CH659854A5 - Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen. - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen. Download PDF

Info

Publication number
CH659854A5
CH659854A5 CH8606/80A CH860680A CH659854A5 CH 659854 A5 CH659854 A5 CH 659854A5 CH 8606/80 A CH8606/80 A CH 8606/80A CH 860680 A CH860680 A CH 860680A CH 659854 A5 CH659854 A5 CH 659854A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
resonance
intake
cylinder
engine
charging
Prior art date
Application number
CH8606/80A
Other languages
English (en)
Inventor
Attila Janos Tibor Dr- Horvath
Original Assignee
Attila Janos Tibor Horvath Dr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Attila Janos Tibor Horvath Dr filed Critical Attila Janos Tibor Horvath Dr
Priority to CH8606/80A priority Critical patent/CH659854A5/de
Priority to EP81903121A priority patent/EP0064998A1/de
Priority to PCT/CH1981/000128 priority patent/WO1982001742A1/en
Publication of CH659854A5 publication Critical patent/CH659854A5/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0226Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the means generating the charging effect
    • F02B27/0247Plenum chambers; Resonance chambers or resonance pipes
    • F02B27/0252Multiple plenum chambers or plenum chambers having inner separation walls, e.g. comprising valves for the same group of cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/008Resonance charging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0226Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the means generating the charging effect
    • F02B27/0242Fluid communication passages between intake ducts, runners or chambers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Aufladung einer Kolbenbrennkraftmaschine mittels pneumatischer Gegentaktresonanzschwingung, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere pneumatische Eigenfrequenzen besitzende Aufladeeinrichtung verwendet wird, welche einer Gruppe von höchstens vier Zylindern, derer Saugperioden sich gegenseitig entweder nicht oder nur geringfügig überdecken, angeschlossen ist, und die durch das periodische Ansaugen der Brennkraftmaschinenzylinder bei einer Motordrehzahl in solcher Eigenschwingungsform angeregt wird, bei welcher die die Eigenschwingungsform bestimmenden pneumatischen Massen in Gegentakt stehen.
2. Aufladeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung einen Abgasturboladerverdichter (5) enthält, dessen stabiler Förderbetrieb durch die Gegentaktschwingung (Fig. 7) der mit grösster kinetischer Energie schwingenden pneumatischen Massen (2, 4) erfolgt.
3. Aufladeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die pneumatischen Massen enthaltenden Resonanzleitungen (2, 4) oberhalb einer Motordrehzahl, bei welcher die Aufladeeinrichtung durch die pneumatische Resonanzschwingung die Zylinderfüllung nicht vergrössern kann, durch Öffnung grossflächiger druckgesteuerter Ventile (la, 3a) kurzgeschlossen werden (Fig. 2).
4. Aufladeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (Fig. 8) einen Ansaugfilter (7) und einen Resonanzbehälter (1) und dazwischen eine Resonanzleitung aufweist und der Abgasturboladerverdichter -(5) in die Resonanzleitung zwischen Bewegungsknotenpunkt (Kp in Fig. 10) und Ansaugfilter eingebaut ist.
5. Aufladeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzleitungen durch je ein Ventil (la, 3a) bei einer Motordrehzahl kurzgeschlossen werden, bei welcher die Aufladeeinrichtung die Zylinderfüllung durch pneumatische Resonanzschwingung nicht unterstützen kann.
6. Aufladeeinrichtung zur Durchführung des Aufladeverfahrens nach Anspruch 1 an einer Kolbenbrennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie Resonanzvolumina (1, 3) von mindestens dem eineinhalbfachen Inhalt eines Zylinders aufweist, dass Resonanzleitungen (2, 4) vorhanden sind, deren Länge jeweils grösser als das Fünffache des jeweiligen Resonanzleitungsinnendurchmessers ist, dass die Resonanzleitungsinnendurchmesser grösser als das Einzehntelfache der aus dem Hubvolumen eines einzelnen Zylinders durch Ziehung der dritten Wurzel gebildeten Referenzlänge, jedoch kleiner als das Anderthalbfache der Referenzlänge sind.
7. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzleitungen auf die die Resonanzvolumina bildenden Resonanzbehälter spiralenförmig aufgewikkelt sind.
8. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Resonanzbehälter als Frischluftkühler ausgebildet ist.
9. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzbehälter eine gemeinsame Wand aufweisen.
Es ist eine physikalische Tatsache, dass die Kolbenbrennkraftmaschine in dem unteren Drehzahlbereich - trotz Turboaufladung - nur eine schwache Leistung abgibt. Um Abhilfe zu schaffen, konstruiert man solche Lufteinlasssysteme, die in diesem Drehzahlbereich eine Resonanzschwingung aufweisen, mittels derer eine vergrösserte Frischgasmenge in den ansaugenden Zylinder zugeleitet wird. Durch optimale Beimischung von Kraftstoff führt dies zur erhöhten Motorleistung.
Die bis heute erfolgreich angewandten Ausführungen der Resonanzaufladung bestehen aus einer technischen Lösung, die in der österreichischen Patentschrift Nr. 330506 von 1975.09.15 formuliert ist (in Fachkreisen spricht man über das Cser-System). Diese technische Realisierung von Resonanzaufladung arbeitet mit zwei voneinander durch Resonanzrohre und einem Ausgleichsbehälter getrennten Zylindergruppen, zwischen denen im Takt der Saugperioden mehrere Zehntel bar (typisch: 3/wo) zeitlich günstig liegende Druckspitzen des Frischluftstromes vor dem in Ansaugtakt stehenden Zylinder auftreten. Bei einer vierzylindrigen Kolbenbrennkraftmaschine ist dieses Resonanzaufladesystem technisch nicht realisierbar.Die in der englischen Patentschrift GB 2038942 A von 1980.07.30. formulierte Lösung für Vierzylindermotore bleibt nur ein Versuch, da ja der die fehlende Zylindergruppe ersetzende Blindresonator nicht erregt werden kann, was zu einer unbedeutenden Druckerhöhung im Ansaugsystem führt.
Die vorliegende Erfindung bringt die technisch realisierbare Resonanzaufladung von Kolbenbrennkraftmaschinen, aus deren Zylindern saugseitig maximal Vierergruppen zusammengefasst werden, durch ein Prinzip, nach welchem die nach der Erfindung gestaltete Aufladeeinrichtung in Gegentaktresonanzschwingung erregt und ebenso von den in Ansaugtakt stehenden Zylindern wie auch von der fluktuierenden Strömung des Turboladerverdichters in Schwingung gehalten wird. Handelt es sich um Saugmotoren, dann wird die Erregung naturgemäss nur von den in Saugtakt stehenden Kolben geliefert.
Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Kolbenmotor mit drei ausgeprägten Volumina im Ansaugsystem Fig. 2: Turboaufgeladener Kolbenmotor mit drei ausgeprägten Volumina im Ansaugsystem Fig. 3: Ansaugsystem eines Kolbenmotors nach Fig. 1 und 2 Fig. 4: Aus Fig. 3 gebildeter pneumatischer Schwinger Fig. 5, 6, 7: Eigenformen des Schwingers nach Fig. 4 Fig. 8: Ansaugsystem eines Kolbenmotors mit zwei ausgeprägten Volumina und einer Resonanzleitung mit schwingungstechnischem Kontinuumscharakter Fig. 9 und 10: Darstellung der Schwingungsform Fig. 1 stellt einen einen vierzylindrigen Saugmotor 11 mit Schwungrad 12, mit Auspuffleitungen 10 und mit den Saugrohren 9, die in das erste Resonanzvolumen 1 münden, welches durch die Resonanzleitung 2 mit dem zweiten Resonanzvolumen 3 verbunden ist, dar.Das zweite Resonanzvolumen steht durch das Resonanzrohr 4 mit dem Ansaugfiltervolumen 7, das mit der Frischluftsaugleitung 8 versehen ist, in Verbindung.
In Fig. 2 sieht man den gleichen Motor mit Turboaufladung. Die Auspuffgase werden mittels der Leitung 10 in die Turbine 13 des Turboladers 15 geleitet. Dieser heisse und unter Überdruck stehende Auspuffgasmassenstrom treibt die Turbine 13 an und tritt durch die Leitung 14 in das mit den hier nicht gezeichneten Schalldämpfern ausgestaltete Auspuffsystem ein. Das mit der Turbine auf gleicher Welle sitzende Verdichterrad 5 saugt durch die kurze Leitung 6 die Frischluft aus dem Ansaugfiltervolumen 7. Je nach in der Turbine zur Verfügung stehender Leistung liefert der Verdichter einen bestimmten Frischluftmassenstrom mit Überdruck in die Resonanzleitung 4, aus welcher der unter Druck stehende Massenstrom durch das zweite Resonanzvolumen 3, die erste Resonanzleitung 2, das erste Resonanzvolumen 1 und durch das Saugrohr 9 in den in Saugtakt stehenden Zylinder fliesst. Durch zwei grossflächige, mittels Laderdruck (Drucköl, Solenoid) gesteuerte Ventile 1 a, 3a können die Resonanzleitungen 2 und 4 umgangen werden, um die bei
höheren Motordrehzahlen in den Resonanzleitungen durch den vergrösserten Verdichterlieferstrom verursachten Druckverluste auszuschalten.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 skizzierten Ansaugsysteme können nach Fig. 4 durch einen pneumatischen Mehrmassenschwinger ersetzt werden, der durch drei pneumatische Federn ci, C2, C3 und ebensoviele pneumatische Massen m2, m4 6, ms charakterisiert werden kann. Bekanntlich wird die pneumatische Feder durch den Quotient (Resonanzvolumen/ Schallgeschwindigkeitsquadrat), die pneumatische Masse durch den Quotient (Länge/Querschnitt) definiert. Wie diese Grössen in einem pneumatischen System nach Fig. 3 zu bestimmen sind, findet man in der Arbeit von Dr. A.J.T. Hor vàth: Der Pumpvorgang von Verdichtern und Kreiselpumpen als nichtlineare Schwingung , Zürich 1976, Juris Verlag.
Das in Fig. 4 dargestellte pneumatische Schwingungssystem, welches das erfindungsgemässe Ansaugsystem eines turboaufgeladenen Motors repräsentiert, besitzt drei tiefere Eigenfrequenzen mit den typischen Schwingungseigenformen Fig. 5, 6, 7. Nach vorliegender Erfindung wird die dritte, in Fig. 7 dargestellte Eigenform technisch ausgenützt, bei welcher die als konzentriert aufgefassten pneumatischen Massen m2 und m4 6 in Gegentakt schwingen. Nur diese Schwingungsform in Gegentakt ermöglicht pro Schwingung eine zweimalige Energiezufuhr in den Schwinger teils von dem in Ansaugtakt stehenden Kolben der Brennkraftmaschine, teils von dem Turboladerverdichter 5.
Den stabilen Betrieb eines Turboladers in Verbindung mit einer Kolbenbrennkraftmaschine, welche dem Turboladerverdichter wie ein Verbraucher mit periodischer Lieferstromentnahme erscheint, ist schwer zu gewährleisten. Um diesen Schwierigkeiten aus dem Weg zu gehen, verwendet die Resonanzaufladung nach Cser (vgl. die österreichische Patentschrift Nr. 330506) einen Ausgleichsbehälter, der den Turboladerverdichter von dem in Resonanz schwingenden pneumatischen System trennt. Die erste allgemeingültige mathematische Theorie zur Beschreibung der Stabilität eines in der Nähe der Pumpgrenze ausgelegten Turboladerverdichters mit schwankender Entnahmequelle wurde von Dr. A.J.T.
Horväth aufgestellt. Nach dieser Theorie hängt das Verhalten des Turboladerverdichters von der Gösse der Horväthschen Zahl ab (vgl. VDI-Berichte 361, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1980, Seiten 23/31). Die Horväthsche Zahl ist eine dimensionslose Grösse, welche aus einem Produkt der mittleren, im Einsattelungsgebiet gebildeten Druck-Lieferstromcharakteristiksteigung des Turboladerverdichters und eines unter Quadratwurzel stehenden Quotienten, welcher im Zähler eine pneumatische Feder, im Nenner eine pneumatische Masse aufweist, gebildet wird (in Formel:K s:.(c/m), in Dimensio- nen: ((N/m2)/(kg/s))((m3/(m/s)2)/(m/m2))'M1). Um einen stabilen, den Pumpvorgang vermeidenden Betrieb eines Turboladerverdichters zu gewährleisten, muss die Horväthsche Zahl eins oder kleiner als eins sein. Ist diese Forderung erfüllt, so bleibt der Betrieb des Turboladerverdichters stabil, obwohl die Verdichterströmung Energie in die Resonanzschwingung zur Vergrösserung der Druckamplitude hineinspeist (d.h. der Verdichterlieferstrom schwankt im Takt der Resonanzschwingung, ohne dabei in den gefürchteten Pumpvorgang zu geraten).
Schwingt das in Fig. 3 dargestellte pneumatische System mit der dritten Eigenform Fig. 7, so wird die zur Berechnung der Horväthschen Zahl notwendige pneumatische Feder aus dem mittels der Schwingungsamplituden
korrigierten Resonanzvolumen 3, aus der pneumatischen Masse m4 6 und aus der erwähnten mittleren Druck-Liefer- stromcharakteristiksteigung, die bei den marktüblichen Turboladerverdichtern in dem unteren Drehzahlbereich etwa die Grösse Kt:5- 105 ((N/m2)/(kg/s)), N=kgm/s2, aufweist, gebildet.Wird die Resonanzaufladung einer turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine nur durch ein ausgeprägtes Resonanzvolumen 1 und eine Resonanzleitung, in der der Turboladerverdichter 5 durch eine kurze Leitung 6 aus dem Luftfiltervolumen die Frischluft ansaugt, realisiert, so gilt folgendes: Die erfindungsgemässe Gegentaktresonanzschwingung, die in einem bestimmten Drehzahlbereich der turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine wirksam sein soll, tritt als erste Oberschwingung Fig. 10 des in Fig. 8 dargestellten pneumatischen Schwingers auf.Hierbei verhält sich die Resonanzleitung 2, 4, 5, 6 schwingungstechnisch wie ein Kontinuum, das nach Fig. 9 aus sehr vielen (im Grenzfall: unendlich vielen) in Serie geschalteten elementaren Feder-cli und Massenelementen m11 zusammengesetzt werden kann und welches im Grenzfall unendlich viele Resonanzschwingungen besitzt. Die in Fig. 10 gezeichnete Ausschlagsverteilung cli der ersten Resonanzoberschwingung besitzt einen Knotenpunkt Kp, in welchem ein Druckmaximum auftritt, falls die Schwingungsenergie in potentieller Form erscheint. Um den erfindungsgemässen stabilen Betrieb des Turboladerverdichters zu sichern, ist es notwendig, den Verdichter 5 zwischen Luftfiltervolumen 7 und dem Bewegungsknotenpunkt Kp nach Fig. 10 einzubauen.Auf diese Weise erreicht man, dass der pneumatische Schwinger nach Fig. 8 einerseits von dem im Ansaugtakt stehenden Kolben des Verbrennungsmotors, andererseits von dem Turboladerverdichter 5 genügende Energie zur Aufrechterhaltung der Resonanzschwingung beziehen kann. Ferner gewährleistet diese Einbauvorschrift des Turboladerverdichters einen stabilen Verdichterbetrieb ohne Pumpgefahr in solchen Ansaugsystemen, bei denen das Volumen 1 ein Mehrfaches der angeschlossenen Hubvolumina der Kolbenbrennkraftmaschine ausmacht (Anwendungsfall: grosse, turboaufgeladene Schiffsmotoren mit in Volumen 1 inkorporierten, grossflächigen Kühlern).
Es wurde noch nicht erörtert, wie das Schwingungsverhalten des in Fig. 3 und Fig. 8 dargestellten Ansaugsystems durch die Zuschaltung des in Ansaugtakt stehenden Zylinders beeinflusst wird. Bekanntlich bildet der Hubraum eines Zylinders der Kolbenbrennkraftmaschine mit seinem Ansaugrohr 9 einen Helmholtz-Resonator, der eine gut definierbare Eigenfrequenz besitzt. Wird nun dieser Helmholtz-Resonator zu dem in Fig. 3 oder in Fig. 8 dargestellten Ansaugsystem geschaltet, dann muss durch die passende Wahl des Ansaugrohrs 9 dafür gesorgt werden, dass die neu entstandene Schwingungseigenform des Gesamtansaugsystems, bei welcher die pneumatischen Massen 9 und 2 in Gegentakt schwingen, in dem ganzen Drehzahlbereich der Kolbenbrennkraftmaschine nicht erregt werden kann, da sonst der Füllungsgrad des Zylinders erheblich verschlechtert und damit der Wirkungsgrad der Kolbenbrennkraftmaschine herabgesetzt wird.
Es ist noch zu bemerken, dass die in der Patentschrift erwähnten Rohrleitungen nicht nur Kreisquerschnitt aufweisen können. Hat die Rohrleitung eine beliebig geformte Querschnittsfläche, so gilt als kennzeichnender Durchmesser die Grösse, mittels derer ein flächengleicher Kreisquerschnitt gebildet werden kann.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Aufladung einer Kolbenbrennkraftmaschine mittels pneumatischer Gegentaktresonanzschwingung, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere pneumatische Eigenfrequenzen besitzende Aufladeeinrichtung verwendet wird, welche einer Gruppe von höchstens vier Zylindern, derer Saugperioden sich gegenseitig entweder nicht oder nur geringfügig überdecken, angeschlossen ist, und die durch das periodische Ansaugen der Brennkraftmaschinenzylinder bei einer Motordrehzahl in solcher Eigenschwingungsform angeregt wird, bei welcher die die Eigenschwingungsform bestimmenden pneumatischen Massen in Gegentakt stehen.
2. Aufladeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung einen Abgasturboladerverdichter (5) enthält, dessen stabiler Förderbetrieb durch die Gegentaktschwingung (Fig. 7) der mit grösster kinetischer Energie schwingenden pneumatischen Massen (2, 4) erfolgt.
3. Aufladeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die pneumatischen Massen enthaltenden Resonanzleitungen (2, 4) oberhalb einer Motordrehzahl, bei welcher die Aufladeeinrichtung durch die pneumatische Resonanzschwingung die Zylinderfüllung nicht vergrössern kann, durch Öffnung grossflächiger druckgesteuerter Ventile (la, 3a) kurzgeschlossen werden (Fig. 2).
4. Aufladeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (Fig. 8) einen Ansaugfilter (7) und einen Resonanzbehälter (1) und dazwischen eine Resonanzleitung aufweist und der Abgasturboladerverdichter -(5) in die Resonanzleitung zwischen Bewegungsknotenpunkt (Kp in Fig. 10) und Ansaugfilter eingebaut ist.
5. Aufladeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzleitungen durch je ein Ventil (la, 3a) bei einer Motordrehzahl kurzgeschlossen werden, bei welcher die Aufladeeinrichtung die Zylinderfüllung durch pneumatische Resonanzschwingung nicht unterstützen kann.
6. Aufladeeinrichtung zur Durchführung des Aufladeverfahrens nach Anspruch 1 an einer Kolbenbrennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie Resonanzvolumina (1, 3) von mindestens dem eineinhalbfachen Inhalt eines Zylinders aufweist, dass Resonanzleitungen (2, 4) vorhanden sind, deren Länge jeweils grösser als das Fünffache des jeweiligen Resonanzleitungsinnendurchmessers ist, dass die Resonanzleitungsinnendurchmesser grösser als das Einzehntelfache der aus dem Hubvolumen eines einzelnen Zylinders durch Ziehung der dritten Wurzel gebildeten Referenzlänge, jedoch kleiner als das Anderthalbfache der Referenzlänge sind.
7. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzleitungen auf die die Resonanzvolumina bildenden Resonanzbehälter spiralenförmig aufgewikkelt sind.
8. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Resonanzbehälter als Frischluftkühler ausgebildet ist.
9. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzbehälter eine gemeinsame Wand aufweisen.
Es ist eine physikalische Tatsache, dass die Kolbenbrennkraftmaschine in dem unteren Drehzahlbereich - trotz Turboaufladung - nur eine schwache Leistung abgibt. Um Abhilfe zu schaffen, konstruiert man solche Lufteinlasssysteme, die in diesem Drehzahlbereich eine Resonanzschwingung aufweisen, mittels derer eine vergrösserte Frischgasmenge in den ansaugenden Zylinder zugeleitet wird. Durch optimale Beimischung von Kraftstoff führt dies zur erhöhten Motorleistung.
Die bis heute erfolgreich angewandten Ausführungen der Resonanzaufladung bestehen aus einer technischen Lösung, die in der österreichischen Patentschrift Nr. 330506 von 1975.09.15 formuliert ist (in Fachkreisen spricht man über das Cser-System). Diese technische Realisierung von Resonanzaufladung arbeitet mit zwei voneinander durch Resonanzrohre und einem Ausgleichsbehälter getrennten Zylindergruppen, zwischen denen im Takt der Saugperioden mehrere Zehntel bar (typisch: 3/wo) zeitlich günstig liegende Druckspitzen des Frischluftstromes vor dem in Ansaugtakt stehenden Zylinder auftreten. Bei einer vierzylindrigen Kolbenbrennkraftmaschine ist dieses Resonanzaufladesystem technisch nicht realisierbar.Die in der englischen Patentschrift GB 2038942 A von 1980.07.30. formulierte Lösung für Vierzylindermotore bleibt nur ein Versuch, da ja der die fehlende Zylindergruppe ersetzende Blindresonator nicht erregt werden kann, was zu einer unbedeutenden Druckerhöhung im Ansaugsystem führt.
Die vorliegende Erfindung bringt die technisch realisierbare Resonanzaufladung von Kolbenbrennkraftmaschinen, aus deren Zylindern saugseitig maximal Vierergruppen zusammengefasst werden, durch ein Prinzip, nach welchem die nach der Erfindung gestaltete Aufladeeinrichtung in Gegentaktresonanzschwingung erregt und ebenso von den in Ansaugtakt stehenden Zylindern wie auch von der fluktuierenden Strömung des Turboladerverdichters in Schwingung gehalten wird. Handelt es sich um Saugmotoren, dann wird die Erregung naturgemäss nur von den in Saugtakt stehenden Kolben geliefert.
Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Kolbenmotor mit drei ausgeprägten Volumina im Ansaugsystem Fig. 2: Turboaufgeladener Kolbenmotor mit drei ausgeprägten Volumina im Ansaugsystem Fig. 3: Ansaugsystem eines Kolbenmotors nach Fig. 1 und 2 Fig. 4: Aus Fig. 3 gebildeter pneumatischer Schwinger Fig. 5, 6, 7: Eigenformen des Schwingers nach Fig. 4 Fig. 8: Ansaugsystem eines Kolbenmotors mit zwei ausgeprägten Volumina und einer Resonanzleitung mit schwingungstechnischem Kontinuumscharakter Fig. 9 und
10: Darstellung der Schwingungsform Fig. 1 stellt einen einen vierzylindrigen Saugmotor 11 mit Schwungrad 12, mit Auspuffleitungen 10 und mit den Saugrohren 9, die in das erste Resonanzvolumen 1 münden, welches durch die Resonanzleitung 2 mit dem zweiten Resonanzvolumen 3 verbunden ist, dar.Das zweite Resonanzvolumen steht durch das Resonanzrohr 4 mit dem Ansaugfiltervolumen 7, das mit der Frischluftsaugleitung 8 versehen ist, in Verbindung.
In Fig. 2 sieht man den gleichen Motor mit Turboaufladung. Die Auspuffgase werden mittels der Leitung 10 in die Turbine 13 des Turboladers 15 geleitet. Dieser heisse und unter Überdruck stehende Auspuffgasmassenstrom treibt die Turbine 13 an und tritt durch die Leitung 14 in das mit den hier nicht gezeichneten Schalldämpfern ausgestaltete Auspuffsystem ein. Das mit der Turbine auf gleicher Welle sitzende Verdichterrad 5 saugt durch die kurze Leitung 6 die Frischluft aus dem Ansaugfiltervolumen 7. Je nach in der Turbine zur Verfügung stehender Leistung liefert der Verdichter einen bestimmten Frischluftmassenstrom mit Überdruck in die Resonanzleitung 4, aus welcher der unter Druck stehende Massenstrom durch das zweite Resonanzvolumen 3, die erste Resonanzleitung 2, das erste Resonanzvolumen 1 und durch das Saugrohr 9 in den in Saugtakt stehenden Zylinder fliesst. Durch zwei grossflächige, mittels Laderdruck (Drucköl, Solenoid) gesteuerte Ventile 1 a, 3a können die Resonanzleitungen 2 und 4 umgangen werden, um die bei
**WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.
CH8606/80A 1980-11-21 1980-11-21 Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen. CH659854A5 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH8606/80A CH659854A5 (de) 1980-11-21 1980-11-21 Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen.
EP81903121A EP0064998A1 (de) 1980-11-21 1981-11-18 Verfahren zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen mittels pneumatischer gegentaktresonanzschwingung
PCT/CH1981/000128 WO1982001742A1 (en) 1980-11-21 1981-11-18 Supercharging method for piston internal combustion engines by means of pneumatic,symetric resonance oscillations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH8606/80A CH659854A5 (de) 1980-11-21 1980-11-21 Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH659854A5 true CH659854A5 (de) 1987-02-27

Family

ID=4342549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH8606/80A CH659854A5 (de) 1980-11-21 1980-11-21 Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0064998A1 (de)
CH (1) CH659854A5 (de)
WO (1) WO1982001742A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3932738A1 (de) * 1989-09-30 1991-04-11 Porsche Ag Luftansauganlage einer brennkraftmaschine
DE19932284A1 (de) * 1999-07-10 2001-01-11 Bayerische Motoren Werke Ag Sauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
FR2818700A1 (fr) * 2000-12-22 2002-06-28 Renault Circuit d'admission d'air
EP1205650A3 (de) * 2000-11-08 2003-04-02 Wärtsilä Technology Oy AB Verfahren und Vorrichtung zur Luftzufuhr in einer Kolbenbrennkraftmaschine
DE10205975A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-21 Mann & Hummel Filter Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424433A1 (de) * 1984-07-03 1986-01-09 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart Luftansauganlage einer mehrzylinder-brennkraftmaschine
JP2543537B2 (ja) * 1986-10-30 1996-10-16 マツダ株式会社 V型多気筒エンジンの吸気装置
HU207375B (en) * 1987-02-12 1993-03-29 Autoipari Kutato Fejlesztoe Internal combustion piston engine
DE3868674D1 (de) * 1987-04-21 1992-04-09 Mazda Motor Einlassanlage fuer eine mehrzylinderbrennkraftmaschine.
DE4039992A1 (de) * 1990-12-14 1992-06-17 Daimler Benz Ag Verfahren zur steuerung der luftzufuhr bei einer brennkraftmaschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE349844B (de) * 1968-07-10 1972-10-09 Jarmuefejlesztesi Intezet
FR2378183A1 (fr) * 1977-01-20 1978-08-18 Chrysler France Procede d'alimentation en air des cylindres d'un moteur a combustion interne et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede
DE2950667A1 (de) * 1979-11-22 1981-06-04 BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Verfahren zur dynamischen zusatzaufladung von abgasturboladermotoren und abgasturboladermotor mit mindestens einer einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3932738A1 (de) * 1989-09-30 1991-04-11 Porsche Ag Luftansauganlage einer brennkraftmaschine
US5063884A (en) * 1989-09-30 1991-11-12 Dr. Ing. H.C.F. Porsche Ag Air intake system of an internal-combustion engine
DE19932284A1 (de) * 1999-07-10 2001-01-11 Bayerische Motoren Werke Ag Sauganlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
EP1205650A3 (de) * 2000-11-08 2003-04-02 Wärtsilä Technology Oy AB Verfahren und Vorrichtung zur Luftzufuhr in einer Kolbenbrennkraftmaschine
FR2818700A1 (fr) * 2000-12-22 2002-06-28 Renault Circuit d'admission d'air
DE10205975A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-21 Mann & Hummel Filter Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO1982001742A1 (en) 1982-05-27
EP0064998A1 (de) 1982-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2245732C2 (de) Kolbenbrennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung
DE2927405A1 (de) Ansaugleitung mit resonanzwirkung fuer kolbenverbrennungsmotoren
DE2949790C2 (de) Kolbenbrennkraftmaschine
DE60018609T2 (de) Kolbenbrennkraftmaschine mit Auswuchtung und Aufladung
DE2529171A1 (de) Mehrfachturboladeranordnung
DE1935155C3 (de) Brennkraftmaschine mit Ausnutzung der Schwingungen der Frischgase in der Einlaßleitung
CH659854A5 (de) Verfahren und einrichtung zur aufladung von kolbenbrennkraftmaschinen.
DE102008050014B4 (de) Kreiskolbenverbrennungsmotor
DE2243269C2 (de) Luftzuführungssystem, insbesondere Ansaugleitungssystem
DE2621638A1 (de) Frischgas-leitungssystem fuer sechszylindermotor mit turboaufladung
EP0278117B1 (de) Kolbenbrennkraftmaschine mit durch Frischgas-Resonanzschwingungen gesteigertem Liefergrad
EP2761147B1 (de) Verbrennungsanordnung mit einer brennkraftmaschine und einem abgaskanal sowie verfahren zur abgasnachbehandlung einer brennkraftmaschine
DE3408355A1 (de) Resonanz-ansauganlage fuer verbrennungsmotoren
DE212012000031U1 (de) Biturboladeranordnung für eine große Brennkraftmaschine
DE870616C (de) Mit fluessigen oder gasfoermigen Brennstoffen betriebene, mit einer Abgasturbine undeinem Aufladegeblaese verbundene Zweitakt-brennkraftmaschine
DE2950667A1 (de) Verfahren zur dynamischen zusatzaufladung von abgasturboladermotoren und abgasturboladermotor mit mindestens einer einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE1451903A1 (de) Abgasturboladeranordnung an Brennkraftmaschinen
DE2452219A1 (de) Abgaslader fuer eine kolbenbetriebene brennkraftmaschine
DE2441354A1 (de) Aufgeladene dieselbrennkraftmaschine mit zweistufiger aufladung
DE539910C (de) Brennkraftmaschine mit durch eine Abgasturbine angetriebenem Aufladeverdichter
CH133564A (de) Verbrennungskraftmaschine mit mittelst Abgasturbine angetriebenem Aufladegebläse.
EP2711533A1 (de) Verbrennungsmotor
DE3124461A1 (de) Mehrzylindrige kolbenbrennkraftmaschine mit resonanzaufladung
DE2355734A1 (de) Antriebsanlage, insbesondere fuer lokomotiven
DE2601551A1 (de) Laeufermotor, aeussere verbrennung, wasserpumpe, vakuumpumpe, luftpumpe

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased