DE950705C

DE950705C - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE950705C
Application number: DEW8210A
Authority: DE
Inventors: Constin Lane Densham
Original assignee: WADE ENGINEERING Ltd
Current assignee: WADE ENGINEERING Ltd
Priority date: 1951-03-28
Filing date: 1952-03-27
Publication date: 1956-10-11

Description

Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die Führung von Auspuffgasen aus Verbrennungsmotoren.
Es ist bekannt, in die Auspuffgasleitung solcher Motoren ein Laufrad einzuschalten, das die Auspuffleitung jederzeit abschließt, durch die Abgase angetrieben wird und zur Förderung der Abgase aus dem Zylinder dienen soll. Derartige Vorrichtungen sind jedoch wirtschaftlich nicht zu verwirklichen gewesen, da das Laufrad kein Gebläse mit. positiver Verschiebung des Mediums war. Der Wirkungsgrad solcher Turbinen war stark von Geschwindigkeitsschwankungen abhängig, so daß sie ihre Saug- und eventuelle Spülwirkung nicht in allen Zwischenperioden ausüben konnten. Vielfach wirkten solche Vorrichtungen aber überhaupt nicht spülend, da sie sich mit konstanten Abgasräumen an das druckzugewandte Ende der Leitung ansetzten und nach dem Entleeren des aufgenommenen Abgases in die Atmosphäre neue Abgase nur dann aufnehmen konnten, wenn. deren Druck über einer Atmosphäre lag.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die die Abgase mittels eines Laufrades aus dem Zylinder zum Auspuff fördernde Vorrichtung aus einem Roots-Gebläse besteht. Da bei diesen Gebläsen bekanntlich das Volumen jedes Leerraumes auf einer bestimmten Drehstufe jedes Läufers dadurch zu Null reduziert wird, daß ein Flügel des anderen Läufers in den Leerraum eintritt, übt das Gebläse eine wirkliche Saug- und Spülwirkung aus.
Die Erfindung ist auf alle Arten von Kolbenmaschinen mit innerer Verbrennung anwendbar, unabhängig davon, ob es sich um eine solche mit Überladung oder um einen Zweitakt- oder Viertaktmotor handelt und welche Brennstoff- und Zündungsart verwendet wird. Sie ist ferner auf Einzylinder- wie auf Mehrzylindermotoren anwendbur. Vorzugsweise ist. bei einer Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine jedem Zylinder je ein Roots-Gebläse zugeordnet, wobei die Roots-Gebläse mechanisch gekuppelt sind. Dabei kann das bzw. die Gebläse mechanisch mit einem Schwungrad gekoppelt sein. Die Lager für die Gebläseläufer sind vorteilhafterweise in axialem Abstand von den Läufern angeordnet und in Gehäusen untergebracht, die über Einschnürungen mit dem Gebläsegehäuse verbunden sind.
Durch die Erfindung wird eine überraschende Leistungserhöhung erzielt, vermutlich dadurch, daß das Auspuffsystem in der überschneidungsperiode zu einem Zeitpunkt besser gespült wird, zu dem die Gase sonst verhältnismäßig stagnierend wären. Dadurch füllt sich der Verbrennungsraum bei dem darauffolgenden Saughub besser.
In der Auspuffgasleitung eines Einzylindermotors ist der Druck der Auspuffgase beim Normallauf erheblichen rhythmischen Schwankungen unterworfen. Kurz nach dem Öffnen des Auslaßventils steigt er zu einem Maximum, um dann während des übrigen Ausstoßhubes abzunehmen. Bei einer bestimmten Arbeitsgeschwindigkeit übt die Trägheit des im Auspuffsystem strömenden Gases eine Saugwirkung auf die Auslaßöffnung aus und unterstützt dadurch die Reinigung des Verbrennungsraumes während des letzten Teiles des Ausstoßhubes, wührenddessen das Einlaßventil gewöhnlich schon geöffnet wird, d. h. während der sogenannten Überschneidungsperiode, bei der beide Ventile offen sind. Diese zusätzliche Saugwirkung tritt jedoch nur innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereichs der möglichen Arbeitsgeschwindigkeiten ein. Durch die Einschaltung eines Roots-Gebläses gemäß der Erfindung wird dieser Bereich der automatischen zusätzlichen Saugwirkung sehr stark erweitert. Auf diese Tatsache ist vermutlich die verbesserte Leistung einer erfindungsgemäß umgestalteten Maschine zurückzuführen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Verbrennungsmotoren gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt durch den Zylinderkopf eines Einzylindermotors und durch ein in seine Auspuffleitung eingeschaltetes Gebläse, Fig. 2 einen Schnitt auf der Linie II-II von Fig. i, Fig.3 ein Schema eines Mehrzylindermotors mit Gebläsen im Auspuffsystem.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,:2 ist der Zylinder 2 derjenige eines 5oo-ccm-Viertaktmotors für ein Motorrad. Die Auslaßöffnung q. des Motors ist durch ein Rohr 6 von etwa i m Länge mit der Einlaßöffnung eines Roots-Gebläses 8 verbunden. Der Auslaß io des Roots-Gebläses führt entweder !,n die. Außenluft oder zu einem kleinen Schalldämpfer. Die Läufer 12 des Gebläses drehen sich in einem Gehäuse 14 und sind mit Wellenenden 16 in Lagern 18 in Gehäusen 20, 22 gelagert, die über Einschnürungen 24 mit dem Gehäuse 1q. verbunden sind. Durch diese Anordnung wird nur wenig Hitze von den Auspuffgasen auf die Lager 18 übertragen. Die Läufer 12 sind durch ein Zahnradgetriebe 26 im Gehäuse 22 miteinander verbunden. Eines der Wellenenden 16 trägt ein Lamellenschwungra:d 28. Das von den Läufern 12 bei jeder Umdrehung verschobene Gasvolumen beträgt 375 ccm.
Es hat sich gezeigt, daß der Wirkungsgrad des dargestellten Motors durch das Gebläse merklich erhöht wird. Durch die richtige Bemessung der Massenträgheit der umlaufenden Teile kann man das Maß festlegen, bis zu dem die Verbesserung des Wirkungsgrades die Form größerer Leistung und verminderten Brennstoffverbrauchs annimmt. Die Masse des Schwungrades läßt sich durch die Beigabe oder Wegnahme von Lamellen verändern, um die Maschine auf die gewünschte Leistung einzustellen. Unter Umständen kann die Masse der Läufer selbst hinreichen, so daß das Schwungrad überflüssig wird.
Fig. 3 zeigt einen Motor mit vier Zylindern 30, deren Auslaßöffnungen durch je ein kurzes Rohr 32 mit je einem Roots-Gebläse 34 verbunden sind. Die Auslaßöffnungen der Roots-Gebläse sind durch ein Verteilerrohr 36 an ein Sammelauspuffrohr 38 mit einem kleinen Schalldämpfer 40 angeschlossen. Die Läufer der Roots-Gebläse 3¢ sind mechanisch miteinander und mit einem Schwungrad in einem Gehäuse 42 verbunden.
Zweckmäßigerwesse sind die Zylinder so angeordnet, daß jedes Roots-Gebläse entweder durch einen Luftstrom durch Kühlrippen am Gehäuse oder in anderer Weise gekühlt wird. Insbesondere müssen metallische Verbindungsteile, durch die die Hitze auf die Lager der Läufer übertragen werden kann, gut gekühlt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftmaschine mit einem in der Auspuffleitung angeordneten und diese jederzeit abschließenden Laufrad, das durch die Abgase angetrieben wird und zur Förderung der Abgase aus dem Zylinder dient, dadurch gekennzeichnet, daß als Laufrad ein Roots-Gebläse verwendet wird.
2. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder je ein Roots-Gebläse zugeordnet ist und die Gebläse miteinander mechanisch gekuppelt sind.
3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Gebläse mechanisch mit einem Schwungrad gekuppelt sind.
4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (i8) für die Gebläseläufer (i2) in axialem Abstand von den Läufern (i2) angeordnet und in Gehäusen (2o, 22) untergebracht sind, die über Einschnürungen mit dem Gebläsegehäuse (i4) verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 901 383-