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Ansaugeinrichtung bei Brennkraftmaschinen
Für die Leistung einer Brennkraftmaschine ist bekanntlich die Höhe der Luftfüllung der Zylinder von entscheidendem Einfluss. Das Streben nach hohen Luftfüllungsgraden insbesondere bei schnellaufenden Motoren führte zur Anwendung von Ladegebläsen, mit welchen im Verein mit entsprechenden Steuerungsmassnahmen für die Ein- und Auslasseinrichtungen der Brennkraftmaschine eine gewisse Überladung der Zylinder mit Luft bzw. Gemisch erreicht wurde.
Der Aufwand für solche Einrichtungen ist jedoch beträchtlich, weshalb sie insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei welchen der Herstellungspreis entscheidend ist, nicht Anwendung finden. Eine andere Methode der Verbesserung der Luftfüllung, die insbesondere für schnellaufende Maschinen von Bedeutung ist, benutzt die Gasschwingungen innerhalb des Ansaugsystems der Brennkraftmaschine, die bei entsprechender Ausbildung der Ansaugeinrichtungen durch Ausnutzung von Verdichtungswellen des Ansaugluftstromes innerhalb der Ansaugleitung dazu führen können, dass sich ohne Verwendung eines Ladegebläses in den Zylindern eine besonders günstige Füllung und unter Umständen sogar eine gewisse Aufladung einstellt.
Eine wesentliche Voraussetzung für die Ausnutzung dieses Effektes ist die Abstimmung des Ansaugsystems auf die baulichen und betrieblichen Merkmale der betreffenden Brennkraftmaschine. Dabei ergibt sich die Notwendigkeit, verhältnismässig lange Zuleitungen für die Ansaugluft unterzubringen.
Dieser Forderung kann beim neuzeitlichen Brennkraftmaschinenbau nur schwer und mit grossem Aufwand entsprochen werden, weil die Unterbringung der Brennkraftmaschine mit allen Hilfseinrichtungen auf kleinstem Raum von entscheidender Bedeutung ist. Hier Abhilfe zu schaffen, ist das Ziel der Erfindung.
Die Erfindung geht von bekannten Ausbildungsvorschlägen aus, nach welchen unter anderem zur Verlängerung der zu den Zylinderköpfen führenden Verbrennungsluftzuleitungen die über die Länge der Reihenbrennkraftmaschine reichende Luftverteilleitung durch je einen Ansaugstutzen mit dem Ansaugkanal jedes einzelnen Zylinders verbunden ist.
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derreihen oder-ebenfalls in Mittellage - über diesem V- Raum angeordnet ist. Zur Unterbringung mög- lichst langer Abzweigleitungen münden die Ansaugstutzen z. B. an der dem zugehörigen Zylinder gegen- überliegenden Seite der Ansaugleitung in diese ein und sind im Bogen über oder unter der Ansaugleitung zum zugehörigen Zylinder geführt.
Für alle diese Vorschläge ist charakteristisch, dass zumindest die Unter-oder Überführungsbogen der Ansaugstutzen je in einer Querebene der Brennkraftmaschine liegen, die zur Längsachse der Ansaugstutzen an der Ansaugleitung und am Zylinder in der Längsrichtung der Brennkraftmaschine um ein geringes versetzt sind. Es erfolgt der seitliche Ausgleich dieser Versetzung der beiden Mündungen des Ansaugstutzens durch eine Verziehung des gestreckten, im allgemeinen geradlinigen, Teiles der Ansaugstutzen, der an den Über- oder Unterführungsbogen anschliesst.
Da bei den bekannten Ausbildungsvorschlägen vor allem zur Unterbringung einer grossen Leitungslänge die gekrümmten Abschnitte der Ansaugstutzen in weitem Bogen um die Ansaugleitung herumgeführt sind, ist der Raumbedarf sehr gross und erreicht vor allem die Bauhöhe solcher Maschinen nach-
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teilig grosse Werte. Nur in einzelnen bekannten Vorschlägen, in welchen jedoch unzulänglicherweise überhaupt auf einen strömungsgerechten Übergang zwischen Ansaugstutzen und Ansaugleitung verzichtet ist, schliessen die Ansaugstutzen ohne Krümmer an die Ansaugleitung an.
Die Erfindung bricht erstmals mit der vorherrschenden Anschauung, dass einerseits für eine strömungsgerechte Ausbildung des Überganges zwischen Ansaugleitung und Ansaugstutzen und anderseits für die Unterbringung der notwendigen Leitungslänge umfangreiche Krümmer unerlässlich sind, wobei sie zugleich auch noch den ebenfalls bekannten Vorschlag abwandelt, die Rohrkrümmer der Ansaugstutzen derart um das Ansaugrohr zu legen, dass dessen Aussenwand zugleich einen Teil der Wandung der Rohrkrümmer der Ansaugstutzen bildet.
Der Grundgedanke der Erfindung, die sich sohin auf Ansaugeinrichtungen bei Brennkraftmaschinen mit in wenigstens einer Reihe angeordneten Zylindern und einem für alle Zylinder gemeinsamen, parallel zur Kurbelwelle liegenden geradlinig verlaufenden Ansaugrohr bezieht, das mit jedem Zylinder durch Ansaugstutzen verbunden ist, die mit einem Rohrkrümmer an das Ansaugrohr anschliessen, der das Ansaugrohr in Umfangsrichtung umgibt und an dessen Aussenwand liegt, besteht nun darin, dass die Längsachse jedes Rohrkrümmers nach einer Schraubenlinie um die Achse des Ansaugrohres verläuft.
Auf diese Weise ist die Unterbringung sehr langer Ansaugstutzen möglich ; so kann z. B. der Rohrkrümmer jedes Ansaugstutzens um das Ansaugrohr auch zweimal herumgeführt sein. Durch die grosse Ansaugrohrlänge lässt sich insbesondere im unteren Drehzahlbereich mehr Luft in den Zylinder bringen, was für die meist erwünschte Drehmomenterhöhung in diesem Drehzahlbereich günstig ist. Je nach der Steigung der Schraubenlinie, die die Achse des Rohrkrümmers des Ansaugstutzens beschreibt, folge eine Verminderung des Umlenkwinkels, unter dem der Übertritt der Luft von der Ansaugleitung in die Ansaugstutzen erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ansaugeinrichtungen für Brennkraftmaschinen mit V-förmig angeordneten Zylindern und im V-Raum zwischen den Zylinderreihen liegendem vorzugsweise einzigem Ansaugrohr die Schraubenlinien, nach welchen die Rohrkrümmer der Ansaugstutzen verlaufen, bei den beiden Zylinderreihen entgegengesetzte Steigung und vorzugsweise gleichgrosse Ganghöhe aufweisen.
In diesem Fall verlaufen die Rohrkrümmer einander gegenüberliegender Zylinder von den zylindersei- tigen Mündungen der Überführungsleitungen aus gesehen, paarweise aufeinander zu, wobei der Abstand dieser Krümmer voneinander so gering sein kann, dass die beiden Rohrkrümmer der Überführungsleitungen jedes Zylinderpaares in einem gemeinsamen, das Ansaugrohr wulstförmig umgebenden Gehäuseteil vereinigt sein können.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Krümmungsrichtung der Rohrkrümmer gleich der Krümmungsrichtung der zugehörigen Kanäle im Zylinderkopf sein, wodurch erfahrungsgemäss eine besonders widerstandsarme Verbrennungsluftführung erreicht ist.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Stirnansicht einer Reihenbrennkraftmaschine mit Ansaugstutzen, die in der Darstellung im Schnitt längs der nach einer Schraubenlinie verlaufenden Mittelachse des Anlaufstutzens veranschaulicht sind, Fig. 2 einen Teil der Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine in grösserem Massstab, Fig. 3 eine Ausführungsvariante, wie sie für V-Brennkraftmaschinen von Bedeutung ist, im
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Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind Einzelheiten der Brennkraftmaschinen, die mit dem Gegenstand der Erfindung nicht in unmittelbarem Zusammenhang stehen, in den Darstellungen weggelassen.
Gleiche Teile sind mit gleichen Ziffern bezeichnet.
Neben dem Motorgehäuse 1 und den Zylinderköpfen 2 liegt das gemeinsame Ansaugrohr 3.
Dieses trägt an seinem vorderen Ende einen Flansch 4, an dem der Luftfilter 5 befestigt ist. Die mit dem Ansaugrohr 3 vereinigten Ansaugstutzen für die Ansaugluft bestehen aus den Rohr krummem 6, die das Ansaugrohr unmittelbar und über seinen ganzen Umfang umschliessen und die sich in den tangential an die Aussenseite des Ansaugrohres anschliessenden Rohrstutzen 7 fortsetzen. Die Rohrstutzen 7 enden je in einem Mündungsflansch 8. Mittels der Flansche 8 ist das Ansaugrohr samt den an ihm angebrachten Einrichtungen, wie etwa dem Luftfilter, an das Motorgehäuse angeschlossen. Der Verlauf der Ansaugluftströmung ist durch die Pfeile 9 und 10 angedeutet.
Die für die Abstimmung des Ansaugluftsystems im Hinblick auf die Erreichung einer günstigen Zylinderfüllung massgebende Länge der Ansaugstutzen ist durch die Entfernung der Übertrittsöffnung 11, durch die die Luft das allen Zylindern gemeinsame Ansaugrohr 3 verlässt, von der Mündung im Flansch 8 bestimmt, wobei sich die Länge des als Rohrkrümmer ausgebildeten Teiles 6 der Ansaugstutzen aus der
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Abwicklung der Krümmer ergibt. Die Achsen der Ansaugstutzen verlaufen nach Schraubenlinien, wodurch die Länge der Ansaugleitungen für die einzelnen Zylinder noch einen grösseren Wert erreicht, als wenn die Achse der Ansaugstutzen in zur Ansaugleitung senkrechten Querebenen liegen würde.
Bei der in Fig. 3 und 4 durch ihre Umrisse dargestellten V-Brennkraftmaschine wird diese Ausbildung i mit besonderem Vorteil angewendet, weil sich hier durch entsprechende Wahl der Steigung und der Gang- höhe der Schraubenlinien, nach welchen die Ansaugstutzen zu gegenüberliegenden Zylindern führen, eine besonders günstige Ausnutzung des V-Raumes erreichen lässt. Weisen, wie insbesondere in Fig. 4 ersicht- lich, die zu der linken Zylinderreihe führenden Ausaugstutzen 14 und die zu den Zylindern der rech- ten Motorseite führenden Stützen 15 entgegengesetzte Steigung und gleiche Ganghöhe auf, so kommen ) die Rohrkrümmer der Ansaugstutzen jedes aus gegenüberliegenden Zylindern bestehenden Zylinderpaares so nahe nebeneinander zu liegen, dass sie vorteilhaft in einem gemeinsamen Wulst 16 des Ansaugrohres vereinigt sind.
Durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Inhalt der Erfindung noch nicht aus- geschöpft ; es sind vielmehr zahlreiche Änderungen insbesondere hinsichtlich der angewendeten konstruki tiven Mittel und gegebenenfalls hinsichtlich der baulichen Unterteilung zwischen dem Ansaugrohr und den
Ansaugstutzen möglich. Schliesslich bleibt es der konstruktiven Durchbildung der nur schematisch darge- stellten Anwendungsbeispiele vorbehalten, die für einen strömungsgünstigen Übergang der Ansaugluft beim
Austritt aus dem Ansaugrohr in die Ansaugstutzen zweckmässige Formgebung festzulegen.
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Intake device in internal combustion engines
As is well known, the amount of air in the cylinders has a decisive influence on the performance of an internal combustion engine. The pursuit of high degrees of air filling, especially in high-speed engines, led to the use of charge fans, which, in conjunction with appropriate control measures for the inlet and outlet devices of the internal combustion engine, achieved a certain overload of the cylinders with air or mixture.
However, the cost of such devices is considerable, which is why they are not used in particular for internal combustion engines in which the production price is decisive. Another method of improving the air filling, which is particularly important for high-speed machines, uses the gas oscillations within the intake system of the internal combustion engine, which, if the intake devices are designed accordingly, by utilizing compression waves of the intake air flow within the intake line, can lead to the fact that without using a Charging blower in the cylinders sets a particularly favorable filling and possibly even a certain charge.
An essential prerequisite for the utilization of this effect is the coordination of the intake system with the structural and operational features of the internal combustion engine concerned. This results in the need to accommodate relatively long supply lines for the intake air.
This requirement can be met only with difficulty and with great effort in modern internal combustion engine construction, because the accommodation of the internal combustion engine with all auxiliary devices in the smallest space is of decisive importance. The aim of the invention is to provide a remedy here.
The invention is based on known training proposals, according to which, inter alia, to extend the combustion air supply lines leading to the cylinder heads, the air distribution line extending over the length of the in-line engine is connected to the intake port of each individual cylinder by an intake port.
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derreihen or - also in the central position - is arranged above this V-space. In order to accommodate branch lines that are as long as possible, the suction nozzles open into e.g. B. on the opposite side of the suction line from the associated cylinder into this and are led in a curve above or below the suction line to the associated cylinder.
It is characteristic of all these proposals that at least the under or transfer bends of the intake manifold each lie in a transverse plane of the internal combustion engine, which are slightly offset from the longitudinal axis of the intake manifold on the intake line and on the cylinder in the longitudinal direction of the internal combustion engine. This offset of the two mouths of the intake manifold is laterally compensated for by a distortion of the elongated, generally straight, part of the intake manifold, which connects to the arch over or underpass.
Since, in the known training proposals, the curved sections of the intake manifold are led around the intake pipe in a wide arc, especially for accommodating a large length of pipe, the space requirement is very large and, above all, reaches the overall height of such machines.
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partly great values. Only in individual known proposals, in which, however, inadequately a flow-correct transition between the intake port and intake line is dispensed with, do the intake ports connect to the intake line without a bend.
The invention breaks for the first time with the prevailing view that on the one hand, for a flow-correct design of the transition between the intake line and the intake manifold and, on the other hand, for accommodating the necessary line length, extensive elbows are essential, while at the same time it also modifies the also known suggestion, the pipe elbow of the intake manifold in this way to lay the intake pipe so that its outer wall also forms part of the wall of the manifold of the intake manifold.
The basic idea of the invention, which thus relates to intake devices in internal combustion engines with cylinders arranged in at least one row and an intake pipe that runs parallel to the crankshaft and which is common to all cylinders and which is connected to each cylinder by intake ports that are connected to a pipe elbow Connecting the intake pipe, which surrounds the intake pipe in the circumferential direction and lies on its outer wall, now consists in that the longitudinal axis of each pipe bend runs along a helical line around the axis of the intake pipe.
In this way it is possible to accommodate very long intake ports; so z. B. the pipe elbow of each intake manifold around the intake pipe twice. The large intake pipe length means that more air can be brought into the cylinder, particularly in the lower speed range, which is beneficial for the mostly desired increase in torque in this speed range. Depending on the slope of the helical line that describes the axis of the pipe bend of the intake manifold, the deflection angle at which the air passes from the intake pipe into the intake manifold is reduced.
In a further embodiment of the invention, the intake devices for internal combustion engines with V-shaped cylinders and the preferably single intake pipe in the V-space between the rows of cylinders, the helical lines according to which the pipe bends of the intake manifold run, have opposite inclines in the two rows of cylinders and preferably the same pitch .
In this case, the pipe bends of opposing cylinders run towards each other in pairs when viewed from the cylinder-side openings of the transfer lines, the distance between these bends being so small that the two pipe bends of the transfer lines of each cylinder pair in a common, the suction pipe, bead-shaped surrounding housing part can be combined.
According to a further feature of the invention, the direction of curvature of the pipe bends can be the same as the direction of curvature of the associated channels in the cylinder head, whereby, according to experience, a particularly low-resistance combustion air duct is achieved.
In the drawings, the subject matter of the invention is shown schematically in exemplary embodiments.
1 shows an end view of an in-line internal combustion engine with an intake port, which are illustrated in the representation in section along the central axis of the start-up port running along a helical line, FIG. 2 shows a part of the side view of the internal combustion engine shown in FIG. 1 on a larger scale, FIG an embodiment, as it is important for V-internal combustion engines, in
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To improve clarity, details of the internal combustion engines that are not directly related to the subject matter of the invention are omitted from the illustrations.
The same parts are denoted by the same numbers.
The common intake pipe 3 is located next to the engine housing 1 and the cylinder heads 2.
This carries at its front end a flange 4 to which the air filter 5 is attached. The intake manifolds for the intake air combined with the intake pipe 3 consist of the curved pipe 6, which surround the intake pipe directly and over its entire circumference and which continue into the pipe connection 7 tangentially adjoining the outside of the intake pipe. The pipe sockets 7 each end in a mouth flange 8. By means of the flanges 8, the intake pipe and the devices attached to it, such as the air filter, are connected to the motor housing. The course of the intake air flow is indicated by arrows 9 and 10.
The length of the intake port, which is decisive for the coordination of the intake air system with a view to achieving a favorable cylinder charge, is determined by the removal of the transfer opening 11, through which the air leaves the intake pipe 3 common to all cylinders, from the opening in the flange 8, the length being determined formed as a pipe bend part 6 of the intake manifold from the
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Development of the manifold results. The axes of the intake manifold run according to helical lines, whereby the length of the intake lines for the individual cylinders is even greater than if the axis of the intake manifold were in transverse planes perpendicular to the intake line.
In the V-internal combustion engine represented by its outlines in FIGS. 3 and 4, this design i is used with particular advantage because here, by appropriate selection of the pitch and the pitch of the helical lines according to which the intake manifolds lead to opposing cylinders, a particularly favorable utilization of the V-space can be achieved. If, as can be seen in particular in FIG. 4, the exhaust ports 14 leading to the left cylinder row and the supports 15 leading to the cylinders on the right engine side have opposite inclines and the same pitch, then the pipe bends of the intake ports each come from opposite sides Cylinders existing cylinder pairs so close to each other that they are advantageously combined in a common bead 16 of the intake pipe.
The above-described exemplary embodiments have not yet exhausted the content of the invention; Rather, there are numerous changes in particular with regard to the constructive means used and possibly with regard to the structural subdivision between the intake pipe and the
Intake manifold possible. Ultimately, it is left to the structural design of the application examples shown only schematically, which for a flow-favorable transition of the intake air at
Determine the outlet from the intake pipe in the intake port, appropriate shape.