DE3024043A1

DE3024043A1 - Einlassystem fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3024043A1
Application number: DE19803024043
Authority: DE
Inventors: Noritaka Matsuo; Tokuji Muramatsu; Koichiro Takeuchi
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1981-01-08
Also published as: JPS631445B2; FR2459876B1; JPS566014A; FR2459876A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere auf ein Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine .

Im allgemeinen wird bei einer Verbrennungskraftmaschine das Frischgas in die Verbrennungskammern von dem in diesen erzeugten Ansaugdruck eingesaugt. Im lalle einer Kurbelgehäuse-Vorkompression einer Zweitaktmaschine wird das Frischgas aus den Einlaßkanälen in die Kurbelgehäuse mit dem Saugdruck eingesaugt, der in den Kurbelgehäusen gebildet wird. In jedem Fall ist das Einlaßsystem mit einem Einlaßventil ausgerüstet, dessen Aufgabe darin besteht, am Ende des Ansaughubes den Einlaßkanal von der Verbrennungskammer oder dem Kurbelgehäuse zu trennen. Auf diese Weise wird im Einlaßkanal eine intermittierende Strömung erzeugt, wobei im wesentlichen keine Strömung in der Nähe des Einlaßventiles stattfindet, wenn das Einlaßventil zu ist . Dem Frischgas wird jedoch in der Nachbarschaft des Einlaßventils sofort eine Strömung aufgezwungen, wenn das Einlaßventil geöffnet wird. Das Verhalten der Einlaßströmung hat keinen Effekt, solange die Maschine mit einer verhältnismäßig offenen Drosselklappe bzw. einem verhältnismäßig weit geöffneten Drosselventil betrieben wird, d.h., daß das Drosselventil mehr als halb geöffnet ist, oder wenn die Maschine mit verhältnismäßig hoher Drehzahl läuft. Trotzdem hat es sich gezeigt, daß das Verhalten der Einlaßströmung einen bemerkenswerten Abfall in der Arbeit der Maschine bewirkt, wenn die Maschine mit einer verhältnismäßig kleinen Drosselventilöffnung und

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insbesondere mit geringer Drehzahl betrieben wird.

Erklärbar ist dies dadurch, daß bei einer verhältnismäßig großen Drosselventilöffnung ein erheblicher Teil der Einlaßströmung mit verhältnismäßig großer Trägheit bewegt wird, wodurch das Frischgas in der unmittelbaren Nachbarschaft des Einlaßventiles verdichtet wird, sobald das Einlaßventil geschlossen wird. Auf der anderen Seite wird stromauf im Einlaßkanal eine im wesentlichen gleichmäßige Einlaßströmung erzielt. Es liegt auf der Hand, daß bei einer verhältnismäßig weiten Drosselventilöffnung die Arbeitsbewegung des Einlaßventiles keinen merkenswerten Verlust für die Füllung bzw. die Ausgangsleistung der Maschine bedeutet. Hingegen ist bei verhältnismäßig kleiner Drosselventilöffnung die Einlaßströmung durch das Drosselventil so weit eingeschnürt, daß die Einlaßströmung keine ausreichende Trägheit besitzt. Es wird dadurch eine intermittierende Strömung über im wesentlichen die ganze Länge des Einlaßkanales erzeugt. Diese intermittierende Strömung führt zu einer Verringerung der Füllung bzw. des Füllungsgrades und zu einer entsprechend verschlechterten Ausgangsleistung der Maschine.

Um diese Probleme in Einlaßsystemen für Verbrennungsmotoren zu beseitigen, schlägt die vorliegende Erfindung wenigstens ein Nebenrohr vor, das im Einlaßkanal zwischen dem Drosselventil und dem Einlaßventil angeordnet ist. Das Nebenrohr kann mit einem Ende mit dem Einlaßkanal verbunden sein, während sein anderes Ende verschlossen ist, um einen Druckraum oder einen Druckspeicher zu schaffen, so daß sich ein bestimmter Teil einer Einlaßströmung aufrecht erhalten läßt, obwohl das Einlaßventil geschlossen ist und das Drosselventil nur geringfügig geöffnet ist.

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Wenn die vorliegende Erfindung auf eine Zweitaktmaschine angewandt wird, bei der im Kurbelgehäuse eine Vorverdichtung stattfindet, wird das Hebenrohr im Einlaßkanal zwischen dem Drosselventil und der Einlaßöffnung angeordnet, die am Einlaß zum Kurbelgehäuse ausgebildet ist. Dies führt zu einem besonderen Vorteil, da das Volumen des Nebenrohres dann keine Wirkung auf das Verdichtungsverhältnis im Kurbelgehäuse hat. Trotzdem ist es dann möglich, eine Steigerung der Maschinenausgangsleistung bei Teillastbetrieb zu erhalten, ohne daß die Nenn- oder Höchstausgangsleistung der Maschine geopfert werden müßte.

Das Hebenrohr kann mit einem vergrößerten Raum oder einer Druckkammer ausgebildet werden, wenn es notwendig ist, ein größeres Volumen zu erhalten. Ferner kann, falls dies wünschenswert ist, das Hebenrohr soweit in den Einlaßkanal eingeführt werden, daß sich seine öffnung in unmittelbarer Kachbarschaft des Einlaßventiles befindet.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert .

Es zeigen:

I"ig. "1 eine Teilschnittansicht eines Zweitaktmotors mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Einlaßsystem;

Eig. 2 eine Schnitteilansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Einlaßsystems für einen Viertakt-Verbrennungsmotor;

Eig. 4 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 6 einen Horizontalschnitt in der Ebene VI-VI in Fig. 5·

Aus Fig. 1 ist ein Zweitaktmotor 1 mit Kurbelgehäusevorkompression erkennbar, der aus einem Zylinder 2 und einem darin hin- und herbewegbaren Kolben 3 besteht. Auf dem Zylinder 2 ist ein Zylinderkopf 4 befestigt, der eine Verbrennungskammer 5 oberhalb des Kolbens 3 bildet. Eine Zündkerze 6 ist im Zylinderkopf K derart angeordnet, daß sie das Verbrennungsgemisch in der Brennkammer 5 zünden kann. Der Zylinder 2 besitzt in seiner Zylinderwand einen Einlaßkanal 7> einen Spülkanal 8 und einen Auslaßkanal 9· Der Kolben 3 hat einen schürzenartigen Teil, der mit einer Einlaßöffnung am Ende des Einlaßkanales 7 zusammenarbeitet, um mit ihr als Einlaßventil 21 zu wirken. Anstelle eines derart wirksamen Einlaßventils kann auch ein Drehschieber angeordnet sein, der synchron mit der Kurbelwelle rotiert.

Unter dem Kolben 3 ist ein Kurbelgehäuse 11 erkennbar, in welches das Frischgas aus dem Einlaßkanal 7 bei einem Aufwärtshub des Kolbens 3 angesaugt wird und nachfolgend beim Abwärtshub des Kolbens 3 komprimiert und durch den Spülkanal 8 in die Brennkammer 5 gedruckt wird. Der Einlaßkanal 7 steht über ein Zungenventil 12 und ein Abstandsstück 13 mit einem Vergaser 15 in Verbindung, in dem ein Drosselventil 14 vorgesehen ist. Der Vergaser saugt Luft durch einen nicht dargestellten Luftfilter aus der Um^ gebung an. Im Abstandsstück 15 ist ein Anschlußrohr 16 befestigt, an welchem ein am freien Ende verschlossenes Rohr 17 befestigt ist,

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das ein Nebenrohr 18 bildet.

Das Nebenrohr 18 hat seine kleinste Querschnittfläche im Anschlußrohr 16, während das Eohr 17 eine Querschnittsfläche besitzt, die im wesentlichen gleich groß oder größer als die Querschnittsfläche des Anschlußrohres 16 ist. Zweckmäßig ist es, wenn das Nebenrohr 18 ein Volumen hat, das größer ist, als ein Sechstel des Volumens, das im Einlaßkanal 7 zwischen dem Drosselventil 14- und dem Einlaßventil 21 vorliegt. Das Volumen des Nebenrohres 18 sollte zumindest ein Zehntel des zuvor erwähnten Volumens des Einlaßkanales betragen. Wenn es gewünscht wird, das Volumen des Nebenrohres 18 zu vergrössern, kann das Eohr 17 am freien Ende auch mit einem Druckspeicher 19 verbunden werden. Fig. 2 zeigt eine solche Ausbildung, wobei hier vorteilhafterweise die Länge des Nebenrohres 18 verkürzt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur ein Nebenrohr 18 vorgesehen ; wenn dies für das Betriebsverhalten des Motors jedoch zweckmäßig ist, können auch mehrere Nebenrohre 18 angebracht werden.

Da bei den zuvor erläuterten Einlaßsystemeη das nutzbare Volumen des Einlaßkanales durch das Nebenrohr 18 vergrößert werden konnte, verbleibt stromab des Drosselventiles 1A ein Unterdruck, auch wenn das Einlaßventil 21 geschlossen worden ist. Mit diesem Unterdruck kann eine teilweise Einlaßströmung durch das Drosselventil 14 über eine längere Zeitspanne aufrechterhalten werden. Durch sorgfältiges Bestimmen des Volumens des Nebenrohres 18 wird es möglich, die Zeitspanne, in der die Einlaßströmung aufrechterhalten bleibt, solange auszudehnen, bis das Einlaßventil 21 für den nächsten Ansaugtakt wieder öffnet. Da die derart in Gang gehaltene Einlaßströmung ihre Trägheit nicht verloren hat, bis das Einlaßventil 21 wieder öffnet, wird das Frischgas in das Kurbelgehäuse 11 sofort eingezogen, wenn das

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Einlaßventil 21 zu öffnen beginnt. Der Füllungsgrad wird dadurch, verbessert. Beim Ansaugtakt wird die sich im Nebenrohr 18 befindliche Frischgasmenge durch das Anschlußrohr 16 mit seinem verhältnismäßig kleinen Querschnitt in den Einlaßkanal 7 gesogen, wodurch sich eine Strömung mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit entwickelt. Es hat sich gezeigt, daß das Anschlußrohr 16 zweckmäßigerweise eine Länge haben soll, die wenigstens so groß ist, wie der Durchmesser des Anschlußrohres, um auf diese Weise eine schnelle Strömung zu erzielen. Daraus geht hervor, daß unter der Wirkung des Nebenrohres und des Anschlußrohres ein merkbarer Füllungsverlust oder Leistungsabfall des Motors vermieden werden kann, selbst wenn das Drosselventil nur geringfügig geöffnet ist.

Die vorstehenden Erläuterungen betrafen Ausführungsformen der Erfindung für Zweitaktmotoren. Die Erfindung kann jedoch auch für Viertaktmotoren verwendet werden. Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß der dabei angedeutete Motor ein Teller-Einlaßventil 21 und ein Teller-Auslaßventil 22 im Zylinderkopf 4- besitzt. Der Vergaser 15 ist von herkömmlicher Bauart und arbeitet mit einer variablen Venturi-Düse. Das Abstandsstück 13 ist mit einem Nebenrohr 18 versehen, das auf ein Anschlußrohr 16 aufgesteckt ist und von einem am Ende verschlossenen Rohr 17 gebildet wird. Die Arbeitsweise und die Aufgabe des Nebenrohres 18 ist bei diesem Ausführungsführung sb ei spiel gleich wie zuvor erläutert.

Fig. 4- zeigt eine Modifikation des Nebenrohres von Fig. 3· Das Änschlußrohr 16 ist quer durch den Einlaßkanal 16 verlängert, so daß seine Öffnung in der Nähe -des Einlaßventiles 21 liegt. Diese Ausbildung hat sich als vorteilhaft erwiesen, da die Einlaßströmung im wesentlichen über die ge-

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samte Länge des Einlaßkanales 7 aufrechterhalten werden kann, da der Saugdruck, der im Nebenrohr 18 gespeichert werden kann, vorwiegend im Bereich der Einlaßöffnung hinter dem geschlossenen Einlaßventil 21 zur Wirkung kommt. Aus Fig. 4 ist ferner erkennbar, daß das Anschlußrohr 16 in den Einlaßkanal 7 mit einem Düsenabschnitt 16a einmündet, der derart gerichtet ist, daß die Strömung durch diese Düse 16a durch die Einlaßöffnung von der Zylinderachse weg verläuft. Dies führt zu dem Vorteil, daß das am Ende des Absaughubes aus dem Nebenrohr 18 bzw. dem Düsenabschnitt 16a ausströmende Frischgas einen starken Wirbel in der Brennkammer 5 erzeugt, durch den eine bessere Verbrennung bewirkt werden kann.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 ist eine Ausführungsform erkennbar, wo das erfindungsgemäße Einlaßsystem auf eine Zweizylindermaschine 1 angewandt wird, die einen Einlaßverteiler besitzt, der im Abstandsstück 18 ausgebildet ist. Vom Abstandsstück 15 erstrecken sich gegabelte und getrennte Einlaßkanäle zu den beiden Zylindern 2. Diese Art des Einlaßsystems besitzt einen inherenten Vorteil, da das Gesamtvolumen der Einlaßkanäle groß ist, und da mehr Ansaugtakte stattfinden, als in dem Einlaßkanal zu einem einzelnen Zylinder. Es ist deshalb verhältnismäßig einfach, in diesem sich gabelnden Einlaßkanal eine gleichmäßige Einlaßströmung aufzubauen. Trotzdem läßt sich eine Verbesserung dadurch erzielen, daß ein Nebenrohr 18 vorgesehen wird, das sich über ein sich gabelndes Anschlußrohr 16 bis zu den Einlaßöffnungsbereichen der beiden Einlaßkanäle 7 erstreckt.

Die öffnung des Nebenrohrs 18 im Einlaßkanal 7 sollte zweckmässigerweise eine Querschnittsfläche haben, die ein Viertel der Querschnittsfläche des Einlaßkanales 7 ist, damit das Gemisch aus dem Nebenrohr unter hoher Geschwindigkeit ausgeblasen wird und zu einem verbesserten Verbrennungsverhalten führt.

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Die Erfindung wurde unter Hinweis auf spezielle Ausführungsformen gezeigt und "beschrieben. Es soll jedoch hervorgehoben sein, daß die Erfindung nicht auf Details der dargestellten Anordnungen beschränkt sein soll, sondern daß Abänderungen und Modifikationen ohne weiteres möglich sind, ohne daß der durch die Patentansprüche umrissene Rahmen der Erfindung verlassen würde.

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Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
No. 25OO, Shingai, Iwata-shi,
Shizuoka-ken, Japan

Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine

Patentansprüche:

Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein Einlaßkanal (7) mit einem Drosselventil (14) ausgestattet ist und daß
stromab dem Drosselventil (14) mit dem Einlaßkanal (7) ein Nebenrohr (18) mit einem Ende verbunden ist, dessen anderes Ende verschlossen ist.

2. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenrohr (18) mit dem Einlaßkanal (7) durch einen Abschnitt (16) verbunden ist, dessen Querschnittsfläche kleiner ist, als die Querschnittsfläche des Einlaßkanals (7)·

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J. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einlaßkanal (7) eine Vielzahl von IJebenrohren (18) vorgesehen ist.

4. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ITebenrohr (18) im Bereich seines verschlossenen Endes (19) zur Volumenvergrößerung aufgeweitet oder verdickt ist.

5. Einlaßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (16) des Nebenrohres (18) eine Querschnittsfläche aufweist, welche kleiner ist, als ein Viertel der Querschnittsfläche des Einlaßkanales (7)·

6. Einlaßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (16) des ETebenrohres (18) einen Durchmesser aufweist, der nicht größer ist, als die Länge des Abschnittes (16).

7· Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Uebenrohr (18) ein Volumen besitzt, das größer ist, als ein Zehntel des stromab zum Drosselventil (14) vorliegenden Volumens des Einlaßkanales (7)·

8. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t, daß das Drosselventil (14) in einem Vergaser (15) angeordnet ist.

9· Einlaßsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (7) zwei sich gabelnde Kanalabschnitte umfaßt, deren jeder jeweils zu einem Zylinder (5) führt und daß das Uebenrohr (18) seine Öffnung in den gegabelten Kanalab-

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schnitten und deren stromab liegenden Endabschnitten aufweist.

10. Einlaßsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (7) niit einem Zungenrückschlagventil (12) (Reed-Valve) ausgestattet ist und daß das Nebenrohr (18) sich zu dem zwischen dem Ventil (12) und dem Drosselventil (14) befindlichen Abschnitt des Einlaßkanales (7) hin öffnet.

11. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß es für eine Zweitaktverbrennungsmaschine bestimmt ist, bei der der Einlaßkanal (7) durch eine Einlaßöffnung in der Wand des Zylinders (2) einmündet, derart, daß die Strömungsverbindung zwischen dem Einlaßkanal (7) und dem Kurbelgehäuse (11) durch den Kolben (3) gesteuert wird, und daß das Nebenrohr (18) im Einlaßkanal (7) zwischen dem Drosselventil (14) und der Einlaßöffnung vom Zylinder angeordnet ist.

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