehung anfachende Tangentialkomponente gegenüber der den volumetrischen Wirkungsgrad begünstigenden Axialkomponente der eintretenden Luftströmung immer kleiner wird. Man hat zur Abhilfe schon spiralig um den Ventilschaft herumgeführte Einlaßkanäle verwendet, die aber in der Nähe des Zylinderumfanges weit ausladen und daher schlecht in einem wirtschaftlich herstellbaren Zylinderkopf unterzubringen sind. Bei diesen Formen der Einlaßkanäle ist ein erheblicher Teil des Ventilsitzumfanges durch Wandvorsprünge abgedeckt, was den volumetrischen Wirkungsgrad verschlechtert. Die erfindungsgemäße Form des Einlaßkanals verwendet derartige Wandvorsprünge nur im sitzfernen Bereich der Ventilkammer, wo sie, wenn insgesamt genügend Durchflußquerschnitt vorhanden ist, keine Drosselung hervorrufen können. Im sitznahen Bereich sind bei der erfindungsgemäßen Form des Einlaßkanals im wesentlichen kreisförmige Querschnittsformen vorgesehen, die gleichmittig oder nur wenig außermittig zum Ventilschaft liegen und daher keine Drosselung ergeben. Es hat auch den Anschein, daß sich die durch die nierenförmigen sitzfernen Querschnitte angefachte Luftdrehung besser ausbilden kann, wenn die sitznahen Querschnitte ein ungehindertes Umkreisen des Ventilschaftes zulassen. Die drallerzeugende nierenfönnige Querschnittsform wird zweckmäßig dadurch erzeugt, daß der die Einschnürungen der Ventilkammer bewirkende im sitzfernen Vorsprung Bereich bis der dicht Wände an den Ventilschaft heranreicht.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einlaßkanals dar.
F i g. 1. stellt einen Grundriß des Einlaßkanals in Richtung der Zylinderachse gesehen dar, in den die einzelnen Querschnitte a bis eingezeichnet sind; F i a. 2 stellt einen Schnitt länas der Linie 11-11 in F i g. 1 dar. Die Lage der Querschnitte a bis g ist hierin angegeben; F i g. 3 stellt einen Schnitt längs der Linie III-III in Fi 1 dar. Auch hierin ist die Lage der Querschnitte a bis g angegeben.
Der Einlaßkanal besteht aus zwei Hauptteilen, der Ventilkammer 1 und dem oberen Kanalstück 2. Die Ventilkammer 1 weist in der Nähe der Innenkante 3 des Ventilsitzes 4, durch die der Querschnitt a orelegt ist, eine kreisförmige Querschnittsfonn auf, die gleichmittig züm Ventilschaft5 angeordnet ist. In dem nächsten Querschnitt b, der noch zum sitznahen Bereich gehört, ist die Querschnittsform im wesentliehen noch kreisförmig, jedoch an der dem Zylindermittelpunkt 6 zugewandten Seite 7 leicht eingebuchtet und in Richtuno, der Aufrißebene 8 des oberen Kanalstückes 2 mit einem Zipfel 9 versehen, der den untersten Punkt des überganges der Ventilkammer 1 in das obere Kanalstück 2 kennzeichnet. Der nächste Querschnitt c, der dem sitzfernen Bereich angehört, ist nierenförmig gestaltet, wobei die an der Seite 7 lieaende Elnschnürung 10 bis nahe an den Ventilschaft 5 heranreicht. Der Ventilschaft 5 liegt noch inn,-rhalb des Querschnittes c. Während der eine LaFpen 11 des Querschnittes c einen etwa gleichmittig zum entsprechenden Umriß des Querschnit-tes b verlaufenden Umriß hat, ist der über dem Zipfel 9 liegende Lappen 12 etwa in Richtung der Aufrißelbene 8 verlängert. Bei dem nächsten Querschnitt d nimmt der in Richtuno, der Aufrißebene 8 sich erstreckende Lappen 13 den weitaus größten Teil dieses Querschnittes ein. Die Einschnürung 14 i7eicht wie die Einschnürung 10 bis an den Ventilschaft 5 heran, liegt aber einseitig in Richtung der Zuströmrichtung A versetzt. Die äußeren Längsseiten 15 und 16 der Querschnitte c und d liegen in der Nähe des in den Zylinderkopf fortgesetzt gedachten Zylinderumfanges 17. Der zu dem oberen Kanalstück 2 aehörende nächste Querschnitt e hat die Gestalt eines Blattes, dessen Spitze in die Zuströmrichtung A zeigt. Der nächste Querschnitt f hat die Gestalt einer Ellipse, deren große Achse mit dür Aufrißebene 8 zusammenfällt. Der oberste Querschnitt g, der die Eintrittsöffnung 18 verkörpert, ist kre;sförmig. Legt man in die Aufrißebene 8 eine Skelettlinie 19, d. h. einen Linienzug, der die in der Aufrißebene 8 lie-enden Punkte miteinander verbindet, die gleich weit von den äußersten Schnittpunkten der Querschnitte d bis g mit der Aufrißebene 8 entfernt sind, so verläuft diese Skelettlinie 19 in der Nähe der Ventilkammer 1 unter einem spitzen Winkel # zu den Querschnitten d bis f. Bevorzugte Werte dieses Winkels liegen zwischen 30 und 401. In der Nähe des Querschnittes g nimmt die Skelettlinie 19 eine zu diesem Querschnitt fast senkrechte Richtung an. Verlängert man die Aufrißebene 8 in Zuströmrichtung A bis zum Schnitt mit dem in den Zylinderkopf fortgesetzt gedachten Zylinderumfang 17, so entsteht die Schnittlinie 20. Errichtet man auf dieser Linie eine tangential zum Zylinderumfang 17 verlaufende Tangentialebene 21, so schließen die Aufrißebene 8 und die Tangentialebene 21 einen Winkel ß ein, der ein spitzer Winkel ist. Ein bevorzugter Wert dieses Winkels liegt in der Größenanordnung von 50'. Die Flächen der Querschnitte a bis g haben ungefähr die gleiche Größe, damit Drosselungen und Wirbelbildungen vermieden werden. Die Einschnürungen 10 und 14 werden durch einen Vorsprung 22 der Wände der Ventilkammer 1 gebildet. Die Ventilführung 23 reicht mit ihrem unteren Rand bis zum Querschnitt d. Um sie herum kann ein von der Längsseite 16 ausgehendes, schraubenförmiges, niedriges Kanalstück 24 mit abnehmendem Querschnitt angeordnet sein.
Die Wirkung der beschriebenen Form des Einlaßkanals kann folgendermaßen erklärt werden: Infolge des beim Ansaughub durch den Querschnitt d einseitig in die Ventilkammer 1 eintretenden Verbrennungsluftstromes wird in der Ventilkammer 1 eine Luftdrehung angefacht.. die sich als eine um den Ventilschaft 5 spiralig etwa in Fortsetzung der Skelettlinie 19 kreisende Strömung ausbildet, die schließlich durch das geöffnete Ventil 25 in den Zy- linderraum übertritt und dort gegen Ende des Verdichtungshubes die Gemischbildung zusammen mit den quer zur Drehrichtung der Verbrennungsluft eingespritzten, in der Zeichnung nicht dargestellten Brennstoffstrahlen bewirkt.

Claims

Patentansprüche: 1. Einlaßkanal für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen, mit unmittelbarer Einspritzung des Brennstoff es und Drehbewegung der Verbrennungsluft im Zylinder, der von einer auf der Oberseite des Zylinderkopfes liegenden Eintrittsöffnung zu einem im Zylinderkopfboden in der Nähe des Zylinderumfanges liegenden Ventilsitz führt, bei dem ferner sich eine Ventilkammer an den Ventilsitz anschließt, die in sitznahen, senkrecht zum Ventilschaft verlaufenden Ebenen im wesentlichen kreisförrnigen, den Ventilschaft umgebenden Querschnitt, in sitzfernen, parallel zu den sitznahen Ebenen verlaufenden Ebenen davon abweichende Querschnittsformen aufweist und bei dem ein oberes Kanalstück von der Eintrittsöffnung in den obersten, von der Kreisform abweichenden Querschnitt übergeht, wobei die Skelettlinie des obersten Kanalstückes in einer senkrecht zu den Querschnittsebenen verlaufenden Aufrißebene in der Nähe der Ventilkammer in einem spitzen Winkel (*) zu den betreffenden Querschnittsebenen verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kreisfonn abweichenden Querschnitte (c, d) eine nierenförmige Gestalt aufweisen, die mit zunehmender Entfernung vom Ventilsitz (4) länger und schmaler wird und deren Einschnürung (10, 14) in der Nähe des innerhalb der Querschnitte be- findlichen Ventilschaftes (5) auf der dem Zylindermittelpunkt (6) zugewandten Seite (7) liegt, wobei die auf den Zylindermittelpunkt (6) bezogen äußeren Längsseiten (15, 16) der Nierenform in der Nähe des in den Zylinderkopf fortgesetzt gedachten Zylinderumfanges (17) verlaufen, und daß die Einschnürung (14) des obersten nierenförmigen Querschnittes (d) einseitig in Zuströmrichtung (A) verschoben ist.
2. Einlaßkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einschnürungen (10, 14) bewirkende Vorsprung (22) der Wände der Ventilkammer (1) im sitzfernen Bereich bis dicht an den Ventilschaft (5) heranreicht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1053 862; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1784 007; Zusatzpatentschrift Nr. 69 937 zur französischen Patentschrift Nr. 1134 506.