DE971867C - Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Zweitaktbrennkraftmaschine

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Publication number
DE971867C
DE971867C DEK4221D DEK0004221D DE971867C DE 971867 C DE971867 C DE 971867C DE K4221 D DEK4221 D DE K4221D DE K0004221 D DEK0004221 D DE K0004221D DE 971867 C DE971867 C DE 971867C
Authority
DE
Germany
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cross
inlet
section
outlet
cylinder
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Expired
Application number
DEK4221D
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Jante
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
Application filed by Kloeckner Humboldt Deutz AG filed Critical Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority to DEK4221D priority Critical patent/DE971867C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE971867C publication Critical patent/DE971867C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2700/00Measures relating to the combustion process without indication of the kind of fuel or with more than one fuel
    • F02B2700/03Two stroke engines
    • F02B2700/031Two stroke engines with measures for removing exhaust gases from the cylinder
    • F02B2700/032Two stroke engines with measures for removing exhaust gases from the cylinder by means of the exhaust gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Description

  • Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine kolbengesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der an die Auslaßschlitze ein sich in Strömungsrichtung erweiterndes Auspuffrohr angeschlossen ist und bei der der Vorauslaßquerschnitt so groß bemessen ist, daß beim Eröffnen der Spülschlitze bereits Unterdruck im Zylinder herrscht.
  • Die Erfindung macht von dem physikalischen Gesetz Gebrauch, nach welchem durch Rohrleitungen laufende Druckwellen an Erweiterungen der Rohrleitung reflektiert und dabei umgekehrt werden, so daß also eine Überdruckwelle an einer Erweiterung eine in entgegengesetzter Richtung laufende Unterdruckwelle und eine Unterdruckwelle eine in entgegengesetzter Richtung laufende Überdruckwelle auslöst. Die Reflexion und Umkehrung der erzeugenden Druckwelle ist um so vollständiger, je größer die Erweiterung ist. Am offenen Rohrende, wo die Erweiterung unendlich groß ist, tritt eine vollständige Reflexion und Umkehrung der erzeugenden Druckwelle ein. Bei stetig erweiterten Rohrleitungen wird die erzeugende Druckwelle während des Durchlaufens durch die Leitung fortlaufend reflektiert, und umgekehrt, so daß je nachdem, ob die erzeugende Druckwelle eine Überdruckwelle oder eine Unterdruckwelle war, ein anhaltender Unter- oder Überdruck zum Eintrittsende des Rohres zurückläuft, dessen Verlauf von der Form der Erweiterung abhängig ist. Der zeitliche Verlauf der Amplituden des Unter- bzw. Überdruckes ist bei konstanter Erweiterung der Rohrleitung (d F = konst. ; P - Querschnitt der Leitung) konstant und steigt oder fällt mit zunehmendem (d F1 < d FZ) bzw. abnehmendem (d F1 > d FZ) Flächenzuwachs von Querschnitt zu Querschnitt. F1 und F2 sind zwei in Laufrichtung der erzeugenden Druckwelle benachbarte Querschnitte. Die Zeitdauer des Unter- oder Überdruckes hängt, da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwelle annähernd konstant ist, nur von der Länge der Erweiterung in der Rohrleitung ab.
  • Die Erfindung besteht darin, daß die Länge (L f ) des sich erweiternden Auspuffrohres mindestens gleich ist, daß an die Einlaßschlitze eine entgegen der Strömungsrichtung sich erweiternde Einlaßleitung (e) angeschlossen ist, deren Länge (Le) gleich oder kleiner als ist, und daß das sich erweiternde Auspuffrohr (f) im Abstand vom Zylinder durch eine Wand (h) abgeschlossen ist, die eine für das Ausströmen der Abgase ausreichende Austrittsöffnung (i) aufweist, wobei a die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen in der Ein- bzw. Auslaßleitung in m/sec, a der Kurbelwinkel zwischen Auslaßöffnung und Einlaßschluß, ß der Kurbelwinkel zwischen Einlaßöffnung und Einlaßschluß sowie n die Maschinendrehzahl in U/min darstellt.
  • Die stetige Erweiterung des Auspuffrohres erzeugt einen anhaltenden Unterdruck im Zylinder, der das Eintreten der unter Atmosphärendruck stehenden Ladung ohne weitere Hilfsmittel (Gebläse) ermöglicht. Da der Unterdruck beim Öffnen der Spülschlitze in der erweiterten Einlaßleitung zu einem anhaltenden Überdruck umgekehrt wird, der zum Zylinder zurückläuft, so wird das für die Spülung ausschlaggebende Druckgefälle zwischen den Spülschlitzen und den Auslaßschlitzen des Zylinders wesentlich erhöht und damit die Spülung erheblich verbessert.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Brennkraftkolbenmaschine mit einer sich erweiternden Auspuffleitung zu versehen, wobei jedoch keine Bemessung der Leitung im Sinne der Erfindung vorgeschrieben wurde. Die Maschine arbeitet nach dem sogenannten Kadenacy-Verfahren und unterscheidet sich hinsichtlich der Wirkungsweise grundsätzlich von der erfindungsgemäßen Maschine. Bei der bekannten Maschine wird eine Aufladung dadurch erreicht, daß eine im Auspuffrohr zurückflutende Abgasmenge kurz vor Wiederabschluß der Auslaßschlitze mit den Abgasen aus dem Zylinder entwichenes Spülmittel wieder in den Zylinder zurückschiebt, wodurch in diesem die Ladung nach Druck und Menge erhöht wird. Es handelt sich hierbei also um einen Strömungsvorgang im Auspuffrohr, zu dessen Lenkung es keiner Bemessung der Leitung im Sinne der Erfindung bedarf, die ja auf der Beherrschung von Druckwellen beruht. Bei dieser bekannten Maschine ist außerdem der Vorauslaßquerschnitt so groß bemessen, daß beim Eröffnen des Einlaßquerschnittes bereits Unterdruck im Zylinder herrscht.
  • Ein anderer Vorschlag geht dahin, Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen als Diffusoren auszubilden und jeweils mehrere solcher Diffusoren hintereinanderzuschalten. Ein weiterer Vorschlag bezieht sich auf Schalldämpfer für Ansaug- und Auspuffschall mit Schallreflexion und Interferenz des ankommenden und reflektierten Schalles. Das Besondere dieser Schalldämpfer besteht darin, daß innerhalb der rohrförmigen bzw. kegel- oder exponentialtrichterförmig ausgebildeten Schalleitung Blenden in Form von Querwänden mit einer oder mehreren Öffnungen angebracht sind, durch deren entsprechend bemessene Querschnitte Schallüberdruckwellen teils als Über-, teils als Unterdruckwellen gleicher Größe reflektiert werden, so daß ein gegenseitiges Auslöschen beider rücklaufender Wellen erfolgt.
  • In weiterer Durchbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, sowohl das Auspuffrohr als auch die Einlaßleitung so zu erweitern, daß beim Auspuffrohr in Richtung der Erweiterung die Rohrquerschnitte zwar größer werden, der Flächenzuwachs von Querschnitt zu Querschnitt jedoch abnimmt. Bei der Einlaßleitung wird von Querschnitt zu Querschnitt der Flächenzuwachs größer.
  • In der Zeichnung ist in Abb. z ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
  • Abb.2 zeigt ein Steuerdiagramm der Maschine nach Abb. r.
  • Der Zylinder a weist vom Kolben b gesteuerte Spülschlitze c und Auslaßschlitze d auf. An die Spülschlitze ist eine entgegengesetzt zur Einströmrichtung sich erweiternde Einlaßleitung e und an die Auspuffschlitze eine in Ausströmrichtung sich erweiternde Auspuffleitung f angeschlossen.
  • Beim Öffnen der Auslaßschlitze d durch den Kolben b entsteht eine Vorauslaßdruckwelle, welche die sich erweiternde Auslaßleitung f durchläuft und auf Grund der eingangs erörterten Gesetzmäßigkeit einen anhaltenden, zum Zylinder zurücklaufenden Unterdruck erzeugt, der den Überdruck der Auspuffgase im Zylinder schnell abbaut. Die Größe des Vorauslaßquerschnitts g ist so bemessen, daß im Augenblick des Öffnens der Spülschlitze c bereits Unterdruck im Zylinder herrscht. Dieser Unterdruck bewirkt, daß beim Öffnen der Spülschlitze c durch den Kolben das unter Atmosphärendruck stehende Spülmittel (Luft oder Gemisch) in den Zylinder eintritt und denselben füllt. Gleichzeitig läuft eine Unterdruckwelle vom Zylinder in die an die Spülschlitze angeschlossene, sich erweiternde Einlaßleitung e, die auf Grund der oben dargelegten physikalischen Gesetzmäßigkeit einen anhaltenden, zum Zylinder zurücklaufenden Überdruck erzeugt, der das Einströmen des Spülmittels in den Zylinder unterstützt. Die Unterdruckwelle wird am offenen Ende der Einlaßleitung vollständig reflektiert, und umgekehrt, so daß sie als Überdruckwelle in den Zylinder zurückkehrt. Um auch diese Unterdruckwelle für die Spülung des Zylinders auszunutzen, wird die Länge Le der Einlaßleitung vorzugsweise so groß bemessen, daß die Überdruckwelle kurz vor Abschluß der Einlaßschlitze in den Zylinder gelangt. Beträgt z. B., wie aus dem Schaubild Abb. 2 ersichtlich ist, der Öffnungswinkel der Spülschlitze ß°, die Maschinendrehzahl n U/min und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen in der Spülleitung a' m/sec, so beträgt Um bei Abschluß der Auslaßschlitze keinen Unterdruck im Zylinder mehr zu haben, wird man die Erweiterung des Auspuffrohres f so bemessen, daß während der Zeitdauer der Öffnung der Einlaßschlitze der durch die Erweiterung im Zylinder erzeugte Unterdruck von seinem tiefsten Wert auf den Atmosphärendruck ansteigt (abnehmender Flächenzuwachs /J Fi > d FZ). Beträgt z. B., wie dem Schaubild Abb. 2 zu entnehmen ist, der Kurbelwinkel zwischen der Auslaßeröffnung und dem Einlaßschluß a°, die Maschinendrehzahl n U/min und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen in der Auspuffleitung a m/sec, so beträgt die Länge der Auspuffleitung L f mindestens Gleichzeitig wird die Erweiterung der Einlaßleitung so bemessen, daß der dadurch erzeugte Überdruck zunimmt (zunehmender Flächenzuwachs d F, < d F2).
  • Eine beträchtliche Erhöhung des Druckes der Ladung im Zylinder bei Beginn der Verdichtung ist erzielbar, wenn das sich erweiternde Auspuffrohr von der Länge L f am Ende durch eine Wand h bis auf eine für den Austritt der Gase ausreichende Öffnung i verschlossen ist. An dieser Wand wird die Auspuffdruckwelle zum größten Teil positiv reflektiert. Sie kehrt somit als Überdruckwelle zum Zylinder zurück und kommt nach dem Abschluß der Spülschlitze an. Sie erhöht deshalb den Druck im Zylinder und kann letzteren nicht wieder verlassen, da kurz nach ihrem Eintritt auch die Auslaßschlitze durch den Kolben geschlossen werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kolbengesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der an die Auslaßschlitze ein sich in Strömungsrichtung erweiterndes Auspuffrohr angeschlossen ist und bei der der Vorauslaßquerschnitt so groß bemessen ist, daß beim Eröffnen der Spülschlitze bereits Unterdruck im Zylinder herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L f) des sich erweiternden Auspuffrohres mindestens gleich ist, daß an die Einlaßschlitze eine entgegen der Strömungsrichtung sich erweiternde Einlaßleitung (e) angeschlossen ist, deren Länge (Le) gleich oder kleiner als und daß das sich erweiternde Auspuffrohr (f) im Abstand vom Zylinder durch eine Wand (h) abgeschlossen ist, die eine für das Ausströmen der Abgase ausreichende Austrittsöffnung (i) aufweist, wobei a die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen in der Ein- bzw. Auslaßleitung in m/sec, a der Kurbelwinkel zwischen Auslaßöffnung und Einlaßschluß, ß der Kurbelwinkel zwischen Einlaßöffnung und Einlaßschluß sowie n die Maschinendrehzahl in U/min darstellt.
  2. 2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Auspuffrohres (f) in der Weise verläuft, daß der Flächenzuwachs zwischen in gleicher Entfernung voneinander liegenden Rohrquerschnitten von Querschnitt zu Querschnitt abnimmt (A F, > A F2), während die Einlaßleitung (e) so ens,eitert ist, daß der Flächenzuwachs zwischen in gleicher Entfernung voneinander liegenden Rohrquerschnitten von Querschnitt zu Querschnitt zunimmt (d F1 < d F2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 698 589, 262 984; Motortechnische Zeitschrift (MTZ), Heft 3 v. Jahre 1940, S.84. USA.-Patentschrift Nr. 2 io2 559.
DEK4221D 1941-12-02 1941-12-02 Zweitaktbrennkraftmaschine Expired DE971867C (de)

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DEK4221D DE971867C (de) 1941-12-02 1941-12-02 Zweitaktbrennkraftmaschine

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DEK4221D DE971867C (de) 1941-12-02 1941-12-02 Zweitaktbrennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE971867C true DE971867C (de) 1959-04-09

Family

ID=7210221

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DEK4221D Expired DE971867C (de) 1941-12-02 1941-12-02 Zweitaktbrennkraftmaschine

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DE (1) DE971867C (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE262984C (de) *
US2102559A (en) * 1933-08-01 1937-12-14 Kadenacy Michel Explosion or internal combustion engine
DE698589C (de) * 1936-09-13 1940-11-13 Eberspaecher J Schalldaempfer fuer Ansaug- und Auspuffschall mit Schallreflexion und Interferenz des ankommenden und reflektierten Schalles, insbesondere fuer Brennkraftmaschinen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE262984C (de) *
US2102559A (en) * 1933-08-01 1937-12-14 Kadenacy Michel Explosion or internal combustion engine
DE698589C (de) * 1936-09-13 1940-11-13 Eberspaecher J Schalldaempfer fuer Ansaug- und Auspuffschall mit Schallreflexion und Interferenz des ankommenden und reflektierten Schalles, insbesondere fuer Brennkraftmaschinen

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