DE2313232A1 - Mehrzylinder-zweitakt-verbrennungsmotor, insbesondere als aussenbordmotor fuer einen schiffsantrieb - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. l·. ¥nci mann,

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

SAHA 8 MÜNCHEN 86, DEN 2313232

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 5921/22

<983921/22>

OUTBOARD MARINE CORPORATION, 100 'Pershing Road, Waukegan,

Illinois, V

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-Yerbrennungsmotor 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 Ver— dichtungsimpuls zu einem Zylinder zu schicken, kurz bevor dessen Auslaßschlitz schließt, um so den Druck des Kraftstoffgemisches in dem Zylinder zu erhöhen und damit eine Torverdiehtuig zu erzielen und/oder das Ausströmen von frischer Ladung aus dem Auslaßschlitz zu stoppen und somit den Kraftstoffverlust ze. verringern©

Hierzu ist in der TJ. S. A.-Pat ent schrift 3 385 052 vom 28. Mai 1968 ein Einzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor beschrieben, bei dem Verdichtungswellen oder -impulse, die in dem Auspuffsystem des Motors beim Ausströmen der Abgase entstehen, zum Auslaßschlitz des Zylinders als Verdichtungswellen zurückgelei-

409838/0183

tet werden, um diese Verdichtungswellen zur Steigerung der Effizienz und schließlich der Leistung des Motors auszunüt·· zen. 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.-Patentschrift Nr. 5 543 509 offenbart einen Außenbordmotor mit drei vertikal gefluchteten Zylindern und einem Abgassystem, das ein Leitblech zur Egalisierung des Auspuffwiderstandes an den drei Zylindern aufweist, um so einen ruhigen Leerlauf zu erzielen..

Eine "Schallströmung¹¹ in dem Sinne, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, findet bei oder nahe an der Schallgeschwindigkeit statt und wird hauptsächlich von der stationären Strö— mungstemperatur 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 Rückstößen, entweder Verdünnungs- oder Verdichtungsstößen infolge von Änderungen der Querschnittsfläche und weiter ausgenommen eine etwaige lort— bewegungsgeschwindigkeit des Mengenstromes oder des Mediums, durch das die Schallströmung sich fortbewegt. Der Mengenstrom des Abgases hängt mindestens teilweise von der Form des Abgasströmung sweg es und von dem in diesem Weg vorhandenen Druckgefälle ab. Im Auspuffsystem von Zweitaktmotoren ist der Mengenstrom der Abgase verglichen mit der Geschwindigkeit der Schallströmung langsam; daher wird die Schallströmung gewöhnlich nicht merklich beeinflußt 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 Streoke gleicher Länge»

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Steigerung der

409838/0183

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 Sohallströmungsabständ von jedem Auspuffschlitz zu dem Auspuffschlitζ des als nächsten zu ladenden Zylinders praktisch gleich ist. Der Schallströmungsabstand ist derart gewählt, daß die Verdichtungswelle, die im Moment des Öffnens des Auspuffschlitzes an dem Auspuffschlitz des gerade gezündeten Zylinders auftritt, am Auspuffschlitz des gerade in Ladung begriffenen Zylinders zu einem Zeitpunkt von dessen Schließen ankommt.

Demzufolge wird der Anteil des Kraftstoffgemisches, der bisher durch das Auspuffsystem verlorenging, vermindert und der Druck im Zylinder zum Zeitpunkt des Sohließens des Auspuffschlitzes wird vermutlich erhöht·

Im einzelnen sieht die Erfindung einen Außenbordmotor mit einem Zweitakt—Verbrennungsmotor vor, dessen Motorblock mehr als zwei Zylinder mit jeweils einem Auspuffschlitz enthält und von einem Unterteil getragen wird, das ein G-elenkwellenrohr, an dessen Ende der Motorblock angebracht ist, sowie ein daran angeschlossenes Teil aufweist, welches unter normalen Betriebsbedingungen ins Wasser ragt und eine Schiffsschraube trägt. Ein Auspuffrohr erstreckt sich mindestens teilweise in das Gelenkwellenrohr und ist mit seinem einen Ende nächst dem Oberende des G-elenkwellenrohres angeordnet. Mit dem Oberende des Auspuffrohres steht der Auslaßkanal einer Abgasführung in Verbindung, die oberhalb des Oberendes des Auspuffrohres angeordnet ist und entsprechende Kanäle hat, die mit jedem Auspuffschlitz und dem Auslaßkanal derart in Verbindung stehen, daß gleiche Schallströmungsabstände zwischen jedem Auspuffschlitz und dem Auspuffschlitz desjenigen Zylinders geschaffen sind,

409838/0183

der zum Zeitpunkt des Öffnens des Auspuffschlitzes des unmittelbar zuvor gezündeten Zylinders gerade geladen wird·

Bei einem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen V-4 Motor, der ein Abgassystem mit einem Auspuffrohr hat, welches mit allen Auspuffschlitzen in Verbindung steht und ins Innere des Gelenkwellenrohres einen gemeinsamen Auslaß hat. Gemäß der Erfindung ist der Schallströmungsweg vom Auslaß zu allen Auspuffsehlitzen der gleicheo Auf diese Weise liefert das Abgassystem im Moment des Öffnens des AuspuffSchlitzes nach dem Zünden eine Verdünnungswelle, die durch den Auspuffschlitz des gerade gezündeten 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 Schallströmungsweg von jedem Auspuffschlitz zum Auspuff— schlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders praktisch gleich isto

Die Angleichung der Schallströmungsabstände zwischen den Auspuff schlitzen der vorher gezündeten Zylinder und den Auspuff— schlitzen der als nächste zu ladenden Zylinder geschieht mit Hilfe einer Rohrkonstruktion, die zwischen dem Motorblock und einem Teil angeordnet ist, der zwischen dem Motorblock und dem Gelenkwellenrohr eingefügt ist· Diese Hohrkonstruktion 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 reicht und 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 versehene

Die Erfindung sieht weiter ein Verfahren zum Betreiben eines

409838/0183

Mehrzylinder^ZweitaJct-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 Auspuffschlitzes des unmittelbar zuvor gezündeten Zylinders entspringende Verdichtungewelle am Auspuffschlitz des dann in- ladung begriffenen Zylinders für eine vorgegebene Motorgesohwindigkeit zu einem gleichen Zeitpunkt, bezogen auf das Schließen dieses Zylinders ankommt, und daß von der vom Auspuffschlitz des gerade gezündeten Zylinders ausgehenden Verdientungswelle eine Verdun« nungswelle erzeugt wird, die am Auspuffschlitz des vorher gezündeten Zylinders für eine vorgegebene Motorgeschwindigkeit zu einem gleichbleibenden Zeitpunkt vor dem Schließen des Auspuffschlitzes des vorher gezündeten Zylinders ankommt.

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Anlegen von Verdichtungswellen, die beim Öffnen der Auspuff schlitze der eben gezündeten Zylinder auftreten, an die offenen 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 Auspuffsystem schaffen, der im Vergleich zu Außenbordmotoren gleicher Bauart, aber ohne das neue Auspuffsystem eine höhere Leistung lieferte 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 Schiffsantriebsmaschine gerichtet, die einen Motor mit mindestens drei Zylindern hat, und bei der erfindungsgemäß die Schallströmungsabstände zwischen den Auspuffschlitzen aller Zylinder und den Auspuffschlitzen der als nächste zu ladenden Zylinder die gleichen sind· Ferner sind auch noch die Schallströmungsabstände zwi*» sehen den Auspuffschlitzen aller Zylinder und einem gemeinsamen Auslaß gleich·

409838/0183

Die Erfindung will eine Schiffsantriebsmasohine, beispielsweise einen Außenbordmotor, mit einem verbesserten Auspuffeystem schaffen, das zu einer Erhöhung der Leistung beiträgt und zugleich einen verhältnismäßig ruhigen Lauf gewährleistet, da ein Auspuff unter Wasser verwendet wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Figol eine fragmentarische Seitenansicht, teils im Schnitt, teils in sohematischer Darstellung, eines Außenbordmotors mit erfindungsgemäßen Merkmalen}

Figo2 eine Rückansicht, teils im Schnitt, teils weggebrochen, auf einen Teil der Abgasführung, die in dem in Figol gezeigten Außenbordmotor eingebaut ist;

Fig.3 eine perspektivische Vorderansicht der Abgasführung der Fig.2;

Fig.4 und 5 perspektivische Ansichten von Füllblöcken, die dazu dienen, einen vorhandenen Motor für die Aufnahme erfind ungsgemäß er Teile anz.upassen;

Figo6 einen Horizontalschnitt der in dem Außenbordmotor der Fig.1 eingebauten Maschine;

Fig.7 eine schematische Darstellung der Abgasführung in dem Außenbordmotor der Fig.1, die nur die Innenräume zeigt;

Fig.8 eine ebensolche Darstellung einer Abgasführung, die verschiedene Merkmale der Erfindung verkörpert und die für einen 3-Zylinder-Reihenmotor bestimmt ist;

Figo 9 eine gleichartige sohematische Darstellung wie Fig»8, jedoch für einen 4-Zylinder-Reihenmotor;

Fig.10 eine gleiche schematische Darstellung wie Figo7 und 8, jedoch für einen 6-Zylinder-V-Motor$

Fig*11 eine gleiche schematische Darstellung der Abgasführung, jedoch für einen 6-Zylinder-Reihenmotor; 409838/0 18 3

Pig.12 eine Schnittansicht nach der Linie 12-12 der ligeö, jedoch in dazu verkleinertem Maßstab;

Figo13 eine Skizze der Abgasführung.

In Pig»1 ist ein Außenbordmotor 11 mit verschiedenen Merkmalen der Erfindung dargestellt. Der Außenbordmotor 11 weist einen Kopfteil 15 und einen Unterteil 17 auf, der den Kopfteil 13 trägt. Der Kopfteil 13 umfaßt einen Motor 19 mit einem V-Bloek 21 (siehe Fige6), der eine erste und eine zweite Zylinderbank 23 und 27 aufweist, die zueinander unter einem Winkel von 90° angeordnet sind. Die erste Zylinderbank 23 hat einen ersten Zylinder 29 und einen zweiten Zylinder 31 (siehe lig_e12),. wobei der zweite Zylinder 31 unter dem 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 33 und ein vierter Zylinder 37, wobei der viert· Zylinder 37 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, 31, 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, 4-1, 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 Auspuffsohlitzen 43 und 47 der anderen Zylinderbank 27 in Verbindung steht, durch eine vertikale Trennwand 50 abgesondert ist₀ Diese Trennwand bildet zusammen mit den anderen Teilen des Motorblocks eine Stirnfläche 51, die sich rechtwinkelig zu einer

409838/0183

Winkelhalbierenden des zwischen den Zylinderbänken 23 und 27 eingeschlossenen Winkels erstreckt» Bei bisherigen Konstruk«· tionen standen die Kammern 48 und 49 an ihrem Boden miteinander in Verbindung und entleerten in eine gemeinsame Auspuffleitung. Demzufolge waren die Schallströmungsabstände zwischen den nacheinander gezündeten Zylindern unterschiedlich«

Der Motor ist ferner mit einer Vorrichtung 53 zum Erstellen einer bestimmten Zündfolge versehen· Derartige Zündverteiler sind bekannt und werden daher nicht beschrieben. Es sei nur erwähnt, daß beim vorliegenden Beispiel die Zylinder 29» 31» 33 und 37 in folgender Reihenfolge zünden? 33; 29; 37; 31 β

Der Unterteil 17» der den Kopfteil 13 trägt, weist an seinem 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 Anschlußstück 53 verbunden ist und an seinem unteren Ende einen nioht gezeigten Getriebekasten trägt, der eine nicht gezeigte Schiffsschraubenwelle und ein ebenfalls nicht gezeigtes Umkehrgetriebe enthält. Soweit bisher beschrieben, ist die Konstruktion von üblicher Artο

Gemäß der Erfindung ist eine Abgasführung vorgesehen, die die Auspuffgase derart leitet, daß beim öffnen eines der Auspuffsohlitze 39» 41, 43 und 47 entstehende Verdichtungswellen an dem offenen Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders kurz vor dessen Schließen ankommen. Ferner ist das System auch noch so konstruiert, daß die abgehende Verdichtungswelle eine zurücklaufende Verdünnungswelle erzeugt, die am Ursprungszylinder etwa zu dem Zeitpunkt 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

409838/0183 "

von den Auspuffschlitzen 39» 41, 43 und 47 wegzuleiten und praktisch gleiche Schallströmungswege zwischen jedem Auspuff« schlitz und dem Auspuffschlitζ des als nächsten zu ladenden Zylinders zu schaffen. Außerdem ist die Abgasführung auch noch so gebaut, daß der Schallströmungsabstand zwischen dem Auspuff schlitz des gerade gezündeten Zylinders und dem Auspuff« schlitz 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 Schnellaufbereioh 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 Verdichtungswel-Ie, die von dem vorher gezündeten Zylinder herkommto

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Abgas·* führung aus einem Abgaskanal 73 (siehe Fig«2), der mit den Auspuffschlitzen 39, 41, 43 und 47 und mit einer Abgasleitung 77 in dem Anschlußstüok 54 (siehe Mg₀1) in Verbindung steht. Die Abgasleitung 77 ist ihrerseits mit einem Auspuffrohr 79 verbunden, das in dem gezeigten Beispiel von dem Anschlußstüok 54 gehalten wird und sich nach unten und vorne ins Innere des Gelenkwellenrohres 57 erstreckt·

Gemäß der Erfindung weist, wie in den Pig.7 und 13 angedeutet, der Abgaskanal 73 Wände auf, die ein Zweigrohr 81 bilden, das mit dem Auspuffschlitz 39 in Verbindung steht, sowie ein Zweigrohr 83» das mit dem Auspuffschlitz 41 in Verbindung steht. Im gleichen Schallströmungsabstand von den Auspuffsohlitzen 39 und 4.1 sind die Zweigrohre 81 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 43 in Verbindung steht, und ein Zweigrohr 91, das mit dem Auspuff«

409838/0183

schlitz 47 inVerbindung steht, im gleiohen Schallströmungsabstand von den Auspuffschlitzen 43 und 47 vereinigen sich diese Zweigrohre zu einem Zweigrohr 93· Wieder im gleichen Sohallströmungsabstand von den Vereinigungsstellen .der Zweigrohre 8t und 83, sowie 89 und 91 vereinigen sich die Zweigrohre 87 und 93 zu einem Kanal 97, der an einem Auslaß 99 in die Abgasleitung 77 mündet. ·

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

TJm das bisherige Abgassystem so abzuwandeln, daß es die erfindungsgemäß en Merkmale aufweist, wird 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 bzwo 49 einnimmt und einen Ansatz hat, mit dem er in den Bereich des Motorblocks rund um die Auspuffschlitze hineinragt. Die Füllblöcke 111 und 113 sind mit Durchlässen versehen, die als Verlängerungen der Auspuffschlitze 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, die sich zu den Auspuffschlitzen 39, 41, 43 und 47 hin erstrecken. Im einzelnen weist der Füllblock 111 (siehe Fig.5) Burchlässe 117 und 119 auf, die mit den Auspuffschlitzen 39 bzw. 41 und mit den Zweigrohren 81 und 83 in Verbindung stehen. Der Füllblock 113 (siehe Fig»4) hat Durchlässe 121 und 123, die mit den Auspuffschlitzen 43 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, 123 und durch die Fläche 51 des Motorblockes 21 in den Abgaskanal 73 geleitet.

4 09 8 38/01 8 3

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Abgaskanal 73 von einem Körper 127 gebildet, zu dem die oben erwähnten Wände des Kanals 97, der Zweigrohre 87 und 93 und der Zweigrohre 81, 83, 89 und 91 gehören. Dazu hat der Körper 127 noch Wände, die teilweise einen Wassermantel 129 (siehe FigoT und 2) bilden, der duroh einen abnehmbaren Deckel 131 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 133» an Fläche 51 des Motorblocks 21 und an einem Teil 137 des Anschlußstüokes 54 festgemacht, das die Abgasleitung 77 enthält, so daß der Auslaß 99 mit dieser Abgasleitung 77 in Deckung ist.

Bei dem gezeigten Ausftihrungsbeispiel 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 Abgasverdiohtungswellen, wenn sie vom Auspuffrohr 79 in den Innenraum des Gelenkwellenrohres 57 laufen, Verdünnungswellen, die durch das Auspuffrohr und die Abgasführung mit den Zweigrohren zurück zu den Auspuffschlitzen lau« fen. Die Länge des Auspuffrohres 79 ist derart bemessen, daß die Gesamtlänge vom Auslaß 80 zu den Auspuffschlitzen 39» 41, 43 und 47 eine Ankunft der Verdünnungswellen an den Auspuff« schlitzen der Ursprungszylinder etwa zu dem Zeitpunkt bewirkt, wenn sich 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 durch einen durch die Schiffsschraube gehenden Auslaß oder duroh eine Flosse ausgestoßen werden. Beide Formen des Unterwasserauspuffes sind

4Ü9838/0183

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 erzielte

Weiter sei darauf verwiesen, daß die Abgasführung anstelle des Unterwasserauslasses auch unmittelbar zur Atmosphäre offen sein kann· Ein solcher atmosphärischer Auspuff ist jedoch gegenüber dem Unterwasserauspuff nachteilig, weil er von einem hohen Geräuschpegel begleitet ist. lerner ist der Unterwasserauspuff gegenüber dem Luftauspuff noch dadurch begünstigt, daß bei einem durch die Schiffsschraube gehenden Auspuff oder einer ähnlichen Anordnung die in den Raum hinter der Schiffsschraube ausgestoßenen Abgase einen Unterdruck erzeugen, der zu einem geringeren Auspuffwiderstand an dem Motor führt, so daß die abgegebene Motorleistung steigt.

In Figo8 ist eine schematische 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 auoh noch so berechnet, daß ungeachtet der Ztindfiolge stets ein gemeinsamer Schallströmungsabstand zwischen dem Auspuffschlitz des zuerst gezündeten Zylinders und dem Auspuff schilt ζ des als nächsten zu ladenden Zylinders vorhanden ist, derart, daß bei hohen Motorgeschwindigkeiten eine beim öffnen des Auspuffschlitzes 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 auB dem Auslaß 299 entweichende Abgas eine Verdtinnungswelle erzeugt, die zu dem Ursprungszylinder zurückläuft und dort

409838/0183

etwa zu dem Zeitpunkt ankommt, wenn der Kolben dieses Zylinders sich am unteren Totpunkt befindet, um dadurch das Spülen zu verbessern«.

Bs sei ferner darauf verwiesen, daß die Abgasführung unmittelbar zur Umgebung offen sein kann oder daß sie in einem Gelenkwellenrohr endigen kann_r um den Torzug der bekannten Unterwasser auspuff sy sterne und des damit verbundenen geringeren Lärms auszunützen

In 3?igo9 ist eine sohematisohe Ansicht eines Abgaskanals 371 gezeigt, der mit den in einer Reihe angeordneten Auspuffsohlitzen eines 4-Zylinäer-Reihenmotors in Verbindung steht und Zweigrohre 387» 393, 394· und 395 aufweist, welche gleiche Schallströmungswege von allen Auspuffsohlitzen 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 lig_o8 ist der Strömungsweg zu der Übergangsstelle 396 derart berechnet, daß ungeachtet der Zündfolge stets ein gemeinsamer Schallströmungsabstand zwischen dem Auspuffsohlitz des zuerst gezündeten Zylinders und dem Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders vorhanden ist, derart, daß bei hohen Motorgesohwindigkeiten eine beim öffnen des Auspuffschlitzes des gerade gezündeten Zylinders entspringende Yerdiehtungswelle am Auspuffschlitz des als nächsten zu ladenden Zylinders gerade kurz vor dem Schließen dieses Auspuffschlitζes ankommt, lerner ist das Auslaßrohr 397 von solcher Länge, daß die Abgasströmung durch den Auslaß bei hohen Motorgeschwindigkeiten 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 Gelenkwellenrohr münden, um die Vorteile der bekannten Unterwasserauspuffsysteme und deren geringere

409838/0183

Lärmbildung auszunützen.

In Figo10 ist eine sohematische Ansicht eines Zwillingsabgaskanals 470 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, daßsie in Abständen von 120° der Kurbelwellendrehung zünden, und 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_o8 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-Y-Mötor in FigolO 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 Abgaskanal 572 zusammengefaßt sind» Jeder Abgaskanal 571» 572 ist praktisch gleioh dem Abgaskanal 271 für einen 3-Zylinder-Reihenmotor, wie er in Fige8 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 Auspuffschlitze eines Mehrzylindermotors mit Zunahme der Zylinderzahl kürzer wirdj desungeachtet ist die Schallströmungsgeschwindigkeit im wesentlichen unab« hängig von der Betriebsgeschwindigkeit und der Anzahl· der Zylinder* Für eine gegebene Betriebsgesohwindigkeit hat aiso

4 0 9838/0183

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 Motorgeschwindigkeit erzielt, da die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen der Auspuffschlitze mindestens teilweise durch die Motorgesohwindigkeit bestimmt wird. Auch ist zu beachten, daß die aufeinanderfol« genden 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 lig«1 bis 13 gezeigten Konstruktion die Schallströmungsabstände zwischen jedem Auspuffschlitζ und dem Auspuffschlitz des als nächsten zu zündenden Zylinders oder desjenigen Zylinders, der zum Zeitpunkt des Öffnens des Auspuffschlitzes des vorher gezündeten Zylinders gerade geladen wird, die gleichen sind· So sind speziell bei den Beispielen der Üg.1 bis 7, 12 und 13 sowohl der als nächster zu zündende Zylinder als auch derjenige Zylinder, der zum Zeitpunkt des Öffnens des Auspuffsohlitzes des vorher gezündeten Zylinders gerade geladen wird, in der zu dem gerade vorher gezündeten Zylinder anderen Zylinderbank angeordnet«

¥eiter sei darauf verwiesen, daß die Impulsladung von dem gerade gezündeten Motor zu dem als nächsten zu ladenden Zylin« der wirkungsvoller ist als die Anwendung einer reflektierten

4098 38/0183

-1G-

Verdiohtungswelle zur Selbstladung des Zylinders, von. dem
die Verdichtungswelle ursprünglich ausgegangen war· 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

409838/0183

Claims (2)

1. Ansprüche

   · Mehrzylindea^-Zweitakt-Verbrennungsmotor, insbesondere als ^-' Außenbordmotor für einen Schiffsantrieb, gekennzeichnet durch eine Abgasführung, bei der dem Auspuffschlitz (zoB. 39, 41, 43, 47) jedes Zylinders (z.B. 29, 31, 33i 37) ein eigener Kanal (81, 83, 89, 91) zugeordnet ist und diese Kanäle derart miteinander verbunden sind, daß gleiche Schallströmungswege vom Auspuffschlitζ eines jeden Zylinders zum Auspuffsehlitζ desjenigen Zylinders vorhanden sind, der zum Zeitpunkt des Öffnens des AuspuffSchlitzes des unmittelbar vorher gezündeten Zylinders gerade in Ladung begriffen ist, wobei die Schallströmungswege derart bemessen sind, daß die vom öffnenden Auspuffschlitz des gerade gezündeten Zylinders ausgehende Verdichtungswelle am Auspuffschlitz des dann in Ladung begriffenen Zylinders zu einem Zeitpunkt vor dem Schließen dieses Auspuffschlitzes ankommt.
2. 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasführung einen allen Kanälen gemeinsamen Auslaßkanal (97) mit einem Auslaß (99) hat, an den ein Auspuffrohr (79) angeschlossen ist, und daß der Schallströmungsabstand zwischen dem Auspuffschlitz und dem Auslaß (80) des Auspuffrohres für alle AuspuffBchlitze praktisch gleich groß ist und die von dem Auslaß rücklauf ende. Verdünnungswelle, die von einer vom gerade gezündeten Zylinder ausgehenden Yerdichtungswelle erzeugt wurde, an dem Auspuffschlitz des erzeugenden Zylinders für eine gegebene Motorgesohwindig— keit zu einem gleichbleibenden Zeitpunkt vor dem Schließen dieses Auspuffschlitzes ankommt·

   3· Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Motorblock drei Zylinder aufweist und die Abgasführung (271) mit drei Kanälen (287, 293, 295) versehen ist, die sich an einer Stelle (296) vereinigen, von der aus

   Λ09838/0183

   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, 91; 387, 393, 394, 395) aufweist, die sioh zu einem gemeinsamen Kanal (93; 397) vereinigen, der zu einem Auslaß (99; 399) führt»

   5ο Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche als Außenbordmotor für einen Schiffsantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kopfteil (13), in dem der Motor "(19) mit seinem Motorblock (21) und die Abgasführung eingebaut ist, sowie einen Unterteil (17) umfaßt, der ein Gelenkwellenrohr (57) aufweist, an dessen Oberende der Motorblock .sitzt, und an dem ein bei normalen Betriebsbedingungen in das Wasser ragender Teil (11) gehaltert ist, der eine Schiffsschraube trägt, und daß ein Auspuffrohr (79) vorgesehen ist, das mit seinem oberen Ende nächst dem Oberende des Unterteils angeordnet ist und in das Gelenkwellenrohr hineinragt und das an seinem oberen Ende mit der darüber liegenden Abgasführung (73) in Verbindung steht*

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

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

   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*

   409838/0183

   Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch 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 gefluchteten zweiten Zylinder; (31) enthält, deren Achsen in einer gemeinsamen ersten Ebene liegen, und die zweite Zylinderbank einen dritten Zylinder (33) und einen dazu parallelen und gefluchteten vierten Zylinder (37) enthält, deren Achsen 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 Auspuffschiltze der vier Zylinder mit dem Auspuffrohr verbindet.

   1Oe Motor nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Motorblock eine Stirnfläche (51) aufweist, die sich senkrecht zur Winkelhalbierenden des zwischen der ersten und der zweiten Ebene eingeschlossenen Winkels erstreckt, und daß die Abgasführung (73) Durchlässe im Motorblock, die mit den Auspuffschlitzen und der Stirnfläche in Verbindung sind, umfaßt, sowie einen eigenen Körper (73)» der an die Stirnfläche des Motorblocks angeschlossen ist und einen einzigen Auslaß hat, der mit dem Auspuffrohr in Verbindung steht und in einer Ebene angeordnet ist, die mit der Stirnfläche des Motorblocks einen ziemlich großen Winkel bildet, wobei Kanäle in diesem Körper den Auslaß mit jedem Durchlaß derart verbinden, daß der Schallströmungsweg von dem Auslaß zu jedem Auspuffschlitz annähernd gleich ist·

   ο Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Motorgeschwindigkeit die Verdichtungswelle am Auspuffschlitz des dann in Ladung begriffenen Zylinders zu einem gleichbleibenden Zeitpunkt vor dem Schließen dieses Auspuffschlitzes ankommto

   409838/0183