DE1476218C3

DE1476218C3 - Ansauganordnung für Brennkraftmaschinen mit Aufladeeffekt

Info

Publication number: DE1476218C3
Application number: DE1476218A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Domaine Saint-Francois D'assise Seine-Et-Oise Soubis (Frankreich)
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-12-11
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE1476218B2; DE1476218A1; US3491733A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansauganordnung für Brennkraftmaschinen mit Aufladeettekt, bedingt durch drehzahlabhängige Schwingungen im Ansaugsystem, zur Erzielung einer optimalen Füllung der Arbeitskammer bei mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen in Form von wenigstens zwei, unterschiedliche Längen aufweisenden, in die Arbeitskammer über eine Eintrittsöffnung im Mantel mündenden Ansaugleitungen, von welchen jede mit einem Absperrorgan versehen einer bestimmten Drehzahl zugeordnet ist. Eine derartige Ansauganordnung einer Brennkraftmaschine ist aus der deutschen Patentschrift 976 269 bekannt.

Bei dieser bekannten Ansauganordnung sind zwei oder mehrere Ansaugleitungen vorgesehen, von denen jede in ihrer Länge für eine der bevorzugten Drehzahlen einer Brennkraftmaschine mit hin- und hergehendem Kolben derart bemessen ist, daß die beim öffnen der Eintrittsöffnung in der Ansaugleitung eintretende Unterdruckwelle nach ihrer Reflektion am offenen Ende der Leitung als Überdruck kurz vor Abschluß der Eintrittsöffnung vor dieser eintrifft und so die Füllung in dem Zylinder nach Druck und Menge erhöht. Zu diesem Zweck wird eine der Ansaugleitungen durch öffnen ihres Absperrventils an eine einzige Eintrittsöffnung angeschlossen, die ihrerseits z. B. bei Viertaktmaschinen in die Arbeitskammer mündet. Die Lage der Eintrittsöffnung ist also bei beiden durch den Aufladeeffekt begünstigten Drehzahlen die gleiche, so daß vor der Eintrittsöffnung eine Strömungsumlenkung erforderlich ist und der Zeitpunkt des Schließens der Eintrittsöffnung den Aufladeeffekt nicht unterstützt.

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Ansauganordnung für eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff für zwei oder mehr unterschiedliche Drehzahlen in einer möglichst einfachen und wirkungsvollen Ausbildung zu schaffen.

Die Lösung besteht bei Anwendung auf eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff in der Kombination folgender Merkmale:

a) Jeder Ansaugleitung ist eine Eintrittsöffnung im Mantel zugeordnet;

b) die Eintrittsöffnung der Ansaugleitung für höhere Drehzahlen ist — in Drehrichtung gesehen — nach der Eintrittsöffnung der Ansaugleitung für kleinere Drehzahlen angeordnet;

c) das Absperrorgan in der Ausgangsleitung für höhere Drehzahlen ist drehzahlabhängig, und das Absperrorgan in der Ansaugleitung für kleinere Drehzahlen ist leistungsabhängig.

Es ist zwar bei einer Kreiskolbenmaschine zur Vermeidung einer Kondensation des Brennstoffes bei geringen Gasmengen und eines schlechten Ansprechens der Maschine bekannt, eine besondere Ansaugleitung für -dea Xeillastbetrieb vorzusehen und diese in Umlaufrichtung des Kolbens gesehen vor der für den Vollastbetrieb in den Mantel des Gehäuses eintreten zu lassen, damit der auf die zusätzliche Absperrklappe wirkende Unterdruck diese nur ab einer relativ hohen Geschwindigkeit öffnet; aber eine solche zusätzliche, auf Unterdruck ansprechende Absperrklappe ist bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht vorhanden. Vielmehr soll erfindungsgemäß bei verschiedenen Drehzahlen eine möglichst optimale Füllung der Arbeitskammer erzielt werden, und aus diesem Grunde sind mehrere Eintrittsöffnungen vorgesehen, von denen für die höhere Drehzahl beide, für die kleinere Drehzahl aber nur eine frei ist und benutzt wird. Außerdem ist erfindungsgemäß das Schließen der Eintrittsöffnungen darauf abgestellt, daß die für jede Drehzahl eigentümliche Schwingung in der Ansaugleitung zu dem Zeitpunkt in der Eintrittsöffnung steht, der dem Schließvorgang direkt vorangeht. Dieser Effekt wird durch die Lage der Eintrittsöffnungen zueinander erzielt und bewirkt daher mit sehr einfachen Mitteln eine optimale Füllung der Arbeitskammer bei "unterschiedlichen Drehzahlen.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 ist eine graphische Darstellung mit Kurven des Drucks des Arbeitsmediums in der Eintrittsöffnung einer Arbeitskammer einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Kolbenstellung;

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, in welcher die Füllung der Arbeitskammer bei verschiedenen Drehzahlen wiedergegeben ist;

F i g. 3 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung, die bei Kreiskolbenmaschinen anwendbar ist.

Die in F i g. 1 voll ausgezogene Kurve 1 zeigt die Änderungen des Druckes der Luft oder des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Eintrittsöffnung einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Kolbenstellung. Der Druck erreicht bei 2 ein Maximum, und das Schließen des Eintritts muß mit diesem Maximum übereinstimmen, um eine optimale Füllung der Arbeitskammer und damit ein maximales Drehmoment zu erhalten. Dies wird für eine gegebene Ausführung der Ansaugleitung nur für eine bestimmte Drehzahl des Motors erhalten, nämlich bei

der Resonanzdrehzahl. Wenn die Drehzahl absinkt oder sich erhöht, verschiebt sich die Kurve, wie es beispielsweise durch eine Kurve 3 wiedergegeben ist, bei welcher das Maximum in Richtung des unteren . Totpunkts verschoben ist, so daß beim Schließen der Eintrittsöffnung der Druck beträchtlich geringer ist, was einer weniger guten Füllung der Arbeitskammer entspricht.

Die Ansaugleitungen sind daher in Abhängigkeit von der Motordrehzahl unterschiedlich lang, um wenigstens für zwei Motordrehzahlen Resonanz zu erhalten.

Jeder der Vergaserkörper 7 α und 7 b ist über eine Ansaugleitung T₁ bzw. T₂ mit einem Luftfilter 11 verbunden. Die Leitung T₂, die innen sehr glatt ist, hat eine größere Länge als die Leitung T₁ und/oder einen kleineren Querschnitt. Um die Ansaugleitung T₂ bequem anzuordnen, kann sie, wie es in Fig. 3 wiedergegeben ist, um den Luftfilter 11 herumgeführt werden, jedoch sind andere Anordnungen selbstverständlich möglich.

' Wenn die Maschine lediglich über die kurze Ansaugleitung T₁ versorgt wird, wird eine Resonanz bei einer Drehzahl N₁ erhalten, die beispielsweise in der Größenordnung von 2500 Umdrehungen je Minute für einen klassischen Tourenwagenmotor liegen kann, wobei die Füllung und das Drehmoment dann optimal sind.

Wenn dagegen die Maschine allein durch die lange Leitung T₂ hindurch versorgt wird, wird eine Resonanz bei einer zweiten Drehzahl N₂ erhalten, die geringer als N₁ ist und beispielsweise 1750 Umdrehungen je Minute betragen kann, entsprechend den Abmessungen der Leitung T₂.

Wenn die Luft oder das Brennstoff-Luft-Gemisch durch beide Ansaugleitungen T₁ und T₂ hindurch angesaugt wird, wird Resonanz für eine Drehzahl erhalten, die über, dabei aber sehr nahe bei der Drehzahl N₁ liegt, wobei beide parallel nebeneinander verlaufenden Ansaugleitungen T₁ und T₂ einer einzigen Leitung äquivalent sind, die kürzer als die kurze Ansaugleitung T₁ ist.

In F i g. 2 sind die Füllungskurven wiedergegeben, , die einerseits bei der alleinigen Verwendung der Ansaugleitung T₂ (Kurve 12) und andererseits bei alleiniger Verwendung der Leitung T₁ (Kurve 13) erhalten werden, wobei die Kurven 12 und 13 ein Füllungsmaximum (Resonanz) bei der Drehzahl N₁ bzw. N₂ ergeben. Die Kurve, welche der gemeinsamen Verwendung der Leitungen T₁ und T₂ entspricht, stimmt praktisch mit der Kurve 13 überein. Die Kurven 12 und 13 schneiden sich bei 14.

Die Arbeitsweise der Anordnung ist wie folgt: Oberhalb der Drehzahl N₁ sind die beiden Absperrorgane 10 a und 10 & offen, und das Ansaugen erfolgt durch beide Ansaugleitungen T₁ und T₂ (Kurve 13) hindurch. Wenn die Motordrehzahl unter die Drehzahl N₁ sinkt, schließt das Absperrorgan 10 a sich zunehmend vorzugsweise derart, daß es an der Stelle 14 (Fig. 1) vollständig geschlossen ist, die einer Drehzahl N₁ entspricht und zwischen den Drehzahlen N₁ und N₂ liegt. Wenn die Drehzahl weiter sinkt, erfolgt das Ansaugen allein durch die Ansaugleitung T₂ hindurch entsprechend der Kurve 12. Schließlich werden bei der Drehzahl N₂ eine weitere Resonanz, d.h. eine optimale Füllung der Arbeitskammer und damit in maximales Drehmoment erhalten.

Die Werte für N₁ und N₂ und damit die Abmessungen der Ansaugleitungen T₁ und T., sind im Rahmen des zu erreichenden Zieles ausgewählt. Für ein Tourenfahrzeug sind die Werte von 1750 und 2500 Umdrehungen je Minute interessant, weil diese Werte Grenzdrehzahlen für das Wiederauftourenkommen entsprechen. Für einen Sportwagen dagegen ist es vorteilhaft, für N₁ einen viel höheren Wert zu wählen, beispielsweise 5000 bis 6000 Umdrehungen je Minute, da diese Motoren ihre maximale Leistung

ίο für hohe Geschwindigkeit geben sollen. Es kann besonders vorteilhaft sein, das Absperrorgan 10 a von der Drehzahl N₁ ab nicht vollständig zu schließen und eine Füllungskurve 15 zu erhalten, wie sie in F i g. 2 punktiert angedeutet ist. .

Auf diese Weise kann eine ausgezeichnete Füllung der Arbeitskammer bei zwei Drehzahlen N₁ und N₂ und eine erheblich verbesserte Füllung in einem Drehzahlbereich zwischen N₁ und N₂ und nahe den Drehzahlen N₁ und N₂ erhalten werden.

Die Kraftstoffzufuhr einer Kreiskolbenmaschine wird nodi dadurch verbessert, daß die beiden -Ansaugleitungen T₁-UHd J₂ in zwei verschiedenen Eintrittsöffnungen endigen, die in dem Mantel der Maschine gebildet sind, wobei die Anordnung der öffnungen derart ist, daß die Augenblicke des Schließens durch den Kolben bei dessen Drehung den optimalen Verzögerungen des Schließens der Eintrittsöffnungen für die Drehzahlen N₁ bzw. N₂ entsprechen. In diesem Fall wird die Füllung der Arbeitskammer für jede der beiden Drehzahlen und allgemein in einem Drehzahlbereich, welcher den Drehzahlen N₁ und N₂ genügend nahe liegt, verbessert.

Diese Möglichkeit wird in Verbindung mit F i g. 3 erläutert.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 sind die Vergaserkörper 7 a und 7 b getrennt mit den Zufuhrleitungen 43 α und 43 b verbunden, die in getrennten Eintrittsöffnungen 44 a und 44 & in, dem Mantel 41 münden, wobei die Eintrittsöffnungen durch den Kolben 42 bei dessen Drehung aufeinanderfolgend geschlossen werden, und wobei die Eintrittsöffnung 44 b vollständig abgesperrt ist, bevor das Absperren der Eintrittsöffnung 44 α beginnt.

Die Arbeitsweise dieser Ansauganordnung ist wie folgt: Bei höheren Drehzahlen, gleich oder höher als N₁, ist das Absperrorgan 10 a offen, und das Absperrorgan 10 b kann ebenfalls offen sein, denn die Ansaugleitung T₂ beeinflußt den Raum der Ansaugleitung T₁ nicht oder nur sehr wenig. Die Füllung ist somit für die Drehzahl N₁ optimal, weil die Verzögerung des Schließens der Eintrittsöffnung gleichfalls maximal ist, da dieses Schließen nicht stattfindet, bevor der Kolben 42 an der Eintrittsöffnung 44 α vorbeigegangen ist, wobei dieser hohe Verzögerungswert günstig ist, um eine hohe Füllung bei hoher Drehzahl zu erhalten. Wenn die Drehzahl sinkt, beginnt das Absperrorgan zu schließen und ist vollständig geschlossen, wenn die Drehzahl den Wert M₂ erreicht, bei welchem lediglich die Leitung T₂ allein verwendet wird. Jetzt ist die Verzögerung des Schließens der Eintrittsöffnung viel geringer, weil der Eintritt mit dem Vorbeigehen des Kolbens 42 an der Öffnung 44 b beendet ist, wobei dieser geringe Verzögerungswert gerade günstig ist, um eine hohe Füllung bei niedriger Drehzahl zu erhalten.

Bei dieser Anordnung erfolgt die Füllung unter ausgzeichneten Bedingungen für die beiden Drehzahlen N₁ und N₂ und unter beträchtlichen verbes-

serten Bedingungen für Drehzahlen zwischen N₁ und N₂ und im umgebenden Bereich von N₁ und N₂.

Es können alle Arten von Absperrorganen verwendet werden.

In dem Fall einer Einspritzmaschine ist jeweils ein Einspritzorgan stromauf der Absperrorgane 10 α und 10 b angeordnet. Die Arbeitsweise ist die gleiche, wie sie in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben ist, wobei das Absperrorgan 10 b betätigt wird und das Absperrorgan 10 α sich automatisch schließt, wenn die Drehzahl sinkt.

Die Anzahl der Ansaugleitungen und damit der Eintrittsöffnungen ist nicht notwendigerweise auf zwei beschränkt. In F i g. 3 sind die Eintrittsöffnungen 44 α und 44 b aneinandergrenzend angeordnet, es ist jedoch ersichtlich, daß sie an jeder gewünschten Stelle des Mantels angeordnet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Ansauganordnung für Brennkraftmaschinen mit Aufladeeffekt, bedingt durch drehzahlabhängige Schwingungen im Ansaugsystem, zur Erzielung einer optimalen Füllung der Arbeitskammer bei mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen in Form von wenigstens zwei, unterschiedliche Längen aufweisenden, in die Arbeitskammer über eine Eintrittsöffnung im Mantel mündenden Ansaugleitungen, von welchen jede mit einem Absperrorgan versehen einer bestimmten Drehzahl zugeordnet ist, gekennzeichnet in Anwendung auf eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Jeder Ansaugleitung (T₁, T₂) ist eine Eintrittsöffnung (44 α und 44 b) im Mantel (41) zugeordnet;

b) die Eintrittsöffnung (44 a) der Ansaugleitung (T₁) für höhere Drehzahlen (N₁) ist —

. in Drehrichtung gesehen — nach der Eintri.ttsöffnung (44 b) der Ansaugleitung (T₂) für kleinere Drehzahlen (N₂) angeordnet;

c) das Absperrorgan (10 a) in der Ansaugleitung -(T₁) für höhere Drehzahlen (N₁) ist drehzahlabhängig, und das Absperrorgan (10 b) in der Ansaugleitung (T₂) für kleinere Drehzahlen (N₂) ist leistungsabhängig.

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