DE932641C

DE932641C - Multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number: DE932641C
Application number: DEK16536A
Authority: DE
Inventors: Gaston Dr-Ing Reyl
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1952-12-19
Filing date: 1952-12-19
Publication date: 1955-09-05

Description

Mehrzylindrige Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige luft-oder gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einer die Verbrennungsluft oder das Gemisch aufnehmenden und mit den Fürderleitungen mehrerer Axial- oder Radialgebläse oder .mit der FÖrderleitung nur eines Gebläses in Verbindung stehenden Sammelleitung.Multi-cylinder internal combustion engine The invention relates to a multi-cylinder Air- or mixture-compressing internal combustion engine with a combustion air or the mixture receiving and with the delivery lines of several axial or radial fans or. with the delivery line of only one blower connected collecting line.

Bei Brennkraftmaschinen dieser Art wird während des Betriebes die in der Sammelleitung befindliche Vorbrennungsluft oder das Gemisch infolge dar periodisch erfolgenden Entnahme zu Schwingungen angeregt, die sich über die Zubringeleitung für das Medium auf das oder die Gebläse störend auswirken und deren Arbeitswaise unter Umständen in unzulässig starkem Ausmaß beeinträchtigen können. In Anbetracht der den Kreiselgebläsien eigentümlichen Fördercharakteristik, wonach bei Erreichen eines bestimmten Gegendruckes das Gebläse nicht mehr stabil arbeitet, sondern in der Leistung abfällt, kann es vorkommen, daß durch Schwingungen in der Sammelleitung hervorgerufene periodische, in der Förderleitung auftretende Druckschwankungen das Gebläse dazu zwingen, periodisch wechselnd einmal im ,stabilen und das andere Mal im unstabilen Bereich zu arbeiten. Die störenden. Schwingungen bilden sich naturgemäß dann besonders stark aus, wenn die Eigenschwingungszahl des gasförmigen Mediums in der ,abgeschlossenen gedachten Sammelleitung in Resonanz mit der Maschinendrehzahl oder einem Vielfachen derselben ist. Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, die Auswirkung der störenden Schwingungen auf das oder die Fördergebläse zu unterbinden. Erreicht wird dieses Ziel dadurch, daß die Anordnung der Entnahmeleitungen an der Sammelleitung für das den Zylindern zuzuführende Medium so getroffen und/oder für die Brennkraftmaschine eine solche Zündfolge gewählt ist, daß während des Betriebes durch Knotenbildung der in der Sammelleitung infolge der periodisch erfolgenden Entrahme auftretenden Schwingungen eine oder mehrrexe keinen oder nur geringen Druckschwankungen unterworfene Zonen entstehen und daß die Einspeisung in die Sammelleitung im Bereich dieser Zornren erfolgt. Die bauliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann jede geeignete Form aufweisen.In internal combustion engines of this type, the Pre-combustion air in the manifold or the mixture as a result of it periodically taking place excitation to vibrations, which spread over the feeder line for the medium to have a disruptive effect on the fan or fans and their work orphans under certain circumstances to an inadmissibly strong extent. In view of the conveying characteristics peculiar to the centrifugal fans, according to which when they are reached a certain counter pressure the fan no longer works stably, but in the performance drops, it can happen that due to vibrations in the manifold caused periodic pressure fluctuations occurring in the delivery line Force the blower to change periodically once, stable and the other time to work in the unstable area. The disturbing ones. Vibrations develop naturally then particularly strong when the natural frequency of the gaseous medium in the closed, imaginary collecting line in resonance with the machine speed or a multiple thereof. The object of the invention is seen in to prevent the effect of the disruptive vibrations on the conveyor fan (s). This goal is achieved in that the arrangement of the sampling lines on the Manifold for the medium to be supplied to the cylinders so taken and / or for the internal combustion engine such an ignition sequence is selected that during operation by knot formation in the manifold as a result of the periodically occurring Skim occurring vibrations one or more rexe none or only small pressure fluctuations subject zones arise and that the feed takes place in the manifold in the area of this anger. The structural design the internal combustion engine according to the invention can have any suitable shape.

In Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise kann die Sammell eitung für die Verbrennungsluft oder das Gemisch eine längs verlaufende Trenn,-wand aufweisen, wobei der eine Teilraum mit der Fördereinrichtung in Verbindung steht und die Entnahmeleitungen .an den anderen Teilraum ange-_ schlossen sind. Die Trennwand ist im Bereich der einen oder gegebenenfalls mehrerer Zonen der geringen Druckschwankungen durchbrochen. Der Teilraum, an den die Entnaluneleiiungen angeschlossen sind, kann noch :eine oder mehrere Querwände aufweisen.In an embodiment of the invention, for example, the collecting line have a longitudinal partition or wall for the combustion air or the mixture, wherein the one subspace is in communication with the conveying device and the extraction lines .are connected to the other sub-space. The partition is in the area of the broken through one or more zones of the low pressure fluctuations. The subspace to which the Entnaluneleiiungen are connected can still: one or have several transverse walls.

Des weiteren kann die Sammelleitung auch als Ringleitung ausgebildet sein. Insbesondere -in den Fällen schließlich, in denen die Sammelleitung zwischen zwei Zylinderreihen liegt, empfiehlt es sich, die Zubringeleitung in die Sammelleitung hineinzuführen und im Bereich der erwähnten Zonen mit Durchbrechungen zu versehen. Aus Rarunersparnisgründen kann es mitunter vorteilhaft sein, die Druckleitung des Gebläses und die Sammelleitung, getrennt durch die zu versorgende Zylinderreihe, an letzterer entlang zu führen und durch eine oder mehrere, vorzugsweise zwischen den Zylindern hindurchführende Leitungen miteinander zu verbinden. Im Rahmen der Erfindung können im Bereich der Einspeisungszonen Leitschaufeln für das zuströmende Medium mit Vorteil angebracht werden.Furthermore, the collecting line can also be designed as a ring line be. In particular -in those cases, finally, in which the collecting line between If there is two rows of cylinders, it is advisable to put the feed line in the collecting line and to provide openings in the area of the mentioned zones. To save rarity, it can sometimes be advantageous to use the pressure line of the Fan and the collecting line, separated by the cylinder row to be supplied, to lead along the latter and through one or more, preferably between to connect lines leading through the cylinders. As part of the Invention, guide vanes for the inflowing can be used in the area of the feed zones Medium to be attached with advantage.

In der Zeichnung sind einige Schauhnienbilder zur Erläuterung des. Wesens .der Erfindung und einige Ausführungsformen beispielsweise schematisch dargestellt.In the drawing there are some show pictures to explain the. The nature of the invention and some embodiments are shown schematically, for example.

Abb. i zeigt ein beiderseits geschlossenes Rohr, dessen gasförmiger Inhalt Schwingungen ausführt; Abb. 2 bis 4 .stellen erläuternde Schaulinienbilder zum Verlauf der Schwingungen im Rohr gemäß Abb. z- dar; Abb.5 bis iö stellen schematisch verschiedene Ausführungsformen für die Sammelleitung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dar.Fig. I shows a tube closed on both sides, the gaseous one Content carries out vibrations; Fig. 2 to 4 represent explanatory sight line pictures to the course of the vibrations in the pipe according to Fig. z- dar; Fig.5 to iö represent schematically various embodiments for the manifold of an internal combustion engine according to the invention represent.

Betrachtet man die an den Zylindern einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschineentlang führende Sammelleitung .als beiderseits geschlossenes Rohr gemäß Abb. 1, über dessen Länge die Entnahmeleitungen symmetrisch oder annähernd symmetrisch unter Einhaltung gleicher oder annähernd gleicher Abstände voneinander verteilt sind, so werden die einzelnen Moleküle des in der Sammelleitung befindlichen Mediums während des Betriebes der Brennkraftmaschine in Schwingungen von je nach Zündfolge verschiedenem Charakter versetzt. Bei entsprechend gewählter Zündfolge führen beispielsweise in dem Rohr gemäß. Abb. i alle teilweise punktförmig angedeuteten Teilchen des eingeschlossenen Mediums in Längsrichtung des Rohres zu jedem Zeitpunkt gleichgerichtete und, über der Zeit aufgetragen, sinusförmige Schwingungen aus, deren Amplituden, über die Länge der Sammelleitung aufgetragen, der Schaulinie V in Abb. 2 zu entnehmen sind. Da bekanntlich bei solchen Schwingungsvorgängen in denjenigen Rohrabschnitten, in denen die. Moleküle des Mediums mit größter Amplitude schwingen, der Druck ein Minimum ist und umgekehrt, so ist der Geschwindigkeitskurve V eine Druckkurve P mit dem aus Abb. 2 ersichtlichen Verlauf zugeordnet. Diese Druckkurve P läßt erkennen, daß. de Verbrennungsluft oder das Gemisch in dem Rohr wie ein gegen dessen Enden wechselweise anlaufender. Wasserschwall schwingt. Bei Anregen dieser Grundschwingungen ist, wie Abb.2 erkennen läßt, in der Mitte des Rohres eine Zone konstanten Druckes vorhanden, in die bei Vermeidung von Druckschwankungen in der Förderleitung die Einspeisung von Verbrennungsluft oder Gemisch erfolgen kann. Man kann nun durch Wahleiner anderen Zündfolge oder bei gegebener Zündfolge durch entsprechende Anordnung der Anschlüsse für die Entnahmeleitungen in der Sammelleitung auch eine andere Schwingungsform erzwingen.If one looks at the lines along the cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine leading collecting line .as a pipe closed on both sides as shown in Fig. 1, via its Length of the sampling lines symmetrically or approximately symmetrically in compliance equal or approximately equal distances from one another are distributed, the individual molecules of the medium in the collecting line during operation of the internal combustion engine in vibrations of a different character depending on the firing sequence offset. With an appropriately chosen firing order lead, for example, in the pipe according to. Fig. I all partially punctiform indicated particles of the enclosed Medium in the longitudinal direction of the pipe at every point in time rectified and, over Plotted over time, sinusoidal oscillations, whose amplitudes, over the Plotted length of the collecting line, the sight line V in Fig. 2 can be seen. Since it is known that with such vibration processes in those pipe sections in To whom the. Molecules of the medium vibrate with the greatest amplitude, the pressure a minimum and vice versa, the speed curve V is a pressure curve P with the from Fig. 2 assigned course. This pressure curve P shows that. de combustion air or the mixture in the pipe alternately like one towards its ends approaching. A surge of water swings. When these fundamental vibrations are excited, how Fig. 2 shows that there is a zone of constant pressure in the middle of the pipe, into which the feed, while avoiding pressure fluctuations in the delivery line of combustion air or a mixture. One can now choose one other Firing order or, if the firing order is given, by arranging the connections accordingly for the sampling lines in the collecting line also a different form of oscillation force.

Abb.3 beispielsweise zeigt den Verlauf der Geschwindigkeits- und der Druckkurve, wenn die erste Oberschwingung angeregt wird, und Abb. 4 den Verlauf der beiden Kurven bei Anregung der zweiten Oberschwingung. Bei Anregung der ersten Oberschwingung geht die Druckkurve zweimal und bei Anregen der zweiten Oberschwingung dreimal durch Null, d. h. in :ersterem Falle stehen zwei und im zweiten Falle -drei Einspeisezonen zur Verfügung. Bei Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine im Sinne der Erfindung können die bei Schwingungsrechnungen gebräuchlichen Berechnungsgriindlagen in Ansatz gebracht werden.Fig.3, for example, shows the course of the speed and the Pressure curve when the first harmonic is excited, and Fig. 4 the course of the two curves when the second harmonic is excited. At the suggestion of the first Harmonic, the pressure curve goes twice and when the second harmonic is excited three times through zero, i.e. H. in the first case there are two and in the second case -three Feed-in zones are available. When designing an internal combustion engine in the sense According to the invention, the calculation bases customary in vibration calculations can be used be brought into approach.

Die in Abb. 5 schematisch dargestellte Sammelleitung 7 ist für den Anbau .an -eine nicht dargestelke, luftverdichtende Sechs.zylinderbrennkraftmaschinie vorgesehen. Die Sammelleitung 7 hat die Formeines an beiden Enden geschlossenen Rohres und sechs symmetrisch verteilte Entnahmeöffnungen 1, 2, 3, 4 5 und 6. Bei einer Zündfolge 1, 6 'bis 2, 5 bis 3, 4 wird in der Sammelleitung die erste Oberschwingung angeregt, so daS die Druckkurve reinen Verlauf gemäß Abb. 3 nimmt und zwei rückwirkungsfreie Einspeisungszonen für die Verbrennungsluft verfügbar sind. Diesen Zornren wird die Verbrennungsluft durch Öffnungen 8 und 9 über zwei von der Druckleitung i o eines Axialgebläses i i abzweigende Leitungen 12 bzw. 13 zugeführt. Es versteht sich von selbst, daß auch eine Einsspeisung allein durch die öffnung 8 oder 9 den Erfolg sicherstellt. Auch wäre es denkbar, daß jeder Zone ein besonderes Gebläse zugeordnet ist.The manifold 7 shown schematically in Fig. 5 is for the Attachment to a non-illustrated, air-compressing six-cylinder internal combustion engine intended. The manifold 7 has a shape closed at both ends Tube and six symmetrically distributed extraction openings 1, 2, 3, 4 5 and 6. At an ignition sequence 1, 6 'to 2, 5 to 3, 4 is the first harmonic in the collecting line stimulated, so that the pressure curve takes a pure course according to Fig. 3 and two non-reactive Feed zones for the combustion air are available. This wrath becomes the Combustion air through openings 8 and 9 via two of the pressure line i o one Axial fan i i branching lines 12 and 13 supplied. It goes without saying even that even a feed through the opening 8 or 9 alone is successful ensures. It would also be conceivable for a special fan to be assigned to each zone is.

Der in Abb. 6 dargestellte Sammelbehälter 14 für ,eine erfindungsgemäße Sechszylinderbrennkraftmaschine ist durch eine längs verlaufende Treimwand 15 in zwei Räume 16 und 17 aufgeteilt. In den Raum 16 wird das Gemisch oder die Verbrennungsluft liineingefördert und tritt durch öffnungen 18 und i9 in den Raum 17 über, an den die Entnahmeleitungen 2o angeschlossen. sind. Die öffnungen 18 und i 9 sind im Bereich dar Einspeisezonen des Raumes 17 angeordnet.The collecting container 14 shown in FIG. 6 for a six-cylinder internal combustion engine according to the invention is divided into two spaces 16 and 17 by a longitudinal partition 15. In the space 16 the mixture or the combustion air is liineingefördert and exits through openings 1 8 and i9 in the space 17 above, connected to the sampling lines 2o. are. The openings 18 and 9 are arranged in the area of the feed zones of the room 17.

Die in Abb. 7 dargestellte Sammelleitung 21 unterscheidet sich von der Sammelleitung nach Abb. 6 dadurch, daß der Teilraum 22, an den die Entnahmeleitungen 23 der Zylinder angeschlossen sind, durch eine Querwand 24 aufgeteilt und im Bereich der übertrittsöffnungen 25 und 26 in der Trennwand 27 Leitschaufeln 28 angeordnet sind.The manifold 21 shown in Fig. 7 differs from the collecting line according to Fig. 6 in that the subspace 22 to which the extraction lines 23 of the cylinders are connected, divided by a transverse wall 24 and in the area of the transfer openings 25 and 26 in the partition wall 27, guide vanes 28 are arranged are.

AbbA zeigt eine mittels einer Trennwand 29 als Ringleitung ausgebildete Sammelleitung.AbbA shows one designed as a ring line by means of a partition 29 Manifold.

Abb.9 zeigt eine Sammelleitung für eine zwölfzylindrige Brennkraftmaschine. Es handelt sich um eine Brennkraftmaschine, bei der je sechs Zylinder hintereinander und zwei Zylinderreihen in V-Form zueinander angeordnet sind. Der Sammelbehälter 30 ist in dem V-Raum zwischen den Zylindern angeordnet. Er umschließt die Förderleitung 31 für das Gemisch oder die Verbrennungsluft. Aus der Förderleitung 31 tritt das Medium durch Öffnungen 32, 33, 34 35 im Bereich der Einspeisungszonen in den Sammelbehälter über.Fig.9 shows a manifold for a twelve-cylinder internal combustion engine. It is an internal combustion engine with six cylinders in a row and two rows of cylinders are arranged in a V-shape to one another. The collection container 30 is arranged in the V-space between the cylinders. It encloses the delivery line 31 for the mixture or the combustion air. This occurs from the delivery line 31 Medium through openings 32, 33, 34 35 in the area of the feed zones in the collecting container above.

In Abb. io ist eine Sechszylinderbrennkraftmaschine schematisch in der Draufsicht dargestellt. Die Zylinder sind mit 36, 37, 38, 39, 40 und 41 bezeichnet. An der einen Seite der Zylinderreihe entlang führt die Sammelleitung 42, von der aus die Entnahmeleitungen zu den einzelnen Zylindern abgehen, und auf der anderen Seite der Zylinderreihe führt die von einem nicht gezeichneten Gebläse kommende Förderleitung 43 entlang. Die Förderleitung 43 und die Sammelleitung sind durch zwei Rohrleitungen 44 und 45 miteinander verbunden. Beide Rohrleitungen führen zwischen je zwei Zylindern hindurch und münden in der Sammelleitung erfindungsgemäß im Bereich der Einspeisungszonen..A six-cylinder internal combustion engine is shown schematically in Fig shown in the top view. The cylinders are labeled 36, 37, 38, 39, 40 and 41. On one side of the cylinder row along the manifold 42 leads from the exit from the sampling lines to the individual cylinders, and on the other The side of the cylinder bank carries the one coming from a fan (not shown) Delivery line 43 along. The delivery line 43 and the collecting line are through two pipes 44 and 45 connected to one another. Both pipes lead between two cylinders each and open into the collecting line according to the invention in the area of the feed zones ..

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auch bei allen anders gearteten Sammelleitungen oder Sammelbehältern möglich. Auch wäre die Erfindung mit Vorteil anwendbar auf mehrzylindrige Kolbenkompressoren, die unter gleichen oder ähnlichen Bedingungen hinsichtlich der Luftversorgung arbeiten wie die der Erfindung zugrunde gelegten mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen.The application of the invention is not to the embodiments described above limited, but also with all other types of collecting lines or collecting tanks possible. The invention would also be advantageously applicable to multi-cylinder piston compressors, who work under the same or similar conditions with regard to the air supply such as the multi-cylinder internal combustion engines on which the invention is based.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-cylinder air or mixture compressing Internal combustion engine with your receiving the combustion air or the mixture and with the delivery lines of several axial or radial fans or with the delivery line manifold connected to only one fan, characterized in that that the arrangement of the extraction lines on the manifold for the cylinders medium to be supplied .so taken and / or one for the internal combustion engine Firing sequence is selected that during operation by knotting the in the Collective line as a result of the periodically occurring removal vibrations one or more zones subject to no or only slight pressure fluctuations. arise and that the feed into the manifold takes place in the area of these zones. z. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the collecting line has a longitudinal partition for the combustion air or the mixture, wherein the one subspace is in communication with the conveying device and the extraction lines are connected to the other sub-space, and that the partition in the area of a or optionally several zones of low pressure fluctuations is broken. 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the subspace, to which the extraction lines are connected, has one or more transverse walls. 4. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the collecting line is designed as a ring line. 5. Internal combustion engine according to claim i, characterized characterized in that the collecting line encloses the line that brings the medium to it and the latter is broken through in the area of the zones of slight pressure fluctuations. 6. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the pressure line the fan and the collecting line, separated by the cylinder row to be supplied, guided along the latter and by one or more preferably between the Cylinders through lines are connected to each other. 7. Internal combustion engine according to one of claims i to 6, characterized in that in the area of the feed zones There are guide vanes for the inflowing medium.