DE1476080A1

DE1476080A1 - Einlasskanal fuer Brennkraftmaschinen,insbesondere Dieselmotoren

Info

Publication number: DE1476080A1
Application number: DE19651476080
Authority: DE
Inventors: Walter Steidler
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1965-01-05
Filing date: 1965-01-05
Publication date: 1969-11-13
Also published as: SE311255B; BE673847A; FR1462793A; CH438840A; NL150197B; AT265752B; NL6515133A; DK112909B; US3270733A

Description

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/.0TORJSN-WBRKiS MANNHEIM AG vorm. BENZ Abt. stat. Motorenbau, 6800 Mannheimi Carl-Benz-Straße 5

Einlaßkanal für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einlaßkanal für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren mit direkter Einspritzung und Drehbewegung der Verbrennungsluft im Zylinder, der von einer in einer Seitenwand des Zylinderkopfes liegenden Eintrittsöffnung zu einem außermittig im Zylinderboden liegenden Ventilsitz führt·

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Erzeugung einer Drehbewegung der Verbrennungsluft im Zylinder, die eine im Hinblick auf mittleren effektiven Druck, Kraftstoffverbrauch, Abgastrübung und Druckanstiegsgeschwindigkeit vorteilhafte Gemischbildung ergibt. Gemäß den der Erfindung zu Grunde liegenden Erkenntnissen muß für eine derartige vorteilhafte Gemischbildung die Bedingung erfüllt sein, daß die Verbrennungsluft während der Einspritzdauer etwa den Sektor zwischen den einzelnen Brennstoffstrahlen aus ei· ner annähernd zentral angeordneten Mehrloch-Einspritzdüse be· streicht. **

Hierzu muß die in den Zylinder während des Aneaughubes einströmende Luftsäule in einem bestimmten Abstand von der Zylinderachse und unter einem bestimmten Winkel zum Zylinderkopfboden und mit einer bestimmten Geschwindigkeit an der im Zylinder befindlichen Luftmasse angreifen und diese mit einer bestimmten Drehzahl in Bewegung bringen. Diese Luftdrehung halt während «ies Verdichtungshubes an und bewirkt gegen Ende des Verdichtungshubes während der Einspritzperiode die angestrebte vorteilhafte Gemischbildung dadurch, daß der eingespritzte Kraftstoff in den stromabwärts liegenden Sektor des Verbrennungsraumes verweht wird, wo er genügend Frischluft zur vollkommenen Verbrennung vorfindet. - 2 ·

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Ser vorstehend erwähnte kritische Abstand ist der Abstand des Fiächenschwerpunktes des Kanalquerschnittes kurz vor Einmündung -n die Ventilkammer. Dieser Abstand ist von der Lage der Skelett« linie des Kanals, parallel zu Zylinderachse gesehen, abhängig.

Der vorstehend erwähnte kritische Winkel ist bei einem flach über den Zylinderboden geführten Kanal hauptsächlich von der Form des Kanalquerschnittes kurz vor der Einmündung in die Ventilkammer abhängig. Hat dieser Querschnitt eine niedrige .-.reite Gestalt, so ist der kritische Winkel klein.

Lev für die Geschwindigkeit, mit der die Luftsäule in den Zylin» aer einströmt, maßgebende Querschnitt, ist der für die beiden vorgenannten Parameter maßgebende Querschnitt. Die Einströmgeschwindigkeit kann einen bestimmten Wert nicht überschreiten, wenn der volumetrische Wirkungsgrad und damit die Leistung der Brennkraftmaschine nicht leiden soll.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach im einzelnen darin, die vier genannten Parameter Schwerpunktabstand, Einströmwinkel, Querschnitteform und Querschnittsgröße an der kritischen Stelle des Kanals aus der Unzahl der möglichen Kombinationen so zu wählen, daß möglichst gute Werte der vorstehend .genannten Motor« kenngrößen erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Einlaßkanal mit folgenden Merkmalen gelöst:

a) Die an die Eintrittsöffnung anschließende Eintrittspartie hat die Gestalt eines schlanken symmetrischen Hohlkörpers mit mindestens annähernd kreisförmigem eich zum Ventilsitz hin verengendem Querschnitt.

Durch dieses Merkmal wird die Geschwindigkeit der in den Zylinder einströmenden Luftsäule auf möglichst verlustfreie Art und Weise erhöht.

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b) Die Skelettlinie der Eintrittspartie ist, parallel zur Zy» linderachse gesehen, von derartig gewundener Gestalt, daß die in der Nähe des Zylinderumfanges liegende Wand der Eintrittspartie tangential zum Ventilsitzinnendurchmesser verläuft.

dieses Merkmal ergibt einen verhältnismäßig großen Abstand dee Flächenschwerpunktes des kritischen Querschnittes, d.h. eine relativ hohe Wirbeldrehzahl bei mäßiger Drosselung im kritischen Querschnitt.

c) Die Skelettlinie der Eintrittspartie ist, senkrecht zur Zylinderachse gesehen, mindestens annähernd eine Gerade, die einen Winkel von etwa 15° mit dem Zylinderkopfboden einschließt,

Dieses Merkmal ergibt einen kleinen Einströmwinkel, was ebenfalle eine relativ hohe Wirbeldrehzahl bei mäßiger Drosselung im kritischen Querschnitt beu^utet.

d) Die Breite d?? Eirtrittspartie ist in der Nähe des Ventilsitzes, in Fichcung der Zylinderachse gesehen, kleiner als der Ventilsitζinnendurchmesser.

Dieses Merkmal unterstützt die Wirkung des Merkmales b.

e) Decke und Sohle der Eintrittspartie verlaufen mit Bogen von weniger als einem Viertelkreis in den Ventilsitζinnendurchmesser und bilden eine Ventilkammer, die sich von ihrer engsten Stelle zum Ventilsitz hin erweitert.

Dieses Merkmal ergibt eine möjrlichst verlustarme Einströmung in den Zylinder.

f) Von einem gemeinsamen Punkt in der Nähe des Mittelpunktes des Sohlenbogens ausgehende durch die Ventilkammer gelegte Schnitte, die, parallel zur Zylinderachse gesehen, senkrecht zur Skelettlinie liegen, haben annähernd elliptischen Umriß,

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wobei die große Ellipsenachse senkrecht zur Zylinderachse verläuft.

Dieses Merkmal ermöglicht die Verwirklichung des Merkmales c) wie eingangs erläutert. j

?) Eine die Richtung der Skelettlinie kurz vor der Einmündung in die Ventilkammer wiedergebende Tangente verläuft, parallel , zur Zylinderachse gesehen, etwa halbwegs zwischen Ventilachse und Zylinderumfang.

Dieses Merkmal bewirkt, daß die in den Zylinder eintretende Luft an den Zylinderumfang gedrängt wird, wo sie sich gewissermaßen abstützen kann. Dieser Vorgang trägt wesentlich zur Stabilisierung der im Zylinder angefachten Luftdrehung bei.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs« gegenstandes dargestellt«

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Einlaßkanal längs der Linie I-I in Fig. 2

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Einlaßkanal längs der Linie H-II in Fig. 1

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Ventilkammer, dessen Lage durch die Linien III in Fig. 1 und 2 bezeichnet ist.

Fig. 4- zeigt einen Schnitt durch die Ventilkammer, dessen Lage durch die Linien IV-IV in Fig. 1 und 2 bezeichnet ist.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Ventilkammer, dessen Lage durch die Linien V-V in Fig. 1 und 2 bezeichnet ist.

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Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Ventilkammer, dessen · Lage durch die Linien "1-VI in Pig. 1 und 2 bezeichnet ist.

"->: erfindungsgemäße Einlaßkanal erstreckt sich von der Eintritte· ö.'iung 1, die in der Seitenwand 2 des sonst nicht dargestellten Zylinderkopfes liegt, zu einem außermittig zur Zylinderachse 3 im Zylinderkopfboden 4 liegenden Ventilsitz 5» mit dem das Einlaßventil 6 zusammenarbeitet. An die Eintrittsöffnung 1 schließt sicn eine Eintrittspartie 7 an, die durch einen zur.Skelettlinie θ symmetrischen schlanken Hohlkörper gebildet wird, dessen Quer« schnitt sich zum Ventilsitz 5 hin verengt. Die verschiedenen Querschnitte der Eintrittspartie sind kreisförmig wie in Fig. 1 und 2 eingezeichnet, wobei die Lage der einbeschriebenen Kreise durch Hilfslinien bezeichnet ist, die durch die Kreismittelpunkte senkrecht zur Skelettlinie θ verlaufen. An die Eintrittspartie 7 schließt sich die Ventilkammer 9 an, deren engster Querschnitt in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Querschnitt entspricht etwa 50 -00 % des freien Querschnittes im Ventilsitz 5 und 50 % des Querschnittes der Eintrittsöffnung 1. Wie die in den Pig. 4, 5 und 6 aargestellten Schnitte zeigen, erweitert sich die Ventilkammer von dem Querschnitt gemäß Fig. 3 allmählich auf den Innendurchmesser des Ventilsitzes 5· Die großen Achsen 10 der in den Fig. 3-6 dargestellten ellipsenartigen Querschnitte liegen senkrecht zur Zylinderachse 3· die Decke 11 und die Sohle 12 der Eintritte· partie 7 verlaufen mit Bogen von weniger als einem Viertelkreis in die Ventilkammer 9· Die Skelettlinie 8 hat, parallel zur Zylinderachse 3 gesehen, d.h. wie in Fig. 2 dargestellt, eine derartig gewundene Form, daß die dem Zylinderumfang 13 benachbarte v/and 14 der Eintrittspartie 7 tangential zum Innendurchmesser ^es Ventilsitzes 5 verläuft. Die Skelettlinie 8 der Eintritte-Partie 7 ist, senkrecht zur Zylinderachse 3 gesehen, d.h. wie in ⁷i(z·. 1 dargestellt, nahezu eine Gerade, die einen WinkelCX von etwa 15° mit dem Zylinderkopfboden 4 einschließt. Die in den Fig. 3,4,5 und 6 dargestellten Schnitte sind durch einen Punkt 15 ge· legt, der in der Nähe des Mittelpunktes des Sohlenbogen 16 liegt· Eine Tangente 17« die die Richtung de? Skelettlinie 8 kurs vor

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aer Einmündung in die Ventilkammer 9 wiedergibt, verläuft zwi=*

chen Ventilachse 18 und Zylinderumfang 15 und zwar parallel zur Zylinderachse 3 gesehen, d.h. wie in Fig. 2 dargestellt.

lie Funktion des erfindungsgemäßen F*nlaßkanals ist weiter oben ir. Zusammenhang mit den Merkmalen a - g des folgenden Patentanspruches erläutert.

" - Schutzansprüche

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Claims

F V, 76 080.6 21.4.1969

Mi-Lin/L

Patentanspruch 1 4 7 6080

-_n:.aßkanal für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, .iv direkter Einspritzung und Drehbewegung der Verbrennungsluft .7. Zylinder, der von einer in einer Seitenwand des Zylinderkopf es

liegenden Eintrittsöffnung zu einem außermittig im Zylinderkopf« öden liegenden Ventilsitz führt, gekennzeichnet durch folgende

•.er.<male:

a) Die an die Eintrittsöffnung (1) anschließende Eintrittspartie (7) hat die Gestalt eines schlanken symmetrischen Hohlkörpers mit mindestens annähernd kreisförmigem sich zum Ventilsitz (5) verengendem Querschnitt.

b) Die Skelettlinie (8) der Eintrittspartie (7) ist, parallel zur Zylinderachse (3) pesehen, von derartig gewundener Gestalt, daß die :.n der Nähe des Zylinderumfanges (13) liegende Wand (14) der Eintrittspartie (7) tangential zum Ventilsitz« innendurchmesser (5) verläuft.

c) Die Skelettlinie (8) der ^ntrittspartie (7) ist, senkrecht zur Zylinderachse (3) gesehen, mindestens annähernd eine Gerade, die einen Winkel (α) von etwa 15° mit dem Zylinderkopfboden (4) einschließt.

α) Die Breite (10) der Eintrittspartie ist, in der Nähe des Ventilsitzes (5) in Richtung der Zylinderachse (3) gesehen, kleiner als der Ventilsitzinnendurchmesser.

-O Decke (11) und Sohle (12) der Eintrittspartie (7) verlaufen mit Bogen von weniger als einem Viertelkreiß in den Ventil« sitzinnendurchmesser (5) und bilden eine Ventilkammer (9), lie sich von ihrer engsten Stelle CIII-III) zum Ventilsitz hin erweitert. "

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Neu© Unterlagen #ft. 7 11 Abs. 2 Nr. l Satz 3 du Ändarungate·. v. 4.9.1Ö67|

f) Von einem gemeinsamen Punkt (15) in der Nähe des Mittel= Punktes des Sohlenbogens (16) ausgehende, durch die Ventil» kammer (9) Relegte Schnitte, die parallel zur Zylinderachse (5) gesehen, senkrecht zur Skelettlinie (8) liegen, haben haben annähernd elliptischen Umriß, wobei die große Ellipsen« achse (10) senkrecht zur Zylinderachse (3) verläuft.

~) Eine die Richtung der Skelettlinie (8) kurz vor der Einmündung in die Ventilkammer (9) wiedergebende Tangente (17) verläuft, parallel zur Zylinderachse (3) gesehen, etwa halbwegs zwischen Ventilachse (18) und Zylinderumfang (13)·

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