DE2345040A1 - Inlet manifold for IC engine - manifold has tracts incorporating an S bend - Google Patents

Inlet manifold for IC engine - manifold has tracts incorporating an S bend

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DE2345040A1 DE19732345040 DE2345040A DE2345040A1 DE 2345040 A1 DE2345040 A1 DE 2345040A1 DE 19732345040 DE19732345040 DE 19732345040 DE 2345040 A DE2345040 A DE 2345040A DE 2345040 A1 DE2345040 A1 DE 2345040A1
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Abstract

A cross-section through one tract of an inlet manifold is shown. The tract has two parallel openings of diameters Dv and Dz for connecting it to a carburettor and a cylinder head respectively. The inital portion of the track is of "S" shape and extends over a projected length VS equal to 1.2 to 1.5 times the diameter Dv and over this length the tract tapers to its final diameter Dz. The overall length of the track is between 1.5 and 2.0 times the length VS. Pref. the vertical offset between the inlet and outlet openings is the mean of the two diameters Dv and Dz. The tract is not restricted to the tapered portion lying within the "S" shaped bend. Manifold avoids pollution by inburnt fuel in the exhaust gases from the engine.

Description

Aribert Zeisberg in 8oj55 BuchendorfAribert Zeisberg in 8oj55 Buchendorf

Ansaugrohr für VerbrennungsmotorenIntake pipe for internal combustion engines

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugrohr für Verbrennungsmotoren, mit einem Ansaugkanal, dessen eine öffnung an einen Vergaser und dessen andere öffnung an einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors angeschlossen ist.The present invention relates to an intake manifold for internal combustion engines, with an intake duct, one opening to a carburetor and the other opening to a combustion chamber of an internal combustion engine connected.

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Ansaugrohre dieser Art sind bekannt. Sie stellen mit ihrem Ansaugkanal die Verbindung zwischen dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugenden Vergaser und dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors dar.Suction pipes of this type are known. With their intake duct they provide the connection between the das The carburetor producing the air-fuel mixture and the combustion chamber of the internal combustion engine.

Es ist bekannt, daß das im Vergaser erzeugte Luft-Brennstoff -Gemisch mit sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Ansaugkanal eines Ansaugrohres gesaugt wird. Um nun die bei derartigen hohen Strömungsgeschwindigkeiten auftretenden Reibungsverlust an der Ansaugkanalwandung möglichst herabzusetzen, ist man bestrebt derartige Ansaugrohre möglichst kurz auszubilden. Es sind sogar Konstruktionen bekannt, bei denen der oder die Vergaser direkt am Verbrennungsraum, also beispielsweise dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angeordnet sind, um die für die Reibungsverluste maßgebliche Innenfläche des Ansaugkanals möglichst klein zu halten.It is known that the air-fuel mixture produced in the carburetor has a very high flow rate is sucked through the intake duct of an intake pipe. In order to deal with such high flow velocities To reduce the friction loss that occurs on the intake duct wall as much as possible, the aim is to achieve such intake pipes to be trained as short as possible. There are even constructions known in which the carburetor or carburetors are arranged directly on the combustion chamber, for example the cylinder head of an internal combustion engine to keep the inner surface of the intake duct, which is decisive for the friction losses, as small as possible.

, Ansaugrohre mit sehr kurzen Ansaugkanälen weisen zwar geringe Reibungsverluste auf, haben jedoch den Nachteil, daß sehr ungleichmäßig aufbereitetes Luft-Kraftstoff- Gemisch in den Verbrennungsraum gelangt, weil aufgrund der kurzen Ansaugkanallänge nur eine zu geringe Zeit für eine gleichmäßige Gemischaufbereitung verbleibt. Um nun in jedem Drehzahlbereich genügend zUndfähiges Gemisch zur Verfügung zu haben, ist es notwendig, bei Verbrennungsmotoren mit kurzen Ansaugkanallängen, mit einem hohem Kraftstoffüberschuß im Gemisch zu fahren. Dies führt zwangsläufig zu einem unerwünscht hohem Schadstoffanteil im Abgas., Intake pipes with very short intake ducts have low friction losses, but have the disadvantage that very unevenly prepared air-fuel mixture enters the combustion chamber because of the short intake duct length only too short a time for a uniform mixture preparation remains. In order to have enough ignitable mixture available in every speed range it is necessary to drive internal combustion engines with short intake duct lengths with a high fuel excess in the mixture. This inevitably leads to an undesirably high proportion of pollutants in the exhaust gas.

Eine Verringerung des Kraftstoffüberschusses im Luft-Kraftstoff -Gemisch führt jedoch nicht nur zur AnlieferungA reduction in the excess fuel in the air-fuel -Mixture not only leads to delivery

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einer ungenügend großen Menge zündfähigen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum gewünschten Zündzeitpunkt, sondern darüber hinaus zu einem Nachbrennen des zum Zündzeitpunkt noch nicht zündfähigen Anteiles des Gemisches zu einem späteren unkontrollierbaren Zeitpunkt. Dies führt erfahrungsgemäß zu Lager -und Ventilschäden, in Einzelfällen sogar zu Pleuelbrüchen.an insufficiently large amount of ignitable air-fuel mixture at the desired ignition point, but also to an afterburning of the ignition point non-ignitable part of the mixture at a later, uncontrollable point in time. Experience shows that this leads to this to bearing and valve damage, in individual cases even to connecting rod breakage.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ansaugrohr der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß bei möglichst kurzer Ansaugkanallänge eine möglichst volkommene und gleichmäßige Aufbereitung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfolgt.The aim of the present invention is to develop an intake pipe of the type described at the outset in such a way that that with the shortest possible intake duct length the most complete and uniform possible preparation of the air-fuel mixture he follows.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ansaugrohr einen etwa S-förmig verlaufenden Ansaugkanal aufweist, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung des vom Vergaser gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches etwa um das 1,5 bis 2-fache auf einer Strecke (VS) verjüngt, die etwa dem 1,2 bis 1,5-fachen des vergasersei tigen· Öffnungsdurchmessers (D ) des Ansaugkanales entspricht.According to the invention, this aim is achieved in that the intake pipe has an intake duct running approximately in an S-shape has, the cross section of which extends in the direction of flow of the air-fuel mixture supplied by the carburetor about 1.5 to 2 times tapered at a distance (VS) that is about 1.2 to 1.5 times the carburetor egg corresponds to the opening diameter (D) of the intake duct.

Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist ein Ansaugrohr geschaffen, in dessen Ansaugkanal aufgrund der Verjüngung des Querschnittes in Strömungsrichtung eine starke Unterdruckzone für das durchströmende Luft-Kraftstoff-Gemisch ausgebildet wird, die eine beschleunigte und gleichmäßige Verdampfung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bewirkt. Versuche haben ergeben, daß das günstigste Verjüngungsverhältnis bezogen auf die Querschnittsfläche zwischen 1,5 : 1 und 2:1 liegt. Bei Verjüngungsverhältnissen unterWith the features according to the invention, an intake pipe is created, in the intake duct due to the tapering of the cross-section in the direction of flow a strong negative pressure zone for the air-fuel mixture flowing through is formed, which causes an accelerated and uniform evaporation of the air-fuel mixture. Tests have shown that the most favorable taper ratio based on the cross-sectional area between 1.5: 1 and 2: 1. With taper ratios below

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1,5:1 läßt der Verdampfungseffekt stark nach, während bei VerjUngungsverhältnissen von mehr als 2:1 die Ansauggeschwindigkeit im Vergaser unerwünscht gering wird, Bei diesen Versuchen hat sich ferner ergeben, daß ein optimaler Verdampfungseffe-kt dann erreicht wird, wenn die Verjüngungsstrecke etwa dem 1,2 bis 1,5-fachen des vergasersei tigen Öffnungsdurchmessers des Ansaugkanales entspricht. 1.5: 1, the evaporation effect decreases sharply, while the suction speed at rejuvenation ratios of more than 2: 1 in the carburetor is undesirably low. These tests have also shown that an optimal Evaporation effect is achieved when the taper is about 1.2 to 1.5 times that of the carburetor term opening diameter of the intake port corresponds.

Neben dem Verdampfungseffekt aufgrund der Verjüngung des Ansaugkanalquerschnittes erbringt die S-förmig verlaufende Führung des Ansaugkanales eine zweimalige Umlenkung des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Durch diese zweimalige Umlenkung wird, wie Versuche ergeben haben, eine intensive Verwirbelung der Kraftstoffteilchen im Gemisch erreicht. Eine einseitige Verlagerung schwerer Kraftstoffteilchen im Gemisch, wie sie beispielsweise bei geraden Ansaugkanälen häufig auftritt, ist somit nicht möglich.Besides the evaporation effect due to the rejuvenation of the intake duct cross-section, the S-shaped guidance of the intake duct results in a two-fold deflection of the Air-fuel mixture. As tests have shown, this double deflection creates an intense turbulence of fuel particles in the mixture reached. A one-sided Relocation of heavy fuel particles in the mixture, as often occurs, for example, with straight intake ports, is therefore not possible.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist erstmalig ein Ansaugrohr geschaffen, das bei kurzer Ansaugkanallänge eine optimale Gemischaufbereitung ermöglicht.The design according to the invention creates an intake pipe for the first time that has a short intake duct length enables optimal mixture preparation.

Versuche haben weiter ergeben, daß eine besonders gute Verwirbelung der Kraftstoffteilchen dann gegeben ist, wenn der Betrag, um den die vergaserseitige öffnung des Ansaugkanales gegenüber der verbrennungsraumseitigen öffnung zur Bildung des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales versetzt ist, etwa dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern entspricht. Tests have also shown that the fuel particles are particularly well swirled when if the amount by which the opening of the intake port on the carburettor side is compared to the opening on the combustion chamber side is offset to form the S-shaped course of the intake channel, corresponds approximately to the mean value of the two opening diameters.

In den Versuchen hat sich weiter gezeigt, daß eine Erhöhung des Verdampfungseffektes dann erzielt werden kann,The tests have also shown that an increase in the evaporation effect can then be achieved

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wenn sich an den S-förmigen Verlauf des Ansaugkanales in Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ein zylindrisches Kanalstück anschließt, das eine Verlängerung der Verdampfungsstrecke darstellt.when the S-shaped course of the intake duct in the direction of flow of the air-fuel mixture adjoins cylindrical channel piece, which represents an extension of the evaporation path.

Leistungsmessungen an Kraftfahrzeugen, die nachträglich mit einem oder mehreren erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren ausgestattet wurde haben ergeben, daß Leistungsgewinne bis zu 25# erzielt werden können.Performance measurements on motor vehicles that are subsequently designed with one or more according to the invention Intake manifolds have shown that performance gains of up to 25 # can be achieved.

Aufgrund des hohen Schadstoffanteiles im Abgas werden. Betriebserlaubnisse für Verbrennungsmotoren mit kurzen Ansaugkanälen und Mehrvergaseranlagen kaum noch erteilt. Versuche haben nun ergeben, daß mit erfindungsgemäß an ausgestalteten Ansaugrohren ausgestattete Mehrvergaseranlagen einen gegenüber bekannten Ausbildungen geringeren Schadstoffanteil im Abgas der Verbrennungsmaschine aufweisen. Der Einsatz von Mehrvergaseranlagen erbringt somit bezüglich der Betriebserlaubnis keine Schwierigkeiten mehr.Due to the high proportion of pollutants in the exhaust gas. Operating permits for internal combustion engines with short Intake ducts and multi-carburetor systems hardly ever issued. Tests have now shown that multi-carburetor systems equipped with intake pipes designed according to the invention Compared to known designs have a lower proportion of pollutants in the exhaust gas of the internal combustion engine. The use of multi-carburetor systems does not cause any difficulties with regard to the operating permit more.

Vergleichsmessungen an Serien-Kraftfahrzeugen mit Vierzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotoren mit 1500 cnr Hubraum ergaben in allen Drehzahlbereichen einen annähernd proportional verlaufenden Leistungsgewinn, wobei der CO-Gehalt im Abgas bei mit erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren versehenen Ausführungen deutlich unter dem CO- Gehalt bei SerienausfUhrungen lag. Bei diesen Versuchen zeigte sich auch ein äußerst weicher Verbrennungsablauf. So wurde bei den Messungen der Zündzeitpunkt bis an die Klopfgrenze vorverlegt. Diese KlopfgrenzeComparative measurements on series motor vehicles with four-cylinder four-stroke internal combustion engines with 1500 cnr Cubic capacity resulted in an almost proportional performance gain in all speed ranges, whereby the CO content in the exhaust gas is clear in the case of designs provided with intake pipes designed according to the invention was below the CO content in series versions. With these Tests also showed an extremely smooth combustion process. This is how the ignition timing became during the measurements brought forward to the knock limit. This knock limit

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wurde mit erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren versehenen Verbrennungsmotoren erheblich später erreicht als mit den serienmäßig ausgestatteten Verbrennungsmotoren.internal combustion engines provided with intake pipes designed according to the invention were achieved considerably later than with the standard equipped internal combustion engines.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird somit eine durch bisherige vergleichbare Ansaugrohre nicht erreichbare Leistungssteigerung verbunden mit einem günstigerem Verbrennungsablauf sowie einer Reduzierung der Schadstoffanteile im Abgas erzielt.The configuration according to the invention thus does not result in an intake manifold that is comparable to the previous one achievable increase in performance combined with a more favorable combustion process and a reduction in Achieved pollutant levels in the exhaust gas.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis das in der Zeichnung dargestellte Aueführungsbeiapiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert.For further explanation and better understanding, the following is what is shown in the drawing Embodiment example of the invention described in more detail and explained.

Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt eines Ansaugrohres der erfindungsgemäßen Art, undFig. 1 shows schematically the cross section of an intake pipe of the type according to the invention, and

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ansaugkrümmer mit insgesamt vier erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren für einen Vierzylinder -Viertakt-Verbrennungsmotor.Fig. 2 shows a perspective view of an intake manifold with a total of four according to the invention designed intake pipes for a four-cylinder four-stroke internal combustion engine.

Das in Fig. 1 dargestellte Ansaugrohr besitzt einen S-förmig verlaufenden Ansaugkanal mit einer vergaserseitigen öffnung mit dem Durchmesser D und einer verbrennungsraumseitigen öffnung mit dem Durchmesser D„. Diese beiden öffnungen sind um ein Maß A zueinander versetzt angeordnet. Dieses Maß A hat im vorliegendem Fall eine Größe, die annähernd dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern ■entspricht. Der S-förmige Verlauf des Ansaugkanales wird durch zwei Radien Ry und R2, bestimmt, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Radius Ry dem vergaserseitigenThe intake pipe shown in FIG. 1 has an S-shaped intake duct with an opening on the carburettor side with the diameter D and an opening on the combustion chamber side with the diameter D ". These two openings are offset from one another by a dimension A. In the present case, this dimension A has a size which corresponds approximately to the mean value of the two opening diameters. The S-shaped course of the intake duct is determined by two radii R y and R 2 , the radius R y being that of the carburettor in the present exemplary embodiment

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Öffnungsdurchmesser D imd der Radius R etwa dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern entspricht.Opening diameter D and radius R approximately the mean value from the two opening diameters.

Die Verjüngungsstrecke VS liegt in dem in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsbeispiel im Bereich des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales. Selbstverständlich kann die Verjüngungsstrecke auch gegebenenfalls vor oder hinter dem S-förmigen Verlauf liegen, oder diesen ganz oder teilweise mit einbeziehen.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the tapering section VS lies in the area of the S-shaped one Course of the intake duct. Of course, the tapering section can also precede if necessary or behind the S-shaped course, or include it in whole or in part.

Im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel schließt sich an die Verjüngungsstrecke VS noch ein zylindrisches Kanalstück verbrennungsraumseitig an. Die Gesamtlänge L des Ansaugrohres setzt sich daher aus diesem zylindrischen Kanalstück und der VerjUngungsstrecke VS zusammen.In the present exemplary embodiment, the tapering section VS is followed by a cylindrical channel piece on the combustion chamber side. The total length L of the intake pipe is therefore made up of this cylindrical channel piece and the taper VS together.

Der in Fig. 2 dargestellte Ansaugkrümmer besitzt vier erfindungsgemäß ausgestaltete Ansaugrohre und ist aus Gußstück ausgeführt. Aus der Darstellung sind die S-förmigen Krümmungen der Ansaugrohre gut zu erkennen. Während die Abstände der öffnungsdurehmesser vergaserseitig (siehe Pfeil V) annähernd gleich sind, haben die öffnungen zylinderseitig (siehe Pfeil Z) unterschiedliche Abstände. Dies ist bedingt durch eine spezielle Art der Zylinderanordnung, für die der in Fig. 2 dargestellte Ansaugkrümmer bestimmt ist.The intake manifold shown in FIG. 2 has four intake pipes designed according to the invention and is made of a casting executed. The S-shaped curvatures of the intake pipes can be clearly seen from the illustration. While the Clearances of the opening diameter gauge on the carburetor side (see Arrow V) are approximately the same, the openings have on the cylinder side (see arrow Z) different distances. This is due to a special type of cylinder arrangement, for which the intake manifold shown in Fig. 2 is intended.

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Claims (3)

PatentansprücheClaims Ansaugrohr für Verbrennungsmotoren, mit einem Ansaugkanal, dessen eine Öffnung an einen Vergaser und dessen andere Öffnung an einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr einen etwa S-förmig verlaufenden Ansaugkanal aufweist, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung des vom Vergaser gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches etwa um das 1,5 bis 2-fache auf einer Strecke (VS) verjüngt, die etwa dem 1,2 bis 1,5-fachen des vergaserseitigen Öffnungsdurchmessers (Dv) des Ansaugkanales entspricht. Intake pipe for internal combustion engines, with an intake duct, one opening of which is connected to a carburetor and the other opening of which is connected to a combustion chamber of an internal combustion engine, characterized in that the intake pipe has an approximately S-shaped intake duct, the cross section of which extends in the flow direction of that supplied by the carburetor Air-fuel mixture tapers by about 1.5 to 2 times over a distance (VS) that corresponds to about 1.2 to 1.5 times the opening diameter (D v ) of the intake port on the carburetor side. 2. Ansaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag, um den die vergaserseitige Öffnung des Ansaugkanales gegenüber der verbrennungsraumseitigen Öffnung zur Bildung des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales versetzt ist, etwa dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern (D und Dz) entspricht.2. Intake pipe according to claim 1, characterized in that the amount by which the carburetor-side opening of the intake duct is offset from the combustion chamber-side opening to form the S-shaped profile of the intake duct is approximately the mean value of the two opening diameters (D and D z ) is equivalent to. 3. Ansaugrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verjüngte Strecke (VS) im Bereich des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales angeordnet ist und sich in Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches an diese ein zylindrisches Kanalstück anschließt.3. intake pipe according to claim 2, characterized in that that the tapered section (VS) is arranged in the area of the S-shaped course of the intake duct is and in the flow direction of the air-fuel mixture to this a cylindrical channel piece connects. 509812/0102509812/0102
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