DE1576022A1

DE1576022A1 - Ansaugleitung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1576022A1
Application number: DE19671576022
Authority: DE
Inventors: Mezger Dipl-Ing Hans
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1967-05-20
Filing date: 1967-05-20
Publication date: 1970-05-21
Also published as: GB1175792A; DE1576022B2; FR1566921A

Description

N 39

Patentanmeldung

Firma Dr.Ing.h.e. P. Porsche KG Stuttgart-Zuffenhausen, Spitalwaldstr. 2

Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen mit einem teleskopisch gegenüber der Saugleitung geführten Einströmstutzen für die Verbrennungsluft, welcher in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl unter Vermittlung eines Stellwerkes verschiebbar gehalten ist.

Zur Abstimmung der Ansaugleitungen von Brennkraftmaschinen hoher spezifischer Leistung und Drehzahl ist es bekannt, die Länge der Ansaugleitungen mit steigender Drehzahl ζμ verkürzen, um auf diese Weise einen möglichst optimalen PUhlungsgrad der Maschine zu erhalten. Der praktischen Durchführung dieser Ma3snahme stehen jedoch erhebliche Schwierigkeiten entgegen. So ist beispielsweise bei Verwendung von teleskopisch

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auf den Ansaugleitungen verschiebbaren Einströmstutzen (deutsches Patent 1 009 429) oder drehbaren Ringkanalschieber (deutsches Patent 957 802) eine gasdichte Passung notwendig, um eine unerwünschte Nebenluftansaugung zu vermeiden. Dadurch wird in Verbindung mit einer Vielzahl von Übertragungsgliedern die Reibhemmung im Stellwerk so groß, daß der vom Drehzahlregler ausgeübte Verstellimpuls unterdrückt wird und somit nur eine grobe, ruckweise Verschiebung der Einströmstutzen stattfindet. Bei mehrzylindrlgen Brennkraftmaschinen, mit einer entsprechend großen Anzahl von Ansaugleitungen, sind infolgedessen diese mechanischen Mängel kaum zu beherrschen. Außerdem sind bei den bekannten Ausführungen keine Massnahmen getroffen, die Gasgeschwindigkeit auch bei niedrigerer Maschinendrehzahl im Sinne einer größeren Fühlung zu beeinflussen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein, an ein Druckmittelfördersystem der Maschine angeschlossenes, Stellwerk zur Betätigung der Einströmstutzen von Ansaugleitungen zu schaffen, das dem Verstellimpuls des Drehzahlreglers sicher erfolgt und somit gewährleistet ist, daß die Länge der Ansaugleitung an die jeweilige Motordrehzahl angepasst ist. Der Aufbau und die Anordnung des Stellwerkes soll gleichzeitig Vorkehrungen ermöglichen, die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft auch bei niedrigeren Maschinendrehzahlen zu beschleunigen.

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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Einströmstutzen mit steigender Maschinendrehzahl im Sinne einer Verkürzung der Ansaugleitung, unter der Wirkung eines hydraulischen Steuergerätes verschiebbar geführt ist, das an ein von der Brennkraftmaschine betriebenes Druckmittelsystem angeschlossen, im Stellwerk zwischen dem Drehzahlregler und dem Einströmstutzen angeordnet ist. Dadurch wird eine von unvermeidlichen Reibhemmungen im Stellwerk unbeeinflusste Zwangssteuerung erhalten, bei welcher jeder Stellung der Reglermuffe eine bestimmte Stellung des Einströmstutzens entspricht. FUr mehrzylindrige Brennkraftmaschinen wird eine einfache und betriebssichere Ausführung dadurch erhalten, daß die parallel zueinander angeordneten Einströmstutzen einer Zylinderreihe starr untereinander gekoppelt über eine Betätigungsstange mit dem Stellhebel dfür sämtliche Ansaugleitungen gemeinsamen hydraulischen Steuergerätes verbunden sind.

Das hydraulische Steuergerät besitzt vorzüglich einen vom Drehzahlregler beeinflussten Steuerschieber für einen ortsfest angelenkten Kolben und ist druckseitig an den Schmierölkreislauf der Maschine derart angeschlossen, daß das den Steuerschieber und den Kolben enthaltende Gehäuse den Stellbewegungen des Drehzahlreglers folgt. Dieser Aufbau des Steuergerätes, der an sich bekannt ist, lässt sich leicht be-

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herrschen und arbeitet weitgehend wartungsfrei. Erfolgt die Übertragung der Stellbewegungen des Drehzahlreglers auf dem Steuerschieber des Steuergerätes unter Vermittlung einer Kurvenscheibe, so wird eine einfache Anpassung der Charakteristik des Drehzahlreglers an die Charakteristik der Maschine erhalten. Insbesondere ist es dadurch möglich, handelsübliche Drehzahlregler, ohne jegliche Änderung für verschiedene Maschinen unterschiedlicher Charakteristik, zu verwenden. Eine einfache Übertragung der Reglerbewegung auf das Stellwerk wird dadurch erhalten, daß an der mit dem Reglerhebel verbundenen Kurvenscheibe die Rolle eines Fühlhebels anliegt, welche unter der Wirkung federnder Mittel gehalten in das Stellwerk eingreift.

Ist der Einströmstutzen mit steigender Maschinendrehzahl im Sinne einer Verkürzung der Ansaugleitung gegenüber einem ortsfest gehaltenen Formkörper zur Veränderung seines Durchströraquerschnittes angeordnet, so wird eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft auch in Bereichen niedrigerer Maschinendrehzahl erhalten. Der Formkörper besitzt vorteilhaft eine kegelförmige Mantelfläche, deren Spitze gegen den Einströmstutzen zu gerichtet, sich in der Achse der Ansaugleitung erstreckt. Für Einspritzbrennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung, wird eine weitere Vereinfachung der Ansauganlage dadurch erhalten, wenn der Formkörper die Einspritzdüse enthält bzw. einen Teil der Einspritzdüse bildet.

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In der Zeichnung, welche mehrere Ausführungsbeispiele

der Erfindung zeigt, sind:

Fig. 1 eine Ansicht eines vereinfacht dargestellten Stellwerkes zur Betätigung eines der Einströmstutzen für die Ansaugleitungen von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen, gemäss der Erfindung.

Fig. 2 eine Ansicht der Regeleinrichtung des Stellwerkes gemäss der Fig. 1 mit einer zusätzlichen Kurvenscheibe.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Einströmstutzen für eine Ansaugleitung mit einem Formkörper zur Beschleunigung der Ansaugluft und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Formkörper mit darin eingebauter Einspritzdüse.

Auf dem angedeuteten Zylinderkopf 1 einer Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, ist in Verlängerung des Ansaugkanales 2 eine rohrförmige Ansaugleitung 3 befestigt. Am Umfang 4 der Ansaugleitung 3 ist ein rohrförmiger Einströmstutzen 5 für die Verbrennungsluft verschiebbar gehalten. Zur Führung des Einströmstutzens 5 dienen mit Abstand voneinander angebrachte Laschen 6, welche mit einer im Zylinderkopf befestigten Stange 7 in Eingriff stehen. Durch Stegbleche 8 ist der Einströmstutzen 5 mit" weiteren nicht gezeigten Einströmstutzen verbunden. Nur die jeweils

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äussersten Einströmstutzen einer Zylinderreihe sind wie angegeben, durch Laschen 6 und Stangen 7 gegenüber dem Zylinderkopf geführt.

Zur Verschiebung des Einströmstutzens 5 gegenüber der Ansaugleitung 3 dient ein Stellwerk 9» das aus einem Fliehkraftregler 10 und einem hydraulischen Steuergerät 11 besteht. Der Fliehkraftregler 10, von einer Welle 12 der Brennkraftmaschine angetrieben, steht über eine federbelastete Stellmuffe 13 mit einem Verstellgestänge 14 und 15 in Verbindung, das an einem Steuerschieber 16 des hydraulischen Steuergerätes 11 angeschlossen ist. Das Gehäuse 17 des Steuergerätes enthält ferner einen Kolben 18, dessen Kolbenstange 19 in einem Lagerbock 20 ortsfest an der Maschine gehalten ist. Über Kanäle 21 und 22 können die Räume 23 und 24 vor und hinter dem Kolben 18 mit Druckmittel beschickt werden. Als Druckmittel dient Schmieröl, das dem Schmierölkreislauf der Maschine entommen wird. Das Druckmittel gelangt über eine druckseitig an den Schmierölkreislauf eingeschlossene Leitung 25 in den, zwischen Steuerbunden des Schieber 16 begrenzten, Verteilerraum 26 und strömt von dort je nach Stellung des Schiebers relativ zum Gehäuse über die Leitung 21 in den Raum 23 oder über die Leitung 22 in den Raum 24. Durch Entlüftungskanäle 27 und 28 ist der jeweils entlastende Kolbenraum 23 bzw. 24 mit einer Abströmleitung 29 verbindbar. Am Gehäuse 17 1st ein Lagerauge 30 angebracht, an welchem ein doppelarmiger Umlenkhebel 31 angelenkt ist. Der

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Umlenkhebel 31 ist um einen feststehenden Bolzen 32 schwenk-. bar gelagert. Mit dem kürzeren Arm 33 des Umlenkhebels 31 1st eine Verstellstange 3^ gelenkig verbunden, deren gegenüberliegendes Ende 35 am Einströmstutzen 5 angelenkt ist.

In der Leerlaufstellung der Brennkraftmaschine befindet sich der Einströmstutzen 5 in der in Fig. 1 gezeigten äusseren ■ und die Fliehgewichte des Drehzahlreglers 10 in ihrer inneren Stellung. Bei Drehzahlerhöhung der Maschine schwingen die Fliehgewichte um den der jeweiligen Drehzahl zugeordneten Betrag nach aussen, wodurch die Muffe 1> des Reglers mit Bezug auf die Zeichnung nach links und der Steuerschieber 16 nach rechts gleitet. Dadurch gelangt aus dem Verteilerraum 26 das Druckmittel über die Leitung 22 in den Raum 24 hinter den Kolben Dadurch folgt das Gehäuse 17 der Verstellbewegung des Steuerschieber 16 nach, bis der den Verteiierraum 26 begrenzende Steuerbund die Leitung 22 wiederum abschliesst. Die Verschiebung des Gehäuses 17 bewirkt gleichzeitig ein Verschwenken des Umlenkhebels 31 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch über die Verstellstange 34 der Einströmstutzen 5 um den anteiligen Betrag nach unten gezogen wird. Die Lage des Einströmstutzens gegenüber der Ansaugleitung entspricht somit genau der erforderlichen Stellung relativ zur Motordrehzahl. Bei einer weiteren Drehzahlerhöhung wiederholt sich das beschriebene Arbeitsspiel bis zur maximalen Motordrehzahl. Bei der zu-

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letzt genannten Drehzahl erreicht der Einströmstutzen seine innerste in Fig. 3 gezeigte Lage. Fällt die Drehzahl, so gleitet der Steuerschieber 16 nach links, so daß das Druckmittel aus dem Raum 26 über die Leitung 21 in den Raum 23 vor den Kolben 18 gelangt. Dies bewirkt eine Verschiebung des Gehäuses 17 nach links, wodurch der Einströmstutzen zwangsläufig nach aussen gleitet.

In Fig. 2 ist eine modifizierte Regeleinrichtung für das vorstehend beschriebene Stellwerk gezeigt. Dieselben Teile sind mit denselben, jedoch mit einem Index versehenen Bezugszeichen bezeichnet. Der von der Motorwelle 12' angetriebene Fliehkraftregler 10' besitzt eine federbelastende Stellmuffe 13^!* die mit einem Reglerhebel 14¹ zusammenarbeitet. Am Reglerhebel l4^! ist eine Kurvenscheibe 36 angebracht, an deren Steuerkante 37 die Rolle 38 eines Fühlhebels 39 anliegt. Der Fühlhebel 39 ist unter der Wirkung einer Druckfeder 40 an einer Konsole 4l abgestützt, an der zugleich um einen Bolzen 42 schwenkbar der Reglerhebel l4' angelenkt ist. Der Fühlhebel 39 steht über ein (der Stange 15 in Fig. 1 entsprechendes) Stellglied mit dem hydraulischen Steuergerät 11 in Verbindung. Die Wirkungsweise der Einrichtung entspricht dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel mit der Abweichung, daß die Stellung des Einströmstutzens gegenüber der zugeordneten Ansaugleitung von der Steuerkurve 37 abgeleitet wird.

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Die Pig. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher gegenüber

dem Einströmstutzen 5 der Ansaugleitung 3 ein Formkörper 43 angeordnet ist. Der Formkörper 43 an einer ortsfesten Platte 44 gehalten, besitzt eine kegelförmige Mantelfläche 45, deren Spitze 46 gegen die öffnung 47 des Einströmstutzens 5 gerichtet ist und sich in der Achse der Ansaugleitung 3 erstreckt. Bei niedrigeren Masohinendrehzahlen, d. h. wenn der Einströmstutzen 5*· wie strichpunktiert dargestellt ist, ausgefahren ist, taucht der Formkörper 43 mehr oder weniger in den Stutzen und verengt dessen Durchströmquerschnitt, so daß eine Beschleunigung der vom Arbeitskolben angesaugten Verbrennungsluft stattfindet.

In Fig. 4 ist der Einbau einer Einspritzdüse 48 in,die Spitze 46* eines Formkörpers 43* gezeigt. Der übrige Aufbau mit der Ansaugleitung 3 und dem Einströmstutzen 5 entspricht dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele begrenzt. Bzw. kann das hydraulische Steuergerät auch an ein anderes Drucksystem der Brennkraftmaschine angeschlossen werden.

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Claims

N 39 Patentansprüche

1. Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen mit einem teleskopisch gegenüber der Saugleitung geführten Einströmstutzen für die Verbrennungsluft, welcher in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl unter Vermittlung eines Stellwerkes verschiebbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmstutzen (5) mit steigender Maschinendrehzahl im Sinne einer Verkürzung der Ansaugleitung (3), unter der Wirkung eines hydraulischen Steuergerätes (11) verschiebbar geführt ist, das an ein von der Brennkraftmaschine betriebenes Druckmittelsystem angeschlossen, im Stellwerk (9) zwischen dem Drehzahlregler (10) und dem Einströmstutzen angeordnet ist.

2. Ansaugleitung nach Anspruch 1, für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zueinander angeordneten Einströmstutzen (5) einer Zylinderreihe (l) starr untereinander gekoppelt über eine Betätigungsstange (34) mit dem Stellhebel (31) des für sämtliche Ansaugleitungen , (3) gemeinsamen hydraulischen Steuergerätes (11) verbunden sind.

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5. Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (11) einen vom Drehzahlregler (10, 10¹) beeinflußten Steuerschieber (l6) für einen ortsfest angelenkten Kolben (18) besitzt und druckseitig an den Schmierölkreislauf der Maschine derart angeschlossen ist, daß das den Schieber (l6) und den Kolben (18) enthaltende Gehäuse (17) den Stellbewegungen des Drehzahlreglers (10, 10^f) folgt.

4. Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Stellbewegung des Drehzahlreglers (lO¹) auf den Steuerschieber (16) des Steuergerätes (11), unter Vermittlung einer Kurvenscheibe erfolgt.

5. Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem Reglerhebel (l4^f) verbundenen Kurvenscheibe (36) die Rolle (38) eines FUhI-hebels (39) anliegt, welche, unter der Wirkung federnder Mittel (40) gehalten, in das Stellwerk (9) eingreift.

6. Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmstutzen (5) mit steigender Maschinendrehzahl im Sinne einer Verkürzung der

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Ansaugleitung (3) gegenüber einem ortsfest gehaltenen Formkörper (43) zur Veränderung seines Drehströmquerschnittes angeordnet ist.

7. Ansaugleitung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper eine kegelförmige Mantelfläche (45) besitzt, deren Spitze (46) gegen den Einströmstutzen (5) gerichtet, sich in der Achse der Ansaugleitung (j5) erstreckt.

8. Ansaugleitung nach Anspruch 6 und 7 für Einspritzbrennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (45) die Einspritzdüse (48) enthält bzw. einen Teil der Einspritzdüse bildet.

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