DE2709519A1

DE2709519A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2709519A1
Application number: DE19772709519
Authority: DE
Inventors: Tosimitu Matuoka; Hiroaki Miyazaki; Yasuo Sakai
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-03-05
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1977-09-08
Also published as: JPS52107428A; GB1572641A; US4180041A; JPS5844843B2

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assn?«n - Dr. R. Kosnigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. P. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

β MÜNCHEN 2, PA Pr. Zunrtaln «t «I. Briuh«uMtr»B« 4. «OOP München 2 BRÄUHAUSSTRASSE 4

TELEFON: SAMMEL-NR 225341 TELEGFtAMME: ZUMPAT TELEX 529979

ffe/Li PG23-76336

Nissan Motor Company, Ltd., Yokohama City,

Japan

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen, insbesondere Einlaßanordnungen zur Erzeugung eines Wirbels in jedem Zylinder.

Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung ist ein in Jeden Zylinder mündender Einlaßkanal so ausgelegt, daß er den volumetrisehen Wirkungsgrad oder Füllungsgrad bei hohen Drehzahlen unter hohen Lasten erhöht. Hierzu weist der Einlaßkanal einen großen Querschnitt, glatte Ecken und reibungsfreie Innenwände auf zur Verminderung der Drosselwirkung und ist so gegenüber dem Zylinder angeordnet und ausgerichtet, daß er die brennbare Ladung an der Zylinderachse unter

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POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-8Ο9. BLZ 7OO10O80 BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER KTO-NR. 397997. BLZ 70030600

einem spitzen Winkel zu und über eine zur Zylinderachse senkrechte Ebene leitet. Bei niedriger Drehzahl und bei Betriebsbedingungen mit geringer Last findet kein vollständiges Mischen statt, wobei nur ein Teil der brennbaren Ladung vollständig verbrennt. Das Ergebnis ist, daß die herkömmliche Brennkraftmaschine unter diesen Bedingungen einen hohen spezifischen Brennstoffverbrauch und hohe Abgasemissionen aufweist. Bei niedriger Drehzahl und bei Betriebsbedingungen mit geringer Last, wenn ein in den Zylinder zu ziehendes Volumen für die brennbare Ladung klein ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Einlaßkanal hindurchtretenden brennbaren Ladung so langsam, daß die Verdampfung des Brennstoffs nicht in genügend hohem Ausmaß auftritt, und daß ein Wirbel mit ausreichender Wirbelgeschwindigkeit zum vollständigen Mischen des Brennstoffs mit Luft im Zylinder nicht erzeugt wird.

Dies ist insbesondere ein Problem im Fall einer Verbrennung mit hoher Gasrezirkulierung, die ein ausreichendes Mischen der Ladung benötigt, oder im Fall einer Verbrennung mit sehr magerem Luft-Brennstoffgemisch.

Ein möglicher Weg, die gesamte brennbare Ladung im Zylinder bei niedriger Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit niedriger Last an der Verbrennung teilnehmen zu lassen, besteht darin, bei diesen Bedingungen den Zündzeitpunkt vorzuverlegen zum Ausgleich für ein langsames Flammenfortschreiten durch die brennbare Ladung. Diese Maßnahme läßt jedoch Probleme ungelöst, daß nämlich die herkömmliche Brennkraftmaschine einen hohen spezifischen Brennstoffverbrauch und hohe Abgasemissionen unter diesen Bedingungen aufweist.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkraftmaschine mit einer weniger komplizierten Einlaßanordnung zur Erzeugung eines Wirbels, der kräftig genug ist für eine vollständige Verbrennung bei niedriger Dehzahl und unter Betriebsbedingungen mit geringer Last.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkraftmaschine mit einer Einlaßanordnung, die sicherstellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der durch eine Einlaßkanalöffnung zu jedem Zylinder hindurchtretenden brennbaren Ladung hoch genug ist für eine vollständige Verdampfung des Brennstoffs und ein Mischen des Brennstoffs mit Luft bei niedriger Drehzahl und bei Betriebsbedingungen mit geringer Last.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Brennkraftmaschine mit einer Einlaßanordnung, die in jedem Zylinder einen Wirbel erzeugt, der kräftig genug ist für eine vollständige Verbrennung und der eine Strömungsgeschwindigkeit im Einlaßkanal sicherstellt, die hoch genug ist zur vollständigen Verdampfung des Brennstoffs und zur Mischung des Brennstoffs mit Luft,und der einen hohen Füllungsgrad der Brennkraftmaschine bei hoher Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit hoher Last sicherstellt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Brennkraftmaschine einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Brennkraftmaschine einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt einer Brennkraftmaschine einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen Querschnitt eines Einlaßkanals einer Brennkraftmaschine einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Brennkraftmaschine einer fünften Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 einen der Fig. 8 ähnlichen Schnitt einer alternativen Anordnung der Strömungsdrosselungen;

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Fig. 10 einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Brennkraftmaschine einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 und 2 zeigen insgesamt eine Brennkraftmaschine 10 nach der Erfindung und enthält als herkömmliche Bauteile einen Zylinder 12, einen Hubkolben 14, einen mit dem Zylinder 12 verbundenen Zylinderkopf 16, wobei der Zylinder, der Kolben und der Zylinderkopf eine Brennkammer 18 bilden. Zwei Zündkerzen 20 sind entfernt von der Längsachse des Zylinders 12 und in der Nähe von dessen Zylinderwand angeordnet. Die brennbare Ladung, etwa Luft oder ein Luft-Brennstoff gemisch, wird durch einen Einlaßkanal 22 unter Steuerung eines Einlaßventils 24 in den Zylinder 12 gesaugt, während das Auspuffgas durch eine gemeinsame Auslaßöffnung .26 unter der Steuerung eines Auslaßventils (28) aus dem Zylinder 12 entladen wird. Die gemeinsame Auslaßöffnung 26 führt zu den Auslaßventilen 28 zweier benachbarter Zylinder 12 und ist mit einer Öffnungsauskleidung 30 versehen. Der Einlaßkanal enthält in üblicher Weise ein Ansaugrohr 32. und eine Einlaßöffnung 34, die vom Ansaugrohr durch den Zylinderkopf .16 zum Einlaßventil 24 führt.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, weist ein Einlaßkanal ein bezüglich des Stroms der brennbaren Ladung durch die Einlaßöffnung stromab gelegenes Ende auf, das mit einem Ventilsitz 36 für das Einlaßventil 24 versehen ist. Das stromab gelegene Ende des Einlaßkanals 34 liegt in einer ersten Ebene 38 mit einem Einheitsvektor, der senkrecht zur Ebene 38 ist, dessen Ursprung an der Mitte des stromab gelegenen Endes gelegen ist und der zum Kolbenkopf und zu einem in Nähe der Zylinderachse 0 gelegenen Bereich gerichtet ist, und zwar unter einem spitzen Winkel A zu und über einer zur Zylinderachse 0 senkrechten zweiten Ebene 42.

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Im Einlaßkanal 22 ist eine Wirbeleinrichtung vorgesehen, die eine Verwirbelung der brennbaren Ladung im Zylinder 12 bewirkt. Die Wirbeleinrichtung enthält, wie am besten in Fig. 1 zu sehen, eine Strömungsdrosseleinrichtung 44 zum Drosseln und Ablenken der Strömung der brennbaren Ladung im Einlaßkanal 22, um die brennbare Ladung zu zwingen, in den Zylinder 12 im wesentlichen tangential zur Zylinderwand einzutreten.

Die Strömungsdrosseleinrichtung 44 ist an demjenigen 46 der beiden gegenüberliegenden Wandteile 46,48 des Einlaßkanals 42 angeordnet, der der Zylinderachse 0 näher als dem anderen Wandteil 48 gelegen ist. Wenn der Einheitsvektor 40 auf die Zylinderachse 0 gerichtet ist, kann die Strömungsdrosseleinrichtung an irgendeiner der beiden gegenüberliegenden Wandteile des Einlaßkanals 22 angeordnet sein.

Die Strömungsdrosseleinrichtung 44 ist vorzugsweise innerhalb eines Bereichs angeordnet, der sich in Nähe eines stromauf gelegenen Endes 50 des Einlaßkanals 34 befindet, d.h. des Endes, an dem eine Abzweigung des Ansaugrohres befestigt ist.

Die Wirbeleinrichtung enthält auch eine Steuereinrichtung, wodurch die Strömungsdrosseleinrichtung 44 den wirksamen Strömungsquerschnitt der Strömungsdrosseleinrichtung erhöht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Einlaßkanal 22 hindurchtretenden brennbaren Ladung zunimmt.

Die Steuereinrichtung enthält eine Feder 52, die die Strömungsdrosseleinrichtung 44 in einer Richtung elastisch vorspannt, in der deren wirksamer Strömungsquerschnitt verringert wird, und enthält eine Kammer 54, die mit einer Venturidüse 56 eines Vergasers 58 in Verbindung steht, der auf übliche Weise mit dem Einlaßkanal 22 verbunden ist, um gegen die Vorspannwirkung der Feder 52 die Strömungsdrosseleinrichtung in entgegengesetzter Richtung so zu beaufschlagen, daß deren wirksamer Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von einer Zunahme des

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Vakuums an der Venturidüse 56 erhöht wird.

Die Strömungsdrosseleinrichtung 44 hat die Form eines Kolbens 60 mit halbkugelförmigem Kopf 60a, der in den Einlaßkanal 34 ragt. Der Kolben 60 ist verschiebbar in einer hohlen Hülse 62 aufgenommen und schließt jedes offene Ende der hohlen Hülse. Die hohle Hülse 62 und die beiden Kolben 60 arbeiten zusammen und bilden eine luftdichte Kammer. Diese Kammer steht über einen Kanal 64 mit der Venturidüse 56 in Verbindung. Die aufgrund der Vorspannwirkung der Feder 52 das Hineinragen erzeugende Bewegung des Kolbens 60 wird durch einen ringförmigen Anschlag 66 begrenzt, der fest mit der hohlen Hülse 62 verbunden ist. Der Kolben 60 ist mit einem Bereich 60b versehen, der das in der Kammer 54 herrschende Venturi-Vakuum aufnehmen kann.

Bei niedriger Drehzahl bei Betriebsbedingungen mit geringer Last . ragt der Kolben 60 ganz in den Einlaßkanal 34, vergleiche Fig. 1. Unter diesen Bedingungen wird die Strömung der durch den Einlaßkanal 34 hindurchtretenden brennbaren Ladung durch den Kopf 60a des Kolbens 60 zum Wandabschnitt 48 abgelenkt. Es treten kleine Wirbel B (vergleiche den Strömungsverlauf in Fig. 1) an einem Bereich auf, der genau am hervorragenden Kopf 60a oder unmittelbar stromab hiervon und in der Nähe des Wandabschnitts 46 liegt. Der Vorsprung des Kopfs 60a und die Wirbel B machen den wirksamen Strömungsquerschnitt des Einlaßkanals 34 eng genug für die brennbare Ladung, die bei niedriger Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit geringer Last durch den Einlaßkanal hindurchtritt, um deren Strömungsgeschwindigkeit soweit zu erhöhen, daß eine völlige Verdampfung des Brennstoffs und eine vollständige Mischung des Brennstoffs mit Luft bewirkt wird. Das Ausmaß des Überstands . des Kopfs 60a des Kolbens 60 und dessen Anordnung im Einlaßkanal 22 werden so gewählt, daß bei niedriger Drehzahl und Betriebsbedingungen mit geringer Last die brennbare Ladung gezwungen werden kann, in den Zylinder im Avesentlichen tangential zur Zylinderwand einzudringen. Versuche haben gezeigt, daß es am besten

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ist, die Strömungsdrosseleinrichtung 44 in einem Bereich in unmittelbarer Nähe des stromauf gelegenen Endes 50 des Einlaßkanals 34 anzuordnen.

Wenn das Vakuum an der Venturidüse 56 abnimmt, das mit einer Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit im Einlaßkanal 22 oder der Belastung der Brennkraftmaschine zunimmt, wird der Kopf 60a des Kolbens 60 gegen die Vorspannung der Feder 52 in die Hülse 62 hineingedrückt. Als Ergebnis nimmt das Ausmaß des Überstands des Kopfs 60a ab und der wirksame Strömungsquerschnitt der Strömungsdrosseleinrichtung 44 zu.

Bei hoher Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit hoher Last ist daher der Kopf 60a des Kolbens 60 ganz aus dem Einlaßkanal 34 zurückgezogen zur Bildung eines maximalen wirksamen Strömungsquerschnitts der Strömungsdrosseleinrichtung 44, wodurch unter diesen Bedingungen ein ausreichend hoher Füllungsgrad gewährleistet ist.

Es sei angegeben, daß bei niedriger Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit geringer Last ein Wirbel mit einer Wirbelgeschwindigkeit gewährleistet ist, die genügend groß für eine vollständige Verbrennung der brennbaren Ladung ist, und daß bei hoher Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit hoher Last ein Wirbel mit einer Wirbelgeschwindigkeit gewährleistet ist, die hoch genug ist für die vollständige Verbrennung der brennbaren Ladung, ohne daß unter diesen Bedingungen der Füllungsgrad abgesenkt wird.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten obigen Ausführungsform wird als Steuerparameter das Vakuum an der Venturidüse 56 des Vergasers 58 verwendet, kann aber ersetzt werden durch die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Einlaßkanal 22 hindurchtretenden brennbaren Ladung, den Betätigungswinkel eines Beschleunigungsgestänges, die Öffnung einer Vergaserdrosselklappe, das Ansaugvakuum oder den Auspuffdruck. Bei der tatsäch-

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lichen Verwendung jedes der obigen Steuerparameter mit Ausnahme des Vakuums an der Venturidüse des Vergasers ist eine Steuervorrichtung erforderlich, die so ausgelegt ist, daß sie den wirksamen Strömungsquerschnitt der Ströraungsdrosseleinrichtung 44 erhöht, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem solchen Steuerparameter erhöht wird.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform gleicht im wesentlichen der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß eine Strömungsdrosseleinrichtung 44A und eine Steuereinrichtung hierfür (zweite Ausführungsform) sich von den Gegenstücken der ersten Ausführungsform unterscheiden.

Die Strömungsdrosseleinrichtung 44A hat die Form einer Klappe 70 mit einem bezüglich der Strömung im Einlaßkanal 22 stromauf gelegenen Endteil 72, der an dem Innenwandabschnitt 46 des Einlaßkanals 22 angelenkt ist, der der Zylinderachse näher als der andere Wandabschnitt 48 gelegen ist. Ein stromab gelegener Endteil 74 der Klappe 70 erstreckt sich in den Einlaßkanal 34 zur Drosselung und Ablenkung der Strömung der durch den Einlaßkanal 22 durchtretenden brennbaren Ladung.

Der stromauf gelegene Endteil 72 der Klappe 70 ist drehbar an einer feststehenden Achse 76 befestigt, die in einem Bereich befestigt ist, der angrenzend an das stromauf gelegene Ende des Einlaßkanals 34 gelegen ist. Die Vorderseite der Klappe 70, die der Strömung im Einlaßkanal 34 ausgesetzt ist, ist im Winkel zur Strömung angeordnet. Auf der Seite der Klappe 70, die an deren Rückseite 70 angrenzt, ist eine Feder 78 in einer Ausnehmung 80 angeordnet, die in der Innenwand des Einlaßkanals 34 ausgebildet ist. Diese Feder 78 spannt die Klappe 70 elastisch in einer Richtung vor, in der der wirksame Strömungsquerschnitt an der Strömungsdrosseleinrichtung 44A verringert wird.

Bei niedriger Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit geringer Last ist die Klappe 70 ganz in den Einlaßkanal 34 ausgefah-

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ren, vergleiche Fig. 3 und 4. Unter diesen Bedingungen entsteht eine Strömungsverteilung, die im wesentlichen derjenigen der ersten Ausführungsform gleicht. Als Ergebnis wird unter diesen Bedingungen ein Wirbel mit einer hohen Wirbelgeschwindigkeit erhalten.

Die auf die Klappe 70 wirkende äußere Kraft F, die die Klappe gegen die Vorspannkraft f der Feder 78 entgegengesetzt beaufschlagt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der Strömungsdrosseleinrichtung 44A zu vergrößern, nimmt bei einer Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit der durch den Einlaßkanal 22 hindurohtretenden brennbaren Ladung zu, wobei die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine zunimmt.

Bei hoher Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit hoher Last ist daher die Klappe 70 ganz aus dem Einlaßkanal 34 in die Ausnehmung 80 zurückgezogen nach einer Drehung im Uhrzeigersinn (Fig. 3) um die feststehende Achse 76. Hierdurch wird ein maximaler, wirksamer Strömungsquerschnitt der Strömungsdrosseleinrichtung 44A erzeugt, wodurch unter diesen Bedingungen ein ausreichend hoher Füllgrad der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform gleicht im wesentlichen der in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß eine Strömungsdrosseleinrichtung 44C durch einen abgedichteten Balg 90 betätigt wird, der in einer Kammer 92 angebracht ist, die mit einem Einlaßkanal 22 (dritte Ausführungsform) in Verbindung steht, während bei der ersten Ausführungsform die Strömungsdrosseleinrichtung 44 von der Kammer 54 aus betätigt wird, die luftdicht ist und mit der Venturidüse 56 des Vergasers 58 in Verbindung steht.

Gemäß Fig. 5 ist in einer hohlen Hülse 94, deren Ende in die benachbarten beiden Einlaßkanäle 22 münden, der Balg 90 einge-

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baut, der teilweise evakuiert ist und ein bestimmtes Vakuum hat, das jede Strömungsdrosseleinrichtung 44C in einer Richtung beaufschlagt, in der der wirksame Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von einer Abnahme eines Ansaugvakuums im Einlaßkanal 22 verringert wird. Jede Strömungsdrosseleinrichtung 44C hat die Form eines Kolbens 96 mit einem halbkugelförmigen Kopf 96a, der durch eines der offenen Enden der hohlen Hülse 94 in den Einlaßkanal 34 ragt und einstückig mit einem Ende des Balgs 90 verbunden ist. Die das Hineinragen erzeugende Bewegung des Kolbens 96 wird durch einen ringförmigen Anschlag 98 begrenzt.

Bei niedriger Geschwindigkeit und unter Betriebsbedingungen mit geringer Last befindet sich der Balg 90 in seinem voll ausgefahrenen Zustand und läßt jeden Kolben 96 in den Einlaßkanal 34 ragen, vergleiche Fig. 5.

Wenn bei Zunahme der Belastung an der Brennkraftmaschine das Einlaßvakuum zum atmosphärischen Druck hin abnimmt, wird der Balg aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck im Balg 90 und dem zur Kammer 92 übertragenen Ansaugvakuum zusammengezogen.

Bei hoher Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit hoher Last wird daher jeder Kolben 96 vom Balg 90 ganz aus der Einlaßöffnung 34 zurückgezogen.

Die in Fig. 6 gezeigte vierte Ausführungsform gleicht im wesentlichen der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß eine Strömungsdrosseleinrichtung 44D von einer Membran 100 (vierte Ausführungsform) betätigt wird, während bei der ersten Ausführungsform die Strömungsdrosseleinrichtung 44 von der Kammer 54 aus betätigt wird.

Gemäß Fig. 6 bildet ein Gehäuse 102 eine Kammer. Diese Kammer wird durch die im Gehäuse 102 befestigte Membran 100 unterteilt in eine erste Unterkammer 104, die mit dem Einlaßkanal 34 in Verbindung steht, und in eine zweite Unterkammer 106, die mit

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einer Venturdüse 108 eines Vergasers 110 in Verbindung steht, der an den Einlaßkanal 34 angeschlossen ist. Ein Kanal 112 verbindet die Unterkammer 106 mit der Venturidüse 108. In der Unterkammer 104 ist eine Feder 110 angeordnet, die die Strömungsdrosseleinrichtung 44D aufwärts (Fig. 6) vorspannt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt an der Strömungsdrosseleinrichtung zu vergrößern. Die Membran 100 ist in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen dem zur Unterkammer 106 übertragenen Venturi-Vakuum und dem zur Unterkammer 104 übertragenen Ansaugvakuum betätigbar, um gegen die Vorspannwirkung der Feder 110 abwärts (Fig. 6) zu drücken, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der Strömungsdrosseleinrichtung 44D zu verringern. Im allgemeinen bewirkt die Membran 100, daß die Strömungsdrosseleinrichtung 44D ihren wirksamen Strömungsquerschnitt verringert, wenn das Ansaugvakuum bei einer Abnahme der Belastung der Brennkraftmaschine zunimmt.

Falls erwünscht, kann die Unterkammer 106 mit im wesentlichen demselben Ergebnis zur Atmosphäre hin offen sein, anstatt mit der Venturidüse des Vergasers verbunden zu sein.

Die Strömungsdrosseleinrichtung 44D hat die Form eines Kolbens 114, der an der Membran 100 befestigt ist und eine Prallplatte 114a hat, die in den Einlaßkanal 34 hineinragt, vergleiche Fig. 6.

Die in Fig. 7 und 8 gezeigte fünfte Ausführungsform weicht von der ersten Ausführungsform darin ab, daß die Wirbeleinrichtung (fünfte Ausführungsform) erste und zweite Strömungsdrosseleinrichtungen 120 bzw. 122 aufweist, während die Wirbeleinrichtung der ersten Ausführungsform nur eine einzige Strömungsdrosseleinrichtung 44 aufweist.

Die erste Strömungsdrosseleinrichtung 120 ist an dem Wandabschnitt 46 angeordnet, der der Zylinderachse 0 näher gelegen ist als der andere gegenüberliegende Wandabschnitt 48, während

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die zweite Strömungsdrosseleinrichtung Λ22 am Wandabschnitt 48 und stromauf der ersten Strömungsdrosseleinrichtung 120 angeordnet ist.

Die erste Strömungsdrosseleinrichtung 120 ist vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der in unmittelbarer Nähe des stromab gelegenen Endes des Einlaßkanals 34 gelegen ist, während die zweite Ströraungsdrosseleinrichtung innerhalb eines Bereichs angeordnet ist, der in unmittelbarer Nähe des stromauf gelegenen Endes 50 des Einlaßkanals 34 gelegen ist.

Beide Strömungsdrosseleinrichtungen haben die Form eines halbkugeligen Vorsprungs, vergleiche Fig. 7.

Die oben beschriebene Anordnung der beiden Vorsprünge 120 und 122 ergeben, verglichen mit der ersten Ausführungsform, eine Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit der in den Zylinder 12 eintretenden brennbaren Ladung und erzeugen somit einen kräftigeren Wirbel im Zylinder.

Der Grund hierfür besteht darin, daß die brennbare Ladung beschleunigt wird, wenn sie sich an der zweiten Strömungsdrosseleinrichtung 122 vorbeibewegt, und daß sie aufgrund der Ablenkung zur ersten Strömungsdrosseleinrichtung 120 gerichtet wird, wenn sie sich an der zweiten Strömungsdrosseleinrichtung 122 vorbeibewegt, bevor die brennbare Ladung beschleunigt und abgelenkt wird, um in den Zylinder 12 im wesentlichen tangential zur Zylinderwand einzudringen. Die erste Strömungsdrosseleinrichtung 120 ist vorzugsweise in dem Bereich angeordnet, in dem sich noch Wirbel B befinden.

Die erste und die zweite Strömungsdrosseleinrichtung 120 bzw. 122 sind angeordnet, um Ablenkungen der Strömung der brennbaren Ladung in Ebenen zu erzeugen, die senkrecht zur Zylinderachse 0 sind, vergleiche Fig. 8.

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Falls erwünscht, können die erste und die zweite Strömungsdrosseleinrichtung 120 bzw. 122 so angeordnet werden, daß sie der brennbaren Ladung eine Kraftkomponente längs der Zylinderachse O erteilen, vergleiche Fig. 9« Bei dieser Anordnung könnte derselbe Wirbel im Zylinder 12 mit einem Einlaßkanal von geringerer Höhe erzielt werden.

Um einen ausreichend hohen Füllungsgrad bei hoher Drehzahl und unter Betriebsbedingungen mit hoher Last zu gewährleisten, ist es erwünscht, daß als Strömungsdrosseleinrichtung 122 eine Klappe 74 und deren zugehörige Steuereinrichtung ähnlich Fig. und 4 verwendet wird, was in der sechsten Ausführungsform von Fig. 10 gezeigt ist.

Zu Fig. 2 sei festgestellt, daß, da eine bestimmte optimale Beziehung zwischen dem Winkel A und dem Zylinderdurchmesser D besteht, und da der Winkel abhängig von der Höhe H des Einlaßkanals 34 ist, d.h. einer Höhe zwischen der Mitte des stromab gelegenen Endes des Einlaßkanals 34 und der Mitte des stromauf gelegenen Endes 50 des Einlaßkanals 34, -es am besten ist, die Höhe H im Bereich von 0,25D bis 0,5D zu wählen, um duroh das Vorsehen der Wirbeleinrichtung ein ausreichend gutes Ergebnis zu erzielen.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Zylinder mit einer Zylinderachse, durch einen im Zylinder hin und her verschiebbaren Kolben, durch einen Einlaßkanal mit einem Einlaßöffnungskanal mit einem bezüglich der Strömung einer durch den Einlaßöffnungskanal hindurchtretenden brennbaren Ladung stromauf gelegenen Ende und einem in den Zylinder mündenden stromab gelegenen Ende, wobei das stromab gelegene Ende des Einlaßöffnungskanals innerhalb einer Ebene mit einem Einheitsvektor angeordnet ist, der zur Ebene senkrecht steht, dessen Ursprung an der Mitte des stromab gelegenen Endes gelegen ist, der zum Kolben und zu einem Bereich gerichtet ist, der in unmittelbarer Nähe der Zylinderachse gelegen ist, und durch eine Wirbeleinrichtung, die bewirkt, daß die durch den Einlaßkanal hindurchtretende brennbare Ladung im Zylinder einen Wirbel bildet, wobei die Wirbeleinrichtung eine erste Strömungsdrosseleinrichtung aufweist, die die Strömung der durch den Einlaßkanal hindurchtretenden brennbaren Ladung drosselt und ablenkt, um die brennbare Ladung zu zwingen, in den Zylinder im wesentlichen tangential zur Zylinderwand einzudringen.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einheitsvektor zur Zylinderachse gerichtet ist, und daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung an einer der beiden gegenüberliegenden inneren Wandabschnitte des Einlaßkanals angeordnet ist.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung an dem einen der beiden gegenüberliegenden inneren Wandabschnitte des Einlaß-

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kanals angeordnet ist, der der Zylinderachse näher gelegen ist als der andere Wandabschnitt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe zwischen der Mitte des stromab gelegenen Endes des Einlaßöffnungskanals und dem stromauf gelegenen Ende des Einlaßöffnungskanals O,25D - O,5D beträgt, wobei D der Zylinderdurchmesser des Zylinders ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung in einem Bereich in den Einlaßöffnungskanal ragt, wobei der Bereich in unmittelbarer Nähe des stromauf gelegenen Endes des Einlaßöffnungskanals gelegen ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung eine Steuereinrichtung enthält, durch die die Strömungsdrosseleinrichtung ihren wirksamen Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verändert.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung eine zweite Strömungsdrosseleinrichtung enthält, die die Strömung der durch den Einlaßkanal hindurchtretenden brennbaren Ladung drosselt und ablenkt, wobei die zweite Strömungsdrosseleinrichtung bezüglich der Strömung der durch den Einlaßkanal hindurchtretenden brennbaren Ladung stromauf von der ersten Strömungsdrosseleinrichtung angeordnet ist, wobei die erste Strömungsdrosseleinrichtung an demjenigen der beiden gegenüberliegenden inneren Wandabschnitte des Einlaßöffnungskanals gelegen ist, der der Zylinderachse näher gelegen ist als der andere Wandabschnitt, und wobei die zweite Strömungsdrosseleinrichtung am anderen Wandabschnitt angeordnet ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

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daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung in einem Bereich angeordnet ist, der in unmittelbarer Nähe des stromab gelegenen Endes des Einlaßöffnungskanals gelegen ist, und daß die zweite Strömungsdrosseleinrichtung innerhalb eines Bereichs in unmittelbarer Nähe des stromauf gelegenen Endes des Einlaßöffnungskanals gelegen ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung eine Steuereinrichtung enthält, wodurch die zweite Strömungsdrosseleinrichtung ihren wirksamen Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verändert.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält: einen Vergaser mit einer mit dem Einlaßkanal verbundenen Venturidüse, eine Feder, die die erste Strömungsdrosseleinrichtung elastisch in einer Richtung vorspannt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten S;römungsdrosseleinrichtung zu verringern, und eine Kammer, die mit der Venturidüse in Verbindung steht und gegen die Vorspannwirkung der Feder die erste Strömungsdrosseleinrichtung in der entgegengesetzten Richtung beaufschlagt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten Strömungsdrosseleinrichtung in Abhängigkeit vom Vakuum an der Venturidüse zu erhöhen.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung einen in der Kammer angeordneten Kolben enthält, der einen in den Einlaßöffnungskanal ragenden Kopf und einen Bereich aufweist, der dem Vakuum in der Kammer ausgesetzt ist.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält: eine Feder, die die erste Strömungsdrosseleinrichtung elastisch in einer Richtung vorspannt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der

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ersten Strömungsdrosseleinrichtung zu verringern, und eine Einrichtung an der ersten Strömungsdrosseleinrichtung zum Beaufschlagen der ersten Strömungsdrosseleinrichtung in der entgegengesetzten Richtung gegen die Wirkung der Feder in Abhängigkeit von der Strömung der durch den Einlaßöffnungskanal hindurchtretenden brennbaren Ladung.

13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung eine Klappe mit einem Endabschnitt enthält, der an der Innenwand des Einlaßkanals angelenkt und von der Feder elastisch vorgespannt wird zum Ausfahren in den Einlaßkanal.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält: eine mit dem Einlaßkanal in Verbindung stehende Kammer und einen in der Kammer angeordneten, abgedichteten Balg, der die erste Strömungsdrosseleinrichtung in einer Richtung beaufschlagt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten Strömungsdrosseleinrichtung in Abhängigkeit von einem Einlaßvakuum in der Kammer zu bergrößern.

15· Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung einen in der Kammer angeordneten Kolben mit einem Kopf enthält, der in den Einlaßöffnungskanal ragt und einstückig mit einem Ende des Balgs verbunden ist, wobei der Balg teilweise evakuiert ist.

16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält: einen Vergaser mit einer mit dem Einlaßkanal verbundenen Venturidüse, eine Kammer, eine in der Kammer angeordnete Membran, die die Kammer in eine mit dem Einlaßkanal in Verbindung stehende Unterkammer und eine mit der Venturidüse in Verbindung stehende zweite Unterkammer unterteilt, und eine in der ersten

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Unterkammer angeordnete Feder, die die erste Strömungsdrosseleinrichtung in einer Richtung elastisch vorspannt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten Strömungsdrosseleinrichtung zu vergrößern, wobei die Membran in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Unterkammer betätigbar ist, um gegen die Vorspahnwirkung der Feder die erste Strömungsdrosseleinrichtung in der entgegengesetzten Richtung zu beaufschlagen, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten Strömungsdrosseleinrichtung zu verringern.

17. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält: c?ine Kammer, eine in der Kammer angeordnete Membran, die die Kammer in eine mit dem Einlaßkanal in Verbindung stehende erste Unterkamraer und eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende zweite Unterkammer unterteilt, und eine in der ersten Unterkamraer angeordnete Feder, die die erste Strömungsdrosseleinrichtung elastisch in eine Richtung vorspannt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten Strömungsdrosseleinrichtung zu vergrößern, wobei die Membran in Abhängigkeit von einem Ansaugvakuum in der ersten Unterkammer betätigbar ist, um gegen die Vorspannung der Feder die erste Strömungsdrosseleinrichtung in der entgegengesetzten Richtung zu beaufschlagen, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der ersten Strömungsdrosseleinrichtung zu verringern.

18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung einen Kolben enthält, der an der Membran befestigt ist und eine in den Einlaßkanal ragende Prallplatte enthält.

19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsdrosseleinrichtung einen Kolben enthält, der an der Membran befestigt ist und eine in den Einlaßkanal ragende Prallplatte enthält.

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20. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält: eine Feder, die die zweite Strömungsdrosseleinrichtung elastisch in eine Richtung vorspannt, um den wirksamen Strömungsquerschnitt der zweiten Strömungsdrosseleinrichtung zu verringern, und eine Einrichtung an der zweiten Strömungsdrosseleinrichtung, die die zweite Strömungsdrosseleinrichtung in der entgegengesetzten Richtung gegen die Wirkung der Feder in Abhängigkeit von der Strömung der durch den Einlaßöffnungskanal hindurchtretenden brennbaren Ladung beaufschlagt, wobei die zweite Strömungsdrosseleinrichtung eine Klappe aufweist, deren einer Endteil an der Innenwand des Einlaßkanals angelenkt und durch die Feder elastisch vorgespannt ist, um sich in den Einlaßkanal zu erstrecken.

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