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Ansauggeräuschdämpfer für Brennkraftmaschinen
Die Erfindungbezieht sich vorzugsweise auf einen Ansauggeräuschdämpfer für Dreizylinder-Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Kmbelkammerpumpe. Übliche Ansauggeräuschdämpfer bestehen meistens aus einer Reihe von Kammern, die nacheinander vom Ansaugstrom durchflossen werden. Oft wird durch eine mehrfache Umlenkung des Ansangstromes eine Schalldämpfung erzielt, Ebenso ist es bekannt, zu diesem Zweckden nacheinander angeordneten Kammern verschiedene Grössen zu geben.
Bei einfacheren Anlagen, die meist an Motorrädern verwendet wurden, ist es bekannt, den Luftfiltereinsatz kurz vor dem Vergaser anzuordnen. Schliesslich ist es auch bekannt, Vergaser und Ansaugschlitz durch ein längeres Rohr zu verbinden, um die Schwingungen im Ansaugrohr der Hauptbetriebsdrehzahl anzupassen und damit eine gute Füllung zu erreichen. Hat bei bekannten Ansauggeräuschdämpfern Lm unteren Drehzahlbereich der Druckanstieg in der Kurbelkammer den Druck in der Ansaugleitung überschritten, so tritt oft ein Rückströmen von Gasteilchen über den Vergaser in die Ansaugleitung und bei den vom Vergaser weiter entfernten Gasteilchen ins Freie ein.
Bei diesem Vorbeiströmen am Vergaser wird aus der Düse nochmals Kraftstoff entnommen (daserste Mal beim Ansaugen) und nach der Umkehr des Gasstromes ein drittes Mal, so dass eine starke Überfettung des Gemisches und ein entsprechender Kraftstoffverbrauch eintritt.
Aufgabe der Erfindung ist ein einfacher Ansauggeräuschdämpfer, der über einen grossen Drehzahlbereich Geräusche in gleichem Masse dämpft, ebenso der einströmenden Luft einen geringen Widerstand entgegensetzt und dem Aufkommen von störenden Schwingungen entgegenwirkt. Bei guter Geräuschdämpfung soll also hohes Druckgefällevon derAussenluft zur Kurbelkammer beim Beginn des Ansaugens und höherer oder gleicher Druck im Saugrohr vor dem Schlitz als in der Kurbelkammer beim Schliessen, über den ganzen, insbesondere unteren Drehzahlbereich, vorhanden sein.
Die Erfindung geht aus von einem Ansauggeräuschdämpfer, vorzugsweise für Dreizylinder-Zweitakt- brennkraftmaschinenmit Kurbelkammerpumpe, bestehend aus Rohrsystemen, die durch Kammern verbunden sind, wobei eine der Kammern mit einem Luftfilter versehen ist.
Das Neue besteht darin, dass am vergaserseitigen Teil eines bis kurz vor den Luftfilter durchlaufenden Rohres nahe dem Vergaseranschluss eine Kammer angeschlossen und mit dieser durch eine Öffnung verbunden ist. Der Schall wird durch das lange, enge Rohr gedämpft ; für die Strömung dagegen tritt in dem Rohr eine schädliche Wirkung auf, da die Luft nur in einem kleinen Drehzahlbereich ohne das Auftreten von den Strom störenden Schwingungen im Rohr in die Brennkraftmaschine einströmen kann. Dieser : Nachteil des Rohres wird durch die Wirkung der angeschlossenen Kammer aufgehoben. Für das stossweise Ansaugen der Luft durch die Kurbelkammer, die durch den steuernden Kolben nur zirka 1/3 jeder Kurbelwellenumdrehung mit dem Rohr verbunden ist, muss der Querschnitt des Krümmers möglichst gross sein.
Das ist aber für die Schalldämpfung nacnteilig. Um nun auf den für die Schalldämpfung günstigen kleinen Querschnitt des Rohres Ilberzulelten, ist der. in den Vergaser mündende Teil des Rohres in Richtung auf den Vergaser kegelig erweitert. Vorzugsweise Ist die Kammer durch einen Rohrstutzen mit dem kegelig erweiterten Teil des Rohres verbunden. Über den Rohrstutzen werden die Unterdruckimpulse der Kurbelkammer auf den Inhalt der Kammer verzögert wirksam und dadurch zusammenwirkend mit dem Kammerinhalt in vorteilhafter Weise dem Aufkommen einer Störschwingung in dem Rohr entgegengewirkt. Weiterhin ist der Teil des bis kurz vor den Filter durchlaufenden Rohres nahe dem Vergaseranschluss von der Kammer umschlossen.
Durch diese Anordnung wird Raum gespart.
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Erfindungsgemäss ist auch das auf den Luftfilter gerichtete Ende des Rohres von einer Kammer umschlossen, die den Luftfilter aufnimmt. Neben der dadurch erzielten an sich bekannten schalldämpfenden Wirkung wirkt der Inhalt dieser Kammer einer störenden, ausgeprägten Verdichtungsschwingung des Luftzustromes im Rohr in vorteilhafter Weise durch seine Bewegung und Änderung seiner Dichte entgegen. Ein mehrmaliges Überstreichen der Düse des Vergasers im unteren Drehzahlbereich und davon abhängig ein Überfetten der Luft mit Brennstoff wird verhindert. Das Gemisch bleibt also zünd-und leistungsfähig. Infolgedessen kann die Brennkraftmaschine mit voll geöffneter Drosselklappe fast bis in die Leerlaufdrehzahl herab bei fast gleichbleibendem spezifischem Brennstoffverbrauch betrieben werden.
Wesentlich ist noch dabei, dass Verdichtungsschwingungen in der Kammer bei einer Dreizylinder-Zweitahtbrennkraftmaschine, bei der die Saugimpulse einander in Abständen von 1200 einer Kurbelwellenumdrehung folgen - nur dann ein Ansteigendes Druckgefälles von der Kammer mit dem Luftfilter zum Einlassschlitz zu den Zeiten auslösen, wenn das Schliessendes einen Einlassschlitzes seinem Ende zugeht und der folgende Einlassschlitz zu öffnen beginnt. Dadurch wird das Druckgefälle zur Kurbelkammer und die Zufuhr von Luft in die Kurbelkammer entsprechend vergrössert.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass in einer den Mittelteil des Rohres umgebenden Kammer ein Rohrstutzen von kleinerem Durchmesser als das Rohr aus diesem abgezweigt ist und Öffnungen angebracht sind.
Dadurchwird das beschriebene Druckgefälle verzögert abgebaut bzw. aufgebaut und damit eine Leistungssteigerung durch Vermeidung von Störschwingungen im mittleren Drehzahlbereich erreicht.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Teile des Rohres durch eine Muffe aus elastischem Material verbunden sind. Auf diese einfache Weise können die verhältnismässig schweren Kammern mit dem Luftfilter für sichan einem Teil des Fahrgestells z. B. dem Kühler abgestützt werden, während die Brennkraftmaschine mit dem gegen mechanische Beanspruchung empfindlichen Vergaserteil in ihrer Relativbewegung ungehindert ist und damit die Vergaserteile keiner zusätzlichen Festigkeitsbeanspruchung ausgesetzt sind. Weiterhin ist es für das Verhalten der Brennkraftmaschine im unteren Drehzahlbereich vorteilhaft, dass in die stromaufwärts des Luftfilters angeordnete Kammer über mehrere Rohre Luft angesaugt wird.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Ansauggeräuschdämpfers.
Der vergaserseitige Teil 1 des bis kurz vor den Luftfilter 2 durchlaufenden Rohres 3 ist nahe dem Ver- gaseranschluss 4 an eine Kammer 5 angeschlossen und mit dieser durch eine Öffnung 6 verbunden. Der in den Vergaser mündende Teil 1 des Rohres 3 ist in Richtung auf den nicht dargestellten Vergaser kegelig erweitert. An die Öffnung 6 schliesst sich ein Rohrstutzen 7 an. Die Kammer 5 umschliesst den Teil 1 des bis kurz vor den Filter durchlaufenden Rohres 3 nahe dem Vergaseranschluss. Das auf den Luftfilter gerichtete Ende 8 des Rohres 3 wird von einer Kammer 9 umschlossen, die auch den Luftfilter 2 aufnimmt. In einer Kammer 10, die den Mittelteil des Rohres 3 umgibt, ist ein Rohrstutzen 11 von kleinerem Durchmesser als das Rohr 3 abgezweigt. Ferner ist das Rohr 3 durch Öffnungen 12 mit der Kammer 10 verbunden.
Die Teile des Rohres 3 sind durch eine Muffe 13 aus elastischem Material verbunden. Der rechte Teil des Ansauggeräuschdämpfers mit dem Luftfilter 2 ist am nicht dargestellten Fahrgestell befestigt. In die stromaufwärts des Luftfilters 2 angeordnete Kammer 14 münden Rohre 15.
Der bei niedriger Drehzahl aufw ärtsgehende Kolben vergrössert das Volumen der Kurbelkammer, veranlasst dadurch die Gasteilchen zur Ausdehnung und erzeugt somit einen Unterdruck, der sich bei Öffnung des Einlassschlitze durch den Schlitz gedrosselt den Gasteilchen in der Ansaugleitung mitteilt. Durch das Druckgefälle zwischen Kurbelkammer und Aussenluft setzen sich die Gasteilchen in Richtung Kurbelkammer in Bewegung. Diese Bewegung wird unterstützt durch das Entladen der Kammern 5, 10, 9 und 14, die sich gegen Ende des vorangegangenen Ansaugvorganges durch den Stau der in Bewegung befindlichen Gasteilchen zu Überdruck aufgeladen hatten.
Je nach der Lage der Kammern wirkt jede Verbindung der Kammern mit dem Rohr auf einen bestimmten Abschnitt des Rohres und beschleunigt den Ansaugvorgang ; es sind also hier zwei Faktoren, die beim Ansaugen auf die Bewegung der Gassäule Einfluss nehmen :
Die in der Kurbelkammer entstehende Druckdifferenz gegenüber dem Rohr (Unterdruck) und die in den Kammern gegenüber dem Rohr entstehende Druckdifferenz (Überdruck).
Daher erfolgt das Einströmen der frischen Ladung trotz des langen Rohres ungehindert, so dass die in der Kurbelkammer befindlichen Gasteilchen durch neu hinzutretende schnell zusammengedrängt werden und somit der Druck ansteigt.
Da die in das Saugrohr rasch nachströmenden Gasteilchen allmählich gestaut werden, erfolgt ein Druckanstieg in den Kammern, die vorher so viel Gasteilchen abgegeben haben, dass darin Unterdruck entstand, und sie füllen sichwieder auf, so dass bei niedrigen Drehzahlen in ihnen Überdruck erreicht wird.
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Die Inhalte der Kammern schwingen bei niedriger Drehzahl im Takte der vom Motor ausgehenden Ansaugimpulse, u. zw. in derWelse, dass zwischen dem Öffnenund Schliessen des Einlasses eine ganze Periode des Schwingungsvorganges liegt. Mit steigender Drehzahl tritt die Trägheit der Gasteilchen mehr in Erscheinung als bei niedriger.
Die grösste Ausdehnung der Gasteilchen in den Kammern der Sauganlage erfolgt erst, wenn der Kolben den oberen Totpunkt durchlaufen hat. Auch der Zeitpunkt der grössten Annäherung der Gasteilchenverdichtung liegt näher beim Schliessen des Einlasses. Die Gasteilchen werden nun wohl durch das Druckgefälle vom Saugrohr zur Kurbelkammer stärker beschleunigt, aber die Beschleunigung nimmt nicht in dem Masse zu als die Zeit abnimmt, die fur den Einlassvorgang zur Verfügung steht, so dass die gesamte Bewegung der Gasteilchen - auf den Kurbelwinkel der Einlasszeit bezogen-verzögert oder phasenverschoben ist.
Will nun aus der Kurbelkammer Ladung in das Saugrohr zurückströmen, so wird sie durch den Überdruck in den Kammern an dieser gegenläufigen Bewegung gehindert, u. zw. reicht die Wirkung dieser Sperrbewegung von den Kammern bis zum Ansaugschlitz. An diesem Vorgang ist vor allem Kammer 9 beteilig, weil in sie das Ende des Saugrohres 3 mündet. Bei hoher Drehzahl veranlasst der aufw altsgehende Kolben die Gasteilchen ebenfalls zur Ausdehnung und bewirkt somit einen Unterdruck in der Kurbelkammer ; jedoch während bei 1000 U/min dem Einströmvorgang vom Öffnen des Einlasses bis zum Schliessen des Einlasses 0, 0207 Sekunden zur Verfügung stehen, hat er bei 4000 U/min nur 0, 00517 Sekunden Zeit.
Diese mit zunehmender Drehzahl abnehmende Zeit wirkt sich auf den gesamten Vorgang in der Ansauganlage aus, indem die Wirkungsweise der einzelnen Bauelemente eine andere wird. Beim Öffnen des Ansaugschlitzes teilt sich der Unterdruck durch den Schlitz gedrosselt auf die Gasteilchen in der Ansauglei- tung mit. Die Gasteilchen werden durch die Kammern nicht mehr beschleunigt, da sie beim vorangegangenen Vorgang nicht mehr Zeit hatten, sich zu einem Überdruck in den Kammern zu stauen. In den Kammern herrscht periodisch wechselnd Unterdruck, der sich infolge der durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit verursachten starken Drosselung nicht mehr wie im unteren Drehzahlbereich In Überdruck verändern kann.
Dem Zurückschieben der frischen Ladung in der Ansaugleitung wirkt jetzt die in Richtung Kurbelkammer wirkende kinetische Energie der einzelnen Gasteilchen entgegen, die in diesem Drehzahlbereich gross genug ist, um eine Umkehr der Strömung einzuschränken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ansauggeräuschdämpfer vorzugsweise für Dreizylinder-Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Kurbelkammerpumpe, bestehend aus Rohrsystemen, die durch Kammern verbunden sind, wobei eine der Kammern mit einem Luftfilter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am vergaserseitigen Teil (1) eines bis kurz vor den Luftfilter (2) durchlaufenden Rohres (3) nahe dem Vergaseranschluss (4) eine Kammer (5) angeschlossen und mit dieser durch eine Öffnung (6) verbunden ist.