DE2345040A1

DE2345040A1 - Ansaugrohr fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2345040A1
Application number: DE19732345040
Authority: DE
Inventors: Aribert Zeisberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1975-03-20

Description

Aribert Zeisberg in 8oj55 Buchendorf

Ansaugrohr für Verbrennungsmotoren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugrohr für Verbrennungsmotoren, mit einem Ansaugkanal, dessen eine öffnung an einen Vergaser und dessen andere öffnung an einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors angeschlossen ist.

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Ansaugrohre dieser Art sind bekannt. Sie stellen mit ihrem Ansaugkanal die Verbindung zwischen dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugenden Vergaser und dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors dar.

Es ist bekannt, daß das im Vergaser erzeugte Luft-Brennstoff -Gemisch mit sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Ansaugkanal eines Ansaugrohres gesaugt wird. Um nun die bei derartigen hohen Strömungsgeschwindigkeiten auftretenden Reibungsverlust an der Ansaugkanalwandung möglichst herabzusetzen, ist man bestrebt derartige Ansaugrohre möglichst kurz auszubilden. Es sind sogar Konstruktionen bekannt, bei denen der oder die Vergaser direkt am Verbrennungsraum, also beispielsweise dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angeordnet sind, um die für die Reibungsverluste maßgebliche Innenfläche des Ansaugkanals möglichst klein zu halten.

, Ansaugrohre mit sehr kurzen Ansaugkanälen weisen zwar geringe Reibungsverluste auf, haben jedoch den Nachteil, daß sehr ungleichmäßig aufbereitetes Luft-Kraftstoff- Gemisch in den Verbrennungsraum gelangt, weil aufgrund der kurzen Ansaugkanallänge nur eine zu geringe Zeit für eine gleichmäßige Gemischaufbereitung verbleibt. Um nun in jedem Drehzahlbereich genügend zUndfähiges Gemisch zur Verfügung zu haben, ist es notwendig, bei Verbrennungsmotoren mit kurzen Ansaugkanallängen, mit einem hohem Kraftstoffüberschuß im Gemisch zu fahren. Dies führt zwangsläufig zu einem unerwünscht hohem Schadstoffanteil im Abgas.

Eine Verringerung des Kraftstoffüberschusses im Luft-Kraftstoff -Gemisch führt jedoch nicht nur zur Anlieferung

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einer ungenügend großen Menge zündfähigen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum gewünschten Zündzeitpunkt, sondern darüber hinaus zu einem Nachbrennen des zum Zündzeitpunkt noch nicht zündfähigen Anteiles des Gemisches zu einem späteren unkontrollierbaren Zeitpunkt. Dies führt erfahrungsgemäß zu Lager -und Ventilschäden, in Einzelfällen sogar zu Pleuelbrüchen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ansaugrohr der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß bei möglichst kurzer Ansaugkanallänge eine möglichst volkommene und gleichmäßige Aufbereitung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfolgt.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ansaugrohr einen etwa S-förmig verlaufenden Ansaugkanal aufweist, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung des vom Vergaser gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches etwa um das 1,5 bis 2-fache auf einer Strecke (VS) verjüngt, die etwa dem 1,2 bis 1,5-fachen des vergasersei tigen· Öffnungsdurchmessers (D ) des Ansaugkanales entspricht.

Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist ein Ansaugrohr geschaffen, in dessen Ansaugkanal aufgrund der Verjüngung des Querschnittes in Strömungsrichtung eine starke Unterdruckzone für das durchströmende Luft-Kraftstoff-Gemisch ausgebildet wird, die eine beschleunigte und gleichmäßige Verdampfung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bewirkt. Versuche haben ergeben, daß das günstigste Verjüngungsverhältnis bezogen auf die Querschnittsfläche zwischen 1,5 : 1 und 2:1 liegt. Bei Verjüngungsverhältnissen unter

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1,5:1 läßt der Verdampfungseffekt stark nach, während bei VerjUngungsverhältnissen von mehr als 2:1 die Ansauggeschwindigkeit im Vergaser unerwünscht gering wird, Bei diesen Versuchen hat sich ferner ergeben, daß ein optimaler Verdampfungseffe-kt dann erreicht wird, wenn die Verjüngungsstrecke etwa dem 1,2 bis 1,5-fachen des vergasersei tigen Öffnungsdurchmessers des Ansaugkanales entspricht.

Neben dem Verdampfungseffekt aufgrund der Verjüngung des Ansaugkanalquerschnittes erbringt die S-förmig verlaufende Führung des Ansaugkanales eine zweimalige Umlenkung des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Durch diese zweimalige Umlenkung wird, wie Versuche ergeben haben, eine intensive Verwirbelung der Kraftstoffteilchen im Gemisch erreicht. Eine einseitige Verlagerung schwerer Kraftstoffteilchen im Gemisch, wie sie beispielsweise bei geraden Ansaugkanälen häufig auftritt, ist somit nicht möglich.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist erstmalig ein Ansaugrohr geschaffen, das bei kurzer Ansaugkanallänge eine optimale Gemischaufbereitung ermöglicht.

Versuche haben weiter ergeben, daß eine besonders gute Verwirbelung der Kraftstoffteilchen dann gegeben ist, wenn der Betrag, um den die vergaserseitige öffnung des Ansaugkanales gegenüber der verbrennungsraumseitigen öffnung zur Bildung des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales versetzt ist, etwa dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern entspricht.

In den Versuchen hat sich weiter gezeigt, daß eine Erhöhung des Verdampfungseffektes dann erzielt werden kann,

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wenn sich an den S-förmigen Verlauf des Ansaugkanales in Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ein zylindrisches Kanalstück anschließt, das eine Verlängerung der Verdampfungsstrecke darstellt.

Leistungsmessungen an Kraftfahrzeugen, die nachträglich mit einem oder mehreren erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren ausgestattet wurde haben ergeben, daß Leistungsgewinne bis zu 25# erzielt werden können.

Aufgrund des hohen Schadstoffanteiles im Abgas werden. Betriebserlaubnisse für Verbrennungsmotoren mit kurzen Ansaugkanälen und Mehrvergaseranlagen kaum noch erteilt. Versuche haben nun ergeben, daß mit erfindungsgemäß an ausgestalteten Ansaugrohren ausgestattete Mehrvergaseranlagen einen gegenüber bekannten Ausbildungen geringeren Schadstoffanteil im Abgas der Verbrennungsmaschine aufweisen. Der Einsatz von Mehrvergaseranlagen erbringt somit bezüglich der Betriebserlaubnis keine Schwierigkeiten mehr.

Vergleichsmessungen an Serien-Kraftfahrzeugen mit Vierzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotoren mit 1500 cnr Hubraum ergaben in allen Drehzahlbereichen einen annähernd proportional verlaufenden Leistungsgewinn, wobei der CO-Gehalt im Abgas bei mit erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren versehenen Ausführungen deutlich unter dem CO- Gehalt bei SerienausfUhrungen lag. Bei diesen Versuchen zeigte sich auch ein äußerst weicher Verbrennungsablauf. So wurde bei den Messungen der Zündzeitpunkt bis an die Klopfgrenze vorverlegt. Diese Klopfgrenze

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wurde mit erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren versehenen Verbrennungsmotoren erheblich später erreicht als mit den serienmäßig ausgestatteten Verbrennungsmotoren.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird somit eine durch bisherige vergleichbare Ansaugrohre nicht erreichbare Leistungssteigerung verbunden mit einem günstigerem Verbrennungsablauf sowie einer Reduzierung der Schadstoffanteile im Abgas erzielt.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis das in der Zeichnung dargestellte Aueführungsbeiapiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt eines Ansaugrohres der erfindungsgemäßen Art, und

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ansaugkrümmer mit insgesamt vier erfindungsgemäß ausgestalteten Ansaugrohren für einen Vierzylinder -Viertakt-Verbrennungsmotor.

Das in Fig. 1 dargestellte Ansaugrohr besitzt einen S-förmig verlaufenden Ansaugkanal mit einer vergaserseitigen öffnung mit dem Durchmesser D und einer verbrennungsraumseitigen öffnung mit dem Durchmesser D„. Diese beiden öffnungen sind um ein Maß A zueinander versetzt angeordnet. Dieses Maß A hat im vorliegendem Fall eine Größe, die annähernd dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern ■entspricht. Der S-förmige Verlauf des Ansaugkanales wird durch zwei Radien R_y und R₂, bestimmt, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Radius R_y dem vergaserseitigen

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Öffnungsdurchmesser D imd der Radius R etwa dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern entspricht.

Die Verjüngungsstrecke VS liegt in dem in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsbeispiel im Bereich des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales. Selbstverständlich kann die Verjüngungsstrecke auch gegebenenfalls vor oder hinter dem S-förmigen Verlauf liegen, oder diesen ganz oder teilweise mit einbeziehen.

Im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel schließt sich an die Verjüngungsstrecke VS noch ein zylindrisches Kanalstück verbrennungsraumseitig an. Die Gesamtlänge L des Ansaugrohres setzt sich daher aus diesem zylindrischen Kanalstück und der VerjUngungsstrecke VS zusammen.

Der in Fig. 2 dargestellte Ansaugkrümmer besitzt vier erfindungsgemäß ausgestaltete Ansaugrohre und ist aus Gußstück ausgeführt. Aus der Darstellung sind die S-förmigen Krümmungen der Ansaugrohre gut zu erkennen. Während die Abstände der öffnungsdurehmesser vergaserseitig (siehe Pfeil V) annähernd gleich sind, haben die öffnungen zylinderseitig (siehe Pfeil Z) unterschiedliche Abstände. Dies ist bedingt durch eine spezielle Art der Zylinderanordnung, für die der in Fig. 2 dargestellte Ansaugkrümmer bestimmt ist.

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Claims

Patentansprüche

Ansaugrohr für Verbrennungsmotoren, mit einem Ansaugkanal, dessen eine Öffnung an einen Vergaser und dessen andere Öffnung an einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr einen etwa S-förmig verlaufenden Ansaugkanal aufweist, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung des vom Vergaser gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches etwa um das 1,5 bis 2-fache auf einer Strecke (VS) verjüngt, die etwa dem 1,2 bis 1,5-fachen des vergaserseitigen Öffnungsdurchmessers (D_v) des Ansaugkanales entspricht.
2. Ansaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag, um den die vergaserseitige Öffnung des Ansaugkanales gegenüber der verbrennungsraumseitigen Öffnung zur Bildung des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales versetzt ist, etwa dem Mittelwert aus den beiden Öffnungsdurchmessern (D und D_z) entspricht.
3. Ansaugrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verjüngte Strecke (VS) im Bereich des S-förmigen Verlaufes des Ansaugkanales angeordnet ist und sich in Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches an diese ein zylindrisches Kanalstück anschließt.

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