DE2134429A1

DE2134429A1 - Mehrzylinder-Zweitakt Verbrennungsmotor, insbesondere als Außenbordmotor fur einen Schiffsantrieb

Info

Publication number: DE2134429A1
Application number: DE19712134429
Authority: DE
Inventors: George E. Zion Kalb Paul A. Waukegan 111. Miller (V.StA.). F02b 33 04
Original assignee: Outboard Marine Corp , Waukegan, 111. (V.St.A.)
Priority date: 1970-07-13
Filing date: 1971-07-09
Publication date: 1972-02-03
Also published as: GB1329167A; CA939996A; SE389483B; HK39676A; US3692006A; FR2100467A5; BE769817A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Wsicxmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN SAHA POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

OUTBOARD MARINE CORPORATION, 100 Pershing Road, Waukegan,

Illinois, V.St.A.

Mehrzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor, insbesondere als Außenbordmotor für einen Schiffsantrieb.

Die Erfindung betrifft allgemein Zweitaktmotoren für Schiffsantriebe und insbesondere das Auspuffsystem für solche Zweitaktmotoren« Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf einen Mehrzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor und auf Anordnungen zum Auspuffen der Abgase in der Weise, daß die Motorleistung erhöht wird.

Es ist bereits bekannt, rücklaufende Druckwellen dazu auszunützen, die Spülung zu verbessern, um dadurch die Gemischmenge bei der nächsten Ladung zu erhöhen und somit die Leistung zu steigern. Weiter ist bekannt, von einem Abgassystem einen Verdichtungsimpuls zu einem Zylinder zu schikken, kurz bevor dessen Auslaßsohlitz schließt, um so den Druck des Kraftstoffgemisches in dem Zylinder zu erhöhen und damit eine Vorverdichtung zu erzielen und/oder das Ausströmen von frischer Ladung aus dem Auslaßschlitz zu stoppen und somit den Kraftstoffverlust zu verringern·

Hierzu ist in der U.S.A.-Patentschrift 3 385 052 vom 28. Mai 1968 ein Einzylinder-Zweltakt-Verbrennungsmotor beschrieben, bei dem Verdiohtungswellen oder -impulse, die

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in dem Auspuffsyetem des Motors beim Ausströmen der Abgase entstehen, zum Auslaß schlitz des Zylinders als Verdichtungswellen zurückgeleitet werden, um diese Verdichtungswellen zur Steigerung der Effizienz und schließlich der Leistung des Motors auszunützen. In der gleichen Patentschrift ist auch eine zeitliche Steuerung der Ankunft einer rücklaufenden Druckwelle, sei es einer positiven oder Verdichtungswelle oder einer negativen oder Verdünnungswelle, an dem erzeugenden Zylinder beschrieben.

Die U.S.-Patentanmeldung Nr. 733 159 vom 29.Mai 1968 (U.S.Patent .·.·.......*···) beschreibt einen Außenbordmotor mit einem Mehrzylinder-Zweitaktmotor. Der Außenbordmotor weist verschiedene Anordnungen in dem Antriebswellengehäuse auf, um eine negative oder Verdünnungswelle zur Spülung desjenigen Zylinders auszunützen, von dem die Druckwelle stammt, aus der die Verdünnungswelle erzeugt wurde.

Die U.S.-Patentanmeldung Nr. 746 079 vom 19.JuIi 1968 (U.S.Patent · ) offenbart einen Außenbordmotor mit

drei vertikal gefluohteten Zylindern und einem Abgassystem, das ein Leitblech zur Egalisierung des Auspuffwiderstandes an den drei Zylindern aufweist, um so einen ruhigen Leerlauf zu erzielen.

Die U.S.-Patentanmeldung Nr.26 843 vom 9.4.1970 beschreibt einen Außenbordmotor mit einem Zweizylinder-Zweitaktmotor· In diesem Außenbordmotor ist eine Abgasanordnung enthalten, di· so konstruiert ist, daß eine am einem Zylinder entstehende Verdichtungswelle an dem geschlossenen Auspuffschiltζ des anderen Zylinders reflektiert wird und zu dem erzeugenden Zylinder zurückläuft, wo sie ankommt, bevor der Auspuff schlitz schließt, um dadurch die Motorleistung zu erhöhen.

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Eine "Sohallströmung" in dem Sinne, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, findet bei oder nahe an der Schallgeschwindigkeit statt und wird hauptsächlich von der stationären Strömungstemperatur des Abgases, d.i. die stationäre Temperatur der Umgebung, beeinflußt. Schallströmung ist im wesentlichen unabhängig vom Querschnitt oder von der Form des Strömungsweges, ausgenommen die Erzeugung von Rückstöasen, entweder Verdünnungs- oder Verdichtungsstößen infolge von Änderungen der Querschnittsfläche und weiter ausgenommen eine etwaige Portbewegungsgeschwindigkeit des Mengenstromes oder des Mediums, durch das die Schallströmung sich fortbewegt. Der Mengenstrom des Abgases hängt mindestens teilweise von der Form des AbgasStrömungsweges und von dem in diesem Weg vorhandenen Druckgefälle ab. Im Auspuff system von Zweitaktmotoren ist der Mengenstrom der Abgase verglichen mit der Geschwindigkeit der Schallströmung langsamj daher wird die Schallströmung gewöhnlich nicht merklich beeinfluß von Änderungen der Konfiguration des Abgasweges oder vom Druckgefälle dieses Weges« Demgemäß hat die Schallströmung auf Strecken gleicher Länge die gleichen Eigenschaften; so ist beispielsweise die Zeit für die Strömung durch eine Strecke praktisch gleich der Strömungszeit durch jede andere Strecke gleicher Länge·

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Steigerung der Leistung eines Verbrennungsmotors, der drei oder mehr Zylinder hat·

Die Erfindung sieht einen Außenbordmotor mit einem Zweitakt-Verbrennungsmotor vor, der mindestens drei Zylinder und eine solche Abgasführung hat, daß der Schallβtrömungeabstand von jedem Auspuffschlitz zu dem Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders praktisch gleich ist. Der Schallströmungsabstand ist derart gewählt, daß die Verdiohtungswelle, die im Moment des öffnsns des AuspuffSchlitzes

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an el em Auspxiffsehlitz des gerade gezündeten Zylinders auftritt, am Ausp&ff schlitz das als nächsten zu ladenden, Zyliniers am einem Zeitpunkt Tor dessen Schließen ankommt".

Demzufölge wird! der Anteil des Kra£1istof fgemisßhae, dear !bisher durch, clas Auspuffsystem Terlorengfiag., vermindert und der Drude im Zylinder zum, Zeitpunkt; des Schließen» des Auspuffselilitzes wird ireiaatliefi;

3m einaeOLnen. aient die Itefindangi einen Außenbordmotor miti einem Zweitaifct-Tierlbrennangsmotor Tor» dessen, Ija-feorlbjfecfe menr als zwei Zylinder mit Jeweils einem Auspuffsenlitz ent— ihäXt und Ton einem Unterteil getragen wird, das ein Selerit— wellenrohr, sowie ein daran angeschlossenes !feil aufweist, welolieB unter normalen Betrielislsedingungen ins ¥asBer ragt und eine SohiffsBcliraube trägt» Ein Auspuffrolir erstreckt sioli mindestens teilweise in das Geleiücwellenrolir und ist mit seinem einen Ende näonst Sem Ob er ende des Gelenkwellen·* ronrea angeordnet* Mit diesem Ende des Auspuffrohres steht der Auslaß einer Abgasführung in ¥erbindungj die andererseits mit Jedem Auspuffsüifa3.itz derart in Verbindung steht, daß gleiche SohalletröaungsabBtänäe zwiBohen jedem Auspuff— achlitz und dem Auspuffsohlitζ des unmittelbar danach zu. ladenden Zylinders geschaffen sind»

Bei einem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sieh um einen Y—4 Motor, der ein Abgassystejn mit einem Auspuffrohr hat, welches mit allen Auspuff sehlitäsan in Yerbindung steht und ins Innere des Gelenkwellenrohres einen gemeinsamen Auslaß hat» Geeäß der Erfindung ist der SehsX!- •triSmungsweg Tom Auslai zu allen Auapuffsehlitsen der gleich·. Auf diese Weise liefert das Afcgasayatem im Moment flas öffnenB des Auspuff Schlitzes nach dam Zünden eine Yerdünnungswelle_s die durch den Auspuff schlitz; das gerade ge*ün-

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deten Zylinders wirksam wird, um die Spülung zu verbessern.

Ferner besitzt das Abgassystem bei diesem Beispiel vier Zweigrohre, die alle derart miteinander verbunden sind, daß der Sohallströmungsweg von jedem Auspuffschlitz zum Auspuff schlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders praktisch gleich ist.

Die Angleichung der Sohallströmungsabstände zwischen den Auspuffschlitzen der vorher gezündeten Zylinder und den Auspuffs ßhlitzten der als nächste zu ladenden Zylinder geschieht mit Hilfe einer Rohrkonstruktion, die zwischen dem Motorbleck und einem Teil angeordnet ist, der zwischen dem Motorblock und dem ßelenkwellenrohr eingefügt ist. Diese Rohrkonstruktion ist mit einem gemeinsamen Auslaß für die Abgase in eine Leitung in diesem ,Teil versehen, sowie mit verschiedenen Zweigrohren, die für gleiche Sohallströmungswege sorgen- Die leitung erstreckt sich in dem eingefügten Teil nach unten und vorne und mündet in ein Auspuffrohr, das bis in das Gelenkwellenrohr reioht, welches einen Abschnitt mit größerem Querschnitt, verglichen mit dem Querschnitt an der Verbindungsstelle mit der Leitung in dem eingefügten Teil hat· Die Abgasführung ist mit einem Wassermantel rund um die Kanäle versehen.

Die Erfindung sieht weiter ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotors mit mehr als zwei Zylindern vor, nach dem alle Zylinder in einer vorbestimmten Reihenfolge gezündet werden und bei allen Zylindern dafür gesorgt wird, daß die beim öffnen des Auspuff· Schlitzes des unmittelbar zuvor gezündeten Zylinders entspringende Verdichtungswelle am Auspuffsohlitζ des als nächsten zu ladenden Zylinders für eine vorgegebene Motorgesohwindigkeit zu einem gleiohen Zeitpunkt, bezogen auf das Schließen dieses Zylinders ankommt, und daß von der

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vom Auspuffschlitz des gerade gezündeten Zylinders ausgehenden Verdichtungswelle eine Verdünnungswelle erzeugt wird, die am Auspuffschlitz des vorher gezündeten Zylinders für eine vorgegebene Motorgesehwindigkeit zu einem gleichbleibenden Zeitpunkt vor dem Schließen des Auspuffschlitzes des vorher gezündeten Zylindere ankommto

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Anlegen von Verdichtungswellen, die beim Öffnen der Auspuffschlitze der eben gezündeten Zylinder auftreten, an die Auspuffschlitze der als nächste zu ladenden Zylinder zu schaffen, um damit die PS-Leistung zu erhöhen.

Weiter will die Erfindung einen Außenbordmotor mit einem neuartigen Auspuff system schaffen, der im Vergleich zu Auseenbordmotoren gleicher Bauart, aber ohne das neue Auspuffsystem eine höhere Leistung liefert. Das neue Auspuffsystem soll sich an vorhandene Außenbordmotoren anbauen lassen oder auch in einem Stück in einem Außenbordmotor eingebaut sein·

Insbesondere ist die Erfindung auf eine Sohiffsantriebsmasohine gerichtet, die einen Motor mit mindestens drei Zylindern hat, und bei der erfindungsgemäß die Schalls tr ömungsabstände zwischen den Auspuffschlitzen aller Zylinder und den Auspuff schlitz en der als nächste zu ladenden Zylinder die gleichen sind. Ferner sind auch noch die Schallströ— mungeabetände zwischen den Auspuffschlitzen aller Zylinder und einem gemeinsamen Auelaß gleich·

Die Erfindung will eine Sohiffsantriebsmaschine, beispielsweise einen Außenbordmotor, mit einem verbesserten Auspuffsystem schaffen, das zu einer Erhöhung der Leistung bei·» trägt und zugleich einen verhältnismäßig ruhigen Lauf ge-

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währleistet, da ein Aaspuff unter Wasser verwendet wird·

Weitere KI nxnl heiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen hervor· Es zeigen:

lig.1 eine fragoentarlsche Seitenansicht, teils im Schnitt, teils in scheaatisoher Barstellung, eines Außenbordmotors Bit erfindungsgemäSen Merkmalen}

Mg·2 eine BsLckansieht» teils im Schnitt, teils weggebrochen, auf einen Teil der Abgasführung, die in des in Mg.1 gezeigten Außenbordmotor eingebaut istf

Mg· 3 eine perspektivische Torderansicht der Abgasführung der Ϊΐβ·2|

Mg. 4 und 5 perspektivische Ansichten von Füllblöeken, die daxa dienen, einen Torhandenen Motor für die Aufnahme erf1ndungegemäfier Teile anzupassen?

Mg·6 einen Horisontalschnitt nach der linie 6-6 der yig»1|

Pig. 7 eine sehematische Darstellung der Abgasführung in des Anfienbordaotor der Fig,1, die nur die Innenränae zeigt;

Fig.8 eine ebensolche Barstellung einer Abgasführung, die Terschiedene Merkaale der Erfindung verkörpert und die fur einen 3-3ylinäer-Seihenaotor bestJjuit ist;

Mg· 9 eine gleichartige acheaatische Bar stellung vie Iig.8, jedoch for einen 4-Zylinder-ReihenMotori

Mg. 10 eine gleiche scheaatische Bar st ellung, wie Mg·? und 8, jedoQh für einen 6-Zylinder-V-Motor|

Mg· 11 eine gleiche sohematisohe Darstellung der Abgasführung, jedoch für einen 6-Zylinder-Reihen»otor|

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Fig. 12. eine Schnjittansioht naehi der Linie 11Ζ-Ϊ.2 der Eiig. .6, jedoch in- dazu verkleinertem Maßstab;,

Mg. 15= eine Skfzz® der Abgasführung.

In Fig»t ist. ein Außenbordmotor 1T mit verschle denen. Herkmalen der Erfindung dargestellt«, Der Außenbordmotor* 11: weist; einem Köpfteil· 13 und einen Unterteil IT snf _f. der dem Kopfteil. 1;3 trägt« Den? Kopf'teil 15 umfaßt einen Mot ar- 19 mdLt einem ¥-Bl©ek: 2t (siehe Hg.6)_r der eine erste und eine zweite Zylinderbartfe 23 umäi 2? aufweist^ Sie zueinander- unter: eiiEem WinfeeX von 90° angeordnet sind. Die erste %iin— cEerlank 23 bat einen ersten Zylinder 29¹ und einen zweiten Sylimöer 31 (sielie Flg»12), vrabel der zweite Zylinder 31 unter diem ersten Zylinder 29 und dazu parallel gefluchtet angeordnet ist, so daß seine Achse in einer ersten Ebene liegt, die auch die Achse des ersten Zylinders enthält. Zur zweiten Zylinderbank 27 gehört ein dritter Zylinder und ein vierter Zylinder 37» wobei der vierte Zylinder unter und parallel gefluchtet zu dem dritten Zylinder 33 angeordnet ist und die Achsen des vierten Zylinders 37 und des dritten Zylinders 33 in einer zweiten gemeinsamen Ebene liegen, die zur ersten, oben erwähnten Ebene unter einem Winkel von 90° angeordnet ist·

Die Zylinder 29_f31,33 und 37 haben nicht gezeigte Kolben, die jeweils mit nicht gezeigten Pleuelstangen an eine gemeinsame vertikal stehende Kurbelwelle 46 angeschlossen sind. Ferner weisen die Zylinder 29»31»33 und 37 Auspuffschlitze 39,41,43 und 47 auf, die nach hinten in den Bereich zwischen den Zylinderbänken 23 und 27 öffnen. Genauer münden die Auspuffschlitze 39 und 41 der Zylinderbank 23 in eine Kammer 48, die von einer gleichen Kammer 49» welche mit den Auspuffschlitzen 43 und 47 der anderen Zylinderbank 27 in Verbindung steht, durch eine vertikale Trennwand 50

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ist» IMe&e JrennwaTiiifl bud et xmammmn mit den aaaderen IDseüeai a&e© Mot or blocks eine Stirnfläche 51» die sieb. -!fB&3»tTitayii tikaai 1 gr ^u. einer l^jdcslhalbiereiiilesi des zwischen d«n Sy_lJjBxäeii8äiBk<e3a. 23 rani 27 eljiges-ehlossenen Winkele erstreckt. Bei iteLaahsrAjgeii Zone tr u3ct Ionen standen die Kssmern 48 iHiad 49 aaa Jiarea Sei en miteinander in Yerbindung tmd eartleearteaa. im eiaae geaaeiiisame Äaspiiffleitiing. Demzufolge waren die Sciialls±röiHiingBal)stäncle zwischen den nacheinander gezlindeten Zyliodern xmterschiedlich·

Der Motor ist ieraasr aii; einer Vorrichtung 53 zum Erstellen einer bestimmten 3iindiolge versehen. Derartige Zündverteiler sind bekannt xma werden daher nicht beschrieben. Es sei nur erwähnt, daß laeim vorliegenden Beispiel die Zylinder 29t31»33 und 37 in folgender Reihenfolge zünden: 33? 29j 37; 31.

Der Unterteil 17, der den Kopfteil 13 trägt, weist an sei« nem oberen Ende ein Anschlußstück 54 auf, das mit dem Motorblock 21 verschraubt oder sonstwie starr verbunden ist, sowie ein Gelenkwellenrohr 57, das mit seinem oberen Ende fest mit dem Anschlußstüok 53 verbunden ist und an seinem unteren Ende einen nicht gezeigten Getriebekasten trägt, der eine nicht gezeigte Sohiffsschraubenwelle und ein ebenfalls nicht gezeigtes Umkehrgetriebe enthält. Soweit bisher beschrieben, ist die Konstruktion von üblicher Art.

Gemäß der Erfindung ist eine Abgasführung vorgesehen, die die Auspuffgase derart leitet, daß beim Öffnen eines der Auspuffschlitze 39,41,43 und 47 entstehende Verdichtungswellen an dem offenen Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenen Zylinders kurz vor dessen Schließen ankommen. Ferner ist das System auch noch so konstruiert, daß die abgehende Verdichtungawelle eine zurücklaufende VerrJlinnunßswelle erzeugt, die am Ursprungszylinder etwa zu dem Zeit-

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punkt ankommt, wenn sich dessen Kolben am unteren Totpunkt befindet, um auf diese Weise das Ausstoßen zu verbessern-

Im einzelnen weist die Abgasführung 71 Mittel auf, um Abgase von den Auspuffschlitzen 39»41_f43 und 47 wegzuleiten und praktisch gleiche Schallströmungswege zwischen jedem Auspuff schlitz und dem Auspuffs chlit ζ des als nächsten zu ladenden Zylinders zu schaffen. Außerdem ist die Abgasführung auch noch so gebaut, daß der Schallströmungsabstand zwischen dem Auspuffschlitz des gerade gezündeten Zylinders und dem Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders so bemessen ist, daß eine von dem gerade gezündeten Zylinder ausgehende Verdichtungswelle unter normalen Betriebstemperaturen und wenn der Motor im Schnellauf bereich arbeitet, am Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders ankommt, kurz bevor der Auspuffschlitz dieses als nächsten zu ladenden Zylinders schließt. Alle Zylinder erfahren also einen Druckanstieg, kurz bevor ihr Auspuffschlitz schließt, durch eine Verdichtungswelle, die von dem vorher gezündeten Zylinder herkommt·

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Abgasführung aus einem Abgaskanal 73 (siehe Fig.2), der mit den Auspuff schlitzen 39,41,43 und 47 und mit einer Abgasleitung 77 in dem Anschlußstück 54 (siehe Figo!) in Verbindung steht. Die Abgasleitung 77 ist ihrerseits mit einem Auspuffrohr 79 verbunden, das in dem gezeigten Beispiel von dem Anschlußstück 54 gehalten wird und sich nach unten und vorne ins Innere des Gelenkwellenrohres 57 erstreckt·

Gemäß der Erfindung weist, wie in den Figo7 und 13 angedeutet, der Abgaskanal 73 Wände auf, die ein Zweigrohr 81 bilden, das mit dem Auspuffschlitz 3^KJ in Verbindung steht, sowie ein Zweigrohr 83, das mit dem Auspuffschlitz 41 in

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Verbindung steht· Im gleichen Schallströmungsabstand von den Auspuffschlitzen 39 und 41 sind die Zweigrohre 8t und 83 miteinander zu einem Zweigrohr 87 vereinigt·

In gleicher Weise hat der Abgaskanal 73 auch noch Wände, die ein Zweigrohr 89 bilden, das mit dem Auspuffschlitz in Verbindung steht, und ein Zweigrohr 91> das mit dem Auspuff schlitz 47 in Verbindung steht. Im gleichen Schallströ— mungsabstand von den Auspuffschlitzen 43 und 47 vereinigen sich diese Zweigrohre zu einem Zweigrohr 93· Wieder im gleichen Schallströmungsabstand von den Vereinigungsstellen der Zweigrohre 81 und 83, sowie 89 und 91 vereinigen sich die Zweigrohre 87 und 93 zu einem Kanal 97, der an einem Auslas 99 in die Abgasleitung 7t mündet·

Sie Wände, die die oben beschriebene Abgasführung bilden, sind vorzugsweise ohne abrupte Querschnittsänderungen geformt, damit eine ruhige Massenströmung zustandekommt und etwaige Druckwellen infolge von Querschnitt sand erungen weitgehend vermieden werden· Die Wände können aus einem oder aus mehreren Teilen bestehen, die zusammen die gewünschte Anordnung bilden·

Um das bisherige Abgassystem so abzuwandeln, daß es die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist, w±ä der in Fig·6 gezeigte Motor 19 dahingehend geändert, daß in jede Kammer 48 und 49 ein Füllblock 111 bzw· 113 eingebaut wird, der praktisch die gesamte Fläche der Kammer 48 bzw· 49 einnimmt und einen Ansatz hat, mit dem er in den Bereich des Hotorblooks rund um die Auspuffschlitze hineinragt. Die Füllblöcke 111 und 113 sind mit Durchlässen versehen, die als Verlängerungen der Auspuffsohlitze angesehen werden können und sich zur Fläche 51 erstrecken, um dort mit den oben beschriebenen Zweigrohren in Verbindung zu stehen. Man kann diese Durchlässe auch als Teile der Zweigrohre ansehen,

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die sich zu den Auspuffschlitzen 59_f41,45 und 47 hin erstrecken. Im einzelnen weist der Füllblock 111 (siehe Pig· 5) Durchlässe 117 und 119 auf, die mit den Auspuffschlitzen 59 bzw. 41 und mit den Zweigrohren 81 und 85 in Verbindung stehen. Der Füllblock 115 (siehe Fig.4) hat Durchlässe 121 und 125, die mit den Auspuffschlitzen 45 und 47 und mit den Zweigrohren 89 und 91 in Verbindung sind. Die Abgase aus den Auspuffschlitzen werden also durch die Durchlässe 117, 119,121,125 und durch die Fläche 51 des Motorblockes 21 in den Abgaskanal 75 geleitet.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Abgaskanal 75 von einem Körper 127 gebildet, zu dem die oben erwähnten Wände des Kanals 97, der Zweigrohre 87 und 95 und der Zweigrohre 81,85,89 und 91 gehören. Dazu hat der Körper 127 noch Wände, die teilweise einen Wassermantel 129 (siehe Fig.1 und 2) bilden, der durch einen abnehmbaren Deckel 151 vervollständigt wird. Geeignete Mittel zum Zuleiten und Ableiten von Wasser in bzw. aus dem Wassermantel 129 können ebenfalls vorgesehen werden·

Der Körper 127 ist, beispielsweise mit Schrauben 155_f an der Fläche 51 des Motorblocks 21 und an einem Teil 157 des Anschlußstückes 54 festgemacht, das die Abgasleitung 77 enthält, so daß der Auslaß 99 mit dieser Abgasleitung 77 in Deckung ist·

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel strömt das Abgas vom Auslaß 99 durch die Abgasleitung 77 in das Auspuffrohr 79, das einen Auslaß 80 ins Innere des Gelenkwellenrohres 57 hat. Das Querschnittsverhältnis des Auslasses 80 des Auspuffrohres 79 zum Innenraum des Gelenkwellenrohres 57 ist größer als 1:5. Demzufolge erzeugen Abgasverdichtungswellen, wenn sie vom Auspuffrohr 79 in den Innenraum des Gelenkwell enrohr es 57 laufen, Verdüimungswellen, die durch

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das Auspuffrohr und die Abgasführung mit den Zweigrohren zurück zu den Auspuffschlitzen laufen· Die Länge des Auspuffrohres 79 ist derart bemessen, daß die Gesamtlänge vom Auslaß 80 zu den Auspuffschlitzen 39_f41,43 und47 eine Ankunft der Verdünnungswellen an den Auspuffschlitzen der Ursprungszylinder etwa zu dem Zeitpunkt bewirkt, wenn sioh die Kolben nahe dem unteren Totpunkt befinden, falls der Motor bei normaler Betriebstemperatur im Schnellaufbereich arbeitet.

Bei dem gezeigten Beispiel kann das Abgas aus dem Innenraum des Gelenkwellengehäuses 57 entweder duroh einen durch die Schiffsschraube gehenden Auslaß oder duroh eine flösse ausgestoßen werden· Beide Formen des Unterwasserauspuffes sind von bekannter Konstruktion und brauchen nicht beschrieben zu werden. Jedoch muß darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung die Vorzüge eines Unterwasserauspuffs bietet und zugleich eine Steigerung der Leistung erzielt. Die Anordnung kann auch noch die Merkmale der U.S.-Patentanmeldung

Nr. 733 159 vom 29.5.1968 (Ü.S.Patent Nr )

verwenden, um Verdünnungswellen zu erzielen und zugleich die lärmmindernden Eigenschaften des Wassermantels für die Abgasführung, die in obiger Anmeldung offenbart sind, auszunützen·

Weiter sei darauf verwiesen, daß· die Abgasführung anstelle des Unterwasserauslasses auoh unmittelbar zur Atmosphäre offen sein kann. Ein solcher atmosphärischer Auspuff ist jedooh gegenüber dem Unterwasserauspuff nachteilig, weil er von einem hohen Geräuschpegel begleitet lab* Ferner ist der Unterwasserauspuff gegenüber dem Luftauepuff noch dadurch begünstigt, daß bei einem durch die Sohiffaachraube gehenden Auypuff oder einer ähnlichen Anordnung die in den Raum hinter der 3ohi£fssahraube ausgastoüarieu Abgase 9 Ina η !fritartlruük er^fuigati, der <;u .rinam 45*3 riiif;·.? rau Auspuff-

widerstand an dem Motor führt, so daß die abgegebene Motorleistung steigt.

In Pig.8 ist eine sohematische Ansicht eines Abgaskanals 271 dargestellt, der mit den gefluchteten Auspuffschlitzen eines 3-Zylinder-Reihenmotors in Verbindung steht und drei Zweigrohre 287,293 und 295 aufweist, die gleiche Schallströmungswege von sämtlichen Auspuffschlitzen zu einer Vereinigungsstelle 296 vorsehen, von der ein Auslaßrohr 297 zu einem Auslaß 299 führt. Außerdem ist der Strömungsweg zur Vereinigungsstelle 296 auch noch so berechnet, daß ungeachtet der Zündfolge stets ein gemeinsamer Schallströmungsabstand zwischen dem Auspuffschlitz des zuerst gezündeten Zylinders und dem Auspuffschiltζ des als nächsten zu ladenden Zylinders vorhanden ist, derart, daß bei hohen Motorgeschwindigkeiten eine beim öffnen des Auspuffsohlitzes des gerade gezündeten Zylinders entspringende Verdichtungswelle am Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders gerade vor dem Schließen dieses Auspuffschlitzes ankommt. Ferner hat das Auslaßrohr 297 eine solche Länge, daß bei hohen Motorgeschwindigkeiten das aus dem Auslaß 299 entweichende Abgas eine Verdünnungewelle erzeugt, die zu dem tJrsprungszylinder zurückläuft und dort etwa zu dem Zeitpunkt ankommt, wenn der Kolben dieses Zylinders sich am unteren Totpunkt befindet, um dadurch das Spülen zu verbessern.

Es sei ferner darauf verwiesen, daß die Abgasführung unmittelbar zur Umgebung offen sein kann oder daß sie in einem Gelenkwellenrohr endigen kann, um den Vorzug der bekannten Unterwasserauspuffsysteme und dea damit verbundenen geringeren Mris auszunützen. Bei einem Auapuffsystem in üae Grelonkwellsnrohr kann man dia in der U.ö»i,-Patentanmeldung 733 159 offenbarten Merkmale anwenden, um 7ai*dünnungsweilari au Qraeugen sum Zwöok einer besa^r^n Spülung, während zu*

gleich ein ruhigerer Betrieb durch Anwendung des Wassermantels für die Abgasführung nach der U₀S.A.-Patentanmeldung Nr.733 159 erzielt werden kann₀

In Fig.9 ist eine sohematische Ansicht eines Abgaskanals 371 gezeigt, der mit den in einer Reihe angeordneten Auspuff schlitzen eines 4-Zylinder-Reihenmotors in Verbindung steht und Zweigrohre 387,393,394 und 395 aufweist, welche gleiche Schallströmungswege von allen Auspuffschlitzen zu einer mehr oder weniger gemeinsamen Übergangsstelle 396 zu einem Auslaßrohr 397 mit einem Auslaß 399 bilden. Wie auch schon bei dem Abgaskanal 271 der Pig_e8 ist der Strömungsweg zu der Übergangsstelle 396 derart berechnet, daß ungeachtet der Zündfolge stets ein gemeinsamer Schallströmungeabstand zwischen dem Auspuffschlitz des zuerst gezündeten Zylinders und dem Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders vorhanden ist, derart, daß bei hohen Motorgeschwindigkeiten eine beim öffnen des AuspuffSchlitzes des gerade gezündeten Zylinders entspringende Verdiohtungswelle am Auspuffsohlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders gerade kurz vor dem Schließen dieses Auspuffschlitzes ankommt« Ferner ist das Auslaßrohr 397 von solcher Länge, daß die Ab— gasströmung durch den Auslaß bei hohen Motorgesohwindigkeiten Verdünnungswellen erzeugt, die zu dem UrSprungszylinder zurücklaufen und etwa zu dem Zeitpunkt ankommen, wenn der zugehörige Kolben seine untere Totpunktlage einnimmt, um auf diese Weise die Spülung zu verbessern·

Wieder kann die Abgasführung unmittelbar zur Atmosphäre öffnen oder in ein ßelenkwellenrohr münden, um die Vorteile der bekannten Unterwasserauspuffsysteme und deren geringe« re Lärmbildung auszunützen. Das Auspuffsystem in das Gelenkwellenrohr kann die in der U«S.A,-Patentanmeldung Nr.733 vom 29·5«1968 offenbarten Merkmale anwenden, um VerdünnungB-wellen zu erzeugen zum Zweck einer besseren Spülung, wäh«

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rend zugleich ein ruhigerer Betrieb durch Anwendung des Wassermantels für die Abgasführung gemäß der UeSoA.-Patentanmeldung Nr.733 159 erzielt werden kann»

In Fig.10 ist eine schematische Ansicht eines Zwillingsabgaskanals 4-70 dargestellt, der mit den Auspuffschlitzen eines V-Motors mit zwei Bänken von je drei Zylindern in Verbindung steht. Die Zylinder in jeder Bank sind derart angeordnet, daß sie in Abständen von 120° der Kurbelwellendrehung zünden, uid der Zwillingsabgaskanal 470 ist so gebaut, wie wenn der Motor in Wirklichkeit aus zwei integrierten 3-Zylindermotoren bestünde. Der Zwillingsabgaskanal 470 der Fig.10 besteht also aus zwei Abgaskanälen 471 und 472, die einander gleich sind und praktisch dem Abgaskanal 271 der Fig_e8 entsprechen. Daher erübrigt sich eine weitere Beschreibung«

In Fig.11 ist eine Abgaskanalanordnung für einen 6-Zylinder-Reihenmotor gezeigt. Wie ersichtlich, sind die sechs in einer Reihe liegenden Auspuffschlitze mit einem Zwillingsabgaskanal 570 ausgestattet, der dem Abgaskanal 470 für den 6-Zylinder-V-Motor in Fig.10 entspricht. Genauer werden die Zylinder, die in Abständen von 120° der Kurbelwellendrehung gezündet werden, in einen Abgaskanal 571 zusammengefaßt, während die übrigen Auspuffschlitze in einen zweiten Abgaska« nal 572 zusammengefaßt sind. Jeder Abgaskanal 571,572 ist praktisch gleich dem Abgaskanal 271 für einen 3-Zylinder-Reihenmotor, wie er in Fig.8 gezeigt und weiter oben beschrieben ist. Daher erübrigt sich eine weitere Beschreibung der Abgaskanäle 571 und 572·

Zu beachten ist, daß die Zeitspanne zwischen dem öffnen und Schließen der Auspuffschlitze mit zunehmender Motorgeschwindigkeit abnimmt und daß die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen der Auepuffschlitze eines

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Mehrzylindermotors mit Zunahme der Zylinderzahl kürzer wird; desungeaohtet ist die Schallstromungsgeaohwindigkeit im wesentlichen unabhängig von der Betriebsgesohwindigkeit und der Anzahl der Zylinder· Mir eine gegebene Betriebsgesohwindigkeit hat also ein Zweizylindermotor kleinere Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen als ein Einzylindermotor und ein 3-Zylindermotor hat noch kleinere Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen als ein 2-Zylinder-Motor.

Das erfindungsgemäße Merkmal der Impulsladung ist daher mindestens teilweise vom Vorhandensein von mehr als zwei Zylindern abhängig, weil im allgemeinen die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen der Auspuffschlitze bei einem 2-Zylindermotor für eine Impulsladung des als nächsten zu ladenden Zylinders durch den vorher gezündeten Zylinder nicht förderlich ist« Ferner werden optimale Ergebnisse bei einer vorgegebenen Motorgesohwindigkeit erzielt, da die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen der Auspuffschlitze mindestens teilweise durch die Motorgeschwindigkeit bestimmt wird. Auch ist zu beachten, daß die aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge eines 6-Zylindermotors in zu kurzen Zeitabständen erfolgen, um eine wirksame Impulsladung und Spülung gemäß der Erfindung zu ermöglichen. Daher wird der 6-Zylindermotor im Effekt wie zwei 3~Zylindermotoren behandelt.

Weiter ist zu beachten, daß in der in den Figei bis 13 gezeigten Konstruktion die Schallströmungsabetände zwischen jedem Auspuffschlitz und dem Auspuffschlitz des als nächsten zu zündenden Zylinders oder des als nächsten zu ladenden Zylinders die gleichen sind. So sind speziell bei den Beispielen der Pig.1 bis 7_t 12 und 13 sowohl der als nächster zu zündende Zylinder als auch der als nächster zu ladende Zylinder in der zu dem gerade vorher gezündeten Zylinder anderen Zylinderbank angeordnet.

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Weiter sei darauf verwiesen, daß die Impulsladung von dem gerade gezündeten Motor zu dem als nächsten zu ladenden Zylinder wirkungsvoller ist als die Anwendung einer reflektierten Verdichtungswelle zur Selbstladung des Zylinders, von dem die Verdiohtungswelle ursprünglich ausgegangen war₀ Die größere Wirksamkeit kommt zustande aufgrund des kürzeren Strömungsweges vom Ausgangspunkt der Verdichtungswelle bis zu deren Anwendungsstelle und aufgrund des demnach geringeren Energieverlustes, der eine größere Leistungsfähigkeit zur Vorverdichtung ermöglichte

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Claims

Ansprüche

1.^Mehrzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor, insbesondere --' als Außenbordmotor für einen Schiffsantrieb, gekennzeichnet durch eine Abgasführung, bei der dem Auspuffschlitz (z.B. 39,41,43,47) jedes Zylinders (z.B. 29,31,33,37) ein eigener Kanal (81_f83_f89_f91) zugeordnet ist und diese Kanäle derart miteinander verbunden sind, daß gleiche SchallStrömungswege vom Auspuffsohlitz eines jeden Zylinders zum Auspuffsohlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders vorhanden sind, und derart bemessen sind, daß die am Auspuffsohlitz des gerade gezündeten Zylinders erscheinende Verdichtungswelle am Auspuffsohlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders für eine bestimm«* te Motorgesohwindigkeit in einem gleichbleibenden Zeitpunkt, bezogen auf das Sohliefien dieses AuspuffSchlitzes ankommt·

2· Motor nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasführung einen allen Kanälen gemeinsamen Auslaß (99) hat und daß in der Abgasführung oder in einem an den Auslaß angeschlossenen Auspuffrohr (79) eine Quersohnittserweiterung (80) an einer solchen Stelle vorgesehen ist, daß der Schallströmungsabstand zwischen Auspuffsohlitz und Querschnittserweiterung für alle Auspuffschlitze gleich groß ist und daß die von einer an der Querschnittserweiterung ankommenden Verdichtungswelle, die von einem gerade gezündeten Zylinder ausgegangen ist, erzeugte rücklaufende Verdünnungswelle an dem Auspuffschlitz des erzeugenden Zylinders zu einem gleichbleibenden Zeitpunkt vor dem Schließen dieses Auspuffsohlitzes ankommte

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Motorblock drei Zylinder aufweist und die Ab-

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gasführung (27t) mit drei Kanälen (287,293,295) verseilen ist, die sich an einer Stelle (296) vereinigen, von der aus ein gemeinsamer Kanal (297) zum Auslaß (299) der Abgasführung führt (Fig.8),

4· Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er vier Zylinder besitzt und seine Abgasführung (73,371) vier Kanäle (81,83,89,91J 387,393,394,395) aufweist, die sieh zu. einem gemeinsamen Kanal (93? 397) vereinigen, der zu. einem Auslaß (99f399) führt.

5. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche als Außenbordmotor für einen Schiffsantrieb, dadurch gekennzelehnet, daß er einen Kopfteil (13), in dem der Motor (19) mit seinem Motorblock (21) uikä die Abgasführung eingebaut ist, sowie einen Unterteil (17) umfaßt, der ein Grelenkwellenrohr (57) aufweist und an dem ein bei normalen Betriebsbedingungen in das Wasser ragender Teil (11) gehaltert lot, und daß ein Auspuffrohr (79) vorgesehen iet, das mit seinem oberen Ende nächst dem Oberende des Unterteils angeordnet ist und in das Grelenkwellenrohr hineinragt und das mit der Abgasführung (73) in Verbindung steht·

6· Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteil (17) ein Ansohlußetüok (54) aufweist, das zwischen dem Motorblock (21) und dem Gelenkwellenrohr (57) eingefügt ist und eine Abgasleitung (77) enthält, die den Auelaß (99) der Abgasführung mit dem Auspuffrohr (79) verbindet.

7· Motor nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Wassermantel (129), der die Abgasführung umgibt·

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8. Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekenn-· zeichnet, daß der Unterteil (17) einen Unterwasserauspuff für die Abgase aufweist, der mit dem Auspuffrohr (79) in Verbindung steht·'

9· Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, daduroh gekennzeichnet, daß der Motorblock (21) eine erste und eine zweite Zylinderbank (23,27) aufweist, von denen die erste Zylinderbank einen ersten Zylinder (29) und einen dazu parallelen und gefluohteten aweiten Zylinder (31) enthält, deren Achsen in einer gemeinsamen ersten Ebene liegen, und die zweite Zylinderbank einen dritten Zylinder (33) und einen dazu parallelen und gefluohteten vierten Zylinder (37) enthält, deren Aoheen in einer zweiten gemeinsamen Ebene liegen, die zu der ersten Ebene in einem Winkel angeordnet ist, daß ferner ein Zündverteiler (53) vorgesehen ist, der eine bestimmte Zündfolge der vier Zylinder festlegt, und daß die Abgasführung derart gestaltet ist, daß sie die Auspuffschlitze der vier Zylinder mit dem Auspuffrohr verbindet·

10· Motor nach Anspruch 9» daduroh gekennzeichnet, daß der Motorblock eine Stirnfläche (51) aufweist, die sich senkreoht zur Winkelhalbierenden des zwischen der er* sten und der zweiten Ebene eingeschlossenen Winkels erstreokt, und daß die Abgasführung (73) Durchlässe im Motorblock, die mit den Auspuffsohlitzen in Verbindung sind, UBfaßt, sowie einen eigenen Körper (73)» der an die Stirnfläche des Motorblocks angeschlossen ist und einen einzigen Auslaß hat, der Bit dem Auspuffrohr in Verbindung steht und in einer Soene angeorinet ist» die mit der Stirnfläche des Motorblooks einen ziemlich großen Winkel bildet, wobei Kanäle in diesem Körper den Auslaß mit jedem Durchlaß derart verbinden, daß der

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Sohallströmungsweg von den Auslaß zu jeden Auspuffschlitz annähernd gleich ist·

11» Motor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasführung auch gleiche Schalletrömungsabstände von jedem Auspuff·· schlitz zum Auspuffschlitz des in der Zündfolge nächsten Zylinders vorsieht·

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