DD212555A1

DD212555A1 - GAS EXCHANGE SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD212555A1
Application number: DD24633282A
Authority: DD
Inventors: Theodor Eistert; Konrad Bergmann; Werner Hecht
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1984-08-15

Abstract

Ziel ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die sowohl fuer Motorraeder als auch fuer andere, mit Verbrennungsmotor betriebene Geraete anwendbar ist. Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasaustauschanlage so zu gestalten, dass bei geringstem Raumbedarf fuer Luftzufuehrung und Abgasanlage eine Schall- und Waermeabsorbtion erfolgt und durch gegenseitigen Waermeaustausch der Wirkungsgrad erhoeht wird. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass ein prismatisch geformter Hohlkoerper als Haupttraeger (1) in seinem Inneren durch ein Blech (4) in zwei Kammern (5, 6) zur Aufnahme des Schalldaempfers (7) und eine Luftberuhigungskammer (5) getrennt wird. Die ueber einen Luftfilter (11) angesaugte Luft gelangt in die Luftberuhigungskammer (5) und trifft auf das Blech (4), wo ein Waermeaustausch erfolgt. Ueber ein Austrittsrohr (12) stroemt die beruhigte und vorgewaermte Luft in den Vergaser (13) und als Kraftstoff-Warmluft-Gemisch in den Zylinder (14). Die vorgewaermte Luft aktiviert den Vergasungsvorgang, kuehlt den Motor (3) durch geringere Kerzenringtemperatur und erhoeht den Wirkungsgrad.The aim is to create a device that is applicable to both motorcycles and other, powered by internal combustion engine devices. It is the object of the invention to design a gas exchange system such that, with the smallest possible space required for air supply and exhaust system, a sound and heat absorption takes place and the efficiency is increased by mutual heat exchange. The features of the invention are that a prismatic shaped hollow body as the main carrier (1) in its interior by a plate (4) in two chambers (5, 6) for receiving the Schalldaempfers (7) and an air calming chamber (5) is separated. The air sucked in via an air filter (11) enters the air calming chamber (5) and strikes the plate (4), where a heat exchange takes place. Via an outlet pipe (12), the calmed and prewarmed air flows into the carburetor (13) and into the cylinder (14) as a fuel-warm air mixture. The preheated air activates the gasification process, cools the engine (3) by lower Kerzenringtemperatur and increases the efficiency.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Gasaustauschanläffe für Verbrennungsmotoren Anwendungsgebiet der Erfindung Gas exchange lanterns for internal combustion engines Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Gasaustauschanlage für Verbrennungsmotoren, bei der die dem Motor zugeführte Ansaugluft mit den durch die Abgasanlage abgeleiteten Abgasen indirekt in Berührung kommt und so einen Wärmeaustausch erzeugt, die sowohl, für Motorräder als.auch für- ähnlich gestaltete Fahrzeuge,, die mit Verbrennungsmotoren betrieben werden, anwendbar ist·The invention relates to a gas exchange system for internal combustion engines, in which the intake air supplied to the engine indirectly comes into contact with the exhaust gases discharged through the exhaust system and thus generates a heat exchange, both for motorcycles als.auch for similarly designed vehicles ,, with internal combustion engines be operated, is applicable ·

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die. Zu- und. Abführung der Gase erfolgt mit hohen intermittierenden Geschwindigkeiten und.erzeugt sehr viel Lärm.The. To and. The discharge of gases takes place at high intermittent speeds and generates a great deal of noise.

Besonders an Motorrädern sind die verwendeten. Zu- und Abführeinrichtungen der Gase aus platzsparenden Gründen oder.aus Platzmangel nicht durch.Schallabsorber geschützt und verbreiten deshalb einen sehr hohen Körperschall. So ist aus der DD-PS 107 113 ein Ansaug- und Auspuffsystem für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Ansaugkanälen bekannt, bei dem ein relativ mageres, brennbares Gemisch als auch ein relativ fettes brennbares Gemisch dem. Verbrennungsraum zugeführt wird und die Gemische auf einen bestimmten Wert erwärmt werden·- Dazu weisen der erste Ansaugkanal und der Auspuffkanal Räume auf, dieEspecially on motorcycles are used. For reasons of space saving or lack of space, supply and discharge facilities of the gases are not protected by sound absorbers and therefore spread a very high level of structure-borne noise. Thus, from DD-PS 107 113 an intake and exhaust system for an internal combustion engine with multiple intake ports is known in which a relatively lean, combustible mixture as well as a relatively rich combustible mixture. Combustion chamber is supplied and the mixtures are heated to a certain value · - For this purpose, the first intake passage and the exhaust passage on spaces, the

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durch, ein Hitzeschild getrennt, sind und der zweite Ansaugkanal über mindestens einem Teil seiner Länge in Wärmeaustauschbeziehung mit dem. Raum, im Auspuffkanal steht· Dabei, wird, ein Erwärmen-.des fetten Gemisches erzielt: und- die. Kraftstoff-Kondensation verhindert* . Der Nachteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß beide Anaaugkanäle einen unterschiedlichen Wärmeaustausch eingehen müssen,.um einmal das fette. Gemisch zu erwärmen und andererseits das magere Gemisch, zu kühlen, um.ein gleichzeitiges Überhitzen des Vergasers und eine Brandgefahr zu verhindern* Dazu sind material- und bauraumaufwendige Hitzeschilde und Leitsysteme erforderlich, die die. Luftführung entsprechend den Erfordernissen ermöglichen. . . . . ...by, a heat shield separated, and the second intake passage over at least a portion of its length in heat exchange relationship with the. Room, in the exhaust channel stands · Here, a heating-.Soft mixture is achieved: and- the. Fuel condensation prevents *. The disadvantage of such an arrangement is that both Anaaugkanäle have to undergo a different heat exchange, .um once the fat. Mixture to heat and on the other hand, the lean mixture, to cool, um.einherein to prevent overheating of the carburetor and a fire hazard * This material and space consuming heat shields and control systems are required, which. Allow air duct according to the requirements. , , , , ...

In. einer weit er.en.-Ausführung nach DE-PS. 119 456. ist. eine Ansaug- und Auspuffbaugruppe für Yerbrennungskolbenmotoren. beschrieben, die Mittel.für die Reaktion, der Abgase als auch für die Vorheiaung der Kraftstoff-Luft-Gemische,, die dem. Verbrennungsraum .zugeführt -werden, aufgezeigt, und., für Ein^. oder .Mehrzylindermotoren anwendbar ist· Dazu- gehört eine Aa&aagbaagruppe, die aus Hauptansaugkammer und Uebenansaugkammer,- die. jeweils über Hauptund-Hebenansaugkanälen mit. dem. Hauptverbrennungsraum bzw. Vorverbrennungsraum.in Verbindung stehen und eine Auspuffbaugruppe, die aus. zwei Abgasreaktionskammern besteht« Die Abgasreaktionskammern, werden aus einem inneren und äußeren Rohrkörper gebildet, die untereinander durch. Öffnungen in Verbindung stehen, und die einer Wand der Hauptansaugkammer und einer Wand der Hebenansaugkammer benachbart sind, wodurch die übertretenden Abgase die Wände beströmen und die Ansaugluft erwärmen* . . . . . ' * Die Hachteile. dieses Systemssind ein. komplizierter Aufbau der Abgasführung aus Haupt- und lebenverbrennungskammer mit der Gestaltung, dar Rohrsysteme bereits bevor die Abgase den Schalldämpfer erreichen, wo erneut- Gas-, führungselemente für eine Schallisolation vorhanden sein müssen und der Aufbau des Vergasers über dem Abgasrohr-In. a far er.en.-version to DE-PS. 119 456. is. an intake and exhaust assembly for internal combustion piston engines. The means for the reaction, the exhaust gases and the pre-heating of the fuel-air mixtures, Combustion space is supplied, shown, and., For Ein ^. or .Multi-cylinder engines is applicable · This includes an Aa & aagbaagruppe consisting of Hauptansaugkammer and Uebenansaugkammer, - the. each with main and Hebenansaugkanälen with. the. Hauptverbrennungsraum or Vorverbrennungsraum.in connection and an exhaust assembly, the. There are two exhaust gas reaction chambers. The exhaust gas reaction chambers are formed from an inner and outer tubular body, which pass through one another. Openings are in communication, and which are adjacent to a wall of the Hauptansaugkammer and a wall of the lifting suction chamber, whereby the passing exhaust gases flow through the walls and heat the intake air *. , , , , '* The Hachteile. This system is a. complicated structure of the exhaust system from main and life combustion chamber with the design, pipe systems already before the exhaust gases reach the muffler, where again gas, guiding elements for a sound insulation must be present and the structure of the carburettor above the exhaust pipe

system, da das fertige Kraftstoff-Luft-Gemisch, erwärmt . werden soll, wodurch, ein überhitzen "bzw· ein Verdampfen des Kraftstoffes bereits im. Vergaser erfolgen kann und eine Brandgefahr besteht· Durch- zwei getrennt angeordnete Anlagen, ist der Aufbau kompliziert und verlangt einen . hohen. Pertigungsauf wand. Da durch diese Gestaltung zwei lärmerzeuger vorhanden sind,, sind außerdem umfangreiche lärmdämmungsmaßnahmen notwendig*system, as the finished fuel-air mixture, heated. which means that overheating or vaporization of the fuel can already take place in the carburettor and there is a risk of fire. By means of two separately arranged systems, the structure is complicated and requires a high production expenditure noise generators are required, extensive noise control measures are also necessary *

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat. das Ziel, eine Gasaustauschanlage für Verbrennungsmotoren so zu gestalten,- daß trotz lärm- . mindernder Einrichtungen,, geringstem. Platzbedarf und. einfaehstem Aufbau den Anforderungen des Wärmeaustausches entsprochen wird, 'The invention has. the goal to make a gas exchange system for internal combustion engines so - that despite no noise. diminishing facilities, least. Space requirements and. the most precise construction meets the requirements of heat exchange, '

Darlegung des Wesens der Erfindung .Explanation of the essence of the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasaustauschanlage. für Verbrennungsmotoren, s.o- zu gestalten, daß bei. -geringstem Raumbedarf für die Luftzuführung und Abgasanlage eine. Schall- und Wärmeabsorbtion erfolgt und durch den gegenseitigen Wärmeaustausch.eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Motors erzielt wird.The invention is based on the object, a gas exchange system. for combustion engines, s.o- make that at. - Lowest space requirement for the air supply and exhaust system one. Sound and heat absorption takes place and by the mutual heat exchange .An increase in the efficiency of the engine is achieved.

Srfindungsgemäß. wird das dadurch erreicht, daß die. gesamte. Gasaustauschanlage als kompakte., geschlossene...Baueinheit mit einer Eintritts- und- einer Austrittsöffnung und. hermetisch, getrennten,, zum gegenseitigen Wärmeaustausch übereinander angeordneten Kammern für die Ansaugluft ζufuhrung und Abgasabführung in einem gemeinsamen, schallabsorbierten und- wärmeisolierten, prismatisch, geformten Hohlkörper untergebracht und verschlossen ist* Dabei, wird der. als Hauptträger- dienende,., prismatisch geformte Hohlkörper durch ein Blech in. eine, obere und untere Kammer geteilt. Das Blech stellt eine gemeinsame Berührungsfläche zwischen kalter Ansaugluft und heißen Ab-Srfindungsgemäß. This is achieved by the fact that the. whole. Gas exchange system as a compact, closed ... unit with an inlet and an outlet opening and. hermetically, separate, arranged for mutual heat exchange superimposed chambers for the intake air ζufuhrung and exhaust gas discharge in a common, sound-absorbing and heat-insulated, prismatic, molded hollow body and is closed. as a main carrier end,., Prismatic shaped hollow body divided by a plate in. One, upper and lower chamber. The sheet provides a common interface between cold intake air and hot exhaust

gasen dar, an dem der Wärmeaustausch erfolgt· Aus der oberen Kammer, in der die über einen Luftfilter eintretende 'Ansaugluft "beruhigt und vorgewärmt wird, gelangt diese über ein Austrittsrohr in den Vergaser und weiter als Kraftstoff-Warmluft-Gemisch in den Zylinder* Die vorgewärmte Luft aktiviert den Vergasungsvorgang und bewirkt einen höheren Wirkungsgrad, des Motors.. Gleichzeitig, wird durch das Torwärmen, des Kraftstoff-Luft-Gemisches der Motor.gekühlt, indem durch.eine bessere Verbrennung die.From the upper chamber, in which the 'intake air' entering via an air filter is calmed and preheated, it passes through an outlet pipe into the carburettor and continues as a mixture of fuel and warm air into the cylinder preheated air activates the gasification process and causes a higher efficiency of the engine .. At the same time, by the gate warming, the air-fuel mixture of the engine.Cooled by durch.eine better combustion the.

Kerzenringtemperatur sinkt· Das gezündete, und. verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch wird als Abgas über den Auspuff dem Schalldämpfer zugeführt und als Abfall-Wärme-Snergie zum Vorwärmen der frischen Ansaugluft, genutzt· Die Gestaltung des Warmeaustausehraumes oder die. An-Ordnung des- Abgasschalldämpfers ist dabei.in unterschiedlichen Formen-.möglich,,.· und so wählbar, daß für eine thermische Balance des Wärmehaushaltes die Austauschflächen vergrößert- oder verringert bzw· isoliert,, den jeweiligen Motorparametern anpaßbar sind«. Sine derartige Anpassung ist deshalb notwendig,, da zu heiße Gase, als auch, zu kalte Gase die Vergasung, behindern und sich negativ auf die Motorleistung auswirken.Candle ring temperature drops · The ignited, and. burned fuel-air mixture is supplied as exhaust gas via the exhaust pipe to the silencer and used as waste heat energy for preheating the fresh intake air, · The design of the warming-out space or the. An-order des- exhaust muffler is.in different forms-.möglich ,,. · And so selected that for a thermal balance of the heat balance, the exchange surfaces increased or decreased or isolated, the respective engine parameters are adaptable. Sine such adaptation is therefore necessary, since too hot gases, as well as to cold gases impede the gasification, and adversely affect the engine performance.

Ausführungsbeispiel ...Embodiment ...

Die. Erfindung soll, nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen;The. Invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings: FIG.

Fig· 1: eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, derFig. 1: a side view, partially in section, of

Gasaustauschanlage.;. - -; Gas exchange system.. - -

Fig. 2j eine mögliche Variante des Schalldämpfereinbaus in den Hauptträger.Fig. 2j a possible variant of the muffler assembly in the main carrier.

Sin prismatisch geformter Hohlkörper, der als Hauptträger für ein motorgetriebenes Gartengerät dient und Aufnahmevorrichtungen 2 für einen Verbrennungsmotor 3Sin prismatic shaped hollow body, which serves as the main carrier for a motor-driven gardening device and receiving devices 2 for an internal combustion engine. 3

und. verschiedene Adapter besitzt,, ist in seinem Inneren durch ein Blech 4 in zwei hermetisch getrennte, behälterartige Kammern 5,6 geteilt. Dabei dient die obere Kammer 5 als Beruhigungskammer der.angesaugten Luft und die untere Kammer 6 als Aufnahmekammer für den Schalldämpfer 7, der.allseitig mit schallisolierendem Material 8 umgeben ist· Auf. dem. Haupt träger 1 ist. ein Rohrstück 9 angebracht, auf das eine Lenkstange 10 gesteckt und verspannt wird. Den oberen.Abschluß des Rohrstückes 9 bildet ein Luftfilter 11,. durch den die Ansaugluft strömt. Die durch den Luftfilter 11 angesaugte Luft gelangt durch das Rohrstück 9 in die obere Kammer 5_t wo. sie beruhigt -wird. und. ihre Schwingungen gedämpft werden.und. trifft auf das Blech 4, wodurch, ein Wärmesustausch zwischen der kalten Ansaugluft und den. heißen. Abgasen erfolgt,, d. Iu die durch, den oberen Teil des Schalldämpfers 7 strömenden Abgase werden gekühlt,, indem, sie mit ihrer Temperatur die. Ansaugluft anwärmen und damit Sigenwärme abgeben« Die auf diese Art vorgewärmte Luft, strömt durch ein. am Hauptträger 1 seitlieh, angeschlossenes Austrittsrohr 12 aus der oberen.and. has different adapter ,, is divided in its interior by a plate 4 in two hermetically sealed, container-like chambers 5,6. The upper chamber 5 serves as a calming chamber for the air sucked in and the lower chamber 6 as a receiving chamber for the silencer 7, which is surrounded on all sides with sound-insulating material 8. the. Main carrier 1 is. a pipe piece 9 is mounted, on which a handlebar 10 is inserted and clamped. The upper end of the pipe section 9 forms an air filter 11,. through which the intake air flows. The air sucked through the air filter 11 passes through the pipe section 9 into the upper chamber 5 _t where. she calms down. and. their vibrations are dampened. meets the plate 4, causing a heat exchange between the cold intake air and the. be called. Exhaust gases takes place, d. The exhaust gases flowing through the upper part of the muffler 7 are cooled by applying the temperature to them. Warm up the intake air and thus release heat from the heat. "The air preheated in this way flows through it. on the main beam 1 seitlieh, connected outlet pipe 12 from the upper.

Kammer 5 in den 7ergas.er 13. Das Austritt sr ohr 12 ist dabei kurz ausgeführt., um in diesem. Teil keine erneuten . Luft schwingungen aufkommen zu lassen* Die so in den 7ergaser 13 eintretende vorgev;ärmte Luft aktiviert den7ergasungsvorgang durch eine bessere 7erbrennung des Kraft-, stoff-Warmluft-Gemisches im. Zylinder 14, wodurch einmal der Wirkungsgrad des 7erbrennungsmotors 3 erhöht wird und zum anderen gleichzeitig eine Motorkühlung durch eine geringere Kersenringtemperatur an der Zündkerze 15 erreicht wird.Chamber 5 in the 7ergas.er 13. The exit sr ear 12 is executed briefly., In order to. No part again. Pre-vented air enters the 7ergaser 13 and activates the gasification process through a better combustion of the fuel / air / warm air mixture in the air. Cylinder 14, whereby once the efficiency of the internal combustion engine 3 is increased and on the other hand at the same time engine cooling is achieved by a lower Kersenringtemperatur on the spark plug 15.

Die zum gegenseitigen. Wärmeaustausch dienenden Austauschflachen, auf die die angesaugte Luft trifft oder sie umströmt,, sind entsprechend der Motorleistung wählbar. So ist, wie in Pig. 2 dargestellt, die Möglichkeit gegeben, den Abgasschalldämpfer 7 derart im Hauptträger 1 anzuordnen, daß die angesaugte Luft, den Abgasschalldämpfer. 7 völlig umströmen kann und eine entsprechend stärkere Br-The to mutual. Heat exchanging exchange surfaces on which the sucked air impinges or flows around them are selectable according to the engine power. So, as in Pig. 2, given the opportunity to arrange the exhaust muffler 7 so in the main carrier 1 that the sucked air, the exhaust muffler. 7 can flow around completely and a correspondingly stronger

^ärmung erfährt· Bei. der Festlegung des für einen bestimmten Motor angemessenes Behälter to lumens, in dem sich die Ansaugluft ausbreiten und. erwärmen kann* ist jedoch zu beachten, daß zu heiße,.aber auch zu kalte Gase den Vergasungsprozeß, behindern·Heating occurs · At. the definition of the appropriate container for a particular engine to lumens, in which the intake air spread and. However, it must be noted that too hot, but too cold, gases hinder the gasification process.

Sine derartige, gestaltete Gasaustauschanlage für Verbrennungsmotoren hat die. Vorteile, daß nur ein geringer Bauraum und minimaler Pertigungsaufwand benötigt wird, da sowohl Luftberuhigungsbehälter als auch Abgasanlage als geschlossene, kompakte Baueinheit mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung im prismatisch geformten Hohlkörper untergebracht sind, eine Senkung des. Körperschalles durch die. luftberuhigungszone und eine, beide Systeme umgebende lärmdämmschicht erreicht wird, die Verbrennungsgefahr durch eine optimale. Gasführung,.die Schalldämpferunterbringung und durch die Luftumspülung. mit temperaturausgleich am Schalldämpfer gesenkt wird., und die Abfall-Wärmeenergie der Abgase zum Vorwärmen der Ansaugluft genutzt und damit der Wirkungsgrad erhöht viird·Sine such, designed gas exchange system for internal combustion engines has the. Advantages that only a small space and minimal Pertigungsaufwand is required because both Luftreuhigungsbehälter and exhaust system are housed as a closed, compact unit with an inlet and an outlet opening in the prismatic shaped hollow body, a reduction of. Structure-borne sound through the. air-calming zone and a noise-insulating layer surrounding both systems is achieved, the risk of burns by an optimum. Gas supply, .the silencer housing and through the air circulation. is lowered with temperature compensation on the muffler, and the waste heat energy of the exhaust gases used to preheat the intake air and thus increases the efficiency viird ·

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Claims

claims

1 · Gas exchange system for internal combustion engines, in which the intake air supplied to the engine with. the indirectly through the .Abgasanlage exhaust gases comes into contact and so a heat exchange is generated, the. as well as. Motorcycles as well as for similarly designed vehicles operated with internal combustion engines are, if applicable, characterized. dai3. the entire gas exchange system as a compact, closed unit with an inlet and., One. Outlet opening and. hermetically separated, for mutual heat exchange superimposed chambers. . (5,6) for the entire intake air supply and the entire. Exhaust gas discharge in a common, sound-absorbing and. thermally insulated, prismatic shaped hollow body is housed and closed,

2 * Gagaustauschchanlage for internal combustion engines according to item 1, characterized in that ,, for a thermal balance, the. Heat balance, the Aus.tauschflach.en increased or decreased or »isolated, the geweiligen engine parameters are adaptable

For this 1 sheet drawings

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