DE1228849B

DE1228849B - Brennkraftmaschine mit Fremdzuendung und zwei getrennten, durch gesonderte Einlassventile gesteuerten Ansaugsystemen

Info

Publication number: DE1228849B
Application number: DEF38616A
Authority: DE
Inventors: Anthony Barnard; Little Sutton; Charles Dunstan Brewer
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1961-12-21
Filing date: 1962-12-20
Publication date: 1966-11-17

Description

Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und zwei getrennten, durch gesonderte Einlaßventile gesteuerten Ansaugsystemen Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und zwei getrennten, durch gesonderte Einlaßventile gesteuerten Ansaugsystemen mit unterschiedlichen öffnungszeiten, wobei das erste in einen Einlaßkanal mündende Ansaugsystem einen Hauptteil des gesamten angesaugten Volumens in den Verbrennungsraum des Zylinders oberhalb des Kolbens liefert, während das zweite in einen anderen Einlaßkanal mündende Ansaugsystem ein Kraftstoffluftgesnisch in eine der Zündkerze angrenzend liegende und mit dem Verbrennungsraum durch eine Öffnung verbundene Hilfsverbrennungskammer liefert.
Bei derartigen Brennkraftmaschinen ist es bekannt, der normalerweise durch die Drosselung im Teillastbereich auftretenden Kompressionsverminderung und damit Verschlechterung des Wirkungsgrades dadurch zu begegnen, daß durch das erste Ansaugsystem unter allen Bedingungen praktisch das gleiche Volumen geliefert wird, dessen Brennstoff Behalt je nach Belastung schwankt, und dabei mit Hilfe des zweiten Ansaugsystems sicherzustellen, daß auch im Teillastbereich in der Umgebung der Zündkerze ein gut zündfähiges Gemisch im Zeitpunkt der Zündung vorhanden ist. Das Problem, eine Vermischung des Gemisches in der Hilfsverbrennungskammer mit dem Gemisch des Hauptverbrennungsraumes weitgehend zu verhindern, wird in bekannter Weise dadurch gelöst, daß während des Saughubes zunächst nur das Haupteinlaßventil geöffnet ist und das Einlaßventil zur Hilfsverbrennungskammer erst gegen Ende des Saughubes, gleichzeitig mit einem Schließen des Haupteinlaßventils, öffnet. Die unterschiedlichen Öffnungszeiten der beiden Einlaßventile werden bei der bekannten Brennkraftmaschine durch eine getrennte Betätigung über verschiedene Nocken und Nockenhebel erreicht. Diese gesonderten Betätigungsvorrichtungen machen den Gesamtaufbau der Brennkraftmaschine aufwendig und damit teuer.
Es ist weiterhin bekannt, bei einem Motor, bei dem gleiche Öffnungszeiten für beide Einlaßventile vorgesehen sind, diese über einen gemeinsamen Nocken und Nockenhebel zu betätigen. Ebenfalls jeweils für sich bekannt sind Blenden hinter den Ventiltellern von Auslaßventilen zum Schutz des Ventilschaftes vor den heißen Abgasen und zylindrische Einsenkungen in einer Einlaßöffnung, welche mit zylindrischen Mantelteilchen der Ventilteller zusammenwirken und der Erreichung größerer Zeitquerschnitte und besserer Füllung bei hoher Drehzahl dienen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit einfachen, zum Teil in anderem Zusammenhang und mit anderer Wirkung vorbekannten Mitteln unterschiedliche öffnungs- und Schließzeiten der beiden Einlaßventile erzielt, so daß auf getrennte Betätigungsvorrichtungen verzichtet werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen an sich bekannten, den Einlaßventilen jedes Zylinders gemeinsamen und sie gleichzeitig betätigenden Nocken, durch wenigstens eine am Einlaßventil des ersten Ansaugsystems angeordnete, den wirksamen Durchgang des Einlaßkanals bei Annäherung der Einlaßventile an ihre maximale öffnungsstellungen einschränkende Abdeckblende und durch eine sich von der Hilfsverbrennungskammer zum Ventilsitz des Einlaßventils des zweiten Ansaugsystems erstrekkende, den Ventilteller in an sich bekannter Weise während einer gewissen ersten Strecke des öffnungshubes umhüllende, die wirksame Öffnungszeit des Einlaßkanals einschränkende Versenkung.
Um die Erfindung besonders wirkungsvoll auszunutzen, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, daß an dem Einlaßkänal des ersten Ansaugsystems ein mit einer zur fortlaufenden Regelung der Kraftstoffzuführung von Null bis Maximum, ohne Drosselregelung der Luft, dienenden Kraftstoffdüse versehener Vergaser und an den Einlaßkanal des zweiten Ansaugsystems ein etwa ein Fünftel des von der Brennkraftmaschine bei Vollast verlangten Gesamtvolumens von Kraftstoff und Luft liefernder Vergaser normaler Bauart angeschlossen ist. In besonders vorteilhafter Weise können die regelbare Kraftstoffdüse und der Vergaser normaler Bauart zu einer Baueinheit vereinigt werden.
Im Betrieb wird der kleinere Vergaser gerade das Volumen von Kraftstoff und Luft liefern, das zum Leerlauf und zur Aufrechterhaltung der Verbrennung bei sehr geringer Belastung erforderlich ist und wird danach bei im wesentlichen feststehender Drossel verbleiben. Der größere oder Hauptvergaser, der zu jeder Zeit bei maximalem Luftstrom arbeitet, liefert Kraftstoff von seiner veränderbaren Düse in Übereinstimmung mit den Anforderungen der Maschinenbelastung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 in Draufsicht einen Teil eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf und einen Teil des Zylinderblockes der Brennkraftmaschine nach F i g. 1 mit den gemeinsam betätigten Einlaßventilen eines Zylinders.
Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Hilfsverbrennungskammer 1 im Zylinderkopf 15 durch eine Öffnung 2 mit dem Verbrennungsraum 3 im Zylinder 13 oberhalb des Kolbens 14 verbunden. In die Hilfsverbrennungskammer 1 mündet ein Einlaßkanal 4, der gegenüber der Hilfsverbrennungskammer 1 durch ein Einlaßventil 5 geöffnet und geschlossen werden kann. Ein direkt in den Verbrennungsraum 3 mündender Einlaßkanal 8 ist durch ein von einem Kipphebel 7 betätigtes Einlaßventil9 zu öffnen und zu schließen. Das Einlaßventil5 wird in bekannter Weise von einem Kipphebel 6 betätigt, der mit dem Kipphebel ? des Einlaßventils 9 von einem nicht dargestellten gemeinsamen Nocken und Stößel in Phase mit der Kolbenbewegung angetrieben wird. Oberhalb des Ventilkopfes ist das Einlaßventil9, zu einem später beschriebenen Zweck, mit einer Abdeckblende 10 versehen. Von der Hilfsverbrennungskammer 1 geht eine Versenkung 11 aus, die eine Umhüllung für den Kopf des Einlaßventils 5 bildet. In die Hilfsverbrennungskammer 1 ragt eine Zündkerze 12 hinein.
Wenn sich das Einlaßventil9 seiner maximalen Öffnungsstellung nähert, verringert -die Abdeckblende 10 den wirksamen Durchgang des Einlaßkanals 8, wodurch eine Zunahme des Unterdruckes im Zylinder 13 erfolgt., Das Einlaßventil 5 bewegt sich in Phase mit dem Einlaßventil 9, wobei jedoch, bis sich das Einlaßventil9 seiner Öffnungsstellung nähert, das Einlaßventil 5 die Hilfsverbrennungskammer 1 wirksam gegen atmosphärischen Druck im Einlaßkanal 4 so lange abdichtet, bis der Kopf des Einlaßventils 5 aus der relativ kleinen Versenkung 11 heraustritt. Dieser Vorgang deckt sich mit der Annäherung der Abdeckblende 10 am Schaft des Einlaßventils 9 an eine Stellung, in welcher diese Abdeckblende den Luftstrom im Einlaßkanal 8 einschränkt und gleichzeitig dag Einlaßventil 5 wirksam wird und Luft und Kraftstoff in die Hilfsverbrennungskammer 1 durch den Einlaßkanal 4 angesaugt werden. Der Einlaßkanal 8 wird von einem Vergaser gespeist, welcher eine feste Drossel mit einer Kraftstoffdüse enthält, wobei der Kraftstoff durch diese Düse von Null bis Maximum geregelt werden kann. Es ist kein Drosselschieber, sondern lediglich ein Luftklappenventil zur Startunterstützung vorgesehen. Der Einlaßkanal 4 wird von einem Vergaser üblicher Bauart gespeist, der kleiner als der mit dem Einlaßkanal8 verbundene Vergaser ist.
Eine volle Ausnutzung der Erfindung ergibt sich durch den Einbau der Brennkraftmaschine in ein Kraftfahrzeug, welches über einen großen Geschwindigkeitsbereich arbeiten soll. Bei Leerlaufdrehzahl wird die die Maschine in Bewegung haltende Kraft allein dem stöchiometrischen Kraftstoffluftgemisch, welches in die Hilfsverbrennungskammer 1 durch die Einlaßleitung 4 eingesaugt wird, entnommen. Da die Kraftstoffdüse des größeren Vergasers bei Leerlauf geschlossen ist, wird durch den Einlaßkanal8 nur Luft ungedrosselt in den Zylinder 13 gesaugt. Weil das Einlaßventil 5 nur während eines Teiles des Saughubes des Kolbens 14, während das Einlaßventil 9 durch die Abdeckblende 10 den Einlaßkanal8 schließt, wirkungsvoll geöffnet ist, wird das in die Hilfsverbrennungskammer 1 durch den Einlaßkanal 4 eingesaugte Kraftstoffluftgemisch nicht stofflich mit der Luft in dem Verbrennungsraum 3 vermischt und wird während des Kompressionshubes des Kolbens 14 innerhalb der Hilfsverbrennungskammer 1 zurückgehalten. Eine gewisse Verdünnung des Kraftstoffluftgemisches in der Hilfsverbrennungskammer wird zwar während des Kompressionshubes erfolgen, wenn der Verbrennungsraum mit Luft oder einem mageren Gemisch angefüllt ist, aber hierfür ist ein Spielraum vorgesehen, indem die Hilfsverbrennungskammer mit einem Gemisch, welches wesentlich reicher als das stöchiometrische ist, gespeist wird. Wenn die Kraftanforderungen an die Maschine größer werden, wird zusätzlich Kraftstoff über den Einlaßkanal 8 von der veränderlichen Kraftstoffdüse des Vergasers mit fester Drossel angesaugt, wobei die erforderliche Düseneinstellung durch z. B. ein übliches Gaspedal erfolgt. Die Menge der durch den Einlaßkanal 4 und das Ventil s eingesaugten Mischung bleibt im wesentlichen für verschiedene Lastanforderungen an die Maschine oberhalb des Leerlaufes unverändert und stellt sicher, daß auch bei sehr geringer Belastung das Gemisch in dem Verbrennungsraum in geeigneter Weise gezündet wird, wobei das Mischungsverhältnis von einem unbestimmten Luftkraftstoffverhältnis bei leichter Belastung bis zum stöchiometrischen Verhältnis bei voller Maschinenkraft variieren wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und zwei getrennten, durch gesonderte Einlaßventile gesteuerten Ansaugsystemen mit unterschiedlichen Öffnungszeiten, wobei das erste in einen Einlaßkanal mündende Ansaugsystem einen Hauptteil des gesamten angesaugten Volumens in den Verbrennungsraum des Zylinders oberhalb des Kolbens liefert, während das zweite in einen anderen Einlaßkanal mündende Ansaugsystem ein Kraftstoffluftgemisch in eine der Zündkerze angrenzend liegende und mit dem Verbrennungsraum durch eine Öffnung verbundene Hilfsverbrennungskammer liefert, gekennzeichnet d u r c h einen an sich bekannten den Einlaßventilen (5, 9) jedes Zylinders (13) gemeinsamen und sie gleichzeitig betätigenden Nocken, durch wenigstens eine am Einlaßventil (9) des ersten Ansaugsystems angeordnete, den wirksamen Durchgang des Einlaßkanals (8) bei Annäherung der Einlaßventile (5, 6) an ihre maximalen öffnungsstellungen einschränkende Abdeckblende (10) und durch eine sich von der Hilfsverbrennungskammer (1) zum Ventilsitz des Einlaßventils (5) des zweiten Ansaugsystems erstreckende, den Ventilteller in an sich bekannter Weise während einer gewissen ersten Strecke des Öffnungshubes umhüllende, die wirksame Öffnungszeit des Einlaßkanals (4) einschränkende Versenkung (11). z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einlaßkanal (8) des ersten Ansaugsystems ein mit einer zur fortlaufenden Regelung der Kraftstoffzuführung von Null bis Maximum, ohne Drosselregelung der Luft, dienenden Kraftstoffdüse versehener Vergaser und an den Einlaßkanal (4) des zweiten Ansaugsystems ein etwa ein Fünftel des von der Brennkraftmaschine bei Vollast verlangten Gesamtvolumens von Kraftstoff und Luft liefernder Vergaser normaler Bauart angeschlossen ist. 3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Kraftstoffdüse und der Vergaser normaler Bauart zu einer Baueinheit vereinigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 657 946, 1022 051; belgische Patentschrift Nr. 501582; britische Patentschrift Nr. 639 634; USA.-Patentschriften Nr. 1232 593, 1568 638, 1623384.