SE438182B - Resonator-ferskgasledningssystem for kolvforbrenningsmotorer - Google Patents

Description

45 50 55 40 79059014) 2 w u. takter icke väsentligt är överlagrade, anslutna till en ge- mensam resonatorbehållare. Till varje resonatorbehállare är anslutet åtminstone ett resonansrör. Resonansrören kan er- hålla färskgasen även direkt från den omgivande atmosfären, vid användning av ett luftfilter särskilt av en laddnings- anordning är emellertid resonansrören förbundna med varandra genom en dämpningsbehållare som i sin tur kommunicerar med luftfiltret eller laddningsanordningen. Dylika resonator- färskgasledningssystem är exempelvis beskrivna i den unger- ska patentskriften 161 525 :och den .tyska patentskriften 1 955 155- 5 Vid ett dylikt färskgasledningssystem bildar exempel- vis vid en 6-cylindrig fyrtakts-seriemotor - under beaktan- de av den vanliga tändningsordningsföljden 1-5-5-6-2-4 - cylindrarna 1,2 och 5 samt 4,5 och 6 vardera en grupp, vil- kas insugningsöppningar är anslutna till en gemensam reso- natorbehållare. En dylik motor har tvâ resonatorbehållare och minst två resonansrör. Det av resonatorbehållaren och av resonansröret bestående akustiska svängningssystemet har ett genom den linjära dimensionen och ljudhastigheten i g den färska gasen väl definierat egensvängningstal. När fre- kvensen för insugningen hos den med resonatorbehållaren för- bundna cylindern överensstämmer med systemets egensväng- ningstal, uppträder resonans i det akustiska svängningssys- temet. Den största laddningseffekten uppträder inom området för motorvarvtalet, vid vilket detta villkor är uppfyllt.

Detta varvtal betecknas som resonansvarvtal. Genom ändring av systemets egensvängningstal kan resonansvarvtalet givet- vis avstämmas till ett godtyckligt motorvarvtal. Leddnings- effekten kan såsom beskrives i det amerikanska patentet 3 796 048 ökas genom gynnsamt val av systemets massförhål- landen inom ett stort varvtalsomràde.

För motorns lugna gång och dess klanderfria funktion är det emellertid ovillkorligen nödvändigt, att färskgas-_ försörjningen av de enskilda cylindergrupperna överensstäm- mer med varandra. För att detta villkor skall bli uppfyllt har de enskilda cylindergrupperna ett sugsystem som åstad- kommer den identiska laddningseffekten, dvs. vid resonans- laddning har resonatorbehâllarna och resonansrören iden- tiska dimensioner, vid sugrörladdning har de enskilda cy- 40 55 40 7905901-o lindrarna eller cylindergrupperna identiska dimensioner.

Anbringandet av de identiskt dimensionerade insugnings- rören per cylinder eller cylindergrupp respektive - vid resonatorsystem - av resonatorbehållaren och resonansrören i det intill motorn till förfogande stående rummet bereder i allmänhet svårigheter. För att eliminera dessa är flera lösningar kända, exempelvis vid sugröruppladdning de i de brittiska patentskrifterna 866 660 och 1 015 44? samt i den tyska patentskriften 1 048 083 beskrivna anordningarna och vid av flera rum bestående resonator-färskgasledningar anord- ningen enligt den amerikanska patentskriften 4 046 696.

De i dessa patentskrifter beskrivna och liknande anord- ningarna löser i vissa och speciella fall problemen i sam- band med inbyggandet, de har emellertid den gemensamma egen- skapen, att vid dessa anordningar den önskade identiska ladd- ningseffekten för cylindrarna ástadkommes genom identiskt dimensionerade element, dvs. en konstruktiv begränsning fö- religger, som endast vid bestämda motoranordningar och in- byggnadsförhâllanden möjliggör användningen av dessa lös- ningar. Vid talrika motorkonstruktioner eller typer av mo- torkonstruktioner kan de bekanta lösningarna icke användas beroende på deras bundna utrymmesbehov eller deras placering. Ändamålet med uppfinningen är att vid användning av de av flera rum bestående resonator-färskgasledningssystemen eliminera de till följd av de per cylindergrupp lika och på ett definierat sätt dimensionerade resonatorbehållarna och resonansrören uppträdande inbyggnads- och placeringe- svàrigheterna och härigenom utvidga möjligheterna för den praktiska användningen och samtidigt åstadkomma en identisk laddning av cylindrarna.

Uppfinningen bygger på erkännandet av det faktum att gassvängningarna, vilka medför samma laddning av de enskil- da cylindrarna och uppträder i cylindergrupperna på iden- tiskt sätt, kan genom lämplig utformning av färskgasled- ningssystemet och under bibehållande av bestämda villkor uppstå även vid användning av resonansrör av olika längd.

Den för de enskilda resonansrören inom givna gränser fritt valbara rörlängden möjliggör, att dämpningsbehållaren kan i förhållande till de enskilda resonatorbehållarna anord- nas med större frihetsgrad, dvs. deras avstånd från dämp- pQQR QUALITY lO §O 55 40 7905901-0 4 ningsbehållaren ej behöver vara lika. Vid utformningen av resonatorbehållaren och dämpningsbêhállaren samt av reso- nansrören är det såledesiinte nödvändigt att bibehålla den av den tidigare praktiken fordrade geometriska symmetrin.

Härigenom kan vid den konstruktiva anordningen av systemet elimineras ett av de mest hämmande villkoren, då det för inbyggandet till förfogande stående utrymmet kan i varje fall användas utan någon begränsning.

Föremål för uppfinningen är ett resonator-färskgasled- ningssystem för flercylindriga kolvförbränningsmotorer vil- ket system är anslutet till oylindrarnas insugningsöpp- ningar och har flera utrymmen samt minst två i rummet från varandra skilda och med bestämda cylindergrupper för- bundna resonatorbehållare, vilkas volym är minst hälften och högst det tiofaldiga av slagrummet för cylindrarna i respektive grupp och till varje resonatorbehållare är an- slutet minst ett resonansrör som är minst åtta gånger så långt som diametern för en cirkel som har samma tvärsektions- yta som röret, samt att minst en resonansrören med varandra förbindande dämpningsbehàllare är anordnad, varvid den till insugningsöppningarna av en cylindergrupp anslutna resonator- behållaren och det till resonatorbehållaren anslutna resonans- röret bildar ett akustiskt svängningssystem.

Det väsentliga vid uppfinningen består däri, att de dämpningsbehållaren med ~resonatorbehållarna förbindande re- sonansrören i de i huvudsak till samma egensvängningstal avstämda akustiska svängningssystemen beträffande sin längd hör till minst två olika grupper, varvid det kortaste re- sonansröret är minst 0,6 gånger så långt som det längsta resonansröret, diametern för cirkeln som har samma tvär- sektíonsyta som det kortaste resonansröret är minst 0,8 gånger diametern för cirkeln som har samma tvärsektionsyta som det längsta resonansröret och volymen för resonatorbehâllaren som är ansluten till det kortaste resonansröret är högst 1,7 gånger volymen för den till det längsta resonansröret hörande resonatorbehållaren.

Vid en lämplig utföringsform av färskgaslednings- systemet enligt uppfinningen bildas dämpningsbehâllaren av till färskgasledningen anslutna element med annat ända- mål exempelvis luftfiltret. lO 50 55 40 7905901-o Vid en annan lämplig utföringsform har två resonator- behållare en gemensam vägg respektive åtminstone en resona- torbehàllaren har en med dämpningsbehållaren gemensam vägg.

Dessutom är det fördelaktigt om de till resonatorbe- hållarna hörande resonansrören åtminstone delvis är anord- nade inuti âtminstone en resonatorbehâllare.

De uppstående svängningarna pâverkas såsom känt av resonansrörets längd på ett grundläggande sätt. Denna rör- längd modifierar dels svängningssystemets egensvängnings- tal dels massan för den svängande gaspelaren, vilket är förbundet med en ändring av den kinetiska energin (dvs. även svängningsamplituden) av svängningarna. I detta fall upp- träder vid de enskilda cylindergrupperna gassvängningar av olika egensvängningstal, olika fas och av olika amplitud, varigenom även cylindergruppernas laddning blir olika.

Vid färskgasledningssystemet enligt uppfinningen åstad- kommer man emellertid den önskade likformigheten och symme- trin av funktionen trots de olika rörlängderna, när de en- skilda akustiska svängningssystemen är avstämda till ett tillnärmelsevis identiskt egensvängningstal och svängninga- amplituden för samtliga akustiska svängningssystem inställs till ett tillnärmelsevis identiskt värde. Avstämningen av egensvängningstalet sker lämpligen genom en av rörlängder- nas skillnad beroende modifiering av resonatorbehållarnas volym, medan den tillnärmelsevis lika amplituden av de i de enskilda svängningssystemen uppträdande svängningarna in- ställs genom lämpligt val av rörtvärsektionerna. Det sist- nämnda uppnàs emellertid icke genom det för övrigt närlig- gande sättet att genom proportionell ändring av rörtvär- sektionerna den genom de olika rörlängderna upphävda lik- heten av de svängande massorna àterställes, då detta skulle vid det längre röret kräva en mindre och vid det kortare röret kräva en proportionellt större tvärsektion. Skulle man förfara på detta sätt skulle i fall av svängande massor av lika svängande gaspelare svängningarnas kinetiska energi förändras, vilket slutligen åter skulle leda till olika svängningsamplituder.

Vid lösningen enligt uppfinningen inställes av denna anledning det tillnärmelsevis lika värdet för svängningeamp- lituderna respektive svängningarnas kinetiska energi vid ï?í){}Eš Cšïïlšïiïïàr 55 40 7905901-0 förefintliga svängande massor av olika storlek därigenom, att till det kortare röret, dvs. den mindre svängande mas- san, tillordnas en mindre rörtvärsektion. Härigenom mins- kar man visserligen den svängande massans storlek ytter- ligare, den mindre rörtvärsektionen leder emellertid till en större hastighet och en mot denna kvadratiskt proportio- nell kinetisk energinivå. På detta sätt kan likheten av svängningsamplituderna i den önskade utsträckningen åter- ställas trots den olika storleken hos de svängande massorna.

Skillnaden mellan rörtvärsektionerna väljes i beroende av skillnaden mellan de olika rörlängderna lämpligen till- närmelsevis proportionellt mot dessa skillnader, varvid emellertid de slutgiltiga dimensionerna även påverkas av teknologiska data och av framställningsaspekter. Skillnaden mellan rörtvärsektionernas storlek begränsas av det faktum, att vid minskning av tvärsektionen över en bestämd gräns strömningshastigheten i resonansröret av minsta diameter ökar i sådan grad, att strömningsförlusterna ej längre kan tolereras och följaktligen svängningsamplituden ej längre kan ökas. På liknande sätt förhåller det sig med de till- låtliga största skillnaderna vid dimensionerna för rör- längderna och behål1arvolymen.- Såsom emellertid talrika utföranden och praktiska mät- ningar har visat kan man med färskgasledningssystemet enligt uppfinningen, vid vilket resonansrören i en för en enklare konstruktion tillräcklig utsträckning men inom bestämda gränser är olika långa och volymen för resonatorbehållarna samt diametern för resonansrören väljs på det beskrivna sättet, uppnå den önskade likformigheten av cylindrarnas laddning. Möjligheten att välja resonansrörens längd god- tyckligt inom de givna gränserna ger konstruktören en mycket större frihet vid utformningen och inbyggnaden av färskgas- ledningssystemet och möjliggör dess bredare användning.

Uppfinningen förklaras närmare härnedan med hjälp av några utföringsexempel under hänvisning till bifogad rit- ning, på vilken figur l visar det på en 6-cylindrig motor monterade färskgasledningssystemet enligt uppfinningen i längdsektion och figur 2 visar en ytterligare utförings- form på samma sätt.

Såsom det framgår av figur 1 är insugningsöppningarna 50 55 40 7905901-o 7 l/a, 2/a och 5/a samt 4/a, 5/a och 6/a hos cylindrarna l, 2 och 5 samt 4, 5 och 6 i den 6-cylindriga motorn, vil- kas sugtakter inte är överlagrade på varandra anslutna till vardera en resonatorbehållare. Insugningsöppningarna l/a, 9/a och 5/a hos cylindrarna l, 2 och 5 är över öppningarna 9, 10 och ll anslutna till resonatorbehállaren 7 och in- sugningsöppningarna 4/8, 5/a och 6/a hos cylindrarna 4, 5 och 6 över öppningarna l2, 15 och 14 till resonatorbehållaren 8. Till varje resonatorbehållare hör ett resonansrör med cirkelformig tvärsektion: till resonatorbehållaren 7 hör resonansrörat 15, till resonatorbehållaren 8 hör resonans- röret 16. Resonatorbehållaren 7 bildar tillsammans med re- sonansröret 15 ett akustiskt svängningssystem och resonator- behållaren 8 bildar med resonansröret 16 ävenledes ett akus- tiskt svängningssystem. Resonansrören är förbundna med varandra genom dämpningsbehàllaren 17 genom vars öppning 18 den färska gasen inträder i ledningssystemet från den om- givande atmosfären eller från någon till färskgaslednings- systemet ansluten konstruktion (luftfilter, laddningsanord- ning osv). Dämpningsbehållaren 17 har ett i förhållande till resonatorbehållarna 7 och 8 godtyckligt rumsläge och har olika avstånd från dämpningsbehàllarna 7 och 8. Härigenom är det möjligt att vid inbyggandet utnyttja fritt utrymme in- till motorn. Utom den i föreliggande utföringsexempel visade anordningen är givetvis ett stort antal övriga anordningar möjliga. 7 Genom att dämpningsbehållaren 17 anordnas där plats finns kunde den genom lika långa resonansrör endast på ett komplicerat sätt och genom utnyttjande av ett stort utrymme förbindas med resonatorbehållarna 7 och 8. I praktiken kan emellertid vid olika långa resonansrör 15 och 16 det intill motorn till förfogande stående fria utrymmet vittgående be- aktas. Rörens längd bestäms genom den gynnsammaste placeringen givetvis med inskränkningen, att det kortaste resonansröret är minst 0,6 gånger det längsta resonansrörets 16 längd.

Vid det visade utföringsexemplet erhålls för resonansröret 15 till följd av den under användning av den just till förfo- gande stående fria rummet anordnade dämpningsbehàllaren 17 och till följd av resonatorbehållarnas 7, 8 läge en längd av 560 mm och för resonansröret 16 en längd av 720 mm. Det kor- .. i i s ------- --_..__«~- nulfi v0°ßJïÜ ^lO 50 55 #0 7905901-of 8 tare resonansröret 15 har således en längd som är 0,78 gånger det längre resonansrörets längd vilket ligger inom de givna gränserna. _. e 1 Likheten i funktionen dvs. den önskade likheten av de i de akustiska svängningssystemen uppträdande trycksväng- ningarna uppnås därigenom, att svängningssystemen är av- stämda till ett tillnärmelsevis lika egensvängningstal, volymen för den till det kortare resonansröret 15 anslutna resonatorbehållaren 7 väljs 8 liter större och för den till det längre resonansröret 16 anslutna resonatorbehållaren 6,5 liter mindre, så att resonatorbehållarens 7 volym är 1,25 gånger resonatorbehållarens 8 volym. För att sväng- ningsamplituderna skall få den önskade likheten välás tvär- sektionen för det kortare resonansröret 15 mindre än tvär- sektionen för det längre resonansröret 16. Det gynnsamma förhållandet mellan tvärsektionerna är tillnärmelsevis pro- portionellt mot rörlängdernas förhållande dvs. det kortare resonansröret 15 har lämpligen en proportionellt mindre tvärsektion, dess diameter är emellertid minst 0,8 gånger diametern för det längre resonansröret 16. Propñrtionaliteten mellan tvärsektionerna och rörlängderna kan i de flesta fall inte hållas exakt, då rören ofta tillverkas av kalldragen lättmetall eller stål och vid dessa material kan valet av diameter endast ske i bestämda~steg. Det noggranna bibehål- landet av proportionaliteten är emellertid inte ovillkorli- gen nödvändig. En tillräcklig amplitudlikhet kan uppnås, när rördiametrarna väljs i tillnärmelsevis proportionella steg.

Av denna anledning väljs diametern för det längre resonans- röret 16 för 52 mm och för det kortare resonansröret 15 för 48 mm. Härigenom blir rörets 15 diameter 0,92 gånger rörets 16 diameter och rördiametrarnas avvikelse ligger inom de givna gränserna. 5 Är skillnaden i rörlängden tillräckligt liten (inte större än 15-2096), ken i extreme fen även ineneieke rön- diametrar användas när detta är särskilt fördelaktigt med hänsyn till framställningen; Även i detta fall kan man upp- nå de på det beskrivna sättet tillräckligt identiska tryck- amplituderna, varvid avvikelsen från genomsnittet är mindre än 1:10-15%. Härigenom har man åstadkommit den i huvudsak lika laddningen av cylindrarna även vid resonansrör av -, ..-_ _... _ . _ ___... fi, 55 79059014) olika längder.

Resonansrören 15 och 16 behöver inte nödvändigtvis ha cirkelformig tvärsektion. Avviker deras tvärsektion från cirkelform stalls diametrarna för cirklar som har samma tvärsektionsytor som rören i förhållande till varandra.

Dessutom kan färskgasledningssystem enligt uppfinningen användas även vid motorer med andra cylindertal och pla- cering, exempelvis vid 6-cylindriga, 8-cylindriga eller 12-cylindriga V-motorer. Vid 12-cylindriga V-motorer ut- formar man exempelvis lämpligen fyra akustiska svängninga- system, vardera för en cylinderrad. Härvid är det givetvis icke ovillkorligen nödvändigt att vart och ett av de fyra resonansrören har en annan längd, då anordningen kan vara den- samma vid båda cylinderraderna. I detta fall har två re- sonansrör samma längd, dvs. resonansrören bildar två grup- per i sin längdriktning.

Màngsidigheten i de praktiska användningsmöjligheterna av systemet framgår även därav, att dämpningsbehållaren 17 icke ovillkorligen behöver utformas som självständig konstruk- tionsenhet. Som dämpningsbehållare kan även anordnas ett till färskgasledningssystemet anslutet element med något annat ändamål exempelvis det icke visade luftfiltret.

Figur 2 visar en utföringsform, vid vilken resonator- behållarna 7 och 8 har en gemensam vägg 19 för att erhålla en kompakt anordning. Även dämpningsbehållaren 17 har en gemensam vägg 20 med den ena resonatorbehållaren (behållaren 7). Resonansrören 15 och 16 befinner sig i hela sin utsträck- ning inom resonatorbehållarna 7 och 8. I resonatorbehållaren 7 är anordnat det till denna anslutna resonansröret 15 och en del av det till resonatorbehållaren 8 anslutna resonans- röret 16, medan den återstående delen av resonansröret l6 framskjuter i resonatorbehållaren 8. Med denna anordning bildar färskgasledningssystemet en sammanbyggd, kompakt, intill motorns cylinderrad med ringa utrymmesbehov inbygg- bar enhet.

Claims (5)

1. 0 15 a2O 50 35 7905901 -0 so' Patentkrav l. Resonator-färskgasledningssystem för flercylindriga kolvförbränningsmotorer, vilket ansluter sig till cylindrar- nas insugningsöppningar och har flera kammare och har två i rummet från varandra skilda och med bestämda cylindergrup- per förbundna resonatorbehållare, vilkas volym är minst hälf- ten och högst det tiofaldiga av slagrummet hos respektive cylindergrupp och till varje resonatorbehållare är anslutet minst ett resonansrör som är minst åtta gånger så långt som diametern för en cirkel som har samma tvärsektionsyta som röret, varvid minst en resonansrören med varandra förbindande dämpningsbehållare är anordnad ooh den till insugningsöpp- ningarna av en cylindergrupp anslutna resonatorbehållaren och de till resonatorbehållaren anslutna resonansrören bil- dar ett akustiskt svängningssystem, k ä n n e t e c k n a t av att de dämpningsbehàllaren (17) med resonatorbehållarna (7,8) förbindande resonansrören (l5,l6) hos de i huvudsak til till samma egensvängningstal avstämda akustiska svängnings- systemen beträffande sin längd hör till minst två olika dimensionsgrupper, varvid det kortaste resonansröret (15) är minst 0,6 gånger så långt som det längsta resonansröret (16), diametern för cirkeln som har samma tvärsektionsyta som det kortaste resonansröret (15) är minst 0,8 gånger dia- metern hos cirkeln som har samma tvärsektionsyta som det längsta resonansröret (16) och att volymen för resonator- behâllaren (7) som är ansluten till det kortaste resonans- röret (15) är högst 1,7 gånger volymen för resonatorbe- hållaren (8) som tillhör det längsta resonansröret (16).

2. Färskgasledningssystem_enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a t av att dämpningsbehållaren (17) utgöres av ett till färskgasledningssystemet anslutet element med an- nat ändamàl exempelvis luftfiltret. 5.

3. Färskgasledningssystem enligt krav l, k ä n n eg- t e c k n a t av att tvâ resonatorbehàllare (7,8) har en gemensam vägg (19).

4. Färskgasledningssystem enligt krav 5, k ä n n e - t e c k n a t av att minst en resonatorbehållare (7) och dämpningsbehâllaren (17) har en gemensam vägg. H 7905901 -0

5. Färskgasledningssystem enligt något av kraven 1, 5och4, kännetecknat avattdetill resonatorbehâllarna (7,8) hörande resonansrören (l5,l6) är åtminstone delvis anordnade inuti åtminstone en resona- torbehållare (7). :Mm QOÛY” QÜ