DE964005C

DE964005C - Brennkraftmaschine, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE964005C
Application number: DEK4213D
Authority: DE
Inventors: Alfred Jante
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1942-03-29
Filing date: 1942-03-29
Publication date: 1957-06-27

Description

Brennkraftmaschine, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine; insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der in einer an den Arbeitszylinder angeschlossenen Leitung oder einem Leitungssystem Prallflächen z. B. in Gestalt einer Verengung der Leitung von solchem Querschnitt und solcher Entfernung vom Zylinder vorgesehen sind, daß die bei Eröffnüng der Verbindung zwischen Zylinder und Leitung entstehende und darauf von der Prallfläche zurückgeworfene Druckwelle positiv ist, vor dem Wiederabschluß der Verbindungsöffnung in den Zylinder gelangt und dadurch den Druck der im Zylinder befindlichen Verbrennungsluft erhöht, nach Patent 946 930.
Bei der Maschine nach dem Hauptpatent benötigt die zum Zylinder zurücklaufende Druckwelle für den Rücklauf ebensoviel Zeit, wie die erzeugende Druckwelle braucht, um die Verengung hin und zurück zu durchlaufen. Diese Zeit ist infolgedessen bei Blenden und Düsen sehr kurz, was zur Folge hat, daß schon bei verhältnismäßig kleinen Abweichungen der Maschinendrehzahl von derjenigen, bei der der Rückwurf rechtzeitig, also kurz vor Abschluß der Auslaßschlitze am Zylinder ankommt, die Aufladung in Frage gestellt ist.
Um diese Abhängigkeit der Aufladung von der Drehzahl zu vermeiden, wird erfindungsgemäß als Prallfläche eine stetige Verengung in der Auspuffleitung vorgesehen, die in solchem Abstand vom Zylinder beginnt, daß der in ihr erzeugte positive Rückwurf der Auspuffdruckwelle bei der größten Drehzahl des Hauptdrehzahlbereiches der Maschine kurz vor Abschluß der Auslaßschlitze im Zylinder ankommt und die eine solche Länge aufweist, daß die Zeitdauer des Rückwurfes mindestens gleich der Differenz der Zeiten ist, während der die Auspuffschlitze bei der niedrigsten und höchsten Drehzahl des Hauptdrehzablbereiches der Maschine geöffnet sind.
Hierdurch wird der zum Zylinder zurücklaufende positive Rückwurf zeitlich verlängert, jedoch auf Kosten seiner Druckhöhe, die niedriger ist als bei dem an einer Blende oder Düse kurzzeitigen Rückwurf. Der in der stetigen Verengung erzeugte Rückwurf macht aber infolge seiner größeren Zeitdauer die Aufladung gegen Drehzahlschwankungen weitgehend unempfindlich. Stetige Verengungen im Auspuffsystem von Brennkraftmaschinen sind an sich bekannt, und zwar bei Schalldämpfern und zwecks Erzeugung einer Ejektorwirkung, wobei jedoch weder der Abstand der Verengung von der Auslaßöffnung des Zylinders noch die Längenausdehnung der Verengung der vorliegenden Erfindung entsprechen.
In dem Fall, in dem die Verengung zur Erzielung einer Ejektorwirkung dient, handelt es sich um eine mehrzylindrige Viertaktbrennkraftmaschine, bei der j e einer Gruppe von mehreren Zylindern ein gemeinsames Auspuffsammelrohr zugeordnet ist und mehrere Sammelrohre in eine gemeinsame Auspuffleitung münden. Die Zündfolge der Zylinder ist so gewählt, daß wechselseitig die Druckwelle, die von den Auspuffgasen der einem Sammelrohr angehörenden Zylinder hervorgerufen wird, während des letzten Teiles der Auspuffperiode der anderen, einem anderen Sammelrohr zugehörenden Zylinder durch einen Sauglüfter eine Saugwirkung erzeugt, wobei die Auspuffperioden der in dasselbe Sammelrohr auspuffenden Zylinder einander nicht oder nur in geringem Grade überschneiden.
Bei einem Hauptdrehzahlbereich der Maschine von n1 bis n2 beginnt die stetige Verengung in der Auspuffleitung in solchem Abstand 11 vom Zylinder, daß der in ihr erzeugte positive Rückwurf der Auspuffdruckwelle bei der größten Drehzahl n1 des Hauptdrehzahlbereiches kurz vor Abschluß der Auslaßschlitze im Zylinder ankommt. Die Länge l der stetigen Verengung wird dabei so groß bemessen, daß die Zeitdauer des in ihr erzeugten Rückwurfes der Auspuffdruckwelle, die, wie bereits erwähnt, gleich der Zeit ist, welche die Auspuffdruckwelle benötigt, um die Verengung hin und zurück zu durchlaufen, mindestens gleich der Differenz der Zeiten ist, während der die Auspuffschlitze bei der größten (n1) und der kleinsten (n2) Drehzahl des Hauptdrehzahlbereiches geöffnet sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Abb. i zeigt schematisch ein Auspuffrohr für eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer stetigen Verengung; Abb. 2 zeigt den an -der Meßstelle x in Abb. i gemessenen und über der Zeit aufgetragenen Druckverlauf; Abb. 3 zeigt schematisch ein Auspuffrohr für eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer zwischen dem Zylinder und der stetigen Verengung vorgesehenen stetigen Erweiterung; Abb. 4 zeigt den an der Meßstelle y in Abb. 2 gemessenen und über der Zeit aufgetragenen Druckverlauf.
Das Auspuffrohr r nach Abb. i weist eine Gesamtlänge 1, auf und verläuft vom Zylinder z über die Länge h ohne Querschnittsänderung, um sich anschließend über die Länge l stetig zu verjüngen. Bei einem Hauptdrehzahlbereich von n,. bis n2, längs dessen eine Aufladung der Maschine durch reflektierte Auspuffdruckwellen stattfinden soll, beträgt: Hierin ist a die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwelle, tal die Zeit, während der die Auspuffschlitze s bei der größten Hauptdrehzahl n1 geöffnet sind, tat die Zeit, während der die Auspuffschlitze bei der kleinsten Hauptdrehzahl n2 geöffnet sind.
Bei dem Auspuffrohr nach Abb. x stellt sich am Zylinder (Meßstelle x in Abb. i) der in Abb. 2 dargestellte Druckverlauf ein. Beim Öffnen der Auslaßschlitze entsteht die Auslaßdruckwelle A, die sich mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit a in dem Auspuffrohr y fortpflanzt. Während des Durchlaufens der Druckwelle A durch die Verengung l entsteht durch stetige Reflexion an deren Wänden ein positiver Rückwurf B, der zum Zylinder zurückläuft und dort mit seiner Front nach der Zeit tal eintrifft. Das Ende des Rückwurfes kommt nach Ablauf der Zeit taz am Zylinder an. Die Zeitdauer t, des Rückwurfes ist dann genau gleich der Zeit, welche die Druckwelle zum Durchlaufen der Verengung L hin und zurück benötigt, nämlich ta2-tai. Es herrscht somit bei sämtlichen Maschinendrehzahlen von n, bis n2 kurz vor Abschluß der Auslaßschlitze der Druck P des Rückwurfes B im Zylinder. Der sich an den positiven Rückwurf p unmittelbar anschließende Unterdruck C entsteht durch negative Reflexion der Vorauslaßdruckwelle am offenen Ende der Auspuffleitung. Dieser Unterdruck kommt jedoch bei der obigen Bemessung der Auspuffleitung erst nach Abschluß der Auslaßschlitze am Zylinder an.
Um bei größeren Drehzahlbereichen eine genügend starke Verengung zu erhalten, kann das Auspuffrohr y, wie aus der Abb. i ersichtlich, einen größeren Querschnitt als die Auslaßschlitze s aufweisen. Anstatt nun das weite Auspuffrohr, wie Abb. i darstellt, unmittelbar an den Zylinder anzuschließen, kann gemäß Abb. 3 eine stetige Erweiterung 1, beliebiger Länge zwischen dem Zylinder a und der stetigen Verengung l vorgesehen sein. Wie in Abb. 4 dargestellt, erzeugt diese Erweiterung während des Durchlaufens der Auslaßdruckwelle A einen negativen Rückwurf D (Unterdruckwelle), der schon während des Spülzeitraumes zum. Zylinder zurückgelangt und die Wirkung des Spülgebläses unterstützt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftmaschine, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der in einer an den Arbeitszylinder angeschlossenen Leitung oder einem Leitungssystem Prallflächen z. B. in Gestalt einer Verengung der Leitung von solchem Querschnitt und solcher Entfernung vom Zylinder vorgesehen sind, daß die bei Eröffnung der Verbindung zwischen Zylinder und Leitung entstehende und darauf von der Prallfläche zurückgeworfene Druckwelle positiv ist, vor dem Wiederabschluß der Verbindungsöffnung in den Zylinder gelangt und dadurch den Druck der im Zylinder befindlichen Verbrennungsluft erhöht, nach Patent 946 930, dadurch gekennzeichnet, daß als Prallfiäche eine an sich bekannte, stetige Verengung in der Auspuffleitung vorgesehen ist, die in solchem Abstand (h) vom Zylinder (z) beginnt, daß der in ihr erzeugte positive Rückwurf der Auspuffdruckwelle bei der größten Drehzahl (n1) des Hauptdrehzahlbereiches (n1 bis n2) der Maschine kurz vor Abschluß der Auslaßschlitze im Zylinder ankommt, und die eine solche Länge (L) aufweist, daß die Zeitdauer des Rückwurfes mindestens gleich der Differenz der Zeiten ist, während der die Auspuffschlitze bei der niedrigsten (n2,) und höchsten (n1) Drehzahl des Hauptdrehzahlbereiches der Maschine geöffnet sind. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Auspuffleitung über die ganze oder einen Teil ihrer, sich zwischen dem Zylinder (z) und der stetigen Verengung (L) erstreckenden Länge (1l) stetig erweitert ist. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 262 984, 707 367, 698 589, 58o 923, 568 855, 510 256; dänische Patentschrift Nr. 41971; Mitteilungen des Institutes für Kraftfahrwesen der sächsischen Technischen Hochschule Dresden, Ausgabe 1931, S. 23 bis 2q.; Motortechnische Zeitschrift (MTZ) 1940, S. 84 bis 85.