DE4030528A1 - Inlet manifold for piston engine - has two inlet valves per cylinder with two inlet ducts per valve to provide max. supercharging - Google Patents

Inlet manifold for piston engine - has two inlet valves per cylinder with two inlet ducts per valve to provide max. supercharging

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Abstract

The compression ignition engine has a main combustion chamber formed in the cylinder head (10). An auxiliary combustion chamber '5) is also formed in the cylinder head by inserts (2) and (3). The auxiliary combustion chamber has an impact head which divides the incoming air into two streams. The larger stream of air impinges on a short bar (9) which projects inwards from the wall of the insert (3) and creates a turbulence in the air flow. The bar is so aligned at its axis (9a) is in line with the glow plug (10) projecting from the opposite side of the insert (3). USE/ADVANTAGE - Compression ignition engines. Combustion system reduces soot particles in engine exhaust. (Previously notified week 9216, reissued week 9217)

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftansauganlage eines Hubkolbenmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an air intake system of a reciprocating engine according to the Preamble of claim 1.

Eine derartige Luftansauganlage für einen Hubkolbenmotor ist aus DE-A 28 15 701 bekannt. Dieser Motor besitzt zwei Einlaßventile pro Zylinder. Um die Gemischaufbereitung und die Wirtschaftlichkeit des Motors zu verbessern, führen zu jedem Einlaßventil zwei Ansaugkanäle, ein Teillastkanal und eine Vollastkanal. Die Ansaugkanäle vereinigen sich erst unmittelbar vor dem Einlaßventil; beide sind durch Drehklappen verschließbar. Im Teillastbereich ist der im Querschnitt größere Vollastkanal verschlossen, der Teillastkanal ist offen. An der kleinen Innenoberfläche des Teillastkanales erwärmt sich die Ansaugluft bzw. das Gemisch rasch und es gelangt gut aufbereitet in den Zylinder. Im Vollastbereich sind beide Ansaugkanäle offen. Die Hauptmenge der Ansaugluft bzw. des Gemisches gelangt ohne besondere Vorwärmung in den Zylinder.Such an air intake system for a reciprocating piston engine is off DE-A 28 15 701 known. This engine has two intake valves per Cylinder. The mixture preparation and the economy of the engine To improve, two intake ducts lead to each intake valve Partial load channel and a full load channel. The intake channels merge first immediately before the inlet valve; both are by rotary flaps lockable. The cross section is larger in the partial load range Full load channel closed, the partial load channel is open. On the little one The inner surface of the partial load duct heats up the intake air or the Mix quickly and it gets into the cylinder well prepared. in the Both intake ducts are open at full load. The main amount of intake air or the mixture gets into the cylinder without special preheating.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine derartige Luftansauganlage so auszugestalten, daß das vom Motor abgegebene Drehmoment in einem weiten Drehzahlbereich des Motors erhöht wird.It is the object of the invention such an air intake system to design that the torque delivered by the engine in a wide Engine speed range is increased.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Erfindung geht aus von der bekannten Tatsache, daß sich bei einer bestimmten Länge und einem bestimmten Durchflußquerschnitt eines zu dem Einlaßventil führenden Saugrohres durch Schwingaufladung ein optimales Drehmoment ergibt. Diese Schwingaufladung hat ihre Maximalgröße bei einer bestimmten Motordrehzahl, wirkt sich aber auch bei Drehzahlen oberhalb und unterhalb dieser Motordrehzahl noch drehmomenterhöhend aus. Wenn gemäß der Erfindung jedem Einlaßventil eine längere und eine kürzere Saugleitung zugeordnet sind und beide Saugleitungen durch Drosselorgane absperrbar sind, kann man durch drehzahlabhängiges Betätigen der Drosselorgane eine der Motordrehzahl angepaßte Saugleitung an das Einlaßventil schalten.The characteristic features of the claim serve to solve this problem 1. The invention is based on the known fact that a certain length and a certain flow cross section from one to the Intake valve leading intake manifold an optimal by vibrating charging Torque results. This vibrating charge has its maximum size at one certain engine speed, but also affects speeds above and below this engine speed still increasing torque. If according to the Invention each intake valve a longer and a shorter suction line are assigned and both suction lines can be blocked by throttling devices,  can one of the speed-dependent actuation of the throttle bodies Connect the adjusted intake line to the intake valve.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 sind die unterschiedlich langen Saugleitungen als Teilabschnitte an zwei gleich langen zum Einlaßventil führenden Saugrohren ausgebildet. Die Teilabschnitte entstehen dadurch, daß die Saugrohre auf Abstand zueinander zwei oder mehrere durch Absperrorgane verschließbare Einströmöffnungen besitzen, durch die hindurch aus einem Sammelbehälter angesaugt wird; der Abstand der Einströmöffnungen zum Einlaßventil ist gleichbedeutend mit der Länge der Saugleitung.In an advantageous embodiment of the invention according to claim 3 are suction lines of different lengths as sections on two of the same long suction pipes leading to the inlet valve. The sections arise from the fact that the suction pipes are spaced two or have several inflow openings that can be closed by shut-off devices which is sucked through from a collecting container; the distance of the Inlet openings to the inlet valve is synonymous with the length of the Suction line.

Um eine möglichst kurze Saugleitung realisieren zu können, ist die dem Einlaßventil am nächsten gelegene Einströmöffnung durch einen Flachschieber steuerbar. Bei einem V-Motor können mit einem solchen Flachschieber die Saugrohre beider Zylinderreihen gemeinsam geöffnet bzw. geschlossen werden.In order to be able to implement the shortest possible suction line, this is the Inlet valve closest to inlet through a flat slide valve controllable. With a V-engine such a flat slide valve can be used Intake pipes of both cylinder rows are opened or closed together.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained below. Show it:

Fig. 1 Luftansauganlage an einem 8-Zylinder-V-Motor, Fig. 1 air-intake system of an 8-cylinder V-engine,

Fig. 2 Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 2 plan view of Fig. 1,

Fig. 3 abgewandelte Luftansauganlage, Fig. 3 modified air induction system,

Fig. 4 Draufsicht zu Fig. 3, Fig. 4 top view of FIG. 3,

Fig. 5 Drehmoment-Drehzahl-Diagramm. Fig. 5 torque-speed diagram.

An einem 8-Zylinder-V-Motor ist eine Luftansauganlage mittig zwischen der rechten Zylinderreihe 1 und der linken Zylinderreihe 2 angebaut. Sie ist symmetrisch zu der durch die V-Mitte gehenden Hochachse 3 des Motors gestaltet. Jeder Zylinder besitzt zwei Einlaßventile 4 und 5 und zwei Auslaßventile, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet wurden. Das eine Einlaßventil 4 der rechten Zylinderreihe 1 ist über ein kurzes, S-förmiges Saugrohr 6, das andere Einlaßventil 5 über ein längeres Saugrohr 7 an einem Sammelbehälter 8 angeschlossen. Die zur rechten Zylinderreihe 1 führenden Saugrohre 6, 7 sind mit dem linken Bereich 9 des Sammelbehälter 8, die zur linken Zylinderreihe 2 führenden Saugrohre 10, 11 mit dem rechten Bereich 12 des Sammelbehälters 8 verbunden. Die Saugrohre 6, 10 und 7, 11 sind jeweils gegenläufig zueinander, symmetrisch zur Hochachse 3 gebogen. Die kurzen Saugrohre 6, 10 sind an ihren Einmündungsstellen zu den Einlaßventilen 4 durch Drehklappen 13 verschließbar. Sind die Drehklappen 13 geöffnet, so wird gleichzeitig über die kurzen 6, 10 und langen Saugrohre 7, 11 angesaugt.On an 8-cylinder V-engine, an air intake system is attached in the middle between the right row of cylinders 1 and the left row of cylinders 2 . It is designed symmetrically to the vertical axis 3 of the engine passing through the V center. Each cylinder has two intake valves 4 and 5 and two exhaust valves, which have not been drawn for the sake of clarity. One inlet valve 4 of the right row of cylinders 1 is connected to a collecting container 8 via a short, S-shaped intake manifold 6 , the other intake valve 5 via a longer intake manifold 7 . The suction pipes 6 , 7 leading to the right row of cylinders 1 are connected to the left area 9 of the collecting container 8 , and the suction pipes 10 , 11 leading to the left row of cylinders 2 are connected to the right area 12 of the collecting container 8 . The suction pipes 6 , 10 and 7 , 11 are each opposite to each other, bent symmetrically to the vertical axis 3 . The short suction pipes 6 , 10 can be closed at their confluence points with the inlet valves 4 by means of rotary flaps 13 . If the rotary flaps 13 are open, suction is simultaneously carried out via the short 6 , 10 and long suction pipes 7 , 11 .

Zusätzlich läßt sich mit einem mittig zur Hochachse 3 angeordneten Flachschieber 14 die Länge des Ansaugweges aller an die beiden Zylinderreihen 1, 2 angebauten Saugrohre 6, 7; 10, 11 verändern. In diesem mittigen Teil sind die Saugrohre in einem gemeinsamen Grundkörper 15 zusammengeführt, der Durchbrüche 16 und 17 aufweist. Die kleineren Durchbrüche 16 sind den kurzen Saugrohren 6 und 10 die größeren Durchbrüche 17 den langen Saugrohren 7 und 11 zugeordnet. Der Flachschieber 14 ist mit gleichartig gestalteten und angeordneten Durchbrüchen 16, 17 versehen. Werden durch Längsverschieben des Flachschiebers seine Durchbrüche 16, 17 mit den Durchbrüchen des Grundkörpers 15 zur Deckung gebracht - diese Lage ist in Fig. 2 gezeichnet -, so kann über sie Luft aus dem mittleren Bereich 18 des Sammelbehälter 8 mit kürzestem Ansaugweg zu den Einlaßventilen 4, 5 strömen. Zum Betätigen des Flachschiebers 14 dient eine Zugstange 19, die durch eine mit Ansaugluft beaufschlagte, durch einen Drehzahlsensor gesteuerte Druckdose 20 längs der Zylinderreihen 1, 2 verschiebbar ist. Mit einer weiteren Druckdose 20 lassen sich über einen Lineartrieb 21, der aus Zugstangen, Zahnstangen, Zahnrädern und Wellen zusammengesetzt ist, alle Drehklappen 13 der Saugrohre 6, 10 gemeinsam betätigen.In addition, the length of the suction passage may be with a centrally arranged to the vertical axis 3 flat slider 14 of all of the two rows of cylinders 1, 2 mounted suction pipes 6, 7; 10 , 11 change. In this central part, the suction pipes are brought together in a common base body 15 which has openings 16 and 17 . The smaller openings 16 are assigned to the short suction pipes 6 and 10, the larger openings 17 to the long suction pipes 7 and 11 . The flat slide valve 14 is provided with openings 16 , 17 of similar design and arrangement. Are longitudinal displacement of the flat slide his openings 16, 17 engaged with the openings of the base body 15 to cover - this situation is drawn in Fig. 2 -, so the tank 8 can they air from the central region 18 having the shortest intake path to the inlet valves 4 , 5 stream. A pull rod 19 is used to actuate the flat slide 14 and can be displaced along the cylinder rows 1 , 2 by means of a pressure can 20 which is acted upon by intake air and controlled by a speed sensor. With a further pressure cell 20 , all rotary flaps 13 of the suction pipes 6 , 10 can be actuated together via a linear drive 21 , which is composed of tie rods, toothed racks, gear wheels and shafts.

Im unteren Drehzahlbereich des Motors, bis 3700 l/min., sind die kurzen Saugrohre mit einem Durchmesser von 27 mm und einer Länge von 440 mm verschlossen. Es wird über die langen Saugrohre mit 600 mm Länge und 33 mm Durchmesser angesaugt. Nach Öffnen der Drehklappen sind die kurzen Saugrohre zugeschaltet. Werden zusätzlich die Durchbrüche 16, 17 des Grundkörpers 15 durch Betätigen des Flachschiebers 14 bei einer Drehzahl von 5700 l/min geöffnet, so beträgt die Ansauglänge aller Saugrohre 280 mm.In the lower speed range of the engine, up to 3700 l / min., The short intake pipes with a diameter of 27 mm and a length of 440 mm are closed. It is sucked in via the long suction pipes with a length of 600 mm and a diameter of 33 mm. After opening the rotary flaps, the short suction pipes are switched on. If the openings 16 , 17 of the base body 15 are additionally opened by actuating the flat slide valve 14 at a speed of 5700 l / min, the suction length of all suction pipes is 280 mm.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 und 4 haben die im Durchmesser kleineren Saugrohre 22, 23 die gleiche Länge von 600 mm wie die im Durchmesser größeren Saugrohre 7, 11. Die Saugrohre 22, 23 sind durch Drehklappen 13, die Saugrohre 7, 11 durch Drehklappen 24 verschließbar.In a further embodiment of the invention according to FIGS. 3 and 4, the smaller diameter suction pipes 22 , 23 have the same length of 600 mm as the larger diameter suction pipes 7 , 11 . The suction pipes 22 , 23 can be closed by rotary flaps 13 , the suction pipes 7 , 11 by rotary flaps 24 .

Alle Drehklappen 13 werden durch einen Lineartrieb 25, die Drehklappen 24 durch einen Lineartrieb 26 betätigt.All rotary flaps 13 are actuated by a linear drive 25 , the rotary flaps 24 by a linear drive 26 .

Radiale Einströmöffnungen an den Saugrohren 22, 23 sind mit Drehklappen 27 durch Betätigen eines Lineartriebes 28 steuerbar. Mit einem weiteren Lineartrieb 29 sind die im Durchmesser größeren Drehklappen 30 der langen Saugrohre 7, 11 betätigbar.Radial inflow openings on the suction pipes 22 , 23 can be controlled with rotary flaps 27 by actuating a linear drive 28 . With a further linear drive 29, the larger-diameter rotary flaps 30 of the long suction pipes 7, 11 are actuated.

Wie Fig. 5 zeigt, läßt sich mit einer solchen Luftansauganlage ein Drehmoment Md erzeugen - Kurve a -, das bei Motordrehzahlen von 1000 l/min bis 6000 l/min deutlich höher liegt als das Drehmoment eines herkömmlichen Motors - Kurve b -.As shown in FIG. 5, with such an air intake system, a torque Md can be generated - curve a -, which at engine speeds of 1000 l / min to 6000 l / min is significantly higher than the torque of a conventional engine - curve b -.

Claims (8)

1. Luftansauganlage eines Hubkolbenmotors, dessen Zylinder jeweils mindestens zwei Einlaßventile aufweisen, wobei jedem Einlaßventil Ansaugluft über zwei durch Absperrorgane steuerbare Saugleitungen unterschiedlichen Durchflußquerschnitts zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Umschalten von der einen auf die andere Saugleitung die wirksame Ansauglänge veränderbar ist.1. Air intake system of a reciprocating piston engine, the cylinders of which each have at least two intake valves, each intake valve being able to supply intake air via two suction lines which can be controlled by shut-off devices and having a different flow cross section, characterized in that the effective intake length can be changed by switching from one suction line to the other. 2. Luftansauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitungen aus einem kurzen Saugrohr (6) kleinen Durchflußquerschnitts und einem langen Saugrohr (7) größeren Durchflußquerschnitts bestehen.2. Air intake system according to claim 1, characterized in that the suction lines consist of a short suction pipe ( 6 ) with a small flow cross section and a long suction pipe ( 7 ) with a larger flow cross section. 3. Luftansauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitungen aus Teilabschnitten von gleich langen, an einem Sammelbehälter (8) angeschlossenen Saugrohren (7, 22) bestehen, die durch Öffnen einer oder mehrerer, durch Absperrorgane steuerbarer radialer Einströmöffnungen in die Saugrohre (7, 22) gebildet sind.3. Air intake system according to claim 1, characterized in that the suction lines consist of sections of the same length, connected to a collecting container ( 8 ) connected suction pipes ( 7 , 22 ) which by opening one or more, controllable by shut-off radial inflow openings in the suction pipes ( 7 , 22 ) are formed. 4. Luftansauganlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohre (7, 22) durch Drehklappen (13) verschließbar sind und zusätzlich jeweils zwei Absperrorgane für radiale Einströmöffnungen aufweisen, durch deren Öffnen drei Teilabschnitte unterschiedlicher Ansauglänge an ein Einlaßventil (4) schaltbar sind.4. Air intake system according to claim 3, characterized in that the suction pipes ( 7 , 22 ) can be closed by rotary flaps ( 13 ) and additionally each have two shut-off devices for radial inflow openings, by opening three sections of different intake lengths to an inlet valve ( 4 ) can be switched . 5. Luftansauganlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperrorgane eine Drehklappe (27) und ein Flachschieber (14) dienen.5. Air intake system according to claim 4, characterized in that a rotary flap ( 27 ) and a flat slide valve ( 14 ) serve as shut-off elements. 6. Luftansauganlage für einen mehrzylindrigen Hubkolbenmotor in V-Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschieber (14) mittig zur Hochachse (3) des Motors angeordnet ist und durch Verschieben längs der Zylinderreihen (1, 2) die Saugrohre der linken Zylinderreihe (2) und der rechten Zylinderreihe (1) gemeinsam steuert.6. Air intake system for a multi-cylinder reciprocating piston engine in V design, characterized in that the flat slide ( 14 ) is arranged centrally to the vertical axis ( 3 ) of the engine and by moving along the rows of cylinders ( 1 , 2 ), the suction pipes of the left row of cylinders ( 2 ) and the right row of cylinders ( 1 ) controls together. 7. Luftansauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrorgane (13, 14, 24, 27, 30) in Abhängigkeit der Motordrehzahl (n) pneumatisch betätigbar sind.7. Air intake system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shut-off elements ( 13 , 14 , 24 , 27 , 30 ) are pneumatically operable as a function of the engine speed (s). 8. Luftansauganlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohre (10, 11, 23) der linken Zylinderreihe (2) gegensinnig zu den Saugrohren (6, 7, 22) der rechten Zylinderreihe (1) gebogen sind und symmetrisch zur mittigen Hochachse (3) des Motors liegen.8. Air intake system according to claim 2 and 3, characterized in that the suction pipes ( 10 , 11 , 23 ) of the left row of cylinders ( 2 ) in opposite directions to the suction pipes ( 6 , 7 , 22 ) of the right row of cylinders ( 1 ) are bent and symmetrical to center vertical axis ( 3 ) of the motor.
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