DE1300738B

DE1300738B - Gaswechselsystem fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1300738B
Application number: DED51858A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Josef; Reisacher
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1966-12-23
Filing date: 1966-12-23
Publication date: 1969-08-07
Also published as: FR1550597A; US3500805A; GB1191660A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gaswechselgystem für Brennkraftmaschinen mit V- oder ähnlicher Anordnung der Zylinderreihen und mit auf entgegengesetzten Seiten der Zylinder angeordneter Ein- und Auslaßleitung und mit durch die Einlaßleitung im Brennraum erzeugter Drehbewegung der Luft oder des Gemisches um die Zylinderachse.
Bei Fahrzeugantriebsmaschinen in V-Anordnung ist es meist vorteilhaft, die heiße Auslaßleitung außen und die Einlaßleitung, die Einspritzpumpe u. dgl. innen, d. h. zwischen den Zylindern des V, anzuordnen. Diese Anordnung führt dazu, daß die von der Zuführung des Lademittels (Luft oder Gemisch) durch den Einlaßkanal erzeugte Drehbewegung des Lademittels innerhalb des Brennraumes gegen die Ausströmrichtung des Auslaßkanals gerichtet ist. Auch wird die vorzugsweise auf der Innenseite der Maschine angeordnete Einspritzdüse nicht unmittelbar von der einströmenden kühleren Luft angeblasen, also nicht gekühlt, was unter Umständen zu Störungen an der Einspritzdüse führen kann.
Die Erfindung bezweckt vor allem eine Verbesserung dieser Verhältnisse und besteht im wesentlichen darin, daß der Einlaßkanal von der Seite der Einlaßleitung über den Zylinderkopf hinweg bzw. durch diesen hindurch zu dem von der Einlaßleitung entfernt liegenden Einlaßventil geführt ist und derart in den Brennraum einmündet, daß die Drehbewegung der Luft oder des Gemisches im Brennraum um die Zylinderachse am Einlaßventil zur Seite der Einlaßleitung und am Auslaßventil im wesentlichen zur Seite der Auslaßleitung gerichtet ist. In Anwendung auf V-Maschinen oder ähnliche Maschinen mit zwei Zylinderreihen, bedeutet dieses insbesondere, daß bei Anordnung der Einlaßleitung im wesentlichen auf der Innenseite der Zylinderreihen und der Auslaßleitung im wesentlichen auf der Außenseite der Zylinderreihen die Drehbewegung der Luft bzw. des Gemisches am Einlaßventil im wesentlichen nach innen, am Auslaßventil im wesentlichen nach außen gerichtet ist.
Durch die Erfindung wird vor allem der Vorteil erzielt, daß die Drehbewegung der Luft bzw. des Gemisches innerhalb des Brennraumes der Zu- und Abführung angepaßt ist, wodurch die Ladungsverhältnisse verbessert werden können und der Wirkungsgrad entsprechend erhöht wird. Gleichzeitig läßt sich die Einspritzdüse in bezug auf die einströmende Luft günstiger anordnen, so daß sie einer stärkeren Kühlung unterliegt.
Diese Ergebnisse können noch dadurch weiter verbessert werden, daß mit Bezug auf die Axialebene der jeweiligen Zylinderreihe das Einlaßventil nach der Seite der Einlaßleitung, das Auslaßventil nach der Seite der Auslaßleitung versetzt sind. Die Einspritzdüse kann zwischen den beiden Ventilen angeordnet und von der Seite der Einlaßleitung, also bei V-Maschinen von der Innenseite her, bzw. von oben zugänglich sein.
Zur weiteren Erhöhung der Ladeleistung im Sinne eines Nachladens kann ferner die Einlaßleitung derart lang bemessen sein, daß sie in einem Betriebsdrehzahlbereich der Maschine als Saugschwingrohr wirkt. Diese Wirkung kann für jede einzelne Einlaßleitung gesondert oder in Verbindung mit Zuleitungen zu mehreren Zylindern erzielt werden.
Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Hierbei zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Maschine, teilweise im Schnitt, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf in -Pfeilrichtung 2 bei abgenommener Zylinderkopfhaube, F i g. 3 eine Ansicht des Zylinderkopfes in Pfeilrichtung 3, F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Stirnansicht einer etwas abgeänderten Maschine und F i g. 5 eine Draufsicht auf eine Maschine nach Fig.4.
Die F i g. 1 zeigt eine Maschine mit in V-Form angeordneten Zylinderreihen 10 und 11 und den zugeordneten Zylinderköpfen 12 und 13. In den Zylinderköpfen sind jeweils die Einlaßventile 14 und die Auslaßventile 15 angeordnet, welche zur Axialebene a-a einer jeden Zylinderreihe 10, 11 derart versetzt angeordnet sind, daß die Einlaßventile 14 nach innen zu. d. h. nach der Längsmittelebene m-m der V-Maschine zu liegen, während die Auslaßventile 15 zu der Axialebene a-a nach außen versetzt sind.
Den Einlaßventilen 14 wird die Ladeluft (bzw. das Gemisch bei gemischverdichtenden Maschinen) durch je eine Einlaßleitung 16 zugeführt, die gesondert für jeden Zylinder oder als gemeinsame Leitung für alle oder jeweils eine Gruppe von Zylindern der betreffenden Zylinderreihe 10, 11 vorgesehen sein kann. Sie ist mit dem im Zylinderkopf 12 bzw. 13 angeordneten Einlaßkana117 durch eine Verbindungsleitung 18 verbunden, die im Bogen über dem Zylinderkopf 12 bzw. 13 geführt ist und von oben her in den Einlaßkanal 17 einmündet. Die Einlaßleitungen 16 können hierbei vom Zylinderkopf gesonderte Teile bilden oder mit dem Zylinderkopf 12 bzw.13 aus einem Stück bestehen oder z. B. seitlich an den Zylinderkopf angesetzt bzw. zusammen mit diesem zwischen dem Zylinderblock 19 der Zylinderreihen 10 bzw. 11 und der zugeordneten Zylinderkopfhaube 20 eingefügt sein. Die Verbindungsleitung 18 kann hierbei zweckmäßig mit der Zylinderkopfhaube 20 aus einem Stück hergestellt sein.
Die Einlaßventile 14 werden durch Stoßstangen 21 und Kipphebel 22, die Auslaßventile 15 durch Stoßstangen 23 und Kipphebel 24 betätigt, wobei die Stoßstangen 21 und 23 auf der Innenseite der Zylinder (d. h. auf der der Längsmittelebene m-m der V-Maschine benachbarten Seite der Zylinder) angeordnet sind. Aus dem Brennraum 25 der Maschine zwischen Kolben und Zylinderkopf werden die Brenngase am Auslaßventi115 vorbei über den Auslaßkana126 im Zylinderkopf in die Auslaßleitungen 27 geleitet.
Wie insbesondere aus -F i g.- 2 und - 3 hervorgeht,, mündet der Einlaßkana117. am Einlaßventi114 etwa tangential in den Zylinderraum bzw. in den einen Teil desselben bildenden Brennraum 25 ein, so daß das aus der Einlaßleitung 16 über die Verbindungsleitung 18 gelieferte Lademittel etwa tangential in Pfeilrichtung x, und zwar nach innen gerichtet, in den Brennraum'eintritt, so daß sich innerhalb des Zylinder- bzw. Brennraumes 25 eine Drehbewegung der Luft in Pfeilrichtung x1 (F i g. 3) um die Brennraum-bzw. Zylinderachse ergibt. In gleicher Drehrichtung, jedoch nach außen gerichtet, zweigt auch der Auslaßkanal 26 (in Draufsicht auf die Maschine gesehen) aus dem Brennraum oder Zylinderraum ab, wie durch Pfeilrichtung x2 angedeutet ist.
Eine Einspritzdüse 28 ist vorzugsweise schräg von oben und von der Innenseite her in den Zylinderkopf 12, 13 eingesetzt, und zwar derart, daß ihre Ausmündung 28 a in den Brennraum zwischen dem Einlaßventil14 und dem Auslaßventi115 in möglichster Nähe der Zylinderachse liegt, derart, daß die aus dem Einlaßkanal 17 in Pfeilrichtung x ausströmende Frischluft die Ausmündung 28 a umspült.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 weist jeder Zylinder (bzw. jede Zylinderreihe 10 und 12) eine gesonderte Einlaßleitung 16 auf. Beiden Zylinderreihen 10, 11 kann jedoch auch eine gemeinsame Einlaßleitung zugeordnet sein. Auch können mehrere Zylinder einer oder beider Zylinderreihen 10, 11 gruppenweise von einer gemeinsamen Einlaßleitung beliefert werden, wie überhaupt die Erfindung nicht auf eine bestimmte Vereinigung von Einlaßleitungen beschränkt ist. Ebenso können dieAuslaßleitungen 27 für jede Zylinderreihe 10, 11, z. B. je unter Zwischenschaltung eines Schalldämpfers, ins Freie ausmünden oder es können die Auslaßleitungen 27 beider Zylinderreihen 10, 11 vor der Ausmündung ins Freie zusammengeführt sein und z. B. zu einem gemeinsamen Schalldämpfer führen.
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 und 5 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Einlaßkanäle 17 für die Einlaßventile 14 über die Verbindungsleitungen 18 nicht an die an der jeweiligen Zylinderreihe 10, 11 angeordnete Einlaßleitung 16, sondern an die Einlaßleitung 16 der jeweils gegenüberliegenden Zylinderreihe 11, 10 unter Zwischenschaltung je einer zusätzlichen Verbindungsleitung 29 angeschlossen sind. Die gesamte Einlaßleitung 16 einschließlich der Verbindungsleitungen 18, 29 und der Einlaßkanal17 bis zum Einlaßventil14 erhält dadurch eine verhältnismäßig große Länge, was dazu ausgenutzt werden kann, daß sie in einem Betriebsdrehzahlbereich der Maschine als Saugschwingrohr wirken.
Dadurch ist es ohne wesentliche Vergrößerung der Maschinenabmessungen möglich, eine Nachladewirkung am Ende des Ansaughubes durch die Gasschwingungen in den vergleichsweise langen Saugschwingrohren und damit höhere Maschinenleistungen zu erreichen.
Eine entsprechende Anordnung kann auch in Verbindung mit einer Abgasturboaufladung vorgesehen sein. Dadurch wird der weitere Vorteil ermöglicht, daß durch die vergleichsweise langen Saugschwingrohre vor allem das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich erhöht wird, während durch den Turbolader das Drehmoment der Maschine im oberenDrehzahlbereich angehoben wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Gaswechselsystem für Brennkraftmaschinen mit V- oder ähnlicher Anordnung der Zylinderreihen mit auf entgegengesetzten Seiten der Zylinder angeordneter Ein- und Auslaßleitung und mit durch die Einlaßleitung im Brennraum erzeugter Drehbewegung der Luft oder des Gemisches um die Zylinderachse, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Einlaßkanal von der Seite der Einlaßleitung (16) über den Zylinderkopf hinweg bzw. durch diesen hindurch zu dem von der Einlaßleitung (16) entfernt liegenden Einlaßventil (14) geführt ist und derart in den Brennraum einmündet, daß die Drehbewegung der Luft oder des Gemisches im Brennraum um die Zylinderachse am Einlaßventil (14) zur Seite der Einlaßleitung (16) und am Auslaßventil (15) im wesentlichen zur Seite der Auslaßleitung (27) gerichtet ist.
2. Gaswechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Bezug auf die Axialebene (a-a) der jeweiligen Zylinderreihe (10, 11) das Einlaßventil (14) nach der Seite der Einlaßleitung (16), das Auslaßventil (15) nach der Seite der Auslaßleitung (27) versetzt sind.
3. Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (18) des Einlaßkanals von oben in den Einlaßkanal (17) des Zylinderkopfes einmündet.
4. Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (28) in an sich bekannter Weise zwischen den beiden Ventilen (14, 15) angeordnet und von der Seite der Einlaßleitung (16) bzw. von oben zugänglich ist.
5. Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (16) bzw. eine dem Einlaßkanal (17) vorgeschaltete Verbindungsleitung (18) mit dem Zylinderkopf (12, 13) aus einem Stück besteht.
6. Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (16) bzw. eine dem Einlaßkanal (17) vorgeschaltete Verbindungsleitung (18) mit der Zylinderkopfhaube (20) aus einem Stück besteht.
7. Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbindungsleitungen (18) und mehrere Zylinderkopfhauben (20) mit der Einlaßleitung (16) aus einem Stück bestehen. B.
Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,- dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (16) einschließlich der Verbindungsleitungen (29, 18) und der Einlaßkanal (17) in an sich bekannter Weise derart lang bemessen sind, daß sie in einem Betriebsdrehzahlbereich der Maschine als Saugschwingrohr wirken.
9. Gaswechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (17) einer Zylinderreihe (10, 11) je von einer an der anderen Zylinderreihe (11 bzw. 10) angeordneten Einlaßleitung (16) beschickt werden.