DE969105C - Vor dem Ansaugventil oder den Ansaugschlitzen von intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen angeordnetes Rohrsystem - Google Patents

Description

• Vor dem Ansaugventil oder den Ansaugschlitzen von intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen angeordnetes Rohrsystem Die Erfindung betrifft ein vor dem Ansaugventil oder den Ansaugschlitzen von intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen angeordnetes, zum Ansaugen von Luft oder Brennstoff luftgemisch dienendes Rohrsystem, das an der Stelle, wo es zum Laderaum bzw. in einen Ventilkörper oder in ein Steuerorgan übergeht, diffusorartig ausgebildet ist, um zu erreichen, daß die durch die Kolbenbewegung beschleunigte Luft nach Beendigung bzw. Umkehr der Kolbenbewegung infolge ihrer Massenwirkung die Ladung des Arbeitszylinders oder der Ladeorgane, beispielsweise des Kurbelkastens, über das durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinaus vergrößert. Die erfindungsgemäß zu lösende Aufgabe besteht darin, durch eine besondere Formgebung der Strömungsquerschnitte im Saugrohrsystem eine gute Aufladung und damit eine Leistungssteigerung der Maschine zu erreichen.
• Bei intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen ist es bereits bekannt, vor dem Ansaugventil bzw. den Ansaugstutzen ein zum Ansaugen der Ladung dienendes Rohrsystem anzuordnen, das an derÜbergangsstelle zumLaderaum diffusorartig ausgebildet ist. Allein die bekannte diffusorartige Ausbildung der Übergangsstelle genügt noch nicht, um eine über das durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinausgehende gute Aufladung zu erzielen, weil beider bekannten Anordnung strömungsbegünstigende Leitkörper im Diffusor fehlen. Zur Vermeidung von Energieverlusten hat man bei den Lade- und Entladesystemen von Brennkraftmaschinen, bei denen es auf eine möglichst vollkommene Ladung ankommt, zwar schon vorgeschlagen, sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßkanäle strömungsgünstig auszubilden und dabei scharfe Umlenkungen, Vorsprünge und Wirbel bildende Kanten zu vermeiden. Bei Erfüllung dieser Bedingung ist auch bereits eine wirbelfreie Strömung an der Übergangsstelle vom Saugrohr zum Laderaum erreichbar. Eine Aufladung, die über das normale. durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinausgeht, wird jedoch bei den bekannten Ausführungen nicht erzielt.
• Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die diffusorartigeÜbergangsstelle bzw. am Übergang zwischen Saugrohr und Steuerorgan strömungsbegünstigende Leitkörper derart eingebaut sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den Querschnittsübergängen und in den Ventilquerschnitten bzw. im Querschnitt des Steuerorgans gleich oder annähernd gleich groß ist. Auf diese Weise ist erreicht, daß in der Saugleitung und in den Ventildurchtrittsstellen die gleiche Luftgeschwindigkeit auftritt und so eine durch Wirbelung bedingte Vernichtung von Strömungsenergie vermieden wird. Dies wiederum bringt eine günstige Energieausnutzung und darüber hinaus eine entsprechende Verbesserung der Saugrohrwirkung mit sich, was gleichbedeutend mit einer Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine ist.
• In vorteilhafter Ausgestaltung eines Rohrsystems gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, bei Verwendung von Ringventilen im diffusorartig ausgebildetenÜbergangsstutzen des Saugrohres auf den . Ventilringen kegelförmige Strömungskörper anzubringen, die einen stetigen Querschnittsübergang zu den Ventilen ermöglichen. Handelt es sich um Mehrfachringv entile, so kann auch zwischen den Ringen des Ventils ein entsprechender Strömungskörper im diffusorartig ausgebildeten übergangsstutzen des Saugrohres angeordnet sein.
• Während die vorstehenden Anordnungen für senkrecht angeströmte Ventile zweckmäßig sind, ist es vorteilhaft, bei schräg angeströmten Ventilen den Übergangsstutzen als über dem Ringventil auslaufendes Spiralgehäuse auszubilden. Ferner ist es zweckmäßig, daß bei schräg angeströmten Klappenventilen die in Strömungsrichtung erfolgendeQuerschnittsabnahrne im Übergangsstutzen über die Länge von einer Klappe zur nächsten dem Durchtrittsquerschnitt der geöffneten Klappe entspricht.
• Da Strömungsverluste innerhalb des Saugrohrsystems eine Herabminderung des Wirkungsgrades hervorrufen, ist vorgesehen, den Mündungsquerschnitt des Saugrohres gut auszurunden, um Ouerschnittskontraktionen zu vermeiden. Das Luftfilter ist hierbei zweckmäßigerweise an der Eintrittsöffnung des Saugrohres angeordnet.
• Saugrohrsysteme mit den Merkmalen der Erfindung sind beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Abb. i ein Ausführungsbeispiel in einem schematischen Längsschnitt durch den -Motor, wobei das Saugrohrsystem an ein sich selbsttätig steuernde Ansaugventil angeschlossen ist, Abb. a ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Anschluß des Saugrohrsystems an ein durch den Kolben gesteuertes Ansaugventil, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie 1-I der Abb. z, Abb. q. ein Saugrohrsystem für Motoren mit senkrecht angeströmten Doppelringventilen, Abb. 5 ein Saugrohrsystem für Motoren mit schräg angeströmten Ringventilen, Abb, 6 ein Saugrohrsystem für Motoren mit schräg angeströmten Mehrklappenventilen. In Abb. i ist der Übergangsstutzen zwischen Saugrohr und Steuerorgan als Spiralgehäuse ausgebildet und im Schnitt nach der Linie II-11 der Abb. 8 dargestellt, während Abb. 8 eine Draufsicht zu Abb. 7 wiedergibt. Das erfindungsgemäß ausgebildete Saugrohrsystem läßt sich beispielsweise bei Brennkraftmaschinen verwenden, bei denen die Verbrennungsluft durch die Kurbelkammer angesaugt wird. In Abb. i ist eine derartige Maschine veranschaulicht, und zwar bedeutet z den Maschinenzylinder, 2 den Arbeitskolben, 3 das Kurbelgehäuse, 4 die Kurbelwelle, 5 das Pleuel, 6 den Überströmkanal und 7 den Auspuffstutzen. Bei dieser Maschine ist im Kurbelgehäuse 3 ein ringförmiger Luftansaugschlitz 8 vorgesehen, an den sich das Saugrohrsystem anschließt. Dieses wiederum besteht aus dem Saugrohrg von zweckmäßig gleichbleibendem Querschnitt, an das sich ein Übergangsstutzen io zum Kurbelgehäuse 3 bzw. dem Ansaugschlitz 8 anschließt. Der Ouerschnittsübergang innerhalb des Stutzens io erfolgt stetig nach Art eines Diffusors, was durch Aufweiten des Stutzenquerschnittes und Einsetzen des Kegels i i erreicht ist. An der Mündung des Saugrohres 9 ist ein Luftfilter 12 derart aufgesetzt, daß zwischen diesem und der Saugrohrmündung ein Luftvolumen gelassen ist, das etwa dem halben Hubvolumen entspricht. Im übrigen ist der Mündungsquerschnitt des Saugrohres 9 etwas aufgeweitet. Die Arbeitsweise des Saugrohrsystems ist folgendermaßen: Während sich der Arbeitskolben ? in die obere Totpunktlage bewegt, wird die Verbrennungsluft in das Kurbelgehäuse 3 eingesaugt. Bei diesem Vorgang wird die im Saugrohr 9 befindliche Luftsäule beschleunigt. Die Massenwirkung dieser Luftsäule hat zur Folge, daß auch dann noch weitere Frischluft in das Kurbelgehäuse 3 einströmt, wenn sich der Kolben :2 bereits wieder in rückläufiger Bewegung befindet. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis durch den weiteren Rücklauf des Kolbens der Druck im Kurbelgehäuse so weit angestiegen ist, daß sich entgegen der Massenwirkung der Luftsäule im Saugrohr 9 das Ansaugventil 8 schließt, d. h. der Druck im. Kurbelgehäuse 3 den Druck vor dein Ventil 8 übersteigt. Zweck dieses bekannten \'erfalirens ist es, ein Aufladen zu erreichen, um die Leistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Voraussetzung hierfür sind jedoch wirbelfreieStröwungsverhältnisse im Saugrohrsystem, da sonst die gewonnene Strömungsenergie zum Teil wieder verlorengeht. Dieser wirbelfreie Strömungszustand ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene entsprechende Gestaltung der Saugrohrmündung sowie den stetigen Querschnittsübergang im Stutzen io unter ..'Ausnutzung der Diffusorwirkung erreicht.
• Die gleichen Vorteile werden auch in den übrigen Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes erreicht. Gemäß Abb.2 und 3 sind in der Kurbelkammer je zwei Ansaugschlitze 13 und 14 vorgesehen, an die sich das Saugrohrsystem anschließt, (las wiederum im wesentlichen aus dem Saugrohr 15 und dem Übergangsstutzen 16 besteht, dessen Gestaltung der in diesem Falle quer gerichteten Anordnung der Ansaugschlitze 13 und 14 entsprechend so gewählt ist, daß Wirbelbildung und Ablösungserscheinungen der Strömung vermieden werden. Das wird auch in diesem Fall durch den Einbau eines kegeligen Strömungskörpers 17 in den Übergangsstutzen 16 erreicht.
• Im Ausführungsbeispiel gemäß Abb.4 wird das Saugrohrsystem für Motoren verwendet, bei denen als Steuerorgan ein Doppelringventil i8 dient. In diesem Fall ist in den Übergangsstutzen i9 des Ansaugrohres 20 ein mittlerer Strömungskegel 2i, ferner zwischen den Ringen des Steuerorgans ein entsprechender Strömungskörper 22 eingebaut.
• Die Abb. 5 bis 8 behandeln drei Anwendungsfälle des Saugrohrsystems bei Schräganströmung des Steuerorgans. In Abb. 5 ist ein Ringventil 23 verwendet, das durch das Saugrohr 24 mit anschließendem Übergangsstutzen 25 schräg angeströmt wird. Der in den Stutzen 25 eingebaute kegelige Ströniungskörper 26 ist dabei zur Strömungsrichtung hin derart geneigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit über dem Ventilringumfang gleichbleibt. In Abb. 6 dient als Steuerorgan ein Mehrklappenventil 27. Auch hier sind Ansaugrohr 28 und Übergangsstutzen 29 geneigt angeordnet, während der Querschnitt des Stutzens 29 in der Strömungsrichtung stetig, und zwar von einerVentilklappe3o zur anderen, jeweils um den Durchtrittsquerschnitt der geöffneten Klappe abnimmt. Um Wirbelbildungen am Übergang vom Stutzen 29 zum Steuerorgan zu vermeiden, öffnen sich die Ventilklappen 30 in der Strömungsrichtung.
• Im Ausführungsbeispiel nach Abb.7 und 8 befindet sich zwischen dem Ansaugrohr 33 und dem nicht dargestellten Ringventil (Steuerorgan) zur Leitung und Umlenkung der Luft bzw. des Luftgemisches das Spiralgehätise 31, das sich gegen sein Ende zu verjüngt. Der Ringschlitz 32 als Durchtrittsöffnung zum Laderaum hat einen größeren freien Querschnitt als das Ansaugrohr 33, wie es bei einer Diffusorwirkung angestrebt wird. Betrachtet man die vom Ansaugrohr 33 kommende Luft in Strömungsrichtung, so zeigt sich, daß ein Teil der in die Spirale eintretenden Luft zu Beginn des Ringschlitzes in den Laderaum überströmt. So wird nicht die gesamte Luft die Spirale bis zum Ende durchströmen, sondern der Kreisquerschnitt der Spirale vermindert sich stetig um den Teil des Querschnittes des Ringspaltes 32, der bereits von dem obenerwähnten Luftanteil passiert worden ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vor dem Ansaugventil oder den Ansaugschlitzen von intermittierend arbeitenden Brennkraftmaschinen angeordnetes, zum Ansaugen von Luft oder Brennstoffluftgemisch dienendes Rohrsystem, das an der Stelle, wo es zum Laderaums bzw. in einen Ventilkörper oder in ein Steuerorgan übergeht, diffusorartig ausgebildet ist, um zu erreichen, daß die durch die Kolbenbewegung beschleunigte Luft nach Beendigung bzw.Umkehr der Kolbenbewegung infolge ihrer Massenwirkung die Ladung des Arbeitszylinders oder der Ladeorgane, beispielsweise des Kurbelkastens, über das durch die Kolbenbewegung bedingte Maß hinaus vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß in die diffusorartige Übergangsstelle bzw. am Übergang zwischen Saugrohr und Steuerorgan strömungsbegünstigende Leitkörper derart eingebaut sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den Querschnittsübergängen und den Ventilquerschnitten bzw. dem Ouerschnitt des Steuerorgans gleich groß oder annähernd gleich groß ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Ringventilen (8) im diffusorartig ausgebildetenÜbergangsstutzen des Saugrohres (9) auf den Ventilringen kegelförmige Strömungskörper (i I) angebracht sind, die einen stetigen Querschnittsübergang zu den Ventilen ermöglichen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Mehrfachringventilen (18) auch zwischen den Ringen des Ventils ein entsprechender Strömungskörper (22) im diffusorartig ausgebildeten Übergangsstutzen des Saugrohres angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schräganströmung des Ventils der Übergangsstutzen als über demRingventil auslaufendes Spiralgehäuse (31) ausgebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei schräg angeströmten Klappenventilen (27) die in Strömungsrichtung erfolgende Ouerschnittsabnahme im Übergangsstutzen (29) über die Länge von einer Klappe (30) zur nächsten dem Durchtrittsquerschnitt der geöffneten Klappe entspricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 802733, 755983, 727786, 716990, 715737, 704914, 655874,