DE1939049A1 - Resonance intake line for reciprocating internal combustion engines - Google Patents
Resonance intake line for reciprocating internal combustion enginesInfo
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Description
Beschreibung zum Patentgesuch der betreffend "Resonansansaugleitung für reziprokierende Brennkraftmaschinen" Priorität: 1. August 1968, Italien Die Erfindung bezieht sich auf Ansaugleitungen für reziprokierende Brennkraftmaschinen.Description of the patent application relating to "Resonansansaugleitung for reciprocating internal combustion engines "Priority: August 1, 1968, Italy Die The invention relates to intake ducts for reciprocating internal combustion engines.
Es ist bekannt, daß das Ansaugen von Frischluft oder einer Mischung hiervon in die Zylinder einer reziprokierenden Brennkraftmaschine gesteigert werden kann durch das Vorhandensein stehender Druckwellen in den zu den Zylindern führenden Einlaßkanälen, wodurch die Zylinder in wirksamer Weise aufgeladen werden. Eine Yergraßerung der Eintrittsluft führt zu einer Steigerung des volumetrischen Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine und daher der durch die Maschne gelieferten Leistung.It is known that the intake of fresh air or a mixture from this into the cylinders of a reciprocating internal combustion engine increased can be caused by the presence of standing pressure waves in the cylinders leading intake ports, whereby the cylinders are charged in an efficient manner. An increase in the intake air leads to an increase in the volumetric air Efficiency of the internal combustion engine and therefore that supplied by the machine Power.
Ausführliche Studien wurden vorgenommen, um die optimalen Bedingungen von Länge, Durchmesser wid Kupplung der Luftansaugkanäle der reziprokierenden Brennkraftmaschinen zu bestimmen, um die höchste Ausgengsleistung zu erreichen.Extensive studies have been made to find the optimal conditions of length, diameter wid coupling of the air intake ducts of the reciprocating internal combustion engines to be determined in order to achieve the highest output.
Solche Studien fUhrten zu Ansaugsystemen, die intt gesonderten Einlaßleitungen arbeiteten, von denen jede mit ihrem eigenen Zylinder gekuppelt war oder es führten diese Studien zu Ansaugleitungen, die an Gruppen von Zylindern gekuppelt waren.Such studies have led to intake systems that have separate inlet lines worked, each of which was coupled or guided with its own cylinder these studies of intake manifolds coupled to groups of cylinders.
Im ersten Fall handelt es sich bei den in den Einlaßlsitungen während des Motorbetriebes auftretenden Druckachwingungen um freie gedämpfte Schwingungen, die durch die Ansaugung der Jeweiligen Zylinder hervorgerufen wurden und die gleiche Frequenz wie die des reziprokierenden Zyklus des Motors aufwiesen; im zweiten Fall werden die Schwingungen in der Ansaugleitung, die praktisch sinusförmig sind, mit einer Frequenz gleich dem Produkt aus der Fre@uenz des Hin- und Hergangs des Motors und der Zylinderzahl in der mit der jeweiligen Ansaugleitung gekuppelten Gruppe erzeugt.In the first case it is in the inlet lines during pressure fluctuations occurring during engine operation to free damped vibrations, caused by the suction of the respective cylinder and the same Frequency as that of the reciprocating cycle of the motor; in the second case are the vibrations in the suction line, which are practically sinusoidal, with a frequency equal to the product of the frequency of the reciprocating motion of the motor and the number of cylinders in the group coupled to the respective intake line generated.
Die Verwendung von Ansaugsystemen mit eigenen Einlaßleitungen ist in Praxis natürlich durch den in der Maschineninstallation verfügbaren Raum beschränkt, während die mit den Zylindergruppen gekuppelten Ansaugleitungen in begrenzteren Räumen untergebracht werden können. Es ist jedoch notwendig, wenn man Ansaugleitungen verwendet, um Lufttaschen geeigneten Volumes an den freien Enden der Rohre vorzusehen,die Druckschwingungen vom Filter zu entkuppeln, was in Praxis unerläßlich ist, wobei durch diese die Luft tritt, bevor sie in die Motorzylinder eintritt.The use of suction systems with their own inlet lines is in practice, of course, limited by the space available in the machine installation, while the intake lines coupled to the cylinder groups are in more limited ones Spaces can be accommodated. However, it is necessary when using suction lines used to attach suitable volumes to the air pockets free ends of the pipes to decouple the pressure oscillations from the filter, which in practice is indispensable, through which the air passes before it enters the engine cylinders entry.
Erfindungsgemäß soll nun eine Resonanzansaugleitung für reziprokierende Brennkraftmaschinen mit einer geraden Anzahl von Zylindern geschaffen werden, die-epn wirksames Aufladen der zylinder unter Resonanzbedingungen ermöglicht, ohne daß die genannten Lufttaschen vorhanden sein müßten.According to the invention, a resonance suction line for reciprocating Internal combustion engines with an even number of cylinders are created, the-epn allows effective charging of the cylinder under resonance conditions without the named air pockets would have to be present.
Erfindungsgemäß ist eine Resonanzansaugleitung für eine reziprokierende Brennkraftmaschine mit einer gleichen Anzahl von Zylindern vorgeschen, die sich auszeichnet durch zwei symmetrische Ansaugab@chnitte die mit einer gleichen Anzahl von Zylindern verbindbar und ohne Bruch der Kontinuität an ihren Enden aneinander anschließbar sind, wobei diese Enden gegen die Zylinder abgelegen und an einer Stelle vorgesehen sind, die durch einen zentralen Luftzuführungseinlaß eingenommen ist, so daß die Sammelleitung ein einziges Halbwellenresonanzmantelwellensystem bzw. ein solches System mit stehender Welle bildet.According to the invention is a resonance suction line for a reciprocal Internal combustion engine with an equal number of cylinders, which are located characterized by two symmetrical intake sections with the same number can be connected by cylinders and without breaking the continuity at their ends are connectable, with these ends remote from the cylinder and in one place are provided, which is taken through a central air inlet, so that the collecting line is a single half-wave resonance jacket wave system or forms such a system with a standing wave.
Die in der Sammelleitung nach der Erfindung sich einstellende Resonans ermöglicht ein wirksames Aufladen der Zylinder ohne notwendigor Weise Lufttaschen vorzusehen, wie sie oben beschrieben wurden und ohne dass die Druckschwindungen in der Ansaugleitung gestört würden.The resonance that occurs in the manifold according to the invention allows the cylinders to be charged effectively without the need for air pockets to be provided as described above and without the pressure shrinkage would be disturbed in the suction line.
Die Sammelleitung naoh der Erfindung kann aus einer einfachen und robusten Konstruktion bestehen, und nimmt sehr wenig Raum ein, im allgemeinen nicht mehr als für entsprechende Ansaugleitungen bekannter Art notwendig ist.The manifold naoh the invention can consist of a simple and rugged construction and takes up very little space, generally not more than is necessary for corresponding suction lines of a known type.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen Pig. 1 die Anwendung einer Resonanzansaugleitung nach der Erfindung auf eine reziprckierende Brennkraftmaschine zeigt; Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Augenblicksverteilung der Druckamplitude in einer Ansaugleitung der in Fig. 1 gezeigten Art; Pig. 3 ist eine graphische Darstellung der augenblicklichen Geschwindigkeitsamplit@denverteilung in einer Ansaugleitung entsprechend Pig. 1; Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht und zeigt im Schnitt eine Ausführungsform einer Ansaugleitung nach der Erfindung; Fig. 5 ist eine schenatische Draufsicht und zeigt im Schnitt eine Ansaugleitung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 6 ist ein Längsschnitt und zeigt eine Hälfte einer Ansaugleitung nach einer weiteren Ausführungsform der lBrfindung.For example, embodiments of the invention will now be based on the accompanying drawings, in which Pig. 1 the application of a Resonance intake line according to the invention on a reciprocating internal combustion engine shows; Figure 2 is a graph of the instantaneous distribution of pressure amplitude in a suction line of the type shown in Figure 1; Pig. 3 is a graph the instantaneous velocity split distribution in an intake line according to Pig. 1; Fig. 4 is a schematic plan view and shows in section an embodiment of a suction line according to the invention; Fig. 5 is a schematic Top view and shows in section a suction line according to another embodiment the invention; and Fig. 6 is a longitudinal section showing a half of a suction pipe according to a further embodiment of the invention.
Die Ansaugleitung nach der Erfindung läßt sich ausschließlich auf reziprokierende Brennkraftmaschinen mit einer gleichen Anzahl von Zylindern anwenden, da für die Zwecke der Erfindung die Zylinder der Motoren in zwei genau symmetische Gruppen gruppiert sind.The suction line according to the invention can only be used use reciprocating internal combustion engines with an equal number of cylinders, since for the purposes of the invention the cylinders of the engines split into two exactly symmetrical ones Groups are grouped.
Die beiden Gruppen von Zylindern sind an zwei symmetrisch angeordneten An@augsammelabschnitte angeschloesen, in denen Schwingungen bei einer Frequenz gleich dem Produkt der Frequenz des reziprokierenden Zyklus des Motors und der Anzahl der in jeder Gruppe gekuppelten Zylinder auftreten.The two groups of cylinders are arranged on two symmetrically Attached to @ augsammel sections, in which vibrations at a frequency equal to the product of the frequency of the reciprocating cycle of the motor and the number of cylinders coupled in each group.
Jeder Ansaugabschnitt ist zur Rescnanz bei Schwingungsfrequenz ausgelegt, so dkß die Verteilung des Luftdruckes genau einer Viertelwelle entspricht, wobei ein Druckwellenbauch (maximale Amplitude) am Einlaßende (z.B. Ventil) des Zylinders des Ansaugabschnittes und ein Druckknoten (minimale Amplitude) am anderen Ende des Ansaugsbschnittes sich befindet, im folgenden freies Ende genannt. Die beiden Ansaugsbschnitte sind an ihren freien Enden miteinander verbunden.Each intake section is designed for resonance at the oscillation frequency, so that the distribution of the air pressure corresponds exactly to a quarter wave, where a pressure wave bulge (maximum amplitude) at the inlet end (e.g. valve) of the cylinder of the suction section and a pressure knot (minimum amplitude) at the other end of the Suction section is located, hereinafter referred to as the free end. The two intake cuts are connected to one another at their free ends.
Die Symmetrie der Ansaugabschnitte sorgt dafür, daß die Geschwindigkeitsschwingungen an einem Ende eines Ansaugabschnittes in Gegenphase zu den Geschwindigkeitsschwingungen a@ @ntsprechenden Ende des anderen Ansaugabschnittes stehen.The symmetry of the suction sections ensures that the speed oscillations at one end of an intake section in phase opposition to the speed oscillations a @ @ corresponding end of the other intake section.
Somit führt die gegenseitige Verbindung der freien Enden der beiden Ansaugabschnitte zu einer zyklischen Überführung der Luft von einem Ansaugabschnitt zum anderen. Die beiden symmetrischen Ansaugabechnitte, von denen jeder eine Vietelwellenschwingung enthält, bilden daher ein vollständiges Halbwellenresonanzsystem.Thus, the mutual connection of the free ends of the two results Intake sections for a cyclical transfer of the air from an intake section on the other hand. The two symmetrical intake sections, each of which has a quarter wave oscillation therefore form a complete half-wave resonance system.
In Fig. 1 sind die Zylinder einer reziprokierenden Brennkraftmaschine, im vorliegenden Beispiel sechs an der Zahl mit A, B, C, D, E und 7 bezeichnet, diese Zylinder sind in zwei synetrischen Gruppen zu je drei Zylindern angeordnet. Die beiden Zylindergruppen sind jeweils mit einer Ansaugleitung nach der Erfindung verbunden, die aus zwei völlig symmetrischen Ansaugabschnitten 1, 1' besteht, von denen jede eine Reihe von drei Rohren 2, 3, 4 und 5, 6, 7 umfaßt, deren freie Enden mit den jeweiligen Einlaßleitungen 8, 9 verbunden sind.In Fig. 1, the cylinders of a reciprocating internal combustion engine, in the present example six in the number designated with A, B, C, D, E and 7, these Cylinders are arranged in two synetric groups of three cylinders each. the both cylinder groups are each connected to an intake line according to the invention, which consists of two completely symmetrical suction sections 1, 1 ', each of which comprises a series of three tubes 2, 3, 4 and 5, 6, 7, the free ends of which with the respective inlet pipes 8, 9 are connected.
Die Einlaßleitungen 8, 9 sind an ihren freien Enden ohne einen Bruch in der Kontinuität verbunden und ein Luftzuführungseinlaß 10 ist zentral zur Ansaugleitung an der Verbindungsstelle der beiden Einlaßrchre 8, 9 der Ansaug@bschnitte 1, 1' angeordnet.The inlet lines 8, 9 are without a break at their free ends connected in continuity and an air supply inlet 10 is central to the suction line at the junction of the two inlet ducts 8, 9 of the suction sections 1, 1 ' arranged.
Die Fig. 2 und3 zeigen typische Kurven 11, 13 die jeweils die Verteilung der Druck-(kurve 11) und Geschwindigkeitsamplitude (Kurve 13) in der stehenden oder Mantelwelle zeigen, die im Betrieb der Resonanzansaugleitung nach Fig. 1 erzeugt wurde.Figs. 2 and 3 show typical curves 11, 13 each showing the distribution the pressure (curve 11) and speed amplitude (curve 13) in the standing or Show standing wave generated during operation of the resonance suction line according to FIG. 1 became.
Es wird gezeigt werden, daß jede Kurve von sinusförmiger Gestalt lot. Dio günstigsten Bedingungen existieren am zentralen Zuführungseinlaß 10, wo ein Druckknoten 12 und ein Geschwindigkeitsbauch 14 sich befinden, die Geschwindigkeit liegt in einer Richtung senkrecht zur Lufteinlaßströmung zum Motor. Diese sorgt für keine Störung mit den Druckschwingungen in den Ansaugrohren und e@ ist nicht notwendig, irgendwelche Lufttaschen für Entkupplungszwecks vorzusehen.It will be shown that each curve is sinusoidal in shape. The most favorable conditions exist at the central feed inlet 10, where a Pressure knot 12 and a speed belly 14 are located, the speed lies in a direction perpendicular to the air intake flow to the engine. This cares for no disturbance with the pressure oscillations in the intake pipes and e @ is not necessary to provide some air pockets for uncoupling purposes.
Auf diese Weise wird jede übermäßige Zufubr von Luft oder eine Mischung hiervon in die Resonanzansaugleitung eingeführt, ohne daß die Druckschwingungen in der Ansaugleitung beeinflußt würden und ohne daß die platzraubenden Lufttaschen zum Entkuppeln verwendet werden müßten. Hs wird so durch die Verwendung der Resonanzansaugleitung möglich, das Verhalten einer Brenne kraftmaschine zu verbessern, ohne daß gleichzeitig ein größerer Raum als be entsprechenden bekannten Ansaugleitungen notwendig Wurde.This will avoid any excessive addition of air or a mixture from this introduced into the resonance suction line without the pressure oscillations would be influenced in the suction line and without the space-consuming air pockets would have to be used for uncoupling. Hs becomes so through the use of the resonance suction line possible to improve the behavior of an internal combustion engine without at the same time a larger space than the corresponding known suction lines became necessary.
In Praxis kann die Resonanzansaugleitung nach der Erfindung wie in Fig. 4 bezüglich eines Sech@zylinderreihenmotors dargestellt, ausgebildet sein. Die beiden Ansaugleitungsabschnitte 1, 1' werden wirksam, um die einzelnen Zylinder A, B U, D, E und F in den Gruppen A, B, C und D, E, F jewails an entsprechende symmetrisch gekrümmte Einlaßrchre 8, 9 anzuschließen, die an ihrer zentralen Verbindung einen Luftspeisseinlaß 10 aufweisen.In practice, the resonance suction line according to the invention as in Fig. 4 is shown with respect to a six-cylinder in-line engine. The two intake line sections 1, 1 'take effect around the individual cylinders A, B U, D, E and F in groups A, B, C and D, E, F each to corresponding symmetrically curved inlet pipe 8, 9 to connect to the their central Compound an air feed inlet 10.
Fig 5 zeigt eine Ausführungsform, die eine brauchbare Modifikation der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform zeigt.Fig. 5 shows an embodiment which is a useful modification the embodiment shown in Fig. 4 shows.
Die Ansaugleitung nach dieser Ausführungsform unfaßt einen einzigen Körper 15 mit symmotrischen Ansaugleitungsabschnitten 16, 17 die durch eine Resonanzlänge des Rohres 18, 19 gebildet sind. An den, äußeren Enden ist das Rohr 18, 19 jeweils an Kondensatorräume 21, 22 gekuppelt, durch die das Rohr die Gruppen der Zylinder A, B, C bzw. D, E, F versorgt. Der Lufteinlaß 10 ist wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen zentral in einer Stellung entsprechend einem Druckknoten angeordnet, der Einlaß 10 umfaßt ein Rchr, welches sich orthogonal zur Achse des Rohres 18, 19 erstreckt.The suction line according to this embodiment comprises a single one Body 15 with symmetrical suction line sections 16, 17 by a resonance length of the tube 18, 19 are formed. At the outer ends of the tube 18, 19 is in each case coupled to condenser chambers 21, 22, through which the tube the groups of cylinders A, B, C or D, E, F supplied. The air inlet 10 is as in those previously described Embodiments arranged centrally in a position corresponding to a pressure knot, the inlet 10 comprises a Rchr which is orthogonal to the axis of the tube 18, 19 extends.
Das Rohr 18, 19 ist in einem zylindrischen Rohr mit einer inneren in Längsrichtung verlaufenden Wandung 20 ausgebildet.The tube 18, 19 is in a cylindrical tube with an inner Wall 20 extending in the longitudinal direction is formed.
Die Wandung 20 unterteilt das Rohr in innere und äußere Teile, die an den Enden des Rohres in Verbindung miteinander stehen und die Kondensatorräume 21, 22 und das Rohr 18, bzw. 19 bilden.The wall 20 divides the tube into inner and outer parts, the are in communication with each other at the ends of the tube and the condenser chambers 21, 22 and the tube 18, and 19, respectively.
Die Kondensatorräume 21, 22 sind ihrerseits gegeneinander duroh einen zentralen quer verlaufenden Stopfen oder eine Abdichtungstrennwand 23 getrennt.The capacitor spaces 21, 22 are in turn duroh one against the other central transverse plug or a sealing partition 23 separated.
In Fig. 6 ist einer der beiden syametrischen Ansaugleitungsabschnitte 17a is Schnitt entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Ansaugleitungsabschnitt 17a wird gebildet durch ein Resonanzrchr, du aus einem zylindrische Außenrohr 25 besteht, innerhalb dessen in exzentrischer Stellung tezüglich der Aches des Außenrchres 25 ein jeweiliges Innenrchr 24 angeordnet ist. Das Innenrchr 24 kontaktiert das außenrohr 25 an seinem innen gelegenen Ende und steht an diesem Ende mit einem zentralen Luftzuführungseinlaßrchr 10 in-Verbindung, so daß die Luft oder das Gemisch aus dem Einlaßrohr 10 durch du Einlaßrohr 24, wie durch die Pfeile angegeben ist, strömt.In Fig. 6 is one of the two symmetrical suction line sections 17a is a section corresponding to another embodiment of the invention. The suction pipe portion 17a is formed by a resonance pipe of a cylindrical outer tube 25 exists, within which in an eccentric position tezüglich the axis of the outer tube 25 a respective inner tube 24 is arranged. The interior 24 makes contact with the outer tube 25 at its inner end and stands at this End connected to a central air supply inlet tube 10, so that the air or the mixture from inlet pipe 10 through inlet pipe 24 as indicated by the arrows is specified, flows.
Das Austrittsende jedes Innenrchres 24 weist gegen und befindet sich unter Abstand zu einer halbkugelförmigen Haube 26 u benachbarten äußeren Ende dea iußenrohres 25. Die Haube 26 diente dazu, die Luft oder das Gemisch in den Jeweiligen Kondensatorraum, mit dem das Innenrohr 24 in Verbindung steht zu leiten. Der Kondensatorraum selbst steht mit den jeweiligen Zylindern der zugeordneten Gruppe von Zylindern durch jeweilig gekrümmte Zweigleitungen oder Rohre 27 in Verbindung.The exit end of each inner tube 24 faces and is located at a distance from a hemispherical hood 26 u adjacent outer end dea outer tube 25. The hood 26 was used to keep the air or the mixture in the respective Condenser space with which the inner tube 24 is in communication. The condenser room itself stands with the respective cylinders of the assigned group of cylinders by respective curved branch lines or pipes 27 in connection.
Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand einer Ausführungsform und einigen Modifikationen erläutert; Änderungen und Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.With a view to a concise presentation, the invention has only been based on an embodiment and some modifications explained; Changes and amendments are within the scope of the invention.
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