DE3737766A1 - Bohrung zwischen luftzufuehrungs- und abgaskanal einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit jeweils einem zu einem Zylinder bzw. Brennraum führenden Luftzufüh­ rungskanal für dadurch zu fördernde Verbrennungsluft, der drallbildend ausgebildet ist oder in dem drallbildende Organe angeordnet sind, und mit jeweils einem von einem Zylinder wegführenden Abgaskanal, durch den die verbrannten Gase abgeführt werden.

In der DE-PS 22 41 355 ist ein Dieselmotor dieser Art be­ schrieben, bei dem die Verbrennungsluft unter Beibehaltung eines von den drallbildenden Organen eingeleiteten Drall­ bildes um die Achse des Brennraumes rotiert und der Kraft­ stoff tangential während einer vorgegebenen Einspritzzeit in den rotierenden Luftwirbel in Drallrichtung eingespritzt wird, um eine möglichst gute Trennung zwischen einem inneren heißen Wirbel bereits verbrannter Gase und einem äußeren kalten Wirbel aus unverbranntem, luftreichem Gemisch zu erreichen. Um diese Trennung zu verstärken und damit die Wirtschaftlichkeit des Motors zu verbessern, muß der Drall, wie in der DE-OS 22 42 383 mit Drallkanal und Drallwendel­ kanal beschrieben, noch weiter verstärkt werden. Das ist auch die Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Drall der Luft bereits im Luftzuführungs­ kanal verstärkend zu unterstützen.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch eine Boh­ rung zwischen Abgaskanal und Luftzuführungskanal unmittelbar über den Ventilen gut gelöst wird. Die Bohrung hat bevorzugt einen Durchmesser von 4 mm. Das hat zur Folge, daß die Boh­ rung praktisch nur bei großen Druckunterschieden zwischen Lufteinlaßkanal und Abgasabführungskanal durchlässig ist. Dieser Druckunterschied tritt dann auf, wenn das Auslaßventil im Zylinderkopf öffnet. Es trifft dann ein Strahl heißer Ab­ gase auf die im Luftzuführungskanal vor dem Einlaßventil an­ stehende Luftsäule. Dieser Impuls regt die Luft zur Rotation an. Bei Versuchen wurden besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn die Bohrung so ausgerichtet ist, daß der heiße Abgas­ strahl so auf die Luftsäule trifft, daß er einen Zylinder tangiert, dessen Achse die des Luftzuführungskanals unmittel­ bar vor dem Ventil ist und dessen Durchmesser 70% des Durch­ messers des Luftzuführungskanals in diesem Bereich beträgt.

Des weiteren hat sich herausgestellt, daß die drallbildende Querbohrung einen weiteren Vorteil aufweist: Die im Sinne der Drallbildung beigemischten Abgasteile ergeben offenbar aufgrund guter Vermischung mit der Ansaugluft eine Reduktion der Abgasemissionen des Motors, hier vor allem deutlich der Stickoxidemissionen, aber auch eine Reduktion unverbrannter Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids.

Im folgenden sei eine mögliche beispielhafte Wiedergabe des Erfindungsgedankens anhand von Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch einen erfin­ dungsgemäßen Zylinderkopf.

Fig. 2 zeigt einen horizontalen Teilschnitt durch einen er­ findungsgemäßen Zylinderkopf, Schnittverlauf A-A.

Fig. 3 zeigt Schnitte durch beispielhafte Ausführungen eines in die Bohrung eingesetzten Röhrchens.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch zwei Zylinder und den Zylinderkopf, wobei in einem Zylinder das Auslaßventil, im anderen Zylinder das Einlaßventil geöffnet ist.

Im Zylinderkopf (1) wird der Luftzuführungskanal (2) zum nicht dargestellten Brennraum durch ein Einlaßventil (3) und der Abgaskanal (4) durch ein Auslaßventil (5) abge­ schlossen. Eine Bohrung (6) unmittelbar über den Ventilen im Bereich der Ventilräume (4, 2) des Abgas- und Luftzuführungska­ nals bildet die Verbindung zwischen Luftzuführungskanal (2) und Abgaskanal (4). In die Bohrung (6) ist ein Röhrchen (7) eingesetzt. In Fig. 3 sind Röhrchen (7) mit seitlichem Ab­ gasaustritt gezeigt, so daß die Ausströmrichtung des Abgas­ strahls mit Hilfe des Röhrchens eingestellt werden kann und die Bohrung so gesetzt werden kann, wie es fertigungstech­ nisch am günstigsten ist. Mit (9) ist in Fig. 2 der drall­ bildende Verlauf des Luftzuführungskanals (2) bezeichnet. Der Ausströmstrahl tangiert einen gedachten Zylinder (8) über dem Einlaßventil mit 70% des Luftzuführungskanal­ durchmessers (10).

Die Situierung der Bohrung findet in unmittelbarer Nähe der Ventile statt. Bei einer wie in der DE-OS 22 42 383 be­ schriebenen Ausbildung von Drallkanal und nachfolgendem Drallwendelkanal, der vorzugsweise hier Verwendung findet, bedeutet dies, daß am Ende der Wendelsteigerung (14) im Be­ reich der höchsten Stelle des ungewendelten Ventilraumes (15) des Einlasses (2) die Bohrung (6) vom Auslaß (4) zum Ventilraum (15) hin so schräg angebracht ist, daß sie in Richtung des Ventilsitzes (16) gerichtet ist, und zwar tan­ gential zum gedachten Zylinder (8). So kann der erzeugte Drall bei geöffnetem Ventil (3 b) ungehindert in den Zylin­ derraum (12) einströmen. Dabei ist die Steigung der Bohrung (6) annähernd gleich der Steigung des gewählten Wendelkanals zu wählen, damit eine gleichgerichtete Drallformung von bei­ den drallbildenden Organen, dem Wendelkanal und der Bohrung (6), erreicht wird.

Bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (11, 12 . . .) (Fig. 4), bei der wie gewöhnlich ein gemeinsames Ab­ gassammelrohr vorhanden ist, das die Abgaskanäle (4) der einzelnen Zylinder (11, 12 . . .) verbindet, pflanzt sich die durch den das Abgas ausspülenden Zylinder (11) erzeugte Druckwelle (13) über das geöffnete Auslaßventil (5 a), über das gemeinsame, nicht eingezeichnete Abgassammelrohr, über die Bohrung (6) und das Röhrchen (7) im Zylinderkopf (1) des Zylinders (12) über das geöffnete Einlaßventil (3 b) in den die Luft ansaugenden Zylinder (12), wobei, wie erfin­ dungsgemäß vorgeschlagen, die Vorrichtung drallbildende Wir­ kung in dem die Luft ansaugenden Zylinder (12) entfaltet.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit jeweils einem zu einem Zylinder führenden Luftzuführungskanal für dadurch zu fördernde Verbrennungsluft, der drallbildend ausgeführt ist, und mit jeweils einem von einem Zylinder wegführenden Abgas­ kanal, durch den die verbrannten Gase abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzuführungskanal und der Abgaskanal durch eine Bohrung unmittelbar über den Ventilen im Zylinderkopf zur unterstützenden Drallerzeu­ gung im Ventilraum des Luftzuführungskanals miteinander verbunden sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Bohrung ein Röhrchen eingesetzt wird, das die Ausströmrichtung für die Drallerzeugung bestimmt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Durchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 6 mm liegt, insbesondere aber 4 mm beträgt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung in einem Winkel in den Luftzuführungskanal mündet, so daß der heiße Abgasstrahl tangential einen gedachten Zylinder berührt, dessen Achse mit der des Einlaßventils zusammenfällt, welches den Luftzuführungskanal abschließt, und daß der Durchmesser dieses gedachten Zylinders 70% des Durchmes­ sers des Luftzuführungskanals im Bereich unmittelbar vor dem Ventil beträgt.

5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorge­ nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ strömrichtung der Gase vom Auslaß in den Einlaß in Rich­ tung des Ventilsitzes des Einlaßventils erfolgt.