DE976269C

DE976269C - Verdichter, insbesondere zum Spuelen oder Aufladen von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE976269C
Application number: DEK4214D
Authority: DE
Inventors: Alfred Jante
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1942-04-03
Filing date: 1942-04-03
Publication date: 1963-06-06

Description

Verdichter, insbesondere zum Spülen oder Aufladen von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter mit hin- und hergehendem Arbeitskolben, insbesondere zum Spülen oder Aufladen von Brennkraftmaschinen, bei welchen zwecks Erhöhung der angesaugten Gasmenge (Luft oder Gemisch) die Einlaßöffnung erst nach Beginn des Saughubes, wenn bereits Unterdruck im Arbeitsraum herrscht, geöffnet wird, wobei die Saugleitung so bemessen ist, daß die bei Eröffnung des Einlasses in die Saugleitung eintretende Unterdruckwelle nach ihrer Reflexion am offenen Ende der Leitung als Überdruckwelle kurz vor Abschluß der Einlaßöffnung vor dieser eintrifft und die Ladung im Zylinder nach Druck und Menge erhöht. Ein erster erfindungsgemäßer Vorschlag besteht darin, daß eine selbsttätige Anpassung an einen bestimmten Drehzahlbereich in an sich bekannter Weise durch eine stetige Erweiterung am Ende der Saugleitung erreicht wird, wobei diese Erweiterung in einem solchen Abstand vom Verdichterzylinder beginnt und in einem solchen Abstand von ihm endet, daß bei einem bestimmten Drehzahlbereich die Front der in dieser Erweiterung erzeugten, zeitlich erstreckten Überdruckwelle bei der höchsten Drehzahl und das Ende der überdruckwelle bei der niedrigsten Drehzahl kurz vor dem Wiederabschluß der Einlaßöffnung im Arbeitsraum des Verdichters ankommt. Des weiteren können auch bei Verdichtern mit zwei oder mehr als zwei bevorzugten Drehzahlen erfindungsgemäß zwei oder mehr Ansaugleitungen unter Zwischenschaltung von Absperrventilen angeschlossen sein, von denen jede eine bestimmte, einer bevorzugten Drehzahl angepaßte Länge aufweist und beim Betrieb des Verdichters mit dieser Drehzahl durch Öffnen ihres Absperrventils mit der Einlaßöffnung des Verdichters verbunden wird.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht darin, eine einzige Ansaugleitung vorzusehen, die während des Saughubes der Maschine mit einer von mehreren hierbei nacheinander aufgesteuerten Einlaßöffnungen verbunden wird, wobei das Vethältnis der diesen Einlaßöffnungen zugeordneten, auf den Kurbelkreis bezogenen Winkel zueinander gleich dem Verhältnis der Drehzahlen zueinander ist, bei denen eine Aufladung erfolgen soll.
Maßnahmen zur Anpassung des Ansaugsystems an verschiedene Drehzahlen zwecks Sicherstellung eines erhöhten Liefergrades bei diesen Drehzahlen sind bekannt. Sie bestehen darin, daß die wirksame Länge der Ansaugleitung, d. b. diejenigeLänge, die mitbestimmend ist für den Verlauf der Schwingungen des Mediums in dieser Leitung, von Drehzahl zu Drehzahl verändert wird. Einmal geschieht dies in der Weise, daß bei einer verhältnismäßig langen Ansaugleitung, die über ihre Länge mit verschiedenen Löchern versehen ist, diese Löcher den Drehzahlen entsprechend geöffnet oder geschlossen werden. Eine andere Maßnahme sieht die Veränderung des Saugrohres in seiner Länge vor. Gegenüber diesen bekannten Beispielen sind die erfindungsgemäßen Vorschläge vorteilhafter. Entlang einer Ansaugleitung angeordnete, wahlweise verschließbare Öffnungen erfordern eine Bedienungseinrichtung, die den Aufbau der Anlage nicht nur verwickelter gestaltet, sondern auch weniger Möglichkeiten zur Verlegung der Ansaugleitung läßt. Dasselbe gilt auch für längenveränderliche Ansaugleitungen, die außerdem dem Hersteller der Anlage insofern Schwierigkeiten bereiten dürften, als sie einerseits grundsätzlich möglichst dicht sein sollen, andererseits jedoch auch nach längerer Betriebszeit, während der eine Verschmutzung kaum zu vermeiden ist, noch leicht gehen sollen. Gegenüber diesen bekannten Anordnungen sind auch mehrere nach dem zweiten Erfindungsvorschlag verlegte, wahlweise abschaltbare Leitungen und die Anordnung gemäß dem dritten Erfindungsvorschlag noch durchaus vorteilhaft. Bei Anordnung von mehreren wahlweise anschaltbaren Leitungen ist der Hersteller bezüglich der Verlegung dieser Leitungen weitgehend ungebunden, da es sich um glatte Leitungen handelt und die Umschaltvorrichtung unmittelbar an der Maschine, also an einer für automatische Betätigung günstig liegenden Stelle angeordnet ist. Sinngemäß das gleiche gilt auch für die Anordnung nach dem dritten Erfindungsvorschlag.
Die Abb. i und 2 dienen der Erläuterung der Druckwellen im Saugrohr an Hand der bekannten S aug rohrlängenänderung. In den Abb. 3 bis 6 sind die erfindungsgemäßen Lösungsformen schematisch beispielsweise dargestellt.
In Abb. i wird ein Verdichter mit einer teleskopartig ausziehbaren Ansaugleitung gezeigt.
Abb. 2 zeigt den über der Zeit aufgetragenen Druckverlauf in der Einlaßöffnung des Verdichters nach Abb. i ; Abb. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Saugleitung für den Verdichter nach Abb. i mit einer stetigen Erweiterung am Ende; Abb. q. zeigt den über der Zeit aufgetragenen Druckverlauf in der Einlaßöffnung des Verdichters bei Verwendung der Saugleitung nach Abb. 3; Abb. 5 zeigt eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kurbelkastenspülpumpe mit zwei für verschiedene Drehzahlen bemessenen Saugleitungen; Abb. 6 zeigt eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülpumpe, bei der für zwei verschiedene Drehzahlen nur eine Saugleitung vorgesehen ist.
In Abb. i weist der Verdichterzylinder rx eine vom Kolben b gesteuerte Einlaßöffnung c und ein Druckventil d in der Förderleitung e auf. Die Einlaßöffnung c wird vom Kolben erst nach Beginn des Saughubes, wenn bereits Unterdruck im Arbeitsraum f herrscht, geöffnet. Anstatt die Einlaßöffnung mit dem Kolben zu steuern, kann selbstverständlich auch ein Einlaßventil vorgesehen sein, welches z. B. durch einen Nocken in der Weise gesteuert wird, daß es erst nach Beginn des Saughubes öffnet. An die Einlaßöffnung c schließt sich eine Ansaugleitung g an von der Länge Hierin ist a = Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwelle in m/Sek., t = = Öffnungszeit der Einlaßöffnung c in Sekunden. Hierin ist n die Drehzahl des Verdichters in U/Min. und a der Kurbelwinkel der Verdichterwelle; längs dessen die Einlaßöffnung c geöffnet ist.
Beim Öffnen der Einlaßöffnung c entsteht eine Unterdruckwelle A (Abb. 2), die sich mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit a in der Saugleitung g fortbewegt und infolge der oben angeführten Länge letzterer nach der Zeit am offenen Ende ankommt. Hier entsteht durch negative Reflexion eine Überdruckwelle B, die mit derselben Fortpflanzungsgeschwindigkeit a zur Einlaßöffnung c zurückläuft und hierfür ebenfalls die Zeit benötigt. Die Überdruckwelle kommt somit knapp vor Abschluß der Einlaßöffnung im Arbeitsraum des Verdichters an und erhöht dessen Inhalt nach Druck und Menge.
Da sich bei Drehzahländerungen des Verdichters auch die Zeit verändert, während der die Einlaßöffnung geöffnet ist, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen jedoch unverändert bleibt, so muß die Länge der Saugleitung verändert werden, um das rechtzeitige Eintreffen der Überdruckwelle B an der Einlaßöffnung bei der neuen Drehzahl zu gewährleisten. Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Saugleitung hinsichtlich ihrer Länge veränderbar zu machen. Eine Möglichkeit hierzu zeigt Abb. i.
Anstatt die Saugleitung verlängerbar zu machen, kann diese erfindungsgemäß entsprechend Abb.3 am Ende eine stetige Erweiterung i aufweisen. In der Erweiterung i wird die Unterdruckwelle C (Abb. q.) fortschreitend während ihres Durchlaufens negativ reflektiert. Es entsteht dabei eine zeitlich erstreckte tTberdruckwelle D, die genau doppelt so lange anhält, wie die erzeugende Unterdruckwelle benötigt, um die Erweiterung zu durchlaufen. Bei einem Drehzahlbereich des Verdichters von n. bis n1 wird man die Erweiterung in einem solchen Abstand 11 vom Zylinder beginnen und in einem solchen Abstand 12 enden lassen, daß bei der höchsten Drehzahl n1 des Drehzahlbereiches die Front und bei der niedrigsten Drehzahl n2 das Ende der Unterdruckwelle kurz vor dem Wiederabschluß der Einlaßöffnung im Verdichterzylinder ankommt. Es wird somit In vielen Fällen genügt es, wenn die Druckerhöhung bei zwei oder mehreren bevorzugten Drehzahlen erreicht wird. So können z. B. gemäß Abb. 5 bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Kurbelkastenspülpumpe zwei oder mehrere Saugleitungen hl, lag vorgesehen sein, von denen jede in ihrer Länge für eine der bevorzugten Drehzahlen bemessen ist und beim Betrieb. der Maschine mit dieser Drehzahl durch Öffnen ihres Absperrventils o1 bzw. o2 an die Einlaßöffnung c angeschlossen wird. Die Einlaßöffnung wird gegen Ende des Auswärtshubes des Kolbens m von dessen unterer Kante k mit dem Kurbelraum n verbunden.
Wenn gemäß Abb. 6 mehrere Einlaßöffnungen cl, c2 vorgesehen sind, die nacheinander vom Kolben na freigelegt werden und demzufolge verschieden lange Öffnungszeiten aufweisen, wird das Verhältnis der Öffnungswinkel (Kurbelwinkel der Maschine, längs dem die Einlaßöffnungen geöffnet sind) gleich dem Verhältnis der bevorzugten Drehzahl bemessen, also Unter dieser Voraussetzung ist die Länge der Saugleitung für beide Drehzahlen n1, n2 gleich groß. Man braucht dann, wie in Abb. 6 dargestellt. nur eine Ansaugleitung p vorzusehen, die über einen Dreiwegehahn q mit der oberen oder unteren Einlaßöffnung c1, c2 im Zylinder verbunden werden kann.
Die erfindungsgemäßen Vorschläge sind selbstverständlich auch bei Viertaktmaschinen anwendbar, bei denen der Arbeitszylinder während des Ansauge- und Verdichtungshubes als Verdichter arbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verdichter mit hin- und hergehendem Arbeitskolben, insbesondere zum Spülen oder Aufladen von Brennkraftmaschinen, bei welchem zwecks Erhöhung der angesaugten Gasmenge (Luft oder Gemisch) die Einlaßöffnung erst nach Beginn des Saughubes, wenn bereits Unterdruck im Arbeitsraum herrscht, geöffnet wird, wobei die Saugleitung so bemessen ist, daß die bei Eröffnung des Einlasses in die Saugleitung eintretende Unterdruckwelle nach ihrer Reflexion am offenen Ende der Leitung als Überdruckwelle kurz vor Abschluß der Einlaßöffnung vor dieser eintrifft und die Ladung im Zylinder nach Druck und Menge erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Ende der Saugleitung (g) eine stetige Erweiterung (i) vorgesehen ist und daß diese Erweiterung in solchem Abstand (l1) vom Verdichterzylinder (a) beginnt und in einem solchen Abstand (l2) von ihm endet, daß bei einem Drehzahlbereich (n2 bis n1) die Front der in dieser Erweiterung erzeugten, zeitlich erstreckten Überdruckwelle (D) bei der höchsten Drehzahl (n2) und das Ende der Überdruckwelle bei der niedrigsten Drehzahl (n1) kurz vor dem Wiederabschluß der Einlaßöffnung im Arbeitsraum (f) des Verdichters ankommt. a. Verdichter mit hin- und hergehendem Arbeitskolben, insbesondere zum Spülen oder Aufladen von Brennkraftmaschinen, bei welchem zwecks Erhöhung der angesaugten Gasmenge (Luft oder Gemisch) die Einlaßöffnung erst nach Beginn des Saughubes, wenn bereits Unterdruck im Arbeitsraum herrscht, geöffnet wird, wobei die Saugleitung so lang ist, daß bei einer bestimmten Maschinendrehzahl die bei Eröffnung des Einlasses in die Saugleitung eintretende Unterdruckwelle nach ihrer Reflexion am offenen Ende der Leitung als Überdruckwelle kurz vor Abschluß der Einlaßöffnung vor dieser eintrifft und die Ladung im Zylinder nach Druck und Menge erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zylinder (a) zwei oder mehr Saugleitungen (h1, h2) unter Zwischenschaltung von Absperrventilen (o1, 02) angeschlossen sind, von denen jede eine bestimmte, einer bevorzugten Drehzahl angepaßte Länge aufweist und beim Betrieb des Verdichters mit dieser Drehzahl durch Öffnen ihres Absperrventils mit der Einlaßöffnung (c) des Verdichters verbunden wird. 3. Verdichter mit hin- und hergehendem Arbeitskolben, insbesondere zum Spülen oder Aufladen von Brennkraftmaschinen, bei welchem zwecks Erhöhung der angesaugten Gasmenge (Luft oder Gemisch) die Einlaßöffnung erst nach Beginn des Saughubes, wenn bereits Unterdruck im Arbeitsraum herrscht, geöffnet wird, wobei die Saugleitung so bemessen ist, daß die bei Eröffnung des Einlasses in die Saugleitung eintretende Unterdruckwelle nach ihrer Reflexion am offenen Ende der Leitung als Überdruckwelle kurz vor Abschluß der Einlaßöffnung vor dieser eintrifft und die Ladung im Zylinder nach Druck und Menge erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Ansaugleitung vorgesehen ist, die während des Saughubes der Maschine mit einer von mehreren hierbei nacheinander aufgesteuerten Einlaßöffnungen verbunden wird, wobei das Verhältnis der diesen Einlaßöffnungen zugeordneten, auf den Kurbelkreis bezogenen Winkel (a1, a,,) zueinander gleich dem Verhältnis der Drehzahlen (?a1, zz2) zueinander ist, bei denen eine Aufladung erfolgen soll. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 594 0,52; niederländische Patentschrift Nr. 45 645; französische Patentschrift Nr. 707 780; britische Patentschrift Nr. 471530; USA.-Patentschrift Nr. - 088 9-23; »Automobiltechnische Zeitschrift«, 1936, S.234 bis 238; Sonderheft »Diesel Maschinen V« der »Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure«, 1932, S. 107 bis 110.