DE2126368A1

DE2126368A1 - Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2126368A1
Application number: DE19712126368
Authority: DE
Inventors: Roy E. Livonia Mich. Diehl (V.St.A.)
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-05-27
Publication date: 1972-01-05
Also published as: JPS5119094B1; CA947166A; FR2100026A5; GB1291962A; US3678905A

Description

Patentanmeldung
Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren mit im Zylinderkopf verlaufenden, im wesentlichen voneinander getrennten Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen, die zu einem gemeinsamen Einlass-Tellerventil eines Verbrennungsraumes führen.

Doppel-Ansaugsysteme der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. Diese Doppel-Ansaugsysteme bestehen aus einer Primär-Ansaugleitung mit geringerem Querschnitt und einer Sekundär-Ansaugleitung mit grösserem Querschnitt, die beide mit einem Vergaser und einem Einlassventil in Verbindung stehen. Bei diesen bekannten Systemen wird der Verbrennungsraum bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors im Leerlauf oder unter normalen Betriebsbedingungen über die primäre Ansaugleitung mit geringerem Querschnitt mit Treibstoff-Luft-Gemisch versorgt, während bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors unter schweren Betriebsbedingungen, wie sie bei hoher Belastung und scharfer Beschleunigung bei weit geöffneter Drosselklappe auftreten, der Verbrennungsraum Über die Sekundär-Ansaugleitung mit einem zusätzlichen Treibstoff-Luft-Gemisch oder zusätzlicher Luft versorgt wird.

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Diese Doppel-Ansaugsysteme weisen verschiedene Vorteile gegenüber den herkömmlichen Einfach-Ansaugsystemen auf, wie sie heute bei Verbrennungsmotoren verwendet werden, bei denen eine einzige Ansaugleitung von einem Vergaser zu einem Einlassventil in einem Verbrennungsraum führt. Bei Leerlauf und normalen Betriebsbedingungen ist die luftströmung durch die Primär-Ansaugleitung mit geringerem Querschnitt ausreichend hoch, um den Treibstoff völlig mit der Luft zu vermisohen und um alle Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors mit im wesentlichen dem gleichen Treibstoff-Luft-Gemisch zu versorgen. Diese gute Mischwirkung ergibt eine vollständigere Verbrennung des Treibstoffes in Jedem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors, wodurch der Wirkungsgrad des Motors verbessert wird und die Ausscheidung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd verringert wird.

Um das Maximum der obengenannten Vorteile eines Doppel-Ansaugsystems zu erzielen, ist es erforderlich, die im wesentlichen voneinander getrennten Primär- und Sekundäransaugleitungen im Bereich des Einlassraumes des Einlassventiles bei Schließstellung des Ventiles vollständig voneinander zu trennen. Wird dies nicht erreicht, wie es bei vielen der bekannten Doppel-Ansaugsysteme der Fall ist, so kann durch die Primär-Ansaugleitung strömendes Treibstoff-Luft-Gemisch über die Sekundär-Ansaugleitung in einen anderen Verbrennungsraum des Motors gelangen, wodurch die Geschwindigkeit der Strömung des Treibstoff-Luft-Gemisches in der Primär-Ansaugleitung verringert wird. Dadurch werden die erzielbaren Vorteile verringert, d. h. es wird ein weniger gleiehmässiges Treibstoff-Luft-Gemisch für jeden der Verbrennungsräume erzielt, wodurch der Wirkungsgrad des Motors verringert und. die Ausscheidung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd erhöht wird.

Mit anderen Worten, damit ein Doppel-Ansaugsystem bei höchster Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit betrieben werden kann, muss eine gute, wenn nicht sogar eine luftdichte Abdichtung zwischen der Primär- und Sekundär-Ansaugleitung vorhanden sein, wenn sich das Einlassventil in seiner Schließstellung befindet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Doppel-Ansaugsystem der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese vollständige Abdichtung von Primär- und Sekundär-Ansaugleitung bei geschlossenem Einlassventil erzielt wird.

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Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem der zwischen der Ventilschaftführung und dem Ventilsitz liegende Einlassraum durch einen sich etwa senkrecht zum Ventilschaft erstreckenden Teil der die beiden Ansaugleitungen trennenden Wand etwa senkrecht zur Ventilachse aufgeteilt ist, dieser Teil eine konzentrisch zur Ventilschaftführung und dem Ventilsitz liegende Bohrung von geringerem Durchmesser als die Ventilbohrung aufweist und diese Bohrung das obere Ende einer Rohr- oder Zylinderbuchse aufnimmt, deren unteres Ende in Schließstellung des Ventiles nahezu bzw voll gegen den. Rücken des Ventiltellers anliegt.

Die Prieär-Ansaugleitung umfasst hierbei die Rohr- oder Zyliaderbüchse vorzugsweise in Form eines Ringkanales.

Die Rohr- oder Zylinderbüchse ist hierbei vorzugsweise mittels eines Presssitzes in der Bohrung befestigt.

Durch die erfindungsgemässe Konstruktion wird die Primär-Ansaugleitung vollständig von der Sekundär-Ansaugleitung getrennt, wenn sich das Einlassventil in seiner Schließstellung befindet. Öffnet das Einlassventil, so strömt Treibstoff-Luft-Gemisch im Ringkanal um den Aussenumfang der Rohr- oder Zylinderbuchse und erhält hierdurch eine Drallbewegung. Das zusätzliche Treibstoff-Luft-Geatisch oder die zusätzliche Luft aus der Sekundär-Ansaugleitung strömt axial ZUK Ventilschaft durch die Rohr- oder Zylinderbuchse in den Verbrennungsraum und wird von der Drallbewegung des Treibstoff-Luft-Gemisches aus der Primär-Ansaugleitung erfasst. Die beiden Gemischanteile werden hierbei innig miteinander vermischt, wodurch eine vollständige Verbrennung erzielt wird, bei der die la Treibstoff enthaltenen Kohlenwasserstoffe restlos verbrannt werden.

Die erfindungsgemässe Befestigung der Rohr- oder Zylinderbüchse in der Bohrung mittels eines Preßsitzes ergibt einen wesentlichen Vorteil. Nützen sich die Dichtflächen ae Ventilteller und am Ventilsitz im normalen Betrieb des Verbrennungsmotors fortschreitend ab, so tritt der Ventilteller etwas tiefer in die Ventilbohrung im Zylinderkopf ein.

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Der Ventilteller wird hierbei gegen das untere Ende der Rohr- oder Zylinderbuchse anschlagen und diese in der Bohrung etwas verschieben. Das äusserst geringe Spiel zwischen dem Ventilteller und dem unteren Ende der Rohr- oder Zylinderbüchse kann somit während der gesamten Betriebsdauer des Verbrennungsmotors auf dem gewünschten niedrigen Wert gehalten werden.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den Ansaugkrümmer und den ^ Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors gemäss der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Schnitt durch einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors gemäss der Erfindung bei geschlossenem Einlassventil.

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Teilschnitt ähnlich wie Fig. 2 bei geöffnetem Einlassventil.

Fig. K zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2. Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 2.

ψ In Fig. 1 ist ein Ansaugkrümmer mit 10 bezeichnet, der eine Primär-Ansaugleitung 12 von geringerem Querschnitt und eine Sekundär-Ansaugleitung 14 von grösserem Querschnitt aufweist. Ein Vergaser 16 mit einer Drosselklappe l8 versorgt die Primär-Ansaugleitung 12 über ein Rohr 20 mit Treibstoff-Luft* Gemisch. Ein anderer Teil des Vergasers 16 weist eine weitere Drosselklappe 22 auf, über die die Sekundär-Ansaugleitung 14 entweder mit einem zusätzlichen Treibstoff-Luft-Gemisch oder mit zusätzlicher Luft versorgt werden kann.

Der Ansaugkrümmer 10 ist mit einem Zylinderkopf 24 auf der linken Seite und / 21. Mai 1971 - 5 - .

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mit einem Zylinderkopf 26 auf der rechten Seite verbunden, da es sich bei dem gezeigten Verbrennungsmotor um einen V-Motor handelt.

Die Erfindung wird mit Bezug auf den linken Teil der Pig. 1 und mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben.

Der Zylinderkopf 24 ist mit einer Primär-Ansaugleitung 28 und einer Sekundär-Ansaugleitung 30 versehen, die mit ihren entsprechenden Primär-Ansaugleitungen 12 bzw Sekundär-Ansaugleitungen 14 im Ansaugkrümmer 10 in Verbindung stehen.

Die Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen 28 und 30 enden im Einlassraum eines Einlassventiles 32, dessen Ventilschaft 34 in herkömmlicher Weise in einer Ventilschaftführung 36 im Zylinderkopf 24 hin und her verschiebbar gelagert ist und dessen Ventilteller 38 mit einer Ventilfläche 4o gegen einen Ventilsitz 42 im Zylinderkopf 24 anliegt.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, schliesst der Zylinderkopf 24 einen im Zylinderblock 44 durch die Zylinderbohrung 46 und den Kolben 48 begrenzten Verbrennungsraum 50 ab. Im Zylinderkopf 24 ist in bekannter Weise eine Zündkerze 52 zum Entzünden des über das Einlassventil 32 in den Verbrennungsraum 50 gelangenden Treibstoff-Luft-Gemisches angeordnet.

Der Zylinderkopf 24 weist zwischen der Ventilschaftführung 36 und dem Ventilsitz 42 einen Einlassraum 53 auf, der durch einen sich etwa senkrecht zum Ventilschaft 34 erstreckenden Teil der die beiden Ansaugleitungen 28 und 30 trennenden Wand etwa senkrecht zur Ventilachse aufgeteilt ist. Dieser Teil der trennenden Wand ist mit einer konzentrisch zur Ventilschaftführung 36 und dem Ventilsitz 42 liegenden Bohrung 54 versehen, in der das obere Ende 58 einer Rohr- oder Zylinderbüchse 56 aufgenonmen wird, deren unteres Ende 60 in Schließstellung des Einlassventiles 32 nahezu bzw voll gegen den Rücken des Ventiltellers 38 anliegt. Die Primär-Ansaugleitung 28 umfasst hierbei die Rohr- oder Zylinderbuchse 56 in Form eines Ringkanales 62.

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Die Rohr- oder Zylinderbüchse 56 ist hierbei vorzugsweise mittels eines Preßsitzes in der Bohrung 54 befestigt.

Aus den Fig. 2, 4 und 5 ist das Einmünden der Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen in den Einlassraum 53 zu ersehen. Die Sekundär-Ansaugleitung 30 steht hierbei am oberen Ende 58 der Rohr- oder Zylinderbüchse 56 in unmittelbarer Verbindung mit dem Inneren der Rohr- oder Zylinderbüchse 56· Die Primär-Ansaugleitung 28 umfasst die Rohr- oder Zylinderbüchse 56 in Form eines Ringkanales 62, der an einem Ende durch einen Vorsprung 64 im Zylinderkopf begrenzt ist, wodurch das aus der Primär-Ansaugleitung 28 kommende Treibstoff-Luft-Gemisch nur in Richtung entgegen dem Uhrzeiger in den Ringkanal 62 einströmen kann und somit in eine Drallbewegung versetzt wird, siehe Pig. 5.

Öffnet das Einlassventil 32, wie in Fig. 3 gezeigt, so strömt das Treibstoff-Luft-Gemisch aus der Primär-Ansaugleitung 28 über den Ringkanal 62 mit einer Drallbewegung in den Verbrennungsraum 50 ein. Das zusätzliche Treibstoff-Luft-Gemisch oder die zusätzliche Luft aus der Sekundär-Ansaugleitung 30 strömt axial durch die Rohr- oder Zylinderbüchse 56 in den Verbrennungsraum 50 und wird durch die Drallbewegung des sie umfassenden Gemischanteiles aus der Primär-Ansaugleitung 28 erfasst und verwirbelt. Diese intensive Verwirbelung der beiden Gemischanteile sorgt für eine vollständige Verbrennung ^ der im Treibstoff enthaltenen Kohlenwasserstoffe.

In den in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen 28 und 30 sowie die Bohrungen 36, 54 und 42 im Zylinderkopf24 angegossen. Die Bohrungen 36, 54 und 42 können hierbei durch ihre koaxiale Anordnung in einem einzigen Arbeitsvorgang mit einem Bohrkopf mit mehreren Schneidkanten bearbeitet werden. Nach dieser Bohroperation muss nurmehr die Rohr- oder Zylinderbüchse 56 in. die Bohrung 54 so eingepresst werden, dass ihr unteres Ende 60 nur in einem äusserst geringen Abstand oder vorzugsweise unmittelbar gegen den Rücken des Ventiltellers 38 des Einlassventiles 32 anliegt.

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Bei einer Abnützung der Dichtfläche 40 am Ventilteller 58 sowie des Ventilsitzes 42 iiB Zylinderkopf 24 bei normalem Betrieb tritt das Einlassventil in seiner Schließstellung mehr und mehr in den Zylinderkopf 24 ein. Sobald dies auftritt, wird der Ventilteller 38 gegen das untere Ende 60 der Rohroder Zylinderbuchse 56 anschlagen und diese in der Bohrung 54 etwas weiter eintreiben. Dieses Eintreiben wird durch die Befestigung der Rohr- oder Zylinderbuchse 56 mittels eines Preßsitzes in der Bohrung 54 ermöglicht.

Die erwünschte vollständige Abdichtung zwischen der Primär- und Sekundär-Ansaugleitung 28 und 30 des Doppel-Ansaugsystemes im Bereich des Einlassraumes 53 des Einlassventiles 32 kann somit während der gesamten Lebensdauer des Verbrennungsmotors aufrecht erhalten werden.

Durch diese vollständige Abdichtung wird ein Abströmen des Treibstoff-Luftßemisches in der Primär-Ansaugleitung 28 über die Sekundär-Ansaugleitung und die Sekundär-Ansaugleitung 14 im Ansaugkrümmer 10 von Verbrennungsräunen, bei denen die Einlassventile geschlossen sind, zu Verbrennnungsräumen, bei denen die Einlassventile geöffnet sind, verhindert. Jeder Verbrennungsraum 50 wird daher ein gut verwirbeltes Treibstoff-Luft-Gemisch der gleichen Treibstoff-Luft-Zusammensetzung im Leerlauf und bei normalen Betriebsbedingungen erhalten. Es ist daher möglieh, den Verbrennungsmotor mit hohen Luft-Treibstoff-Verhältnissen zu betreiben, wodurch der hohe Luftanteil zusanoen mit der intensiven Verwirbelung mit dem Treibstoff eine vollständige Verbrennung ermöglicht, bei der die Ausscheidungen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyden stark verringert ist. Der grosse Luftanteil senkt weiterhin die Verbrennungstemperatur, wodurch die Ausscheidung von Stickoxyden verringert wird.

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Claims

Patentansprüche

Doppel-Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren, mit im Zylinderkopf verlaufenden, im wesentlichen voneinander getrennten Primär- und Sekundär-Ansaugleitungen, die zu einem gemeinsamen Einlass-Tellerventil eines Verbrennungsraumes führen, d a d"u r c h gekennzeichnet, dass der zwischen der Ventilschaftführung (36) und dem Ventilsitz (42) liegende Einlassraum (53) durch einen sich etwa senkrecht zum Ventilschaft (34) erstreckenden Teil der die beiden Ansaugleitungen (28 und 30 ) trennenden Wand etwa senkrecht zur Ventilachse aufgeteilt ist, dieser Teil eine konzentrisch zur Ventilschaftführung (36) und dem Ventilsitz (42) liegende Bohrung (54) von geringerem Durchmesser als die Ventilbohrung aufweist und diese Bohrung (54) das obere Ende (58) einer Rohr- oder Zylinderbüchse (56) aufnimmt, deren unteres Ende (60) in Schließstellung des Einlassventiles (32) nahezug bzw voll gegen den Rücken des Ventiltellers (58) anliegt.
2. Doppel-Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Ansaugleitung (28) die Rohr- oder Zylinderbüchse (56) in Form eines Ringkanales (62) umfasst.

3· Doppel-Ansaugsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Rohr- oder Zylinderbüchse (56) mittels eines Preßsitzes in der Bohrung (54) befestigt ist.

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