DE4119081C2 - Drallvorrichtung im Ansaugluftstrom eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drallvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Die Drallvorrichtung findet Anwendung in einem Verbrennungsmotor mit Zündkerzen, der entweder einen Vergaser aufweist oder als Motor mit Einspritzung ausgeführt ist, und in einem Dieselmotor mit Hochkompressionsselbstzündung.

Es ist bekannt, daß eine Erhöhung der Wirbelströmung in einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors die Flammausbrei­ tungsgeschwindigkeit erhöht, so daß eine vollständige Verbren­ nung erreicht wird. Dennoch gibt es eine Reihe von Problemen, die die Versuche der Erhöhung der Luftströmung begleiten, wie beispielsweise der Luftwiderstand oder dergleichen. Diese bekann­ ten Tatsachen sind im folgend genannten Stand der Technik aufge­ zeigt: z. B. beinhalten die japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 53-26 247, 59-11 722 und das US-Patent Nr. 43 09 969 eine ein­ fache turbulenzerzeugende Vorrichtung, die ein Einlaßventil um­ faßt, welches einen großen Einlaßwiderstand derart aufweist, daß die Verwirbelungsvorrichtung keinen gleichmäßigen Luftstrom er­ zeugt. Die japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 60-17 922 und 61-10 645, die US-Patente Nr. 44 24 777, 44 32 312 und 45 39 954 umfassen eine Vorrichtung, welche Schaufeln aufweist, die benach­ bart zum Einlaßventil angeordnet sind. Derartige Vorrichtungen weisen unterschiedliche Nachteile auf, so beispielsweise Luftwi­ derstand, verminderte Ansaugluft für den Zylinder, unterschiedli­ che Luftströmungen des Einlaßkrümmers und starke Vibrationen in­ folge unterschiedlicher Wirbelverhältnisse und -volumina der an­ gesaugten Luft. Die US-Patente Nr. 36 48 674 und 42 74 386 bein­ halten eine Drahtanordnung und Blattvorrichtung, die zwischen einem Vergaser und einem Einlaßkrümmer angeordnet sind. Dennoch weist die Vorrichtung eine hohe Reibung auf, so daß die Vorrich­ tung zu einer Reduzierung des Volumens der angesaugten Luft führt und nur für einen Benzinmotor des Vergasertyps eingesetzt wird.

Um derartige Probleme zu vermeiden, lehrt das US-Patent Nr. 49 62 642, welches für denselben Anmelder erteilt wurde, auf den auch die vorliegende Erfindung zurückgeht, ein Luftströ­ mungssystem für einen Verbrennungsmotor, das einen Luftfilter und eine Drallvorrichtung, die in diesem angeordnet ist, aufweist, wobei diese eine Mehrzahl von Blättern umfaßt, welche die Luft in eine Wirbelströmung versetzen und dabei die Eigen­ schaften der Luft-Kraftstoffmischung und die Motorleistung ver­ bessern. Dennoch weist dieses Strömungssystem grundsätzlich einen Unterdruck auf, der sich hinter den mehreren Blättern aus­ bildet und Luftströmungsreibungen infolge der Luftwirbel indu­ ziert, so daß das Luftströmungssystem unterschiedliche Nachteile aufweist, so z. B. eine Abnahme der angesaugten Luft, geringere Leistung und keine Kraftstoffersparnis.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verwirbelungs­ vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der angesaugte Luftstrom vergrößert wird, die Leistung des Motors erhöht wird und gleichzeitig Kraftstoff gespart wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Drallvorrichtung an die Hand gegeben wird, der mehrere geschlitzte Blätter mit zumindest einem länglichen in diesen angeordneten Schlitz aufweist.

Ein Vorteil der Verwirbelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Behinderung der Luftströmung minimiert wird und daß sie das Anhaften von Kraftstoff an der Wand des Ein­ laßsystems minimiert und die Erzeugung eines Unterdrucks hinter den Blättern verhindert. Das führt zu einer guten Vermischung von Luft und Brennstoff, mit einer guten Vergasung und feinen und gleichförmigen Brennstoffpartikelgrößen, was die Beschleuni­ gung des durch den Motor angetriebenen Fahrzeugs verbessert. Schon bei einer geringen Gaspedalbewegung ist der Betrag des ein­ gespritzten Kraftstoffs geringer, was zu einer Kraftstoffeinspa­ rung führt.

Weitere Vorteile und Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfin­ dung werden aus der nachfolgend wiedergegebenen ausführlichen Beschreibung sichtbar. Es versteht sich dennoch, daß die detail­ lierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Ver­ deutlichung angegeben werden, da sie nur eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform der Erfindung betreffen, während zahlreiche Abänderun­ gen und Modifikationen im Rahmen der Erfindung durch einen Durch­ schnittsfachmann ausgeführt werden können.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine Verwirbelungsvorrich­ tung für einen Verbrennungsmotor, welche einen Grundkörper auf­ weist und eine Mehrzahl von geschlitzten Blättern, die radial von dem Grundkörper abstehen, wobei diese zumindest einen längli­ chen Schlitz aufweisen, um die Luftströmung zu vergrößern und den Luftwiderstand zu vermindern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgen­ den anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt des Luftströmungssystems der Drallvorrichtung für einen Verbrennungsmo­ tor gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2(A) eine perspektivische Ansicht einer Verwirbelungs­ vorrichtung einer Mehrzahl von Blättern, in wel­ chen zumindest ein Schlitz angeordnet ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2(B) eine perspektivische Ansicht einer anderen Verwir­ belungsvorrichtung, die mehrere Blätter mit zumin­ dest einen in diesen angeordneten Schlitz auf­ weist, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3(A) einen Luftstrom, um eine konventionelle Verwir­ belungsvorrichtung;

Fig. 3(B) einen Luftstrom, um die Drallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4 eine Frontansicht von Blättern der Verwirbelungs­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wel­ che zumindest einen länglichen darin angeordneten Schlitz aufweisen.

Unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten bevor­ zugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist gemäß Fig. 1 der Ventilator 3 um das Zentrum des Luftfilters 2 angeord­ net, um die Luft in eine Wirbelströmung zu versetzen. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Verwirbelungsvorrichtung 3, die eine Mehrzahl von Blättern 3′ aufweist, in den Teil zwischen dem Vergaser 7 und dem Einlaßkrümmer 8 in gleicher Richtung angeord­ net sein, um die Stärke des Wirbelluftstroms zu erhöhen, die re­ duziert werden kann, während die verwirbelte Luft am Vergaser 7 vorbeistreicht.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist eine zusätzliche Verwirbelungsvor­ richtung 3 in den Eintrittsteil des Auslaßkrümmers in gleicher Richtung eingesetzt, um die Verwirbelung des Abgases zu verbes­ sern. Darüber hinaus verhindert das Verwirbeln des Abgases einen Gegendruck, wodurch eine vollständige Abgasabführung und eine stärkere Ansaugkraft resultiert. Die Drallvorrichtung 3 kann aus flexiblem Material hergestellt werden.

Der Luftfilter 2 ist mit dem Motorgehäuse 1 einer Kraftstoffver­ brennungsmaschine über einen Vergaser 7 und einen Ansaugkrümmer 8 (Fig. 1) verbunden. Der Motorkörper 1 ist mit einem Abgaskrüm­ mer 9 verbunden. Die Drallvorrichtung 3 ist in die Innen­ seite des Luftfilters 2 über einen Bolzen und eine Flügelmutter (nicht dargestellt) eingesetzt und gehalten. Wie in den Fig. 2(A) und 2(B) dargestellt umfaßt die Drallvorrichtung 3 eine Scheibe oder einen zylindrischen Körper 3a, 3b und eine Mehrzahl von Blättern 3′, die radial von dem Körper abstehen, wobei sie zumindest einen länglichen Schlitz 3′′ darin angeord­ net aufweisen.

Wie in Fig. 4 dargestellt weist jedes der Blätter zumindest einen länglichen Schlitz 3′′ auf. Der Schlitz 3′′ ist vertikal oder horizontal oder vertikal und horizontal in den Blättern an­ geordnet. Wie in den Fig. 3(A) und 3(B) dargestellt, bildet die Luftströmung gemäß der konventionellen Luftverwirbelungsvor­ richtung die Zone 5 mit Unterdruck und der Wirbelströmung 6, wel­ che sich hinter den mehreren Blättern (Fig. 3(A)) ausbildet.

Dagegen wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Luftströmung an der Ausbildung der Unterdruckzone und der Wirbelströmung hin­ ter den mehreren Blättern 3′ gehindert (Fig. 3(B)).

Wenn im Betrieb die Kolben 10 und Einlaßventile 11 nach unten bewegt werden, wird die durch das Luftfilterelement 2′ gefilter­ te Luft durch die Blätter 3′ der Drallvorrichtung 3 in­ folge eines abgesenkten Drucks in der Verbrennungskammer 4 ver­ wirbelt. Eine Drehträgheitskraft bewirkt eine hohe Dichte der Luft, welche in die Verbrennungskammer hin verdichtet wird. Zu diesem Zeitpunkt werden im Vergaser 7 des Kraftstoffverbrennungs­ motors Kraftstoffpartikel im Zentrum der Wirbelströmung gesam­ melt, um den Kraftstoff und die Luft gleichförmig zu vermischen. Und das Zentrum der Wirbelströmung bewegt sich sehr schnell, so daß der Kraftstoff nicht an der Ansaugleitung anhaftet und zu einem guten Reaktionsverhalten des Motors auf ein Niederdrücken des Gaspedals führt. Darüber hinaus ist die Wirbelströmung in der Verbrennungskammer 4 kontinuierlich aufrechterhalten, so daß die Wirbelströmung kontinuierlich in dem Abgaskrümmer 9 aufrecht­ gehalten wird. Dadurch ist in der Brennkammer 4 die Verbrennungs­ zone gleichmäßig verteilt und der Brennstoff wird vollständig verbrannt, wobei Geräuschentwicklung, Vibrationen und Abrasion unterdrückt werden, was zu einer längeren Motorstandzeit und zu höherer Motorleistung führt. Die schnelle Verbrennung ist nütz­ lich für ein verbessertes Zündkerzentiming und führt zu einer saubereren Verbrennung, geringerer Luftverschmutzung und zu Kraftstoffeinsparung. Die Verbrennungsprodukte (Kohlenstoff und Oxide) sind im Zentrum der Verbrennungskammer konzentriert und können leicht ausgestoßen werden, wobei eine Kohlenstoffansamm­ lung in der Verbrennungskammer verhindert werden kann, die zu einer Motorabnutzung führen kann. Die Verwirbelung kann in der­ selben Richtung fortgesetzt werden, ohne irgendeinen Eingangswi­ derstand zu dem Zeitpunkt, an welchem das Gas die Verbrennungs­ kammer verläßt.

Wenn die Drallvorrichtung, welche mehrere Blätter mit zumindest einem länglichen darin angeordneten Spalt aufweist, in dem Luftfilter angeordnet ist, kann die Kohlenmonoxid (CO) Gas­ konzentration bis zu 17% bei Motorleerlauf vermindert werden. Die Motorleistung kann bis zu 11% erhöht werden. Die Kraft­ stoffersparnis kann um ca. 6% verbessert werden und die NO_x Kon­ zentration kann bis zu 5% reduziert werden. Diese Daten wurden berechnet und gemessen durch das nationale Koreanische Industrie­ forschungsinstitut.

Claims (7)

1. Drallvorrichtung im Ansaugluftstrom eines Verbrennungsmotors des Luftfilters in Form eines zentralen Grundkörpers mit einer Anzahl von Blättern, welche etwa radial von dem Grundkörper abstehen und der Strömung auf dem Weg in das Saugrohr einen Drall erteilen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt mindestens einen quer zur Strömungsrichtung ausgebildeten Schlitz aufweist, um die Ausbildung eines Unterdruckgebietes mit örtlicher Wirbelbildung im Strömungsschatten eines Blattes zu verhindern.

2. Drallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine längliche Schlitz in der Mehrzahl der Blätter der Drallvorrichtung horizontal ausgerichtet ist.

3. Drallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine längliche Schlitz in der Mehrzahl der Blätter der Drallvorrichtung vertikal ausgerichtet ist.

4. Drallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mehrzahl der Blätter der Drallvorrichtung zumindest ein horizontaler länglicher Schlitz und ein vertikaler länglicher Schlitz ausgebildet sind.

5. Drallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper zylindrisch ausgebildet ist.

6. Drallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallvorrichtung in einem Luftfilter angeordnet ist.

7. Drallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter innen in dem Luftfilter angeordnet sind.