SE451484B - Resonanssystem for inloppsgas vid forbrenningsmotorer - Google Patents

Description

451 484 lO 2 av vågen. Med andra ord bestäms fortplantningstiden av sugrörets längd. Följaktligen är i ett inloppsgas- resonanssystem sugrörets längd en av de viktigaste fak- torer som förbättrar inloppsgastillförseln. Sugrörets tvärsektion påverkar särskilt den sig utvecklande has- tigheten och sålunda nivån för den kinetiska energin som alstras i röret under den icke stationära oscilla- tionsprocessen. Rörets tvärsektion har ett förutbestäm- bart optimalt värde alltefter de givna förutsättningar- na.

För ett gynnsamt förlopp av oscillationsfenomenen erfordras en väsentligen likformig tvärsektion, efter- som kompressionsvâgorna reflekteras icke endast från den öppna änden av röret eller från den s k slutna, eller delvis slutna, änden av röret som är ansluten till cylinderns inloppsöppning, utan reflektion sker också vid alla ställen, där rörets tvärsektion vidgas eller avsmalnar. Detta fenomen beskrivs på sid 41 i H. Seifert: "Instationare Strömungsvorgange in Rohr- leitungen an Verbrennungskraftmaschinen", Springer Verlag, 1962. Rörlängden som bestäms av kraven på en gynnsam operation måste således säkerställas med lik- formig rörtvärsektion.

Under vissa stadier av oscillationsprocessen ändrar hastigheten av mediet som strömmar i sugröret (resonans- röret) riktning, och mediet strömmar ut vid rörets öpp- na ände. Detta resulterar i en förlust av den utträdan- de luftstràlens kinetiska energi. Hittills har det icke funnits någon praktisk metod att reducera dessa för- luster.

Det är för all del teoretiskt tänkbart att koppla till sugrörpartiet med likformig tvärsektion, i direkt- anslutning därtill, ett rörparti som vidgar sig mot den öppna röränden (diffusor) i och för återvinning av en del av den förlorade kinetiska energin. En sådan diffusor skulle emellertid öka den redan obekvämt stora längden av sugröret. Längdökningen som fås medelst det sig vidgande rörpartiet skulle göra det omöjligt att POOR _ QUALITY ¿ 451 484 \ 3 placera sugrören respektive hela inloppsgastillförsel- systemet i det utrymme som är tillgängligt intill motorn, under fordonets motorhuv. Följaktligen har sådana lös- ningar icke praktiserats.

Vidare känner man till sådana förbränningsmotorer av kolvtyp, där inloppsgassystemet är så utformat för syftet att förbättra inloppsgastillförseln, att en re- sonatortank med förutbestämd volym är arrangerad mel- lan inloppsöppningen till en förutbestämd grupp av cy- lo lindrar och resonansröret, jämför HU-161 323 och DE-l 935 155. Ett sådant inloppsgassystem går under namnet resonanssystem och själva laddningsprocessen kallas resonansladdning. Resonansladdningen kan ha en fördelaktig användning icke endast vid självsugande motorer; resonansinloppsgassystemet är effektivt även när det arrangeras mellan motorn och en laddningsanord- ning (såsom en turboladdare). Detta arrangemang kallas kombinerad laddning. g Det i resonanssystemet strömmande mediet alstras av den periodiska sugeffekten av den grupp av till re- sonanstanken kopplade motorcylindrar, vars suqëykler icke har en väsentlig överlappning. Om alstringsfrekven- sen är lika med resonanssystemets egenfrekvens, uppstår en resonans i inloppsgassystemet, och de ökade oscilla- tionerna laddar motorcylindrarna i en väsentlig utsträck- ning. vid ett förutbestämt dimensionsförhållande mellan de individuella elementen i resonanssystemet ökar gas- oscillationerna cylindrarnas laddning icke endast för det varvtal, vid vilket resonans sker, utan.också i ett brett varvtalsområde, såsom detta framgår i AT-330 506 och GB-1 400 059, varvid den största ladd- ningseffekten dock sker vid resonansvärdet. Det är en fördelaktig egenskap hos systemet, att resonansen kan inställas icke endast vid ett högt motorvarvtal, utan inloppsgastillförseln kan förbättras, med ett lämpligt val av resonanssystemets egenfrekvens, även vid mycket 451 484 4 låga varvtal, utan att systemet har en ofördelaktig effekt på motorns operation vid höga varvtal.

Egenfrekvensen av mediet som strömmar i resonans- systemet är till skillnad från den tidigare nämnda sug- rörsladdningen i beroende av icke endast längden av resonansröret med likformig tvärsektion utan också av ådess tvärsektion och resonansrummets volym. Dessa för- hållanden diskuteras i en artikel av F. Anisits och F. Spinnler med titeln "Entwicklung der Kombinierten Aufladung am neuen Saurer-Fahrzeugdieselmotor D 4KT“ i Motor-Technische Zeitschrift, 1978, nr 10. Dimensio- nerna och dimensionsförhàllandena som erfordras för uppnående av den önskade egenfrekvensen och som önskas för en gynnsam operation, jämför AT-330 506, kan emel- lertid hållas endast under sådana läsningar, som gör det svårt att konstruktivt realisera resonanssystemet och att placera detta system i det vid motorn tillgång-_ liga utrymmet. Placeringen av resonatortankarna och i synnerhet av resonansrören, som har förutbestämd di- mension, har utgjort den främsta förutsättningen för resonanssystemets praktiska tillämpning. Användbara tankegångar för att lösa de i detta sammanhang uppdykan- de olika svårigheterna diskuteras i HU-173 D34 och 175 875 samt i US-4 064 696 jämte DOS-2 831 985. Ehuru dessa kända arrangemang väl utnyttjar det tillgängliga' utrymmet intill en sexcylindrig radmotor, har ingen av lösningarna ändrat på problemet att de av en gynn- sam operation bestämda dimensionerna är tämligen stora.

Detta betyder, att utrymmeskravet är väsentligt även vid fördelaktigt arrangerade konstruktioner, vilket i många fall utgör ett hinder mot dessa konstruktioners praktiska tillämpning. .

Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkoma ett förbättrat resonanssystem för försörjning av en förbränningsmotor av typen med reciprokerande kolv med inloppsgas, där svårigheterna att rymma systemet i ut- rymmet som är tillgängligt under ett fordons motorhuv 451 484 \ är väsentligen eliminerade. Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad för- bränningsmotor, vars resonanssystem för inloppsgas effektivt förbättrar inloppsgastillförseln till motorn trots reducerade dimensioner, så att installeringen blir bekväm. Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat resonanssystem av den ovan beskrivna typen, vars vikt och sålunda motorns totalvikt och framställningskostnader är väsentligt reducerade.

Uppfinningen är baserad pà upptäckten att instal- lationsdimensionerna för resonanssystemet kan under beaktande av de tidigare nämnda dimensionsförhàllandena då reduceras effektivast om tvärsektionen av resonans- röret reduceras, eftersom då icke endast tvärsektionen blir mindre utan, under beaktande av de erforderliga dimensionsförhàllandena för en effektiv operation, det räcker med en kortare rörlängd och/eller en mindre re- sonansvolym. Det skall emellertid noteras, att storleken av hastigheten eller av den vid utträdet ur resonans- röret väsentligen försvinnande kinetiska energin av inloppsgasen sätter en gräns för resonansrörets minsta tvärsektion. Omfattningen av detta energiförsvinnande kan i vissa fall oacceptabelt öka strömningsförlusterna i resonanssystemet.

De ovan nämnda ändamàlen liksom andra ändamål som kommer att framgå i den efterföljande beskrivningen, uppnås enligt uppfinningen i korthet genom att resonans- rörets tvärsektion gradvis minskas utmed ett längdparti från åtminstone den rörände, som är ansluten till re- sonatortanken. På detta sätt minskas den genomsnittliga tvärsektionen av resonansröret, sett-utmed hela dess längd, väsentligt, tillsammans med alla andra dimen- sioner av resonanssystemet som påverkar dess Operation och som är väsentliga ur synpunkten att systemet skall få plats under motorhuven, utan att det sker en ökning av strömningsförlusterna i inloppsgasen som rör sig 451 484 6 fram och tillbaka med hög hastighet i resonansröret.

Uttryckt på annat sätt ökar resonansrörets tvärsektion, i förhållande till den minsta rörtvärsektionen, mot resonatortanken vid det rörändparti som är ansluten till resonatortanken, varvid gashastigheten i resonans- röret minskar genom den ökande rörtvärsektionen. Det är sålunda görligt att i själva resonansröret återvinna en väsentlig del av den kinetiska energin av inlopps- gaspelaren, och detta särskilt om det säkerställes att gasstrålen hinderfritt kan strömma till avlägsna ställen i resonatortanken från resonansröret, varvid den an- vänder sig av den fraktion av den kinetiska energin som är fortfarande tillgänlig när inloppsgasen utträder ur resonansröret.

Den störande effekten av vågreflektionen som för- orsakas av den utåt ökande rörtvärsektionen elimineras genom att resonansutrymmets volym göres väsentligt större än resonansrörets volym. En relativt stor resonansvo- lym är i stånd att absorbera gasmängder, som strömmar därtill från resonansröret, utan väsentlig begränsning, kollision eller strypning, dvs utan plötslig tryckökning.

På detta sätt fås vid röränden ingen sådan kraftig be- stämmande vâgreflektion som har varit fallet i sugrörs- laddningssystem där gaspelaren som strömmar i sugröret (färskgasledningen) är i direkt kontakt (dvs utan mellan- koppling av en resonatortank) med cylinderns inloppsöpp- ning. Den svaga och lilla vågreflektion som sker har ingen bestämmande effekt på systemets egenfrekvens, ens Gm resonansrörets tvärsektion varierar, så att egen- frekvensen förblir en funktion av hela rörlängden.inbe- gripande längdpartierna där tvärsektionen varierar), den genomsnittliga rörtvärsektionen och resonansvolymen.

I motsats till kända lösningar är det sålunda icke nöd- vändigt att öka rörlängden - som är bestämmande för en gynnsam operation av resonanssystemet - medelst rörsek- tionerna som ökar mot rörändarna. Enligt uppfinningen är resonansrörets tvärsektion vid dess vidgande ände I\ 451 484 7 eller ändar åtminstone 1,2 gånger så stor som resonans- rörets minsta tvärsektion. Tvärsektionen av röränden betraktas ligga i ett plan som är vinkelrätt mot reso- nansrörets längdaxel. Avståndet från resonansrörets till resonanstanken anslutna ände till den mittemot belägna väggen av resonanstanken är, mätt längs reso- nansrörets längdaxel, större än diametern av en cirkel vars area är lika med tvärsektionsarean av den vidgade röränden. Summan av volymerna av resonatortanken, av de sig anslutande inloppsgas(färskgas)ledningarna och den genomsnittliga volymen av cylindern (cylindrar- na) - relaterad till en oscillationscykel då de kommu- nicerar med resonatortanken via en öppen inloppsöpp- ning (-öppningar) - är åtminstone 2,5 gånger större än resonansrörets volym. Det noteras i detta sammanhang att längden av varje sugrör, som förbinder resonator- tanken med inloppsöppningen till respektive cylinder, har en längd som icke överskrider n/l500 m, där E är det nominella motorvarvtalet (varv/min).

Enligt ett ytterligare särdrag hos uppfinningen vidgar sig vid den rörände som är frånvänd resonatortan- ken resonansrörets tvärsektion i en riktning bort från resonatortanken, och tvärsektionen av denna resonans- rörände, sedd i ett plan som är vinkelrätt mot resonans- rörets längdaxel, är åtminstone 1,2 gånger större än resonansrörets minsta tvärsektion.

Enligt ytterligare ett särdrag hos uppfinningen är förbränningsmotorns cylindrar uppdelade i ett fler- tal cylindergrupper, som vardera är förknippad med en separat resonatortank och åtminstone ett resonansrör.

Den i förhållande till resonatortanken bortre änden av varje resonansrör mynnar i en utjämningstank, där avståndet från denna resonansrörände och den motsatta sidoväggen av utjämningstanken - mätt längs respektive resonansröraxlar - är större än diametern av en cirkel vars area är lika med resonansrörets tvärsektion vid ifrågavarande ände.- Utjämningstanken kommunicerar med fördel med tryck- sidan av en superladdare. 451 484 8 Närmare bestämt har resonanssystemet enligt uppfin- ningen i patentkraven framgâende kännetecknen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar. Fig 1 är en schema- tisk sidovy av en föredragen utföringsform av uppfin- ningen. Fig 2 är en förstorad schematisk vy av en modi- fierad del av konstruktionen i fig l. Fig 3 är en för- storad schematisk sidovy av en annan del av konstruk- tionen i fig l.

I fig l illustreras schematiskt en fyrtakts sexcy- lindrig radkolvmotor innefattande cylindrar 1, 2, 3, 4, 5 och 6 med fram- och àtergående kolvar 7, 8, 9, , ll och 12. Cylindrarna 1-6, som har en konventionell tändföljd av l-5-3-6-2-4, har var sin inloppsöppning 13, 14, 15, 16, 17 och 18. Dessa är kopplade till ett inloppsgasresonanssystem för förbättring av cylindrarnas l-6 laddning med inloppsgas. Motorns totala slagvolym är 12 1 (2 l per cylinder) och motorn har ett nominellt varvtal på 2200. Beroende på fyrtaktsoperationen och den tidigare nämnda tändföljden är vevaxelns vinkelför- skjutning 2400 för varje tändintervall inom de av cy- lindrarna l, 2 och 3 och av cylindrarna 4, 5 och 6 bil- dade två grupperna. Axelvinkeln över vilken varje in- loppsöppning 13-18 hålles öppen är vald att vara 2400, som innebär att inom gruppen som bildas av cylindrarna 1, 2 och 3 och inom gruppen som bildas av cylindrarna 4, 5 och 6 de enskilda cylindrarnas sugcykler icke över- lappar varandra.

De två cylindergrupperna är kopplade till tvâ se- parata resonanssystem. Inloppsöppningarna 13, 14 och för cylindrarna 1, 2 och 3 är kopplade medelst vart sitt sugrör 19, 20 och 21 till en resonatortank 31 hos det ena resonanssystemet, medan inloppsöppningarna 16, 17 och 18 för cylindrarna 4, 5 och 6 är kopplade medelst vart sitt sugrör 22, 23 och 24 till en resonatortank 32 hos det andra resonanssystemet. Längden av sugrören 19-24 från inloppsöppningarna 13-18 till deras respek- tive tvärsektioner 25, 26, 27, 28, 29 och 30, vid vilka de mynnar i respektive resonatortank 31 och 32, är 0,2 m. p, 451 4,84 \ 9 n/1500 = 1,46 m, där n är lika med 2200 nominellt varvtal, medan 1500 är en ex- perimentellt bestämd konstant.

Denna längd är mindre än Den ena änden 35 av ett resonansrör 33 är arrange- rad i den vägg av resonatortanken 31, som är motsatt resonatortankväggen 49, som innehåller tvärsektionerna -27 av respektive sugrör 19-21. På samma sätt är den ena änden 36 av ett resonansrör 34 arrangerad i den vägg av resonatortanken 32 som är motsatt resona- tortankväggen 50 som innehåller tvärsektionerna 28-30 av sugrören 22-24. Resonansrören 33 och 34 mynnar med sina respektive ändar 37 och 38 i en gemensam utjäm- ningstank 39.

Trycksidan 42a av en laddningsanordning 42 är an- sluten till en inloppsöppning 40 till utjämningstanken 39, via ett kopplingsrör 41. Laddningsanordningen 42 kan vara en avgasdriven turboöverladdare. Det skall framhållas, att andra typer av laddningsanordningar kan användas.

Den periodiska sugeffekten av cylindrarna 1, 2 och 3 skapar oscillationer i inloppsgasen som strömmar till inloppsgasresonanssystemet, bildat av resonans- tanken 31, som över sugrören 19, 20 och 21 är ansluten till inloppsöppningarna 13, 14 och 15, och av det till denna resonanstank anslutna resonansröret 33. Beroende på att de till resonanstanken 31 anslutna cylindrarna l, 2 och 3 har en tändföljd som motsvarar 240° vridning av vevaxeln, är de av kolvarna 7, 8 och 9 alstrade sug- effekterna också 2400 förskjutna. I de alstrade gas- oscillationerna motsvarar sålunda varaktigheten av en cykel 2400 vridning av vevaxeln, oberoende av det mo- mentana varvtalet. Inloppsöppningarna 13, 14 och 15 hàlles öppna under en 2400 vinkelförskjutning, dvs de är öppna under en hel oscillationscykel. Under varje oscillationscykel är sålunda endast en av de tre cylind- rarna 1, 2 och 3 åt gången i kommunikation med resona- tortanken 31. I fig 1 är det cylindern l i kommunikation med resonatortanken 31 genom den öppna inloppsöppningen 451 U! 484 13. Det noteras, att cylindern 1, som kommunicerar med resonatortanken 31 genom den just nu öppna inloppsöpp- ningen 13, har en medelvolym la, som, relaterat till en hel oscillationscykel, är identisk med det enkla algebraiska medelvärdet av cylindervolymerna som bildas under en 2400 axelvridning från inloppsöppningens 13 öppningsögonblick till dennas stängningsögonblick. Om perioden för öppethållande av inloppsöppningen 13 väl- jes kortare än en cykels längd, t ex här väljas att vara öppen endast under en axelvridning av 200° i stäl- let för 240°, måste den alstrade cylindervolymen under 2000 vridningen räknas, då under den återstående 40° vridningen kommunicerar cylindern 1 icke med resona- tortanken 31 genom inloppsöppningen 13.

I det i fig 1 avbildade ögonblicket är det vidare cylindern 5 som kommunicerar med resonatortanken 32 genom den öppna inloppsöppningen 17. I detta fall är medelvolymen Sa (relaterad till en hel oscillations- cykel) av cylindern 5, som kommunicerar med resonator- tanken 32 genom den öppna inloppsöppningen 17, lika med det enkla algebraiska medelvärdet av cylindervoly- merna som skapas under 2400 vridningen från öppning till stängning av inloppsöppningen 17.

I praktiska tillämpningar kan det inträffa, att öppethàllningsperioden för inloppsöppningarna 13-18 är längre än en oscillationscykel. Detta sker i den beskrivna utföringsformen om inloppsöppningarna 13-18 förblir öppna över en längre tid än som motsvarar en vevaxelvridning på 2400. Om exempelvis en 2600 öppet- hållningsperiod väljs, uppstår en 200 överlappning mel- lan de individuella cylindrarnas l-6 sugperioder. I ett sådant fall måste för bestämning av medelcylinder- volymen beaktas, att under en 200 överlappning - mellan cylindrarna 1, 2 och 3 à ena sidan och 4, 5, 6 å andra sidan - det alltid finns två cylindrar som samtidigt kommunicerar med resonatortankarna 31 resp 32, efter- som av inloppsöppningarna 13, 14, 15 á ena sidan och 16, 17 och 18 å andra sidan två alltid är samtidigt u, 451 484 ll öppna. Medelcylindervolymen la enligt ovan, sugrörets 19 volym l9a, volymerna 20a och 2la av sugrören 20 och 21, som även vid stängt läge för inloppsöppningarna 14 och 15 kommunicerar med resonatortanken 31, samt volymen 3la av resonatortanken 31 bildar tillsammans en resonansvolym V i inloppsgasresonanssystemet som är förknippat med gruppen av cylindrar 1, 2 och 3. I den beskrivna utföringsformen är resonansvolymen V, som sålunda representerar summan av volymerna la, l9a, 20a, Zla och 3la, 10 liter.

Pà samma sätt bildar medelcylindervolymen 5a, sug- rörets 23 volym 23a, volymerna 22a och 24a av sugrören 22 och 24, som kommunicerar med resonatortanken 32 även i det just stängda läget för inloppsöppningarna 16 och 18, samt volymen 32a av resonatortanken 32 tillsammans en resonansvolym V hos inloppsgasresonanssystemet som är förknippat med cylindergruppen av cylindrar 4, 5 och 6. Resonansvolymen V, som sålunda representerar summan av volymerna Sa, 22a, 23a, 24a och 32a, är i det givna exemplet 10 liter.

Resonansröret 33, som är kopplat till resohator- tanken 31, och resonansröret 34, som är kopplat till resonatortanken 32, är så utformade,|att de båda har ett centralt rörparti 43 och 44, som har en minimum- resonansrörtvärsektion 43a resp 44a, som i den beskrivna 2. Resonansrören 33 och utföringsformen båda är 16 cm 34 har vid båda ändarna ändpartier 45, 47 resp 36, 38, vars tvärsektioner ökar mot respektive rörändar. Rör- partiet 43 på resonansröret 33 är sålunda anslutet till ett rörparti 45 med ökande tvärsektion, så att tvärsek- tionen 35a av den med resonatortanken 31 kommunicerande röränden 35 är större än tvärsektionen 43a i rörpartiet Den i förhållande till re- sonatortanken 31 bortre röränden 37 har en likadan ut- 43 med minimum-tvärsektion. formning. Rörpartiet 43 med minimum-tvärsektion är sà- lunda i riktningen fràn resonatortanken 31 ansluten till ett rörparti 47, vars tvärsektion ökar mot rör- änden 37. Följaktligen är tvärsektionen 37a av röränden 451 484 12 37 större än tvärsektionen 43a av rörpartiet 43 med à minimum-tvärsektion.

Den gynnsamma effekt som man förväntar sig av re- sonansrörets 33 tvärsektionsökning föreligger om stor- leken av tvärsektionerna 35a och 37a är åtminstone 1,2 gånger större än minimum-tvärsektionen 43a. För erhållan- rde av de bästa resultaten är det dock lämpligt att öka tvärsektionerna till ett större värde. I den be- skrivna utföringsformen är tvärsektionerna 35a och 37a 1,6 gånger större än tvärsektionen 43a, så att de uppgår till 25,6 cmz. Samma dimensioner och dimensionsförhàllan- den gäller för tvärsektionerna 36a och 38a av resonans- rörets 34 respektive ändar 36 och 38. Tvärsektionerna 36a och 38a är medelst rörpartierna 46 och 48 med ökande tvärsektion anslutna till rörpartiet 44, som har mini- mum-tvärsektion 44a.

Totallängden av varje resonansrör 33 och 34 är så vald, att inloppsgasresonanssystemet har den största effekten på cylindrarnas laddning med inloppsgas vid ett sådant varvtal, som är lägre än hälften av det no- minella varvtalet, vilket lägre varvtal här är 1000 varv/min (såsom nämnts tidigare är det nominella varv- talet 2200). Resonans skapas i inloppsgasresonanssyste- met_med alstringsfrekvensen av cylindrarnas l-3 resp 4-6 sugperioder, dvs vid detta valda varvtal på 1000.

För uppnàende av detta resultat är längden av resonans- rören 33 och 34 0,7 m och dessas volym 33a och 34a är 1,2 l vid de tidigare nämnda värdena pà tvärsektionerna 43a, 44a, 35a, 37a, 36a och 38a. Rörpartierna 45, 47, 46 och 48 har formen av raka stympade koner. volymen av det tidigare definierade resonansrummet V är sålunda 8,4 gånger större än volymen 33a och 34a av respektive resonansrör 33 och 34.

För att säkerställa en gynnsam strömning av inlopps- gasen är resonatortanken 31 så utformad vid anslutningen i till resonansrörets 33 ände 35, att avståndet mellan den mittför belägna resonatorväggen 49 och tvärsektio- 451 484 i 13 nen 35a av röränden 35 är större än tvärsektionens 35a diameter; detta avstånd är 0,08 m i den beskrivna ut- föringsformen. Det noteras, att tvärsektionen 35a är tagen i ett plan vinkelrätt mot resonansrörets 33 längd~ axel och att avståndet är mätt längs denna axel.

På samma sätt är resonatortanken 32 så utformad, att avståndet mellan den cirkulära tvärsektionen 36a av resonansrörets 34 ände 36 och den mittför belägna resonatorväggen 50 är större än diametern av tvärsek- tionen 36a; i den beskrivna utföringsformen är avståndet 0,08 m. Den cirkulära tvärsektionen 36a vid röränden 36 ligger också i detta fall i ett mot resonansrörets 34 längdaxel vinkelrätt plan.

Också för att tillförsäkra en fördelaktig inlopps- gasströmning är utjämningstanken 39 så utformad vid anslutningen till resonansrörets 33 ände 37, att avstån- det mellan rörändens 37 tvärsektion 37a och den mittför belägna utjämningstankväggen 51 är större än tvärsektio- nens 37a diameter; i den beskrivna utföringsformen är detta avstånd 0,08 m. Det noteras, att tvärsektionen 37a vid röränden 37 är tagen i ett plan vinkelrätt mot resonansrörets 33 axel, och att avståndet är mätt längs denna axel.

Utjämningstanken 39 är utformad på samma sätt vid anslutningsstället för resonansrörets 34 ände 38. Sålunda är avståndet mellan tvärsektionenl38a och den mittför belägna utjämningstankväggen 51 större än tvärsektionens 38a diameter; avståndet är 0,08 m i denna utförings- form. Tvärsektionen 38a är också här tagen i ett plan vinkelrätt mot resonansrörets 34 axel och avståndet är mätt längs denna axel.

Det hänvisas nu till fig 2, som visar en variant på utformningen av förbindningsstället mellan resonans- röret 33 och resonatortanken 31. I detta arrangemang är varken röränden 35 eller den mittför belägna tank- väggen 49 vinkelrät mot resonansrörets 33 mittaxel 55.

Röränden 35 har ett rundat parti 54, som man bortser 451 484 14 ifrån vid fastställandet av dimensionerna. Röränden förstås här sträcka sig till skärningslinjen mellan generatrisen för resonatortankens 31 vägg och generatri- sen för rörpartiet 45. Extrempunkterna för dessa skär- ningslinjer utgöres av skärningspunkterna 52 och 53 mellan de ovan nämnda generatriserna. I detta arrange- mang avses med rörändens 35 tvärsektion den tvärsektion 35a, som ligger i ett plan vinkelrätt mot mittaxeln 55 och som innehåller punkterna 52. Avståndet 56 från röränden 35 och resonatortankväggen 49 är avståndet som representeras av en rak linje som sträcker sig längs axeln 55 från tankväggen 49 till en rak linje som för- binder punkterna 52 och 53 med varandra.

Det hänvisas nu till fig 3, som visar i förstorad skala anslutningszonen mellan resonansröret 33 och ut- jämningstanken 39. Röränden 37 har ett rundat parti 58, som man bortser ifrån vid fastställning av dimen- sionerna. Med röränden 37 avses skärningen mellan ut- jämningstankens 39 och rörpartiets 47 generatriser.

En skärningspunkt mellan två sådana generatriser har hänvisningssiffran 59. Avståndet mellan utjämningstank- väggen 51 och röränden 37 har hänvisningssiffran 57.

För att återgå till fig l framhållas det, att sug- rören 19-24 icke är väsentliga för operation av syste- met, dvs en sàdan konstruktion är tänkbar, där inlopps- öppningarna och tvärsektionerna 13, 25 eller 14, 26 eller 15, 27 sammanfaller och resonatortanken 31 är direkt ansluten till inloppsöppningarna 13, 14 och 15 till respektive cylindrar l, 2 och 3 och resonatortanken 32 är direkt ansluten till inloppsöppningarna 16, 17 och 18 till resp cylindrar 4, 5 och 6.

Det framhàlles vidare, att för utövning av upp- finningen är det icke absolut nödvändigt att rörpar- tierna 45, 46, 47 och 48 har en kontinuerligt tilltagan- de tvärsektion. Gynnsamma lösningar kan uppnås om tvär- sektionsökningen bildas av ett flertal sig vidgande rörpartier, som kan anordnas omväxlande med rörpartier f” nu 451 484 med konstant tvärsektion. Det kan vidare vara fördelak- tigt om tvärsektionsökningen av rörpartierna 45-48 icke går ända fram till respektive rörändar 35-38 utan den ökade tvärsektionen förblir vid ett ungefärligen kon- stant värde i dessa ändars närhet. Detta medger en konstruktionsmässigt och teknologiskt förenklad utform- ning av anslutningen av resonansrören 33 och 34 till resonatortankarna 31 och 32 och till utjämningstanken 39. ' Det är för tillämpning av uppfinningen vid en mo- tor som saknar laddningsanordning (såsom en överladdare) vidare icke absolut nödvändigt att de två rörändarna , 37 och 36, 38 på respektive resonansrör 33 och 34 har identisk form. I en konstruktion där rörändarna 37 och 38 mynnar direkt i atmosfären kan det vara för- delaktigt att förse endast rörpartierna 45 och 46 med ökande tvärsektioner.

I det följande beskrivs ett driftssätt för en för- bränningsmotor med ovan beskrivna inloppsgasresonans- system för förbättring av cylindrarnas laddning.

Cylindrarnas 1, 2 och 3 periodiska sugeffekt alst- rar en tryckoscillation i resonansrummet som bildas av volymen 3la av resonanstanken 31, volymerna l9a, 20a och 2la av respektive sugrör l9fl 20 och 21 och av medelvolymen la (relaterat till en oscillationscykel) av cylindern 1, som kommunicerar med sugröret 19 genom den öppna inloppsöppningen 13, såsom detta framgår i fig l. Genom att de mest avlägsna ställena av resonans- rummet, dvs resonatortanken 3l och cylinderrummet la, är förbundna med varandra medelst sugrör 19, 20 och 21, vars längd är som mest n/l500, varierar trycket med tiden i hela resonansrummet på identiskt vis, dvs någon märkbar fasförskjutning i resonansrummet kan icke ske. De periodiska tryckändringarna i resonatortanken 31 accelererar och retarderar inloppsgasen som strömmar i resonansröret 33. Till följd av alstringseffekten accelererar inloppsgasen, under den första hälften av 451 484 ' 16 sugslaget, mot resonatortanken 31, och alstringsarbe- tet ökar den kinetiska energin av inloppsgasen som ström- mar i resonansröret 33. Inloppsgaspelaren som accele- reras till en hög hastighet i resonansröret 33 fyller resonansrummet under den andra halvan av sugslaget i sådan utsträckning, att trycket ökar väsentligt i reso- nansrummet, varigenom också inloppsgasladdningen av cylindern l ökar. I rörpartiet 43 av resonansröret 33 uppstår till följd av den 30-70% minskningen av tvär- sektionen i förhållande till de kända lösningarna mycket höga hastigheter, varför den för korrekt drift önskade kinetiska energinivån uppnås med ett relativt kort re- sonansrör 33. Den i rörpartiet 43 utvecklade gashas- tigheten retarderas i rörpartiet 45 med ökande tvär- sektion, så att den relativt höga gashastigheten om- vandlas till tryck innan gasen inträder i resonator- tanken 31. Den för inställning av höga oscillations- energinivåer erforderliga gashastigheten går icke till spillo när inloppsgasen inträder i resonatortanken 31, utan kan återvinnas i stor utsträckning, varför inlopps- gasresonanssystemets strömningsförluster icke får någon ökning. Den störande effekten av vågreflektionen som sker vid rörpartierna 45 och 47 med ökande tvärsektion elimineras genom att resonansrummet V utformats väsent- ligt större (8,4 gånger i detta exempel) än volymen av inloppsgas som strömmar i resonansröret 31. Tack vare den stora inloppsgasmängd som föreligger eller strömmar i resonansrummet sker ingen abrupt tryckän- dring, och vågreflektionen har en försumbar effekt vid rörändarna 35 och 37 och även i rörpartierna 45 och 47. Sålunda kan i resonansröret 33 med olikformig tvär- sektion ungefär samma oscillationseffekt uppnås som i kända resonansrör med likformig tvärsektion. Den reste- rande kinetiska energin hos den redan retarderade in- loppsgasen, som utträder från röränden 35, kan användas för fyllning av resonansrummet V genom anordnande av röränden 35 på ett lämpligt avstånd från den mittför *v *tr 451m 484, \ 17 belägna tankväggen 49 av resonatortanken 31. Följakt- ligen är den kinetiska energin hos den fria stråle som lämnar röränden 35 tillräcklig för tillförande av in- loppsgasen till resonatortankens 31 mera avlägsna delar.

I detta fall krävs sålunda ingen extra energitillförsel, Den beskrivna effekten kan ökas genom att resonansrörets 33 minimumtvärsektion som skulle innebära förluster. 43a minskas. Ju större tvärsektionsökningsgraden i rör- partiet 45 är, desto större är ökningen av den beskrivna effekten. Det har visat sig under otaliga försök, att en speciellt god operation kan förväntas om tvärsek- tionen 35a är åtminstone 1,2 gånger större än minimum- tvärsektionen 43a av resonansröret. I den beskrivna utföringsformen är tvärsektionen 35a 1,6 gånger större än minimum-tvärsektionen 43a. Med detta förhållande kan minimum-tvärsektionen 33a av resonansröret 33 mins- kas så mycket, att för uppnående av en till ett mycket lågt motorvarvtal (1000 varv/min) anpassad resonans krävs ett resonansrör 33 med endast 0,73 m längd. Lik- nande resultat i kända inloppsgasresonanssystem kan uppnås endast med ett ca 50% längre resonansrör. Di- mensionsminskningen vid resonansröret 33 möjliggör en -40% minskning av resonatortankens 3l volym 3la, jäm- fört med kända lösningar. Det noteras, att volymminsk- ningen icke bör vara sàdan, att resonansrummet V är mindre än 2,5 gånger resonansrörets 33 volym, eftersom man då icke kan undvika den störande effekten av våg- reflektionen vid det ökande tvärsektion uppvisande rör- partiet 45. Liknande förlopp äger rum i resonatortanken 32 i resonansröret 34 och i sugrören 22, 23 och 24 till följd av cylindrarnas 4, 5 och 6 periodiska sugeffekt. _ Från ändarna 37 och 38 på respektive resonansrör 33 och 34 strömmar inloppsgasen till utjämningstanken 39. Inloppsgas införes i systemet utifrån medelst ladd- ningsanordningen 42, som via förbindningsröret 41 in- för inloppsgas i utjämningstankens 39 inloppsöppning 40. Genom sin stora volym dämpar denna senare de däri rådande tryckfluktuationerna.

Claims (5)

v. 451 484 10 15 20 25 30 18 PATENTKRAV v

1. Färskgasledningssystem hos en förbränningsmotor med reciprokerande kolv, vid vilken motor en grupp av cylindrar (1-3, 4-6), som med avseende på sina sugslag icke överlappar varandra väsentligt och som med sina sugöppningar via var sin färskgasledning (19-21, 22-24) är anslutna till en resonatortank (31, 32), till vilken är anslutet ett färskgastillförande resonansrör (33, 34), varvid avståndet mellan den rörände av resonansröret som ligger intill resonator- tanken och den mittemot liggande väggen av resonator- tanken, är, mätt i förlängningen av resonansrörets centrumlinje, större än diametern av en cirkel, vars area är lika stor som det i det mot centrumlinjen vínkelräta planet uppmätta ändtvärsnittet av röränden, k ä n n e t e c k n a t därav, att resonansröret (33, 34) har vid eller i närheten av sin intill resona- tortanken liggande rörände (35, 36) ett diffusoravsnitt (45, 46) som vidgar sig i riktning mot resonatortanken (31, 32) och som sänker färskgasens hastighet i reso- nansröret (33, 34) i riktning mot resonatortanken (31, 32), att det minsta förhållandet mellan ändtvär- snittet (35a, 36a) av den intill resonatortanken liggan- de röränden (35, 36) av resonansröret (33, 34) och dettas minsta tvärsnitt (43a, 44a) är 1,2 och att det minsta förhållandet mellan volymen (V) av ett resonansrum sammansatt av volymerna (l9a-2la; 22a-24a) av färskgasledningarna, volymen (3la; 32a) av resonator- tanken och medelvolymen (la; Sa), relaterad till en oscillationscykel, av den/de under en oscillations~ cykel med resonatortanken kommunicerande cylindern (l; 5) är 2,5,

2. System enligt kravet l, speciellt vid en laddad förbränningsmotor, k ä n n e t e c k n a t därav, att resonansröret (33, 34) är i närheten av sin gentemot 10 15 20 25 451 484 19 resonatortanken (31, 32) motsatta ände (37, 38) försett med ett andra, sig i riktning från resonatortanken (31, 32) vidgande diffusoravsnitt (47, 48) och att det minsta förhållandet mellan ändtvärsnittet (37a, 38a) som ligger i det mot resonansrörets (33, 34) centrumlinje (55) vinkelräta planet och tillhör den rörände (37, 38) som är vänd från resonatortanken (31, 32) och det minsta tvärsnittet (43a, 44a) av resonansröret (33, 34) är 1,2. '

3. System enligt kravet l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att förhållandet mellan ändtvär- snittet (35a, 36a) av den intill resonatortanken liggan- de röränden (35, 36) och det minsta tvärsnittet (43a, 44a) av resonansröret är 1,6.

4. System enligt kraven 2 och 3 vid en uppladdad förbränningsmotor, k ä n n e t e c k n a t därav, att diffusoravsnitten (45, 46, 47, 48) är konformiga med raka generatriser och att vid ett nominellt varvtal hos motorn pâ 2200 varv/min, ett resonansvarvtal på 1000 varv/min, en resonansrörvolym på 1,2 1 och ett ändtvärsnitt av röränden av resonansröret (33, 34) på 25,6 cmz är resonansrörets längd 0,73 m.

5. System enligt något av kraven 1 - 4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att diffusoravsnittet (45, 46) består av delavsnitt och mellan dessa utformade röravsnitt med konstant tvärsnitt.