DE69425532T2

DE69425532T2 - Einlassvorrichtung einer Dieselkraftmaschine

Info

Publication number: DE69425532T2
Application number: DE69425532T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kashimoto; Masatsugu Sakimoto; Yasuyuki Terazawa; Yasuhiro Yuzuriha
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2014-05-18
Also published as: JP3513911B2; DE69425532D1; EP0634571A1; EP0634571B1; JPH0734884A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors und insbesondere auf eine Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors mit einer Vielzahl von Einlaßöffnungen bzw. -kanälen in jedem der Zylinder, wobei alle, der Einlaßkanäle gerade Kanäle bzw. Öffnungen sind und die Einfallwinkel der Einlaßkanäle an der Oberfläche orthogonal auf die Zylinderachsenlinie in den Richtungen entlang der Tangentiallinien der Zylinder vorgesehen sind.

Beschreibung des Standes der Technik

Es ist eine Dieselkraftmaschine bzw. ein Dieselmotor bekannt, in welcher(m) zwei Einlaßkanäle in jedem der Zylinder vorgesehen sind, um die volumetrische Effizienz bzw. den Völligkeitsgrad zu verbessern, und die Einlaßkanäle so angeordnet sind, daß die Einlaßluftströme von den entsprechenden Einlaßkanälen in die Zylinderbohrung in denselben Richtungen strömen, um die Kraftstoffverbrennung durch Erzeugung einer Drall- bzw. Wirbelströmung zu verbessern.
In dem bekannten Dieselmotor, welcher zwei Einlaßventile in jedem der Zylinder aufweist, ist einer der Einlaßkanäle ein schraubenförmiger Kanal, dessen Lufttrichter- bzw. Halsabschnitt, welcher mit der Zylinderbohrung in Verbindung steht, angeordnet ist, um spiral- bzw. schraubenförmig zu sein, und der andere der zwei Einlaßkanäle ist ein gerader Kanal, dessen Lufttrichter- bzw. Halsabschnitt angeordnet ist, um gerade zu sein, und wobei der Einfallwinkel des anderen Einlaßkanals in der Richtung entlang der tangentialen Linie des Zylinders vorgesehen ist. In diesem bekannten Dieselmotor wird das Drall- bzw. Verwirbelungsverhältnis aufgrund des einen schraubenförmigen Kanals hoch und der volumetrische Wirkungsgrad bzw. Völligkeitsgrad nimmt aufgrund eines großen Strömungswiderstands ab, welcher durch den schraubenförmigen Kanal bewirkt wird.
In jüngerer Zeit hat der Dieselmotor eine verbesserte Kraftstoffverbrennung mit einem geringen Verwirbelungsverhältnis erhalten, da ein Kraftstoffeinspritzsystem verbessert ist. Daher wurde der Dieselmotor mit hohem volumetrischen Wirkungsgrad mit einem geringen Verwirbelungsverhältnis gefordert. Um einen sehr viel höheren volumetrischen Wirkungsgrad mit dem notwendigen niedrigen Verwirbelungsverhältnis zu erhalten, wurde ein Dieselmotor vorgeschlagen, in welchem beide der Einlaßkanäle angeordnet sind, daß sie gerade und tangential sind.
Ein derartiger Dieselmotor ist beispielsweise in der japanischen, nicht-geprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 62-144 geoffenbart. Der Dieselmotor beinhaltet zwei Einlaßkanäle in jedem der Zylinder, wobei beide Einlaßkanäle gerade und tangential sind. Weiters ist der eine Kanal, welcher in der Rückwärtsrichtung der Drall- bzw. Wirbelströmung angeordnet ist, nahe der Einlaßkantenoberfläche des Zylinderkopfes angeordnet und der andere Kanal, welcher in der Vorwärtsrichtung der Wirbelströmung angeordnet ist, ist weit weg von der Einlaßkantenoberfläche des Zylinderkopfes angeordnet.
Obwohl der Dieselmotor mit zwei Einlaßkanälen, welche beide gerade und tangential verlaufen, wie oben beschrieben, vorgeschlagen wurde, ist der volumetrische Wirkungsgrad jedoch tatsächlich nicht so viel verbessert, und die Ab gas- bzw. Emissionscharakteristika werden schlecht, da der Kraftstoff nicht einheitlich verbrennt.
Weiters wird, da die Einlaßluftströme von den zwei geraden Kanälen in die Zylinderbohrung in denselben Richtungen strömen, eine starke Taumelströmung in der Zylinderbohrung erzeugt. Die Taumelströmung existiert und bremst schließlich an dem oberen Bodenmittelpunkt des Kompressionshubes. Daraus resultierend verbrennt, da ein nicht-vereinigter Luftstrom in der Verbrennungskammer erzeugt wird und sich der Kraftstoffnebel von den entsprechenden Einspritzlöchern der Einspritzdüse unterschiedlich ausbreitet, der Kraftstoff uneinheitlich.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors zur Verfügung zu stellen, welche den volumetrischen Wirkungsgrad unter Erhalt eines notwendigen Wirbelverhältnisses und die Motorleistung und die Abgas- bzw. Emissionscharakteristika durch ein Verhindern einer uneinheitlichen Kraftstoffverbrennung verbessert.
Dieses Ziel wird durch eine Einlaßvorrichtung erhalten, welche die in Anspruch 1 geoffenbarten Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors beinhaltet eine Vielzahl von Einlaßöffnungen bzw. -kanälen, welche in jedem der Zylinder vorgesehen sind, wobei die jeweiligen Einlaßkanäle Lufttrichter- bzw. Halsabschnitte aufweisen, die sich gerade zu einer Zylinderbohrung von jedem der Zylinder erstrecken, wobei die jeweiligen Einlaßkanäle so vorgesehen sind, daß sie zu der tangentialen Linie des Zylinders an der zu einer Zylinderachsenlinie orthogonalen Oberfläche gerichtet sind und daß sie in denselben Drall- bzw. wirbelströmungsrichtungen gerichtet sind, wobei die Einlaßkanäle einen vorderen Einlaßkanal, welcher an der Vorderseite in der Wirbelströmungsrichtung gelegen ist, und einen hinteren Einlaßkanal beinhalten, welcher an der Rückseite in der Wirbelströmungsrichtung gelegen ist, worin der vordere Einlaßkanal und der hintere Einlaßkanal so vorgesehen sind, daß eine Geschwindigkeitsverteilung der Einlaßluft von dem vorderen Einlaßkanal mehr zu der Verwirbelungsrichtung gerichtet ist als diejenige des hinteren Einlaßkanals.
Die vorderen und hinteren Einlaßkanäle sind so vorgesehen, daß ein Einfallwinkel gegenüber einer auf eine Zylinderachsenlinie des vorderen Einlaßkanals orthogonale Oberfläche geringer ist als derjenige des hinteren Einlaßkanals.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Länge des Halsabschnitts des hinteren Einlaßkanals größer als diejenige des Halsabschnitts des vorderen Einlaßkanals.
Bevorzugt weisen die vorderen und hinteren Einlaßkanäle jeweils Übergangsabschnitte der Kanalachsenlinie mit entsprechenden vorbestimmten Krümmungsradien auf, welche an Kanalachsenlinien der Halsabschnitte und nahe den Schnittpunkten der Kanalachsenlinien und der Ventilachsenlinien der vorderen und hinteren Einlaßkanäle vorgesehen sind, wobei der vorbestimmte Krümmungsradius des Übergangsabschnitts der Kanalachsenlinie des vorderen Einlaßkanals so vorgesehen ist, um geringer als derjenige des hinteren Einlaßkanals zu sein.
Die obigen und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Be zugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen ersichtlich werden, welche sich auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beigeschlossenen Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine schematische Schnittdraufsicht, welche eine Einlaßkanalanordnung eines Zylinderkopfs entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine schematische, vertikale Schnittansicht, welche eine Einlaßkanalanordnung des Zylinderkopfs der Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine Bodenendansicht, welche den Zylinderkopf der Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht, teilweise im Querschnitt, welche den zusammengebauten Zylinderkopf der Fig. 1 zeigt;
Fig. 5 eine Bodenendansicht, welche einen Zylinderkopf gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine schematische, vertikale Schnittansicht zur Erläuterung von Hauptströmungsrichtungen von Einlaßluftströmen von den Einlaßkanälen;
Fig. 7 eine schematische Draufsicht, welche Taumelströmungen zeigt, welche in der Zylinderbohrung erzeugt werden;
Fig. 8 eine schematische Schnittdraufsicht, welche eine Einlaßkanalanordnung eines Zylinderkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 9 eine schematische, vertikale Schnittansicht entlang der Kanalachsenlinien der entsprechenden Einlaßkanäle, welche eine Einlaßkanalanordnung des Zylinderkopfs der Fig. 8 zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen und die Zeichnungen beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, beinhaltet ein Dieselmotor ein Zylinderkopf 1 und eine Vielzahl von Zylinder (nur ein Zylinder ist in Fig. 1 gezeigt). Jeder der Zylinder weist eine Zylinderbohrung 2 auf. Der Zylinderkopf 1 ist mit zwei Einlaßöffnungen bzw. -kanälen 3 und 4, wobei sich beide von einer Endoberfläche bzw. Stirnfläche des Zylinderkopfs 1 erstrecken und mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen, und mit zwei Auslaßöffnungen bzw. -kanälen 5 und 6 versehen, wobei sich beide von der anderen Endoberfläche erstrecken und mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen. Die Einlaßöffnung 3 steht in Verbindung mit der Bohrung 2 an der Position bzw. Stelle nahe einer Einlaßseitenendoberfläche bzw. -stirnfläche 1a des Zylinderkopfs 1 gegen eine Zylinderlinienrichtung, welche durch A in Fig. 1 angedeutet ist, und der Einlaßkanal 4 steht mit der Bohrung 2 an der Stelle bzw. Position nahe einer Auslaßseitenendoberfläche bzw. -stirnfläche 1b des Zylinderkopfs 1 in Verbindung. Die Auslaßöffnung 5 steht mit der Bohrung 2 an der Position nahe der Auslaßseitenendoberfläche 1b des Zylinderkopfs 1 gegen die Zylinderlinienrichtung in Verbindung, welche durch A in Fig. 1 angedeutet ist, und die Auslaßöffnung 6 steht mit der Bohrung 2 an der Position nahe der Einlaßseitenendoberfläche 1a des Zylinderkopfs 1 in Verbindung. Darüber hinaus sind Öffnungsabschnitte bzw. -bereiche der Einlaßkanäle 3 und 4, welche mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen, benachbart bzw. angrenzend angeordnet und Öffnungsabschnitte der Auslaßkanäle 5 und 6, welche mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen, sind auch benachbart angeordnet.
Beide Einlaßkanäle 3 und 4 sind gerade Öffnungen bzw. Kanäle, deren Lufttrichter- bzw. Halsabschnitte 3a und 4a, welche mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen, so vorgesehen bzw. ausgebildet sind, daß sie gerade sind. Die Einlaßluft in den Einlaßkanälen 3 und 4 strömt in die Zylinderbohrung 2 in der tangentialen Richtung auf die Oberflächen orthogonal auf die Zylinderachsenlinien VR und VF und die Einfallwinkel der Einlaßkanäle 3 und 4 gegen bzw. auf die Oberflächen orthogonal auf die Zylinderachsenlinien VR und VF sind so vorgesehen bzw. angeordnet, daß der Einfallwinkel 6R des Einlaßkanals 3 (nachfolgend hinterer Einlaßkanal 3 genannt), welcher an der hinteren Seite in der Wirbelströmungsrichtung angeordnet ist, größer ist als der Einfallwinkel AF des Einlaßkanals 4 (nachfolgend vorderer Einlaßkanal 4 genannt), welcher an der Vorderseite in der Wirbelströmungsrichtung angeordnet ist. Derart erzeugen der hintere Einlaßkanal 3 und der vordere Einlaßkanal 4 eine Wirbelströmung in der Zylinderbohrung 2 durch die Einlaßluftströme in den beiden Öffnungen bzw. Kanälen 3 und 4, welche in die Zylinderbohrung 2 in der Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 1 strömen. Hier kompensiert der vordere Einlaßkanal 4 mit dem geringen Einfallwinkel θF die Abnahme in dem Verwirbelungsverhältnis, welche durch den hinteren Einlaßkanal 3 mit dem großen Einfallwinkel θR bewirkt wird. Die Länge des Halsabschnitts 3a ist dieselbe wie diejenige des Halsabschnitts 4a.
Fig. 3 ist eine Bodenansicht des Zylinderkopfs 1 und Fig. 4 ist eine Ansicht, teilweise im Querschnitt, welche einen zusammengebauten Zylinderkopf 1 zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und. 4 ist ein Zylinderblock 7 unter dem Zylinderkopf 1 angeordnet, ein Kolben 8 ist in den Zylinderkopf 1 eingeführt und eine Verbrennungskammer 9 ist an der Oberseite des Kolbens 8 vorgesehen.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse 10 mit mehreren Löchern ist in dem Zylinderkopf 1 angeordnet, wobei sie zu dem Mittelpunkt der Verbrennungskammer 9 des Kolbens 8 gerichtet ist. Ein Glühkerzenloch 12 ist in dem Zylinderkopf 1 vorgesehen, so daß eine Glühkerze 11 an einer inneren Seite der Verbrennungskammer 9 angeordnet ist und fähig ist, von der Bodenseite des Zylinderkopfs 1 festgelegt zu werden, und ein Anschlußloch 13 ist in dem Zylinderkopf 1 vorgesehen, um sich nach außen von dem Glühkerzenloch 12 zu erstrecken. Die Glühkerze 11 wird in das Glühkerzenloch 12 von der Bodenseite des Zylinderkopfs 1 eingeführt und eine Anschlußklemme 14 wird in das Anschlußloch 13 von der Seite des Zylinderkopfs 1 eingeführt. Kraftstoffnebel, welche von der Kraftstoffeinspritzdüse 10 eingespritzt werden, sind als B in Fig. 3 bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5, wo die Glühkerze 11 an einer Außenseite bzw. außerhalb der Verbrennungskammer 9 angeordnet ist, ist die Verbrennungskammer 9 mit einem vorragenden Abschnitt bzw. Bereich 9a versehen, in welchen die Glühkerze 11 eingeführt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 strömt, da der Einfallwinkel θR des hinteren Einlaßkanals 3 vorgesehen bzw. angeordnet ist, groß zu sein, und der vordere Einfallwinkel θF des Einlaßkanals 4 vorgesehen ist, klein zu sein, die Einlaßluft des hinteren Einlaßkanals 3 in die Zylinderbohrung 2 weiter nach unten als diejenige des vorderen Einlaßkanals 4, wie dies durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist.
Daraus resultierend wird, wenn die hintere Einlaßluft des Einlaßkanals 3 das Einlaßventil 15 passiert, die Einlaßluft des hinteren Einlaßkanals 3 weniger verteilt als diejenige des vorderen Einlaßkanals 4. Derart kann eine Beeinflussung zwischen den Einlaßluftströmen der Einlaßkanäle 3 und 4 verringert werden, wenn beide Einlaßluftströme die Einlaßventile 15 und 16 passieren, und weiters stößt die Einlaßluft des hinteren Einlaßkanals 3 selten gegen das Einlaßventil 16 des vorderen Einlaßkanals 4. Daraus resultierend wird der volumetrische Wirkungsgrad des Dieselmotors unter Erhalt des notwendigen Verwirbelungsverhältnisses erhöht.
In Fig. 6 zeigt die strichpunktierte Linie mit 2 Punkten die Konfigurationen der konventionellen Einlaßkanäle, deren Einfallwinkel θ'F und θ'R dieselben sind, und die Hauptströmungsrichtungen der Einlaßluftströme von den Einlaßöffnungen. In diesem Fall tritt, wie dies durch die strichpunktierte Linie mit 2 Punkten gezeigt ist, die Beeinflussung zwischen den Einlaßluftströmen der beiden Einlaßkanäle auf und der Einlaßluftstrom von dem Einlaßkanal, welcher an der Rückseite angeordnet ist, trifft auf das Einlaßventil des Einlaßkanals, welcher an der Vorderseite angeordnet ist, viel mehr als in der Ausführungsform der Erfindung, wie dies oben gezeigt ist.
Weiters sind, wo der Einfallwinkel θR des hinteren Einlaßkanals 3 vorgesehen ist, groß zu sein, und der Einlaßwinkel θF des vorderen Einlaßkanals 4 vorgesehen ist, klein zu sein, und daher die Hauptströmungsrichtungen der Einlaßluftströme von den Einlaßöffnungen 3 und 4 voneinander unterschiedlich sind, die Vektorkomponenten in den Zylinderachsenlinien bzw. axialen Zylinderlinien VR und VF der Einlaßluftströme von den Einlaßkanälen 3 und 4 unterschiedlich voneinander, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Daraus resultierend wird verhindert, daß die starke Taumelströmung erzeugt wird, und die Taumelströmung, welche durch den Pfeil mit durchgehender Linie in Fig. 7 gezeigt ist, fällt nicht mit dem Zylinderzentrum zusammen und daher existiert die Taumelströmung nicht über eine lange Zeitdauer. Im Gegensatz dazu sind in dem oben genannten konventionellen Fall, wo die Einfallwinkel θ'R und θ'F der Einlaßkanäle 3 und 4 dieselben sind, die Vektorkomponenten in den Zylinderachsenlinien VR und VF der Einlaßluftströme der Einlaßkanäle 3 und 4 dieselben. Daraus resultierend wird, in dem bekannten Fall die starke Taumelströmung leicht erzeugt und die Taumelströmung fällt mit dem Zylinderzentrum zusammen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, und daher existiert die Taumelströmung über eine lange Zeitdauer oder nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes. In diesem bekannten Fall wird die Taumelströmung nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes gebrochen und es wird daher die Luftströmung in der Verbrennungskammer uneinheitlich und es tritt dann eine nichteinheitliche Verbrennung auf. Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch eine derartige uneinheitliche Verbrennung verhindert werden und es können daher schlechte Abgas- bzw. Emissionscharakteristika verhindert werden.
Andererseits sind, da der hintere Einlaßkanal 3 an der Steile bzw. Position nahe der Einlaßendoberfläche 1a des Zylinderkopfs 1 vorgesehen ist und der vordere Einlaßkanal 4 an der Position weit weg von der Einlaßendoberfläche 1a des Zylinderkopfs 1 gegenüber der Zylinderlinienrichtung vorgesehen ist, die entsprechenden Einlaßkanäle 3 und 4 sehr leicht angeordnet. Weiters wird, da die Krümmungen der Einlaßkanäle 3 und 4 klein vorgesehen sind, der Fluid- bzw. Strömungswiderstand, welcher durch die Kanäle 3 und 4 bewirkt wird, klein und der Zylinderkopf 1 wird leicht hergestellt. Darüber hinaus kann die Glühkerze 11 von der Bodenoberfläche des Zylinderkopfs 1 festgelegt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Länge des Lufttrichter- bzw. Halsabschnitts 3a des hinteren Einlaßkanals 3 vorgesehen bzw. ausgebildet, länger als die Länge des Halsabschnitts 4a des vorderen Einlaßkanals 4 zu sein. Weiters kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors vorgesehen sein, in welcher der Einfallwinkel θR gegen die Oberfläche normal auf die Zylinderachsenlinie VR des hinteren Einlaßkanals 3 vorgesehen bzw. ausgebildet ist, größer als der Einfallwinkel θF des vorderen Einlaßkanals 4 zu sein, und die Länge des Halsabschnitts 3a des hinteren Einlaßkanals 3 ist weiter ausgebildet bzw. vorgesehen, länger als die Länge des Halsabschnitts 4a des vorderen Einlaßkanals 4 zu sein.
Da die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 eine größere Trägheitskraft als diejenige von dem vorderen Einlaßkanal 4 aufweist, strömt daher die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 mehr nach unten als diejenige von dem vorderen Einlaßkanal 4 und daher verteilt sich die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 nicht so sehr bei dem Einlaßventil für den hinteren Einlaßkanal 3. Daraus resultierend wird die Interferenz bzw. Beeinflussung zwischen den Einlaßluftströmen von den Einlaßkanälen 3 und 4 reduziert und die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 trifft selten auf das Einlaßventil für den vorderen Einlaßkanal 4. Schließlich ist der volumetrische Wirkungsgrad des Dieselmotors unter Erhalt des notwendigen Verwirbelungsverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht.
Weiters wird, da die Hauptströmungsrichtungen der Einlaßluftströme von den Einlaßkanälen 3 und 4 voneinander unterschiedlich sind, das starke Taumeln an einer Erzeugung gehindert. Darüber hinaus fällt der Taumelstrom nicht mit dem Zylinderzentrum zusammen und daher existiert die Taumelströmung nicht über eine lange Zeitdauer. Daraus resultierend können die oben erwähnte, nicht-einheitliche Luftströmung in der Verbrennungskammer und eine nichteinheitliche Verbrennung verhindert werden und es können daher schlechte Abgas- bzw. Emissionscharakteristika verhindert werden.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 erläutert.
Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, beinhaltet ein Dieselmotor einen Zylinderkopf 1 und eine Vielzahl von Zylindern (nur ein Zylinder ist in den Fig. 8 und 9 gezeigt). Jeder der Zylinder weist eine Zylinderbohrung 2 auf. Der Zylinderkopf 1 ist mit zwei Einlaßöffnungen bzw. -kanälen 3 und 4 versehen, wobei sich beide von einer Endoberfläche bzw. Stirnfläche des Zylinderkopfs 1 erstrecken und mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen. Der hintere Einlaßkanal 3 steht in Verbindung mit der Bohrung 2 an der Stelle bzw. Position nahe einer Einlaßseitenendoberfläche 1a des Zylinderkopfs 1 gegenüber einer Zylinderlinienrichtung, welche durch A in Fig. 9 angedeutet ist, und der vordere Einlaßkanal 4 steht in Verbindung mit der Bohrung 2 an der Stelle nahe einer Auslaßseitenendoberfläche 1b des Zylinderkopfs 1. Weiters sind Öffnungsabschnitte der Einlaßkanäle 3 und 4, welche mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen, nebeneinander bzw. angrenzend angeordnet. Der Zylinderkopf 1 ist mit zwei Auslaßöffnungen (nicht gezeigt) versehen, welche angrenzend angeordnet sind.
Wie in Fig. 8 gezeigt, zeigen Vektoren, welche durch Pfeile bezeichnet sind, die Geschwindigkeitsverteilungen oder Geschwindigkeiten und Richtungen der Einlaßluftströme von den Einlaßkanälen 3 und 4. Schraubenlöcher 21 mit großem Kopf und Schraubenlöcher 22 mit kleinem Kopf sind in dem Zylinderkopf 1 vorgesehen. Diese Löcher 21 und 22 sind so angeordnet, daß sie nicht mit den Einlaßkanälen 3 und 4 zusammenfallen bzw. diese beeinträchtigen.
Beide Einlaßkanäle 3 und 4 sind gerade Kanäle, deren Halsabschnitte 3a und 4a, welche mit der Zylinderbohrung 2 in Verbindung stehen, so vorgesehen bzw. ausgebildet sind, daß sie gerade sind. Die Einlaßluftströme in den Einlaßkanälen 3 und 4 strömen in die Zylinderbohrung 2 in der tangentialen Richtung auf die Oberflächen normal auf die Zylinderaxiallinien VR und VF und die Einfallwinkel der Einlaßluftströme von den Einlaßkanälen 3 und 4 gegen die Oberflächen orthogonal auf die Zylinderaxiallinien VR und VF sind so vorgesehen, daß der Einfallwinkel θR des hinteren Einlaßkanals 3 größer ist als der Einfallwinkel θF des vorderen Einlaßkanals 4. Derart erzeugen der hintere Einlaßkanal 3 und vordere Einlaßkanal 4 eine Wirbelströmung in der Zylinderbohrung 2 durch die Einlaßluftströme in den beiden Kanälen 3 und 4, welche in die Zylinderbohrung 2 in der Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 8 strömen.
Wie in Fig. 9 gezeigt, ist der hintere Einlaßkanal 3 mit einem Übergangsabschnitt bzw. -bereich mit einem Krümmungsradius rR an der Kanalachsenlinie AR des Halsabschnitts 3a versehen. Der Übergangsabschnitt mit einem Krümmungsradius ra ist nahe dem Schnittpunkt der Kanalachsenlinie bzw. axialen Kanallinie AR des Halsabschnitts 3a und der Ventilachsenlinie VR angeordnet, welche sich vertikal durch ein Zentrum einer Auslaßöffnung des hinteren Einlaßkanals 3 erstreckt. Der vordere Einlaßkanal 4 ist mit einem Übergangsabschnitt mit einem Krümmungsradius rF an der Kanalachsenlinie AF des Halsabschnitts 4a versehen. Der Übergangsabschnitt mit einem Krümmungsradius rF ist nahe dem Schnittpunkt der Kanalachsenlinie AF des Halsabschnitts 4a und der Ventilachsenlinie VF angeordnet, welche sich vertikal durch ein Zentrum einer Auslaßöffnung des vorderen Einlaßkanals 4 erstreckt. Der Krümmungsradius rF des Übergangsabschnitts an der Kanalachsenlinie AF des Halsabschnitts 4a des vorderen Einlaßkanals 4 ist vorgesehen bzw. ausgebildet, daß er kleiner ist als der Krümmungsradius rR des Übergangsabschnitts an der Kanalachsenlinie AR des Halsabschnitts 3a des hinteren Einlaßkanals 3. Weiters ist die Kanalachsenlinie AF des Halsabschnitts 4a des vorderen Einlaßkanals 4 vorgesehen, daß sie eine im wesentlichen gerade Linie ist, und die Kanalachsenlinie AR des Halsabschnitts 3a des hinteren Einlaßkanals 3 ist vorgesehen, daß sie ein Bogen mit einem Krümmungsradius RR ist, welcher größer ist als der Krümmungsradius rR des Übergangsabschnitts des Halsabschnitts 3a. Hier ist, wo Innendurchmesser der Übergangsabschnitte der Kanäle 3 und 4 an den Oberflächen normal auf die Kanalachsenlinien AR und AF jeweils 27 mm sind, der Krümmungsradius rR beispielsweise 16 mm und der Krümmungsradius rp ist beispielsweise 7,5 mm. Der Mittelpunkt des Krümmungsradius rR ist an der Außenseite bzw. außerhalb des hinteren Einlaßkanals 3 angeordnet und der Mittelpunkt des Krümmungsradius rF ist an der Innenseite bzw. innerhalb des vorderen Einlaßkanals 4 angeordnet. Der Krümmungsradius RR beträgt beispielsweise etwa 100 mm. Die Kanalachsenlinie AF des Halsabschnitts 4a des Einlaßkanals 4 weist ihren stromabwärtigen Abschnitt auf, dessen Krümmungsradius RF (beispielsweise ist RF 45 mm) kleiner ist als der Krümmungsradius RR des Halsabschnitts 3a des hinteren Einlaßkanals 3. Der hintere Einlaßkanal 3 kann so vorgesehen bzw. aus gebildet sein, daß die Kanalachsenlinie AR des Halsabschnitts 3a eine im wesentlichen gerade Linie anstelle der Kurve mit dem oben erwähnten Krümmungsradius RR ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, bewirkt, da der Einfallwinkel 8R des hinteren Einlaßkanals 3 vorgesehen ist, daß er groß ist, und der Einfallwinkel 6F des vorderen Einlaßkanals 4 vorgesehen ist, daß er klein ist, der Einlaßkanal 4 eine starke Verwirbelungsströmung und die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 weist eine größere Trägheitskraft entlang der Zylinderachsenlinie VR auf als diejenige von dem vorderen Einlaßkanal 4. Derart strömt die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 mehr nach unten als diejenige von dem vorderen Einlaßkanal 4 und es verteilt sich daher die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 nicht so sehr an dem Einlaßventil im Vergleich zu derjenigen von dem vorderen Einlaßventil 4. Daraus resultierend wird die Interferenz bzw. Beeinflussung zwischen den Einlaßluftströmen von den Einlaßkanälen 3 und 4 reduziert und die Einlaßluft von dem hinteren Einlaßkanal 3 trifft selten auf das Einlaßventil für den vorderen Einlaßkanal 4. Schließlich wird der volumetrische Wirkungsgrad des Dieselmotors erhöht.
Weiters wird gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Hauptströmungsrichtungen der Einlaßluftströme von den Einlaßkanälen 3 und 4 voneinander unterschiedlich sind und daher die Hauptströmungsrichtungen der Einlaßluftströme von den Einlaßkanälen 3 und 4 nach einem Auftreffen auf den Kolben voneinander unterschiedlich sind, die starke Taumelströmung an einer Erzeugung gehindert. Darüber hinaus fällt, da die Hauptströmungsrichtungen der Einlaßkanäle 3 und 4 voneinander unterschiedlich sind und daher Vektorkomponenten der Einlaßluftströme der Einlaßkanäle 3 und 4 in der Richtung des Zylinderzentrums voneinander unter schiedlich sind, die Rotationsoberfläche der Taumelströmung nicht mit dem Zylinderzentrum zusammen und es existiert daher die Taumelströmung nicht über eine lange Zeitdauer.
Andererseits wird, wenn die Taumelströmung über eine lange Zeitdauer existiert und nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes gebrochen wird, welcher ein Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung ist, die Luftströmung in der Verbrennungskammer uneinheitlich und es tritt dann eine uneinheitliche Verbrennung auf. Es kann jedoch gemäß der Erfindung eine derartige, nicht-einheitliche Luftströmung in der Verbrennungskammer und eine nicht-einheitliche Verbrennung verhindert werden und es können daher schlechte Abgas- bzw. Emissionsmerkmale verhindert werden.
Da der hintere Einlaßkanal 3 mit dem Übergangsabschnitt mit dem Krümmungsradius rR an der Kanalachsenlinie AR des Halsabschnitts 3a nahe dem Schnittpunkt der Kanalachsenlinie AR und der Ventilachsenlinie VR versehen ist und der vordere Einlaßkanal 4 mit dem Übergangsabschnitt mit dem Krümmungsradius rF an der Kanalachsenlinie AF des Halsabschnitts 4a nahe dem Schnittpunkt der Kanalachsenlinie AF und der Ventilachsenlinie VF versehen ist, sind die Kanalachsenlinien AR und AF sanft bzw. glatt mit den Ventilachsenlinien VR und VF in den Öffnungen der Kanalauslässe verbunden. Weiters wird, da der Übergangsabschnitt mit dem kleinen Krümmungsradius rF in dem vorderen Einlaßkanal 4 vorgesehen ist, die Hauptströmungsrichtung der Einlaßluft von dem vorderen Einlaßkanal 4 an einem Ablenken zu der Richtung der Ventilachsenlinie VF an dem Übergangsabschnitt derselben gehindert. Daraus resultierend wird die Verwirbelungsströmung wirksam durch den vorderen Einlaßkanal 4 mit dem kleinen Einfallwinkel θF erzeugt.
Während die vorliegende Erfindung mit Hilfe von einigen bevorzugten Ausführungsformen illustriert wurde, wird ein Fachmann erkennen, daß Modifikationen und Verbesserungen durchgeführt werden können. Der Umfang bzw. Rahmen der Erfindung wird ausschließlich durch die beigeschlossenen Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors mit einer Vielzahl von Einlaßöffnungen bzw. -kanälen (3, 4) in jedem Zylinder, wobei die jeweiligen Einlaßkanäle (3, 4) Lufttrichter- bzw. Halsabschnitte (3a; 4a) aufweisen, die sich im wesentlichen gerade zu einer Zylinderbohrung (2) jedes Zylinders erstrecken,

wobei die jeweiligen Einlaßkanäle (3, 4) so vorgesehen sind, daß sie zu der tangentialen Linie des Zylinders an der zu einer Zylinderachse (VF, VR) orthogonalen Fläche gerichtet sind und daß sie in derselben Drall- bzw. Wirbelströmungsrichtung gerichtet sind,

wobei die Einlaßkanäle (3, 4) einen vorderen Einlaßkanal (4), welcher an der Frontseite in der Wirbelströmungsrichtung gelegen ist, und einen hinteren Einlaßkanal (3) beinhalten, welcher an der Rückseite in der Wirbelströmungsrichtung gelegen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

der vordere Einlaßkanal (4) und der hintere Einlaßkanal (3) derart vorgesehen sind, daß eine Geschwindigkeitsverteilung der Einlaßluft von dem vorderen Einlaßkanal (4) mehr zu der Verwirbelungsrichtung gerichtet ist als diejenige des hinteren Einlaßkanals (3), wobei die vorderen und hinteren Einlaßkanäle (3, 4) so vorgesehen sind, daß ein Einfallwinkel θF gegenüber einer zu der Zylinderachsenlinie VF der axialen Kanallinie des Fronteinlaßkanals (4) orthogonalen Fläche geringer ist als derjenige (9R) des hinteren Einlaßkanals (3),

wobei die Halsabschnitte (3a, 4a) der vorderen und hinteren Einlaßkanäle (3, 4) jeweils mit stromaufwärtigen Abschnitten versehen sind, deren axiale Kanallinien (AF, AR) jeweils vorbestimmte Krümmungsradien (RF, RR) aufweisen, wobei der vorbestimmte Krümmungsradius (RF) des vorderen Einlaßka nals (4) geringer ist als der vorbestimmte Krümmungsradius (RR) des hinteren Einlaßkanals (3).

2. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors gemäß Anspruch 1, bei welcher die Halsabschnitte (3a, 4a) ferner jeweils Übergangsabschnitte beinhalten, bei denen die axialen Kanallinien jeweils vorbestimmte Krümmungsradien (rF, rR) haben, welche nahe Schnittpunkten der axialen Kanallinien (AF, AR) der Halsabschnitte (3a, 4a) und der axialen Zylinderlinien (VF, VR) liegen, um die axialen Kanallinien (AF, AR) glatt bzw. gleichmäßig zu verbinden, wobei ein vorbestimmter Krümmungsradius (rF) des Übergangsabschnittes des vorderen Einlaßkanals (4) kleiner als derjenige (rR) des hinteren Einlaßkanals (3) ist.

3. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welcher der vorbestimmte Krümmungsradius (RR) des hinteren Einlaßkanals (3) vorgesehen ist, größer zu sein als der vorbestimmte Krümmungsradius (rR) des Übergangsabschnittes der hinteren Einlaßkanals (3).

4. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die vorderen und hinteren Einlaßkanäle (3, 4) angrenzend vorgesehen sind, so daß eine Auslaßöffnung des hinteren Einlaßkanals (3) nahe einer Einlaßseitenend- bzw. -stirnfläche (1a) eines Zylinderkopfes (1) und eine Auslaßöffnung des vorderen Einlaßkanals (4) entfernt von der Einlaßseitenstirnfläche (1a) des Zylinderkopfes (1) gelegen ist.

5. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Zylinderkopf (1) mit einem Glühkerzen-Einsatzloch (12) vorgesehen ist, durch welches eine Glühkerze (11) von einer Bodenfläche des Zylinderkopfes (1) eingesetzt werden kann.

6. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die vorderen und hinteren Einlaßkanäle (3, 4) derart vorgesehen sind, daß eine Länge (LR) des Halsabschnittes (3a) des hinteren Einlaßkanals (3) größer ist als diejenige (LF) des Halsabschnittes (4e) des vorderen Einlaßkanals (4).

7. Einlaßvorrichtung eines Dieselmotors gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die axialen Kanallinien (AF, AR) der Halsabschnitte (4a, 3a) der vorderen und hinteren Einlaßkanäle (4, 3) jeweils vorgesehen sind, um im wesentlichen gerade zu sein.