DE2045874A1

DE2045874A1 - Brennkraftmaschine mit einen Brenn raum und eine Vorkammer umfassenden Zylindern

Info

Publication number: DE2045874A1
Application number: DE19702045874
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl Ing 3180 Wolfsburg Geiger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1970-09-17
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1972-05-04
Also published as: DE2045874B2; US3916840A; DE2045874C3; FR2107745A5

Description

VOLKSVAGEBWERK Aktiengesellschaft 204 587 A

3ie ν ο χ χ β \ ν. γ g

Unser Zeichen: E 9704-Hu/Su

Brennkraftaaßchine alt einen Brennraum und eine Vorkammer umfassenden Zylindern

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Zylindern, Ton denen jeder einen mit einem Einlaßventil einer Gemischzuführung versehenen Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer enthält, in die eine Einspritzdüse einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung einmündet und eine Zündkerze mit ihren Elektroden hineinragt. Brennkraftmaschinen mit einer solchen Unterteilung des Zylindervolumen β in einen Brennraum und eine Vorkammer sind Beispielbvelee von Schiemann in der deutseben Patentschrift 1 022 051, 46a - 10, angegeben worden und bieten generell den Vorteil, daß auch an sich nicht zündwillige Gemische im eigentlichen Brennraum infolge Zuführung eines relativ fetten Gemisches im Bereich der Elektroden der Zündkerze mit Sicherheit und zu ganz bestimmten Zeiten zünden. Dies hat besondere Bedeutung bei Kraftfahrzeugmotoren, bei denen die Wahl der Gemischzusammensetzung neuerdings immer mehr unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung schädlicher Bestandteile in dan Abgasen erfolgt.

Bekannte Brennkraftmaschinen mit Torkammer und Brennraum arbeiten in allen Lasxhereichen - wobei hier stets die Bremslast der Maschine gemeint ist - in der Weise, daß sowohl der Yorkammer ale auoh dem Brennraum Jeweils ein Gemisch bestimmter Zusammensetzung zugeführt wird. Die erfindunge-

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gemäße Brennkraftmaechiöe ist dettgegentiber daduroh aeichnet, daß die Öeaieeäaiiftihiuag eine Geaieöhatiiaefleiä« richtung solcher Auslegung enthält, dad bie tu ein*» feil* bremalaatlinie der Ma so hi ne eine fHillüngefeielung erfolgt, während die Einspritevori-iohturtg die lineptitidüti erst bei dieser TeilbreaslAstliniö freigebende Glieder so dafl bei höheren Breaelasten eine GesiiBöhregelunf

Zur Veranechaulichüng der Brfiüduäf tetraähtet ttttA tweöll» ' a&öigerweiee das Motorkefiiilinietiield geaSÄ fiftUf I₁ dft« heißt deft bekanntea Zusafliaeühäa* ivitöhiü dea mittleren Zylinderdruck pme in kp/öa² uöd der MöUfdrehzahl n, die in Umdrehungen je Minute «oaeee«n wird. £«f Zylinderdruck pme ist bekanntlich eine I¹UnJttiöö &<si Sreafllaöt dee Möfofä« Für die verechledenen LaetauetÄnde der Maechine erh&lt aas bekanntlich verschiedeäe turVen, fön denen hier dlö KurYe ft für einen Teillastbetrieb, beiepieleweiee für i/4 der vollen Bremslast ia unteren Drehtahlbereich, und die Kurve b für Vollast interessieren. Die Kurre a ist hier so gelegtt dafi sie die Vollbreaelaßtlinie b in einem Drehzahlbereich schneidet, der etwa iwisehen den Punkten maximalen Dreh*· momentee und maxioaler Leistung liegt« Erfindungsgemäe ist die Maschine so ausgelegt, daß in dea Bereich I, das heißt unterhalb der Kurve α fUr eine bestimmte tfeilbfemalaot, mi« daa de* Brennraum tugeordnete ßinlaflventil, flieht aber die in die Vorkaamer einmündende Einepfitzdüse wirköaa lot. Demgeaäö erfolgt in de« in 7i#ur 1 ait 1 be«eiohfieten Laotbereich, der auch den Leerlauf uafaat, eine feine FÜlluügarGi;elung. Enthält die Oemieohivuiefleinriohtung eine ireöeölklappe« so iet ihr Antrieb eo diÄensiollieft, dafl die Drosselklappe Hei der bestimmten Teilbreaälaöt, «led bei« Erreichen der Kurve a, gant geöffnet let und auch beim Eiaetellefl höhere? Bremelaeten geöffnet bleibt.

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In dem mit II bezeichneten höheren Lastbereich, der eich also zwischen der der Kurve a zugeordneten Teilbremslast und der durch dio Kurve b in Figur 1 viedergegebenen Vollast erstreckt, ist dagegen die Einopritzdüse der Vorkammer wirksam, so daß in diesem Laetbereich eine Gemischregelung vorgenommen wird. Zu diesem Zweck kann die Einspritzvorrichtung zwischen einer Kraftstoffpumpe und einem auf die Einspritzdüsen der verschiedenen Zylinder arbeitenden Verteiler ein Ventil einen Betätigungsmechanismus enthalten, der das Ventil beim Überschreiten der Teilbremslaetlinien öffnet. Zweckmaß i gerweise wird man diesen Betätigungsmechanismus nit einem Antrieb der Gemischzumeßeinrichtung kombinieren, so daß bei einem Kraftfahrzeugmotor der erfindungsgemäße Obergang von der Füllungsregelung zur Gemischregelung bein Überschreiten der Kurve a in Figur 1 und umgekehrt automatisch bei entsprechender Änderung der Gaspedalβtellung erfolgt.

Die erfindungsgemäße unterteilung in die beiden in Figur 1 mit I und II bezeichneten Regelbereiche bietet den Vorteil, daß bei niedrigeren Brem3lasten einschließlich des Leerlaufbetriebes mit der hier für die Zündung und für die Einstellung einer im Hinblick auf die Abgasemission günstigen Luftüberechußzahl besonders vorteilhaften Füllungsregelung gearbeitet werden kann, v/Uhrend nur bei höheren Bremslasten und damit in einem begrenzten Regelbereich, in dem eine Füllungsregelung zur Instabilität neigt, die Einspritzvorrichtung wirlcrara wird. Kit dieser kann dann eine dem maximalen Motordreluiioaent zugeordnete Luftüberschußzahl eingestellt werden.

Vorteilhafterweise wi *d man bei dor Füllungsregelung ein Genisch alt einer Luftübe "ichußzahl zuführen, bei der die Schadgasanteile im Abgas, also insbesondere die CO und die NO -Anteile, bei einer Vergrößerung der LaftüberschuSzahl

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praktisch konstant bleiben. Figur 2 erläutert dies anhand des bekannten Zusammenhanges für den CO- und den NO -Gehalt in Abgas von der Luftüberschußzahl \ · In dem rechts rom Kurvenmaximum liegenden Bereich A bewirkt eine weitere Vergrößerung der Luftüberechußzahl praktisch keine Änderung der CO- und der NO -Anteile.

Während die Figuren 1 und 2 mehr der theoretischen Erläuterung der Erfindung dienten, beziehen sich die Figuren 3, 4 und 5 auf vorteilhafte Aueführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Dabei zeigt Figur 3 schematisch anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung denjenigen Bereich der Haschine, der die die Einspritzdüse erst bei einer höheren Bremslastlinie entsprechenden Bremslasten freigebenden Glieder enthält. Figur 4 zeigt eine konstruktive Ausführungeform bei einer mit einer Drosselklappe auegerüsteten Maschine, während das Diagramm nach Figur 5 die Wirkungsweise der Regelung bei der in Figur 4 dargestellten Anordnung veranschaulicht.

In Figur 3 ist mit 1 ein Kraftstofftank, mit 2 die Zuführungsleitung der Pumpe 3» mit 4 die Ausgangeleitung der Pumpe und mit 5 eine über den Druckregler 6 führende Rückleitung zum Tank 1 bezeichnet. Die Leitung 4 erstreckt sich über das Ventil 7* das antriebsseitig mit der in dieser Figur nicht dargestellten, an sich bekannten Betätigungseinrichtung für eine Drosselklappe im Saugrohr des dem Brennraum zugeordneten Einlaßventils in Verbindung steht. Das bedeutet, daß das Ventil 7 den Eraftstoffzufluß zu dem den Kraftstoff auf die verschiedenen Zylinder verteilenden Verteiler 3 erst bei höherer Bremelaet freigibt. Bei niedrigerer Last fließt der gesamte Kraftstoff über die Einrichtung 6 zum Tank 1 zurück.

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In Figur 4 ißt das Ventil 7 mit seinem Betätigungsmechanismus dargestellt. Ea ist angenommen, daß die Gemischzuführung zum Brennraum eine Drosselklappe 10 enthält, die in bekannter Weise im Verlauf des Saugrohres angeordnet ist. Sie sitzt auf der Betätigungswelle 11, die über eine Hebelanordnung, die hier durch die Hebel 12 und 13 charakterisiert ist, in bekannter Weise mit dem Gaspedal in Verbindung steht. Es ist angenommen, daß die Drosselklappe 10 in ihrer gezeichneten Stellung voll geöffnet ist* In diesem Ausführungebeispiel wird eie bis zu der gezeichneten voll geöffneten Stellung durch die Welle 11 mitgenommen; sie kommt dann zur Anlage an dem Anschlag 14 am Saugrohr. Da die Verbindung zwischen der Drosselklappe 10 und der Welle 11 nach Art einer Reibkupplung ausgebildet ist, kann die Welle 11 aber weiter verdreht werden. Sobald die Kurve a in Figur 1 erreicht ist, legt sich der auf der Welle 11 drehfest angeordnete Nocken 15 gegen den Ventilstößel 16 des Ventils 7t wobei das Ventil so ausgebildet ist, daß es jetzt sofort voll öffnet. Die Gemischregelung erfolgt über den in Figur 3 mit 8 bezeichneten Verteiler, während die Luftzufuhr in dem in Figur 1 mit II bezeichneten Bremalastbereich konstant ist. Der Nocken 15 kann zugleich zur Steuerung des Einspritzsystems verwendet werden.

Die Anordnung nach Figur 4 arbeitet also gemäß dem in Figur wiedergegebenen Diagramm für konstante Drehzahl« Dort ist über dem Gaspedalweg g die Bremalast B der Haschine aufgetragen und - was für die Erfindung aber nicht wesentlich ist - ein linearer Zusammenhang zwischen der Leerlaufstellung L und der Vollaatstellung V des Gaspedals angenommen. Man erkennt, daß zunächst nur die Drosselklappe bis zur voll geöffneten Stellung D geändert wird, das heißt bis zum Erreichen der Kurve a in Figur 1. Demgemäß kann man auch in Figur 5 einen Bereich I definieren, in dem die Regelung durch Füllunge-

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regelung erfolgt. Von der Stellung D des Gaspedaleβ an erfolgt in einem wiederum mit II zu bezeichnenden Bremslastbereich die Gemischregelung durch Einochalten der in die Vorkammer mündenden Einßpritzdüse für den Kraftstoff. In diesem Bereich gelangt über dan der Drosselklappe zugeordnete Einlaßventil also ein Grundgemisch in den Zylinder, und zur Regelung wird die Zusammensetzung desjenigen Gomischteils geändert» der über die Einspritzvorrichtung in die Vorkammer gelangt ist.

Verständlieherweise ist es auch möglich, eine gewisse Überlappung der Bereiche I und II einzustellen. Auch kann man die Gemischregelung durch Änderung der Zusammensetzung des Grundgemischeβ vornehmen, wobei dann die ein· gespritzte Kraftstoffmenge konstant sein kann.

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Claims

UAGLI..GrCl⁷: Aktiengesellschaft KlU&A 7$

il ο 1 f ε b u τ {.·;

Unser Zeichen: E
97o4-lxu-hei

Patentansprüche

rennkraftmaschine mit Zylindern, von denen jeder einen iait einem Einlaßventil einer Geuischzuführung versehenen Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer enthält, in die eine Einspritzdüse einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einmündet und eine Zündkerze mit ihren Elektroden hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemiichzufühining eine Gemischzuraeßeinrichtung solcher Auslegung enthält, daß bis zu einer Teilbremslastlinie der Ilaschine eine Füllungsregelung erfolgt, v/ährend die Sinspritζvorrichtung die Einspritzdüse erst bei diecer Teilbremslastlinie freigebende Glieder enthält, so daß bei höheren Bremslasten eine Gemicchregelung erfolgt.

2. Brennkr?,ftmaechine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiibreraslastlinie im unteren Drehzahlbereich zumindest ungefähr einem Viertel der vollen Bremslast zugeordnet ist.

J. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gera sehsuiaeßeinrichtung eine Drosselklappe mit einen derart dicienfjionierten Antrieb enthält, daß sie bei der Teilbrenslaßtlinie entsprechenden Bremslaeten und bei höheren Bremslaeten ganz geöffnet ist.

/. Brennkraftmaschine nach einen der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Jünspritzvorrichtung zwischen einer Kraftstoffpumpe und einem auf die Einspritzdüsen der verschiedenen Zylinder arbeitenden Verteiler ein Ventil mit einen Betätigungsmeeln.niGinur; enthält, eier das Ventil beim Überschreiten der Teilb re α? r I: ; 1 j ·-. -;,? ö f f nc t.

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BAO ORIGINAL

5.Brennkraftmaschine nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus mit einem Antrieb der Geminchüuraeßeinrichtung kombiniert ist.

6.Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der lüllungsregelung ein Gemisch mit einer Luf tuber schußzalil zugeführt wird, bei der die Schadgar.anteile im Abgas bei einer Vergrößerung der Luftüberßchußzahl praktisch konstant bleiben.

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