DE3147198A1

DE3147198A1 - "aufbau einer einlassleitung in den zylinderraum einer brennkraftmaschine"

Info

Publication number: DE3147198A1
Application number: DE19813147198
Authority: DE
Inventors: Tokuji Hamamamtsu Shizuoka Ishida; Hiroshi Hamamatsu Shizuoka Yokoyama
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2495221A1; JPS5936090B2; IT1139793B; JPS5791318A; CA1206386A; GB2088474A; FR2495221B1; IT8125165A0; GB2088474B

Description

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Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft den Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Einlaßleitung einen primären und einen sekundären Einlaßkanal aufweist, von denen der primäre Einlaßkanal in den sekundären Sinlaßkanal mündet und in" Richtung auf den Schaft eines Einlaßventils gerichtet istj, um Verwirbelungen im Luft-Kraftstoffgemisch hervorzurufen, während dieses in die Verbrennungskammer bzw« in den Zylinderraum einströmt«

Verbrennungssysteme für ein ma geres Luft-Kraftstoffgemisch oder für die Abgasrezirkulation werden in manchen Fällen verwendet, um schädliche Anteile oder Verschmutzungen (wie CO₅ HC und NOx) im Abgas zu reduzieren, oder eine verbesserte Kraftstoff ausnutzung bzw- bessere Kilometerleistung zu erzielen. Derartige Systeme sind so ausgelegt? daß sie ein mageres, wenig brennbares Luft-Kraftstoffgemisch verbrennen, wodurch sie mit dem Nachteil einer niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit und einer instabilen Verbrennung behaftet sind» Es wurden verschiedene Vorrichtungen zum Überwinden dieser Schwierigkeiten vorgeschlagen, indem Wirbel und Turbulenzen in der Verbrennungskammer erzeugt werden_s um eine höhere Verbrennungsgeschwindigkeit und eine stabilere Verbrennung zu erhalten. Die bekannten Vorrichtungen sind jedoch im Aufbau kompliziert und erfordern eine kostspielige sowie technisch komplexe Herstellung und Wartung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine so auszubilden, daß er einfach gestaltet ist und für eine verbes-

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serte Maschinenleistung ein verwirbeltes Luft-Kraftstoffgemisch in die Verbrennungskammer bzw. in den Zylinderraum liefert.

Es wird hierfür eine Einlaßleitung für die Brennkraftmaschine vorgesehen_} die einen primären Einlaßkanal aufweist, der in Richtung auf den ,Schaft eines Einlaßventils gerichtet ist» um Verwirbelungen im Luft-Kraftstoffgemisch zu erzeugen, während dieses in die Verbrennungskammer einströmt» Der primäre Einlaßkanal weist eine Einrichtung auf, die in einen sekundären Einlaßkanal vorsteht, um das Luft-Kraftstoffgemisch zuverlässig auf den Schaft des Einlaßventils zu richten.

Erfindungsgemäß weist ein primärer Einlaßkanal eine Mündungsöffnung auf, die in einen sekundären Einlaßkanal mündet, der wiederum durch einen Ventilsitz für ein Einlaßventil mit einem sich teilweise durch den sekundären Einlaßkanal erstreckenden Schaft in eine Verbrennungskammer mündet, wobei die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals in Richtung auf den Schaft des Einlaßventils gerichtet ist. Der primäre Einlaßkanal und dessen Mündungsöffnung sind im Querschnitt kleiner als der sekundäre Einlaßkanal bzw» dessen Mündungsöffnung. Die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals liegt stromauf des Ventilsitzes und ist angrenzend an diesen angeordnet» Der primäre Einlaßkanal liefert ein Luft-Kraftstoffgemisch über den vollen Lastbereich der Maschine, wobei das aus dem primären Einlaßkanal austretende Luft-Kraftstoffgemisch auf den Schaft des Einlaßventils auftrifft und durch diesen verwirbelt wird, während es in die Verbrennungskammer einströmt. Die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals weist eine Mittelachse auf, die die ' Längsachse des Schaftes des Einlaßventils schneidet oder zu dieser versetzt ist. Die Mündungsöffnung des primären Einlaßkanals wird durch eine Nase begrenzt, welche in den sekundären Einlaßkanal in Richtung auf den Schaft des Einlaßventils

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vorsteht, lim das Luft-Kraftstoff gemisch auf den Schaft zu lenken.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch den Aufbau

einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht zur Er

läuterung des Aufiiaus nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit einer

abgeänderten Ausführungsform, und

Fig. 4 in einer Ansicht ähnlich Fig. 2 eine

weitere Ausführungsform.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist ein Aufbau 10 für eine Einlaßleitung einen Zylinderkopf 11 einer Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsraum 12 auf, wobei ein Einlaßventil hin und her bewegbar im Zylinderkopf 11 angeordnet ist und einen Schaft 14 aufweist. Ein Ventilsitz 15 ist in den Zylinderkopf 11 eingesetzt. Ferner ist im Zylinderkopf 11 ein Auslaßventil 16 angebracht,, das dem Einlaßventil 13 diametral gegenüberliegend angeordnet ist, wie die Fig. 2 zeigt. In dem Zylinderkopf 11 ist eine Zündkerze 17 eingeschraubt, die etwa in der Mitte zwischen Ein- und Auslaßventil 13,16 und' . in einem Winkel zu diesen angeordnet ist, wobei dieser relativ zu diesen beiden Ventilen gleich

Der Aufbau 10 weist einen primären Einlaßkanal 18 auf, der mit einer primären Leitung eines mit zwei Ansaugleitungen

versehenen Vergasers bzw. eines nicht dargestellten Duplexvergasers in Verbindung steht, um ein Luft-Kraftstoffgemisch über den vollen Lastbereich der Brennkraftmaschine in die Verbrennungskammer 12 zu liefern. Ferner ist ein sekundärer Einlaßkanal 19 vorgesehen, der mit der sekundären Leitung des Duplexvergasers in Verbindung steht, um ein Luft-Kraftstoff gemisch bei höherer Leistung, beispielsweise bei Beschleunigung oder Vollastbetrieb, in die Verbrennungskammer 12 zu liefern. Der primäre Einlaßkanal 18 weist eine Mündungsöffnung 20 auf, die stromauf, des Ventilsitzes 15 und angrenzend an diesen in den sekundären Einlaßkanal 19 mündet. Der sekundäre Einlaßkanal 19 weist eine Mündungsöffnung 21 auf, die durch den Ventilsitz 15 in die Verbrennungskammer 12 mündet. Der primäre Einlaßkanal 18 und dessen Mündungsöffnung 20 sind im Querschnitt kleiner als der sekundäre Einlaßkanal 19 und dessen Mündungsende 21.

Wie die Fig. 2 zeigt, weist die Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 eine Mittelachse 22 auf, die quer zu einer Längsachse 23 des Schaftes 14 des Einlaßventils 13 verläuft oder diese schneidet.-- Die Mündungs öffnung 20 ist damit auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13 gerichtet, so daß ein aus der Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 austretender Strom des Gemisches auf den Schaft auftrifft und durch diesen verwirbelt wird, worauf Verwirbelungen, wie Karman-Wirbel im Luft-Kraftstoffgemisch erzeugt werden, während dieses in die Verbrennungskammer 12 einströmt .

Die Mündungsöffnung 20 wird durch eine Nase oder einen Ansatz 24 begrenzt, der in den sekundären Einlaßkanal 19 in Richtung auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13 vorsteht. Die Nase 24 hat eine Abmessung, die sich in Richtung der Strömung im sekundären Einlaßkanal 19 fortschreitend verringert, so

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daß am stromauf liegenden Ende 25 der Nase 24 diese stärker in den sekundären Einlaßkanal 19 vorsteht als am stromab liegenden Ende 26. Damit weist der sekundäre Einlaßkanal 19 einen verengten Bereich N am stromauf liegenden Ende 25 der Nase 24 und einen sich erweiternden Bereich W am stromab liegenden Ende 26 der Nase 24 auf. Die Nase 24 dient dazu, das Luft-Kraftstoffgemisch aus dem primären Einlaßkanal 18 zuverlässig auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13 zu richten, und sie dient ferner als Hindernis im sekundären Einlaßkanal 19, um das durch diesen strömende Luft-Kraftstoffgemisch zu verwirbeln.

In Fig. 2 ist die Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 in etwa auf die Zündkerze 17 gerichtet, so daß das Gemisch aus dem primären Einlaßkanal 18 durch eine nicht gezeigte Wand der Verbrennungskammer 12 so geleitet wird, daß es für eine zuverlässige Zündung zur Zündkerze 17 strömt.

Der Aufbau 10 der Einlaßleitung arbeitet wie folgt. Während die Brennkraftmaschine im Leerlauf oder unter geringer Last läuft, wird ein Luft-Kraftstoffgemisch nur vom primären Einlaßkanal 18 in die Verbrennungskammer 12 geliefert. Da der primäre Einlaßkanal 18 im Durchmesser relativ klein ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs durch diesen relativ hoch, wodurch sich eine verstärkte Vermischung der Luft mit dem Kraftstoff ergibt. Beim Austreten aus dem primären Einlaßkanal· 18 trifft das Gemisch auf den Schaft 14 des Einlaßventils 13s wodurch Kreisitfirbel, wie Karman-Wirbel, durch den Schaft 14 erzeugt werden, während das Gemisch in die Verbrennungskammer 12 gelangt, in der die Verbrennung mit hoher Geschwindigkeit ablaufen kann. Damit werden die Grenzen der Abmagerung eines Luft-Kraftstoffgemisches oder der Abgasrezirkulation erweitert, wobei schädliche Abgasanteile, wie CO, HC, NOx und dergl., verringert und die Kraftstoffausnutzung bei einem stabilen Betrieb der Brennkraftmaschine verbessert

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wird. Das stark verwirbelte Luft-Kraftstoffgemisch strömt zwangsweise in jede Ecke der Verbrennungskammer 12, so daß eine vollständige Verbrennung stattfinden kann.

Wenn die Brennkraftmaschine unter hoher Last arbeitet, tritt der sekundäre Einlaßkanal 19 in Funktion, indem durch diesen ein Luft-Kraftstoffgemisch in die Verbrennungskammer 12 eingeleitet wird. Das Gemisch wird beim Durchströmen des sekundären Einlaßkanals 19 durch das stromauf liegende Ende 25 der Nase 24 beim Auftreffen auf diese verwirbelt und muß durch den verengten Bereich N und dann durch den sich erweiternden Bereich W strömen. Da die Verringerung der Querschnittsfläche des sekundären Einlaßkanals 19 am stromauf liegenden Ende 25 der Nase 24 in ausreichendem Maße durch die Querschnittsfläche der Mündungsöffnung 20 des primären Einlaßkanals 18 kompensiert wird, kann eine bessere Verbrennung unter geringer Last erreicht werden, ohne daß dadurch eine Verringerung der Ladungswirkung unter hoher Last hervorgerufen wird.

Wie die Fig. 3 zeigt, weist der primäre Einlaßkanal 27 bei einer abgewandelten Ausführungsform eine Mündungsöffnung 28 mit einer Mittelachse 29 auf, die von der Mitte der Verbrennungskammer weg verschoben ist und die Längsachse 23 des Schafts 14 des Einlaßventils nicht schneidet, so daß ein Teil des Gemisches aus dem primären Einlaßkanal 27 beim Auftreffen auf den Ventilschaft 14 verwirbelt wird. Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 4 weist der primäre Einlaßkanal 30 mit Mündungsöffnung 31 eine Mittelachse 32 auf, die in Richtung auf die Mitte der Verbrennungskammer 12 versetzt ist, wobei diese Achse die Längsachse 23 des Ventilschaftes 14 nicht schneidet,so daß ein Teil des Luft-Kraftstoffgemisches aus dem primären Einlaßkanal 30 verwirbelt wird.

Der beschriebene Aufbau ist nicht nur bei einer mit einer Zündkerze arbeitenden Brennkraftmaschine verwendbar, sondern

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auch bei einer Brennkraftmaschine, bei der die Zündung durch Kompression hervorgerufen wird.

Claims

Dr. F. Zumstein sen-.-- Dr.: E. Aissrrsann-. Df. R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Kiings&is&n ^D'r.-F.Ziirnsteini PATENTANWÄLTE O I *♦ / I ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 40/Li JWGS-8153 Suzuki Jidosha Kogyo Kabushiki Kaishas Hamana-gunjShizuoka-kenj Japan Aufbau einer Einlaßleitung in den Zylinderraum einer Brennkraftmaschine PATENTANSPRÜCHE;

1.) Aufbau einer Einlaßleitung in den Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Zylinderkopf, in dem eine Verbrennungskammer ausgebildet und ein Einlaßventil mit einem Schaft geführt ist, und m.t einem Ventilsitz am Zylinderkopf _?

dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (11) ein primärer Einlaßkanal (18) zum Einleiten eines Luft-Kraftstoffgemischs in die Verbrennungskammer (12) über den vollen Lastbereich der Ma-.' schine und ein sekundärer Einlaßkanal (19) zut Einleiten eines Luft-Kraftstoffgemischs in die Verbrennungskammer (12) unter relativ hoher Last ausgebildet ist, wobei sich der Schaft (14) des Einlaßventils (13) teilweise durch den sekundären Einlaßkanal (19) erstreckt, wobei der sekun-

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däre Einlaßkanal (19) mit einer Mündungsöffnung (21) durch den Ventilsitz (15) in die Verbrennungskammer (12) mündet, während der primäre Einlaßkanal (18) mit einer Mündungsöffnung (20) stromauf des Ventilsitzes (15) und nahe an diesem in den sekundären Einlaßkanal (19) mündet, und daß der primäre Einlaßkanal (18) und dessen Mündungsöffnung (20) im Querschnitt kleiner sind als der sekundäre Einlaßkanal (19) bzw. dessen Mündungsöffnung (21), wobei die Mündungsöffnung (20) des primären Einlaßkanals (18) in Richtung auf den Schaft (14) des Einlaßventils (13) so ausgerichtet ist, daß das Luft-Kraftstoffgemisch aus dem primären Einlaßkanal (18) auf den Schaft (14) auftrifft und beim Einströmen in die Verbrennungskammer (12) verwirbelt wird.

2.. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (23) des Schafts (14) die Mittelachse (22) der Mündungsöffnung (20) des primären Einlaßkanals (18) kreuzt.

3. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (29i32) der Mündungsöffnung (28,31) des primären Einlaßkanals (27,30) versetzt zur Längsachse (23) des Schafts (14) angeordnet ist.

4. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nase (24) die Mündungsöffnung (20) des primären Einlaßkanals (18) begrenzt, welche in den sekundären Einlaßkanal (19) in Richtung auf den Schaft (14) des Einlaßventils (13) zum Ausrichten des Luft-Kraftstoffgemischs auf den Schaft vorsteht.

5· Aufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Nase (24) in Richtung der Strömung im sekundären Einlaßkanal (19) fortschreitend abnimmt.