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Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine,
bei der die Ladung des Arbeitszylinders durch bei seinem Auspuffvorgang ausgelöste
Druckwellen nach Abschluß der Einlaßöffnungen nach Druck und Menge in der Weise
erhöht wird, daß in einer an den Arbeitszylinder angeschlossenen, die Abgase aufnehmenden
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.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Auspuffleitung in an sich bei
Schalldämpfern bekannter Weise am Ende verschlossen ist, wobei der Verschluß als
Prallfläche dient, und daß in an sich ebenfalls bei Schalldämpfern bekannter Weise
für den Austritt der Abgase am Umfang der Auspuffleitung eine Anzahl seitlicher
Öffnungen kleinen Querschnitts vorgesehen ist.
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Bei Mehrzylinder-Zweitaktmaschinen sind in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung solche Zylinder, bei denen nach etwa der halben Auspuffzeit des einen
Zylinders
die Spülung des oder der anderen im wesentlichen beendet ist bz«, noch nicht begonnen
hat, durch Auspuffleitungen von solcher Länge miteinander verbunden, daß der Weg
L von Zylinder zu Zylinder bei der Aufladedrehzahl der Maschine von der Auspuffdruckwelle
in etwa der halben Auspuffzeit zurückgelegt wird. Bei der Mehrzylindermaschine wird
somit die Auspuffdruckwelle des auspuffenden Zylinders an den nach der halben Auspuffzeit
gegen die Auspuffleitung abgeschlossenen anderen Zylindern reflektiert. Letztere
bilden also im richtigen Zeitpunkt den erforderlichen Abschluß am Ende der Auspuffleitung.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Abb. i die Ausgestaltung der Auspuffleitung bei einer Einzylindermaschine,
Abb.2 die Anordnung der Auspuffleitungen bei einer Vierzylinder-Sternmaschine, Abb.3
das Steuerdiagramm der Maschine nach Abb. 2, Abb.4 die Anordnung der Auspuffleitungen
bei einer Vierzylinder-Reihenmaschine, Abb. 5 eine andere Anordnung der Auspuffleitungen
bei einer Vierzylindermaschine, Abb.6 das Steuerdiagramm der Maschine nach Abb.
4 und 5, Abb. 7 die Anordnung der Auspuffleitungen bei einer Dreizylindermaschine,
Abb.8 das Steuerdiagramm der Maschine nach Abb. 7, Abb.9 besondere Ausgestaltungen
der Austrittsöffnungen in der Auspuffleitung.
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Gemäß Abb. i ist an die Auspufföffnung des Zylinders i eine Auspuffleitung
2 angeschlossen. Die Auspuffleitung ist an ihrem freien Ende verschlossen und weist
am Umfang eine Anzahl enger Austrittsöffnungen 3 auf. Ihre Länge beträgt knapF
Hierin ist a = Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen in der Auspuffleitung;
während der die Auspuffschlitze geöffnet sind; a = Kurbelwinkel, längs dessen die
Auspuffschlitze geöffnet sind; n = Drehzahl der Maschine, bei der die Aufladung
erfolgen soll.
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Die beim Öffnen der Auslaßschlitze in die Auspuffleitung 2 hineinlaufende
Auspuffdruckwelle wird an deren verschlossenem Ende vollkommen positiv reflektiert
und läuft zum Zylinder zurück. Infolge der obigen Längenabmessung der Leitung trifft
sie kurz vor dem Wiederabschluß der Auslaßöffnungen wieder in den inzwischen gespülten
Zylinder ein und erhöht dessen Inhalt nach Druck und Menge. Die Masse der in die
Auspuffleitung ausgetretenen Abgase gelangt durch die engen Austrittsöffnungen ins
Freie oder in einen Abgassammelbehälter. Mehrzylindermaschinen mit den gebräuchlichen
Kurbelversetzungen weisen Zylindergruppen auf, innerhalb deren nach etwa der halben
Auspuffzeit des einen Zylinders die Spülung des oder der anderen beendet ist. oder
noch nicht begonnen hat. Diese Zylinder werden durch Auspuffleitungen von der oben
erörterten Länge L miteinander verbunden.
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Die Vierzylinder-Sternmaschine nach Abb. 2 weist das Steuerdiagramm
nach Abb.3 auf. Das Steuerdiagramm läßt erkennen, daß nach der halben Auspuffzeit
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eines jeden Zylinders die Auspuffschlitze der anderen geschlossen sind, deren Spülung
somit beendet ist bzw. noch nicht begonnen hat (vgl. die Punkte x4 bis x7 in Abb.
3). Es können somit jeweils zwei beliebige Zylinder durch eine Auspuffleitung miteinander
verbunden werden. In Abb. 2 sind z. B. die einander gegenüberliegenden Zylinderpaare
¢, 6, 5, 7 durch die Auspuffleitungen 8, 9 miteinander verbunden, deren Länge, wie
oben erörtert, knapp
beträgt. Beim Auspuffen des Zylinders 4 z. B. verschließt der Zylinder 6 die Auspuffleitung
8 am anderen Ende rechtzeitig und dient somit als Prallfläche für die vom Zylinder
4 ausgehende Auspuffdruckwelle. Diese wird infolge der obigen Längenbemessung der
Auspuffleitung bei der Aufladedrehzahl ya nach knapp der halben Auspuffzeit
am geschlossenen Zylinder 6 reflektiert (Punkt x4 in Abb. 2) und trifft nach knapp
der vollen Auspuffzeit t, also kurz vor dem Wiederabschluß der Auslaßöffnungen im
Zylinder 4 wieder ein, wobei sie dessen Inhalt nach Druck und Menge erhöht. Die
in die Auspuffleitung 8 ausgetretene Abgasmasse entweicht durch die engen Austrittsöffnungen
=o ins Freie oder in einen für alle Auspuffleitungen gemeinsamen Auspuffsammelbehälter.
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Die Vierzylinder-Reihenmaschine nach Abb. ¢ und 5 weist das Steuerdiagramm
nach Abb. 6 auf. Die Zylinder zünden in der Reihenfolge i, 3, 2, 4. Das Steuerdiagramm
läßt erkennen, daß auch bei dieser Maschine nach der halben Auspuffzeit
eines Zylinders die Auspuffschlitze der anderen geschlossen sind (vgl. die Punkte
xii bis x=4 in Abb. 6). Deshalb können beliebige Zylinderpaare, z. B. gemäß Abb.
4 die Zylinderpaare =i, 12 und z3, =4 durch Auspuffleitungen 15, 16 der oben erörterten
Länge miteinander verbunden werden. Das Steuerdiagramm läßt ferner erkennen, daß
die Steuerzeiten der benachbarten Zylinder =i, 12 und 13, i4 sich nicht überschneiden.
Diese Zylinderpaare können deshalb gemäß Abb.5 an eine gemeinsame Auspuffleitung
17 angeschlossen werden, wodurch eine wesentliche Vereinfachung gegenüber der Ausführungsform
nach Abb. 4 erzielt wird.
Bei der Dreizylindermaschine nach Abb.
7 zeigt das zugehörige Steuerdiagramm in Abb. 8, das nach der halben Auspuffzeit
eines Zylinders die Auspufföffnungen der anderen geschlossen sind (Punkt x18 bis
x2o in Abb. 8). Demzufolge sind sämtliche Zylinder 18, i9, 2o durch Auspuffleitungen
21, 22, 23 miteinander verbunden. Die Länge der Auspuffleitungen von Zylinder zu
Zylinder beträgt wiederum knapp:
Die z. B. vom Zylinder 18 ausgehende Auspuffdruckwelle kommt nach Ablauf knapp einem
Viertel der Auspuffzeit t an der Vereinigungsstelle S der Auspuffleitungen an und
verzweigt sich dort auf die Leitungen 22, 23. Nach wiederum knapp einem Viertel
der Auspuffzeit kommen die Verzweigungen an den geschlossenen Zylindern ig, 2o an,
wo sie positiv reflektiert werden. Die Reflexionen laufen in den Auspuffleitungen
zum Zylinder 18 zurück und benötigen hierzu knapp die halbe Auspuffzeit, so daß
sie kurz vor dem Wiederabschluß der Auspufföffnungen in dem inzwischen gespülten
Zylinder 18 ankommen und dessen Inhalt nach Druck und Menge erhöhen. Die Masse der
Abgase entweicht auch hier durch enge Austrittsöffnungen io in den Wandungen der
Auspuffleitungen.
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Bei Maschinen mit mehr als vier Zylindern können Zylindergruppen von
zwei, drei oder vier Zylinder in der in den Abb. 2, 4, 5 und 7 dargestellten Weise
durch Auspuffleitungen miteinander verbunden werden.
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Durch die engen Austrittsöffnungen für die Abgasmasse können geringfügige
Störungen der Aufladung hervorgerufen werden, weil beim Vorbeilaufen der Auspuffdruckwelle
an den Austrittsöffnungen durch negative Reflexionen Unterdruckwellen entstehen,
die sich in der Auspuffleitung fortpflanzen. Um diese Störungen ganz zu vermeiden,
müssen die Unterdruckwellen durch etwa gleich starke Überdruckwellen ausgelöscht
werden. Diese Überdruckwellen können durch teilweise positive Reflexion der Auspuffdruckwelle
an Verengungen der Auspuffleitung im Bereiche der Austrittsöffnungen erzeugt werden.
So kann gemäß Abb. 9 das Auspuffrohr z. B. im Bereich jeder Austrittsöffnung io
eine warzenartige Eindrückung 24 oder eine für alle Austrittsöffnungen gemeinsame
ringwulstartige Eindrückung 25 aufweisen. Die Verengung kann auch durch Aufbiegen
oder Eindrücken von in der Rohrwand eingeschnittenen Zungen 26, 27 erreicht werden.
Die Größe der Eindrückungen bzw. Aufbiegungen im Verhältnis zur Austrittsöffnung
und zum Rohrquerschnitt muß durch Versuche ermittelt werden.