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Brennkraftmaschine, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung
betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, bei der die Ladung eines jeden
Arbe#itszylinders durch bei seinem Auspuffvorgang ausgelöste Druckwellen nach Abschluß
der Einlaßöffnungen nach Druck und Menge erhöht wird, wobei in einer die Abgase,
aufnehmenden Leitung oder einem Leitungssystem Prallflächen z. B. in Gestalt einer
Verengung der Leitung von solchem Querschnitt und solcher Entfernung von den Zylindern
vorgesehen sind, daß die bei Eröffnung der Verbindung zwischen Zylinder und Leitung
entstehende -und, darauf von der Prallfläche zurückgewo.rf-ene Druckwelle positiv
ist, vor dem Wiederabschluß der Verbindungsöffnung in die Zylinder gelangt und,
dadurch den Druck der in diesen befindlichen Verbrennungsluft erhöht, nach Patent
946 930.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Mehrzylindermaschinen
solcher Art den baulichen Aufwand für die Aufladung zu vermindern.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Auspuffleitungen der Zylinder
von solchen Zylindergruppen der Mehrzylindermaschine, bei denen nach der halben
Auspuffzeit eines Zylinders die-Spülung der anderen im wesentlichen beendet ist
bzw. noch nicht begonnen hat, etwa in der Mitte
zwischen Zvlinder
und Prallfläche in eine gemeinsame, die i?rallfläche aufweisende Leitung übergehen.
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Es ist eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine bekannt, bei
der zwecks günstiger Beeinflussung der Spülung mehreren Zylindergruppen je ein gemeinsames
Auspuffsammelrohr zugeordnet ist und alle Sammelrohre in eine gemeinsame Auspuffleitung
münden. Die Zündfolge der Zylinder ist derart gewählt, daß wechselseitig die Druckwelle,
die von den Auspuffgasen der zu einem Sammelrohr gehörenden Zylinder hervorgerufen
wird, während des letzten Teilens der Auspuffperioden der anderen, zu einem anderen
Sammelrohr gehörenden Zylinder durch einen Sauglüfter eine Saugwirkung erzeugt,
wobei die Auspuffperioden der in das gleiche Sami-nelrohr auspuffenden Zylinder
einander nicht oder nur in geringem Grade überschneiden. Die Erfassung mehrerer
Zylinder durch ein gemeinsames Auspufirohr erfolgt bei dieser bekannten Maschine
also nach anderen Gesichtspunkten als bei der erfindungsgemäßen Maschine.
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Es ist ferner eine Brennkraftmaschiiie bekannt, bei der die Energie
der Abgase zur Aufladung ausgenutzt wird. Auf Einbauten in Form von Blenden oder
Ventilen wird hierbei grundsätzlich verzichtet und die somit offene Abgasleitting
so. hemessen, daß die Dauer der in ihr von den Abgasen aus'geführten vollständigen
Schwingung gleich oder etwa gleich der Spüldauer ist. Die bei Eröffnung des Auslasses
in die Abgasleitung eintretende Druckwelle wird am offenen Ende der Leitung mehrmals
negativ reflektiert. In den Mitteln zur Durchführung der Aufladung unterscheidet
sich somit auch diese Maschine grundsätzlich von der erfindungsgemäßen. Bei dieser
Maschine ist auch eine Erfassung mehrerer Zylinder durch eine gemeinsame Auspuffleitung
vorgesehen.
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Eine Weitere Vereinfachung wird in Ausgestaltung der Erfindung dadurch
erreiclit, daß von den einander benachbarten Zylindern diejenigen eine gemeinsame
Auspuffleitung aufweisen, deren Auspufföffnungsze,iten sich nicht überschneiden.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Abb. i zei-t eine Anordnung der Auspuffleitungen und Prallfläche bei
einer Vierzylindermaschine mit um gol gegeneinander versetzten Kurbeln; Abb. 2-
zeigt eine andere Anordnung der Auspuff leitungen bei der Vierzylindermaschine nach
Abb. i; Abb. 3 zeigt ein Stenerdiagramm der Maschinen nach Abb. i und 2;
Abb. 4 zeigt die Anordnung der Auspuffleitungen undPrallflächen bei einerDreizylindermaschine
mit UM 120' gegeneinander versetzten Kurbeln; Abb. 5 zeigt ein Stenerdiagramm
der Maschine il ach Abb. 4; Abb. 6 zeigt eine Anordnung der Auspuffleitungen
und Prallflächeri bei einer Sechszylindermaschine mit um 6o' gegeneinander versetzten
Kurbeln; Abb. 7 zeigt ein Steuerdiagramm der Maschine nach Abb.
6.
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Die Vierzylin-dermaschine nach Abb. i und 2 weist das Stenerdiagramm
nach Abb. 3 auf. Nach diesem Diagramm beträgt die Kurbelversetzung der Kurbelwelle
go'. Der öffnungswinkel der Auslaßschlitze ist bei jedem Zylinder gleich a' und
der der Einlaßschlitze gleich ß'. Die Zylinder zünden z. B. in der.Reihenfolge
1, 3, 2" 4. Die Auspuffleitungen al bis a4 der Zylinder i bis 4 vereinigen
sich zu einer gemeinsamen Leitung b, in der eine für die Zylindergruppe i
bis 4 gemeinsame Prallfläche c z. B. in Gestalt einer Verengung vorgesehen ist.
Der Abstand L der Prallfläche c von jedem einzelnen Zylinder ist so groß bemessen,
daß bei der gewünschten Drehzahl der Maschine die Zeit, während der die beim Eröffnen
des Auslaßquerschnitts entstehende Auspuffdruckwelle voin Zylinder bis zur Prallfläche
c und wieder zurück zum Zylinder läuft, fast gleich der Zeit ist, während der die
Auslaßschlitze geöffnet sind, also fast gleich der Zeit, während der sich die Kurbelwelle
der Maschine um den Winkel a dreht (v.-1. Abb. 3).
Die Vereinigung
A der Auspuffleitungen erfolgt etwa in der Mitte des Abstandes L der
Prallflächec von den Zylindern, so daß also der Weg vom einen zum anderen Zylinder
gleich dein Weg vorn Zyliiider zur Prallfläche, ist.
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Die von einem Zylinder, z. B. dem Zylinder i, ausgehende und die zugehörige
Auspuffleitung al durchlaufende Auspuffdruckwelle verzweigt sich an der Vereinigungsstelle
A auf die gemeinsame Leitung b und die restlichen Auspuff leeitungen
a,2 bis a4-Die Druckwellenverzweiggungen kommen, nachdem die Kurbelwelle sich fast
-um den halben Auspufföffnungswinkel (al-» gedreht hat (Punkt x in Steuerdiagramm
Abb. 3), an der Prallfläche c und den Zylindern 2, 3, 4 an, werden
dort positiv reflek -tiert und laufen. über die Vereini-ungsstelle A zum
Zylinder i zurück, WO Sie gleichzeitig und kurz vor Absch-luß der Auslaßschlitze
ankommen. Sie treten durch die noch offenen Auspuffschlitze in den Zylinder iein
und erhöhen dessen Ladung nach Druck und Menge.
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Damit nun die in die Auspuffleitungen a. bis a
t'
- 4 hineinlaufenden Verzweigungen der vom Zylinder i kommenden Druckwelle
die Spülung der übrigen Zylinder :2 bis 4 nicht stören, können nur solche Zylinder
i bis 4 zu einer eine gemeinsame Prallfläche aufweisenden Gruppe zusammengefaßt
werden, bei welchen nach der halben Auspuffzeit eine,3 Zylinders die Spülung der
anderen im wesentlichen beendet ist bzw. *noch nicht begonnen hat. Diese Bedingung
ist bei der Maschine nach Abb. i und 2 erfüllt, wie das zugehörige Steuerdiagramm
(Abb. 3)
erkennen läßt. Während der Auspuffzeit a des Zylinders i z. B. sind.
zwar die Auspuff- und Spül-
schlitze der Zylinder 3 und -1 zeit#veise
geöffnet, iedoch sind die Schlitze des Zylinders -t bereits vor Äblauf der halben
Auspuffzeit (a/2) des Zylinders i #Punkt x), also bevor die in die Auspuff
leitung a4 hineinlaufende Abzweigung der vorn Zylinder i kommenden Druckwelle am
Zylinder 4 ankOmMt,
geschlossen, während die Schlitze des Zylinders
3
,erst nach Ablauf der halben Auspufizeit (a/2) des Zylinders i geöffnet
werden, also zu einer Zeit, wo
sich die in die Auspuffleitung a. hineingelaufene
Ab7weigung der vorn Zylinder i kommenden Druckwelle bereits auf dem Rückweg befindet.
Die Schlitze des Zylinders 2 sind während der Auspuffzeit des Zylinders i geschlossen.
Die Auspuffdruckwelle des Zylinders i kann somit die Spülung der Zylinder
2 bis 4 nicht stören. Infolge der Symmetrie des Steuerdiagranims (Abb.
3) trifft das mit Bezug auf den Zylinder i Ausgeführte entsprechend auch
für die übrigen Zylinder zu.
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Eine weitere ergibt sich dadurch, daß die Auspuffleitungen solcher
Zylinder zu einer gemeinsamen Leitung al, a'; a", a 4 zusammengefaßt werden,
deren Auspuffzeiten sich nicht überschneiden. Das trifft, wie das Steuerdiagramm
(Abb. 3)
ohne weiteres erkennen läßt, für die Zylinderpaare 1,
2 und 3, 4 zu. Die praktische Ausführung der Zusammenfassung und die gegenüber
der Ausführungsform nach Abb. i erzielbare '#7ereinfachuiig ist ohne weiteres aus
Abb. 2 ersichtlich.
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Bei -Maschinen mit einer durch 4 teilbaren Zylinderzahl und einer
Kurbelversetzung von go' werden jeweils vier Zylinder, deren Steuerzeiten dem Schaubild
nach Abb. 3 entsprechen, zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen Prallfläche
nach Abb. i oder :2 zusammengefaßt.
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Bei der Dreizylindermaschine nach Abb. 4 sind die Zylinder genau wie
bei der soeben beschriebenen Vierzylind,-rmaschine zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen
Prallfläche zusammengefaßt, so daß also, die Verzweigungen der von einem Zylinder,
z. B. dem Zylinder i, ausgehenden Auspuffdruckwelle nach Ablauf der halben Auspuffzeit
(a/2) dieses Zylinders an den anderen Zylindern ankommen (Punkt x des Steuerdiagramms
nach Abb. 5). Das Steuerdiagramm zeigt, daß diese Druckwellenverzweigungen
die Spülung der anderen Zylinder nicht stören können, da die Schlitze der anderen
Zylinder zu diesem Zeitpunkt geschlossen sind. Die Kurbelversetzung der Maschine
beägt üblicherweise 120'. Bei Maschinen mit einer durch 3 teilbaren Zylinderzahl
werden jeweils drei Zylinder, deren Steuerzeiten dem Diagramm nach .Kbb.
5 entsprechen, zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen Prallfläche nach Abb.
4 zusammengefaßt.
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Bei der Sechszylindertnaschine nach Abb. 6 sind wiederum alle
sechs Zylinder i bis 6 in genau gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen
Vierzylindermaschine zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen Prallfläche zusammengefaßt.
Auch bei dieser Maschine gehen die Auspuffleitungen al, a,; a.,
a4; a., a6 etwa in der Mitte des Abstan-des L der Prallfläche von
den Zylindern i bis 6 in eine gemeinsame Leitung b über, so, daß die
Verzweigungen der Auspuffwelle eines Zylinders etwa nach Ablauf der halben Auspuffzeit
(a/2) desselben an den anderen Zylindern ankommen. Das in Abb. 7
dargestellte
Steuerdiagramm der Maschine läßt erkennen, daß diese Druckwellenverzweigungen die
Spülung der anderen Zylinder nicht stören. Das Steuerdiagramm zeigt, daß die Kurbelversetzung
der Maschine 6o' beträgt und die Zylinder in der Reihenfolge 1, 3,
5,:2, 4, 6 zünden. Der Auspuff -winkel der Zylinder beträgt a' und der Spülwinkel
ß'. Die z. B. vom Zylinder i herrührenden Verzweigungen der bei der Auspufferöffnung
dieses Zylinders entstandenen Druckwelle kommen nach etwa der Zeit a/:2 (Punkt x
in Abb. 7) an den übrigen Zylindern 2 bis 6 an. In diesem Zeitpunkt
sind mit Ausnahme der Zylinder 3 und 6 die Auspuffschlitze der übrigen
Zylinder geschlossen. Der Zylinder 3 entläßt gerade seinen Vorauspuff, hat
also noch nicht mit der Spülung begonnen und kann deshalb durch die ankommende Druckwellenverzweigung
nicht gestört werden. Der Zylinder 6
hat gerade seine Spülschlitze geschlossen,
also seine Spülung beendet. Bei diesem Zylinder bewirkt somit die vom Zylinder i
herrührende Druckwellenverzw-eigung eine zusätzliche Aufladung, die sich zu der
durch die eigene Druckwelle bewirkten Aufladung addiert, was sehr erwünscht ist.
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Infolge der Symmetrie des Steuerdiagramms (Abb. 7-) gilt das mit Bezug
auf den Zylinder i Ausgeführte entsprechend auch für die übrigen Zylinder.
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Wie dem Steuerdiagramm (Abb. 7) ohne weiteres entnommen werden
kann, überschneiden sich die Auspuffzeiten der Zylinderpaare 1, 2; 3, 4;
5, 6
überhaupt nicht, so daß diese Paare, wie in Abb. 5
dargestellt
ist, eine gemeinsame Auspuffleitung ap a,; a.' a4; a., a. aufweisen
können.
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Bei Maschinen mit einer durch 6 teilbaren Zylinderzahl und
einer Kurbelversetzung von 6o' werden jeweils sechs Zylinder, deren Steuerzeiten
dem Scha,abild nach Abb- 7 entsprechen, zu einer Gruppe mit einer gerneinsamen
Prallfläche nach Abb. 6
zusammengefaßt.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Maschinen mit durch
3, 4 oder 6 teilbaren Zylind-erzahlen beschränkt, sondern ist auch
bei Maschinen mit anderen Zylinderzahlen anwendbar, sofern deren Zylinder sich.
zu Gruppen zusamnienfassen lassen, innerhalb deren nach der halben Auspuffzeit eines
Zvlinders die Spülung des anderen im wesentlichen #cendet ist bz-,v. noDch nicht
begonnen hat.