DE2803533A1 - Luftverdichtende, selbstzuendende brennkraftmaschine - Google Patents

Luftverdichtende, selbstzuendende brennkraftmaschine

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DE2803533A1
DE2803533A1 DE19782803533 DE2803533A DE2803533A1 DE 2803533 A1 DE2803533 A1 DE 2803533A1 DE 19782803533 DE19782803533 DE 19782803533 DE 2803533 A DE2803533 A DE 2803533A DE 2803533 A1 DE2803533 A1 DE 2803533A1
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Description

it)
2803533 VOLKSWAGENWERK
AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg
— 3 —
Unsere Zeichen: K 2471
1?02pt-we-jä
Luftverdichtende, seIbstzündende Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer den Kraftstoff in den Brennraum direkt einspritzenden Kraftstoffeinspritzanlage und mit einem in den Brennraum einmündenden, als Drallkanal ausgebildeten Luftansaugkanal.
Luftverdichtende, seIbstzündende Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) benötigen zur Gemischbildung eine definierte Luftbewegung im Brennraum. Bei sogenannten direkt einspritzenden Dieselmotoren, bei denen der Kraftstoff direkt in den Hauptbrennraum eingespritzt wird, wird diese definierte Luftbewegung bei der überwiegenden Anzahl der ausgeführten Motoren mit Hilfe eines als Drallkanal ausgebildeten Luftansaugkanals erreicht. Der dabei erzeugte Einlaßdrall der Luftströmung wird im wesentlichen durch die geometrischen Verhältnisse im Kanal und durch die jeweilige Motordrehzahl bestimmt. Zur optimalen Gemischaufbereitung bei niedrigen Drehzahlen ist ein bestimmter Mindestdrall erforderlich, der durch die konstruktive Auslegung des Drallkanals gewährleistet wird. Bei höheren Drehzahlen stellt der Drallkanal jedoch eine Drosselstelle dar, die zu erheblichen Liefergradverlusten führt und damit die Motorleistung
909831/0173
Vorsitzender Vorstand: Toni Schmücker, Vorsehender . Herst Bartsmann · Prof. Dr. tectin. Errst Fiaia · Dr. jur. Pete- Frerk
des Aulsichtsrats: Gunter Hartwich · Hcst Münzrer - Dr. rer.pol. Werner P. Schmidt ■ Gottlieb M. Sl-cul · Prof. Dr. rer. pol. Friedrich Ihoiree
nans B mi·.«.-, Sitz der Gesellschaft: Wolfsburg Arr-tsgoricht Wolfsburg HRB
-A-
auf ein niedrigeres Niveau begrenzt. Gleichzeitig braucht der Drall dann nicht notwendigerweise die Stärke zu haben, die durch die Motordrehzahl und die Kanalgeometrie induziert wird.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart zu schaffen, die bei niedrigen Drehzahlen einen für eine optimale Gemischaufbereitung erforderlichen genügend hohen Lufteinlaßdrall bereitstellt, andererseits bei höheren Drehzahlen die durch den Drallkanal bewirkten Verluste verringert.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß jedem Drallkanal ein zweiter Luftansaugkanal zur im wesentlichen drallfreien Zuführung einer mit ansteigender Drehzahl der Brennkraftmaschine zunehmenden Luftmenge parallel geschaltet ist. Dadurch, daß bei höheren Drehzahlen zunehmend der dem Drallkanal parallel geschaltete, im wesentlichen drallfreie, zweite Luftansaugkanal zur Förderung der Ansaugluft herangezogen wird, können die bei höheren Drehzahlen im Drallkanal erzeugten Verluste umgangen und eine gute Füllung des Zylinders erreicht werden. Gleichzeitig wird durch die bevorzugte Beaufschlagung des Drallkanals bei niedrigeren Drehzahlen der Brennkraftmaschine der notwendige Einlaßdrall der angesaugten Luft zur Erreichung optimaler Gemischaufbereitung gewährleistet.
Zweckmäßigerweise sollen der Drallkanal und der zweite Luftansaugkanal vor einem gemeinsamen Einlaßventil zusammengeführt sein. Auf diese Weise wird erreicht, daß trotz Vorsehung zweier Luftansaugkanäle nur ein einziges Einlaßventil je Zylinder benötigt wird.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung geht dahin, Vorrichtungen zur drehzahlabhängigen Steuerung des Luftdurchsatzes durch den Drallkanal und den zweiten Einlaßkanal vorzusehen. Diese Vorrichtungen könnten durch jedem Ansaugkanal zugeordnete Drosselklappen gebildet werden; bevorzugt wird eine Ausführung, bei der eine beiden
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Kanälen zugeordnete Drosselklappe derart angeordnet ist, daß sie bei ihrer Verstellung den einen Kanal öffnet und den anderen schließt. Dadurch wird in einfacher V/eise eine gegenläufige Steuerung des Luftdurchsatzes durch die beiden Luftansaugkanäle erreicht. Da die überwiegende Anzahl der im Dieselmotorenbau verwendeten Einspritzpumpen eine drehzahlabhängige Spritzverstellung besitzt, ist es zweckmäßig, die Luftdurchsatzsteuervorrichtung mit dem drehzahlabhängig verstellbaren Spritzverstellerhebel der Kraftstoffeinspritzanlage zur Betätigung zu verbinden.
Je nach Ausführung des Drallkanals und der Strömungsverhältnisse am Einlaßventil muß bei der Freigabe des zweiten Lufteinlaßkanals nicht notwendigerweise auch der Drallkanal verschlossen werden. Denkbar und infolge des Wegfalls besonderer Steuervorrichtungen besonders vorteilhaft wäre es daher, wenn der Drallkanal und der zweite Lui'tansaugkanal eine solche Ausbildung und Bemessung erhalten, daß der Luftdurchsatz durch den Drallkanal mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgrund des ansteigenden Strömungswiderstands zugunsten des Luftdurchsatzes durch den zweiten Ansaugkanal zunehmend absinkt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen in teils schematischer Darstellungsweise
Figur 1 einen Vertikalschnitt durch den Zylinderkopf einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine mit einem ersten als Drallkanal ausgebildeten Luftansaugkanal und einem zweiten, im wesentlichen drallfreien Luftansaugkanal und
Figur 2 einen Horizontalschnitt durch den Zylinderkopf gemäß den Schnittlinien H-II nach Figur 1.
In der Zeichnung ist mit 1 eine Luftansaugleitung einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine (Dieselmotor) bezeichnet, in der mit 2 ein Ansaugluftfilter angedeutet ist. Diese
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Ansaugleitung 1 geht in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnete Ansaugkanäle über, von denen gemäß der Erfindung jeder Zylinder einen ersten, als Drallkanal ausgebildeten Luftansaugkanal 3 und einen zweiten, im wesentlichen drallfreien Ansaugkanal 4 besitzt. Unmittelbar vor einem in den Brennraum 8 des zugeordneten Zylinders einmündenden Einlaßventil 5 sind die beiden Ansaugkanäle 3 und 4 zusammengeführt, so daß die durch diese Kanäle angesaugte Luft durch die Einlaßöffnung 6 in den Brennraum einströmen kann. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist der im Zylinderkopf 7 der Brennkraftmaschine angeordnete Drallkanal 3 vor der Einlaßöffnung eine spiralförmige Kontur 3a auf, durch die die durch diesen Kanal strömende Luft einen Einlaßdrall etwa entsprechend der mit 15 angedeuteten Spirallinie erhält. Die den zweiten Luftansaugkanal 4 beaufschlagende Luft strömt dagegen in Richtung der mit unterbrochenen Pfeilen 16 angedeuteten Richtung in den Brennraum 8 ein und weist dabei im wesentlichen keinen Drall auf.
An der Abzweigstelle der beiden Ansaugkanäle 3 und 4 ist bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel eine Steuervorrichtung 9 mit zwei den beiden Kanälen jeweils zugeordneten Drosselklappen Sa, 9b vorgesehen. Diese Steuervorrichtung weist einen Betätigungsarm 11 auf, der über ein Betätigungsgestänge 14 oder einen entsprechenden Seilzug mit dem Spritzverstellhebel 13 der der Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoffeinspritzanlage 12 zur Betätigung verbunden ist. Durch diese Verbindung der Luftdurchsatzsteuervorrichtung 9 mit dem drehzahlabhängig verstellbaren Spritzverstellerhebel 1 3 der Kraftstoffeinspritzanl'age 12 wird nun eine drehzahlabhängige Steuerung des Luftdurchsatzes durch die beiden Luftansaugkanale 3 und 4 erreicht, bei der mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine der Luftdurchsatz durch den Drallkanal 3 zunehmend zugunsten des Luftdurchsatzes durch den zweiten Ansaugkanal 4 verringert wird. Bei niedrigen Drehzahlen steht die Luftdurchsatzsteuervorrichtung etwa in der in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien angedeuteten Stellung, in der der Drallkanal 3 von der Drosselklappe 9a voll geöffnet und der aweite Luftansaugkanal 4 von der zweiten Drosselklappe Jb
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im wesentlichen geschlossen ist. Mit zunehmender Drehzahl soll die Klappenanordnung 9 1^m ihren Drehpunkt 10 entgegen dem Uhrzeigersinn verstellt werden, so daß von einer vorgegebenen Drehzahl an oder bei Höchstdrehzahl der Drallkanal 5 durch die Drosselklappe Ja. abgesperrt und der zweite Luftansaugkanal 4 durch die Drosselklappe 9b vollständig geöffnet ist. Die Anordnung kann aber auch so ausgebildet sein, daß auch bei Höchstdrehzahl noch ein Mindestdrall der einströmenden Luft gegeben ist.
Selbstverständlich sind auch andere als die in der Zeichnung gezeigten Steuereinrichtungen zur drehzahlabhängigen Steuerung des Luftdurchsatzes durch die beiden parallel geschalteten Luftansaugkanäle 5 und 4 möglich. Auch kann auf eine besondere Steuereinrichtung überhaupt verzichtet werden, wenn die Ausbildung und die Bemessung der beiden Kanäle so erfolgt, daß der Luftdurchsatz durch den Drallkanal mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgrund des dann ansteigenden Strömungswiderstands zugunsten des Durchsatzes durch den zweiten Ansaugkanal zunehmend absinkt.
Allen diesen Ausführungen gemeinsam ist, daß bei niedrigeren Drehzahlen zur Erreichung einer optimalen Gemischaufbereitung durch den in diesem Betriebsbereich voll wirksamen Drallkanal der in den Brennraum einströmenden Luft ein Mindestdrall mitgeteilt wird, dagegen bei höheren Drehzahlen durch zunehmende Beaufschlagung des drallfreien zweiten Luftansaugkanals die durch den Drallkanal bewirkten Verluste begrenzt werden.
9ΟΘ831/0Η1
Leerseite

Claims (6)

  1. AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Volfsburg
    Unsere Zeichen: K 247I
    17O2pt-we-jä
    ANSPRÜCHE
    \1y Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer den Kraftstoff in den Brennraum direkt einspritzenden Kraftstoffeinspritzanlage und mit einem in den Brennraum einmündenden, als Drallkanal ausgebildeten Luftansaugkanal, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drallkanal (3) ein zweiter Luftansaugkanal (4) zur im wesentlichen drallfreien Zuführung einer mit .ansteigender Drehzahl der Brennkraftmaschine zunehmenden Luftmenge parallel geschaltet ist.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallkanal (3) und der zweite Luftansaugkanal (4) vor einem gemeinsamen Einlaßventil (5) zusammengeführt sind.
  3. 3· Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eineVorrichtung (9) zur drehzahlabhängigen Steuerung des Luftdurchsatzes durch den Drallkanal (3) und den zweiten Einlaßkanal (4) vorgesehen sind.
  4. 4· Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine beiden Kanälen (3, 4) zugeordnete Drosselklappe (9) derart
    §09831 /0173
    Vorsitzender Vorstand: Toni Schmücker, Vorsitzender · Horst Backsmann · Prot. Dr. ledin. Ernst Fiala · Dr. jur. Pete' Frerk
    des Aulsichtsrats: Gunter Hartwich · Horst Muniner · Dr. rer.pol. Werner P. Schmidt · Gcttheo M. St'obi · Prot. Dr. rer. pol. Fned'icn Ihomee
    Hans B.rrhaum Sitz der Gesellschalt: Wolfsburg Amtsgericht Wolfsburg HRB
    angeordnet ist, daß sie bei ihrer Verstellung den einen Kanal öffnet und den anderen schließt.
  5. 5· Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (9) mit einem drehzahlabhängig verstellbaren Spritzverstellerhebel (13) der Kraftstoffeinspritzanlage (12) zur Betätigung verbunden ist.
  6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Bemessung des Drallkanals (3) und des zweiten Luftansaugkanals (4), daß der Luftdurchsatz durch den Drallkanal mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgrund des ansteigenden Strömungswiderstands zugunsten des Luftdurchsatzes durch den zweiten Ansaugkanal zunehmend absinkt.
    909831/0173
DE19782803533 1978-01-27 1978-01-27 Luftverdichtende, selbstzuendende brennkraftmaschine Withdrawn DE2803533A1 (de)

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