DE4006583A1 - Ansaugsystem fuer dieselmotoren mit direkteinspritzung - Google Patents

Ansaugsystem fuer dieselmotoren mit direkteinspritzung

Info

Publication number
DE4006583A1
DE4006583A1 DE4006583A DE4006583A DE4006583A1 DE 4006583 A1 DE4006583 A1 DE 4006583A1 DE 4006583 A DE4006583 A DE 4006583A DE 4006583 A DE4006583 A DE 4006583A DE 4006583 A1 DE4006583 A1 DE 4006583A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intake
air
valve
flow
intake duct
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4006583A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4006583C2 (de
Inventor
Tooru Matsuura
Masato Taniguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Publication of DE4006583A1 publication Critical patent/DE4006583A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4006583C2 publication Critical patent/DE4006583C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/06—Valve members or valve-seats with means for guiding or deflecting the medium controlled thereby, e.g. producing a rotary motion of the drawn-in cylinder charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4228—Helically-shaped channels 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung und insbesondere eine Luftansauganordnung zur Verbesserung der Verbrennungskennlinien von Dieselmotoren mit direkter Kraftstoffeinspritzung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System, bei dem die angesaugte Luft so geführt wird, daß sie in einer Wirbelströmung in den Zylinder des Motors strömt und sich dort mit dem einspritzten Kraftstoff effizienter als bisher vermischt.
Unter den Vorteilen von Dieselmotoren mit Direkt-Kraftstoffeinspritzung sind jene der verhältnismäßig hohen thermischen und Kraftstoffeffizienz besonders wichtig. Unter ihren Nachteilen tritt ihre Tendenz hervor, große Mengen von giftigem Schwarzrauch zu erzeugen, der verhältnismäßig große Mengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) enthält. Diese Neigung rührt aus der inherenten Schwierigkeit der Mischung von Luft und Kraftstoff während der kurzen Zeitspanne des Kompressionshubes her.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen zwei Ansaugkanalanordnungen, die in Zylinderköpfen C und D des Standes der Technik weiter ausgebildet sind. Im Rahmen dieser Anordnungen wurde versucht, die Verbrennung zu verbessern, und zwar durch Formgebung der Luftansaugkanäle derart, um die Luft in die Verbrennungskammer in Form einer Wirbelströmung einzuführen, um die Dispergierung des eingespritzten Kraftstoffes in der angesaugten Luft zu verbessern.
In dem Ausführungsbeispiel des Standes der Technik, das in Fig. 1 gezeigt ist, bildet der Luftansaugkanal 100 eine sich verjüngende Spirale bzw. spiralförmige Anordnung, die um die Mittelachse des Ventilschaftes 320 herum ausgebildet ist. Dies veranlaßt die Ansaugluftströmung 400, die hinter dem Ventilrandabschnitt 310 in die Verbrennungskammer strömt, innerhalb der Verbrennungskammer in Form einer Spiralströmung 410 zu zirkulieren.
In der zweiten Anordnung des Standes der Technik, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, hat der Luftansaugkanal 100 eine schraubenförmige oder schneckenförmige Konfiguration, die in einem Ventilsitz des Ansaugventiles 300 endet, so daß, in der Anordnung gemäß Fig. 1, die Ansaugluft 400 veranlaßt wird, in Form einer Wirbelströmung 410 beim Eintritt in die Verbrennungskammer zu zirkulieren.
Den vorerwähnten Ansaugkanalformen des Standes der Technik sind jedoch bestimmte Schwierigkeiten eigen. Z.B. wird bei der Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt ist, der Ansaugkanal übermäßig lang. Wenn daher die Ansaugluft stromauf des Ansaugventiles aufgewärmt wird, um die Kaltstartfähigkeiten des Motors zu verbessern, hat die Luft zu dem Zeitpunkt, wenn sie die Verbrennungskammer erreicht, eine beträchtliche Wärmemenge bereits an die Wandungen des Luftansaugkanales 100 verloren, mit dem Ergebnis, daß die Vorerwärmung teilweise ins Leere geht.
Um die Wirkung der Zylinderwandungen auf die Temperatur der Ansaugluft 400 zu vermindern, ist es vorstellbar, die Wandungen des Luftansaugkanales 100 in einem Versuch, die Ansaugluft 400 von dem Zylinderkopf C zu isolieren, aus keramischem Material auszubilden. Leider führt dies zu Schwierigkeiten insofern, als infolge ihrer spiraligen Natur die Ausbildung einer keramischen Ansaugkanalhülse bzw. -zylinders, die bzw. der in den Luftansaugkanal 100 des Zylinderkopfes paßt, schwierig herstellbar ist und selbst dann, wenn ein solcher gewundener Keramikeinsatz hergestellt ist, ist es nahezu unmöglich, diesen erfolgreich in den Zylinderkopf C während des Gießprozesses einzubetten.
Während des Gießprozesses für den Zylinderkopf D besteht auch eine starke Neigung dazu, daß Spannungskonzentrationen an den konvexen Abschnitten auftreten, wie sie durch eine Kreis 110 in Fig. 4 hervorgehoben sind, mit der Folge der Ausbildung von Rissen in der keramischen, schraubenförmigen Ansaugkanalauskleidung in dem Zylinderkopf.
Ein weiteres Problem in bezug auf den Luftansaugkanal 100 besteht darin, daß die schraubenförmige oder spiralige Konfiguration einen Strömungswiderstand schafft, der dazu neigt, daß es schwierig ist, große Luftmengen in die Verbrennungskammer einzuführen, und der somit die Aufladungsfähigkeit und -effizienz des Systems beeinträchtigt.
Im Hinblick auf die vorerwähnten Schwierigkeiten besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Ansauganordnung zu schaffen, die eine im wesentlichen wirbelförmige Strömung innerhalb der Verbrennungskammer schafft, die den Luftströmungswiderstand für die Ansaugluft vermindert und die auf kostengünstige Weise hergestellt werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ansauganordnung zu schaffen, in der die Konfiguration einer Ansaugkanalauskleidung vereinfacht und die Verwendung von Keramikmaterial bei der Ausbildung einer solchen Auskleidung erleichtert ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Wärmemenge zu vermindern, die zwischen dem Zylinderkopf und der Ansaugluft übertragen wird.
Zusammenfassend werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch eine Ansaugkanalanordnung gelöst, in der Strömungsrichtelemente, insbesondere Flügel, Vorsprünge etc. an dem Ansaugventil ausgebildet sind und der Ansaugluftkanal so gebildet ist, daß er eine einfach gekrümmte Konfiguration und Mittellinie aufweist, die im wesentlichen in einer Ebene liegt, die auch die Achse des Ventilschaftes enthält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Luftansaugkanal mit einer gekrümmten, rohrförmigen Keramikauskleidung bzw. Keramikhülse ausgekleidet, die eine verbesserte Wärmeisolierfähigkeit aufweist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Luftansaugkanal mit einem dünnwandigen, gekrümmten Rohr aus einer Metallagierung ausgekleidet, die geringe Wärmeübertragungseigenschaften aufweist. Lufträume sind vorzugsweise rund um die Hülse bzw. Auskleidung vorgesehen, um die Größe der direkten Kontaktfläche zwischen der Hülse bzw. Auskleidung und dem Zylinderkopf zu vermindern und um eine isolierende Luftschicht zu bilden, die den Wärmeübergang zwischen dem Zylinderkopf und der angesaugten Luft vermindert.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist diese auf einen Zylinderkopf für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung mit den Merkmalen: einer Luftansaugöffnung, ausgebildet in dem Zylinderkopf, wobei die Luftansaugöffnung mit einem Verbrennungsraum des Motors kommunizierend verbunden ist, eines Ansaugventils, wobei das Ansaugventil aus einem Keramikmaterial besteht und entlang seiner Achse hin­ und hergehend bewegt wird, um die Luftansaugöffnung zu öffnen oder zu verschließen, wobei das Ansaugventil einen Ventilschaft, einen Ventilrand und eine Mehrzahl von Strömungsablenkrippen aufweist, wobei die Strömungsablenkrippen einen Ansaug-Luftstrom, der in die Verbrennungskammer durch den Luftansaugkanal eintritt, ablenken, derart, daß der Ansaugluftstrom einen Wirbelströmungsweg einnimmt, und mit einem Luftansaugkanal, wobei der Luftansaugkanal gekrümmt ist und eine Mittellinie aufweist, die im wesentlichen in einer Ebene liegt, welche mit einer Ebene zusammenfällt, in der die Achse des Ventilschaftes liegt, wobei das abstromseitige Ende des Ansaugkanales in der Luftansaugöffnung endet.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Zylinderkopf für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung mit den Merkmalen: einer Luftansaugöffnung, die sich in einen Verbrennungsraum des Motors öffnet, einem Ansaugventil, wobei das Ansaugventil betätigbar ist, um den Luftansaugkanal zu öffnen oder zu verschließen, und einer Strömungsablenkeinrichtung, wobei die Strömungsablenkeinrichtung an dem Ventil ausgebildet ist, um eine Luftansaugströmung, die durch die Luftansaugöffnung hindurchgeht, in einer Weise abzulenken, daß sie in einer Wirbelströmung verläuft.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist erfindungsgemäß ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorgesehen, der aufweist: einen therisch isolierten Ansaugkanal, wobei der Ansaugkanal zu einer Luftansaugöffnung führt, die sich in einen Motorzylinder öffnet, wobei der Ansaugkanal so aufgebaut und angeordnet ist, daß der Wärmeaustausch zwischen der Luft, die durch den Ansaugkanal hindurchströmt, und dem Zylinderkopf gedämpft ist und derart ausgebildet ist, daß der Strömungswiderstand dazu neigt, minimal zu werden, einem Ansaugventil, wobei das Ansaugventil zwischen einer Stellung zur Öffnung und zum Schließen der Luftansaugöffnung betätigbar ist, wobei das Ansaugventil aus einem Material besteht, welches eine geringe Wärmeübergangskennlinie aufweist, eine Strömungsablenkeinrichtung, wobei die Strömungsablenkeinrichtung an dem Ventil ausgebildet ist, um eine Ansaugluftströmung, die durch die Luftansaugöffnung strömt, zu veranlassen, in einer Wirbelströmung zu verlaufen, und mit einer Einrichtung zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder.
Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer spiraligen oder schraubenförmigen Ansaugkanalanordnung nach dem Stand der Technik, wobei der Zylinderkopf nicht mitdargestellt ist, um so deutlicher die Konfiguration des Ansaugkanales zu zeigen,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines zweiten, schraubenförmigen Ansaugkanales nach dem Stand der Technik, der im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 1 in der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Anmeldung erläutert wurde,
Fig. 3 eine schematische Querschnitts-Draufsicht des Ansaugkanales nach Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Querschnitts-Draufsicht eines Ansaugkanales, die eine Art von Stellen angibt, in denen eine keramische Auskleidung vorzugsweise Risse erhält,
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung einer Ansauganordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer keramischen Ansaugkanalauskleidung bzw. -hülse nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung, die die Anordnung von eine Wirbelströmung induzierenden Kanalvorsprüngen oder Flügeln zeigt, die auf dem Ventilkopf des Ansaugventiles nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind,
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung eines Ansaugkanales und eines Ventiles nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die die Art und Weise zeigt, in der die Wirbelströmung erzeugt wird,
Fig. 9 eine schematische Draufsicht eines Teiles eines Zylinderkopfes, der mit einer Ansaugkanalanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist,
Fig. 10 eine Längschnittdarstellung eines Ansaugkanales und Ventiles nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 11 eine schematische Draufsicht eines Ansaugkanales nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Ansaugkanal kegelförmig verläuft.
Fig. 5 zeigt einen Zylinderkopf A eines Dieselmotors mit Kraftstoff-Direkteinspritzung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser Anordnung führt ein Luftansaugkanal 1 zu einer Ansaugöffnung 11, durch die die angesaugte Luft 12 in eine Verbrennungskammer 50 gesaugt wird. Die Verbrennungskammer ist in herkömmlicher Weise innerhalb eines Motorzylinders 610 durch einen hin- und herbeweglichen Kolben 51 begrenzt.
Ein Ansaugventil 2 mit einem Ventilschaft 22 und einem Ventilrand 21 ist am stromabseitigen Ende des Luftansaugkanales 1 ausgebildet und wird entlang seiner Achse hin- und herbewegt, so daß es wahlweise den Luftansaugkanal bzw. die Luftansaugöffnung 11 öffnet und schließt und den Zutritt von Luft in die Verbrennungskammer 50 steuert.
Der Zylinderkopf A ist mit einem Motorblock 600 verschraubt, in dem der Kolben 51 hin- und hergehend angeordnet ist. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, ist ein Abgaskanal 3, durch den die Abgase abgeführt werden, benachbart zu dem Luftansaugkanal 1 ausgebildet. Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 52 ist angeordnet, um Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 50 einzuspritzen. Wie deutlich ist, gibt es eine Anzahl von unterschiedlichen Techniken, mit deren Hilfe Kraftstoff direkt eingespritzt werden kann. Da die Art und Weise, in der die Einspritzung durchgeführt wird, keinen unmittelbaren Bezug zur vorliegenden Erfindung hat, ist die vorliegende Angabe nicht weiter spezifiziert und es ist nicht beabsichtigt, den Erfindungsgegenstand auf eine spezielle Einspritztechnik zu begrenzen.
Eine Luftansaugkanal-Auskleidungshülse 1 a aus einem Keramikmaterial, das einen großen Anteil von Titanaluminium (Al2 TiO5) enthält, ist hergestellt und während des Gießvorganges in die Zylinderkopfanordnung 13 eingebettet.
Die Mittellinie des Ansaugkanales 1 liegt im wesentlichen in einer Ebene, welche die Achse des Ventilstieles bzw. -schaftes 22 enthält. Der Luftansaugkanal 1 besitzt, wie aus den Fig. 5 und 8 ersichtlich, eine einfach gekrümmte bzw. gebogene Konfiguration und hat eine glatte Oberfläche, um eine laminare Strömung zu unterstützen.
Eine Ventilschaft-Aufnahmebohrung 14 ist in der Luftansaugkanal-Auskleidung 1 a ausgebildet, um die hin­ und hergehende Bewegung des Ventilschaftes in dieser zu erleichtern.
Der Luftansaugkanal 1 ist so ausgebildet, daß er die angesaugte Luft 12 mit sehr geringer Ablenkung in die Verbrennungskammer 50 leitet.
Das Ansaugventil 2 besteht aus einem Keramikmaterial, das einen großen Prozentsatz an Silizium und Stickstoff enthält. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist der Ventilrand 21 mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen bzw. spiraligen Flanschen oder Strömungsablenkungsrippen 23 versehen. Die schraubenförmig verlaufenden Strömungsablenkungsrippen 23 dienen dazu, die angesaugte Luft 12 von dem Luftansaugkanal 1 zu führen und selbige in eine Wirbelströmung 15 zu überführen. Das Ansaugventil 2 ist betrieblich mit einer Ventilfeder 24 und einem Ventilzug (nicht gezeigt) verbunden, durch den es wahlweise entgegen der Vorspannung durch die Feder 24 geöffnet wird.
Da die Innenoberfläche der Luftansaugkanal-Auskleidung 1 a glatt ist und ihre Krümmung verhältnismäßig allmählich verläuft, wird der Strömungswiderstand, der auf die angesaugte Luft 12 einwirkt, vermindert.
Infolge der äußerst einfachen Gestaltung der Auskleidungshülse 1 a für den Luftansaugkanal 1 kann die Auskleidung 1 a auch während des Gießprozesses für den Zylinderkopf in die Zylinderkopfanordnung 13 eingebettet werden.
Infolge der isolierenden Natur des Keramikmateriales (AL2 TiO5), aus der die Luftansaugkanal-Auskleidungshülse 1 a gebildet ist, wird die Neigung zum übergang von Wärme in dem Hauptkörperteil 14 des Zylinderkopfes sowohl auf die angesaugte Luft 12 als auch umgekehrt stark vermindert. Wenn daher die angesaugte Luft 12 vorgewärmt wird, um das Kaltstartvermögen zu unterstützen, wird verhältnismäßig wenig Wärme an die Wandungen der Luftansaugkanal-Auskleidung 1 a auf dem Wege zu der Verbrennungskammer 50 verloren und wenn einmal der Hauptkörper des Zylinderkopfes 13 heiß geworden ist, wird nur wenig Wärme auf die angesaugte Luft 12 übertragen. Da die angesaugte Luft verhältnismäßig kühl bleibt, selbst dann, wenn der Motor vollständig aufgewärmt ist, bleibt daher die Aufladungskapazität und -effizienz sowie die Zylinderkompression hoch.
Da die Wirbelansaugströmung 15 durch die spiralig- bzw. schraubenförmig sich erstreckenden Strömungsablenkrippen 23, die direkt an dem Ventilrand 21 bzw. der Ventilkopfoberseite ausgebildet sind, kann die Rotationsgeschwindigkeit der Strömung entsprechend den Anforderungen an den jeweiligen speziellen Motor durch Auswahl der Anzahl, der Größe und der Krümmung der schraubenförmigen Strömungsablenkrippen 23 eingestellt werden. Es wird auch möglich, die verwirbelnde Ansaugströmung 15 eines Motors durch Ersetzen des Ansaugventiles 2 durch ein anderes, das verschieden angeordnete Rippen aufweist, zu ersetzen.
Es wurden Versuche durchgeführt, die das oben dargestellte Ausführungsbeispiel mit Zylinderköpfen C und D nach dem Stand der Technik verglichen.
Der Zylinderkopf, der mit einem Ansaugkanal entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen war, wurde an einen Sechszylinder-Fünfliter-Dieselmotor befestigt. Der Motor zeigte verbesserte Kaltstarteigenschaften und Verbrennungscharakteristika. Die Rauchemissionen waren beträchtlich niedriger als im Falle des Standes der Technik.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 10 dargestellt ist, weist der Zylinderkopf B des Dieselmotors mit Kraftstoff-Direkteinspritzung eine Luftansaugkanal- Auskleidungshülse 1 b auf, die aus einem verhältnismäßig dünnwandigen Rohr aus SUS-Metallegierung besteht. Das SUS-Material, aus dem die Luftansaugkanal-Auskleidung 1 b gebildet ist, hat einen sehr niedrigen Wärmeübergangs­ kennwert und führt zu einer niedrigen Wärmeübergangs­ geschwindigkeit.
Ein isolierender Luftraum oder Hohlraum 16 wird durch eine Ausnehmung gebildet, die in der Wandung des Ansaugkanales 1 gebildet ist und die durch eine Ansaugkanal-Auskleidung 1 b abgeschlossen ist. Dieser isolierende Hohlraum 16 dient dazu, die Luftansaugkanal- Auskleidung 1 b vom Hauptkörper des Zylinderkopfes B zu isolieren und so den Wärmeaustausch zwischen der angesaugten Luft 12 und dem Zylinderkopf zu dämpfen.
Im Vergleich mit dem Zylinderkopf A des Dieselmotors mit direkter Kraftstoff-Einspritzung nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Zylinderkopf B nach dem zweiten Ausführungsbeispiel geringfügig schwerer, da die Luftansaugkanal-Auskleidungshülse 1 b aus Metall besteht. Andererseits ist, da die Luftansaugkanal-Auskleidungs­ hülse 1 b aus Metall besteht, der Gießprozeß beträchtlich Leichter als bei dem Motorzylinderkopf A nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
In Fig. 11 ist eine alternative Konfiguration und Gestaltung des Ansaugkanales gezeigt. Bei dieser Anordnung ist die Luftansaugkanal-Hülse 1 c im wesentlichen identisch mit derjenigen Auskleidung 1 a nach dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme dessen, daß sie hier geringfügig konisch verläuft.
Für den Fachmann ist deutlich, daß auch andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung denkbar sind. Z.B. kann es wünschenswert sein, den Ansaugkanal mit einem aufgeweiteten stromaufseitigen Ende zu versehen. Es ist auch deutlich, daß, obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen die Ansaugkanäle und das Ventil als aus einem speziellen Material bestehend dargestellt wurden, andere Materialien für die Ausbildung der Ansaugkanalanordnung nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ohne daß die Prinzipien derselben verlassen werden, wie sie insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargestellt sind.
Es ist auch deutlich, daß ein verminderter Wärmeübergang zwischen dem Zylinderkopf und der angesaugten Luft, der aus einer verminderten Länge der Ansaugkanäle resultiert, sowie Ausführungsbeispiele, in denen die Ansaugkanal-Auskleidung tatsächlich weggelassen ist, ebenfalls leicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorstellbar sind.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Ansaugsystem für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung, insbesondere ein Ansaugventil eines solchen Motors gerichtet, das schrauben- oder spiralförmige Strömungsrichtungsflansche aufweist, die an der stromaufseitigen Seite des Ventil­ elementes vorgesehen sind, um die angesaugte Luft in eine Wirbelströmung oder einen Strömungswirbel innerhalb der Verbrennungskammer zu richten bzw. zu überführen. Die die Strömungsrichtung bestimmenden Flansche sind direkt an dem Ventil ausgebildet und der Ansaugkanal, mit dem das Ventil zusammenwirkt, hat eine äußerst einfache Gestalt. Eine Ansaugkanal-Auskleidungshülse ist einfach gestaltet, um den Strömungswiderstand in bezug auf die Luftströmung zu vermindern.

Claims (11)

1. Ansaugsystem für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung mit einem Zylinderkopf, gekennzeichnet durch:
eine Luftansaugöffnung (11), ausgebildet in dem Zylinderkopf (A, B), wobei die Luftansaugöffnung (11) mit einem Verbrennungsraum (50) des Motors verbunden ist,
ein Ansaugventil (2), wobei das Ansaugventil (2) aus einem Keramikmaterial besteht und entlang seiner Achse hin- und herbewegbar ist, um die Luftansaugöffnung (11) zu öffnen oder zu schließen, wobei das Ansaugventil (2) aufweist einen Ventilschaft (22), einen Ventilrand (21) und eine Mehrzahl von Strömungsablenkungsrippen (23), wobei die Strömungsablenkungsrippen (23) eine Ansaugluftströmung (12), die durch den Luftansaugkanal (1) in die Verbrennungskammer (50) eintritt, derart ablenkt, daß dieser Luftstrom einen wirbelförmigen Strömungspfad nimmt bzw. eine Wirbelströmung bildet, und
einen Luftansaugkanal (1), wobei der Luftansaugkanal (1) gekrümmt ist und eine Mittellinie aufweist, die im wesentlichen in einer Ebene liegt, die mit einer Ebene zusammenfällt, welche die Achse des Ventilschaftes (21) enthält, wobei das stromabseitige Ende des Ansaugkanales (1) in der Luftansaugöffnung (11) mündet.
2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftansaugkanal (1) eine Luftansaugkanal-Aus­ kleidung (1 a, 1 b) aufweist, wobei die Luftansaugkanal- Auskleidung (1 a, 1 b) aus einem Keramikmaterial besteht.
3. Ansaugsystem für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung, gekennzeichnet durch:
eine Luftansaugöffnung (11), die sich in einen Verbrennungsraum (50) des Motors öffnet,
ein Ansaugventil (2), wobei das Ansaugventil (2) betätigbar ist, um einen Luftansaugkanal (1) bzw. die Luftansaugöffnung (11) zu öffnen und zu schließen, und
eine Strömungsablenkeinrichtung (23), wobei die Strömungsablenkeinrichtung (23) an dem Ventil (2) ausgebildet ist, um eine Ansaugluftströmung, die durch die die Luftansaugöffnung (11) hindurchströmt, derart abzulenken, daß sie einer Wirbelströmung unterliegt bzw. eine solche wirbelnde Strömung bildet.
4. Ansaugsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsablenkeinrichtung (23) durch eine Mehrzahl von schrauben- oder spiralförmigen Strömungs­ ablenkrippen (23), ausgebildet auf einer Oberseite eines Ventilkopf- bzw. Ventilrandbereiches (22) des Ansaugventiles (2) ausgebildet ist.
5. Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugventil (2) aus einem Keramikmaterial besteht.
6. Ansaugsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftansaugkanal (1), verbunden mit der Ansaugöffnung (11), eine Luftansaugkanal-Auskleidung (1 a, 1 b) aufweist, die entlang des Innenumfanges des Kanales (1 a, 1 b) angeordnet ist.
7. Ansaugsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugkanal-Auskleidung (1 a, 1 b) aus Keramikmaterial besteht.
8. Ansaugsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugkanal-Auskleidung (1 b) aus rostfreiem Stahl (SUS) besteht.
9. Ansaugsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierender Raum (16) zumindest teilweise um den Außenumfang der Luftansaugkanal-Auskleidung (1 a, 1 b) herum gebildet ist.
10. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, gekennzeichnet durch:
einen wärmeisolierten Ansaugkanal (1), wobei der Ansaugkanal (1) zu einer Luftansaugöffnung (11) führt, die sich in einen Motorzylinder (600) öffnet, wobei der Ansaugkanal (1) so gestaltet und angeordnet ist, daß der Wärmeaustausch zwischen der Luft, die durch den Ansaugkanal (1) hindurchgeht und dem Zylinderkopf (A, B) gedämpft ist, und der Ansaugkanal (1) so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Luftströmungswiderstand minimiert ist,
ein Ansaugventil (2), wobei das Ansaugventil (2) betätigbar ist, um die Luftansaugöffnung (11) zu öffnen oder zu schließen, wobei das Ansaugventil (2) aus einem Material besteht, das eine niedrige Wärmeübertragungskennlinie aufweist,
eine Strömungsablenkeinrichtung (23), wobei die Strömungsablenkeinrichtung (23) auf dem Ventiil (2) ausgebildet ist, um eine Strömung der Ansaugluft, die durch die Luftansaugöffnung (11) strömt, zu induzieren, derart, daß diese eine Wirbelströmung bildet, und
eine Einrichtung zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder.
11. Ansaugsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsablenkeinrichtung durch eine Mehrzahl von Strömungablenkrippen (23) gebildet wird, die auf einer Oberseite eines Mantelabschnittes des Ventilteiles (22) des Ansaugventiles (2) ausgebildet sind.
DE4006583A 1989-03-03 1990-03-02 Dieselbrennkraftmaschine Expired - Fee Related DE4006583C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1989025053U JPH02115924U (de) 1989-03-03 1989-03-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4006583A1 true DE4006583A1 (de) 1990-09-06
DE4006583C2 DE4006583C2 (de) 1995-06-29

Family

ID=12155178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4006583A Expired - Fee Related DE4006583C2 (de) 1989-03-03 1990-03-02 Dieselbrennkraftmaschine

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5099808A (de)
JP (1) JPH02115924U (de)
DE (1) DE4006583C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002097248A1 (de) 2001-05-30 2002-12-05 Reinhold Ficht Verbrennungsmaschine für eine verbrennung von brennbarem gas
DE10120303B4 (de) * 2000-05-04 2007-12-20 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Einlasskanälen pro Zylinder
DE102017111262A1 (de) 2017-05-23 2018-11-29 Man Truck & Bus Ag Wärmeisoliertes Lufteinlasssystem für einen Verbrennungsmotor

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5335634A (en) * 1991-05-14 1994-08-09 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for an engine
US5503122A (en) * 1992-09-17 1996-04-02 Golden Technologies Company Engine components including ceramic-metal composites
CN1045217C (zh) * 1993-01-18 1999-09-22 布赖恩·莱斯利·鲍威尔 双冲程内燃机
US5301640A (en) * 1993-05-24 1994-04-12 Barranco Jr Joseph M Engine valve
JP3331526B2 (ja) * 1993-11-25 2002-10-07 フジオーゼックス株式会社 ポペット弁の駆動装置
AU2379895A (en) * 1994-03-31 1995-10-23 Golden Technologies Company, Inc. Engine components including ceramic-metal composites
US5771852A (en) * 1997-03-04 1998-06-30 Trw Inc. Poppet valve with embossed neck structure
US6073609A (en) * 1997-12-18 2000-06-13 Buswell; Mark L. Intake device for use with internal combustion engines
GB2371988B (en) * 2001-02-08 2002-12-24 Tayside Flow Technologies Ltd Valve
CZ20022667A3 (cs) * 2002-08-05 2004-03-17 Josef Šmoldas Přípravek pro zvýšení účinnosti spalování, zejména spalovacích motorů
US20060180115A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Rubert Anthony T Exhaust valve for internal combustion engine
US7360512B1 (en) 2006-12-22 2008-04-22 Chrysler Llc Low-thermal-inertia intake ports for port-injected, spark ignition engines and an associated manufacturing method
KR101025824B1 (ko) * 2008-12-29 2011-03-30 곽상신 연료분배장치
CN106121760B (zh) * 2016-07-22 2019-04-02 山东大学 产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机
CN106224046A (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 山东大学 产生进气涡流的带螺旋槽的进气门及内燃机
JP7040977B2 (ja) * 2018-03-29 2022-03-23 本田技研工業株式会社 吸気ポート構造
US10787939B1 (en) 2019-04-01 2020-09-29 Cyclazoom, LLC Poppet valve for internal combustion engine
US11506091B2 (en) 2021-03-03 2022-11-22 Cyclazoom, LLC Poppet valve and internal combustion piston engine head including same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE464617C (de) * 1928-08-23 Hermann Dorner Dipl Ing Lufteinlassventil fuer Dieselmaschinen mit luftloser Einspritzung und Drehung des Luftstroms
US4300494A (en) * 1979-09-26 1981-11-17 Shell Oil Company Thermal insulated intake ports
DE3122603A1 (de) * 1981-06-06 1983-01-05 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München "ventil, insbesondere ein- oder auslassventil an einem verbrennungsmotor"

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5520606B2 (de) * 1973-10-19 1980-06-04
JPS5112021A (en) * 1974-07-18 1976-01-30 Honda Motor Co Ltd Enjinno kyuhaikirosochi
JPS5338727Y2 (de) * 1974-10-25 1978-09-20
US4137886A (en) * 1975-03-11 1979-02-06 Nissan Diesel Motor Company, Ltd. Air intake system for an internal combustion engine
JPS51136021A (en) * 1975-05-16 1976-11-25 Nakamura Kinzoku Kogyosho:Kk Suction manifold of vehicle engine and its fabrication process
JPS5486014A (en) * 1977-12-21 1979-07-09 Hino Motors Ltd Air suction passage of internal combustion engine
JPS5623507A (en) * 1979-08-02 1981-03-05 Toshiba Corp Exhaust valve
US4398527A (en) * 1980-08-22 1983-08-16 Chevron Research Company Internal combustion engine having manifold and combustion surfaces coated with a foam
US4424777A (en) * 1982-02-08 1984-01-10 General Motors Corporation Engine intake port with variable swirl vanes
JPS62203910A (ja) * 1986-03-04 1987-09-08 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関のセラミックス製排気弁
US4852542A (en) * 1987-10-23 1989-08-01 Adiabatics, Inc. Thin thermal barrier coating for engines
US4781157A (en) * 1987-12-24 1988-11-01 Ford Motor Company Multipart ceramic cylinder head
JPH0639940B2 (ja) * 1987-12-25 1994-05-25 いすゞ自動車株式会社 ピストン、シリンダヘツド等の内燃機関のエンジン部品

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE464617C (de) * 1928-08-23 Hermann Dorner Dipl Ing Lufteinlassventil fuer Dieselmaschinen mit luftloser Einspritzung und Drehung des Luftstroms
US4300494A (en) * 1979-09-26 1981-11-17 Shell Oil Company Thermal insulated intake ports
DE3122603A1 (de) * 1981-06-06 1983-01-05 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München "ventil, insbesondere ein- oder auslassventil an einem verbrennungsmotor"

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-AN D 10.306, ausgelegt am 11.06.53 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10120303B4 (de) * 2000-05-04 2007-12-20 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Einlasskanälen pro Zylinder
WO2002097248A1 (de) 2001-05-30 2002-12-05 Reinhold Ficht Verbrennungsmaschine für eine verbrennung von brennbarem gas
DE102017111262A1 (de) 2017-05-23 2018-11-29 Man Truck & Bus Ag Wärmeisoliertes Lufteinlasssystem für einen Verbrennungsmotor
US11143138B2 (en) 2017-05-23 2021-10-12 Man Truck & Bus Ag Thermally insulated air inlet system for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02115924U (de) 1990-09-17
US5099808A (en) 1992-03-31
DE4006583C2 (de) 1995-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4006583A1 (de) Ansaugsystem fuer dieselmotoren mit direkteinspritzung
EP3387246B1 (de) Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
DE1292938B (de) Zylinderkopf fuer eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Selbstzuendung
EP0771941B1 (de) Zylinderkopf für Brennkraftmaschine
EP0431105B1 (de) Vorrichtung zum entfernen oxidierbarer bzw. verbrennbarer partikel aus abgasen
DE4017066A1 (de) Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine
DE60018041T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Rückführung von Abgas in den Ansaugluftstrom
EP0066733A1 (de) Brennkraftmaschinen-Einlass-oder Auslassventil
DE69105355T2 (de) Verbesserungen an Zweitakttrennkraftmaschinen mit hin- und hergehendem Kolben.
DE3916466A1 (de) Vorrichtung zur abgasrueckfuehrung
AT504179A2 (de) Brennkraftmaschine mit einem einlasssystem
DE8914049U1 (de) Luftansaugkanalsystem für Brennkraftmaschinen
DE19636806A1 (de) Luftansaugrohr für Brennkraftmaschinen
EP0474623B1 (de) Fremdgezündete Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung
EP3387245B1 (de) Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
DE2200818A1 (de) Einlass- und Auslassleitungen fuer einen Verbrennungsmotor sowie deren Stroemungskanaele
DE2928590A1 (de) Frischluftleitung fuer hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einlassdrallkanaelen
DE3239446C2 (de)
DE3806031A1 (de) Mehrzylindermotorblock fuer einen zweitaktverbrennungsmotor
DE69102656T2 (de) Zylinderlaufbüchse für eine wassergekühlte brennkraftmaschine.
DE60103047T2 (de) Apparat für Abgasrückführung in einer Ansaugluftströmung
DE102020112870B4 (de) Verdichtervorrichtung einer Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE2439806C2 (de) Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine
DE2162397A1 (de) Zylinderkopf einer kolbenbrennkraftmaschine
DE945301C (de) Einlassventil fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8339 Ceased/non-payment of the annual fee