DE2060740C3 - Verfahren zum Beeinflussen der drehenden Luftschichten im Zylinder bzw. Brennraum einer luftverdichtenden Mehrzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

druck und im Auslaßsystem er· Unterdruck er- nunmehr kürzerer Zeit zeugt wird, und daß da£ Ablaßventil mit Entste- DraU erzeugenden Kanal.P hen diesei sich so ergebenden Druckdifferenz draU ist zum Erreichen einer während des Ansaughubes noch einmal geöffnet 35 besondere fur

S * ^{d EÜllaßVentil ge} tZ^tt

hohe

ΫνϊΐΗΐβ zur Durchführung des Verfahrens nach Anspmchl, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaßkanal dadurch vergrößerbar ist, daß die Auslaßkanäle von sich gegenseitig beeinflussenden Zylindern in an sich bekannter Weise zu einem gemeinsamen Auslaßrohr mit einem anschließenden Ausgleichbehälter (14) zusammengefaßt sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Ausiaßkanäle von jeweils drei, einen Zündabstand von 240° Kurbelwinkel aufweisenden Zylindern zu einem gemeinsamen Auslaßrohr zusammeneefaßtsind

Ablösung ^^

und die anschießende
mischung bewirkt

Bildung eines innigen

derlich, wenn die K

einen Strahl erfolgt.

Bei dem hier erwähnten
jeweils mehreren Zyhndem g

hinsichtlich seiner Lange derart

der Einlaß zeitlich so ge steuer-

Ansaugsystem b^im Ansaug^organg

hezu ausschließlich durch die K^ schleunigt bzw bewegt ^
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schleunigt bzw bewegt ^'^M daß spater nur der Massendruck der strömenden Luftsäule und Keine

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5. Vorrichtung zur Durchführung des Verf ahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, digkeit enUprechend beschleunigt wird. Die aufzuwendende Energie wird also dem ** gen, Hat to!Mta«aMDWijJ

saogiiystin v

tors^ksam &*nW Drosselorgan (26) höher Luftdrall tiüd Luftübefschuß im Zylinder venniedeti und ein draHfreier Rückfluß der Ab-T den Zylinder während der überschnei

S^Ä⁴⁰¹ ~ ^ ^de

beT UMaM des^ Ivfo- 60 der Vofgäng-ufiii

Drosselorgan (26) ein säule gibt di^vorher

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wird durch die auf dies^Weise über f«™*»™;

gestaute Luft die beabsichtigte Liefergraderhöhung

"Ärner noch erwähnte Vertegung^der Einlaßzwischen Zylinder und Ansaugsystem Dniekaus-

gleich herrscht, dient zur weiteren Verhinderung reichische Patentschrift 270 302 bereits bekannt ist, von unerwünschten Reflexionsbewegungen' bzw. jedoch ebenfalls bei Anwendung anderer Steuerzei- -Rcbwingungen. ten und anderer Verhaltnisse.

Nach dem vorbeschriebenen Prinzip arbeitende Zur Durchführung des eröndungsgemäßen V erfab-Brennkraftmaschinen haben sieb inzwischen in der 5 rens versteht es sieb von selbst, daß die Lange des je-Praxis gut bewihrt Diese Tatsache bringt es selbst- weils gemeinsamen Ansaugrohres so zu bemessen ist, verstandlicberweise not sieb, daß nunmehr versucht deß die gesamte beschleunigte Luftmasse auch bei wird, eine weitere Leistungssteigerung bzw. Vervoll- maximaler Drehzahl zum Zeitpunkt der Wiedereröffständigung ze erreichen and etwa noch bestehende nung des Auslaßventils in positiven Druck übergebt Nachteile zu vermeiden. io Hierdurch ergibt sich erfindungsgemSß ein VerbStt-

Aufgabe der Erfindung ist es daner, bei einer nis von Durchmesser zur LSnge des Ansaugrohfes Brennkraftmaschme der eingangs beschriebenen Art von etwa 1:8 bis 1:10.

die Bewegung der in den Zylinder einströmenden Als nicht unterschätzbarer Vorteil der Erfindung Luft dahingehend zu beeinflussen, daß ihr bei Teil- muß gewertet werden, daß der Abschluß des Auslaß- und Vollastbetrieb insbesondere gegen Ende des Ein- ss ventile bereits vor OT bzw. vor dem Spühltotpunkt laßhubes noch einmal eine ?π^Η<«*ρ- kräftige Dre- erfolgt und das Einlaßventil erst wieder nach OT öffnung zum Erreichen einer guten Verbrennung erteilt net so daß im OT alle Ventile geschlossen sind und wird Bei Leerlauf des Motors hingegen soll mög- dadurch die drallmindernden Vsntütaschen entfallen liehst jede Luftdrehung und ein Luftüberschuß im können.
Zylinder vermieden werden. ao Der durch die vorstehend genannten Überlegungen

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch ge- erzeugbare hohe Luftdrall, der ;mdem ohne großen löst, daß die Ein- und Auslaßsysteme in ihren Ab- Kostenaufwand, sondern im wesentlichen durch eine messungen derart ausgebildet sind, daß durch die gut durchdachte Steuerung der Ventile erreichbar ist Massenkraft vor Beendigung des AnsaugJiubes im und bei Teil- und Vollastbetrieb eines Motors einen Ansaugsystem ein Überdruck und im Auslaßsystem as wesentlichen technischen Fortschritt bringt wirkt ein Unterdruck erzeugt wird, und daß das Auslaß- sich im Leerlaufbereich des Motors, wie allgemein ventil mit Entstehen dieser sich so ergebenden bekannt ist jedoch sehr nachteilig aus. Es ist daher Druckdifferenz während des Ansaughubes noch ein- durchaus keine Uneinheitlichkeit darin zu sehen, mal geöffnet und erst zusammen mit dem Einlaßven- wenn sich die Erfindung auch auf entsprechende til geschlossen wird. 30 Vorkehrungen bezieht, die ein günstiges Arbeiten der

Durch eine derartige Steuerung wird erreicht deß erfindungsgemäßen Maschine bei Leerlauf ermögliam Ende des Einlaßhubes, während sowohl das Ein-, chen.

als auch das Auslaßventil geöffnet sind, ein Spülvor- Bei Leerlauf des Motors muß nur etwa Vw des

gang erfolgt der sich wesentlich auf den Luftdrall Kraftstoffes verbrannt werden, wozu ein guter auswirkt in dem die mit hoher Drehgeschwindigkeit 35 Mischvorgang nicht erforderlich wird,
in den Zylinder eintretende Luft die Rotation der be- Wesentlich ist jedoch, daß die Zylinder bzw. die

reits im Zylinder vorhandenen Luft noch einmal Kolben durch große Luftmengen und hohe Drallgekräftig anwirft und dann ohne Abstoppung über den schwindigkeiten nicht zu stark abkühlen, wodurch Auslaßkanal wieder abgeführt wird. Auf diese Weise die bekannte Blaurauchbildung gefördert wird,
wird eine bessere Luftausnützung und in Folge der 40 Zur Lösung dieses Problems wird schließlich nach Abkühlung, die der zusätzliche Luftdurchsatz mit der Erfindung noch vorgeschlagen, in an sich besieh bringt ferner eine Erhöhung des Füllgewichtes kannter Weise im Ansaugsystem ein Drosselorgan erreicht. Die sich ergebende Abkühlung wirkt sich vorzusehen, welches bei Leerlauf des Motors nur die außerdem günstig auf die thermisch hoch bean- zur Verbrennung notwendige Frischluft unter gleichspruchten Motorteile aus. 45 zeitiger teilweiser Zerstörung des Dralls in den Zylin-

Die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaßsy- der einströmen läßt, wobei im übrigen während der stern am Ende des Ansaughubes kann dadurch noch Ventilüberschneidung am Ende des Ansaughubes ein vergrößert werden, daß auch jeweils mehrere Aus- drallfreier Rückfluß von Abgasen in den Zylinder erlaßkanäle, und zwar von sich gegenseitig bceinflus- folgt.

senden Zylindern zu einem gemeinsamen Ansaug- so Nachfolgend soll die Erfindung an Hand einer rohr mit einem anschließenden Ausgleichbehältcr Prinzipskizze und einiger graphischer Darstellungen zusammengefaßt werden, da hierdurch eine Ejektor- naher erläutert werden,
wirkung erzielt wird. Zweckmäßigerweise werden da- Es zeigt

für die Auslaßkanäle von jeweils drei, einen Zündab- F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Sechsstand von 240° Kurbelwinkel aufweisenden Zylin- 55 zylindermotors mit einem Ein- und Auslaßsystem, dem zusammengefaßt wie es bereits durch die Pa- wie es bei der Erfindung verwendet wird,
tentschrift 57469 des Amtes für Erfindungs- und Pa- F i g. 2 den Druckverlauf während des Ansaugvor-

tentwesen in Ost-Berlin bekannt ist Als selbstver- gangs im Zylinder und im Ansaugsystem entspreständlich wird Vorausgesetzt daß das gemeinsame chend der Erfindung,

Auslaßrohr derart bemessen ist, daß während der 6* F i g. 3 deü Drückverlauf im Ansäug- and Auslaß-Zeit, in der im Auslaßsystem ein Unterdruck erzeugt system während des Ansaughubes,
wird, keine Reflexion oder Gasdruckschwingungen Fig.4 einen Nocken zur Steuerung des Auslaß"

eines anderen Zylinders diesen negativen Druck be- ventiles entsprechend dem erfindungsgemäßen Steiieinflussen. ervorgang,

In diesem Zusammenhang ist noch zu bemerken, 65 Fig.S ein Steuerdiagramm für eine Viertaktdaß auch eine Ausnützung der Massenwirkung der Brennkraft-Maschine nach der Erfindung.
Abgase durch Zusammenfassung von jeweils zwei In F i g. 1 sind mit 1, 2, 3, 4, 5 und 6 die Zylinder Auslaßkansüen zu einea Auslaßrohr durch die öster- einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmascnutt be-

zeichnet Ao jedem der genannten Zylinder ist ein rend der Zeit, in der der Massendruck im Ansaugsy-

eine Drehbewegung der Luft erzeugender Drallka- stem eines zugehörigen Zylinders positiv wird, bis

nal7 mit elftem entsprechenden Ansaugkanal 8 und Einlaßende das Unterdruckfeld im Auslaßsystem be-

eifleitt Auslaßkanal 9 vorgesehen. Je drei Ansaugka- einflußt. Im Punkt 20, wo der Druck im Ansaugsy-

näle8 dereü Zylinder einen Zündabstand von 240° 5 stem positiv wird, entsteht im Auslaßsystem ein Un-

Kurbelwiflkel aufweisen, sind schließlich einem ge- icrdruck. Dies ist der Zeitpunkt, wo das Auslaßventil

meinsamen Ansaugrohr 10 angeschlossen, dessen zum Spülvorgang geöffnet wird. Die dadurch zwi-

Verhältnis Durchmesser zur Länge etwa zwischen sehen Ein- und Auslaß entstehende, bis zu einem ge-

I i 8 und 1' 10 liegt Die Ansaugrohre 10 enden in wissen Grad ansteigende Druckdifferenz erzeugt einem Druekausgleichbehälter 11, der to vorliegen- io eine weitere Geschwindigkeit»· and damit Drallerhödetn Falle Wr aHe Ansaugrohre 10 gemeinsam gilt hung der Ansaugluft, wie sie erftoduagsgemäß ge-Vom Druckausgleichbrfiälter 11 führt eine Leitung wünscht wird. Das Einlaßventil wind schließlich nach

II zu einem nicht dargestellten Luftfilter. UT zusammen mit dem Auslaßventil geschlossen, Ebenso wie das beschriebene Ansaugsystem ist das wenn das DruckgefäUe zwischen Ein- und Auslaßsy-

Auslaßsvstem aufgebaut. Je drei Auslaßkanäle 9 sind 15 stern kleiner wird, aber noch kein Druckausgleich zo einem temerasamen Auslaßrohr 13 vereinigt Alle herrscht. Es sei noch erwähnt, daß der ansteigende Aüslaßrohre 13 der Maschine enden in einem ge- Druck im Einlaßsystem und der fallende im Auslaßmeinsamcn Druckausgleichbehälter 14, von wo aus system sich nicht unbedingt im Punkt 20 auf der die Gase ins Freie oder zur weiteren Verwertung in Nullinie 15 schneiden müssen. Dieser Schnittpunkt entsprechende Anlagen gelangen. Es sei tier aus- *o kann auch unterhalb der Linie 15 liegen, wobei das drüCUich erwähnt daß auch die Auslaßrohre 13 je Auslaßventil in diesem Punkt geöffnet wird, einen eigenen Druckausgleichbehälter 14 aufweisen Fig.4 zeigt einen Nocken 22 zur Steuerung des können Auslaßventils. Er unterscheidet sich von dem bein einem Diagramm nach Fig.2 ist die Nullinie kannten Nocken vor allem durch das Vorhandensein zwischen Unter- und überdruck mit 15 bezeichnet 95 eines zweiten, am Ende des Ansaugvorganges eine Die Linie des Druckverlaufes im Ansaugsystem wäh- Venülüberschneidung hervorrufenden Nockens 23, rend des Ansaughubes ist mit 16 und der Drackver- wobei zu berücksichtigen ist, daß die Nockenwelle lauf in einem der Zylinder 1 bis 6 während des glei- während itweier Umdrehungen der Kurbelwelle im chen Zeitraumes π it 17 bezeichnet Mit OT ist der Beispiel nur eine Umdrehung ausführt, obere ur * mit UT c'er untere Kolbentotpunkt be- 30 Fig. 5 soll deutlich das Schließen und öffnen der nannt N F i g. 2 s .-hneiden sich kurz nach OT die Ein- und Auslaßventile darstellen, wie es erfindungsbeiden Dnicklinien 16 ·.·"- 17 im Punkt 18 auf der gemäß festgelegt ist. Bei Eö, etwa 20° Kurbelwinkel Nullinie 15, was Druckausgleich zwischen Ansaugsy- nach OT öffnet das Einlaßventil zum Ansaughub, stem und Zylinder bedeutet Bei Punkt 18, der in der Bei 20 herrscht Druckausgleich zwischen Einlaßsyspäteren Beschreibung gleichbedeutend mit Eö (Ein- 35 stem und Auslaßsystem, der Auslaß wird zusätzlich laßöffmmg) ist öffnet das Einlaßventil zum Ansaug- geöffnet und zwar bei Aö. Etwa 20 bis 40° Kurbelvorgang. Durch die Kolbenbewegung entsteht im Zy- winkel nach UT, nach dem wie bereits erwähnt sich Under ein Vakuum, welches die im Ansaugrohr 10 das Druckgefälle zwischen Ein- und Auslaßsystem befindliche Luftmasse beschleunigt Die im Ansaug- abbaut, werden Ein- und Auslaß ES, AS gleichzeitig system auftretende, mit 19 bezeichnete Drackschwin- 40 geschlossen. Danach erfolgt bis zum Punkt 24 die gung rührt daher, daß durch den Kolben zunächst Verdichtung und anschließend bis 25 der Arbeitsnur die im Ansaugkanal 8 befindliche Luftsäule be- hub. Bei 25 erfolgt die Eröffnung des Auslaßventils schleunigt wird, weil die Luftsäule im gemeinsamen Aö zum Ausschieben der verbrannten Gase. Sie en-Ansaugrohr 10 noch vom vorhergegangenen Ansaug- det etwa 20 bis 30° Kurbelwinkel vor OT bei AS Vorgang eines anderen Zylinders in Bewegung ist. 45 (AuslaBschluß), so daß im OT beide Ventile ge-

Durch die beschleunigten Luftmassen im Ansaug- schlossen sind.

system 8,10 wird bereits weit vor UT bei 20 die NuI- Die im Beispiel angenommenen Grade für den

linie 15 überschritten, so daß ein Druckgefalle ent- Kurbelwinkel, bei denen die einzelnen Vorgänge besteht Der überdruck im Ansaugsystem erzeugt be- ginnen bzw. enden, sind in keiner Weise bindend, sie reits vor IJT auch emen ÜberdruckJm jeweiligen Zy- 50 können sich je nach den Verhältnissen ändern. Inslinder wodurch die Füllung bis zum Schließen des besondere kann sich die Ventflübersdmeidung um Einlasses bei ES erheblich erhöht wird. den UT ändern bzw. vorverlegen.

Aus Fig.3 ist der Drackverlauf im Ein- und Aus- Bezüglich der Fig. 1 ist schließlich noch zu er-

laßsystem während der erfindungsgemäßen Ventil- wähnen, daß jeweils am Ende eines Ansaugrohres IC Überschneidung am Ende des Ansaughubes, aus dem 55 ein automatisch oder von Hand betätiares Drosseldeutlich die gewünschte Wirkung hervorgeht, er- organ 26 Zur Minderung der Luftzufuhr und damil kennbar. Der Druckverlauf 16 im Ansaugsystem ent- der Drallminderung für die Zylinder 1 bis 6 bei Leerspricht dem aus Fig. 2, die Linie 21 zeigt den lauf vorgesehen sein kann. Das Drosselorgan TA Druckverlauf im Auslaßsystem. Im vorliegenden Bei- kann auch jeweils unmittelbar vor dem Drallkanal 1 spiel sei angenommen, daß jedes gemeinsame Aus- 60 eines jeden Zylinders 1 bis 6 angeordnet sein. Dies« laßrohr 13 so bemessen ist, daß keine Reflexion oder Vorrichtung wird nur im Leerlaufbereich des Motor Gasdruckschwingung eines anderen Zylinders wäh- wirksam.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Die Erfindung bezieht rieb auf ©to Verfahren zum Patentansprüche:

1. Verfahren zum, Beeinflussen der drehenden Luftschichten im Zyßnder bzw. Brennraum einer luftverdichtenden Mehrzyltoder-Hubkolben-Brennkraftmaschtoe mit einem to jedem Kolben vorgesehenen, rotationskörperfBrmigen Brennraum und einem jedem Einlaßventil zugeordneten, eine Drehbewegung der Ansaugluft im Zylto- iq . -_ der erzeugenden Etolaßorgan, bei der die durch während inres Zusammenfassung von mehreren, sich während denden irganges nicht überschneidenden jeweils finprn Pffmchnsff^npn

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messen ist, daß 1er durch die Massenträgheit der ao terdruck Luft während des Ansaughubes im Ansaugsystem Nullinie herrschende Unterdruck bereits vor Beendigung des Einlaßhubes die Nullinie überschreitet und als Überdruck auf den Zylinder wirkt und bei der die Einlaßöffnung erst erfolgt, wenn der Druck a₅

Nulln .^ linder wirkt und folgt, wenn der d

j Eine solche die bri-Um