DE1914859A1

DE1914859A1 - Saugleitung

Info

Publication number: DE1914859A1
Application number: DE19691914859
Authority: DE
Inventors: Runge Dipl-Kfm Franz-Joachim
Original assignee: RUNGE DIPL KFM FRANZ JOACHIM
Current assignee: RUNGE DIPL KFM FRANZ JOACHIM
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1969-03-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: GB1302971A

Description

Patentanmeldung, eigenes Zeichen: Run 5142

Dipl.-K.fm. Franz-Joachim Runge, 29 Oldenburg, ü'riesenstr. 38

Saugleitung

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine seiner Anwendung dienende daugleitung zur einlaßseitigen Verbesserung der Frischgasfüllung unter Einschränkung leistungsfremder Jtraftstoffverbräuche vornehmlich bsi Einzylinder-Vergasermotoren und Mehrzylindermotoren mit Einzelvergasern je Zylindereinheit.

Wurden auf der Auslaßseite der Vergasermotoren durch Erforschung der Abgassäule und entsprechende resonanzfördernde Ausgestaltung (Abstimmung)der Auspuffanlagen bekanntlich zusehends größere Fortschritte in dem Bemühen erzielt, die Frischgasfüllung im Motorenzylinder durch Vermeidung von Frisohgasverlusten zu verbessern, so blieb die Entwicklung in bezug auf die Einlaßseite mehr oder weniger auf dem schon vor Jahrzehnten erreichten Stand. Strömungstechnische Erkenntnisse, wie sie auf der Auslaßseite der Motoren, insbesondere beim Zweitaktprinzip, ohne mechanischen Mehraufwand zu großen Erfolgen geführt hatten, fanden kaum Anwendung auf die Einlaßseite, deren Beengtheit scheinbar dazu keinen Spielraum ließ·

Als nichtmechanische Konzeptionen einer füllungsverbessernden Einflußnahme auf den Einlaß der Vergasermotoren existieren ledig«· lieh solche, die entweder zwei über einen Vergaser versorgte Motorenzylinder oder aber mindestens zwei Vergaser und zwei Motorenzylinder voraussetzen, indem die Saugleitungen zwischen Motor und Vergaser nach Art kommunizierender Bohren miteinander verbunden sind, um dadurch einen, wenngleich schwachen, Naohladeeffekt zu erreiohen (u.a. deutsche Patentschriften Nrn. 636 907 sowie 892 934). Diese Konzeptionen sind alt und auf die genannten Anwendungsmögliohkeiten begrenzt; im übrigen erfordern si· lange, für hohe Motordrehzahlen ungeeignete Saugleitungen.

Die technisohe Entwicklung beschränkte sich, daher fortan auf Veränderungen der Einlaßsteuerzeiten mittels Verbesserung der motoreigenen (prinzipeigenen) mechanischen öteuerorgane, wie Ventiltrieb (Viertakt) und Kolben-ZSchlitzsteuerung (Zvfeitakt), oder der herkömmlichen, gleichfalls mechanischen Sonder- bzw» ZusatzSteuerungen, wie iiilnlaßdrehschieber (Vier- und Zweitakt) und Membransteuerung (Zweitakt), um durch möglichst schlagartiges Schließen des Einlasses nach "vollzogenem Baughub das Zurückströmen bereits angesaugten Frischgases aus dem Motorenzylinder bzw» Kurbelraum des Motors wenigstens in gewissen Grenzen zu halten. ■... -

Die technische Aufwendigkeit des Drehschiebers und die Störanfälligkeit der für hohe Motordrehzahlen ungeeigneten Membransteuerung, deren Membranzungen im übrigen durch Materialermüdung zu Brüchen neigen, haben diesen mechanischen Sonder- bzw. ZusatzSteuerungen ™ keine Verbreitung beschieden. Des weiteren sind auch, sie nur Zeitsteuerungen, wie die motoreigenen Steuerorgane selbst, wenngleich im Schließvorgang rascher arbeitend als diese; denn sie steuern die vom Motor angesaugte Frisohgasmenge über die Zeit, nicht über die Strömungsgeschwindigkeit, auf welche sie keinen Einfluß haben.

Die einlaßseitige Frischgasfüllung bestimmt sich, daher - vom ursächlichen Saughub des Motorkolbens abgesehen - auch derzeit noch bei der Vielzahl der Gebrauchs motor en nach den unzulänglichen Möglichkeiten der motoreigenen, mechanisch, arbeitenden und somit zeitsteuernden Einlaßorgane des Viertakt- oder Zweitaktprinzips, indem die Saugleitung als solche zwar in Öffnung und Länge auf die Leistungscharakteristik des Motors abgestimmt ist, grundsätzlich f jedoch noch, immer einem einfachen Rohrstutzen entspricht, der den vom Motor in Saugriohtung hervorgerufenen Frisohgasstrom nicht vor dem Gegendruok zu schützen vermag, der vom unmittelbar folgenden Verdichtungs- bzw. Vorverdichtungshub erzeugt wird, bevor noch der Einlaß geschlossen ist. Zwar tritt auoh hierbei ein Resonanzeffekt auf, der in der Saugleitung eine oszillierende, fortlaufende sogen. Gasfeder hervorruft, die wiederum füllungsfördexnde ("nachladend©") Wirkung hat· Indessen muß diese Art füllungsfördernder Wirkung als relativ gelten und mit äußerstem Vorbehalt aufgenommen werden? denn sie resultiert letztlich aus dem strömungatechnisch unerwünschten, aber scheinbar unvermeidbaren Zusammenstoß zweier entgegenge-

009840/0874

richteter Frischgassäulen, von denen die in Saugrichtung hervorgerufene, wenngleich stärkere der beiden, erzwungenermaßen den Resonanzboden abgibt. ]

Der schlitzgesteuerte Zweitaktmotor mit seinem im Gegensatz zum Viertaktmotor praktisch, d.ho von geringfügigen Abweichungen durch Desaxierung der Zylinder- gegenüber der Kurbelwellenachse abgesehen, starr symmetrischen Steuerdiagramm ist stärker davon betroffen als der im Steuerdiagramm weitgehend unbeschränkte Viertaktmotor. Dennoch erleiden beide einen einlaßseitigen Verlust an Frischgas, der über die daraus resultierende Minderleistung der Motoren hinaus zu einem leistungsfremden Kraftstoffverbrauch führt, welcher beim Zweitaktmotor zufolge Ölbeimischung zum Kraftstoff deutlich als Olniederschlag erkennbar ist, der durch den Lufteintritt des Vergasers hinausgesprüht wird.

Zeitsteuerungen des Einlasses allein vermögen den erreichten Stand der Technik mithin nicht mehr zu verbessern, da ihre stets mechanische Arbeitsweise der Strömungsgeschwindigkeit der Gase in den modernen Motoren nicht gewachsen, viel weniger noch in der Lage ist, auf die Menge des angesaugten Frischgases über die Einströmgesohwindigkeit desselben Einfluß zu nehmen, die letztlich gänzlich dem Saugvorgang des motoreigenen Kolbens überlassen wird. Zwar wird das auch beim Vergasermotor anzustrebende uptimum, die Frischgassäule mit permanenter, über die Saugwirkung des Kolbens hinausgehender Intensität in den Motor einströmen und selbst bei geschlossenem Einlaß gegen den letzteren anströmen zu lassen, von den sogen_e Aufoder tfberladern, wie Kompressoren (Viertakt) und Ladepumpen (,Zweitakt), im Wege einer motorfremden Vorverdichtung noch übertroffen; auf derartige Aggregate bzw. aufgeladene oder überladene Motoren kann indessen im Kahmen der Erfindung nicht näher eingegangen werden, da sie-kostspielige Sonderbauarten darstellen, deren Drucksteueruu im übrigen zusätzlicher Zeitsteuerung durch die motoreigenen Einla,, organe auch nicht zu entbehren vermag.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, den vom Kolben des Motors bewirkten und vom motoreigenen Einlaßventil (Viertakt) bz^·- von der motoreigenen Kolbenunterkante gemeinsam mit dem Einlaßschlitz (Zweitakt) zeitgesteuerten Ansaugvorgang unter Verzicht auf jedwede zusätzlichen mechanisch, weil strömungstechnisch viel zu schwerfällig

009840/0874

arbeitenden Steuerorgane zu unterstützen, um in erster -hinsieht den absoluten, zugleich Verbrauchserhöhenden Füllungsverlust einzuschränken, der auf dem Zurückdrängen des vom Motor bereits angesaugt gewesenen Frischgases in den Vergaser bei einsetzendem Verdichtungsbzw. Torverdichtungshub beruht, und in zweiter Hinsicht den relativen Füllungsverlust zu verringern, der den sogen. Füllungsgrad durch Minderfüllung herabsetzt, indem von Anbeginn durch Trägheit des Saugvorganges zu wenig, weil nicht vorbeschleunigtes Frischgas in den Motor gelangt.

J)ie Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren und einer seiner Anwendung dienenden Saugleitung, welche es ermöglichen, daß die in Saugrichtung vom vergaser zum Motor einströmende Frischgassäule durch ringförmige Aufspaltung derselben oder durch ähnliche zweckdienliche Lenkung in der Saugleitung weitgehend vor dem frontalen Zusammenstoß mit während des Schließvorganges"des Einlasses aus dem Motor zurückdrängenden Teilen schon angesaugt gewesenen Frischgases geschützt bleibt, und ferner durch Umlenkung dieser Frischgasteile in Saugrichtung unter gleichzeitigem Einmünden in die einströmende Frischgassäule letztere noch vor Beendigung des Schließvorganges sowie während des Geschlossenseins des Einlasses angefacht, beschleunigt und verstärkt wird»

Das Prinzip der Erfindung wird beispielsweise in Fig. 1 als Verfahren und eine seiner Anwendung dienende Saugleitung schematisch im Längsschnitt

Fig. 2 als Saugleitung im senkrechten Längsschnitt mit motor- und vergaserseitigen Rohrstutzendanschlussen

Figo 3 als Saugleitung im waagerechten Längsschnitt mit motor- und vergaserseitigen Flansch-Anschlüssen

Fig. 4 als Innenteil der Saugleitung perspektivisch und - . . Fig. 5 als verstellbare Verbindung zwischen

Innenteil und Außenteil der Saugleitung . im seitlichen Längssohnitt mit motor- und vergaeerseitigen Flansoh-Ansohlüssen veranschaulicht.

009840/0874

Die zwischen, dem Yergaser A und dem Motor B durch, dessen Saughub in Richtung AB hervorgerufene Frischgassäule strömt im Innern des längsgeteilten Verbindungsrohres 1, das dort eine tonnenförmig erweiterte Zone aufweist, in welcher der im Prinzip stromförmig rund profilierte, mittels zweier dünner Streben befestigte Kern 2 angeordnet ist, um den Kern herum in den Motor ein· Der Kern 2 läuft zum Vergaser A hin spitz aus, während er an seiner dem motor B zugewandten Stirnseite eine trichterförmige oder ähnliche Vertiefung und erforderlichenfalls eine aus dieser zentral herausragende Kegelspitze trägt, deren Boden allmählich in den Grund der Vertiefung übergeht. Vom Grunde der Vertiefung führen Öffnungen zur Mantelfläche des Kernes 2, welche an ihrem dortigen Durchbruch annähernd in Saugrichtung AB verlaufen·

.Beim einsetzenden Verdichtungs- bzw. Vorverdichtungshub wird der noch während des Schließvorganges der motoreigenen Einlaßsteuerung in Richtung BA zurückdrängende Teil schon vom Motor angesaugt gewesenen Frischgases weitgehend von der als Trichter wirkenden Vertiefung an der Stirnseite des Kernes 2 eingefangen und durch die darin vorhandenen Öffnungen in die von A nach B in Saugrichtung einströmende .frischgassäule umgelenkt»

Der im Innern des Verbindungsrohres 1 zwischen diesem und der Mantelfläche des Kernes 2 gebildete Ringspalt verengt sich in Richtung AB zunehmend, um die Strömungsgeschwindigkeit der in gleicher Richtung einströmenden Frischgassäule zu erhöhen· Er weist seine stärkste Verengung an der Stirnseite des Kernes 2 auf. Diese Verengung entspricht in ihrem ringförmigen Durchlaß, naoh Flächeneinheiten errechnet, annähernd dem jeweiligen Durchlaß des motoreigenen Vergasers, gleichfalls nach Flächeneinheiten errechnet»

Zur genauen Abstimmung der Saugleitung auf den Motor als solchen oder seine jeweilige Drehzahl kann der Kern 2 verschiebbar im Verbindungsrohr 1 angeordnet sein, indem beispielsweise eine seiner Befestigungsstreben mit ihrem Ende durch eine schlitzförmige Aussparung im Mantel des Verbindungsrohres geführt und nebenluftfrei von außen zugänglich ist, um mittels Sohraubversteilung oder mittels Seilzugkoppelung eine konstante bzw» motordrehzahlabhängige Vereteilbarkeit zu gewährleisten·

009840/0874

Die beiden Enden des Verbindungsrohres 1 können je nach vorhandenem Motor und Vergaser wahlweise als Flansche oder Rohrstutzen ausgebildet sein»

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt; andere Ausführungsformen sind dauer möglich.

Gestalt und Abmessungen der hier beschriebenen Saugleitung sind je nach technischer Auslegung und Größe des lsiotors durch Versuch zu ermittelnο

Zusammenfassend wird der wesentliche technische Fortschritt der Erfindung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik darin gesehen, daß dadurch erstmals auch beim Einzylinder-Vergasermotor über die Möglichkeiten der als bloße Zeitsteuerung auf die Einströmgeschwindigkeit und damit auf die Menge des Frischgases eher hemmend als fördernd wirkenden motoreigenen mechanischen Einlaßsteuerung hinaus eine der auf der Auslaßseite der Motoren längst genutzten Erkenntnis entsprechende einlaßseitige Verbesserung der Frischgasfüllung unter gleichzeitiger Einschränkung der dort entstehenden leistungsfremden Kraftstoff verbrauche allein mittels strömungsfördernder Unterstützung der motoreigenen Einlaßsteuerung ohne jeden mechanischen Mehraufwand und ohne das Erfordernis einer Veränderung am Motor und Vergaser erzielt wird, welche der ansonsten vollzogenen technischen Entwicklung des Vergasermotors von der einstigen Verdrängermaschine zur heutigen Schnelllauf enden Strömungsmaschine nunmehr auch einläßseitig wieder näher kommt.

(-7- ) 009840/0874

Claims

(Blatt -"^- der Beschreibung "Saugleitung¹^

eigenes Zeichen» Htm 5142) Patentansprüche to

/ 1 o/Verfahren zur einlaßseitigen Verbesserung der Frischgasfüllung unter Einschränkung leistungsfremder Kraftstoff verbrauche vornehmlich bei Einzylinder-Tergasermotoren und Mehrzylindermotoren mit Einzelvergasern je Zylindereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die "beim Ansaugvorgang des Motors in Saugrichtung vom vergaser zum motor einströmende Frischgassäule durch im Prinzip ringförmige Aufspaltung derselben oder durch ähnliche zweckdienliche .Lenkung in der Saugleitung weitgehend vor dem frontalen Zusammenstoß mit während des SchließVorganges des Einlasses aus dem Motor zurückdrängenden !'eilen schon anges'augt gewesenen i?'rischgases geschützt bleibt, und ferner durch Umlenkung dieser ü'rischgasteile in Saugrichtung unter gleichzeitigem Einmünden in die einströmende Frischgassäule letztere noch vor Beendigung des Schließvorganges sowie während des Geschlossenseins des Einlasses angefacht, beschleunigt und verstärkt wird·
2. Saugleitung zur Anwendung des in Anspruoix 1 beschriebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß das νerbindungsrohr (,1) zwischen vergaser und Motor im Innern eine tonnenförmig erweiterte oder sinngemäß profilierte Zone mit einem darin angeordneten, im prinzip stromförmig rund profilierten, durch dünne streben befestigten Kern 1,2) aufweist, der zum Vergaser hin spitz ausläuft und an seiner dem Uotor zugewandten Stirnseite eine erforderlichenfalls in eine,zentral herausragende Jvegelspitze übergehende trichterförmige oder ähnliche vertiefung trägt, von deren Grund Öffnungen zur Mantel-" fläche des Kernes führen, welche an ihrem dortigen JJurchbruch annähernd in Saugrichtung des Motors verlaufen·
3· Saugleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im ±nnern des Verbindungsrohres (,1J zwischen diesem und der Mantelfläche des Kernes (2) gebildete, siöh in Richtung vom Vergaser zum Motor zunehmend verengende Ringspalt seine stärkste Verengung an der Stirnseite

009840/0874

(Blatt - & - der Besohreibung "Saugleitung",

Ö eigenes Zeichen: Run 5142)

des Kernes aufweist, und diese Verengung in ihrem ringförmigen Durchlaß, nach Flächeneinheiten, annähernd dem jeweiligen Durchlaß des motoreigenen Vergasers, nach Flächeneinheiten, entspricht·
4· Saugleitung nach Ansprüchen 2 und 3> dadurch gekennzei chnet , daß zu ihrer genaueren Abstimmung auf den Motor als solchen oder seine jeweilige Drehzahl der Kern (2) auf seiner jjängsachse verschiebbar im Verbindungsrohr angeordnet ist, indem er mit dem iüide mindestens einer seiner Befestigungsstreben durch eine schlitzförmige Aussparung im Mantel des Verbindungsrohres geführt und nebenluftfrei von außen zugänglich ist, wo die Versteilung mittels Schraube auf konstante oder mittels Seilzuges auf drehzahlabhängige Weise erfolgt.
5. Saugleitung nach Ansprüchen 2, 3 und 4> dadurch gekennzeichnet-, daß das Verbindungsrohr (1) mit dem Kern (2) als fester Bestandteil des Motors ausgestaltet ist, indem die Einlaßöffnung des Motors entsprechende Form aufweist.

009840/0874

Leerseite-