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Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die Führung von
Auspuffgasen aus Verbrennungsmotoren.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.