DE2126354A1

DE2126354A1 - Doppel Ansaugsystem fur Verbrennungs motoren

Info

Publication number: DE2126354A1
Application number: DE19712126354
Authority: DE
Inventors: Robert R Dearborn Krygowski Richard P Livonia Mich Cook (V St A )
Original assignee: Ford Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-05-27
Publication date: 1972-01-13
Also published as: JPS5543118B1; GB1291963A; CA945027A; FR2100027A5

Description

Patentanmeldung
Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren mit im Zylinderkopf verlaufenden, im wesentlichen voneinander getrennten Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen, die zu einem gemeinsamen Einlass-Tellerventil eines Verbrennungsraumes führen.

Doppel-Ansaugsysterae der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. Diese Doppel-Ansaugsysteme bestehen aus einer Primär-Ansaugleitung mit geringerem Querschnitt und einer Sekundär-Ansaugleltung mit grösserem Querschnitt, die beide mit einem Vergaser und einem Einlassventil in Verbindung stehen. Bei diesen bekannten Systemen wird der Verbrennungsraum bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors im Leerlauf oder unter normalen Betriebsbedingungen über die primäre Ansaugleitung mit geringerem Querschnitt mit Treibstoff-Luft-Oewisoh versorgt, während bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors unter «chweren Betriebebedingungen, wie sie bei hoher Belastung und scharfer Beschleunigung bei weit geöffneter Drosselklappe auftreten, der Verbrennungsraum über die Sekundär-Ansaugleitung mit einem zusätzlichen Treibstoff-Luft-Gemisch oder zusätzlicher Luft vereorgt wird.

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Diese Doppel-Ansaugsysteme weisen verschiedene Vorteile gegenüber den herkömmlichen Einfaeh-Ansäugsystemen auf, wie sie heute bei Verbrennungsmotoren verwendet werden, bei denen eine einzige Ansaugleitung von einem Vergaser zu einem Einlassventil in einem Verbrennungsraum führt. Bei Leerlauf und normalen Betriebsbedingungen ist die Luftströmung durch die Primär-Ansaugleitung mit geringerem Querschnitt ausreichend hoch, um den Treibstoff völlig mit der Luft zu vermischen und um alle Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors mit im wesentlichen dem gleiohen Treibstoff-Luft-Gemisch zu versorgen. Diese gute Mischwirkung ergibt eine vollständigere Verbrennung des Treibstoffes in .jedem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors, wodurch der Wirkungsgrad des Motors verbessert wird und die Ausscheidung von unverbrannten Kohlenwasser-" stoffen und Kohlenaonoxyd verringert wird.

\5m das Maximum der obengenannten Vorteile eines Doppel -Ansaugsystems zu erzielen, ist es erforderlich, die im wesentlichen voneinander getrennten Primär- und Sekundäransaugleitungen im Bereich des Einlassraumes des Einlassventiles bei Schließstellung des Ventlies vollständig voneinander zu trennen. Wird dies nicht erreicht, wie es bei vielen der bekannten Doppel-Ansaugsysteme der Fall ist, so kann durch die Primär-Ansaugleitung strömendes Treibstoff-Luft-Gemisch über die Sekundär-Ansaugleitung in einen anderen VerbrennungsrauE des Motors gelangen, woduroh die Geschwindigkeit der Strömung des Treibstoff-Luft-Gemisches in der Primär-Ansaugleitung verringert wird. Dadurch werden die erzielbaren Vorteile verringert, d. h. es wird ein weniger gleichmässiges Treibstoff-Luft-Gemisch für jeden der Verbrennungsräume erzielt, wodurch der Wirkungsgrad des Motors verringert und die Ausscheidung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd erhöht wird.

Mit anderen Worten, damit ein Doppel-Ansaugsystem bei höchster Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit betrieben werden kann, muss eine gute, wenn nicht sogar eine luftdichte Abdichtung zwischen der Primär- und ßekundär-Ansaugleitung vorhanden sein, wenn eich das Einlassventil In seiner SohlloQstellung befindet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Doppel-Ansuugaystem der eingangs gesinnten Art derart zu verbessern, dass diese vollständige Abdichtung von Prlmür- «ad Sekundär-Ansaugleitung bei geschlossenem Einlassventil erzielt wird.

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Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem das untere Ende der die beiden Ansaugleitungen trennenden Wand als ein sich quer über die Ventilbohrung erstreckender Steg ausgebildet ist, dessen Kante der von ihr überschnittenen Kontur des Rückens des Ventiltellers angepasst ist und zu diesem bei Schließstellung des Einlassventiles In einem Abstand von 0,5 bis 0,j6 ma liegt, so dass Kohlenstoff ablagerungen eine Abdichtung zwischen der Kante des Steges und dem Rücken des Ventiltellers bilden.

Die Kante des Steges ist hierbei scharfkantig ausgeführt und überschneidet einen Teil des Ventilschaftes, wobei eine Drehung des Ventiles überschüssige Kohlenstoff ablagerungen abstreift.

Die Primär-Ansaugleitung weist hierbei einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, die in einem beträchtlichen Winkel zueinander angeordnet sind und dem Treibstoff-Luft-Gemisch eine Drallbewegung erteilen.

Durch die erfindungsgemässe Konstruktion wird die Primär-Ansaugleitung vollständig von der Sekundär-Ansaugleitung getrennt, wenn sich das Einlassventil in seiner Schließstellung befindet. Wird das Einlassventil geöffnet, so strömt das Treibstoff-Luft-Gemisch aus der Primär-Ansaugleitung mit einer Drallbewegung in den Verbrennungsraum. Das zusätzliche Treibstoff-Luft-Gemisch oder die zusätzliche Luft aus der Sekundär-Ansaugleitung strömt im wesentlichen axial zum Ventilschaft in den Verbrennungsraum ein. Der mit einer Drallbewegung in den Verbrennungsraum einströmende erste Gemischanteil erfasst den axial einströmenden zweiten Gemischanteil und vermischt sich intensiv mit diesem. Diese gute Verwirbelung des Treibstoffes mit der Luft im Verbrennungsraum ermöglicht eine vollständige Verbrennung, bei der der Wirkungsgrad des Motors erhöht und die Ausscheidung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd verringert wird.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Pig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den Ansaugkrümmer und den Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors geraäss der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen vergrösserten vertikalen Schnitt durch einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors geraäss der Erfindung bei geschlossenem Einlassventil.

Pig. 3 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, der gegenüber der Ebene der Pig. 2 um etwa 90 herausgedreht ist.

" Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Eialassraumes von unten iiex³ gesehen mit teilweiser Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist ein Ansaugkrttsaner 10 mit einer PrimHr-Ansaugleitung 12 von geringerem Querschnitt und einer Sekundär-Ansaugleitung 14 von grö'ssereia Quer·» schnitt versehen. Ein Vergaser 16 ist mit einer Drosselklappe 18 versehen^ übe? die über ein Rohr 20 die Primär-Ansaugleitung 12 mit Treibstoff-Luft-Gemisch versorgt wird. Ein weiterer Teil des Vergasers 16 ist mit einer weiteren Drosselklappe 22 versehen, über die die Sekundär-Ansaugleitung 14 mit einem zusätzlichen Treibstoff-Luft-Gemisch oder mit zusätzlicher Luft versorgt wird.

Der Ansaugkrümmer 10 ist mit einem Zylinderkopf 24 an der linken Seite UEdl mit einem Zylinderkopf 2β an der rechten Seite verbunden, da es sich fcei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um einen V-Motor handelt.

Die Erfindung wird mit Bezug auf den linken Teil der Fig. 1 und mit Bezug auf die Fig. 2 näher beschrieben.

Der Zylinderkopf 24 weist eine Primär-Ansaugleitung 28 und eine Sekundär-Ässäugleitung 30 auf, die Bait den entsprechenden Primär- und Sekundär-Ansatsg= leitungen 12 bzw 14 im Ansaugkrümmer 10 in Verbindung stehen.

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Die Primär-Ansaugleitung 28 und die Sekundär-Ansaugleitung 30 enden bei einem Einlassventil 32, dessen Ventilschaft 34 in herkömmlicher Weise in einer Ventilschaftführung 36 im Zylinderkopf 24 hin und her beweglich angeordnet ist und dessen Ventilteller 38 eine Ventilfläche 40 aufweist, die gegen einen Ventilsitz 42 im Zylinderkopf 24 anliegt.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, schllesst der Zylinderkopf 24 einen im Zylinderblock 44 eines Verbrennungsmotors durch die Zylinderbohrung 46 und den darin hin und her beweglichen Kolben 48 gebildeten Verbrennungsraum 50 nach oben ab. Der Zylinderkopf 24 ist weiterhin mit einer Zündkerze 52 zum Zünden des in den Verbrennungsraum 50 über das Einlassventil 32 einströmenden Treibstoff-Luft-Gemisches versehen.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, weist die Primär-Ansaugleitung 28 einen ersten Abschnitt 52 und einen zweiten Abschnitt 54 auf, die in einem beträchtlichen Winkel zueinander angeordnet sind. Der erste Abschnitt 52 verläuft im wesentlichen parallel zur Sekundär-Ansaugleitung 30· Während der zweite Abschnitt 54 hierzu einen beträchtlichen Winkel einsehliesst, so dass dem in der Primär-Ansaugleitung 28 strömenden Treibstoff-Luft-Gemisch bei geöffnetem Einlassventil 32 eine Drallbewegung erteilt wird, die im Verbrennungsraum 50 das zusätzliche Treibstoff-Luft-Gemisch oder die zusätzliche Luft, die über die Sekundär-Ansaugleitung 30 im wesentlichen axial zum Ventilschaft 32 in den Verbrennungsraum 50 einströmt erfasst und verwirbelt. Gemäss der Erfindung sind die Primär- und Sekundäransaugleitungen 28 und 30 durch eine im Zylinderkopf 24 eingegossene Trennwand 56 voneinander getrennt, deren unteres Ende als ein sich quer über die Ventilbohrung 59 erstreckender Steg 58 ausgebildet ist, siehe Fig. 3 und 4. '

Die Kante 60 des Steges 58 ist, wie am besten aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, der von ihr Ubersohnittenen Kontur des Rückens 62 des Ventiltellers 38 de« Einlassventiles 32 angepasst und erstreckt sich quer über die Ventilbohrung 59 an einer Seite des Ventilsohaftes 34.

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Befindet sich das Einlassventil 32 in seiner in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Schließstellung, so liegt die Kante 60 des Steges 58 in geringem Abstand zum Rücken. 62 des Ventiltellers 38. In bevorzugter Weise beträgt der Abstand zwischen der Kante 60 und dem Rücken 62 des Ventiltellers 38 etwa 0,5 bis 0,76 mm und ist über die gesamte Länge der Kante 60 des Steges 58 gleich.

Dieser Abstand von 0,5 bis 0,76 mm zwischen der Kante 60 des Steges 58 und dem Rücken 62 des Ventiltellers 38 ist ausreichend, um ein Anschlagen des Rückens 62 des Ventiltellers 58 gegen den Steg 58 zu vermeiden, wenn das ψ Einlassventil 32 durch den normalen Verschleiss der Ventilfläche 4o am Ventilteller 38 und des Ventilsitzes 42 im Zylinderkopf 24 weiter in den Zylinderkopf 24 eindringt. Andererseits ist dieser Abstand hinreichend gering, dass Ablagerungen 66, die im allgemeinen aus Kohlenstoff bestehen und die sich auf dem Rüoken 62 des Ventiltellers 38 bereits nach einer kurzen Betriebszeit des Verbrennungsmotors ansammeln, diesen Abstand ausfüllen. So haben z. B. Tests gezeigt, dass nach einer Laufzeit eines erfindungsgemässen Verbrennungsmotors von etwa 6 400 km die Ablagerungen 66 am Rüoken 62 des Ventiltellers38 den Abstand zwischen der Kante 60 des Steges 58 und dem Rücken 62 des Ventiltellers 38 vollständig ausgefüllt haben und somit eine vollkommene Abdichtung zwischen den Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen 28 und 30 erzielt wurde. Die Ablagerungen 66 sind in Fig. 3 gezeigt.

Die Kante 60 des Steges 58 ist scharfkantig ausgeführt und zwar im Hinblick darauf, dass die Kante 60 der von ihr überschnittenen Kontur des Rückens des Ventiltellers 38 durch maschinelle Bearbeitung angepasst werden muss. Baraus ergibt sich, dass bei einem übermässigen Aufbau von Ablagerungen am Rücken 62 des Ventiltellers 38 diese bei einer Drehung des Einlassventiles 32 durch die scharfe Kante 60 des Steges 58 abgestreift werden. Diese Abstreifwirkung verhindert eine übermässige Ansammlung von Ablagerungen 66, was im Hinblick darauf, dass solche übermässigen Ablagerungen den FUlluagsgrad des Verbrennungsmotors verschlechtern und die Kühlung des Einlassventiles beeinträchtigen, ein weiterer Vorteil der Erfindung ist.

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Die Ablagerungen 66_t die sich am Rücken 62 des Ventiltellers 358 ansammeln, bilden somit eine Dichtung zwischen der Primär-Ansaugleitung 28 und der Sekundär-Ansaugleitung 30, wenn sich das Einlassventil 32 in seiner Schließstellung befindet. Diese Dichtwirkung ist über die gesamte Lebensdauer des Verbrennungsmotors voll wirksam, nachdem sich die Ablagerungen während der anfänglichen kurzen Laufzeit des Verbrennungsmotors in der erforderlichen Dicke aufgebaut haben. Auch während dieser anfänglichen Laufzeit ist die Dichtung zwischen den beiden Ansaugleitungen verhältnismässig gut, da der Spalt zwischen dem Rüeken 62 des Ventiltellers 38 und der Kante 60 des Steges 58 sehr gering ist.

Durch diese Abdichtung wird ein Abströmen von Treibstoff -Luft-Gemisch aus der Primär-Ansaugleitung 28 über die Sekundär-Ansaugleitung 30 und die Sekundär-Ansaugleitung 14 im Ansaugkrümmer 10 von Verbrennungsräumen, bei denen das Einlassventil geschlossen ist, zu Verbrennungsräumen, bei denen das Einlassventil geöffnet ist, verhindert. Die Geschwindigkeit des Treibstoff-Luft-Gemisches in der Primär-Ansaugleitung 28 wird daher zu Jedem Zeitpunkt auf dem optimalen konstruierten Wert gehalten. Jeder Verbrennungsraum 50 wird d ;'.:er ein intensiv verwirbeltes Treibstoff-Luft-Gemisch mit im wesentlichen gleichem Luft-Treibstoffverhältnis im Leerlauf und bei normalen Betriebsbedingungen erhalten. Es ist daher möglich, einen erfindungsgemässen Verbrennungsmotor mit einem grossen Luft-Treibstoffverhältnis zu betreiben. Die grossen Luftmengen in Verbindung mit der intensiven Verwirbelung des Treibstoffes mit der Luft ermöglichen eine vollständige Verbrennung, bei der die Ausscheidung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid beträchtlich verringert ist. Die grosse Luftmenge verringert weiterhin die Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum und vermindert hierdurch die Ausscheidung von Stickoxyden.

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Claims

Patentansprüche

Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren, mit im Zylinderkopf verlaufenden, im wesentlichen voneinander getrennten Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen, die zu einem gemeinsamen Einlass-Tellerventil eines Verbrennungsraumes führen, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der die beiden Ansaugleitungen (28 und 30) trennenden Wand (56) als ein sich quer über die Ventilbohrung (59) erstreckender Steg (58) ausgebildet ist, dessen Kante (60) der von ihr übersehnittenen Kontur des Rückens (62) des Ventiltellers (58) angepasst ist und zu diesen bei Sehließstellung des Einlassventiles (32) in einem Abstand von 0,5 bis 0,76 mm liegt, so dass Kohlenstoff ablagerungen eine Abdichtung zwischen der Kante (60) des Steges (58) und dem Rücken (62) des Ventiltellers (58) bilden.

S. Doppel-Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (60) des Steges (58) scharfkantig ausgeführt ist und einen Teil des Ventilschaftes (3>4) überschneidet, wobei eine Drehung des Ventiles überschüssige Kohlenstoffablagerungen abstreift.

3· Doppel-Ansaugsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Primär-Ansaugleitung (28) eines ersten Abschnitt (52) und einen zweiten Abschnitt (5^) aufweist, die P in einem beträchtlichen Winkel zueinander angeordnet sind und dem Treibstoff-Luft-Gemisch eine Drallbewegung erteilen.

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