DE4031886A1 - Saugrohr einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Saugrohr zur Verbindung eines Ansaugkanals eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit einem Sammler oder der Umgebung, in dessen Verlauf eine Düse angeordnet ist.

Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit abgestimmten Saugsy­ stemen besteht das Saugrohr aus zylindrischen und düsenförmi­ gen Rohrstücken, durch deren Abmessungen die Drehmomentcharak­ teristik und die Leistungsfähigkeit des Motors bestimmt wird.

Bei Motoren mit hohen Nennleistungen ist die optimale Zylin­ derfüllung bei den bekannten Lösungen nur auf ein sehr schma­ les Drehzahlband beschränkt. Im unteren und mittleren Dreh­ zahlbereich verlieren sie stark an volumetrischem Liefergrad und damit an Leistung. Der Grund dafür liegt in den gasdynami­ schen Vorgängen innerhalb des Saugrohres, die auf hohe Gasge­ schwindigkeiten angewiesen sind. Um bei hohen Drehzahlen gleichzeitig die Druckverluste durch die Wandreibung gering zu halten, muß deshalb das Saugrohr mit relativ großen Quer­ schnitten versehen werden. Dadurch wird aber die Gasdynamik bei niedrigen Drehzahlen stark vermindert.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Saugrohr der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem sich auch bei niedrigeren Drehzahlen eine hohe Gasdynamik er­ gibt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Saugrohr im Bereich seines dem Sammler oder der Umgebung zugekehrten Endbereiches einen Ansaugtrichter und einen an dessen Ein­ schnürung unmittelbar anschließenden Diffusor aufweist, dessen erweitertes Ende mit dem Einlaß einer Düse in Verbindung steht, deren Öffnung dem Flanschdurchmesser des Ansaugkanals des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine entspricht.

Durch den engen Querschnitt am Ende des Ansaugtrichters ergibt sich eine hohe Gasdynamik. Dabei wird durch den Ansaugtrichter auch erreicht, daß das Gasgemisch, bzw. die Luft weitgehend verlustfrei in das übrige Saugrohr einströmt.

Der an den Ansaugtrichter anschließende Diffusor bewirkt einen leichten Druckanstieg, wobei gleichzeitig durch die Erweite­ rung des Querschnittes die Strömungsverluste als Folge der Rohrreibung verringert werden. Durch die Düse kommt es zu ei­ ner Bündelung des Luft- bzw. Gasstromes auf den Durchmesser des Anschlusses des Zylinderkopfes, wobei die Düse gleichzei­ tig die Strömungsgeschwindigkeit vor dem Einlaßkanal erhöht und damit die Gasdynamik steigert.

Die Abstimmung der gasdynamischen Vorgänge auf die gewünschte Drehmoment- und Leistungscharakteristik des Motors ist dabei durch die Auslegung des Diffusors im Hinblick auf dessen Länge und die Durchmesser an dessen Enden und der Düse im Hinblick auf deren Länge und Einlaß- und Auslaßdurchmesser möglich.

Bei langen Saugrohren kann nach einem weiteren Merkmal der Er­ findung vorgesehen sein, daß der Diffusor über ein zylindri­ sches Rohrstück mit der Düse verbunden ist.

Durch diese Maßnahmen wird eine zu weitgehende Erhöhung des Volumens des Saugrohres vermieden, das sich bei einem direkten Anschluß des Difusors an die Düse bei größeren Längen des Saugrohres ergeben werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 schematisch zwei verschiedene Ausfüh­ rungsformen eines erfindungsgemäßen Saugrohres und

Fig. 3 ein Diagramm der errechnten Vollastwerte mit einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Saugrohr.

Bei dem Saugrohr 1 nach der Fig. 1 ist an dem Ansaugtrichter 2 der über die Länge l₁ eine rasche Verminderung des Durchmes­ sers d₁ an dessen Einlaßseite auf den Durchmesser d₂ bewirkt, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Strömungsgeschwindig­ keit des durch den Ansaugtrichter strömenden Gases führt.

An den Ansaugtrichter 2 schließt unmittelbar ein Diffusor 3 an, über dessen Länge l₂ sich der Durchmesser des Saugrohres 1 vom Durchmesser d₂ auf den Durchmesser d₃ vergrößert, wodurch es zu einer entsprechenden Erhöhung des Druckes kommt.

An diesen Diffusor 3 schließt eine Düse 4 unmittelbar an, die den Durchmesser d₃ über eine Länge l₄ den Durchmesser d₃ auf den Durchmesser d₄ vermindert, der gleichzeitig den Einlaß­ durchmesser des Ansaugkanals 5 darstellt. Dies führt zu einer entsprechenden Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des durch das Ansaugrohr strömenden Gases.

Das Ansaugrohr 1′ nach der Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 1 nur dadurch, daß zwischen dem Diffusor 3 und der Düse 4 ein zylindrisches Rohrstück 6 zwischengeschaltet ist, über dessen Länge l₃ die Strömungsverhältnisse praktisch gleichbleiben.

Für das Verhältnis v = d₃/d₂ soll dabei vorzugsweise ein Bereich 1 < v 1,8 gelten, wobei d₂ d₄ ist. Das Verhältnis der Längen l₁ bis l₄ ist stark vom Anwendungszweck und von den Durchmesserverhältnissen abhängig.

Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm, wo über der Drehzahl in Prozent der effektive Mitteldruck m aufgetragen ist. Die errechneten Vollastwerte eines Saugrohres nach der Erfindung, dessen Werte mit vollen Linien eingezeichnet sind, werden jenen und eines herkömmlichen Ansaugrohres gegenübergestellt, dessen Werte mit strichlierten Linien eingetragen sind. Die Fig. 3 zeigt, daß die Kurve der errechneten Vollastwerte über den gesamten Dreh­ zahlbereich erheblich gleichmäßiger verläuft als bei einem herkömmlichen Ansaugrohr.

Claims (3)

1. Saugrohr zur Verbindung eines Ansaugkanals eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit einem Sammler oder der Umge­ bung, in dessen Verlauf eine Düse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (1, 1′) im Bereich seines dem Sammler oder der Umgebung zugekehrten Endbereiches einen Ansaugtrichter (2) und einen an dessen Einschnü­ rung (d₂) unmittelbar anschließenden Diffusor (3) auf­ weist, dessen erweitertes Ende mit dem Einlaß der Düse (4) in Verbindung steht, deren Öffnung dem Flanschdurchmes­ ser (d₄) des Ansaugkanals (5) des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine entspricht ist.

2. Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (3) über ein zylindrisches Rohrstück (6) mit der Düse (4) verbunden ist.

3. Saugrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis v des ausgangsseitigen Durchmessers (d₃) des Diffusors (3) zur Einschnürung (d₂) 1 < v 1,8 gilt.