DE2622546A1

DE2622546A1 - Einlassventil fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2622546A1
Application number: DE19762622546
Authority: DE
Inventors: Anthony Osborne Dye
Original assignee: DYE ANTHONY OSBORNE; LITTLECHILD DAVID HOWARD
Current assignee: Epicam Ltd
Priority date: 1975-05-28
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2622546C2; JPS6110645B2; FR2312642A1; US4428336A; JPS521230A; GB1540232A; IN147955B; FR2312642B1

Description

Anthony Osborne Dye, 48, Thornton Court, Girton, Cambridgeshire und David Howard Littlechild, 29, High Street, Oakington,

Cambridgeshire / Großbritannien

Einlaßventil für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Einlaßventil für eine Brennkraftmaschine, dessen Ventilkegel am Kopf eine kegelförmig geneigte ringförmige Sitzfläche aufweist, die bei geöffnetem Ventil einen Ringspalt freilassend von einem Sitz abgehoben ist.

Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Einlaßventile für Viertaktkolbenmaschinen mit Funkenzündung, ihre Anwendung ist aber auf solche Brennkraftmaschinen nicht beschränkt.

Es ist schon seit Jahren versucht worden, die Ausnutzung des Luft-Brennstoff -Gemisches in solchen Brennkraftmaschinen zu verbessern. Zu diesem Zweck hat man das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf den stoichiometrischen Wert eingestellt, also auf den Wert, bei dem die Luft gerade den zur Verbrennung erforderlichen sauerstoff enthält. Mit einem solchen Mischungsverhältnis, das etwa bei 2o : 1 liegt, hat man Abgase erhalten, die sehr wenig unverbrannte Kohlen-

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hydrate und nicht vollständig verbrannte Stickoxyde enthalten. Es ist aber bis jetzt in der Praxis noch nicht gelungen, einer Brennkraftmaschine in allen Betriebszuständen das Gemisch im optimalen stöchiometrischen Verhältnis zuzuführen.

In diesem Zusammenhang erweist sich die zyklische Betriebsweise kolbenbetriebener Brennkraftmaschinen als problematisch, weil innerhalb der Zyklen die Druckwerte erheblichen Schwankungen unterliegen. Winsor und Patterson ( SAE 73oo86, 1973 ) haben theoretische Berechnungen angestellt und sind zu dem Ergebnis gelangt, daß Variationen im Mischungsverhältnis, die in einer kritischen Entfernung von den Zündelektroden auftreten, für die Variationen des Verbrennungsvorganges verantwortlich sind. Sie haben daraus den Schluß gezogen, daß man diesen kritischen Abstand verringern muß, der nach ihrer Auffassung abhängig ist von der Turbulenz der das Luft-Brennstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders unterliegt. Sie haben dann Versuche angestellt, um diese Turbulenzen zu beeinflussen, sind aber zu keinem praktisch verwertbaren Ergebnis gekommen.

Die zunehmend steigenden Kosten von geeigneten Brennstoffen und die Verringerung der Weltvorräte dieser Brennstoffe fordern Maßnahmen zur verbesserten Ausnutzung dieser Brennstoffe. Man hat zu diesem Zweck Brennkraftmaschinen neu konstruiert, ist aber bislang nur mit aufwendig zu verwirklichenden Neukonstruktionen zu bemerkenswerten Einsparungen auf der Brennstoffseite gelangt. Insbesondere ist es bis heute nicht gelungen, eine funkengezündete Kolbenmaschine zu schaffen, die eine Brennstoffausnutzung in einem Maße ermöglicht, wie sie vergleichsweise bei einer Dieselmaschine erzielbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einlaßventil der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Gemisch in einer Weise in den Zylinder gelangt, durch die die Verbrennung im sinne einer Verbesserung der Ausbeute und im sinne einer Verbesserung der Abgase verbessert wird.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in Einlaßrichtung radial einwärts von der sitzfläche auf den Umfang verteilt Strömungsleitelemente, vorgesehen sind, die bei geöffnetem Ventil schräg zur radialen Richtung gerichtete Strömungsdüsen zwischen sich freilassen.

Durch das erfinderisch ausgestaltete Einlaßventil wird dem einströmenden Gemisch eine für die Verbrennung günstige Strömung aufgezwungen. Bemerkenswert ist, daß die Erfinder die grundsätzlich angestrebte Verbesserung der Verbrennung durch besondere Ausgestaltung des Einlaßventils anstreben und auch erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, bestehende Konstruktionen von Brennkraftmaschinen beizubehalten beziehungsweise zu übernehmen und allein durch die· e~ finderische Ausgestaltung des Einlaßventils zu verbessern.

Die mit der Erfindung erzielbare Verbesserung gestattet es, funkengezündete Kolbenmaschinen mit einer Brennstoffausnutzung zu betreiben, wie sie bislang nur bei Dieselmaschinen bekannt ist.

Die Erfindung macht es auch möglich, den Mischungsbereich, mit dem die Brennkraftmaschine unter normalen Bedingungen betrieben werden kann, zu erweitern.

Die Erfindung macht es weiterhin möglich, bei funkengezündeten Kolbenbrennkraftmaschinen die Taktvariationen zu reduzieren und das Verdichtungsverhältnis bei vorgegebener Oktanzahl zu erhöhen.

Die besonders günstige Wirkung der erfinderischen Ausgestaltung des Einlaßventils ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß durch die dem einströmenden Gemisch aufgezwungene Turbulenz das Gemisch innerhalb des Zylinders stark vermischt wird, so daß schließlich beim Verbrennen nur noch geringfügige Ungleichmäßigkeiten bestehenbleiben.

Der Gesamteinlaßquerschnitt aller Strömungsdüsen ist'verhältnismäßig klein, so daß das Gemisch dort mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit einströmt.

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Der dimensions lose V7ert des Verhältnisses vom Hubraum des zugehörigen Zylinders, gemessen in Kubikzentimeter, zum Einlaßquerschnitt aller Strömungsdüsen, gemessen in QuadratZentimeter, wird nachfolgend definiert als CRF-Faktor.

Zylinderhubraum Pcm 1 CRF [cm] = 1 ·

Summe der Einlaßquerschnitte I cm J

Der CRF-Faktor ist hinreichend im Bereich von 8o bis 15o. Ein günstiger Bereich liegt zwischen 95 und 135 und vorzugsweise beträgt der CRF-Faktor io5 bis 125.

Der Gesamtquerschnitt der Einlaßdüsen beträgt zweckmäßig 45 bis 75 Prozent, vorzugsweise 5o bis 7o Prozent, und am besten 55 bis 65 Prozent, des gesamten Einlaßquerschnittes am Ringspalt zwischen Sitzfläche und sitz des geöffneten Ventils. Üblicherweise ist die Breite einer jeden Strömungsdüse, gemessen in Umfangsrichtung, o,76 bis 2,79 mm, vorzugsweise 1,27 bis 2,29 mm, und am besten etwa 1,78 mm.

Die Schräglage der Düsen zur radialen Richtung kann 15 bis 45° betragen, vorzugsweise beträgt sie 25 bis 35° und am besten sind 30°.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kranz von gleichartig ausgebildeten, gleichmäßig angeordneten Leitschaufeln vorgesehen ist.

Eine weitere Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß in Achsrichtung des Ventilkegels aufeinanderfolgend mehrere Kränze von jeweils gleichartig ausgebildeten, gleichmäßig angeordneten Leitschaufeln vorgesehen sind, und daß die Leitschaufeln eines Kranzes eine andere Schräglage zur radialen Richtung aufweisen als die eines anderen Kranzes.

Die bei diesen Weiterbildungen gleichartig angeordneten Leitschaufeln haben den gleichen Anstellwinkel zur radialen Richtung, so daß die dazwischen sich ergebenden Strömungsdüsen jeweils im gleichen Anstellwinkel zur radialen Richtung gerichtet sind.

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Ein solcher Kranz von Leitschaufeln kann hergestellt werden durch einen Ring, in den man den Strömungsdüsen entsprechende Schlitze einarbeitet, so daß die stehengebliebenen Teile die Leitschaufeln sind. Zweckmäßig ist die Länge des Querschnitts einer Strömungsdüse, gemessen in Richtung der Achse des Ventilkegels, mindestens doppelt so groß wie die in Umfangsrichtung gemessene Breite.

Die Strömungsleitelernente sind vorzugsweise am Kopf des Ventilkegels angeordnet, so daß sie mit diesem beim Öffnen und Schließen auf- und abbewegt werden, sie können aber auch an einem anderen Teil des Ventils angeordnet werden, wenn sie nur bei geöffnetem Ventil in dem Einlaßquerschnitt stehen.

Vorzugsweise ist der Ventilkegel pilzförmig und die Schaufelkränze erstrecken sich koaxial zum im übrigen rotationssymmetrisch ausgebildeten Ventilkegel.

zweckmäßig Der beziehungsweise die schaufelkränze erstrecken sich/mit Abstand von dem Hals des Ventilkegels, so daß zwischen dem Hals und dem beziehungsweise den Schaufelkränzen ein ringförmiger Zwischenraum freibleibt. Die radiale Tiefe der Strömungsdüsen beziehungsweise Leitschaufeln sollte etwa in der Größenordnung des axialen Hubes zwischen Sitzfläche und Sitz bei voll geöffnetem Ventil liegen.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform ist der Kranz beziehungsweise sind die Kränze koaxial am Ventilsitz und der Ventilkopf ist tassenförmig mit einer Umfangsschürze, die sich axial über den beziehungsweise die Kränze erstreckt, wenn das Ventil geschlossen ist. Der Rand dieser schürze ist dabei so ausgestaltet, daß er den Ventilsitz gasdicht berührt.

Wenn die Erfindung, wie es vorzugsweise der Fall ist, in Verbindung mit einer benzinbetriebenen funkengezündeten Kolbenbrennkraftmaschine angewendet wird, kann mit der Erfindung die zyklische Variation der Verbrennung reduziert werden und ein magereres Gemisch verwendet werden. Es ist auch möglich, bei vorgegebenem Kompressionsver-

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hältnis Benzin mit einer geringeren Oktanzahl einzusetzen. Ersetzt man ein normales Einlaßventil durch ein Einlaßventil nach der Erfindung, dann wird der Durchlaßquerschnitt des geöffneten Ventils reduziert und dadurch wird bei einer nur ansaugenden Brennkraftmaschine die Gemischzufuhr reduziert. Dem kann man aber durch entsprechende Erhöhung der Vorverdichtung entgegenwirken. Bs empfiehlt sich,auch bei Anwendung der Erfindung das Mischungsverhältnis des zugeführten Brennstoffgemisches sehr genau einzustellen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Am besten ist es, man betreibt eine nach der Erfindung ausgerüstete Brennkraftmaschine mit Brennstoff- ■ einspritzung oder mehrstufiger Vergasung·

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

Figur 2

Figur 3

Figur 4

Figur 5

Figur 6

Figur 7

perspektivisch den Ventilkegel eines ersten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, ausgestattet mit zwei Leitschaufelkränzen,

ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ventilkegels, ebenfalls ausgestattet mit zwei Leitschaufelkränzen,

ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ventilkegels ausgestattet mit einem Leitschaufelkranz,

im Diagramm einen Koeffizienten der zyklischen Variationen aufgetragen gegenüber dem Luft-Brennstoff -Mischungsverhältnis für eine bekannte Brennkraftmaschine der Marke Triumph 2.5 PI, jeweils vor und nach Einbau der erfinderischen Einlaßventile,

grafisch das Drehmoment aufgetragen gegenüber dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches für die gleiche Maschine wie in Figur- 4, jeweils vor und nach Ausstattung mit den erfinderischen Einlaßventilen,

im Diagramm die spezifische Brennkraftausnutzung aufgetragen gegenüber dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches für die gleiche Maschine wie in Figur 4, jeweils vor und nach Ausstattung mit den erfinderischen Einlaßventilen,

im Diagramm die spezifische Brennkraftausnutzung aufgetragen gegenüber dem Luft-Brennstoff-Verhältnis für eine einzylindrische Versuchsmaschine ausgestattet mit verschiedenen Einlaßventilen,

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Figur 8 im Diagramm die spezifische Kraftstoffausnutzung

aufgetragen gegenüber der Leistung der genannten Versuchsmaschine,

Figur 9 im Diagramm die Maximalleistung aufgetragen gegenüber dem Verdichtungsverhältnis für die genannte Versuchsmaschine , und

Figur 10 im Diagramm die spezifische Brennstoffausnutzung

aufgetragen gegenüber der Leistung der genannten Versuchsmaschine, wobei inter alia ersichtlich ist, wie die Maschine in Dieselbetrieb arbeitet.

Gemäß Figur 1 ist allgemein mit 1 der Ventilkegel bezeichnet, der einen Hals 2 aufweist, an dessen Ende sich der Kopf 3 befindet. An dem Kopf 3 ist eine kegelförmig geneigte, ringförmige Sitzfläche 4 angebracht, die mit einem nicht dargestellten Sitz bei geschlossenem Ventil eine gasdichte Dichtung herstellt. Mit 5 ist ein erster Kranz von metallenen Leitschaufeln bezeichnet, die sich schräg zur radialen Richtung einwärts der Sitzfläche 4 erstrecken. Zwischen den Leitschaufeln des Kranzes 5 bleiben Strömungsdüsen 6 offen, die von unten gesehen gegen den Uhrzeigersinn etwa im Winkel von 3o° gegen die radiale Richtung geneigt sind. Mit 7 ist ein zweiter Kranz solcher Leitschaufeln bezeichnet, die ebenfalls Strömungsdüsen 8 zwischen sich stehenlassen. Diese Strömungsdüsen sind von unten betrachtet im Uhrzeigersinn unter 3o° gegen die radiale Richtung gerichtet. Die Leitschaufeln eines jeden Kranzes sind gleichartig ausgebildet und gleichmäßig auf den Umfang verteilt und verjüngen sich im Querschnitt von außen nach innen. Die Kränze 5 und 7 beziehungsweise die Leitschaufeln, die diese Kränze bilden, reichen nicht bis an den Hals 2 heran, so daß zwischen dem Hals 2 und den Kränzen 5 und 7 ein Ringraum 9 freibleibt.

Der Ventilkegel la aus Figur 2 unterscheidet sich von dem aus Figur 1 dadurch, daß die Strömungsdüsen 8a des oberen Kranzes 7a ebenso wie die Strömungsdüsen des unteren Kranzes 51 bezogen auf die Blickrichtung von unten, gegen den Uhrzeigersinn aus der radia-

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len Richtung abweichen, und zwar ebenfalls um 3o°.

Der Ventilkegel ib aus Figur 3 unterscheidet sich von dem aus Figur 1 dadurch, daß die Kränze 5 und 7 durch einen einzigen Kranz 5b ersetzt sind. Die axiale Länge der Leitschaufeln des Kranzes 5b ist so groß wie die axiale Länge der Leitschaufeln der Kränze 5 und 7 zusammengenommen. Die axiale Länge.der Strömungsdüsen 6b ist mithin etwa doppelt so groß wie die der Strömungsdüsen 6.

Nachfolgend werden die Ergebnisse einiger Versuche beschrieben, die mit Einlaßventilen nach der Erfindung durchgeführt wurden. Dabei wurden Vergleichsversuche angestellt unter Einsatz von Einlaßventilen konventioneller Bauart, also ohne die Leitschaufeln. Bei den Vergleichsversuchen waren die Ventile immer gleichartig ausgebildet, insbesondere aber Hals 2 und Kopf 3 der gleiche, nämlich so, wie sie ursprünglich für die betrachtete Maschine entwickelt wurden. Die konventionell ausgestattete Maschine wurde dann nach der Erfindung umgerüstet, indem die die strömungsdüsen bildenden Leitschaufeln eingeführt wurden. Die axiale Höhe der Leitschaufeln war dabei im wesentlichen so groß wie der axiale Hub des betreffenden Ventilkegels aus seiner geschlossenen Stellung in die voll geöffnete Stellung.

Für die verwendeten Einlaßventile wurden die aus der nachfolgenden Tabelle 1 ersichtlichen Code-Bezeichnungen eingeführt.

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CD O to OO cn

ο to

CD cn

Code- Be ze ichnung	Ventiltyp Einlaßdüsen pro Kranz	Breite einer Einlaßdüse in mm	Absperrung in % *	CRF- Faktor	Nummer der Kenn linie in den Figuren 4 bis 1O
Standard	Konventionell 3ceine			-—	1o
Basis	Ventilkegel 1 23 aus Fig. 1	1,78	58 %	111	11
2TS	modifizierter 23 Ventilkegel 1 aus Fig. 1 mit radial gerich teten Strömungs— düsen	1,78	58 %	111 -*	12
2TA	Ventilkegel 1a 23 aus Fig. 2	1,78	58 %	111	13
2TA 2B	Ventilkegel 1a 21** aus Fig. 2 modifiziert	1,78	61 %	122	14
ITA PB	Ventilkegel 1b 23 aus Fig. 3	1,78	56 %	1O7	15
ITA PB	Ventilkegel 1b 21« aus Fig. 3	1,78	61 %	122	16
2TA 16J	Ventilkegel 1a 16 aus Figur 2	2,16	64,5 %	131	17
2TA 18J	Ventilkegel 1a 18 aus Figur 2	2,16	βο %	116	18

O I

CD

►ti K) co Ni

.co cn CA JN

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* Unter Absperrung wird das Verhältnis zwischen dem Leitschaufelquerschnitt zum Gesamteinlaßquerschnitt verstanden.

** 2TA und ITA FB Ventiltypen mit zwei benachbarten Strömungsdüsen, • abgesperrt in jedem Kranz.

Bei der ersten Versuchsserie wurde das Basis-Einlaßventil 1 an den Zylinder Nr. 4 einer 2,5 1 Sechszylinder-Benzineinspritzmaschine mit einem Verdichterverhältnis von 9,5 : 1 ( Triumph 2,5 P.I. Maschine) eingesetzt. Die Zylinder 2, 3 und 6 waren abgeschaltet und ihre Kolben entfernt. Bin ähnlicher Ventilkegel mit vier Kränzen von Leitschaufeln, von denen die ersten beiden den Kränzen 5 und 7 entsprechen, aber enger waren, und die zweiten beiden darübergesetzt waren, war am Zylinder Nr. 5 angebracht. Am letzten Zylinder Nr. 1 wurde das Standard-Ventil von der werksseitigen Erstausstattung belassen. Die Maschine lief im Testbett mit natürlicher Belüftung und weit geöffneten Düsen bei normaler Geschwindigkeit.

Der Druck in jedem einzelnen Zylinder wurde laufend gemessen und aufgezeichnet. Die Maschine wurde betrieben mit 5 Star Petrol von Shell bei einer Umdrehungszahl von 2ooo Umdrehungen pro Minute mit einem Gemischverhältnis von 13:1 (normal) und 16: 1 (mager). Die erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 an- . gegeben.

TABELLE 2

Normale Mischung

Magere Mischung

Zylinder	1	4	5	1	4	5
Mittlerer Spitzendruck ( MPP)	3,667	3,723	3,7oo	1,597	2,765	2,621
S tandardabve ichung (SD)	o, 338	o,129	o,216	o,297	o,218	o,238
SD X 1OO MPP	9,22	3,46	5,84	3 8,6o	7,88	9,o8
	6 0 98	5 1/03	Jb

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Bei einem anderen Test wurde das Basis-Einlaßventil 1 an die Zylin- " der 1, 4 und 5 der gleichen Maschine angebracht, die bei 2 5oo Umdrehungen pro Minute'mit einem Gemischverhältnis von 12,5 : 1 bis zur Magergrenze gefahren wurde. Es wurde dann ein Vergleichstest durchgeführt mit Standardventilen aus der Erstausstattung des Fabrikanten anstelle der Basis-Ventile 1. Die Bedingungen der beiden Tests waren identisch mit der Ausnahme, daß der Zündzeitpunkt vor jedem Test auf maximale Leistung eingerichtet wurde.

Die Ergebnisse bei Ausstattung mit dem Basisventil 1 sind in der Kennlinie io in Figur 4 bis 6 dargestellt und die Vergleichsergebnisse bei Ausstattung mit dem Standardeinlaßventil sind in der Kennlinie 11 der Figuren 4 bis 6 dargestellt. In Figur 4 ist auf der Ordinate der Variationskoeffizient des zyklischen Spitzendruckes gegenüber dem Mischungsverhältnis aufgetragen. In Figur 5 ist das Drehmoment ( gemessen in ft.lbs.) auf der Ordinate aufgetragen ge-, genüber dem Gemischverhältnis, das auf der Abszisse aufgetragen ist. In Figur 6 ist der spezifische Kraftstoffverbrauch ( gemessen in lbs. per Pferdestärke pro Stunde ) gegenüber dem auf der Abszisse aufgetragenen Mischungsverhältnis aufgetragen.

Aus den Grafiken ist ersichtlich, daß bei einer normal belüfteten Maschine durch Verwendung des Basis-Ventils 1 die Gemischzufuhr kleiner wird. Es ist auch aus den Grafiken ersichtlich, daß die Leistung durch Einsatz das Basis-Einlaßventils 1 erheblich gesteigert wird und daß die zyklischen Variationen, der spezifische Brennstoffverbrauch und die erforderliche Fettigkeit des Gemisches reduziert werden. Die Maschine kann bei Gemischen von 16 s 1 bis 2o s 1 betrieben werden und das ist ein Bereich, in dem die Maschine, ausgestattet mit den Standardventilen, nur unter Inkaufnahme von Fehlzündungen betrieben werden konnte, wird die Maschine mit dem Basis-Ventil mit einem Kompressor betrieben, dann wird die Brennstoffausnutzung erhöht und die Maschine kann bei dem vorgesehenen Kompressions· verhältnis sogar mit 3 Star Petrol von Shell betrieben werden.

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Bei einer zweiten Testserie wurde eine Maschine der Type E6 Ricardo Variable - eine Kompressionsversuchsmaschine - eingesetzt, und zwar abgesehen von den nachfolgend aufgeführten Ausnahmen unter identischen Bedingungen. Es wurden nur die Einlaßventile modifiziert und die Einlaßventile wurden vergleichsweise auch unmodifiziert belassen. Die Versuchsergebnisse sind in den Figuren 7 bis io dargestellt. Die Kennlinien sind entsprechend den Angaben aus Tabelle 1 nummeriert. Der verwendete Brennstoff hatte die Oktanzahl 98,3.

Figur 7 zeigt den spezifischen Kraftstoffverbrauch in Gramm pro gebremste Pferdestärke pro Stunde auf der Ordinate gegenüber dem Gemischverhältnis, das auf der Abszii^e aufgetragen ist. Die Maschine lief bei 2.5oo Umdrehungen pro Minute unter einer Belastung von 5o Kilogramm pro Quadratzentimeter effektive Bremskraft und bei einem Kompressionsverhältnis von 15 : 1 ( ausgenommen bei Verwendung des Standard-Ventils, bei dem das Kompressionsverhältnis 9,5 : 1 war). In allen Fällen wurde das Kompressionsverhältnis so eingestellt, daß es einem optimalen Betrieb der Maschine gerecht wurde.

Figur 8 zeigt den spezifischen Kraftstoffverbrauch in Gramm pro gebremste Pferdestärke pro stunde auf der Ordinate gegenüber der maximalen effektiven Bremskraft in Kilogramm pro QuadratZentimeter, die auf der Abszisse aufgetragen ist. Die Maschine lief mit 2 5oo Umdrehungen pro Minute und dem gleichen Kompressionsverhältnis wie zuvor angegeben.

Figur 9 zeigt die maximale effektive Bremskraft in Kilogramm pro Quadratzentimeter gegenüber dem Gemischverhältnis von ungefähr 12 : 1 (das ist fett). Die Maschine lief mit 1 5oo Umdrehungen pro Minute. Bei Standard-Einlaßventil und Basis-Einlaßventil enden die Kennlinien an dem Punkt, an dem die Maschine durch Fehlzündungen nicht mehr ordentlich lief. In allen anderen Fällen wurde der Test beendet bei.einem Kompressionsverhältnis von 15 s It ohne das das Ende des Kompressionsverhältnisses erreicht wurde. ·

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Figur 1ο entspricht Figur 8, zeigt jedoch die Ergebnisse der unmodifizierten Maschine mit einem Kompressionsverhältnis 8 : 1 (Kennlinie 19 ) und einem Kompressionsverhältnis 9,5 : 1 (Kennlinie io)· Kennlinie 13 entspricht der Maschine ausgestattet mit dem Einlaßventil 2 TA und einem Kompressionsverhältnis von 15 : 1, während die unmodifizierte Diesel-Konfiguration mit einem Kompressionsverhältnis von ungefähr 22 : 1 in Kennlinie 2o dargestellt ist·

Die Testergebnisse erlauben eine Beurteilung der einzelnen Einlaßventile nach Figur 7 in.folgender Reihenfolge:

Standard (schlecht); 2TS; Basis; 2TA 18J; ITA 2B; 2TA 16J; 2TA; ITAFB; und 2TA2B (am besten).

Die Testergebnisse erlauben eine Beurteilung der einzelnen Einlaßventile nach Figur 8 in folgender Reihenfolge:

2TA 16J (schlecht); Basis; ITA2B; 2TA 18J; 2TA; 2TS; 2TA2B; ITAFB und Standard (am:besten).

Nach Figur 9 ergibt sich eine Beurteilung in folgender Reihenfolge:

Standard (schlecht); 2TS; Basis; 2TA 18J; 2TA 16J; ITA2B; ITAFB; 2TA; und 2TA2B (am besten).

Wenn man jedoch alle Kriterien der Betriebsweise, nämlich ökonomische Ausnutzung des Kraftstoffes, mageres Gemisch mit hohem Leistungsausgang in Betracht zieht, dann gelangt man zu einer Qualitätsreihenfolge wie folgt:

Standard (schlecht); 2TS; Basis; 2TA 16J und 2TA 18J; ITA2B; 2TA; ITAFB und 2TA2B (am besten).

Die nach der Erfindung modifizierten Einlaßventile führen also zu einer Verbesserung der Betriebsbedingungen, sowohl aus der Sicht einer besseren Kraftstoffausnutzung als auch aus der Sicht einer

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besseren Leistungsabgabe der modifizierten Maschine, Die mit der Erfindung erzielbare Verbesserung wird, deutlich, wenn man in Betracht zieht, daß eine normale Benzinmaschine, ausgestattet mit den Einlaßventilen ITAFB und 2TA2B bessere Betriebsbedingungen zeigt als eine Dieselmaschine.

Die Erfindung erzielt also mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine erhebliche Verbesserung von benzinbetriebenen Brennkraftmaschinen. Bemerkenswert ist, daß für die Einführung der Erfindung bei konventionellen Maschinen keine ins Gewicht fallende Ingenieurarbeit zur Umkonstruktion erforderlich ist.

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Claims

ANSPRÜCHE

1.^Einlaßventil für eine Brennkraftmaschine, dessen Ventilkegel am Kopf eine ■ kegelförmig geneigte ringförmige sitzfläche aufweist, die bei geöffnetem Ventil einen Ringspalt freilassend von einem sitz abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Einlaßrichtung radial einwärts von der Sitzfläche ( 4 ) auf den Umfang verteilt S trömungs leite lemente vorgesehen sind, die bei geöffnetem Ventil schräg zur radialen Richtung gerichtet« Strömungsdüsen ( 6 ) zwischen sich freilassen.

2. Einlaßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente Leitschaufeln sind, die am Ventilkopf ( 3 ) sich in axialer Richtung des Ventilkegels erstreckend und im Querschnitt in radialer Richtung verjüngend angeordnet sind.

3. Einlaßventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kranz ( 5 ) von gleichartig ausgebildeten, gleichmäßig angeordneten Leitschaufeln vorgesehen ist.

4«. Einlaßventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Achsrichtung des Ventilkegels aufeinanderfolgend mehrere Kränze ( 5» 7 ) von jeweils gleichartig ausgebildeten, gleichmäßig angeordneten Leitschaufeln vorgesehen sind, und daß

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die Leitschaufeln eines Kranzes ( 5 ) eine andere Schräglage zur radialen Richtung aufweisen als die eines anderen Kranzes ( 7 ).

5. Einlaßventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kränze ( 5 und 7 ) von Leitschaufeln vorgesehen sind, die mit unterschiedlichem Vorzeichen schräg zur radialen Richtung gerichtet sind.

6. Einlaßventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dimensionslose Wert des Verhältnisses vom Hubraum des zugehörigen Zylinders (gemessen in Kubikzentimeter) zum Einlaßquerschnitt aller Strömungsdüsen (gemessen in Quadratzentimeter ) 95 bis 135 beträgt.

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