DE1904378B - Einsatz zur Erzeugung einer Drallbewegung der Zylinderfüllung einer Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatz zur Erzeugung einer Drallbewegung der Zylinderfüllung einer Kolbenbrennkraftmaschine um die Zylinderachse mit einer in den Einlaßkanal hineinragenden Blende, die im Bereich des Ventilsitzes des Einlaßventils angeordnet ist. wobei die Blendenöffnung zur Ventilachse parallel, jedoch radial versetzt angeordnet und kreisförmig begrenzt ist.

Es ist bekannt, daß bei Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung nach dem Dieselverfahren ein Drall der im Zylinder befindlichen Luftfüllung einen guten Verlauf der Verbrennung im Zylinder mit rauchfreiem Betrieb und gutem thermischen Wirkungsgrad der Maschine unterstützt. Der Drall soll möglichst wenig Wirbel enthalten, da bei einer Verwirbelung an verschiedenen Stellen die Drallwirkunjen gegenseitig aufgehoben werden und Zonen mit ruhender La't entstehen.

Die einzige bisher zu einer einwandfreien Drallbewegung der Zylinderfüllung in diesem Sinne füllrende Maßnahme war die Verwendung von Schirmventilen. Dabei wurden Einlaßventile auf einem Teil ihres Umfanges mit einem schirmartigen Aufbau versehen. Das hatte jedoch den wesentlichen Nachteil, daß besondere Ventile verwendet werden maßten. die außerdem noch durch eine besondere Führung in ihrer Lage gegen eine Drehung gesichert werden inußtcn. Die fehlende Drehbewegung des Ventils >virkt sich jcuoch nachteilig auf dessen Lebensdauer aus.

Es ist auch z. B. nach der schweizerischen Patentschrift 345 197 und der b tischen Patentschrift 882 70ή vorgeschlagen worden, eine derartige Drallbewegung durch eine besondere, komplizierte Kanalführung des Einlaßkanals im Zylinderkopf zu erreichen. Dabei werden auch im Bereich des Ventilsitzes verschiedene Einsätze verwendet, welche die Bildung der Drallbcwegung unterstützen sollen. Die besondere Ausbildung von Kanälen verteuert wesentlich den Zylinderkopf, der an sich bereits ein Kornpliziertes Gußstück ist. Außerdem hat es sich erwiesen, daß die Führung von Kanälen vor dem Ventil auf die Drallbewegung wenig Einfluß hat.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Einsatzes der erwähnten Art zum Ziel, welcher bereits allein, unter Verwendung eines normalen Einlaßventiles, die zuverlässige Bildung einer Drallbewegung der Zylinderfüllung gestattet, ohne daß dabei besondere Kanalformen für den Einlaßkanal erforderlich wären. Insbesondere soll der Einsatz dadurch auch bei Motoren bestehender Konstruktion verwendbar sein.

Der erfindungsgemäße Einsatz, durch welchen dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Blende auf der Anströmseite durch eine ebene, zur Vcntilachsc senkrechte Fläche begrenzt ist, die gegenüber der Blendenöffnung eine scharfe Kante aufweist.

Versuche haben gezeigt, daß in einem derart ausgebildeten Einsatz überraschenderweise eine Strömung entsteht, durch welche im Zylinder eine wenig Wirbel enthaltende Drallbewegung erzielt werden kann.

Die scharfe Kante der Blendenöffnung verhindert nämlich bei allen Betriebszuständen, d. h. bei kleineren wie bei größeren Luftgeschwindigkeiten ein Anschmiegen der Luftströmung an die Wand der Blendenöffnung, so daß eine maximale Ablenkung des Luftstromes in der gewünschten Richtung einstellt.

Dadurch sind im Zylinder Umfangsgeschwindigkeiten erreichbar, die wesentlich größer sind als es für die Unterstützung des Brennvorganges erforderlich ist, und zwar bei beliebig geformten Einlaßk-.i nälen und mit normalen Einlaßventilen ohne Schirm. Die durch den Einsatz entstehende Vergrößerung de-Strömunuswiderstandes ist vernachlässigbar klein. Der erfindungsgemäße Einsatz eignet sich daher Iv sonders zum Einbau in bestehende Motoren, deren Rauchverhalten und Verbrennung verbessert werden sollen. Außerdem hat es sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Einsatz auf Abweichungen der Lander "Blendenöffnung von der Sollstellung in Umfangsrichtung wenig empfindlich ist. Dadurch wird der Einbau der Einsätze wesentlich vereinfacht. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Einsatzes bestellt darin, daß er leicht auswechselbar ist. Somit kann durch einfache Versuche die jeweils günstigste Form des Einsatzes für die vorliegenden Verhältnis·,..· bestimmt werden.

Die Erfindung wird an Hand von in der Zeich nun« darsestellfen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Zylinderkopfes entsprechend der Schnittlinie I-I in der F i g. 2 mit dem erfindungsgemäßen Einsatz,

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie H-II in der F i g. 1 und

F i g."3 einen Einsatz mit einer bevorzugten Form der Blendenöffnung.

In der Fig. I ist der Zylinderkopf 1 einer Viertakt-Dicselbrcnnkraftmaschine dargestellt, in welchem ein Einlaßkanal 2 ausgebildet ist. Am Ende des Einlaßkanals 2 befindet sich eine Bohrung 3, in welcher ein Einsatz 4 mit u^em kegeligen Ventilsitz 5 eingepreßt ist. Koaxial zum Ventilsitz 5 ist eine Ventilführung 6 ausgebildet, von der aus Gründen der Anschaulichkeit nur das untere Ende dargestellt ist. Für den Betrieb wird in an sich bekannter Weise in der Ventilführung 6 ein Einlaßventil gleitend befestigt, welches sich wahlweise gegen den Ventilsitz 5 abstützt und die Mündung des Einlaßkanals 2 abschließt. Dieses Ventil ist aus Anschaulichkeitsgründen ebenfalls nicht dargestellt. Außerdem ist der Zylinderkopf 1 entsprechend der Darstellung in der F i g. 2 mit einem in bekannter Weise ausgebildeten Auslaßkanal 7 versehen.

Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, ist im Einsatz 4 eine Blende 8 ausgebildet. Die Blende 8 deckt in Form einer Sichel, deren innerer Radius R größer als der Radius der Öffnung des Einsatzes 4 ist, den Querschnitt des Einlaßkanals 2 an seiner Mündung ab. Die Blende 8 ist dabei so angeordnet, daß der Flächenschwerpunkt ihrer Blendenöffnung 9 gegenüber der Ventilachse 10 in Umfangsriehüing des Zylinders 11 versetzt ist.

Die gemäß der F i g. 1 und 2 im Einsatz 4 ausgebildete Blende 8 bewirkt beim Ansaugen der Zylinderladung die Entstehung einer im Sinne des Pfeiles P drehenden Strömung im Zylinder 11. Diese Strömung bleibt zufolge ihrer Trägheit auch nach dem Schließen des Einlaßventils und während der Einspritzung des Brennstoffes bestehen.

Bei der Ausführung nach den Fig. I und 2 besteht die Blende 8 mil dem Einsatz 4 aus einem Stilck. Es versteht sich jedoch, daß sie auch nls ein besonderer

feil ausgebildet und zwischen dem Zylinderkopf 1 lind einem Ventilsitzring eingeklemmt sein kann.

Nach F i g. 3 hat eine Blende 20 eine runde Blendenöffnung 21 mit einem Durchmesser el, deren Mittelpunkt Λ-/ in der lichten Öffnung des Einsatzes 4 niit dem Durchmesser D um einen Betrag »t·« exzentrisch angeordnet ist. Die Exzentrizität -.h'« ist dabei Hi gewähk, daß die Blendenöffnung 21 mit dem Purchmesser el an einer Seite den Rand der öffnung des Einsatzes 4 mit dem Durchmesser D bzw. des fiirilnßkanals 2 beiührt. Durch fortschreitende Verkleinerung des Durchmessers el können bei dieser Ausführung Drehbewegungen mit einer Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl erreicht werden, die weit über das hinaus gehen, was für die Unterstützung des Brennvorganges im Zylinder nützlich und erforderlich ist. Bei bestimmten Motoren mit Bohrungen von 250 bzw. 200 mm und Höch?tdrehzahlen von 750 bzw. 1200 U/min wurden mit Rücksicht auf die Verbrennung günstigste Verhältnisse bei einem Wert von J/D = 0,86 erhalten.

Versuche haben gezeigt, daß durch die erfindungsgemäß vorgesehene Blende 8 eine einwandfreie und intensive Drallbewegung des Zylinderinhaltes erreichmäRia uroße Abweichungen ihrer Luge von der genauen' Laue in Umfangsrichtung mein empr.ndlu.-l> ist Sie braucht daher nicht mit besonderer Genauigkeit eingebaut zu werden, was die Konen des Einbau«, wesentlich verbilligt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einsatz zur Erzeugung einer Drallbewegum; der' Zylinderfüllung einer Kolbenbrennkraltmaschine um die Zylinderachse mit einer m der, Einlaßkanal hineinragenden Blende die im Bereich des Ventilsitzes des Einlaßventils angeordnet in wobei die Blendenöffnung zur Ventilachs.· parallel, jedoch radial versetzt angeordnet und kreisförmig begrenzt ist. i a du r c h ge k e η η zeichnet, daß die Blende (8, 20) auf der Ansirömseite durch eine ebene, zur Vent.lachse (10) senkrechte Fläche begrenzt ist, die gegenüber der Blendenöffnung (9. 21) eine scharfe Kante aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen