DE969105C

DE969105C - Pipe system arranged in front of the intake valve or the intake slots of intermittent internal combustion engines

Info

Publication number: DE969105C
Application number: DEL9733A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Reinhart Stier
Original assignee: Heinrich Lanz AG
Current assignee: Heinrich Lanz AG
Priority date: 1951-08-02
Filing date: 1951-08-02
Publication date: 1958-04-30

Description

Vor dem Ansaugventil oder den Ansaugschlitzen von intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen angeordnetes Rohrsystem Die Erfindung betrifft ein vor dem Ansaugventil oder den Ansaugschlitzen von intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen angeordnetes, zum Ansaugen von Luft oder Brennstoff luftgemisch dienendes Rohrsystem, das an der Stelle, wo es zum Laderaum bzw. in einen Ventilkörper oder in ein Steuerorgan übergeht, diffusorartig ausgebildet ist, um zu erreichen, daß die durch die Kolbenbewegung beschleunigte Luft nach Beendigung bzw. Umkehr der Kolbenbewegung infolge ihrer Massenwirkung die Ladung des Arbeitszylinders oder der Ladeorgane, beispielsweise des Kurbelkastens, über das durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinaus vergrößert. Die erfindungsgemäß zu lösende Aufgabe besteht darin, durch eine besondere Formgebung der Strömungsquerschnitte im Saugrohrsystem eine gute Aufladung und damit eine Leistungssteigerung der Maschine zu erreichen.In front of the suction valve or the suction slots from intermittently working internal combustion engine arranged pipe system The invention relates to a in front of the intake valve or the intake slots of intermittent internal combustion engines arranged pipe system serving to suck in air or fuel and air mixture, that at the point where it goes to the hold or in a valve body or in a control element passes, is designed like a diffuser in order to achieve that by the piston movement accelerated air after completion or reversal of the piston movement as a result of their Mass effect the charge of the working cylinder or the loading organs, for example of the crankcase, increased beyond the extent caused by the piston movement. The object to be achieved according to the invention consists in a special shape the flow cross-sections in the intake manifold system a good charge and thus an increase in performance of the machine.

Bei intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen ist es bereits bekannt, vor dem Ansaugventil bzw. den Ansaugstutzen ein zum Ansaugen der Ladung dienendes Rohrsystem anzuordnen, das an derÜbergangsstelle zumLaderaum diffusorartig ausgebildet ist. Allein die bekannte diffusorartige Ausbildung der Übergangsstelle genügt noch nicht, um eine über das durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinausgehende gute Aufladung zu erzielen, weil beider bekannten Anordnung strömungsbegünstigende Leitkörper im Diffusor fehlen. Zur Vermeidung von Energieverlusten hat man bei den Lade- und Entladesystemen von Brennkraftmaschinen, bei denen es auf eine möglichst vollkommene Ladung ankommt, zwar schon vorgeschlagen, sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßkanäle strömungsgünstig auszubilden und dabei scharfe Umlenkungen, Vorsprünge und Wirbel bildende Kanten zu vermeiden. Bei Erfüllung dieser Bedingung ist auch bereits eine wirbelfreie Strömung an der Übergangsstelle vom Saugrohr zum Laderaum erreichbar. Eine Aufladung, die über das normale. durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinausgeht, wird jedoch bei den bekannten Ausführungen nicht erzielt.It is already in the case of internal combustion engines operating intermittently known, in front of the intake valve or the intake manifold to suck in the load to arrange serving pipe system that at the transition point to the loading area Is designed like a diffuser. Just the well-known diffuser-like design of the The transition point is not yet sufficient to allow for an over the caused by the piston movement To achieve a high level of good charging, because both known arrangements favor flow Guide bodies in the diffuser are missing. To avoid energy loss, the Loading and unloading systems of internal combustion engines, in which it is possible on one complete charge arrives, although already proposed, both the inlet and the to design the outlet channels in a flow-favorable manner and at the same time have sharp deflections, projections and to avoid edging forming eddies. If this condition is met, too there is already an eddy-free flow at the transition point from the intake manifold to the hold accessible. A charge that is above normal. caused by the piston movement Goes beyond measure, however, is not achieved in the known designs.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die diffusorartigeÜbergangsstelle bzw. am Übergang zwischen Saugrohr und Steuerorgan strömungsbegünstigende Leitkörper derart eingebaut sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den Querschnittsübergängen und in den Ventilquerschnitten bzw. im Querschnitt des Steuerorgans gleich oder annähernd gleich groß ist. Auf diese Weise ist erreicht, daß in der Saugleitung und in den Ventildurchtrittsstellen die gleiche Luftgeschwindigkeit auftritt und so eine durch Wirbelung bedingte Vernichtung von Strömungsenergie vermieden wird. Dies wiederum bringt eine günstige Energieausnutzung und darüber hinaus eine entsprechende Verbesserung der Saugrohrwirkung mit sich, was gleichbedeutend mit einer Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine ist.The object set is achieved according to the invention in that in the diffuser-like transition point or at the transition between the intake manifold and control element Flow-promoting guide bodies are installed in such a way that the flow velocity in the cross-sectional transitions and in the valve cross-sections or in the cross-section of the control organ is the same or approximately the same size. In this way it is achieved that in the suction line and in the valve passages the same air speed occurs and thus avoids a destruction of flow energy caused by turbulence will. This in turn brings a favorable energy utilization and, moreover, a corresponding improvement of the intake manifold effect with what is synonymous with an increase in the performance of the internal combustion engine.

In vorteilhafter Ausgestaltung eines Rohrsystems gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, bei Verwendung von Ringventilen im diffusorartig ausgebildetenÜbergangsstutzen des Saugrohres auf den . Ventilringen kegelförmige Strömungskörper anzubringen, die einen stetigen Querschnittsübergang zu den Ventilen ermöglichen. Handelt es sich um Mehrfachringv entile, so kann auch zwischen den Ringen des Ventils ein entsprechender Strömungskörper im diffusorartig ausgebildeten übergangsstutzen des Saugrohres angeordnet sein.In an advantageous embodiment of a pipe system according to the invention is also proposed when using ring valves in the diffuser-like transition piece of the suction pipe to the. Valve rings to attach conical flow bodies, which enable a constant cross-section transition to the valves. Does it If there are multiple ring valves, a corresponding one can also be used between the rings of the valve Flow body arranged in the diffuser-like transition piece of the suction pipe be.

Während die vorstehenden Anordnungen für senkrecht angeströmte Ventile zweckmäßig sind, ist es vorteilhaft, bei schräg angeströmten Ventilen den Übergangsstutzen als über dem Ringventil auslaufendes Spiralgehäuse auszubilden. Ferner ist es zweckmäßig, daß bei schräg angeströmten Klappenventilen die in Strömungsrichtung erfolgendeQuerschnittsabnahrne im Übergangsstutzen über die Länge von einer Klappe zur nächsten dem Durchtrittsquerschnitt der geöffneten Klappe entspricht.While the above arrangements for vertically flown against valves are appropriate, it is advantageous to use the transition piece when the flow is at an angle to the valves to be designed as a volute casing running out over the ring valve. It is also useful that in the case of flap valves with an inclined flow, the cross-sectional decrease taking place in the direction of flow in the transition piece over the length of one flap to the next of the passage cross-section corresponds to the opened flap.

Da Strömungsverluste innerhalb des Saugrohrsystems eine Herabminderung des Wirkungsgrades hervorrufen, ist vorgesehen, den Mündungsquerschnitt des Saugrohres gut auszurunden, um Ouerschnittskontraktionen zu vermeiden. Das Luftfilter ist hierbei zweckmäßigerweise an der Eintrittsöffnung des Saugrohres angeordnet.Since flow losses within the intake manifold system cause a reduction of the degree of efficiency, provision is made for the mouth cross-section of the intake manifold well rounded to avoid cross-sectional contractions. The air filter is here expediently arranged at the inlet opening of the suction pipe.

Saugrohrsysteme mit den Merkmalen der Erfindung sind beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Abb. i ein Ausführungsbeispiel in einem schematischen Längsschnitt durch den -Motor, wobei das Saugrohrsystem an ein sich selbsttätig steuernde Ansaugventil angeschlossen ist, Abb. a ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Anschluß des Saugrohrsystems an ein durch den Kolben gesteuertes Ansaugventil, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie 1-I der Abb. z, Abb. q. ein Saugrohrsystem für Motoren mit senkrecht angeströmten Doppelringventilen, Abb. 5 ein Saugrohrsystem für Motoren mit schräg angeströmten Ringventilen, Abb, 6 ein Saugrohrsystem für Motoren mit schräg angeströmten Mehrklappenventilen. In Abb. i ist der Übergangsstutzen zwischen Saugrohr und Steuerorgan als Spiralgehäuse ausgebildet und im Schnitt nach der Linie II-11 der Abb. 8 dargestellt, während Abb. 8 eine Draufsicht zu Abb. 7 wiedergibt. Das erfindungsgemäß ausgebildete Saugrohrsystem läßt sich beispielsweise bei Brennkraftmaschinen verwenden, bei denen die Verbrennungsluft durch die Kurbelkammer angesaugt wird. In Abb. i ist eine derartige Maschine veranschaulicht, und zwar bedeutet z den Maschinenzylinder, 2 den Arbeitskolben, 3 das Kurbelgehäuse, 4 die Kurbelwelle, 5 das Pleuel, 6 den Überströmkanal und 7 den Auspuffstutzen. Bei dieser Maschine ist im Kurbelgehäuse 3 ein ringförmiger Luftansaugschlitz 8 vorgesehen, an den sich das Saugrohrsystem anschließt. Dieses wiederum besteht aus dem Saugrohrg von zweckmäßig gleichbleibendem Querschnitt, an das sich ein Übergangsstutzen io zum Kurbelgehäuse 3 bzw. dem Ansaugschlitz 8 anschließt. Der Ouerschnittsübergang innerhalb des Stutzens io erfolgt stetig nach Art eines Diffusors, was durch Aufweiten des Stutzenquerschnittes und Einsetzen des Kegels i i erreicht ist. An der Mündung des Saugrohres 9 ist ein Luftfilter 12 derart aufgesetzt, daß zwischen diesem und der Saugrohrmündung ein Luftvolumen gelassen ist, das etwa dem halben Hubvolumen entspricht. Im übrigen ist der Mündungsquerschnitt des Saugrohres 9 etwas aufgeweitet. Die Arbeitsweise des Saugrohrsystems ist folgendermaßen: Während sich der Arbeitskolben ? in die obere Totpunktlage bewegt, wird die Verbrennungsluft in das Kurbelgehäuse 3 eingesaugt. Bei diesem Vorgang wird die im Saugrohr 9 befindliche Luftsäule beschleunigt. Die Massenwirkung dieser Luftsäule hat zur Folge, daß auch dann noch weitere Frischluft in das Kurbelgehäuse 3 einströmt, wenn sich der Kolben :2 bereits wieder in rückläufiger Bewegung befindet. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis durch den weiteren Rücklauf des Kolbens der Druck im Kurbelgehäuse so weit angestiegen ist, daß sich entgegen der Massenwirkung der Luftsäule im Saugrohr 9 das Ansaugventil 8 schließt, d. h. der Druck im. Kurbelgehäuse 3 den Druck vor dein Ventil 8 übersteigt. Zweck dieses bekannten \'erfalirens ist es, ein Aufladen zu erreichen, um die Leistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Voraussetzung hierfür sind jedoch wirbelfreieStröwungsverhältnisse im Saugrohrsystem, da sonst die gewonnene Strömungsenergie zum Teil wieder verlorengeht. Dieser wirbelfreie Strömungszustand ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene entsprechende Gestaltung der Saugrohrmündung sowie den stetigen Querschnittsübergang im Stutzen io unter ..'Ausnutzung der Diffusorwirkung erreicht.Suction pipe systems with the features of the invention are for example shown in the drawing. It shows Fig. I an embodiment in a schematic Longitudinal section through the engine, with the intake manifold attached to itself controlling suction valve is connected, Fig. a another embodiment with connection of the suction pipe system to a suction valve controlled by the piston, Fig. 3 shows a cross-section along the line 1-I of Fig. Z, Fig. Q. a suction pipe system for engines with vertical double ring valves, Fig. 5, an intake manifold system for engines with diagonally flown ring valves, Fig. 6 an intake manifold system for Motors with multi-flap valves with angled flow. In Fig. I is the transition nozzle between the intake manifold and the control element designed as a spiral housing and in section according to the line II-11 of Fig. 8, while Fig. 8 is a plan view of Fig. 7 reproduces. The intake manifold system designed according to the invention can be, for example use in internal combustion engines where the combustion air passes through the crank chamber is sucked in. Such a machine is illustrated in fig z means the machine cylinder, 2 the working piston, 3 the crankcase, 4 the Crankshaft, 5 the connecting rod, 6 the transfer port and 7 the exhaust port. At this Machine, an annular air intake slot 8 is provided in the crankcase 3, to which the intake manifold is connected. This in turn consists of the Saugrohrg of appropriately constant cross-section, to which a transition piece io to the crankcase 3 or the suction slot 8. The crossover transition Inside the nozzle io takes place continuously in the manner of a diffuser, which is achieved by expanding of the nozzle cross-section and insertion of the cone i i is achieved. At the mouth of the suction pipe 9, an air filter 12 is placed in such a way that between this and the intake manifold mouth is left with an air volume that is approximately half the stroke volume is equivalent to. In addition, the mouth cross-section of the suction pipe 9 is somewhat widened. The operation of the intake manifold system is as follows: While the working piston ? Moved to the top dead center position, the combustion air is in the crankcase 3 sucked in. During this process, the air column located in the suction pipe 9 is accelerated. The mass effect of this column of air has the consequence that even then more fresh air flows into the crankcase 3 when the piston: 2 is already declining again Movement is located. This process continues until through the further return of the piston, the pressure in the crankcase has risen to such an extent that that the suction valve 8 closes against the mass action of the air column in the suction pipe 9, d. H. the pressure in. Crankcase 3 exceeds the pressure in front of your valve 8. purpose this well-known \ 'achievement is to achieve a recharge in order to achieve the achievement to increase the internal combustion engine. However, the prerequisite for this are eddy-free current conditions in the intake manifold system, as otherwise some of the flow energy gained is lost again. This vortex-free flow condition is suggested by the invention Appropriate design of the intake manifold mouth as well as the constant cross-sectional transition in the connection ok under .. 'utilization of the diffuser effect achieved.

Die gleichen Vorteile werden auch in den übrigen Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes erreicht. Gemäß Abb.2 und 3 sind in der Kurbelkammer je zwei Ansaugschlitze 13 und 14 vorgesehen, an die sich das Saugrohrsystem anschließt, (las wiederum im wesentlichen aus dem Saugrohr 15 und dem Übergangsstutzen 16 besteht, dessen Gestaltung der in diesem Falle quer gerichteten Anordnung der Ansaugschlitze 13 und 14 entsprechend so gewählt ist, daß Wirbelbildung und Ablösungserscheinungen der Strömung vermieden werden. Das wird auch in diesem Fall durch den Einbau eines kegeligen Strömungskörpers 17 in den Übergangsstutzen 16 erreicht.The same advantages are also found in the other exemplary embodiments of the subject matter of the invention. According to Fig. 2 and 3 are in the crank chamber two suction slots 13 and 14 each, to which the suction pipe system is connected, (read again essentially consists of the suction pipe 15 and the transition piece 16, its design of the transverse arrangement of the suction slots in this case 13 and 14 is chosen accordingly so that vortex formation and separation phenomena the flow can be avoided. This is also done in this case by installing a conical flow body 17 in the transition nozzle 16 is reached.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Abb.4 wird das Saugrohrsystem für Motoren verwendet, bei denen als Steuerorgan ein Doppelringventil i8 dient. In diesem Fall ist in den Übergangsstutzen i9 des Ansaugrohres 20 ein mittlerer Strömungskegel 2i, ferner zwischen den Ringen des Steuerorgans ein entsprechender Strömungskörper 22 eingebaut.In the exemplary embodiment shown in Fig. 4, the intake manifold system for engines used, in which a double ring valve i8 serves as the control element. In this case is in the transition piece i9 of the intake pipe 20 is a medium flow cone 2i, furthermore a corresponding flow body between the rings of the control element 22 built in.

Die Abb. 5 bis 8 behandeln drei Anwendungsfälle des Saugrohrsystems bei Schräganströmung des Steuerorgans. In Abb. 5 ist ein Ringventil 23 verwendet, das durch das Saugrohr 24 mit anschließendem Übergangsstutzen 25 schräg angeströmt wird. Der in den Stutzen 25 eingebaute kegelige Ströniungskörper 26 ist dabei zur Strömungsrichtung hin derart geneigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit über dem Ventilringumfang gleichbleibt. In Abb. 6 dient als Steuerorgan ein Mehrklappenventil 27. Auch hier sind Ansaugrohr 28 und Übergangsstutzen 29 geneigt angeordnet, während der Querschnitt des Stutzens 29 in der Strömungsrichtung stetig, und zwar von einerVentilklappe3o zur anderen, jeweils um den Durchtrittsquerschnitt der geöffneten Klappe abnimmt. Um Wirbelbildungen am Übergang vom Stutzen 29 zum Steuerorgan zu vermeiden, öffnen sich die Ventilklappen 30 in der Strömungsrichtung.Figs. 5 to 8 deal with three applications of the intake manifold system with angled flow to the control element. A ring valve 23 is used in FIG. The conical flow body 26 built into the nozzle 25 is inclined towards the direction of flow in such a way that the flow velocity over the valve ring circumference remains the same. In Fig. 6, a multi-flap valve 27 serves as the control element. Here, too, the suction pipe 28 and transition nozzle 29 are inclined, while the cross-section of the nozzle 29 in the flow direction decreases steadily, from one valve flap 30 to the other, in each case by the passage cross-section of the open flap. In order to avoid vortex formation at the transition from the connection piece 29 to the control element, the valve flaps 30 open in the direction of flow.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb.7 und 8 befindet sich zwischen dem Ansaugrohr 33 und dem nicht dargestellten Ringventil (Steuerorgan) zur Leitung und Umlenkung der Luft bzw. des Luftgemisches das Spiralgehätise 31, das sich gegen sein Ende zu verjüngt. Der Ringschlitz 32 als Durchtrittsöffnung zum Laderaum hat einen größeren freien Querschnitt als das Ansaugrohr 33, wie es bei einer Diffusorwirkung angestrebt wird. Betrachtet man die vom Ansaugrohr 33 kommende Luft in Strömungsrichtung, so zeigt sich, daß ein Teil der in die Spirale eintretenden Luft zu Beginn des Ringschlitzes in den Laderaum überströmt. So wird nicht die gesamte Luft die Spirale bis zum Ende durchströmen, sondern der Kreisquerschnitt der Spirale vermindert sich stetig um den Teil des Querschnittes des Ringspaltes 32, der bereits von dem obenerwähnten Luftanteil passiert worden ist.In the embodiment according to Fig.7 and 8 is located between the Suction pipe 33 and the ring valve (control member), not shown, to the line and Redirection of the air or the air mixture the Spiralgehätise 31, which is against its end too rejuvenated. The ring slot 32 has as a passage opening to the cargo space a larger free cross section than the suction pipe 33, as is the case with a diffuser effect is strived for. Looking at the air coming from the intake pipe 33 in the direction of flow, it can be seen that some of the air entering the spiral is at the beginning of the annular slot overflows into the hold. So not all of the air becomes the spiral until the end flow through, but the circular cross-section of the spiral is steadily decreasing the part of the cross section of the annular gap 32, which is already from the above Air fraction has been passed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. In front of the suction valve or the suction slots arranged by intermittent internal combustion engines to suck in Air or fuel-air mixture serving pipe system, which at the point where it is to Loading space or merges into a valve body or into a control element, diffuser-like is designed to achieve that the accelerated by the piston movement Air after completion or reversal of the piston movement due to its mass effect Loading of the working cylinder or the loading devices, for example the crankcase, enlarged beyond the extent caused by the piston movement, characterized in that that in the diffuser-like transition point or at the transition between the intake manifold and Control organ flow-promoting guide bodies are installed in such a way that the flow velocity in the cross-sectional transitions and the valve cross-sections or the cross-section of the Control organ is the same size or approximately the same size.

2. Device according to claim i, characterized in that when using ring valves (8) in the diffuser-like formed transition piece of the suction pipe (9) on the valve rings conical Flow bodies (i I) are attached, which have a steady cross-sectional transition enable the valves.

3. Device according to claim i, characterized in that that when using multiple ring valves (18) also between the rings of the valve a corresponding flow body (22) in the diffuser-like transition piece of the suction pipe is arranged.

4. Apparatus according to claim i, characterized in that that in the case of inclined flow into the valve, the transition piece is considered to be above the ring valve expiring spiral housing (31) is formed.

5. Apparatus according to claim i, characterized in that with obliquely flown against flap valves (27) the cross-section decrease occurring in the flow direction in the transition piece (29) over the length of one flap (30) to the next corresponds to the passage cross-section of the open flap. Considered publications: German Patent Nos. 802733, 755983, 727786, 716990, 715737, 704914, 655874,