DE19619782A1 - Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zur Herstellung eines Ansaugleitungsabschnitts einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zur Herstellung eines Ansaugleitungsabschnitts einer VerbrennungskraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Einlaßsystem für eine Verbrennungs
kraftmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines Ansaug
leitungsabschnitts einer Verbrennungskraftmaschine. Das Ein
laßsystem und das Herstellungsverfahren sind besonders zur
Verwendung bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Schicht
ladung geeignet.
In den letzten Jahren wurde viel Forschungs- und Entwicklungs
arbeit bei Verbrennungskraftmaschinen mit Schichtladung durch
geführt, bei denen ein vertikaler Wirbel, d. h. eine Wälzströ
mung in der Verbrennungskammer während des Ansaughubes gebil
det wird, um eine effiziente Kraftstoffverbrennung in der
Verbrennungskammer zu ermöglichen.
Eine solche bekannte Verbrennungskraftmaschine, bei der die
Wälzströmung bis zu einem späteren Stadium eines darauffolgen
den Verdichtungshubes aufrechterhalten wird, ist in Fig. 20
gezeigt.
Fig. 20 zeigt den Aufbau eines Zylinders 1A der Verbrennungs
kraftmaschine, der so ausgestaltet ist, daß Wälzströmungen
erzeugt werden. Fig. 20 zeigt außerdem einen sich hin- und
herbewegenden Kolben 2, einen Einlaßkanal 4, eine Einlaßkanal
öffnung 4A und eine Verbrennungskammer 7.
Die Verbrennungskammer 7 ist zwischen der Oberwand des in den
Zylinder 3A eingesetzten Kolbens 2 und der unteren Wand des
Zylinderkopfes 3 ausgebildet. Die Einlaßkanalöffnung 4A ist so
in dem Zylinderkopf 3 ausgebildet, daß der Einlaßkanal 4 über
die Einlaßkanalöffnung 4A in die Verbrennungskammer 7 mündet.
Bei Dieselmotoren, bei denen hauptsächlich Dieselkraftstoff
oder dergleichen verwendet wird, ist es gängige Praxis gewor
den, den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer einzu
spritzen und einer Selbstzündung durch verdichtete Luft in der
Verbrennungskammer zu unterwerfen, um die Leistung zu erhal
ten.
In der letzten Zeit wurden außerdem verschiedene Benzinmotoren
mit Zylindereinspritzung vorgeschlagen, bei denen der Kraft
stoff direkt in jede Verbrennungskammer eingespritzt wird, um
das Ansprechverhalten der Motoren zu verbessern.
Eine spezielle Ausbildung eines solchen Benzinmotors mit
Zylindereinspritzung wird im folgenden kurz beschrieben. Bei
einem Benzinmotor mit Zylindereinspritzung ist eine Zündkerze
als Zündeinrichtung erforderlich. Diese Zündkerze ist in der
Verbrennungskammer angeordnet. Außerdem ist in dem Zylinder
kopf eine Einspritzeinrichtung beispielsweise auf der Seite
des Einlaßventils angeordnet.
Bei einer solchen Verbrennungskraftmaschine mit Zylinderein
spritzung ist es außerdem erwünscht, den Kraftstoffverbrauch
dadurch zu verbessern, daß eine Wirbelströmung von Ansaugluft
in der Verbrennungskammer gebildet wird und eine Magerver
brennung mit einem Luft/Kraftstoffgemisch durchgeführt wird,
das magerer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffge
misch.
Bei einer solchen Konstruktion wurde deshalb Wert auf die
Bildung der Wirbelströmung der Ansaugluft gelegt. Hierzu wird
die Ansaugluftströmung aus dem Einlaßkanal möglichst parallel
zur unteren Wand des Zylinderkopfs eingeführt und dann dazu
gebracht, sich entlang der Innenumfangswand des Zylinders so
zu bewegen, daß eine wirbelähnliche Ansaugluftströmung gebil
det wird.
Bei einer solchen Konstruktion ist es jedoch zur Bildung der
wirbelähnlichen Ansaugluftströmung erforderlich, den Einlaßka
nal so parallel wie möglich zur unteren Wand des Zylinderkopfs
anzuordnen. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Zylinder
einspritzung verbleibt daher kein ausreichender Platz zur
Anordnung der Einspritzeinrichtung.
Es wurde daher beispielsweise in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung (Kokai) Nr. HEI-6-146886 in Betracht gezogen,
einen starken vertikalen Wirbel (Wälzströmung) so in der
Verbrennungskammer zu bilden, daß die Verbrennungskraftmaschi
ne auch in einem Magerbetriebsmodus stabil betrieben werden
kann.
Mit dieser Technik läßt sich jedoch die Bildung eines ver
tikalen Wirbels mit hohem Wälzgrad ziemlich schlecht errei
chen, da der Einlaßkanal in Richtung der Mittelachse des
zugeordneten Zylinders gekrümmt ist.
Um mit diesem Problem fertigzuwerden, wurde die in Fig. 20
gezeigte Konstruktion vorgeschlagen, bei der der Einlaßkanal
von der Mittelachse des entsprechenden Zylinders so weggebogen
(oder weggeneigt) ist, daß ein vertikaler Wirbel mit einem
hohen Wälzgrad sicher gebildet werden kann.
Es besteht jedoch auch bei dieser Technik das Problem, daß die
Bildung einer Wirbelströmung mit ausreichender Stärke schwie
rig wird, wenn das Volumen der Verbrennungskammer einen be
stimmten Wert überschreitet.
Wenn das Volumen der Verbrennungskammer groß wird, wird die in
den Zylinder angesaugte Ansaugluftströmung stärker. Wie es in
Fig. 20 gezeigt ist, trifft die Ansaugluftströmung beim Ein
tritt in den Zylinder 1A aus dem Einlaßkanal 4 auf einen Kopf
abschnitt 61a eines Einlaßventils 61, so daß die Ansaugluft
strömung zu beiden Seiten des Kopfabschnitts 61a verzweigt
wird. Das Einlaßventil 61 bildet daher einen Ansaugwiderstand
und wirkt sich ungünstig auf die Bildung eines vertikalen
Wirbels in dem Zylinder 1A aus.
Bei einer solchen Verbrennungskraftmaschine mit Schichtladung
ist es erwünscht, die Ansaugluftströmung mit minimalen Störun
gen in die Verbrennungskammer 7 einzuführen, damit die Bildung
einer geschichteten Wälzströmung mit der Ansaugluftströmung
vereinfacht wird.
Der Einlaßkanal 4 ist mit dem Einlaßventil 61 versehen. Ein
Teil der Ansaugluftströmung kann deshalb auf den Schaftab
schnitt 61b auftreffen, so daß die Ansaugluftströmung gestört
werden kann. Wenn ein Teil der Ansaugluftströmung auf den
Schaftabschnitt 61b auftrifft, treten nämlich Wirbel in der
Strömung hinter dem Schaftabschnitt 61b auf, wodurch ein
Bereich gebildet wird, in dem die Ansaugluftströmung eine
geringere Geschwindigkeit hat.
Deshalb wird die Strömungsgeschwindigkeit hinter dem Schaft
abschnitt 61b kleiner, und es findet ein wesentlicher Strö
mungsverlust statt. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß die
Bildung von starken Wälzströmungen in der Verbrennungskammer
verhindert wird. Zur Bildung einer starken Wälzströmung, d. h.
im weiteren Sinne auch zur Verbesserung der Wirkung der An
saugluftströmung, ist es erforderlich, eine Störung der An
saugluftströmung durch den Schaftabschnitt 61b zu verhindern.
Die Integrierung eines erhöhten Abschnitts, der sich zur
Unterdrückung einer Störung der Ansaugluftströmung von der
Innenumfangsfläche des Einlaßkanals 4 in einen Strömungskanal
erstreckt, bringt das Problem mit sich, daß beim Gießen bauli
che Abweichungen auftreten können, was möglicherweise zur
Folge hat, daß die Wirksamkeit der Ansaugluftströmung inner
halb der einzelnen Einlaßkanäle unterschiedlich ist.
Außerdem hat ein Einlaßkanal im allgemeinen einen komplexen
Innenaufbau. Es ist deshalb nicht leicht, in einem solchen
Einlaßkanal einen erhöhten Abschnitt mit vorgegebenen Dimen
sionen zu bilden. Die Bildung eines solchen erhöhten Ab
schnitts erfordert außerdem mehr Arbeitsaufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Einlaßsy
stem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Ansaugleitungs
abschnitts für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die
den Ansaugwiderstand des Einlaßventils verringern, eine
gleichmäßige Ansaugluftströmung in den Zylinder ermöglichen
und die Bildung eines vertikalen Wirbels mit ausreichender
Stärke gewährleistet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die
erste Ausführungsform eines Einlaßsystems mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
dieser ersten Ausführungsform sind Gegenstand der Patentan
sprüche 2 bis 6.
Die Ausgestaltung der ersten Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Einlaßsystems ermöglicht es, den Ansaugwiderstand
gegen die Ansaugluftströmung beim Eintritt der Ansaugluft
strömung in die Verbrennungskammer wesentlich zu verringern
und einen starken vertikalen Wirbel in der Verbrennungskammer
zu bilden. Auch wenn die Verbrennungskammer der Verbrennungs
kraftmaschine ein relativ großes Volumen hat, kann ein aus
reichender vertikaler Wirbel gebildet werden, was den Vorteil
mit sich bringt, daß ein stabiler Verbrennungszustand auch
dann erhalten werden kann, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis
magerer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhält
nis. Außerdem kann die Ansaugluftströmung in der Hälfte auf
der Seite der Bezugsebene sicher verstärkt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch die
zweite Ausführungsform des Einlaßsystems nach Patentanspruch
11 gelöst, die in Patentansprüchen 7 bis 25 vorteilhaft wei
tergebildet ist.
Bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ein
laßsystems ist das Begradigungselement stromabwärts des
Schaftabschnitts in dem Einlaßkanal angeordnet, um die An
saugluftströmung in der Nähe des Schaftabschnitts zu begradi
gen. Hiedurch ist es möglich, eine Störung der Strömung hinter
dem Schaftabschnitt zu verhindern, wenn die Ansaugluftströmung
in der Nähe des Schaftabschnitts innerhalb des Einlaßkanals
vorbeiströmt. Unabhängig von der Ausbildung des Einlaßkanals
kann der Strömungsverlust verringert werden, wodurch es mög
lich ist, die Ansaugleistung zu verstärken.
Wenn die Bildung einer Wälzströmung in dem Zylinder durch die
Ansaugluftströmung erwünscht ist, wird es durch die Begradi
gung der Ansaugluftströmung ermöglicht, eine starke Wälzströ
mung in dem Zylinder (Verbrennungskammer) zu erzeugen. Durch
Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubes kann ein
Magerbetrieb sicher durchgeführt werden, wobei von der Wälz
strömung Gebrauch gemacht wird. Nach Zusammenbruch der Wälz
strömung kann sich eine stärkere Störung entwickeln. Diese
Störung nach dem Zusammenbruch kann vorteilhaft zur Zerstäu
bung und Vermischung des Kraftstoffes verwendet werden, wodurch
die Verbrennung verbessert wird. Dies hat den Vorteil, daß ein
sicherer stöchometrischer Betrieb durch Kraftstoffeinsprit
zung während des Ansaughubes durchgeführt werden kann.
Außerdem ist der Schaftabschnitt so angeordnet, daß er be
züglich des Einlaßkanals in Richtung einer Seite des Einlaßka
nals an seiner stromaufwärtigen Seite geneigt ist. Die Achse
der durch den Einlaßkanal hindurchgehenden Ansaugluftströmung
ist zu einer Seite der Mittelachse des Einlaßkanals geneigt.
Dies ermöglicht die Bildung einer stärkeren Wälzströmung in
der Verbrennungskammer. Es ist beispielsweise möglich, durch
Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubes einen
sichereren Magerbetrieb durchzuführen, wobei von der Wälz
strömung Gebrauch gemacht wird. Nach dem Zusammenbruch der
Wälzströmung kann sich eine stärkere Störung entwickeln. Diese
Störung nach dem Zusammenbruch kann vorteilhaft zur Zerstäu
bung und Vermischung des Kraftstoffs genutzt werden, wodurch
die Verbrennung gefördert wird. Der stöchometrische Betrieb
kann deshalb sicherer durch Kraftstoffeinspritzung während des
Ansaughubes durchgeführt werden.
Außerdem ist der Einlaßkanal so angeordnet, daß er sich ent
lang der Achse des Zylinders auf einer Seite der Bezugsebene
erstreckt, die die Zylinderachse enthält. Ein äußerer Bereich
des Einlaßkanals ist deswegen unbesetzt, weshalb genügend
Platz zur Anordnung eines Anbringungsabschnitts für eine
Einspritzeinrichtung bleibt, an dem eine Einspritzeinrichtung
zur Einspritzung von Kraftstoff angebracht wird.
Sowohl der Befestigungsabschnitt für die Einspritzeinrichtung
(einschließlich der Einspritzeinrichtung selbst) als auch die
Zündkerze können deshalb optimal angebracht werden.
Es ist außerdem möglich, die Ansaugluftströmung hinter dem
Schaftabschnitt dadurch zu begradigen, daß das Begradigungs
element als konvexer Abschnitt ausgebildet wird, der so an
geordnet ist, daß er sich von der Innenwand des Einlaßkanals
in Richtung der stromabwärtigen Seite des Schaftabschnitts
erstreckt. Das Begradigungselement kann in einem vorher be
stimmten Abstand von dem Schaftabschnitt stromabwärts des
Schaftabschnitts angeordnet werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch das
Verfahren zur Herstellung des Ansaugleitungsabschnitts einer
Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentan
spruchs 16 gelöst, das in dem Patentanspruch 17 vorteilhaft
weitergebildet wird. Mit diesem Verfahren kann das Einlaßsy
stem einer Verbrennungskraftmaschine mit einfachen Schritten
hergestellt werden, wodurch die Herstellungskosten verringert
werden.
Ein noch einfacheres Verfahren zur Herstellung eines Ansaug
leitungsabschnitts ist Gegenstand des Patentanspruchs 18.
Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
durch eine dritte Ausführungsform des Einlaßsystems mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 31 gelöst, die in den Patent
ansprüchen 32 bis 34 vorteilhaft weitergebildet ist.
Bei dieser dritten Ausführungsform des Einlaßsystems wird der
der Ansaugluftströmung entgegengesetzte Ansaugwiderstand beim
Eintritt der Ansaugluftströmung in die Verbrennungskammer
deutlich reduziert, was den Vorteil mit sich bringt, daß in
der Verbrennungskammer ein vertikaler Wirbel gebildet werden
kann. Ein ausreichender vertikaler Wirbel kann auch dann
gebildet werden, wenn die Verbrennungskammer der Verbrennungs
kraftmaschine ein relativ großes Volumen aufweist. Dies hat
den Vorteil, daß ein stabiler Verbrennungszustand auch bei
einem Luft/Kraftstoffverhältnis erreicht werden kann, das
geringer ist als das stöchometrische Luft/Kraftstoffverhält
nis. Außerdem kann die Strömung in der auf der Seite der Be
zugsebene liegenden Hälfte des Einlaßkanals sicher verstärkt
werden.
Darüber hinaus ist es möglich, Störungen in der Strömung
hinter dem Schaftabschnitt zu unterdrücken, wenn die Ansaug
luftströmung in der Nähe des Schaftabschnitts in dem Einlaßka
nal vorbeiströmt. Unabhängig von der Ausbildung des Einlaßka
nals kann ein Strömungsverlust verringert werden, wodurch es
möglich ist, die Ansaugleistung zu verbessern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Einlaßsystems für
eine Verbrennungskraftmaschine,
Fig. 2 eine schematische Gesamtansicht des inneren Aufbaus
der ersten Ausführungsform des Einlaßsystems;
Fig. 3 eine Vorderansicht, die die Einlaßkanäle der ersten
Ausführungsform des Einlaßsystems zeigt;
Fig. 4A bis Fig. 4I Querschnittsansichten in Richtung der
Pfeile IVA-IVA bis IVI-IVI von Fig. 2 bzw. 3
eines Einlaßkanals der ersten Ausführungsform des
Einlaßsystems und eine zugeordnete Zündkerze;
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht, die den
Gesamtaufbau der ersten Ausführungsform des Einlaßsy
stems zeigt;
Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Wir
kungsweise der ersten Ausführungsform des Einlaßsy
stems;
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Kennwerte der ersten
Ausführungsform des Einlaßsystems;
Fig. 8A bis 8J, die Fig. 4A bis 4I gleichen, eine Modifizie
rung der ersten Ausführungsform des Einlaßsystems;
Fig. 9 eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus
einer zweiten Ausführungsform des Einlaßsystems;
Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht, die die wesent
lichen Merkmale der zweiten Ausführungsform des Ein
laßsystems zeigt;
Fig. 11 den Schnitt XI-XI von Fig. 10;
Fig. 12A bis 12D schematische Teilquerschnittsansichten, die
die Modifizierungen der zweiten Ausführungsform des
Einlaßsystems zeigen und jeweils dem Querschnitt in
Richtung der Pfeile XI-XI von Fig. 10 entsprechen;
Fig. 13 eine schematische Teilansicht einer weiteren Modifi
zierung der zweiten Ausführungsform des Einlaßsystems
mit einem konvexen Abschnitt;
Fig. 14 eine schematische Teilansicht einer weiteren Modifi
zierung der zweiten Ausführungsform des Einlaßsystems,
die einen anderen konvexen Abschnitt zeigt;
Fig. 15 eine schematische Querschnittsansicht, die eine weite
re Modifizierungsform der zweiten Ausführungsform des
Einlaßsystems zeigt und Fig. 11 entspricht;
Fig. 16 ein Diagramm, das die verbessernden Auswirkungen auf
einen Wälzgrad erläutert, die durch die zweite Aus
führungsform des Einlaßsystems erreicht werden;
Fig. 17 eine schematische Teilquerschnittsansicht eines Ein
laßabschnittes einer Verbrennungskraftmaschine zur
Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines
Ansaugleitungsabschnittes der Verbrennungskraftmaschi
ne;
Fig. 18 den Schnitt XVIII-XVIII von Fig. 17;
Fig. 19 eine schematische Querschnittsansicht, die den Gesamt
aufbau einer dritten Ausführungsform des Einlaßsystems
zeigt;
Fig. 20 eine schematische Ansicht einer Verbrennungskraftma
schine mit Zylindereinspritzung.
Der Aufbau der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Einlaßsystems ist in den Fig. 1 bis 8J gezeigt.
Eine Verbrennungskraftmaschine mit Zylindereinspritzung weist
einen Zylinderkopf 1 mit vier Ventilen pro Zylinder 3A auf,
wobei bei jedem Zylinder 3A jeweils zwei Einlaß- und zwei Aus
laßventile vorgesehen sind.
In den Fig. 2 und 5 ist gezeigt, daß zwischen einem Kolben
2 und dem Zylinderkopf 1 eine Verbrennungskammer 7 ausgebildet
ist. In dem Zylinderkopf 1 der Verbrennungskammer 7 sind ein
Einlaßkanal 4 und ein Auslaßkanal 5 angeordnet. Zur Verein
fachung ist in den Zeichnungen nur ein Einlaßkanal 4 gezeigt,
obwohl jede Verbrennungskammer 7 mit zwei Einlaßkanälen 4 ver
sehen ist. Dies gilt auch für die Auslaßkanäle 5.
Außerdem sind ein Einlaßventil 61 und ein Auslaßventil (nicht
gezeigt) in Öffnungen 4A, 5A der Einlaß- bzw. Auslaßkanäle 4,
5 angeordnet, die in die Verbrennungskammer 7 münden. Die
Öffnungen 4A, 5A werden durch die Einlaß- bzw. Auslaßventile
4, 5 geöffnet oder geschlossen. Fig. 2 zeigt, daß außerdem
eine Ventilschaftführung 51 für das Einlaßventil 61 vorgesehen
ist.
In Fig. 5 ist gezeigt, daß die Verbrennungskammer 7 auf einer
Seite einer Bezugsebene 40 mit zwei Einlaßkanälen 4 versehen
ist. Die Bezugsebene 40 ist eine imaginäre Ebene, die die
Mittelachse 42 des Zylinders 3A und die Mittelachse der Kur
belwelle (nicht gezeigt) enthält. Auf der anderen Seite der
Bezugsebene 40 sind zwei Auslaßkanäle 5 (siehe Fig. 2) an
geordnet. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist außerdem eine
Zündkerze 20 über ein Kerzenbefestigungsloch 1B an oder in der
Nähe der Mitte des oberen Abschnitts der Verbrennungskammer 7
angeordnet, d. h. in der Bezugsebene 40.
Die Fig. 1 bis 3 und 5 zeigen, daß jeder Einlaßkanal 4 so
angeordnet ist, daß er sich von dem Zylinderkopf 1 im wesent
lichen nach oben erstreckt. Wie es in den Fig. 1 und 2
gezeigt ist, ist er bezüglich einer Befestigungsfläche des
Zylinderkopfs 1 etwas geneigt angeordnet. Der einlaßventilsei
tige obere Abschnitt der Verbrennungskammer 7 der Verbren
nungskraftmaschine hat daher die Form eines Pultdaches.
In den Fig. 5 und 6 ist gezeigt, daß der Zylinderkopf 1 auf
der Seite der Einlaßkanäle 4 mit einer Einspritzeinrichtung
(Kraftstoffeinspritzventil) 18 für eine Zufuhr von Kraftstoff
in die Verbrennungskammer 7 versehen ist. Diese Einspritz
einrichtung 18 ist mit einer Einspritzdüse 18A versehen, die
an dem freien Endabschnitt der Einspritzeinrichtung 18 der
Verbrennungskammer 7 gegenüberliegend so angeordnet ist, daß
der Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 7 eingespritzt
wird.
Die Einspritzeinrichtung wird beispielsweise durch ein Steuer
gerät (nicht gezeigt) gesteuert, wodurch der Kraftstoff in
vorherbestimmten Mengen zu vorherbestimmten Einspritzzeitpunk
ten eingespritzt wird.
Es wird nun der Befestigungsabschnitt der Einspritzeinrichtung
18 beschrieben. Da die zwei Einlaßkanäle 4 so angeordnet sind,
daß sie sich von dem Zylinderkopf 1 aus im wesentlichen in
vertikaler Richtung erstrecken, ist um die Öffnung 4A des
Einlaßkanals 4 genügend Platz zur Anbringung der Einspritz
einrichtung 18 vorhanden. Es ist ein großer Spielraum zur
Festsetzung der Lage der Einspritzeinrichtung 18 bezüglich der
Zündkerze 20 vorhanden, wodurch es möglich ist, die Einspritz
einrichtung 18 an einer Stelle anzuordnen, die zur Einsprit
zung des Kraftstoffs optimal ist.
Wie obenstehend beschrieben wurde, ist der Kolben 2 passend in
den Zylinder 3A eingesetzt. Ein ausgesparter Abschnitt (ge
krümmter Abschnitt) 2A ist in dem oberen Abschnitt des Kolbens
2 ausgebildet, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Dieser ausgespar
te Abschnitt 2A ist in dem oberen Abschnitt des Kolbens 2 in
einem Bereich angeordnet, der unterhalb der Einlaßkanäle 4
liegt, und wird von einer nach unten gerichteten, konvex
gekrümmten Fläche gebildet.
Der ausgesparte Abschnitt 2A ist an einer Stelle angeordnet,
die bezüglich der Bezugsebene 40 in Richtung der Einlaßkanäle
4 versetzt ist, und hat beispielsweise eine sich nach unten
erstreckende, konvex gekrümmte sphärische Form.
Auf der Seite unterhalb der Auslaßkanäle 5 ist der obere
Abschnitt des Kolbens 2 als auslaßventilseitige Oberwand 2B
ausgebildet, die angrenzend an den ausgesparten Abschnitt 2A
auf einem höheren Niveau als dieser angeordnet ist. Die aus
laßventilseitige Oberwand 2B ist mit dem ausgesparten Ab
schnitt 2A verbunden.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wird deshalb eine kompakte
Verbrennungskammer 7A mit einer Form gebildet, die von dem
ausgesparten Abschnitt 2A des Kolbens 2, der Innenwand 1A des
Zylinders und dem Zylinderkopf 1 umgeben wird, wenn der Kolben
2 seine Stellung erreicht hat, die der Beendigung des Ver
dichtungshubs entspricht.
Bei dieser Verbrennungskraftmaschine mit direkter Zylinderein
spritzung ist jeder Einlaßkanal 4 so ausgebildet, daß er
teilweise einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt
hat, wie es in den Fig. 1 und 4A gezeigt ist.
Der Einlaßkanal 4 mit dem im wesentlichen halbkreisförmigen
Querschnitt bzw. einem im wesentlichen dreieckförmigen Quer
schnitt ist so ausgebildet, daß er auf seiner stromaufwärtigen
Seite nicht halbkreisförmig ist und in Richtung seines strom
abwärtigen Endes im wesentlichen halbkreisförmig wird, wie es
in den Fig. 4A bis 4I gezeigt ist. Darüber hinaus sind die
in den Fig. 4A bis 4I gezeigten Querschnittsformen so
gestaltet, daß sie gleichmäßig miteinander verbunden sind, um
eine wesentliche Störung der Ansaugluftströmung zu vermeiden.
Außerdem ist der Einlaßkanal 4 so ausgebildet, daß er in der
Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 eine im wesentlichen
halbkreisförmige Gestalt hat, wie es in Fig. 4A gezeigt ist.
Diese halbkreisförmige Form ist so ausgebildet, daß eine
Hälfte eines quer verlaufenden Querschnitts des Einlaßkanals
4, die der Bezugsebene 40 zugewandt ist, breiter ist als die
andere Hälfte. Genauer gesagt ist der Einlaßkanal 4 so ausge
bildet, daß ein gerader Abschnitt (d. h. verbreiterter Ab
schnitt) der halbkreisförmigen Form der Mittelachse 42 (siehe
Fig. 5) des Zylinders 3A zugewandt und ein Kreisbogenabschnitt
des halbkreisförmigen Abschnitts der Seitenwand 1A des Zylin
ders 3A zugewandt ist.
Die Fig. 1, 2 und 6 zeigen, daß der Einlaßkanal 4 dahinge
gen in seiner der Bezugsebene 40 zugewandten Hälfte und in der
Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 mit einem erhöhten Ab
schnitt 60 versehen ist, der als Führungsabschnitt für eine
gleichmäßige Führung der durch den Einlaßkanal 4 geströmten
Ansaugluftströmung von der Öffnung 4A des Einlaßkanals in
Richtung der Innenwand 1A des Zylinders 3A dient. Bei einer
Betrachtung aus einer Richtung, in der die Bezugsebene 40 die
Mittelachse 42 des Zylinders 3A überlappt und als eine einzige
Linie zu sehen ist, (d. h. in der Stellung von Fig. 1), ist der
erhöhte Abschnitt 60 als vorspringender Hügel ausgebildet, der
in Richtung der Mittelachse 42 des Zylinders 3A so gekrümmt
ist, daß sich die Ansaugluftströmung in einer Richtung weg von
der Mittelachse 42 des Zylinders 3A in dem Einlaßkanal 4
konzentriert.
Der erhöhte Abschnitt 60 ist so angeordnet, daß die Ansaug
luftströmung in dem Einlaßkanal 4 in der Nähe der Öffnung 4A
des Einlaßkanals 4 von der Seite der Mittelachse 42 des Zylin
ders 3A in Richtung der Innenwand 1A des Zylinders 3A versetzt
ist.
Da der Querschnitt des Einlaßkanals 4 in der Nähe seiner
Öffnung 4A eine halbkreisförmige Form hat, die auf der Seite
der Mittelachse des Zylinders 3A wie oben beschrieben erwei
tert ist, geht ein Großteil der Ansaugluftströmung, die durch
den Einlaßkanal 4 hindurchgeht, durch den Einlaßkanal 4 auf
der der Mittelachse des Zylinders 3A zugewandten Seite hin
durch, d. h. durch die Hälfte, die der Bezugsebene 40 zugewandt
ist.
Außerdem wird durch die Anordnung des erhöhten Abschnitts 60
in der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 die Ansaugluft
strömung durch den erhöhten Abschnitt 60 in der Nähe der
Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 so geführt, daß die Ansaugluft
strömung von der Seite der Mittelachse 42 des Zylinders 1 in
Richtung der Innenwand 1A des Zylinders 1 in dem Einlaßkanal 4
versetzt ist.
Die Ansaugluftströmung strömt daher in Richtung der Öffnung 4A
des Einlaßkanals 4 weiter, nachdem sie wie oben beschrieben
abgelenkt wurde. Bei Öffnung des Einlaßventils 61 kann die An
saugluftströmung daher durch die Öffnung 4A des Einlaßkanals 4
auf der Seite der Innenwand 1A des Zylinders 3A in die Ver
brennungskammer 7 strömen. Der Einfallwinkel der Ansaugluft
strömung gegen den Kopfabschnitt 61A zum Zeitpunkt eines
Einlasses wird daher spitz, so daß der Ansaugwiderstand an dem
Ventilkopf 62 wesentlich reduziert ist.
Außerdem ist die Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 wie oben er
wähnt in dem Zylinderkopf 1 angeordnet, der eine Pultdachform
hat, und der Kopfabschnitt 61a des Einlaßventils 61 ist so
angeordnet, daß der Kopfabschnitt 61a höher auf der Seite der
Mittelachse 42 des Zylinders 1 angeordnet ist. Der Einfall
winkel der Ansaugluftströmung gegen den Kopfabschnitt 61a wird
deswegen spitzer.
Daher tritt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, der größte Teil der
Ansaugluftströmung in dem Einlaßkanal 4 gleichmäßig zwischen
dem Kopfabschnitt 61a des Einlaßventils 61 und der Öffnung 4A
des Einlaßkanals 4 ein, wenn das Einlaßventil 61 geöffnet
wird. Hierdurch wird vermieden, daß die Ansaugluftströmung
direkt auf den Schaftabschnitt 61a des Einlaßventils 61 auf
tritt und deswegen gestört wird.
Die Ansaugluftströmung wird dadurch daran gehindert, daß sie
durch die Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 auf der Seite der
Mittelachse 42 des Zylinders 3A in die Verbrennungskammer 7
strömt. Statt dessen kann sie stärker von einer Seite in die
Verbrennungskammer strömen, die näher an der Innenwand 1A des
Zylinders 1 liegt. Es ist daher möglich, in dem Zylinder 3A
einen starken Wirbel (Wälzströmung TF) in Uhrzeigerrichtung zu
erzeugen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Durch den ausgesparten Abschnitt 2A des Kolbens 2 wird die
Bildung eines vertikalen Wirbels (Wälzströmung TF) dann
unterstützt.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wird dahingegen zwischen der
auslaßventilseitigen oberen Wand 2B der oberen Wand des Kol
bens 2 und der auslaßventilseitigen oberen Wand der Verbren
nungskammer 7 ein Quetschbereich 2C gebildet.
Die Fig. 2, 5 und 6 zeigen, daß die durch den Einlaßkanal 4
geströmte Ansaugluftströmung deshalb nach unten in Richtung
des Kolbens 2 strömt, entlang des ausgesparten Abschnitts 2A
des Kolbens 2 geführt wird und dann nach oben strömt, wodurch
die Wälzströmung TF gebildet wird. Die Auslegung ist daher so,
daß die Ansaugluftströmung innerhalb der Verbrennungskammer 7
entlang des ausgesparten Abschnitts 2A strömt und die Bildung
der Wälzströmung TF unterstützt.
Darüber hinaus bildet eine in Richtung der Zündkerze 20 fort
schreitende Strömung eine gequetschte Strömung SF durch den
Quetschbereich 2C, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Diese ge
quetschte Strömung SF wird durch die auslaßventilseitige
Oberwand 2B und die obere Wand der Verbrennungskammer 7 ge
führt und schreitet in Richtung der Mitte des oberen Ab
schnitts der Verbrennungskammer 7 weiter. Die gequetschte
Strömung SF und die Wälzströmung TF treffen aufeinander, so
daß eine verstärkte Strömung eines Luft/Kraftstoffgemischs
gebildet wird.
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung der ersten Ausführungs
form des erfindungsgemäßen Einlaßsystems strömt eine Ansaug
luftströmung während eines Ansaughubes der Verbrennungskraft
maschine durch jeden Einlaßkanal 4 und dann durch die Öffnung
4A des Einlaßkanals 4 in die Verbrennungskammer 7.
Kraftstoff wird durch die Einspritzdüse 18A der Einspritz
einrichtung 18 direkt in die Verbrennungskammer 7 einge
spritzt. Da die Einspritzeinrichtung 18 durch das Steuergerät
(nicht gezeigt) gesteuert wird, wird der Kraftstoff zu einem
geeigneten Zeitpunkt von der Einspritzeinrichtung 18 einge
spritzt und mit der angesaugten Luft zu einem Luft/Kraftstoff
gemisch vermischt.
Da der Einlaßkanal 4 sich im wesentlichen nach oben erstreckt,
kann die in die Verbrennungskammer 7 geströmte Ansaugluft
strömung zu diesem Zeitpunkt nach unten fortschreiten, d. h. in
Richtung des Kolbens 2.
Fig. 6 zeigt, daß außerdem der Querschnitt des Einlaßkanals 4
in der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 im wesentlichen
die Form eines Halbkreises hat, der auf der Seite der Mittel
achse des Zylinders 3A verbreitert ist. Der Großteil der
Ansaugluftströmung, die durch den Einlaßkanal 4 strömt, geht
deshalb durch den Einlaßkanal 4 auf der Seite der Mittelachse
des Zylinders 3A, d. h. durch die Hälfte auf der Seite der
Bezugsebene 40 in der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4
hindurch.
Dadurch, daß der erhöhte Abschnitt 60 in der Nähe der Öffnung
4A des Einlaßkanals 4 vorgesehen ist, wird die Ansaugluft
strömung durch den erhöhten Abschnitt 60 in der Nähe der
Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 geführt und ist von der Seite
der Mittelachse 42 des Zylinders 3A in Richtung der Innenwand
1A des Zylinders 3A in dem Einlaßkanal 4 versetzt.
Da die Ansaugluftströmung in Richtung der Öffnung 4A des
Einlaßkanals 4 fortschreitet, nachdem sie wie oben beschrieben
abgelenkt wurde, wird der Einfallswinkel der Ansaugluftströ
mung gegen den Kopfabschnitt 61a spitz, so daß der Ansaugwi
derstand an dem Kopfabschnitt 61 wesentlich reduziert wird.
Außerdem ist der Zylinderkopf 1 in Form eines Pultdaches
ausgebildet, und der Kopfabschnitt 61a des Einlaßventils 61
ist so angeordnet, daß der Kopfabschnitt 61a höher auf der
Seite der Mittelachse 42 des Zylinders 3A angeordnet ist. Der
Einfallswinkel der Ansaugluftströmung gegen den Kopfabschnitt
61a wird deswegen spitzer.
Hierdurch wird es ermöglicht, den Ansaugwiderstand des Ein
laßventils 61 wesentlich zu verringern und eine starke Ein
führung der Ansaugluftströmung in die Verbrennungskammer 7 von
einer Seite zu ermöglichen, die näher an der Innenwand 1A des
Zylinders 3A liegt.
Die Ansaugluftströmung, die von einem oberen Abschnitt der
Verbrennungskammer 7 nach unten eingetreten ist, trifft dahin
gegen auf den ausgesparten Abschnitt 2A in der Oberwand des
Kolbens 2 auf und schreitet dann entlang der gekrümmten Fläche
des ausgesparten Abschnitts 2A weiter, so daß ihre Bewegungs
richtung in Richtung des oberen Abschnitts der Verbrennungs
kammer 7 geändert wird.
Die Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 ist bezüglich der Bezugs
ebene 40 auf einer Seite des Zylinderkopfs 1 angeordnet, und
der ausgesparte Abschnitt 2A ist unterhalb der Öffnung 4A der
Öffnung 4A gegenüberliegend angeordnet. Die Ansaugluftströmung
bewegt sich daher zu einem Teil des ausgesparten Abschnitts
2A, der auf der Seite der Innenwand 1A des Zylinders 3A liegt,
und wird dann durch die gekrümmte Fläche des ausgesparten Ab
schnitts 2A geführt. Deshalb wird die Ansaugluftströmung zu
einer nach oben gerichteten Strömung, die in Richtung der
Mitte der Oberwand des Zylinders 3A oder ihrem benachbarten
Bereich gerichtet ist, wodurch die Wälzströmung TF gebildet
wird.
Danach wird die Ansaugluftströmung in der Verbrennungskammer 7
mit durch die Einspritzeinrichtung 18 eingespritztem Kraft
stoff vermischt. Nach Durchführung einer Kompression und einer
Expansion (Explosion) in der Verbrennungskammer 7 wird das
sich ergebende Verbrennungsgas durch den Auslaßkanal 5 abge
führt.
Da die der Bezugsebene 40 zugewandte Hälfte des sich im we
sentlichen nach oben erstreckenden, im wesentlichen halbkreis
förmigen Einlaßkanals 4 breiter als die andere Hälfte ist, und
der erhöhte Abschnitt 60, der zur Versetzung der Ansaugluft
strömung in Richtung der Innenwand 1A des Zylinders 3A dient,
in der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 angeordnet ist,
wie es oben beschrieben wurde, kann der Ansaugwiderstand, der
sich durch das Auftreffen der Ansaugluftströmung gegen den
Schaftabschnitt 61a des Einlaßventils 61 ergibt, wenn die
Ansaugluftströmung in den Zylinder 3A eintritt, im wesentli
chen reduziert werden, so daß eine stärkere Wälzströmung TF
gebildet werden kann. Diese starke Ansaugluftströmung kann
deshalb durch die Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 auf der der
Mittelachse 42 des Zylinders 3A abgewandten Seite in den
Zylinder 3A eintreten (in anderen Worten an der Seite der
Innenwand 1A des Zylinders 3A). Wenn eine solche starke An
saugluftströmung in den Zylinder 3A eintritt, wird die Wälz
strömung TF verstärkt, so daß auch dann eine ausreichende
Wälzströmung TF gebildet werden kann, wenn die Verbrennungs
kraftmaschine Verbrennungskammern mit großem Volumen aufweist.
Durch die oben beschriebene Bildung der Wälzströmung TF kann
die Verbrennungskraftmaschine mit einem Luft/Kraftstoffgemisch
betrieben werden, dessen Kraftstoffgehalt geringer ist als bei
einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis, ohne daß
die Zündleistung verschlechtert wird.
Durch die Wälzströmung TF kann das Luft/Kraftstoffgemisch
außerdem einen Bereich um die Zündkerze 20 erreichen, die an
der Mitte des oberen Abschnitts der Verbrennungskammer 7
angeordnet ist, während es vollkommen gemischt wird. Die
Zündleistung kann verbessert werden, wodurch ein stabiler
Verbrennungszustand erhalten werden kann.
Aufgrund der sich im wesentlichen nach oben erstreckenden
Anordnung der Einlaßkanäle 4 wird ein ausreichender Platz an
dem Zylinderkopf 1 zur Anbringung der Einspritzeinrichtung 18
erhalten. Es kann deswegen ein größerer Spielraum zur Befesti
gung der Einspritzeinrichtung 18 erhalten werden. Hierdurch
ist es möglich, die Einspritzeinrichtung 18 an einer Stelle
anzuordnen, die für eine Direkteinspritzung von Kraftstoff in
die Verbrennungskammer 7 geeignet ist.
Ein Vergleich des Durchsatzkoeffizienten und des Wälzgrades
der oben beschriebenen Verbrennungskraftmaschine mit Zylinder
einspritzung und einer bekannten Verbrennungskraftmaschine ist
anhand der Kennwerte in Fig. 7 gezeigt. In diesem Diagramm
zeigen Linien a Kennwerte der erfindungsgemäßen Verbrennungs
kraftmaschine mit Zylindereinspritzung, während Linien b
Kennwerte einer Verbrennungskraftmaschine mit Zylinderein
spritzung zeigen, die herkömmliche Einlaßkanäle aufweist.
Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, unterscheidet sich der Durch
satzkoeffizient der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschi
ne mit Zylindereinspritzung nicht wesentlich von dem einer
herkömmlichen, allerdings wurde der Wälzgrad gegenüber einer
herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine beträchtlich verbes
sert. Diese Verbesserung des Wälzgrades bekommt besonders dann
große Bedeutung, wenn der Ventilhub des Einlaßventils 61 groß
ist.
Eine Modifizierung der ersten Ausführungsform der Erfindung
wird nachstehend beschrieben. Bei der Verbrennungskraftmaschi
ne mit Zylindereinspritzung gemäß dieser Modifizierung unter
scheidet sich nur die Querschnittsform jedes Einlaßkanals von
der oben beschriebenen Ausführungsform. Die verbleibenden
Elemente sind so gestaltet wie bei der oben beschriebenen
Ausführungsform.
Die Fig. 8A bis 8J sind ähnlich wie Fig. 4A bis 4I und zeigen,
daß bei dieser Modifizierung die Querschnittsform jedes Ein
laßkanals 4 eine im wesentlichen dreieckige Form annimmt, je
näher die Stelle des Querschnitts zum stromabwärtigen Ende des
Einlaßkanals 4 liegt. Fig. 8A bis 8J zeigen außerdem, daß der
Einlaßkanal 4 so ausgebildet ist, daß die einzelnen Quer
schnittsformen sich gleichmäßig ändern, um eine wesentliche
Beeinflussung einer Strömung von angesaugter Luft zu vermei
den.
Der dreieckförmige Querschnitt ist so ausgebildet, daß, wie
bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, der Ein
laßkanal 4 in seiner der Bezugsebene 40 zugewandten Hälfte
breiter ist als in der anderen Hälfte. Der Einlaßkanal 4 ist
so ausgestaltet, daß ein Unterabschnitt (erweiterter Ab
schnitt) des dreieckförmigen Querschnitts der Mittelachse des
Zylinders 3A und die andere Hälfte mit geringerer Quer
schnittsfläche der Seitenwand des Zylinders 3A zugewandt ist.
Die eine Hälfte des Einlaßkanals 4, die der Bezugsebene 40
zugewandt ist, ist außerdem in der Nähe der Öffnung 4A des
Einlaßkanals 4 mit dem erhöhten Abschnitt 60 versehen, der
eine in den Einlaßkanal 4 geströmte angesaugte Luftmenge
gleichmäßig von der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 in Richtung
der Innenwand 1A des Zylinders 3A führt. Die erhöhten Ab
schnitte 60 sind auf der linken Seite des in Fig. 8A gezeigten
Querschnitts zu sehen.
Da der Querschnitt jedes Einlaßkanals 4 in der im wesentlichen
dreieckigen Form gestaltet ist, können durch die Modifizierung
ähnliche Vorgänge und Wirkungen wie bei der oben beschriebenen
Ausführungsform erreicht werden.
Die Querschnittsform jedes Einlaßkanals 4 ist nicht auf eine
halbkreisförmige oder dreieckförmige Form begrenzt, wie sie
oben beschrieben wurden. Der Querschnitt kann auch eine unter
schiedliche Form haben, soweit der Einlaßkanal 4 in seiner der
Bezugsebene 40 zugewandten Hälfte breiter ist als in seiner
anderen Hälfte in der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und ihrer
Modifizierung wurde die Verbrennungskraftmaschine mit Zylin
dereinspritzung als Vierventil-Verbrennungskraftmaschine
beschrieben, die mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventi
len ausgestattet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf
Vierventil-Verbrennungskraftmaschinen beschränkt. Sie kann
beispielsweise auch bei Dreiventil-Verbrennungskraftmaschinen
verwendet werden, die mit zwei Einlaßventilen und einem Aus
laßventil versehen sind, und außerdem bei anderen Verbren
nungskraftmaschinen unterschiedlichster Art.
Die genaue Form des Kolbens 2 ist nicht auf die der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform und ihrer Modifizierung
beschränkt. Es können auch andere Formen verwendet werden,
soweit eine starke Wälzströmung TF in einer kompakten Ver
brennungskammer gebildet werden kann.
Nachstehend wird die zweite Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Einlaßsystems für eine Verbrennungskraftmaschine
anhand von Fig. 9 bis 15 beschrieben.
Der Zylinderkopf 1 der zweiten Ausführungsform der Verbren
nungskraftmaschine ist ein Zylinderkopf einer Vierventil-
Verbrennungskraftmaschine, deren Zylinder 3A jeweils mit zwei
Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen versehen sind. In Fig.
9 und 10 sind der Zylinderkopf 1, ein Kolben 2, ein Zylinder
3A, ein Einlaßkanal 4, eine Verbrennungskammer 7, ein Aus
laßkanal 9, ein Auslaßventil 11, eine Ansaugleitung 17, eine
Einspritzeinrichtung 18 und eine Zündkerze 20 gezeigt. Die
Verbrennungskammer 7 ist zwischen einer Oberwand des passend
in den Zylinder 3A eingesetzten Kolbens 2 und einer unteren
Wand des Zylinderkopfs 1 ausgebildet. Der Einlaßkanal 4 ist so
in dem Zylinderkopf 1 ausgebildet, daß der Einlaßkanal 4 in
die Verbrennungskammer 7 mündet. Außerdem ist der Einlaßkanal
4 auf einer Seite der Bezugsebene 40 angeordnet, die die
Mittelachse 42 des Zylinders 3a enthält (d. h. auf der rechten
Seite in Fig. 9 und 10) und erstreckt sich entlang der Mittel
achse 42 des Zylinders 3A.
Aufgrund dieser Anordnung ist ein Bereich zwischen dem Ein
laßkanal 4 und einer Wand des Zylinders 3A (der rechten Wand
in Fig. 9) unbelegt geblieben, so daß ausreichend Platz zur
Anbringung der Einspritzeinrichtung 18 zur Einspritzung von
Kraftstoff vorhanden ist. Es ist daher eine optimale Anordnung
nicht nur für die Einspritzeinrichtung 18 sondern auch für die
Zündkerze 20 möglich.
Außerdem ist der Zylinderkopf 1 mit zwei Einlaßventilen 61
(von denen in Fig. 9 und 10 nur eines gezeigt ist) versehen.
Ein Kopfabschnitt (Ventilelement) 61a des Einlaßventils 61 ist
so angeordnet, daß der Kopfabschnitt 61a in der Öffnung 4a des
Einlaßkanals 4 angeordnet werden kann, die in die Verbren
nungskammer 7 mündet. Der sich von dem Kopfabschnitt 61a nach
außen erstreckende Schaftabschnitt 61b ist so angeordnet, daß
er sich in Richtung der stromaufwärtigen Seite des Einlaßka
nals 4 erstreckt.
Der Schaftabschnitt 61b des Einlaßventils 61 ist in einer
Ventilschaftführung 51 eingesetzt, die durch Preßsitz in dem
Zylinderkopf 1 befestigt ist. Bei Übertragung einer Kraft von
einer Nockenwelle 16 bewegt sich das Einlaßventil 61 senkrecht
zu einer Ebene nach unten, die den Kopfabschnitt 61a enthält,
so daß die Öffnung 4a des Einlaßkanals 4 geöffnet wird, um
eine Ansaugluftströmung von der Ansaugleitung in die Verbren
nungskammer 7 zu führen.
Mit anderen Worten ist der Schaftabschnitt 61b des Einlaßven
tils 61 so angeordnet, daß eine Ebene, die die Öffnung 4A des
Einlaßkanals 4 enthält, in Richtung der Innenwand 1A des
Zylinders 3A nach unten geneigt ist (d. h. daß der Schaftab
schnitt 61b nach unten links geneigt ist, wie es in Fig. 9 und
10 zu sehen ist). Deshalb ist die Achse der Ansaugluftströ
mung, die sich durch den Einlaßkanal 4 bewegt, in Richtung
einer Seite (der rechten Seite) der Mittelachse 23 des Ein
laßkanals 4 versetzt.
Hierdurch wird die Bildung einer starken Wirbelströmung TF in
der Verbrennungskammer 7 ermöglicht.
Bei Herstellung des Einlaßventils 61 wird der Schaftabschnitt
61b so spanend bearbeitet, daß er eine glatte Oberfläche hat.
An der oberen Wand der Verbrennungskammer 7 ist ein Satteldach
19 ausgebildet, das mit zwei geneigten Flächen versehen ist.
Eine der geneigten Flächen kann eine Ansaugluftströmung ent
lang der inneren Wand 1A des Zylinders (Zylinderbohrung) nach
unten führen, wobei die Innenwand 1A an der Verlängerung der
Ansaugleitung 17 angeordnet ist, wohingegen die andere geneig
te Fläche auf der Seite der Auslaßkanäle 9 angeordnet ist, so
daß die Ansaugluftströmung, die durch die Oberwand des Kolbens
2 in ihrer Richtung umgekehrt worden ist und sich dann nach
oben entlang der Innenwand 1A des Zylinders 3A bewegt hat,
gleichmäßig in ihrer Richtung umgekehrt werden kann. Die
Ansaugluftströmung von der Ansaugleitung 17 bewegt sich daher
in Richtung der Wälzströmung, wie es durch den Pfeil TF ge
zeigt ist, wobei sie außerdem durch die Führung des Sattelda
ches 19 unterstützt wird.
Die Einspritzeinrichtung 18 ist in Richtung einer Anordnung
einer nicht gezeigten Kurbelwelle gesehen an einer stromauf
wärtigen Seite der Wälzströmung TF an einem Mittelabschnitt
des Zylinders 3A angeordnet. Dies ermöglicht es, die Wälz
strömung TF in der Verbrennungskammer 7 als geschichtete
Wälzströmung auszubilden, die in ihrem Mittelabschnitt eine
hohe Kraftstoffkonzentration aufweist.
Ein Bereich um die Mitte des oberen Abschnitts des Zylinders
3A liegt auf einer Seite, die bezogen auf die Wälzströmung TF
stromabwärts liegt, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Die Zündker
ze 20 ist auf der Seite eines solchen stromabwärtigen Ab
schnitts der Wälzströmung TF an einer Stelle an der Mittel
achse 42 des Zylinders 3A zwischen dem Einlaßventil 61 und dem
Auslaßventil 11 angeordnet. Dies ermöglicht es, ein Luft/-
Kraftstoffgemisch mit einer Konzentration, die nahe an dem
stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis liegt, der Zünd
kerze 20 und ihrem Nachbarbereich zuzuführen und außerdem ein
mageres Luft/Kraftstoffgemisch mit einer geringen Kraftstoff
konzentration in äußeren Abschnitten des Wälzströmung zu
bilden, wobei die äußeren Abschnitte von der Zündkerze 20
abgewandt sind, so daß eine zuverlässige Verbrennung erhalten
werden kann, obwohl Kraftstoff insgesamt in einer geringeren
Menge zugeführt wird.
Nach Zusammenbruch der Wälzströmung TF wird die Vermischung
durch die Verbrennung unterstützt.
Die Zufuhr von Kraftstoff in einer vorherbestimmten Menge
ermöglicht es deshalb, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff
verhältnis in der ganzen Verbrennungskammer 7 und daher eine
große Leistung zu erhalten.
Es ist daher ist möglich, ein ausreichendes Zündverhalten
sicherzustellen, auch wenn Kraftstoff in einer relativ gerin
gen Menge eingespritzt wird, indem z. B. bei einem Fahren mit
hoher Geschwindigkeit die auf einer Störung nach dem Zusammen
bruch der Wälzströmung TF basierende Verbrennung unterstützt
wird, oder indem bei einem Fahren mit geringer Geschwindigkeit
die Einspritzung des Kraftstoffs verzögert wird, bis eine
kompakte Verbrennungskammer 7 bei einem Verdichtungshub gebil
det wird und dann der Kraftstoff in die so gebildete kompakte
Verbrennungskammer 7 eingespritzt wird, um einen fetten Anteil
eines Luft/Kraftstoffgemisches, der in der Nähe des stöchiome
trischen Luft/Kraftstoffverhältnisses liegt, der Zündkerze 20
und ihrem Nachbarbereich mittels einer geschichteten Wälz
strömung zuzuführen.
Da die Einspritzeinrichtung 18 an der Außenseite des Einlaßka
nals 4 angeordnet ist, ist es ziemlich leichter, Verbesserun
gen der Kühlung der Einspritzeinrichtung 18 und des Kraft
stoffs zu erreichen, wodurch die Stabilität der Einspritz
einrichtung 18 und der Schutz der Einspritzeinrichtung 18 vor
Hitzebeschädigungen aufrechterhalten wird.
In dem Einlaßkanal 4 ist ein als Begradigungselement dienender
konvexer Abschnitt 8 in Richtung der Ansaugluftströmung weiter
stromabwärts angeordnet als der Schaftabschnitt 61b und dient
zur Begradigung der Ansaugluftströmung in der Nähe des Schaft
abschnitts 61b. Der konvexe Abschnitt 8 ist so angeordnet, daß
er sich von der Innenwand des Einlaßkanals 4 in Richtung der
Ansaugluftströmung gesehen zur stromabwärtigen Seite des
Schaftabschnitts 61b erstreckt.
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile
XI-XI von Fig. 10, d. h. eine Querschnittsansicht entlang der
Ansaugluftströmung in dem Einlaßkanal 4. In Richtung von der
stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite sind der
Schaftabschnitt 61b und der konvexe Abschnitt 8 in dieser
Reihenfolge angeordnet. Wie es besonders in Fig. 11 zu sehen
ist, ist der konvexe Abschnitt 8 in Richtung der Ansaugluft
strömung gesehen stromabwärts des Schaftabschnitts 61b an
geordnet, wobei ein vorherbestimmter Abstand zwischen ihnen
vorhanden ist.
Der Abstand zwischen dem konvexen Abschnitt 8 und dem Schaft
abschnitt 61b und die Querschnittsform des konvexen Abschnitts
8 sind basierend auf hydrodynamischen Eigenschaften, wie z. B.
der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluftströmung, so zu
wählen, daß die Begradigung der angesaugten Luftmenge strom
abwärts des Schaftabschnitts 61b optimiert werden kann.
Die Ansaugluftströmung, die von der stromabwärtigen Seite
strömt, wird deshalb wirksam begradigt, wie es durch die
Symbole G1, G2 gezeigt wird, wobei der konvexe Abschnitt 8 die
Ansaugluftströmung in die Verbrennungskammer 7 führt und
gleichzeitig ein Auftreten von Wirbeln hinter dem Schaftab
schnitt 61b verhindert. Außerdem wird eine Verringerung der
Strömungsgeschwindigkeit hinter dem Schaftabschnitt 61b ver
hindert.
Das Auslaßventil 11 ist wie das Einlaßventil 61 so angeordnet,
daß sein Kopfabschnitt 11a in einer Öffnung 10 angeordnet ist,
durch die der Auslaßkanal 9 in die Verbrennungskammer 7 mün
det. Der Schaftabschnitt 11b des Auslaßventils 11 erstreckt
sich vom Kopfabschnitt 11a in Richtung einer Nockenwelle 15.
Der Schaftabschnitt 11b des Auslaßventils 11 ist in eine
Ventilschaftführung 52 eingesetzt, die durch Preßsitz in dem
Zylinderkopf 1 befestigt ist, und steht mit der Nockenwelle 15
in Verbindung. Aufgrund dieser Anordnung wird das Auslaßventil
11 durch Übertragen einer Kraft von der Nockenwelle 15 in
Richtung der Achse des Schaftabschnitts 11b zur Verbrennungs
kammer 7 hin bewegt, wodurch die Öffnung 10 des Auslaßkanals 9
geöffnet wird, um eine Verbrennungsgasströmung aus der Ver
brennungskammer 7 in eine Auslaßleitung 30 zu führen.
Da der Aufbau des Einlaßsystems wie bei der zweiten Ausfüh
rungsform der Erfindung für die Brennkraftmaschine wie vor
stehend beschrieben ausgebildet ist, wird die Leistung von der
Nockenwelle 16 auf das Einlaßventil 16 bei der in den Fig. 9
und 11 gezeigten Brennkraftmaschine so übertragen, daß das
Einlaßventil 61 sich in eine Richtung senkrecht zu einer Ebene
bewegt, in der sich der Kopfabschnitt 61a befindet. Als Folge
wird die Öffnung 4a des Einlaßkanals 4 geöffnet, wodurch die
zugeführte Luft von der Ansaugleitung 17 zur Verbrennungs
kammer 7 geführt wird.
Der Schaftabschnitt 61b des Einlaßventils 61 ist so angeord
net, daß eine Ebene, die die Öffnung 4a des Einlaßkanals 4 zur
Verbrennungskammer 7 enthält, in Richtung der Innenwand 1A des
Zylinders nach unten geneigt ist (d. h. in Fig. 9 und 10 nach
rechts unten), um die Mittelachse der Ansaugluftströmung, die
sich in den Einlaßkanal 4 bewegt, von der Mittelachse 23 des
Einlaßkanals 4 zu einer Seite (der rechten Seite) zu verset
zen. Es kann deshalb eine stärkere Wälzströmung TF in der
Verbrennungskammer 7 gebildet werden.
Die Anordnung des konvexen Abschnitts 8 stromabwärts des
Schaftabschnitts 61b in dem Einlaßkanal 4 bringt die folgenden
Vorteile mit sich.
Ein Teil der Ansaugluftströmung, die durch den Einlaßkanal 4
hindurchgeht, trifft auf den Schaftabschnitt 61b auf. Die
Ansaugluftströmung wird jedoch durch den konvexen Abschnitt 8
ausgerichtet bzw. begradigt, so daß die Ansaugluftströmung an
dem Schaftabschnitt 61b und dem konvexen Abschnitt 8 ohne
Störung vorbei strömen kann und gleichmäßig in die Verbren
nungskammer 7 geführt wird.
Die Ansaugluftströmung, die in die Verbrennungskammer 7 ge
führt wurde, kann dann mit Unterstützung des Satteldaches 19
eine Wälzströmung bilden, wie es durch den Pfeil TF gezeigt
ist.
Bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Einlaßsystems für die Verbrennungskraftmaschine ist
der konvexe Abschnitt 8 stromabwärts des Schaftabschnitts 61b
in dem Einlaßkanal 4 angeordnet, um die Ansaugluftströmung in
der Nähe des Schaftabschnitts 61b zu begradigen. Hierdurch ist
es möglich, eine Störung der Strömung hinter dem Schaftab
schnitt 61b zu verhindern, wenn die Ansaugluftströmung in der
Nähe des Schaftabschnitts 61b in dem Einlaßkanal 4 vorbeigeht.
Ein Strömungsverlust kann reduziert werden.
Es ist deshalb möglich, eine starke Wälzströmung TF in der
Verbrennungskammer 7 zu bilden, und es kann durch eine Kraft
stoffeinspritzung in einem Verdichtungshub ein sicherer Mager
betrieb unter Verwendung der Wälzströmung TF durchgeführt
werden. Nach dem Zusammenbruch der Wälzströmung TF kann eine
stärkere Störung entwickelt werden. Diese nach dem Zusammen
bruch stattfindende Störung kann vorteilhaft dazu genutzt
werden, die Zerstäubung und Mischung von Kraftstoff sicherzu
stellen, wodurch die Verbrennung verbessert wird. Dies hat den
Vorteil, daß beispielsweise ein stöchiometrischer Betrieb
durch Kraftstoffeinspritzung in einem Einlaßhub sicherer
durchgeführt werden kann.
Es ist möglich, die Ansaugluftströmung hinter dem Schaftab
schnitt 61b dadurch wirksam zu begradigen, daß der als Begra
digungselement dienende konvexe Abschnitt 8 so angeordnet
wird, daß er sich von der Innenwand des Einlaßkanals 4 in
Richtung der stromabwärtigen Seite des Schaftabschnitts 61b
erstreckt und an der stromabwärtigen Seite des Schaftab
schnitts 61b in einem vorherbestimmten Abstand von dem Schaft
abschnitt 61b angeordnet ist. Die zweite Ausführungsform kann
deshalb ähnliche Vorteile wie die erste Ausführungsform und
ihre Modifizierung erreichen.
Außerdem ist der Einlaßkanal 4 so angeordnet, daß er sich
entlang bzw. parallel zur Mittelachse 42 des Zylinders 3A auf
einer Seite der Bezugsebene 40 erstreckt, die die Mittelachse
42 des Zylinders 3A enthält (d. h. in Fig. 9 und 10 auf der
rechten Seite).
Es ist daher zur Anordnung der Einspritzeinrichtung 18 ein
ausreichender Platz zwischen der Öffnung 4A und dem Einlaßka
nal 4 zur Verbrennungskammer 7 und einem oberen Abschnitt der
Innenwand 1A des Zylinders 3A vorhanden. Es ist daher nicht
nur für die Einspritzeinrichtung 18 sondern auch für die
Zündkerze 20 eine optimale Anordnung möglich.
Der in Richtung der Pfeile XI-XI von Fig. 10 gesehene Quer
schnitt des konvexen Abschnitts 8 hat zwar die in Fig. 11
gezeigte Querschnittsform, er ist jedoch nicht hierauf be
schränkt.
Der konvexe Abschnitt 8 kann beispielsweise die in den Fig.
12A bis 12D gezeigte Querschnittsform haben. Wenn der konvexe
Abschnitt 8 eine Querschnittsform hat, wie sie in Fig. 12A
gezeigt ist, kann er die in Fig. 13 gezeigte konische Form
oder die in Fig. 14 gezeigte zylindrische Form haben.
Fig. 15 zeigt eine weitere Modifizierung des konvexen Ab
schnitts 8 und entspricht der Querschnittsansicht in Richtung
der Pfeile XI-XI von Fig. 10. Wie es in Fig. 15 gezeigt ist,
ist der konvexe Abschnitt 8 dieser Modifizierung in Strömungs
richtung der Ansaugströmung stromlinienförmig ausgestaltet.
Hierdurch wird zusätzlich zur Begradigung der Ansaugluftströ
mung hinter dem Schaftabschnitt 61b der Vorteil erreicht, daß
die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluftströmung strom
abwärts des konvexen Abschnitts 8 verbessert werden kann.
Anhand von Fig. 16 werden nun die Wirkungen beschrieben, die
zur Verbesserung des Wälzgrades durch den konvexen Abschnitt 8
erreicht werden. Fig. 16 zeigt die Ergebnisse eines Testes,
bei dem die vorliegende Erfindung an einem Vierzylinder-Rei
henmotor angebracht wurde. In Fig. 16 zeigt (A) die Kennwerte
eines durchschnittlichen Wälzgrades und eines durchschnitt
lichen Durchsatzkoeffizienten bei fehlender Anordnung des
konvexen Abschnitts 8, wohingegen (B) bis (D) die Testergeb
nisse von dem durchschnittlichen Wälzgrad und dem durch
schnittlichen Durchsatzkoeffizienten zeigen, als der konvexe
Abschnitt 8 mit unterschiedlichen Abständen (B < C < D) zwi
schen dem konvexen Abschnitt 8 und dem Schaftabschnitt 61b des
Einlaßventils 61 angeordnet war.
Beim Gießen des Zylinderkopfs 1 treten in der Form des Durch
gangs des Ansaugkanals Abweichungen auf, da der zur Bildung
des Einlaßkanals 4 verwendete Kern nicht paßt, oder aus ähn
lichen Gründen. Der Einlaßkanal 4 ist für einen geeigneten
durchschnittlichen Wälzgrad so ausgelegt, daß ein starker
vertikaler Wirbel in der Verbrennungskammer 7 gebildet werden
kann, während ein vorher bestimmter Durchsatz an angesaugter
Luft sichergestellt ist. Aus verschiedenen Gründen, wie z. B.
dem Nichtpassen des Kerns, können Abweichungen des durch
schnittlichen Wälzgrads innerhalb der einzelnen Zylinder
auftreten.
Der Ausdruck "durchschnittlicher Wälzgrad" bezeichnet die
Anzahl (n) von Umdrehungen einer turbulenten Wirbelströmung in
dem Zylinder 3A während eines Einlaßhubes (von dem oberen
Totpunkt zu dem unteren Totpunkt), während der Ausdruck
"durchschnittlicher Durchsatzkoeffizient" das Verhältnis des
Durchsatzes (Qi) von durch einen Raum zwischen dem Kopfab
schnitt 61a des Einlaßventils 61 und der in die Verbrennungs
kammer 7 mündenden Öffnung 4a des Einlaßkanals 4 (genauer
gesagt dem Ventilsitz) angesaugten Luftmenge zu dem Durchsatz
an angesaugter Luft ohne Einlaßventil 61 bezeichnet, der aus
einer Querschnittsfläche der Leitung an einem verengten Ab
schnitt unter der Annahme berechnet wurde, daß die Strömungs
verluste 0 sind. Sie werden jeweils durch folgende Formeln
ausgedrückt:
Durchschnittlicher Wälzgrad = Anzahl (n) von Umdrehun gen einer turbulenten Wälzströmung pro Ansaughub.
Durchschnittlicher Wälzgrad = Anzahl (n) von Umdrehun gen einer turbulenten Wälzströmung pro Ansaughub.
Durchschnittlicher Durchsatzkoeffizient = Durchsatz
(Qi)/Durchsatz (Q₀).
Bei einem Vierzylindermotor, wie er beispielsweise durch (A)
in Fig. 16 gezeigt ist, wird der durchschnittliche Wälzgrad in
dem ersten Zylinder (#1) und in dem vierten Zylinder (#4)
verringert.
Wenn jeder Einlaßkanal 4 der Verbrennungskraftmaschine mit dem
konvexen Abschnitt 8 versehen wird, kann der durchschnittliche
Wälzgrad verbessert werden, ohne den durchschnittlichen Durch
satzkoeffizienten zu verringern, wie dies durch (B) bis (D) in
Fig. 16 gezeigt ist. Der Abstand zwischen dem stromaufwärtigen
Ende des konvexen Abschnitts A und dem Schaftabschnitt 61b
kann nach Wunsch gewählt werden.
Auch wenn die Formen der Einlaßkanäle 4 unterschiedlich sind,
oder wenn Abweichungen des durchschnittlichen Wälzgrades
innerhalb der Zylinder oder des durchschnittlichen Wälzgrades
im allgemeinen aufgrund unzureichender Formoptimierung des
Einlaßkanals 4 zur Erhaltung eines hohen durchschnittlichen
Wälzgrades nicht einen vorgegebenen Wälzgrad erreichen, macht
es die Anordnung der konvexen Abschnitte 8 möglich, die ungün
stigen Auswirkungen solcher Abweichungen zu minimieren und
außerdem den durchschnittlichen Wälzgrad zu erhöhen. Ein
solcher konvexer Abschnitt 8 kann deswegen einen hohen Wälz
grad sicherstellen, so daß auch bei Durchführung einer Mager
verbrennung eine stabile Verbrennung und ein geringer Kraft
stoffverbrauch erhalten werden können.
Anhand der Fig. 17 und 18 wird nun ein Verfahren zur Her
stellung des Einlaßkanalabschnittes der Verbrennungskraft
maschine beschrieben.
Mit Bezugszeichen 24 ist in Fig. 17 ein Ventilsitz bezeichnet.
Die restlichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Bauele
mente wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform (s. Fig.
1 und 2).
Zur Herstellung des Ansaugleitungsabschnittes der Verbren
nungskraftmaschine wird beim Gießen eines Zylinderkopfes 1 ein
Wulstabschnitt einteilig mit dem Einlaßkanal 4 so gebildet,
daß der Wulstabschnitt von der Innenwand des Einlaßkanals
stromabwärts des Schaftabschnitts 61b des Einlaßventils 61 in
den Einlaßkanal 4 vorsteht. Als nächstes wird beim Bohren der
Ventilschaftführungsöffnung 13 für den Einsatz der Ventil
schaftführung 51 in den Zylinderkopf 1 gleichzeitig eine
stromaufwärtige Fläche C1 des Wulstabschnittes 1 durch spanen
de Bearbeitung geformt, z. B. geschnitten oder gefräst. Außer
dem wird bei der spanenden Bearbeitung des Ventilsitzes 24, an
dem der Kopfabschnitt 61a des Einlaßventils 61 in Berührung
mit dem Zylinderkopf 1 gebracht wird, gleichzeitig eine strom
abwärtige Fläche C2 des Wulstabschnitts durch spanende Be
arbeitung geformt. Der Wulstabschnitt wird hierdurch zu einem
konvexen Abschnitt 8a geformt, der als Begradigungselement
dient, und der Ansaugleitungsabschnitt der Verbrennungskraft
maschine ist hergestellt.
Die Ventilschaftführungsöffnung 13 wird um einen vorher be
stimmten Wert größer ausgebildet als der Außendurchmesser des
Schaftabschnitts 61b, so daß die Ventilschaftführung 51 darin
eingesetzt werden kann. Außerdem ist der konvexe Abschnitt 8
in Richtung der Ansaugluftströmung gesehen mit einem vorher
bestimmten Abstand von dem Schaftabschnitt 61b stromabwärts
des in die Ventilschaftführung 51 eingesetzten Schaftabschnit
tes 61b angeordnet.
Der konvexe Abschnitt 8 hat durch die spanende Bearbeitung
seiner stromaufwärtigen Fläche C1 und seiner stromabwärtigen
Fläche C2 die in Fig. 18 gezeigte Querschnittsform erhalten,
wobei der Querschnitt in Richtung der Pfeile XIII-XIII von
Fig. 17 gesehen ist. Fig. 18 zeigt, daß die stromaufwärtige
Fläche C1 des konvexen Abschnitts 8 durch lineares Abfräsen
bzw. Schneiden eines stromaufwärtigen Krümmungsabschnitts
entlang einer Achse des Schaftabschnitts 61b beim Bohren der
Ventilschaftführungsöffnung 13 gebildet wurde, während die
stromabwärtige Fläche C2 des konvexen Abschnitts 8 durch
lineares Abfräsen bzw. Schneiden eines stromabwärtigen Krüm
mungsabschnitts bei der spanenden Bearbeitung des Ventilsitzes
24 gebildet wurde.
Die stromaufwärtige Fläche C1 des konvexen Abschnitts 8 hat
daher die Form einer gekrümmten Ausnehmung, die zum Innen
durchmesser der Ventilschaftführungsöffnung 13 konform ist,
wohingegen die stromabwärtige Fläche C2 so abgeflacht ist, so
daß die stromabwärtige Fläche in derselben Ebene liegt wie
eine Ebene, die den Ventilsitz 24 enthält.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des An
saugleitungsabschnitts der Verbrennungskraftmaschine kann der
Ansaugleitungsabschnitt der Verbrennungskraftmaschine mit
einfachen Mitteln dadurch hergestellt werden, daß der konvexe
Abschnitt 8 beim Gießen einteilig geformt wird, die strom
aufwärtige Fläche C1 des konvexen Abschnitts 8 gleichzeitig
mit dem Bohren der Ventilschaftführungsöffnung 13 geschnitten
bzw. gefräst wird und die stromabwärtige Fläche C2 des als
Begradigungselement dienenden konvexen Abschnitts 8 gleichzei
tig mit dem Schneiden bzw. Fräsen des Ventilsitzes 24 gefräst
oder geschnitten wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
können deshalb die Herstellungskosten reduziert werden. Mit
dem auf die oben beschriebene Weise hergestellten Ansauglei
tungsabschnitt der Verbrennungskraftmaschine können ähnliche
Wirkungen erreicht werden, wie mit der zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
Außerdem kann die spanende Bearbeitung der stromaufwärtigen
Fläche C1 und der stromabwärtigen Fläche C2 des konvexen
Abschnitts 8 in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
Eine spanende Bearbeitung der stromaufwärtigen Fläche C1 in
Abstimmung mit der spanenden Bearbeitung des Ventilsitzes 24
kann die Herstellungskosten weiter verringern.
Die Ausbildung des konvexen Abschnitts 8 ist bei der vorlie
genden Erfindung nicht auf die Formen beschränkt, die in
Verbindung mit den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben
worden sind. Es können auch andere Formen gewählt werden, mit
denen die Begradigung bzw. Ausrichtung erreicht wird. Die Wahl
solcher anderen Formen kann dieselben Vorteile mit sich brin
gen, wie die jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen.
Der konvexe Abschnitt 8 kann nicht nur bei Verbrennungskraft
maschinen verwendet werden, in denen Wälzströmungen TF gebil
det werden. Wenn er bei verschiedenen Verbrennungskraftmaschi
nen anderer Art verwendet wird, kann er wenigstens die An
saugleistung aufgrund der Begradigung der Ansaugluftströmung
verbessern.
Die Anzahl der Einlaßventile jedes Zylinders ist nicht auf die
Anzahl bei den jeweiligen Ausführungsformen beschränkt. Es
kommen auch Zylinder mit einem Ventil, drei Ventilen oder
dergleichen in Betracht.
Gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform erstreckt sich
die Ventilschaftführung nicht in den Einlaßkanal. Nur der
Schaftabschnitt des Einlaßventils ist in dem Einlaßkanal
vorhanden. Die angesaugte Luftströmung wird durch einen klei
neren Bereich in dem Einlaßkanal behindert, wodurch es möglich
ist, den Ansaugwiderstand und eine Störung der Ansaugluft
strömung zu reduzieren.
Anhand von Fig. 19 wird nun der Aufbau einer dritten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Einlaßsystems für die Ver
brennungskraftmaschine beschrieben.
Bauelemente, die der ersten und zweiten Ausführungsform ähn
lich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und
werden nachstehend nicht genauer beschrieben.
Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, ist die Verbrennungskraftma
schine bei der dritten Ausführungsform mit einem Führungs
abschnitt (erhobener Abschnitt) 60 zur Führung der Ansauglu
ftströmung von dem Einlaßkanal 4 in die Verbrennungskammer 7
versehen. Genauer gesagt wird die Ansaugluftströmung in Rich
tung der Innenumfangsfläche der Seitenwand 1A des Zylinders 3A
geführt. Die Verbrennungskraftmaschine ist außerdem mit einem
Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt 70 zur Reduzierung des
Ansaugwiderstandes gegen die Ansaugluftströmung versehen, die
von dem Einlaßkanal 4 in die Verbrennungskammer 7 eingeführt
wird, so daß ein vertikaler Wirbel mit einem erhöhten Wälzgrad
in der Verbrennungskammer 7 gebildet werden kann.
Der Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt 70 wird von dem
Einlaßkanal 4, der in seiner der Bezugsebene 40 zugewandten
Hälfte erweitert ist, und dem Begradigungselement (konvexer
Abschnitt 8) gebildet, das stromabwärts des Schaftabschnittes
61b des Einlaßventils 61 angeordnet ist.
Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, wird die Verbrennungskammer 7
von dem Zylinderkopf 1 und dem Kolben (nicht gezeigt) gebil
det, der passend in den Zylinder 3A eingesetzt ist. Die Be
zugsebene 40 ist eine imaginäre Ebene, in der die Mittelachse
42 des Zylinders 3A und die Mittelachse einer nicht gezeigten
Kurbelwelle liegen. Auf einer Seite dieser Bezugsebene 40 sind
zwei Einlaßkanäle 4 angeordnet. Zwei Auslaßkanäle sind auf der
anderen Seite der Bezugsebene 40 angeordnet.
Außerdem ist jeder Einlaßkanal 4 so angeordnet, daß er sich
von dem Zylinderkopf 1 im wesentlichen nach oben erstreckt.
Die Öffnung 4A jedes Einlaßkanals 4 ist bezüglich der Befesti
gungsfläche des Zylinderkopfs 1 etwas geneigt angeordnet. Die
einlaßventilseitige obere Wand der Verbrennungskammer 7 hat
daher die Form eines Pultdaches.
Eine Zündkerze (nicht gezeigt) ist an der Mitte oder um die
Mitte des oberen Abschnitts der Verbrennungskammer 7 angeord
net. Eine Einspritzeinrichtung (nicht gezeigt) zur Zufuhr von
Kraftstoff in die Verbrennungskammer 7 ist in dem Zylinderkopf
1 auf der Seite des Einlaßkanals 4 angeordnet.
Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, ist jeder Einlaßkanal 4 so
ausgebildet, daß er teilweise einen im wesentlichen halbkreis
förmigen Querschnitt hat. Er ist also ausgebildet wie bei der
ersten Ausführungsform. Genauer gesagt ist der Einlaßkanal 4
so ausgebildet, daß seine Querschnittsform wie die in den
Fig. 4A bis 4I gezeigten Querschnittsformen auf der strom
aufwärtigen Seite nicht halbkreisförmig ist und zum strom
abwärtigen Ende des Einlaßkanals 4 immer mehr eine im wesent
lichen halbkreisförmige Form annimmt. Wie es in den Fig. 4A
bis 4E gezeigt ist, ist der Einlaßkanal 4 außerdem so ausge
bildet, daß die einzelnen Querschnittsformen sich gleichmäßig
verändern, um eine wesentliche Beeinflussung der Strömung der
angesaugten Luft zu verhindern.
In der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 ist der Ein
laßkanal 4 so ausgebildet, daß er eine im wesentlichen halb
kreisförmige Form hat. Diese halbkreisförmige Form ist so
ausgebildet, daß die der Bezugsebene 40 zugewandte Hälfte
breiter ist als die andere Hälfte. Genauer gesagt ist der
Einlaßkanal 4 so ausgebildet, daß ein gerader Abschnitt (d. h.
der erweiterte Abschnitt des halbkreisförmigen Querschnitts
auf der Seite der Mittelachse 42 des Zylinders 3A liegt und
ein gekrümmter Abschnitt des halbkreisförmigen Querschnitts
auf der Seite der Seitenwand des Zylinders 3A liegt.
Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, ist der Einlaßkanal 4 außerdem
in seiner der Bezugsebene 40 zugewandten Hälfte und in der
Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 mit dem erhöhten Ab
schnitt 60 versehen, der als Führungsabschnitt dient, um eine
Ansaugluftströmung, die durch den Einlaßkanal 4 geströmt ist,
gleichmäßig von der Öffnung 4A in Richtung der Innenwand 1A
des Zylinders 3A zu führen. Der erhöhte Abschnitt 60 ist als
vorspringender Hügel ausgebildet, der in Richtung der Mittel
achse 42 des Zylinders 3A gesehen in eine Richtung derart, daß
die Bezugsebene 40 und die zentrale Achse 42 des Zylinders
einander überlappen und wie eine einzige Linie, nämlich im
Zustand von Fig. 19, aussehen, etwas gewölbt ist, wodurch die
Ansaugluftströmung sich in einer Richtung weg von der Mittel
achse 42 des Zylinders 3A in dem Einlaßkanal 4 konzentriert.
Was die oben beschriebenen Merkmale betrifft, hat die dritte
Ausführungsform denselben Aufbau wie die erste Ausführungs
form.
Der Einlaßkanal 4 ist außerdem mit einem konvexen Abschnitt 8
versehen, der wie bei der zweiten Ausführungsform als Begradi
gungselement dient. Der konvexe Abschnitt 8 ist in dem Ein
laßkanal 4 in Richtung der Ansaugluftströmung stromabwärts des
Schaftabschnitts 61b des Einlaßventils 61 angeordnet, so daß
die Ansaugluftströmung in der Nähe des Schaftabschnittes 61b
begradigt wird. Der konvexe Abschnitt 8 ist so angeordnet, daß
er sich von der Innenwand des Einlaßkanals 4 in Richtung der
Ansaugluftströmung gesehen von dem Schaftabschnitt 61b strom
abwärts erstreckt.
Außerdem ist der konvexe Abschnitt 8 mit einem vorher bestimm
ten Abstand zum Schaftabschnitt 61b in Richtung der Ansaug
luftströmung stromabwärts des Schaftabschnitts 61b angeordnet.
Der Abstand zwischen dem konvexen Abschnitt 8 und dem Schaft
abschnitt 61b und die Querschnittsform des konvexen Abschnitts
8 ist auf der Grundlage hydrodynamischer Eigenschaften, wie
z. B. der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft, zu
wählen, so daß die Begradigung der Ansaugluftströmung strom
abwärts des Schaftabschnitts 61b optimiert werden kann.
Bei der dritten Ausführungsform wird der Ansaugluftströmungs-
Korrekturabschnitt 70 in dem Einlaßkanal 4, der in seiner
Hälfte auf der Seite der Bezugsebene 40 erweitert ist, und dem
Begradigungselement (konvexer Abschnitt) 8 gebildet, der
stromabwärts des Schaftabschnitts 61b des Einlaßventils 61
angeordnet ist. Unter der Wirkung des Ansaugluftströmungs-
Korrekturabschnitts 70 wird der Ansaugwiderstand gegen die
Ansaugluftströmung, die durch den Einlaßkanal 4 strömt und in
die Verbrennungskammer 7 eingeführt wird, reduziert, so daß
eine vertikaler Wirbel mit einem erhöhten Wälzgrad in der
Verbrennungskammer 7 gebildet wird.
Der Einlaßkanal 4 ist sich im wesentlichen nach oben erstrek
kend so angeordnet, daß die in die Verbrennungskammer 7 ge
strömte Ansaugluftströmung nach unten fortschreitet (in Rich
tung des Kolbens). Außerdem ist der Querschnitt des Einlaßka
nals 4 in der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 halb
kreisförmig, wobei er auf der der Mittelachse 42 des Zylinders
3A zugewandten Seite erweitert ist, wie es in Fig. 19 gezeigt
ist. Der Großteil der Ansaugluftströmung, die durch den Ein
laßkanal 4 hindurchgeht, kann deswegen in der Nähe der Öffnung
4A des Einlaßkanals 4 durch den Einlaßkanal 4 auf der Seite
der Mittelachse des Zylinders 3A hindurchgehen (d. h. durch die
der Bezugsebene 40 zugewandten Hälfte des Einlaßkanals 4).
In der Nähe der Öffnung 4A des Einlaßkanals 4 wird die Ansaug
luftströmung durch den erhöhten Abschnitt 60 geführt und wird
daher in dem Einlaßkanal 4 von der Seite der Mittelachse 42
des Zylinders in Richtung der Innenwand 1A des Zylinders
versetzt.
Zu diesem Zeitpunkt trifft ein Teil der Ansaugluftströmung,
die durch den Einlaßkanal 4 hindurchgeht, auf den Schaftab
schnitt 61b. Die Ansaugluftströmung wird jedoch durch den
konvexen Abschnitt 8 begradigt, so daß die Ansaugluftströmung
ohne Störung durch den Schaftabschnitt 61b und den konvexen
Abschnitt 8 in die Verbrennungskammer 7 geführt wird.
Da die Ansaugluftströmung sich in Richtung der Öffnung 4A des
Einlaßkanals 4 bewegt, nachdem sie auf die oben beschriebene
Weise abgelenkt wurde, ist der Einfallswinkel der Ansaugluft
strömung gegen den Kopfabschnitt 61a spitz, so daß der An
saugwiderstand an dem Ventilkopf 61a wesentlich reduziert
wird. Folglich wird der Ansaugwiderstand durch das Einlaßven
til 61 wesentlich verkleinert, weshalb eine starke Ansaugluft
strömung in die Verbrennungskammer 7 von einer Seite in der
Nähe der Innenwand 1A des Zylinders in die Verbrennungskammer
7 strömen kann.
Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus tritt eine starke
Ansaugluftströmung in den Zylinder 3A durch die Öffnung 4A des
Einlaßkanals 4 von der Seite ein, die der Mittelachse 42 des
Zylinders abgewandt ist (d. h. von der Seite der Innenwand 1A
des Zylinders 3A). Wenn eine solche starke Ansaugluftströmung
in den Zylinder 3A eintritt, wird die Wälzströmung TF ver
stärkt. Es ist deshalb möglich, auch dann eine ausreichende
Wälzströmung TF zu bilden, wenn die Verbrennungskraftmaschine
mit Verbrennungskammern ausgestattet ist, die ein großes
Volumen haben.
Somit führt die dritte Ausführungsform zu den gleichen Vor
teilen, wie sie bei der ersten und zweiten Ausführungsform
vorliegen. Die dritte Ausführung hat darüber hinaus den Vor
teil, daß ein hoher Wälzgrad gewährleistet wird, während
gleichzeitig der Zuführwiderstand verbessert wird. Bei der
dritten Ausführungsform wird der Ansaugluftströmungs-Korrek
turabschnitt 70 von dem Einlaßkanal 4, der in seiner der
Bezugsebene 40 zugewandten Hälfte erweitert ist, und dem
Begradigungselement (konvexer Abschnitt) 8 gebildet, das
stromabwärts des Schaftabschnitts 61b des Einlaßventils 61
angeordnet ist. Der Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt 70
ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Der
Einlaßkanal 4 ist beispielsweise herk 01318 00070 552 001000280000000200012000285910120700040 0002019619782 00004 01199ömmlich geformt und der
Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt 70 kann von dem kon
vexen Abschnitt 8 alleine gebildet werden. Umgekehrt kann der
Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt 70 nur von dem Ein
laßkanal gebildet werden, der in seiner Hälfte auf der Seite
der Bezugsebene 40 breiter ausgebildet ist, ohne daß der
konvexe Abschnitt 8 in dem Einlaßkanal 4 angeordnet ist.
Die Konstruktionen des erfindungsgemäßen Ansaugsystems für
eine Verbrennungskraftmaschine und das erfindungsgemäße Ver
fahren zur Herstellung eines Ansaugleitungsabschnitts bei
einer Verbrennungskraftmaschine wurden anhand einer Verbren
nungskraftmaschine mit Zylindereinspritzung beschrieben. Ihre
Verwendung ist jedoch nicht auf die Verwendung bei Verbren
nungskraftmaschinen begrenzt, bei denen Kraftstoff direkt in
den Zylinder eingespritzt wird. Die vorliegende Erfindung kann
auch bei Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden, bei
denen der Kraftstoff in die Einlaßkanäle zugeführt wird,
soweit sie mit vertikalen Einlaßkanälen ausgestattet sind, die
sich vertikal in den Zylinderköpfen erstrecken.
Claims (24)
1. Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit
- - einer Verbrennungskammer (7), deren oberes Ende von einer unteren Wand eines Zylinderkopfs (1) und deren unteres Ende von einer Oberwand eines in einen Zylinder (3A) eingesetzten Kolbens (2) gebildet wird,
- - einer Einlaßöffnung (4A), die in der unteren Wand des Zylinderkopfs (1) der Verbrennungskammer (7) zugewandt auf einer Seite einer Bezugsebene (40) angeordnet ist, in der die Mittelachse (42) des Zylinders (3A) liegt, wobei die Einlaßöffnung (4A) durch ein Einlaßventil (61) geöffnet und geschlossen wird,
- - einer Auslaßöffnung (5A), die in der unteren Wand des Zylinderkopfs (1) der Verbrennungskammer (7) zugewandt auf einer entgegengesetzten Seite der Bezugsebene (40) angeordnet ist, wobei die Auslaßöffnung (5A) durch ein Auslaßventil geöffnet oder geschlossen wird,
- - einem Einlaßkanal (4), der mit der Verbrennungskammer (7) über die Einlaßöffnung (4A) verbunden ist und sich von der Einlaßöffnung (4A) aus so nach oben erstreckt, daß ein vertikaler Wirbel der Ansaugluftströmung in der Verbrennungskammer (7) gebildet wird, und
- - einem Auslaßkanal (5), der mit der Verbrennungskammer (7) über die Auslaßöffnung (5A) so in Verbindung steht, daß das Verbrennungsgas aus der Verbrennungskammer (7) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Einlaßkanal (4) in einer seiner Hälften, die an die Bezugsebene (40) angrenzt, breiter ausgebildet ist als in seiner anderen Hälfte, die von der Bezugsebene (40) abgewandt ist, weshalb die Mittelachse der Ansaugluft strömung in dem Einlaßkanal (4) in Richtung der Bezugs ebene (40) versetzt ist, und
- - der Einlaßkanal (4) an seinem unteren Ende in seiner einen Hälfte mit einem Führungsabschnitt (60) versehen ist, der die Ansaugluftströmung in dem Einlaßkanal (4) in Richtung der inneren Umfangsfläche der Seitenwand des Zylinders (3A) in der Verbrennungskammer (7) führt.
2. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaßkanal (4) einen Durchgang bildet, dessen Quer
schnitt an dem unteren Ende des Einlaßkanals (4) so ausge
bildet ist, daß seine eine, an die Bezugsebene (40) an
grenzende Hälfte eine breitere Querschnittsfläche hat als
die von der Bezugsebene (40) abgewandte Hälfte.
3. Einlaßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaßkanal (4) einen Durchgang bildet, dessen Quer
schnitt an dem unteren Ende des Einlaßkanals (4) im we
sentlichen halbkreisförmig ist, wobei die Sehne der Be
zugsebene (40) zugewandt ist.
4. Einlaßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaßkanal (4) einen Durchgang bildet, dessen Quer
schnitt an dem unteren Ende des Einlaßkanals (4) im we
sentlichen dreieckförmig ist, wobei eine Seite der Bezugs
ebene (40) zugewandt ist.
5. Einlaßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe, um die der Führungs
abschnitt (60) von der Innenwand des Einlaßkanals (4)
vorsteht, in Richtung der Einlaßöffnung (4A) allmählich
ansteigt.
6. Einlaßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskraftmaschine
eine Verbrennungskraftmaschine mit Zylindereinspritzung
ist, die ein Kraftstoffeinspritzventil (18) aufweist, das
so angeordnet ist, daß Kraftstoff direkt in die Verbren
nungskammer (7) eingespritzt wird.
7. Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit
- - einer Verbrennungskammer (7), deren oberes Ende von einer unteren Wand eines Zylinderkopfs (1) und deren unteres Ende von einer Oberwand eines in einen Zylinder (3A) eingesetzten Kolbens (2) gebildet wird,
- - einer Einlaßöffnung (4A), die in der unteren Wand des Zylinderkopfs (1) der Verbrennungskammer (7) zugewandt auf einer Seite einer Bezugsebene (40) angeordnet ist, in der die Mittelachse (42) des Zylinders (3A) liegt,
- - einem Einlaßkanal (4), der mit der Verbrennungskammer (7) über die Einlaßöffnung (4A) verbunden ist und sich von der Einlaßöffnung (4A) aus so nach oben erstreckt, daß ein vertikaler Wirbel der Ansaugluftströmung in der Verbrennungskammer (7) gebildet wird,
- - einem Einlaßventil (61), das einen Kopfabschnitt (61a) zur Öffnung und Schließung der Einlaßöffnung (4A) und einen Schaftabschnitt (61b) aufweist, der sich von dem Kopfabschnitt (61a) zu einer stromaufwärtigen Seite des Einlaßkanals (4) durch den Zylinderkopf (1) erstreckt,
- - einem Auslaßventil (11) zur Öffnung und Schließung einer in der unteren Wand des Zylinderkopfs (1) der Verbren nungskammer (7) zugewandt auf einer entgegengesetzten Seite der Bezugsebene (40) ausgebildeten Auslaßöffnung,
- - einem Auslaßkanal (5), der mit der Verbrennungskammer (7) über die Auslaßöffnung so in Verbindung steht, daß das Verbrennungsgas aus der Verbrennungskammer (7) befördert wird, und
- - einem Begradigungselement (8), das in dem Einlaßkanal (4) stromabwärts des Schaftabschnittes (61b) so angeord net ist, daß die Ansaugluftströmung stromabwärts des Schaftabschnittes (61b) begradigt wird.
8. Einlaßsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaßkanal (4) so angeordnet ist, daß er sich in
vertikaler Richtung im wesentlichen entlang der Mittel
achse (42) erstreckt.
9. Einlaßsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaßkanal (4) so angeordnet ist, daß er sich im
wesentlichen in vertikaler Richtung auf der einen Seite
der Bezugsebene (40) erstreckt.
10. Einlaßsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaßkanal (4) so angeordnet ist, daß er sich im
wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt und die
Bezugsebene (40) von ihrer einen Seite zu ihrer anderen
Seite quert.
11. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Begradigungselement (8) als kon
vexer Abschnitt gestaltet ist, der so ausgebildet ist, daß
seine Krümmung von der Innenwand des Einlaßkanals (4) in
Richtung des Mittelabschnitts des Einlaßkanals (4) vor
steht.
12. Einlaßsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der konvexe Abschnitt (8) so angeordnet ist, daß er sich
in Richtung der stromabwärtigen Seite des Schaftabschnitts
(61b) erstreckt.
13. Einlaßsystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der konvexe Abschnitt (8) in einem vorherbe
stimmten Abstand zu dem Schaftabschnitt (61b) angeordnet
ist.
14. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekenn
zeichnet durch eine Ventilschaftführung (51), die den
Ventilschaftabschnitt (61b) bezüglich des Zylinderkopfs
(1) verschiebbar und drehbar führt, wobei die Ventil
schaftführung (51) so in dem Zylinderkopf (1) angeordnet
ist, daß sie sich nicht in den Einlaßkanal (4) erstreckt.
15. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbrennungskraftmaschine eine
Verbrennungskraftmaschine mit Zylindereinspritzung ist,
die ein Kraftstoffeinspritzventil (18) aufweist, das so
angeordnet ist, daß Kraftstoff direkt in die Verbrennungs
kammer (7) eingespritzt wird.
16. Verfahren zur Herstellung eines Ansaugleitungsabschnitts
einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem
- - während des Gießens eines Zylinderkopfs (1) stromabwärts eines Schaftabschnittes (61b) des Einlaßventils (61) ein Wulstabschnitt einteilig in dem Einlaßkanal (4) ausge bildet wird, der von der Innenwand des Einlaßkanals (4) vorsteht,
- - gleichzeitig mit dem Bohren einer Schaftführungsöffnung in dem Zylinderkopf (1), in die eine Ventilschaftführung (51) für eine verschiebbare und drehbare Führung des Schaftabschnitts (61b) des Einlaßventils (61) eingesetzt wird, der Wulstabschnitt an seinem stromaufwärtigen Bereich in der Nähe des Schaftabschnittes (61b) spanend bearbeitet wird, und
- - gleichzeitig mit dem Bohren einer Einsatzöffnung für einen Ventilsitz (24), die die Einlaßöffnung (4A) in dem Zylinderkopf (1) bildet, der Wulstabschnitt an seinem stromabwärtigen Bereich spanend bearbeitet wird,
- - wodurch der Wulstabschnitt als Begradigungselement (8) zur Begradigung einer Ansaugluftströmung stromabwärts des Schaftabschnittes (61b) des Einlaßventils (61) ausgebildet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
während des Bohrens der Schaftführungsöffnung (13) der
Wulstabschnitt an seinem stromaufwärtigen Bereich im
wesentlichen parallel zur Richtung der Achse des Schaft
abschnitts (61b) spanend bearbeitet wird, und daß der
Wulstabschnitt zum Zeitpunkt des Bohrens der Einsatzöff
nung für den Ventilsitz an seinem stromabwärtigen Bereich
in einer Richtung spanend bearbeitet wird, die senkrecht
zur Achse des Schaftabschnitts (61b) ist.
18. Verfahren zur Herstellung eines Ansaugleitungsabschnitts
einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem
- - beim Gießen eines Zylinderkopfs stromabwärts eines Schaftabschnittes (61b) eines Einlaßventils (61) ein Wulstabschnitt einstückig gebildet wird, der von der Innenwand eines Einlaßkanals (4) vorsteht, und
- - der Wulstabschnitt beim Bohren einer Einsatzöffnung für einen Ventilsitz (24) an seinem stromaufwärtigen Bereich in der Nähe des Schaftabschnitts (61b) und an seinem stromabwärtigen Bereich spanend bearbeitet wird, wobei die Einsatzöffnung die Einlaßöffnung (4A) des Zylin derkopfs (1) bildet.
19. Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit
- - einer Verbrennungskammer (7), deren oberes Ende von einer unteren Wand eines Zylinderkopfs (1) und deren unteres Ende von einer Oberwand eines in einen Zylinder (3A) eingesetzten Kolbens (2) gebildet wird,
- - einer Einlaßöffnung (4A), die in der unteren Wand des Zylinderkopfs (1) der Verbrennungskammer (7) zugewandt auf einer Seite einer Bezugsebene (40) angeordnet ist, in der die Mittelachse (42) des Zylinders (3A) liegt,
- - einem Einlaßkanal (4), der mit der Verbrennungskammer (7) über die Einlaßöffnung (4A) verbunden ist und sich von der Einlaßöffnung (4A) aus so nach oben erstreckt, daß ein vertikaler Wirbel der Ansaugluftströmung in der Verbrennungskammer (7) gebildet wird,
- - einem Einlaßventil (61), das einen Kopfabschnitt (61a) zur Öffnung oder Schließung der Einlaßöffnung (4A) und einen Schaftabschnitt (61b) aufweist, der sich von dem Kopfabschnitt (61a) zu einer stromaufwärtigen Seite des Einlaßkanals (4) durch den Zylinderkopf (1) erstreckt,
- - einem Auslaßventil (11) zur Öffnung oder Schließung einer Auslaßöffnung, die in der unteren Wand des Zylin derkopfs (1) der Verbrennungskammer (7) zugewandt auf einer entgegengesetzten Seite der Bezugsebene (40) ausgebildet ist,
- - einem Auslaßkanal (5), der mit der Verbrennungskammer (7) über die Auslaßöffnung so in Verbindung steht, daß das Verbrennungsgas aus der Verbrennungskammer (7) befördert wird,
- - einem Führungsabschnitt (60), der zur Führung einer Ansaugluftströmung in dem Einlaßkanal (4) in Richtung der Innenumfangsfläche der Seitenwand des Zylinders (3A) in der Verbrennungskammer (7) an dem unteren Ende des Einlaßkanals (4) in einer Hälfte des Einlaßkanals (4) ausgebildet ist, die an die Bezugsebene (40) angrenzt, und
- - einem Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt (70), der an dem unteren Ende des Einlaßkanals (4) auf der Seite der Einlaßöffnung (4A) so angeordnet ist, daß der An saugwiderstand gegen die Ansaugluftströmung, die durch den Einlaßkanal (4) strömt und in die Verbrennungskammer (7) geführt wird, verringert wird, um einen vertikalen Wirbel mit einem erhöhten Wälzgrad in der Verbrennungs kammer (7) zu bilden.
20. Einlaßsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die eine Hälfte des Einlaßkanals (4), die an die Bezugs
ebene (40) angrenzt, breiter ausgebildet ist als die
andere Hälfte des Einlaßkanals (4), und daß der Ansaug
luftströmungs-Korrekturabschnitt (70) von einem unteren
Abschnitt des Einlaßkanals (4) so gebildet wird, daß die
Ansaugluftströmung in dem Einlaßkanal (4) in Richtung der
Bezugsebene (40) versetzt ist.
21. Einlaßsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt (70) von einem
Begradigungselement (8) gebildet wird, das in dem Ein
laßkanal (4) stromabwärts des Schaftabschnitts (61b)
angeordnet ist, um die Ansaugluftströmung stromabwärts des
Ventilschafts (61b) zu begradigen.
22. Einlaßsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die eine Hälfte des Einlaßkanals (4), die an die Bezugs
ebene (40) angrenzt, breiter ausgebildet ist als die
andere Hälfte des Einlaßkanals (4), ein Begradigungsele
ment (8) in dem Einlaßkanal (4) stromabwärts des Schaft
abschnitts (61b) zur Begradigung der Ansaugluftströmung
stromabwärts des Schaftabschnitts (61b) angeordnet ist,
und der Ansaugluftströmungs-Korrekturabschnitt (70) von
einem unteren Abschnitt des Einlaßkanals (4) und dem
Begradigungselement (8) gebildet wird, so daß die Ansaug
luftströmung in dem Einlaßkanal (4) in Richtung der Be
zugsebene (40) versetzt ist.
23. Einlaßsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Brennkraftmaschine eine Einspritzung in den Zylinder
hat, wobei ein Kraftstoffeinspritzventil (18) so angeord
net ist, daß Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer
(7) eingespritzt wird.
24. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Einlaßkanal (4) an einem unteren Ende in einer
Form erstreckt, in der er von einer Seite der Bezugsebene
(40) zu der inneren Umfangsfläche der Seitenwand des
Zylinders (3A) hin gebogen ist.
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