DE8021214U1 - Verbrennungsmotor-Ansauganordnung - Google Patents

Verbrennungsmotor-Ansauganordnung

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DE8021214U1 DE8021214U DE8021214U DE8021214U1 DE 8021214 U1 DE8021214 U1 DE 8021214U1 DE 8021214 U DE8021214 U DE 8021214U DE 8021214 U DE8021214 U DE 8021214U DE 8021214 U1 DE8021214 U1 DE 8021214U1
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Description

Verbrennungsmotor-Ansauganordnung
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotor-Ansauganordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Ansauganordnung ist aus der GB-PS 427 420 bekannt. Der mindestens eine Leitung aufweisende Steuerkanal verbindet das stromabseitige Ende des Einlaßkanals nahe den mehreren Einlaßventilen mit dem stromaufseitigen Ende, so daß beim Schließen der Einlaßventile in dem ν Einlaßkanal zu den Einlaßventilen strömendes Gemisch unter der Saugwirkung zum stromaufseitigen Ende des Einlaßkanals über den Steuerkanal zurückgeführt wird, um Pulsationen in der Ansaugleitung zu verringern und dadurch eine Strömung in diesem Kanal in einer einzigen Richtung zu erleichtern, um auf diese Weise Resonanzen und Rückströmungen zu vermeiden.
20
Bei einer derartigen Anordnung strömt das Gemisch also
kontinuierlich über den Steuerkanal zurück. Folglich wird beim Öffnen der Einlaßventile, wenn auch kurzzeitig, kein Gemisch zu der jeweiligen Brennkammer geführt, weshalb s O5 nur geringe Ladewirkung auftreten kann.
Ähnliche Ruckströmungssysteme, die nur bei Mehrzylindermotoren ■ anwendbar erscheinen, zeigen die DE-PS 892 984 und die FR-PS 1 182 408.
30
I
tt» · · · litt*
Zur Dämpfung von Pulsationen irr. Vergaser ist es ferner bekannt (GB-PS 162 0B3) eine einseitig geschlossene Kammer mit der Ansaugleitung zwischen Motor und Vergaser, nahe letzterem, oder euch stromauf des Vergasers, z.B. über eine Verbindungsleitung zu verbinden, in der eine Zwischenspeicherung des Gemisches bei geschlossenem Einlaßventil erfolgt. Auch hier wird beim Öffnen des Einlaßventils zunächst kein Gemisch zu der jeweiligen Brennkammer geführt.
Diese Kammer kann bei Zweitaktmotoren durch einen
Resonator, insbesondere Helmholtz-Resonator gebildet sein (vgl. DD-Z Kraftfahrzeugtechnik (1969) 11, 5326-328). /■ , Abgesehen davon, daß ein Resonator ganz allgemein eine Verbindungsleitung mit relativ großem Querschnitt besitzen muß, um einen Pulsationsänderungs- bzw. Dämpfungseffekt zu erreichen, arbeitet er zur Verringerung der Amplitude der Pulsationen und zur Erhöhung deren Frequenz, was zwar zu siner Erhöhung der Ausgangsleistung im Vollastbetrieb beiträgt, die Ausgangsleistung im Bereich niedriger oder kleiner Drosselöffnungen wegen des dann geringen Pulsationsdrucks nicht erhöht. Auch der Resonator ist übrigens (irgendwo) zwischen Motor und Vergaser, ggf. sogar stromauf des Vergasers anzuordnen. Gemäß der GB-PS B52 311 ist ein Ort zweckmäßig, der in der Mitte der Resonanzlänge './ 25 der Ansaugleitung (zwischen Vergaser-Ausgang und stromaufseitigen Endes des Einlaßkanals) liegt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine ^nsauganordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß insbesondere bei einem Viertakt-Verbrennungsmotor bei einfachem Aufbau der Ansaug- oder Ladewirkungsgrad auch im Niederlastbetrieb stark erhöht ist.
35
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprürhe weitergebildet.
Aus der US-PS 3 359 958 ist ein Ansaugsystem mit einem Steuerkanal bekannt, der bei bestimmten Ausführungsfογγγργ» nahe dem Einlaßventil und/oder gegen die Mitte der Brennkammer versetzt münden kann. Der 5teuerkanal dient hier jedoch lediglich dazu, zur vollständigeren Verbrennung Zusatz-Luft ausschließlich bei geöffnetem Einlaßventil '_' zuzuführen. Eine Beeinflussung des Gemisches im Einlaßkanal bei geschlossenem Enlaßventil zur Verbesserung des Ansaugwirkungsgrades unterbleibt und wird sogar bewußt verhindert. Ferner ist bei Vollastbetrieb die Luftzufuhr ebenfalls verhindert.
Während des Betriebes mit nur teilweise geöffneter Drossel-Öffnung nimmt der Unterdruck im Einlaßkanal zu, wodurch die Druckdifferenz gegenüber der Vorratskammer zuniont, wodurch Pulsation des Gemisches zwischen Einlsßkanal und Vorratskammer aktiviert und ein sehr starker Atmungseffekt im stets mit dem Einlaßkaηal verbundenen Steueret 7 S
'.' kanal erzielt wird. Wenn während eines solchen Teillastbetriebes das Einlaßventil geöffnet wird, wird das Gemisch aus der Vorratskammer nachhaltig in die Brennkammer geführt. Während des Starklast- oder Vollastbetriebs wird bei geschlossenem Einlaßventil der StrömungszustamJ des SC Gemisches im Einlaßkanal aufrechterhalten, wodurch beim folgenden Öffnen des Einlaßventils das Gemisch stoßfrei, schnell und unmittelbar, d.h. verzögerungsfrei, in die Brennkammer eingeführt wird. Dadurch kann der Ladewirkungsgrad bei allen Betriebszuständen verbessert werden, insbesondere jedochim Niederlastbetrieb. Dadurch, daß der Steuerkanal gegen die Mitte der Brennkammer versetzt mündet,
ΐΐ 1 wird das Sekundär-Gemisch, das in der Vorratskammer zwischen- ;'? gespeichert worden ist, von einer Seite in den Haupt-Gemischstrom von Einlaßkanal so eingemischt, d&ß ein die
Verbrennung fördernder Gemischwirbel erzeugt wird.
• 'kanal
Das einl aß/sei tige Ende des Steuerkanals kann an der Unterseite des Einlaßkanals münden, wodurch der 5ekundär-Gemischstrom auf die im Oberteil des Zylinderkopfes angeordnete Zündkerze gerichtet wird, wobei eine weitere Zerstäubung des Haupt-Gemischstromes gefördert und zusätzlich Kohleablagerungen an der Zündkerze vermindert werden, was die
Verbrennung fördert. Ein Abschnitt des Steuerkanals kann >;, \ als Bohrung im Zylinderkopf, ein anderer als flexible
Leitung ausgeführt sein, wodurch die Herstellung (Fertigung ' 15 und Montage) vereinfacht und verbilligt wird. Durch
trichterförmige Ausbildung des Unterteils der Vorratskammer werden etwa im Sekundär-Gemisch enthaltene Kraftstoff-.;. tropfen sicher wieder abgesaugt.
&a Viertaktmotore zwar ruhiger und stetiger als Zweitaktmotore arbeiten, jedoch bei gleichem Hubraum geringere
Leistung abgeben, ist die Erfindung gerade für Viertaktmotoren, insbesondere von Motorrädern, von besonderem
Vorteil.
) 25
30
35
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in Vertikalschnitt eine bevorzugte Ausführungsform; .
Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1;
Fig. 3A und 3B Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs der Ausführungsform;
Fig. 4 schematisch in Seitenansicht ein Motorrad mit einem Motor, der eine erfindungsgemäße Ansauganordnung aufweist;
Fig. 5 eineDarstellung von Versuchsergebnissen zum Vergleich der Leistung mit erfindungsgemäße. Ansauganordnuno mit einem herkömmlichen Motor; 25
Fig. 6A und 6B die volumetrischen Wirkungsgrade des Motors mit der erfindungsgemäßen Ansauganordnunc i™ Vergleich zu denen eines herkömmlichen Motors, gemessen bei einem Lauftest bzw. einem Zündtest.
In den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Viertaktmotor E einen Zylinder 1, einen Zylinderkopf 2 am oberen Ende des Zylinders 1 sowie einen Kolben 1P, der zur Hin- und Her-SS bewegung innerhalb des Zylinders 1 ausgelegt ist. Der
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Kolben IP und der Zylinderkopf 2 definieren gemeinsam eine Brennkammer la zwischen sich, zu der eine Zündkerze 11 weist. In dem Zylinderkopf 2 sind ein Einlaßkünal 3a und ein Auslaßkanal 3b ausgebildet. Ein Einlaßventil 4a zum Öffnen und Schließen des Einlaßkanals 3a ist an dessen stromabwärts gelegenen Ende angeordnet, während ein Auslaßventil 4b zum öffnen und Schließen des Auslaßkanals an dessen stromaufwärts gelegenem Ende angeordnet ist. Die Ventile 4a, 4b werden mittels rotierender Nockenscheiben 5a, 5b an dem Zylinderkopf 2 über Kipphebel 6a, 6b betätigt, so daß sie den Einlaßkanal "3a und den Auslaßkanal 3b abwechselnd mit bestimmter zeitlicher Beziehung zum Aufwärts- und Abwärtshub des Kolbens 1P öffnen.
Ein Vergaser .c ist über ein Ansaugrohr 12a mit dem stromaufwärts gelegenen Ende des Einlaßkanals 3b verbunden.
An das stromaufwärts gelegene Ende des Vergasers C ist ein Luftfilter A angefügt. Ferner ist mit dem Auslaßkanal 3b ein Auspuffrohr 12b verbunden, das zu einem tiicht gezeigten) Auspuff-Schalldämpfer führt.
Der Zylinderkopf 2 ist mit einem Steuerkanal 7 versehen, der sich zu dem Abschnitt des Einlaßkanals 3a in der Nach-/· 25 barschaft des Einlaßventils 4a öffnet. Der Steuerkanal 7 hat eine Öffnung, die in eine Richtung gerichtet ist, welche gegen die Mitte der Brennkammer 1a versetzt ist. Dieser Steuerkanal 7 steht über ein Verbindungsrohr 8 und eine flexible Leitung 9 mit einer Vorratskammer'Ί 0 gQ 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 Auslaßventil 4b geschlossen
• a · «/t ·
und das Einlaßventil 4a geöffnet gehalten werden, um Unterdruck in der Brennkammer 1a zu erzeugen. Der Unterdruck wird dann auf den Einlaßkanal 3a übertragen, so daß das durch den Vergaser C erzeugte Gemisch durch den Einlaßkanal 3a hindurch in die Brennkammer la gesaugt wird. Unterdessen wird ein Teil des in der Brennkammer 1a erzeugten Unterdrucks auch durch das Verbindungsrohr 8 und die Leitung 9 hindurch in die Vorratskammer 10 übertragen und darin, zeitweilig gespeichert.
Wenn anschließend der Kompressionshub des Motors beginnt, werden Einlaß- und Auslaßventil 4a,.4b geschlossen, wie in Fig. 3B gezeigt. In diesem Zustand wird, da der v...s Unterdruck noch in der Vorratskammer 10 verbleibt, die ^ Suagwirkung in dem Einlaßkanal 3a aufrechterhalten, so daß das von dem Vergaser C kommende Gemisch 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 ir.it dem Innendruck des Eir.laßkanals 3a, so daß die Vorratskammer 10 mit einer vorbestimmten Menge an Gemisch geladen wird.
Wenn dann in diesem Zustand der S aughub des Motors wieder r>r becinnt, wobei der Kolben la gesenkt und das Einlaßventil 4a geöffnet wird, wird das in der Vorratskammer 10 gespeicherte Gemisch in die Brennkammer 1a gesaugt, und zwar zusammen mit dem Gemisch, welches normalerweise durch den Einlaßkanal 3a gesaugt wird, wie in Fig. 3A „gezeigt. Da 3Q die Öffnung des Steuerkanals 7 in einer gegen die Mitte der Verbrennungskammer la versetzten Richtung gerichtet ist, um eine Umfangsströmungskomponente für das gesamte Gemisch zu erreichen strömt das in die Brennkammer la gesaugte Gemisch längs der Wand der Brennkammer 1a und bildet oc einenWirbel zur Zündkerze 11 hin, um die Mischung aus Brennstoff und Luft weiter gleichmäßig zu machen und die
I 8
ab I
I Verbrennung zu fördern. Dieser Vorgang wird zum Betrieb
ι';' des Motors wiederholt.
;ί· Fig. 4 zeigt ein Motorrad mit einem Einzylindermotor E,
!l; der die Ansauganordnung gemäß der Erfindung enthält. In
(F dieser Ausführungsform münden zwei Steuerkanäle, die
V nicht gezeigt sind, aber entsprechende Leitungen 9a, 9b
ί in eine gemeinsame Vorratskammer 10, Der Motor E ist
Ii; mit einem Luftfilter A und einem Vergaser C versehen,
$ 10 Das Motorrad weist ferner einen Rahmen F, ein Gebriebe M und einen Auspuff Ma auf.
Λ Fig. 5 und die Fig. 6A, 6B zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die mit einem 90-ccmTMotor durchgeführt wurden, I 15 der die erfindungsgemäße Ansauganordnung enthielt, sowie mit demselben Motor ohne die erfindungsgemäße Ansauganordnung,
!:' Mehr im einzelnen zeigt Fig. 5 die Leistungskurven dieser
: Motoren. Aus den Leistungskurven ist ersichtlich, daß der
20
:■■■ Motor mit der Ansauganordnung der Erfindung eine Leistung
abgibt, die um 26 % höher ist als die Leistung des Motors j der keine erfindungsgemäße Ansauganordnung enthält, und
; zwar bei einer 1/4-Drosselöffnung des Vergasers, wenn die
Motordrehzahl zwischen 6000 und 6500 min" liegt. Ebenso ,25
'·■ ) werden bei 1/2-Drosselöffnung und 4/4-Drosselöffnung Leistungen erhalten, die um 15,2 % bzw. 6,7 % höher liegen.
Fig. 6A ist ein Diagramm, das die Veränderung des volumetrischen Wirkungsgrades zeigt, der durch einen Laef-test
30 gemessen wurde. Das Diagramm zeigt deutlich, daß der Motor mit der erfindungsgemäßen Ansauganordnung einen größeren volumetrischen Wirkungsgrad aufweist, als der Motor ohne erfindungsgemäßer Ansauganordnung, wenn die Motordreh- ; zahl 5000 min" übersteigt. Dies bedeutet, daß die An-
35 sauganordnung der Erfindung eine merkliche Verbesserung in dem Zustand
] des Ansaugens des Gemisches gegenüber dem herkömmlichen '$
Motor in dem oben angegegenen Bereich von Motordrehzahlen <;|
erreicht. $.
Fig. 6B zeigt die Veränderung des volumetrischen tfirkungs- "Ä grades, der durch einen Zündtest gemessen wurde. Kie 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 die AnsauganjQ ordnunr der Erfindung eine gute Verbrennung sicherstellt. . ;;
Wie beschrieben,wird erfindungsgemäß der Ansaugwirkungs- ,,
crad des Motors verbessert, um insbesondere im Fall eines ;
5 Motors für kleine Fahrzeuge die Motorleistung zu erhöhen,
und zwar durch eine Ansauganordlnung pit einfachem Aufbau, mit ;
wenigstens einem Steuerkanal, der sich zu dem Ar.saug- '·.-■
kanal hin in einem Bereich dieses Kanals in der Kachbar- V
schaft des Einlaßventils öffnet und entsprechend dem Druck ':
2Q in dem Einlaßkanal betrieben wird, sowie mit einer Vor- ·;
ratskammer eines vorbestimmten Volumens, die mit dem |
Eteuerkanal in Verbindung steht. |
Da der Steuerkanal eine Öffnung aufweist, die in einer $
^t cecen die Mitte der Brennkammer versetzten Richtung ;,;
^- gerichtet ist, wird eine Wirbelströmung des Gemisches in '.
dem Motor erzeugt, um das Gemisch gleichmäßiger zu >;
machen und die Zündkerze zu reinigen, um damit das Zünd- ·;.
verhalten der Zündkerze zu verbessern und die Verbrennung
3q des Gemisches zu fördern. Dies stellt sowohl eine Vermin- ■
derung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe als auch eine ;
erhöhte Motorleistung sicher.

Claims (10)

Neue Ansprüche
1. Verbrennungsmotor-Ansauganordnung mit einer Brennkammer, einem Einlaßkanal mit einem Einlaßventil und einem Auslaßkanal mit einem Auslaßventil und mit einer dem Einlaßkanal zugeordneten, einen nahe dem Einlaßventil mündenden Steuerkanal aufweisenden Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkanal (7) am anderen Ende in eine geschlossene Vorratskammer (10) vorgegebenen Volumens mündet,
2. Ansauganordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (7) gegen die Mitte der Brennkammer
(1a) versetzt mündet.
3. Ansauganordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steuerkanäle mit einer Vorratskammer (10) verbunden (9a,9b) sind.
4. Ansauganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (7) in einen Abschnitt des Einlaßkanals (3a) stromauf dem Einlaßventil (4a) mündet.
i 1
I
5. Ansauganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
I dadurch gekennzeichnet ,
I daß der Steuerkanal (7) über eine flexible Leitung
I c mit der Vorratskammer (10) verbunden ist.
i 5
γ
6. Ansauganordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
', daß der Steuerkanal so versetzt mündet, daß er zu
I' ._ einer Zündkerze (11) im Oberteil der Brennkammer da) i" weist, um bei gt.öffentern Einlaßventil (4a) mittels
des aus dem Steuerkanal (7) strömenden Gemisch unter ,' . Mischung mit dem Gemisch aus dem Einlaßkanal (3a)
. einen Gemischwirbel in der Brennkammer (1a) zu er-
l" 15 ZeUgen·
7. Ansauganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (7) an der Unterseite des Einlaß-
,' kanals (3a) sowie in der oberhalb des Einlaßkanals
20
(3a) angeordneten Vorratskammer (10) mündet.
j'"'
8. Ansauganordnung nach Anspruch 7,
', dadurch gekennzeichnet ,
; daß ein Abschnitt des Steuerkanals (7) unterhalb des
25
I ' ) Einlaßkanals (3a) liegt.
'
9. Ansauganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Vorratskammer (10) einen trichterförmigen
30
unteren Abschnitt aufweist, der mit dem Steuerkanal
(7) verbunden ist.
10. Ansauganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, . dadurch gekennzeichnet ,
daß ein Abschnitt des Steuerkanals (7) durch eine Bohrung im Zylinderkopf (2) des Verbrennungsmotors (E) gebildet ist.
DE8021214U 1979-08-10 1980-08-07 Verbrennungsmotor-Ansauganordnung Expired DE8021214U1 (de)

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