DE3029973A1 - Ansaugsystem fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Ansaugsystem fuer einen verbrennungsmotor

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Description

HONDA GIKEN KOGYO KABUSKIKI KAISHA
8-go, 27-ban, Jingumae 6-chome
Shibuya-ku
Tokio / Japan
Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der sich zur Verwendung in kleinen Fahrzeugen wie beispielsweise Motorrädern eignet, und mehr im einzelnen ein Ansaugsystem eines Viertaktmotors mit einer Verbrennungskammer, einem Ansaugkanal und einem Auspuffkanal, die sich zu der Verbrennungskammer hin öffnen, sowie einem Ansaugventil und einem Auspuffventil, die in dem Ansaugkanal bzw. dem Auspuffkanal angeordnet sind, um diese Kanäle zu öffnen und zu schließen.
Ganz allgemein arbeiten Viertaktmotoren ruhiger und stätiger als Zweitaktmotoren, aber erzeugen eine geringe Leistung im Vergleich zu Zweitaktmotoren mit gleichem Hubraum.
Unter diesen Umständen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugsystem für Viertaktmotoren zu schaffen, welche in der Lage sind, die Ansaugeffizienz mit einer einfachen Konstruktion zu erhöhen, um damit den genannten Nachteil bekannter Motoren zu vermeiden.
Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen, welches gekennzeichnet ist durch eine Steuerkanaleinrichtung, die sich zu einem Abschnitt des Ansaugkanals hin in der Nachbarschaft des Ansaugventils öffnet, und eine Vorratskammer von erforderlichem Volumen, die mit der Steuerkanaleinrichtung in Verbindung steht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 eine vertikale Seitenschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II von Figur 1;
Figuren 3A und 3B Darstellungen des Betriebs der Ausführung εform;
Figur 4 einen schematischen Seitenriß eines Motorrades mit einem Motor, der ein erfindungsgemäßes Ansaugsystem aufweist;
Figur 5 ein Diagramm, welches das Ergebnis des Versuchs zum Vergleich der Leistung des erfindungsgemäßen Motors mit einem herkömmlichen Motor zeigt; und
Figuren 6A und 6B die volumetrischen V7irkungsgrade des Motors mit der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung im Vergleich zu denen eines herkömmlichen Motors, gemessen durch einen Lauftest bzw. einen Zündtest.
In den Figuren 1 und 2 umfaßt ein Viertaktmotor, der allgemein mit dem Bezugszeichen E bezeichnet ist, einen Zylinder 1, einen Zylinderkopf 2, der an dem oberen Ende des Zylinders 1 angebracht ist, sowie einen Kolben IP, der zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders 1 ausgelegt ist. Der Kolben IP und der Zylinderkopf 2 definieren gemeinsam eine Verbrennungskammer la zwischen sich, der eine Zündkerze 11 ausgesetzt ist. In dem Zylinderkopf 2 sind ein Ansaugkanal 3a und ein Auspuffkanal 3b ausgebildet. Ein Ansaugventil 4a zum Öffnen und Schließen des Ansaugkanals 3a ist an dessen stromabwärts gelegenen Ende angeordnet, während ein Auspuffventil 4b zum Öffnen und Schließen des Auspuffkanals an dessen stromaufwärts gelegenem Ende angeordnet ist. Diese Ventile 4a,4b werden mittels rotierender Nockenscheiben 5a,5b an dem Zylinderkopf 2 über Schwenkarme 6a,6b betätigt, so daß sie den Ansaugkanal 3a und den Auspuffkanal 3b abwechselnd in
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einer bestimmten Zeitbeziehung zum Aufwärts- und Abwärtshub des Kolbens IP öffnen.
Ein allgemein mit dem Bezugszeichen C bezeichneter Vergaser ist über ein Ansaugrohr 12a mit dem stromaufwärts gelegenen Ende des Ansaugkanals 3b verbunden.
An das stromaufwärts gelegene Ende des Vergasers C ist ein Luftfilter A angefügt. Ferner ist mit dem Auspuffkanal 3b ein Auspuffrohr 12b verbunden, das zu einem (nicht gezeigten) Auspuff-Schalldämpfer führt.
Der Zylinderkopf 2 ist mit einem Steuerkanal 7 verbunden, der sich zu dem Abschnitt des Ansaugkanals 3a in der Nachbarschaft des Ansaugventils 4a öffnet. Der Steuerkanal 7 hat eine Öffnung, die in eine Richtung gerichtet ist, welche gegen die Mitte der Verbrennungskammer la versetzt ist. Dieser Steuerkanal 7 steht über ein Verbindungsrohr 8 und eine flexible Leitung 9 mit einer Kammer 10 von erforderlichem Volumen in Verbindung.
Die Ausführungsform mit dem beschriebenen Aufbau arbeitet folgendermaßen:
Bei dem Saughub des Motors bewegt sich der Kolben IP abwärts, während das Auspuffventil 4b und das Ansaugventil 4a geschlossen bzw. geöffnet gehalten werden, um ein Vakuum in der Verbrennungskammer la zu erzeugen. Das Vakuum wird dann auf das Ansaugrohr 3a übertragen, so daß die durch den Vergaser C gebildete Mischung durch die Ansaugpassage 3a hindurch in die Verbrennungskammer la gesaugt wird. Inzwischen wird ein Teil des in der Verbrennungskammer la erzeugten Vakuums auch durch das Verbindungsrohr 8 und die Leitung 9 hindurch in die Vorratskammer 10 übertragen und darin zeitweilig gespeichert.
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Wenn anschließend der Kompressionshub des Motors beginnt, werden das Ansaug- und Auspuffventil 4a,4b geschlossen, wie in Figur 3B gezeigt. In diesem Zustand wird, da das Vakuum noch in der Vorratskammer 10 verbleibt, die Saugwirkung in dem Ansaugkanal 3a aufrechterhalten, so daß die von dem Vergaser C kommende Mischung durch den Steuerkanal 7, das Verbindungsrohr 8 und die Leitung 9 in die Vorratskammer 10 strömt, wie durch den Pfeil gezeigt. Diese Wirkung wird aufrechterhalten, bis der Innendruck in der Vorratskammer 10 ins Gleichgewicht kommt mit dem Innendruck des Ansaugkanals 3a, so daß die Vorratskammer 10 mit einer vorbestimmten Menge an Mischung geladen wird.
Wenn dann in diesem Zustand der Saughub des Motors wieder beginnt, wobei der Kolben la gesenkt und das Ansaugventil 4a geöffnet wird, wird die in der Vorratskammer 10 gespeicherte Mischung in die Verbrennungskammer la gesaugt, und zwar zusammen mit der Mischung, welche normalerweise durch den Ansaugkanal 3a gesaugt wird, wie in Figur 3A gezeigt. Da die Öffnung des Steuerkanals 7 in einer gegen die Mitte der Verbrennungskammer la versetzten Richtung gerichtet ist, um eine UmfangsStrömungskomponente der gesamten Mischung vorzusehen, strömt die in die Verbrennungskammer la gesaugte Mischung längs der Wand der Verbrennungskammer la und bildet einen Wirbel zur Zündkerze 11 hin, um die Mischung aus Brennstoff und Luft weiter gleichmäßig zu machen und die Verbrennung zu fördern. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, um den Motor zu betreiben.
Figur 4 zeigt ein Motorrad mit einem Einzylindermotor, der das Ansaugsystem der Erfindung enthält. In dieser Ausführungsform öffnen sich zwei Steuerkanäle, die nicht gezeigt sind, durch entsprechende Leitungen 9a,9b in eine gemeinsame Vorratskammer 10. Das Bezugszeichen E stellt den Motor dar, der mit einem Luftfilter A und einem Vergaser C versehen ist.
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Die Bezugszeichen F, M und Ma bezeichnen einen Rahmen des Motorrads, ein Getriebe bzw. einen Auspuff.
Figur 5 und die Figuren 6A,6B zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden mit einem 90-ccm-Motor, der das erfindungsgemäße Ansaugsystem enthielt, sowie mit demselben Motor ohne das erfindungsgemäße Ansaugsystem.
Mehr im einzelnen zeigt Figur 5 die Leistungskurven dieser Motoren. Aus den Leistungskurven ist ersichtlich, daß der Motor mit dem Ansaugsystem der Erfindung eine Leistung erzeugt, die um 26% höher ist als die Leistung des Motors, der kein erfindungsgemäßes Ansaugsystem enthält, und zwar bei einer 1/4 -Drosselöffnung des Vergasers, wenn die Motorgeschwindigkeit zwischen 6000 und 6500 Upm liegt. Ebenso werden bei 1/2 -Drosselöffnung und 4/4 -Drosselöffnung Leistungen erhalten, die um 15,2% bzw. 6,7% höher liegen.
Figur 6A ist ein Diagramm, das die Veränderung des volumetrischen Wirkungsgrades zeigt, wie durch einen Lauftest gemessen. Das Diagramm zeigt deutlich, daß der Motor mit dem erfindungsgemäßen Ansaugsystem einen größeren volumetrischen Wirkungsgrad aufweist als der Motor ohne das erfindungsgemäße Ansaugsystem, wenn die Motorgeschwindigkeit 5000 Upm übersteigt. Dies bedeutet, daß das Ansaugsystem der Erfindung eine merkliche Verbesserung in dem Zustand des Ansaugens der Mischung gegenüber dem herkömmlichen Motor in dem oben angegebenen Bereich von Motorgeschwindigkeiten ergibt.
Figur 6B zeigt die Veränderung des volumetrischen Wirkungsgrades, der durch einen Zündtest gemessen wurde. Wie aus dieser Figur zu ersehen, wird eine im wesentlichen gleiche Kurve erhalten unabhängig davon, ob die Vorratskammer 10 verwendet wird oder nicht. Das bedeutet, daß das Ansaugsystem der Erfindung eine gute Verbrennung sicherstellt.
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Wie beschrieben, wird erfindungsgemäß der Ansaugwirkungsgrad des Motors verbessert, um insbesondere im Fall eines Motors für kleine Fahrzeuge die Motorleistung zu erhöhen durch ein Ansaugsystem mit einfachem Aufbau, das gebildet wird durch wenigstens einen Steuerkanal, der sich zu dem Ansaugkanal hin öffnet in einem Bereich dieses Kanals in der Nachbarschaft des Ansaugventils und entsprechend dem Druck in dem Ansaugkanal zu betätigen ist, sowie eine Vorratskammer eines vorbestimmten Volumens, die mit dem Steuerkanal in Verbindung steht.
Da der Steuerkanal eine Öffnung aufweist, die in einer gegen die Mitte der Verbrennungskammer versetzten Richtung gerichtet ist, wird eine Wirbelströmung der Mischung in dem Motor erzeugt, um die Mischung gleichmäßiger zu machen und die Zündkerze zu reinigen, um damit das Zündverhalten der Zündkerze zu verbessern und die Verbrennung der Mischung zu fördern. Dies stellt seinerseits sowohl eine Verminderung des unverbrannten Kohlenwasserstoffs als auch eine erhöhte Motorleistung sicher.
Der Patentanwalt
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Claims (7)

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISPIA 8—go, 27-ban, Jingumae 6-chome Shibuya-ku Tokio / Japan Ansprüche:
1.) Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor mit einer Verbrennungskammer, einem Ansaugkanal und einem Auspuffkanal, die sich zu der Verbrennungskammer hin öffnen, sowie einem Ansaugventil und einem Auspuffventil, die in dem Ansaugkanal bzw. dem Auspuffkanal angeordnet sind, um diese Kanäle zu öffnen und zu schließen, gekennzeichnet durch eine Steuerkanaleinrichtung (7), die sich zu dem Ansaugkanal (3a) hin in der Nachbarschaft des Ansaugventils (4a) öffnet, und einer Vorratskammer (10) von vorbestimmtem Volumen, die mit der Steuerkanaleinrichtung (7) in Verbindung steht.
2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerkanaleinrichtung (7) in eine Richtung gerichtet ist, die gegen die Mitte der Verbrennungskammer (la) versetzt ist.
3. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanaleinrichtung (7) einen einzigen Steuerkanal aufweist.
4. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanaleinrichtung ein Paar Steuerkanäle aufweist.
5. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (E) ein Viertaktmotor ist.
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6. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanaleinrichtung (7) sich zu dem Ansaugkanal (3a) hin öffnet in einem stromaufwärts von dem Ansaugventil (4a) gelegenen Abschnitt des Ansaugkanals (3a).
/ gekennzeichnet durch
7. Motorrad; einen Verbrennungsmotor, der ein Ansaugsystem aufweist, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht ist.
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