DE3147198A1 - "INSTALLING AN INLET PIPE IN THE CYLINDER ROOM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE" - Google Patents
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Description
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Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer BrennkraftmaschineStructure of an inlet line in the cylinder space of an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft den Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Einlaßleitung einen primären und einen sekundären Einlaßkanal aufweist, von denen der primäre Einlaßkanal in den sekundären Sinlaßkanal mündet und in" Richtung auf den Schaft eines Einlaßventils gerichtet istj, um Verwirbelungen im Luft-Kraftstoffgemisch hervorzurufen, während dieses in die Verbrennungskammer bzw« in den Zylinderraum einströmt«The invention relates to the construction of an inlet line in the cylinder space of an internal combustion engine, the inlet line has a primary and a secondary inlet channel, of which the primary inlet channel in the secondary The inlet channel opens out and is directed in the direction of the shaft of an inlet valve to prevent turbulence in the air-fuel mixture cause while this flows into the combustion chamber or "into the cylinder space"
Verbrennungssysteme für ein ma geres Luft-Kraftstoffgemisch oder für die Abgasrezirkulation werden in manchen Fällen verwendet, um schädliche Anteile oder Verschmutzungen (wie CO5 HC und NOx) im Abgas zu reduzieren, oder eine verbesserte Kraftstoff ausnutzung bzw- bessere Kilometerleistung zu erzielen. Derartige Systeme sind so ausgelegt? daß sie ein mageres, wenig brennbares Luft-Kraftstoffgemisch verbrennen, wodurch sie mit dem Nachteil einer niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit und einer instabilen Verbrennung behaftet sind» Es wurden verschiedene Vorrichtungen zum Überwinden dieser Schwierigkeiten vorgeschlagen, indem Wirbel und Turbulenzen in der Verbrennungskammer erzeugt werdens um eine höhere Verbrennungsgeschwindigkeit und eine stabilere Verbrennung zu erhalten. Die bekannten Vorrichtungen sind jedoch im Aufbau kompliziert und erfordern eine kostspielige sowie technisch komplexe Herstellung und Wartung.Combustion systems for a lean air-fuel mixture or for exhaust gas recirculation are used in some cases to reduce harmful components or pollutants (such as CO 5 HC and NOx) in the exhaust gas, or to achieve improved fuel efficiency or better mileage. Such systems are designed like this? that they burn a lean, little combustible air-fuel mixture, whereby they suffer from the disadvantage of a low combustion rate and unstable combustion "There have been proposed various devices for overcoming these difficulties by vortices and turbulence are generated in the combustion chamber s higher by a Burn rate and a more stable combustion. However, the known devices are complicated in structure and require expensive and technically complex production and maintenance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine so auszubilden, daß er einfach gestaltet ist und für eine verbes-The invention is based on the object of providing a structure for an inlet line in the cylinder chamber of an internal combustion engine to train that it is simply designed and for an improved
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serte Maschinenleistung ein verwirbeltes Luft-Kraftstoffgemisch in die Verbrennungskammer bzw. in den Zylinderraum liefert. sert engine power delivers a swirling air-fuel mixture into the combustion chamber or into the cylinder space.
Es wird hierfür eine Einlaßleitung für die Brennkraftmaschine vorgesehen} die einen primären Einlaßkanal aufweist, der in Richtung auf den ,Schaft eines Einlaßventils gerichtet ist» um Verwirbelungen im Luft-Kraftstoffgemisch zu erzeugen, während dieses in die Verbrennungskammer einströmt» Der primäre Einlaßkanal weist eine Einrichtung auf, die in einen sekundären Einlaßkanal vorsteht, um das Luft-Kraftstoffgemisch zuverlässig auf den Schaft des Einlaßventils zu richten.It is provided for this purpose an inlet pipe for the internal combustion engine} having a primary intake passage which is directed towards the, shaft of an intake valve "in order to generate turbulence in the air-fuel mixture while it flows into the combustion chamber," The primary inlet port comprises a means which protrudes into a secondary intake passage to reliably direct the air-fuel mixture onto the stem of the intake valve.
Erfindungsgemäß weist ein primärer Einlaßkanal eine Mündungsöffnung auf, die in einen sekundären Einlaßkanal mündet, der wiederum durch einen Ventilsitz für ein Einlaßventil mit einem sich teilweise durch den sekundären Einlaßkanal erstreckenden Schaft in eine Verbrennungskammer mündet, wobei die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals in Richtung auf den Schaft des Einlaßventils gerichtet ist. Der primäre Einlaßkanal und dessen Mündungsöffnung sind im Querschnitt kleiner als der sekundäre Einlaßkanal bzw» dessen Mündungsöffnung. Die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals liegt stromauf des Ventilsitzes und ist angrenzend an diesen angeordnet» Der primäre Einlaßkanal liefert ein Luft-Kraftstoffgemisch über den vollen Lastbereich der Maschine, wobei das aus dem primären Einlaßkanal austretende Luft-Kraftstoffgemisch auf den Schaft des Einlaßventils auftrifft und durch diesen verwirbelt wird, während es in die Verbrennungskammer einströmt. Die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals weist eine Mittelachse auf, die die ' Längsachse des Schaftes des Einlaßventils schneidet oder zu dieser versetzt ist. Die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals wird durch eine Nase begrenzt, welche in den sekundären Einlaßkanal in Richtung auf den Schaft des EinlaßventilsAccording to the invention, a primary inlet channel has an orifice which opens into a secondary inlet duct, which in turn passes through a valve seat for an inlet valve with a the stem extending partially through the secondary inlet port opens into a combustion chamber, the orifice opening of the primary inlet port is directed towards the stem of the inlet valve. The primary inlet channel and its mouth opening are smaller in cross section as the secondary inlet channel or its mouth opening. The orifice of the primary inlet channel is upstream of the valve seat and is arranged adjacent to it » The primary intake port delivers an air-fuel mixture over the full load range of the engine, the air-fuel mixture exiting the primary intake port impinges on the stem of the inlet valve and through this is swirled as it flows into the combustion chamber. The mouth of the primary inlet port has a central axis which intersects the longitudinal axis of the shaft of the intake valve or to this is offset. The mouth of the primary inlet channel is limited by a nose, which in the secondary Inlet channel in the direction of the shaft of the inlet valve
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vorsteht, lim das Luft-Kraftstoff gemisch auf den Schaft zu lenken.protrudes, lim the air-fuel mixture to the shaft to steer.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An example embodiment of the invention is provided below explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch den AufbauFig. 1 is a partial section through the structure
einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine;an inlet line into the cylinder space of an internal combustion engine;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht zur ErFig. 2 is a schematic plan view of the Er
läuterung des Aufiiaus nach Fig. 1;refinement of the exterior according to FIG. 1;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit einerFig. 3 is a view similar to FIG. 2 with a
abgeänderten Ausführungsform, undmodified embodiment, and
Fig. 4 in einer Ansicht ähnlich Fig. 2 eineFIG. 4 in a view similar to FIG. 2
weitere Ausführungsform.further embodiment.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist ein Aufbau 10 für eine Einlaßleitung einen Zylinderkopf 11 einer Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsraum 12 auf, wobei ein Einlaßventil hin und her bewegbar im Zylinderkopf 11 angeordnet ist und einen Schaft 14 aufweist. Ein Ventilsitz 15 ist in den Zylinderkopf 11 eingesetzt. Ferner ist im Zylinderkopf 11 ein Auslaßventil 16 angebracht,, das dem Einlaßventil 13 diametral gegenüberliegend angeordnet ist, wie die Fig. 2 zeigt. In dem Zylinderkopf 11 ist eine Zündkerze 17 eingeschraubt, die etwa in der Mitte zwischen Ein- und Auslaßventil 13,16 und' . in einem Winkel zu diesen angeordnet ist, wobei dieser relativ zu diesen beiden Ventilen gleichAs shown in FIGS. 1 and 2, a structure 10 for an intake pipe has a cylinder head 11 of an internal combustion engine with a combustion chamber 12, wherein an inlet valve is arranged movable to and fro in the cylinder head 11 and has a shaft 14. A valve seat 15 is inserted into the cylinder head 11. Furthermore, a cylinder head 11 is a Outlet valve 16 attached, the inlet valve 13 diametrically is arranged opposite one another, as FIG. 2 shows. A spark plug 17 is screwed into the cylinder head 11, which approximately in the middle between inlet and outlet valve 13,16 and '. arranged at an angle to these is the same relative to these two valves
Der Aufbau 10 weist einen primären Einlaßkanal 18 auf, der mit einer primären Leitung eines mit zwei AnsaugleitungenThe assembly 10 has a primary inlet port 18 which is connected to one primary conduit and one with two intake conduits
versehenen Vergasers bzw. eines nicht dargestellten Duplexvergasers in Verbindung steht, um ein Luft-Kraftstoffgemisch über den vollen Lastbereich der Brennkraftmaschine in die Verbrennungskammer 12 zu liefern. Ferner ist ein sekundärer Einlaßkanal 19 vorgesehen, der mit der sekundären Leitung des Duplexvergasers in Verbindung steht, um ein Luft-Kraftstoff gemisch bei höherer Leistung, beispielsweise bei Beschleunigung oder Vollastbetrieb, in die Verbrennungskammer 12 zu liefern. Der primäre Einlaßkanal 18 weist eine Mündungsöffnung 20 auf, die stromauf, des Ventilsitzes 15 und angrenzend an diesen in den sekundären Einlaßkanal 19 mündet. Der sekundäre Einlaßkanal 19 weist eine Mündungsöffnung 21 auf, die durch den Ventilsitz 15 in die Verbrennungskammer 12 mündet. Der primäre Einlaßkanal 18 und dessen Mündungsöffnung 20 sind im Querschnitt kleiner als der sekundäre Einlaßkanal 19 und dessen Mündungsende 21.provided carburetor or a duplex carburetor, not shown communicates to an air-fuel mixture to be supplied into the combustion chamber 12 over the full load range of the internal combustion engine. Furthermore is a secondary Inlet passage 19 is provided which is in communication with the secondary line of the duplex carburetor for an air-fuel mixture at higher power, for example during acceleration or full load operation, into the combustion chamber 12 to deliver. The primary inlet channel 18 has an orifice 20, the upstream, the valve seat 15 and adjacent at this opens into the secondary inlet channel 19. The secondary inlet channel 19 has an orifice 21 which opens through the valve seat 15 into the combustion chamber 12. The primary inlet channel 18 and its mouth opening 20 are smaller in cross section than the secondary inlet channel 19 and its mouth end 21.
Wie die Fig. 2 zeigt, weist die Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 eine Mittelachse 22 auf, die quer zu einer Längsachse 23 des Schaftes 14 des Einlaßventils 13 verläuft oder diese schneidet.-- Die Mündungs öffnung 20 ist damit auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13 gerichtet, so daß ein aus der Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 austretender Strom des Gemisches auf den Schaft auftrifft und durch diesen verwirbelt wird, worauf Verwirbelungen, wie Karman-Wirbel im Luft-Kraftstoffgemisch erzeugt werden, während dieses in die Verbrennungskammer 12 einströmt .As shown in FIG. 2, the orifice 20 of the primary inlet channel 18 has a central axis 22 which is transverse to a longitudinal axis 23 of the shaft 14 of the inlet valve 13 extends or this intersects .-- The orifice opening 20 is thus directed towards the shaft 14 of the inlet valve 13, so that a flow of the mixture emerging from the orifice 20 of the primary inlet channel 18 onto the shaft hits and is swirled by this, whereupon vortices, such as Karman vortices generated in the air-fuel mixture while this flows into the combustion chamber 12.
Die Mündungsöffnung 20 wird durch eine Nase oder einen Ansatz 24 begrenzt, der in den sekundären Einlaßkanal 19 in Richtung auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13 vorsteht. Die Nase 24 hat eine Abmessung, die sich in Richtung der Strömung im sekundären Einlaßkanal 19 fortschreitend verringert, soThe orifice opening 20 is limited by a nose or shoulder 24 which extends into the secondary inlet channel 19 in Direction of the shaft 14 of the inlet valve 13 protrudes. the Nose 24 has a dimension which progressively decreases in the direction of the flow in the secondary inlet channel 19, see above
'·· " 3H7198'·· "3H7198
daß am stromauf liegenden Ende 25 der Nase 24 diese stärker in den sekundären Einlaßkanal 19 vorsteht als am stromab liegenden Ende 26. Damit weist der sekundäre Einlaßkanal 19 einen verengten Bereich N am stromauf liegenden Ende 25 der Nase 24 und einen sich erweiternden Bereich W am stromab liegenden Ende 26 der Nase 24 auf. Die Nase 24 dient dazu, das Luft-Kraftstoffgemisch aus dem primären Einlaßkanal 18 zuverlässig auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13 zu richten, und sie dient ferner als Hindernis im sekundären Einlaßkanal 19, um das durch diesen strömende Luft-Kraftstoffgemisch zu verwirbeln.that at the upstream end 25 of the nose 24 this stronger protrudes into the secondary inlet channel 19 than at the downstream end 26. Thus, the secondary inlet channel 19 has a narrowed area N at the upstream end 25 of the nose 24 and an expanding area W at the downstream end End 26 of the nose 24. The nose 24 serves to reliably remove the air-fuel mixture from the primary intake port 18 towards the stem 14 of the intake valve 13, and it also serves as an obstruction in the secondary intake port 19 to the air-fuel mixture flowing through it swirl.
In Fig. 2 ist die Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 in etwa auf die Zündkerze 17 gerichtet, so daß das Gemisch aus dem primären Einlaßkanal 18 durch eine nicht gezeigte Wand der Verbrennungskammer 12 so geleitet wird, daß es für eine zuverlässige Zündung zur Zündkerze 17 strömt.In Fig. 2, the orifice 20 of the primary inlet channel 18 is directed approximately to the spark plug 17, so that the Mixture from the primary inlet passage 18 is passed through a wall, not shown, of the combustion chamber 12 so that it flows to the spark plug 17 for reliable ignition.
Der Aufbau 10 der Einlaßleitung arbeitet wie folgt. Während die Brennkraftmaschine im Leerlauf oder unter geringer Last läuft, wird ein Luft-Kraftstoffgemisch nur vom primären Einlaßkanal 18 in die Verbrennungskammer 12 geliefert. Da der primäre Einlaßkanal 18 im Durchmesser relativ klein ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs durch diesen relativ hoch, wodurch sich eine verstärkte Vermischung der Luft mit dem Kraftstoff ergibt. Beim Austreten aus dem primären Einlaßkanal· 18 trifft das Gemisch auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13s wodurch Kreisitfirbel, wie Karman-Wirbel, durch den Schaft 14 erzeugt werden, während das Gemisch in die Verbrennungskammer 12 gelangt, in der die Verbrennung mit hoher Geschwindigkeit ablaufen kann. Damit werden die Grenzen der Abmagerung eines Luft-Kraftstoffgemisches oder der Abgasrezirkulation erweitert, wobei schädliche Abgasanteile, wie CO, HC, NOx und dergl., verringert und die Kraftstoffausnutzung bei einem stabilen Betrieb der Brennkraftmaschine verbessertThe inlet duct assembly 10 operates as follows. While the internal combustion engine is idling or under less When the load is running, an air-fuel mixture is delivered into the combustion chamber 12 from the primary intake passage 18 only. Since the primary inlet channel 18 is relatively small in diameter, the flow rate of the mixture through it is relative high, which results in an increased mixing of the air with the fuel. When exiting the primary Inlet port 18 the mixture hits the stem 14 of the inlet valve 13s causing circular vortices, like Karman vortices, through the shaft 14 are generated while the mixture enters the combustion chamber 12, in which the combustion at high Speed can run down. This sets the limits of the leaning of an air-fuel mixture or exhaust gas recirculation extended, with harmful exhaust gas components, such as CO, HC, NOx and the like., Reduced and the fuel economy improved with stable operation of the internal combustion engine
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wird. Das stark verwirbelte Luft-Kraftstoffgemisch strömt zwangsweise in jede Ecke der Verbrennungskammer 12, so daß eine vollständige Verbrennung stattfinden kann.will. The strongly swirled air-fuel mixture flows forced into every corner of the combustion chamber 12 so that complete combustion can take place.
Wenn die Brennkraftmaschine unter hoher Last arbeitet, tritt der sekundäre Einlaßkanal 19 in Funktion, indem durch diesen ein Luft-Kraftstoffgemisch in die Verbrennungskammer 12 eingeleitet wird. Das Gemisch wird beim Durchströmen des sekundären Einlaßkanals 19 durch das stromauf liegende Ende 25 der Nase 24 beim Auftreffen auf diese verwirbelt und muß durch den verengten Bereich N und dann durch den sich erweiternden Bereich W strömen. Da die Verringerung der Querschnittsfläche des sekundären Einlaßkanals 19 am stromauf liegenden Ende 25 der Nase 24 in ausreichendem Maße durch die Querschnittsfläche der Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 kompensiert wird, kann eine bessere Verbrennung unter geringer Last erreicht werden, ohne daß dadurch eine Verringerung der Ladungswirkung unter hoher Last hervorgerufen wird. When the internal combustion engine is operating under high load, the secondary intake port 19 comes into operation by passing through it an air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber 12 will. The mixture is when flowing through the secondary inlet channel 19 through the upstream end 25 of the nose 24 swirls when it hits this and must pass through the narrowed area N and then through the widening area W stream. Since the reduction in the cross-sectional area of the secondary inlet channel 19 at the upstream end 25 of the nose 24 compensated to a sufficient extent by the cross-sectional area of the mouth opening 20 of the primary inlet channel 18 is, better combustion can be achieved under a low load without causing a reduction in the charging effect under a high load.
Wie die Fig. 3 zeigt, weist der primäre Einlaßkanal 27 bei einer abgewandelten Ausführungsform eine Mündungsöffnung 28 mit einer Mittelachse 29 auf, die von der Mitte der Verbrennungskammer weg verschoben ist und die Längsachse 23 des Schafts 14 des Einlaßventils nicht schneidet, so daß ein Teil des Gemisches aus dem primären Einlaßkanal 27 beim Auftreffen auf den Ventilschaft 14 verwirbelt wird. Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 4 weist der primäre Einlaßkanal 30 mit Mündungsöffnung 31 eine Mittelachse 32 auf, die in Richtung auf die Mitte der Verbrennungskammer 12 versetzt ist, wobei diese Achse die Längsachse 23 des Ventilschaftes 14 nicht schneidet,so daß ein Teil des Luft-Kraftstoffgemisches aus dem primären Einlaßkanal 30 verwirbelt wird.As FIG. 3 shows, in a modified embodiment, the primary inlet channel 27 has an orifice 28 a central axis 29 displaced away from the center of the combustion chamber and the longitudinal axis 23 of the shaft 14 of the intake valve does not intersect, so that some of the mixture from the primary intake passage 27 upon impingement is swirled on the valve stem 14. With the modified Embodiment according to FIG. 4, the primary inlet channel 30 with the mouth opening 31 has a central axis 32 which extends in the direction is offset to the center of the combustion chamber 12, this axis being the longitudinal axis 23 of the valve stem 14 does not intersect, so that some of the air-fuel mixture from the primary intake passage 30 is swirled.
Der beschriebene Aufbau ist nicht nur bei einer mit einer Zündkerze arbeitenden Brennkraftmaschine verwendbar, sondernThe structure described can be used not only in an internal combustion engine operating with a spark plug, but rather
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auch bei einer Brennkraftmaschine, bei der die Zündung durch Kompression hervorgerufen wird.even in an internal combustion engine in which the ignition is caused by compression.
Claims (4)
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