DD204281A1 - Vorrichtung zur lastabhaengigen daempfung von saugschwingungen an zweitakt-brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Damit sollen die Saugschwingungen so gedämpft werden, dass der Verlauf der Luftverhältnisse über Drehzahl und Last dem Optimum angenähert ist, so dass auch der Kraftstoffverbrauch, die Schadstoffemission und das Betriebsverhalten über weitere Bereiche, insbesondere jedoch im Teillastbereich, verbessert werden. Die Aufgabe besteht darin, mittels einem helmholtz´schen Resonator die Ansaugschwingungen abhängig von der Motorlast in unterschiedlicher Intensität zu dämpfen. Das wird erreicht, indem in Abhängigkeit der Laststellung der Drosselklappe (2) das Dämpfungsvolumen (9) und/oder die Länge des Resonanzrohres (10) und/oder der dessen Querschnitt am Austritt (11) verändert werden. Damit kann der bisher relativ unstetige Verlauf des Luftverhältnisses über Last und Drehzahl insbesondere bei Zweitaktmotoren stabilisiert werden. Figur

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lastabhängigen Dämpfung von Saugschwingungen an Zweitaktmotoren, bei denen in den Ansaugtrakt ein HeImholtz-Resonator einbezogen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der Helmholtz-Resonator besteht bekanntlich aus einem abgeschlossenen Volumen, welches über ein in Querschnitt und Länge abgestimmtes Resonanzrohr an den mit Schwingungen überlagerten Gasstrom angeschlossen ist. Zur Dämpfung des Ansaugschalles von Verbrennungsmotoren ist es bekannt, Helmholtz-Resonatoren einzusetzen. Dabei ist es erforderlich, den mit Druckschwankungen überlagerten Gasstrom zu glätten. Dazu wird der Gasstrom z, B, nacheinander durch zwei hintereinanderliegende Resonatoren geleitet, wobei die Verbindungsrohre ineinander liegen (DE-P 1 055 877). Auch ist es bekannt, an sich vorhandene Bauteile, z. B, das Rahmenrohr eines Motorrades, als Resonanzrohr auszubilden, um damit die erforderliche Länge für die Dämpfung von Schwingungen relativ geringer Frequenz erreichen zu können (DD-P 41 240). Hier wird zwar der Helmholtz-Resonator in den Ansaugtrakt des Motors einbezogen, jedoch zu dem Zweck, die Ansauggeräusche des Motors zu dämpfen. Unbeeinflußt bleiben hingegen die Luftverhältnisse der Motorladung,

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Erzielung annähernd gleichbleibender Luftverhältnisse bei wechselnder Drehzahl von insbes. Zweitaktbrennkraftmaschinen bekannt, bei welcher ein Helmholtz-Resonator parallel zum Ansaugrohr geschaltet ist (DD-P 24 179).

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Mit dieser Vorrichtung kann das Luftverhältnis gegenüber einer Ansauganlage ohne helmholtz'schen Resonator in Abhängigkeit von der Drehzahl relativ konstant gehalten werden, Jedoch verändern sich bei unterschiedlicher Last des Motors die Saugrohrschwingungen in folge der unterschiedlichen Drosselung des Ansaugstromes durch die Drosselklappe erheblich, so daß letztendlich mittels der vorgenannten Vorrichtung nur ein grober Kompromiß für eine optimale Anpassung des Luftverhältnisses über veränderlicher Drehzahl und veränderlicher Last möglich ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Saugschwingungen so zu dämpfen, daß der Verlauf desLuftverhältnisses über Drehzahl und Last dem Optimum angenähert ist, so daß die Kraftstoffverbrauchswerte auch in den bisher kritischen Kennfeldbereichen in die Nähe des Optimalwertes gelangen, die Schadstoffemission reduziert wird und insbesonderebei gemischgeschmierten Motoren die Abgasfahne verringert wird und daß das Laufverhalten des Motors auch bei niedrigen Drehzahlen verbessert werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur lastabhängigen Dämpfung von Saugschwingungen von Zweitaktmotoren zu schaffen, bei welcher mittels eines Helmholtz-Resonators die Ansaugschwingungen abhängig von der Mötorlast inunterschiedlicher Intensität gedämpft werden.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß einem Ansaugrohr in an sich bekannter Weise ein Helmholtz-Resonator parallel zugeordnet ist, dessen Dämpfungsvolumen und/oder Resonanzrohrlänge und/oder Resonanzrohrquerschnitt veränderlich sind in Abhängigkeit von der Laststellung der Drosselklappe.

In vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch eine vor dem Austritt des Resonanzrohres schwenkbare Blende, die bei geschlossener Drosselklappe den Querschnitt des Resonanzrohres weitgehend abdeckt und mit zunehmender öffnung der Drosselklappe den Querschnitt des Resonanzrohres zunehmend frei gibt.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine

erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung A auf Fig. 1; Fig. 3 ein Luftverhältnis-Drehzahl-Diagramm mit einem typischen Verlauf des Luftverhältnisses bei unterschiedlichen Laststufen ohne

Verwendung eines Helmholtz-Resonators; Fig. 4 ein gleichartiges Diagramm wie Fig. 3, jedoch unter Benutzung eines Helmholtz-Resonators in an sich bekannter Art zur Dämpfung der Ansaugschwingungen;

Fig. 5 ein Diagramm in der Art der Fig. 3, jedoch in Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung.

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Im Ansaugrohr 1 einer Zweitakt-Brennkraftmaschine befindet sich eine Drosselklappe 2, die mit einer Drosselklappenwelle 3 gelagert ist« Dem Ansaugrohr 1 ist in Strömungsrichtung vorgelagert ein an sich üblicher Ansauggeräuschdämpfer 4, bestehend aus dem Dämpfungsraum 5, einer Prallplatte 6 vor dem Ansaugrohr 1 und einem Resonanzstutzen 7. Im Pämpfunqsraum 5 ist ringförmig ein Luftfilter 8 angeordnet. Ringförmig in das Ansaugrohr 1 ist ein Dämpfungsvolumen 9 eines helmholtz'schen Resonators angeordnet, welcher mittels eines Resonanzrohres IO an das Ansaugrohr 1 schwingungstechnisch angekoppelt ist. Die Größe des Dämpfungsvolumens 9 sowie Länge und Querschnitt des Resonanzrohres 10 sind auf den jeweiligen Motor abzustimmen.

Vor dem dämpfungsvolumenseitigen Austritt 11 des Resonanzrohres 10 befindet sich eine verstellbare Blende _S12. Die Blende 12 ist über einen Hebel 13 und eine Regelstange 14 mit dem Verstellgestange 15 der Drosselklappe 2 verbunden. Mit zunehmendem öffnen der Drosselklappe 2 gibt die Blende 12 zunehmend den Querschnitt des Resonanzrohres 10 frei,

Wie das Diagramm in Fig. 3 zeigt, variiert der Verlauf des Luftverhältnisses bei unterschiedlichen Lastverhältnissen und Drehzahlen η sehr stark, wenn nicht Vorkehrungen zur Dämpfung der Ansaugschwingungen im Resonanzbereich getroffen ^w

Es zeigt, daß z, B, in einem Drehzahlbereich unterhalb 2000 min" mit zunehmender Last (dargestellt an unterschiedlichen Drosselklappenöffnungswinkeln DK) ein unerwünschter Rückgang des

Luftverhältnisses λ , d, h, eine Gemischanreicherung, eintritt. Der größere Anteil Kraftstoff im Gemisch kann nicht verbrannt werden, erhöht also den Kraftstoffverbrauch und verschlechtert die Abgaswerte.

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Die bisher bekannten Vorkehrungen bestanden im Optimum bisher darin, daß entweder ein durchströmter Ansauggeräuschdämpfer oder ein parallel zum Ansaugstrom angeordneter Resonator angeordnet wird. Eine Verbesserung des Verlaufes des Luftverhältnisses X , wie im Diagramm nach Fig, 4 dargestellt, ist erreichbar, wenn sowohl ein durchströmter Ansauggeräuschdämpfer als auch ein parallel angeordneter Helmholtz-Resonator vorgesehen ist,

Oedoch kann auch so nur ein Kompromiß erreicht werden. Dieser Kompromiß sieht so aus, daß der Verlauf des Luftverhältnisses A , wie die Fig. 4 zeigt, bei Vollast zwar begradigt wird, jedoch in den Teillastbereichen starke Abmagerungen des Gemisches in Kauf genommen werden müssen, die zu motorischen Schäden führen können, sicher aber zu Unregelmäßigkeiten im Betriebsverhalten Ursache geben. Durch die Erfindung wird das Dämpfungsverhalten des parallel geschalteten Helmholz-Resonators in Abhängigkeit von der Lastbeanspruchung des Motors verändert und damit das Schwingungsverhalten der Gassäule im Ansaugrohr so beeinflußt, daß das Luftverhältnis Λ über der Drehzahl bei unterschiedlichen Lastverhältnissen des Motors einen nahezu gleichbleibenden Verlauf erhält (Fig. 5). Dieser optimale Verlauf des Luftverhältnisses A sichert über alle Motorbetriebsbereiche gleichbleibend gutes Verbrennungsverhalten und damit gute Verbrauchs- und Abgaswerte,

Diese motorlastabhängige Veränderung des Dämpfungsverhaltens neben der ohnehin vorhandenen Drosselung des Ansaugstromes durch die Drosselklappe 2 ist ohne nachteiligen Einfluß auf die Füllung, da der mit unterschiedlicher Intensität dämpfende Helmholtz-Resonator parallel zum Ansaugstrom liegt und die Ansaugquerschnitte nicht beeinflußt.

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Durch die Erfindung kann demnach die Ansauganlage eines Zweitaktmotors so abgestimmt werden,, daß über den gesamten Drehzahlbereich bei allen oder nahezu allen Belastungsstufen das für die motorische Verbrennung optimale Luftverhältnis "X erzielt werden kann und damit insbesondere im Teillastbereich erhebliche Kraftstoffe^nsparungen eintreten« Infolge des optimalen Luftverhältnisses A kann auch c|ie Schadstoffemission, insbesondere der Anteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, minimiert werden. Da die Wirkung der Erfindung insbesondere im Teillastbereich erkennbar wird, in dem bisher die Luftverhältnisse Λ stark schwankten, tritt mit der Erfindung auch ein verbessertes Laufverhalten des Motors ein, was bei Fahrzeugmotoren z. B. zu besserem Fahrverhalten im Teillastbereich führt.

Claims (2)

238862 1 Erfindungsanspruch

1, Vorrichtung zur lastabhängigen Dämpfung von Saugschwingungen an Zweitaktmotoren mit im Ansaugtrakt einbezogenen Helmholtz-Resonator, gekennzeichnet dadurch, daß der Helmholtz-Resonator in an sich bekannter Weise parallel zum Ansaugrohr (1) liegt und dessen Dämpfungsvolumen (9) und/oder Länge und/oder Querschnittsgröße des Resonanzrohres (.10) veränderlich %Q 6ind in Abhängigkeit von der Laststellung der Drosselklappe (2).

2, Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch* daß eine Blende (12) vor dem Austritt (11) des Resonanzrohres (10) zum Dämpfungsvolumen (9) schwenkbar angeordnet i^t, welche bei geschlossener Drosselklappe (2) den Querschnitt des Resonanzrphres (10) weitgehend abdeckt und mit zunehmender öffnung der Drosselklappe (2) den Querschnitt des Resonanzrohres (10) zunehmend frei gibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.