DE2332692C3 - Brennkraftmaschine. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderblock, der eine Hauptbrennkamnier und eine mit der Hauptbrennkammer über ⁴" einen Hammkanal verbundene, cmc Zündvorrichtung enthaltende Vorbrennkammer aufweist, mit einem Hauptansaugkanal /ur Zuführung eines relativ abgema gerten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hauptvergaser /ur Hauptbrennkammer, mit einem Hilfsansaugka- ■'"' nal zur Zuführung eines relativ angereicherten Kraft stoff Luftgemisch von einem Hilfsvergaser /ur Vorbrennkammer und mit einem an die Hauptbrennkam mer angeschlossenen Abgaskanal, wobei der Hilfsansaugkanal in thermischem Kontakt mit dem Abgaskanal ^Vl steht und der Haupi.insaugkanal durch eine unmittelbar unter eiern Hauptvergaser angeordnete Kammer verläuft und der Zylinderblock einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Mantel aufweist

Brennkraftmaschinen mit Vorbrennkammern und ^Λ Hanptbrennkammcrn ermöglichen eine bessere Aus nutzung des Kraftstoffs und eine wesentliche Herabset /ung der Luftverschmutzung. Hier/u müssen jedoch gewisse Anforderungen an die Zuführung der Kraft Stoff l.uftgeniische erfüllt werden, die / B. dann ^h(! bestehen, daß eitle Kraftsioffkondensaiion in den Ansaiigkanälen möglichst vermieden wird. Insbesondere beim Anlaufen der kalten Brennkraftmaschine sind das angereicherte Kraftstoff-Liiftgcmisch und der Hilfsansaugkanal kalt. Dadurch wird Kraftstoff aus dem ^hl zugeführten angereicherten Gemisch ausgesondert und an der Innenwand des Hilfsansaugkanals kondensiert. Dieser Kraftstoffvcrlust führt /υ einer Verschlechterung des Wirkungsgrades beim Warmlaufen der Brennkraftmaschine. Diese gibt dann Abgase ab, die unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten. so daß die an sich möglichen Vorteile insbesondere im Hinblick auf geringe Luftverschmutzung nicht verwirklicht werden können.

Eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art. die z.B. durch die US-PS Ib 59 5b4 bekannt ist, arbeitet zwar mit thermischem Kontakt zwischen Hillsansaugkanal und Abgaskanal, jedoch ist dieser thermische Kontakt vergleichsweise unwirksam, denn dir Hilfsansaugkanal ist nur auf einem sehr kurzen Abschnitt durch den Abgaskanal hindurchgeführt und verläuft anschließend über eine relativ große Lange ohne Wäi meeinwirkung bis zur Vorbrennkammer, so daß eine an sich vorteilhafte Erwärmung des zugeführten angereicherten Gemischs anschließend wieder beeinträchtigt wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß es zur optimalen Vorbehandlung eines angereicherten und eines abgemagerten Kraftstoff Luftgemischs vorteilhaft ist. wenn das angereicherte Kraftstoff Luftgemisch möglichst stark und das abgemagerte Kraftstoff-Luftgemisch demgegenüber vergleichsweise schwacher aufgeheizt wird. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftma schine eingangs genannter Art so /u konstruieren, daß diese Bedingungen erfüllt werden können.

Zur Lösung diese.· Aufgabe ist die Brennkraftmaschine erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Mantel über eine Leitung mit einer an der Kammer im Hauptansaugkanal angeordneten, von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlflüssigkeiiskammer verbunden ist. daß die Kühlflussigkeitskammer mit der Kammer im Hauptansaugkanal über eine Wand in Wärmeaustauschverbindung stchi und daß der Hilfsansaugkanal auf seiner gesamten Lange /wischen dem Vergaser und dem Zylinderkopf eine gemeinsame wärmeleitende Wand mit einem Abschnitt des Abgaskanals aufweist und mit diesem Absi hmtt einslückig ausgebildet ist.

Durch die Erfindung wird eine s hr einfache, jedoch wirksame Konstruktion angegeben, die mit nur zwei einheitlichen Teilen verwirklicht werden kann. Diese Konstruktion ermöglicht eine besonders rasche und starke Erwärmung des angereicherten Gemischs für die Vorbrennkammer und gleichzeitig eine schwächere Aufhei/ungdes (! > Hauptbrennkammer/u/uführenden abgemagerten (lumschs. Dies wird dadurch erreicht, d.iß die starke Aufheizung durch die heißen Abgase und die schwächere Aufhci/ung durch die gegenüber den Abgasen kältere Kühlflüssigkeit erfolgt Dabei ist es in sehr einfacher Weise möglich. d.is Verhältnis der beiden Aufhei/grade einzustellen, indem die zur Kuhlflüssig keitskammer fuhrende Leitung und damit ilie das abgemagerte Gemisch beeinflussende Kphlmittelstro mung entsprechend dimensioniert wird. So ist es beispielsweise auch denkbar, während des Betriebes der Brennkraftmaschine die Aiifheizung beider Gemische zu verändern, indem die genannte Kuhlmittclströmung beeinflußt wird

Durch die vergleichsweise einfache Konstruktion der bei der Erfindung vorgesehenen feile ist es möglich, die entsprechende Vorrichtung gegebenenfalls auch nachträglich an eine Brennkraftmaschine anzubauen.

Es ist zwar bei Brennkraftmaschinen bereits bekannt, ein zuzuführendes Gemisch dadurch aufzuheizen, dal.) eine Kühlmittelströmling an einer im Ansaiigkanal ausgebildeten Kammer vorbeigeführt wird. Eine entsprechende Anordnung zeigt z. B. die US-PS 36 3b 935. Außerdem ist es z. B. durch die US-PS 1 3 42 159 bereits

bekannt, ein einer Brennkraftmaschine zuzuführendes Gemisch durch einen Ansaugkanal zu führen, der eine gemeinsame Wandung mit einem Abgaskanal hat. Diese vorbekannten Lösungen geben aber keine Anregung dazu, in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so eingesetzt zu werden, wie es die Erfindung vorsieht, nämlich zur unterschiedlichen Aufheizung eines angereicherten und eines abgemagerten Kraftstoff Luftgemischs in der Weise, daß die Abgase das angereicherte Gemisch aufheizen und die Kühlflüssigkeit zur Erwärmung des abgemagerten Gemischs genutzt wird, um besondere Anforderungen bei der Speisung einer Brennkraftmaschine zu erfüllen, die mit Vorbrennkammer und Hauptbrennkammer arbeitet.

Die Erfindung führt hingegen zu einer Lösung, durch die bei einer solchen Brennkraftmaschine die eingangs beschriebenen Nachteile beim Warmlaufen beseitigt oder zumindest wesentlich verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die einen Querschnitt der für die Erfindung wichtigen ";cile einer Brennkraftmaschine zeigt.

In der Figur ist eine Brennkammeranordnung eines Zylinders im Schnitt dargestellt. Da eine nach der Erfindung aufgebaute Verbrennungsmaschine eine beliebige Anzahl von Zylindern haben kann, ohne daß die erfindungswesentlichen Teile anders ausgebildel sein müssen, ist nur eine Kammeranordnung dargestellt. Jede derartige Anordnung hat einen Kolben I. der in dem jeweiligen Zylinder des Maschinenblocks 12 angeordnet ist. Die Hauptbrennkammer 2 ist über dem Kolben 1 ausgebildet. Eine Vorbrennkammer 5 hai einen Abstand zu, Hauptbrennkammer 2 und steht mit dieser über einen Flammkanal 3 in Verbindung.

Die Maschine wird durch urei ventilgesteuerte Kanäle betrieben. Ein mageres Kraftstoff-! uftgemisch wird intermittierend der flauptbrennkammer 2 durch einen Hauptansaugkanal 16 zugeführt. Die Verbindung zwischen d.m Hauptansaugkanal 16 und der llauptbrennkammer 2 wird durch ein llaupteintriltsvcntil (nicht dargestellt) gesteuert. Ein fcties Kraftstoff-Luft gemisch wird der Vorbrennkammer 5 durch einen I lilfvinsaugkun.il 17 zugeführt. Ein kleines llilfseintrittsvcntil 10 steuert den Hilfsansaugkanal 17 fur die Vorbrcnnkjmmer 5. Ein Austrittsvtntil M steuert die Abgabe der verbrannten Gase aus der Hauptbrennkammer 2 in den Ahgaskanal 18.

Eine Zündkerze 4 ist in der Vorbrennkammer 5 angeordnet und leitet du Verbrennung ein. Das fette Kraftstoff-Luftgemisch in der Vorbrennkammer 5 wird durch die .Zündkerze 4 gezündet. Dadurch wird eine Flamme erzeugt, die in die Hauptbrennkammer 2 durch den Flammkanal 3 hindurch geleitet wird und dort eine Zündung und Verbrennung des mageren Gemischs hervorruft. Diese Verbrennungsfolge ist mil einer wesentlichen Verbesserung der Reinheit der Abgase verbunden und führt zu einer entsprechenden Verringe rung der Luftverschmutzung.

Die Luft wird den Ansaugkanälen 16 und 17 durch ein Lufililter 13 und zwei Vergiisersysieme zugeführt. Ein Hauptverguser 14 dient zur Erzeugung di.^ m.igeien Kraftstoff-l.uftgemischs, das jeder Hauptbrennkanimer 2 zugeführt wird. Ein llilfsvergaser 15 erzeugt ein fettes Kraftstoff-Lullgemisch, das jeder Vorbrcnnkammer 5 zugeführt wird. Der rluuptansaugkanal 16 ist nut dem Iliiupnerj-Mser 14 verbunden und läuft durch eine unmittelbar unter diesem angeordnete Kammer 21. Der Hilfsansaugkanal 17 ist mit dem zweiten Vergaser, dem Hilfsvergaser 15 verbunden.

In Brennkraftmaschinen dieser Art ist es vorteilhaft, wenn die zugeführien Gemische erwärmt weiden, um eine gewünschte Verdampfung des Kraftstoffs hervorzurufen. Bei dem der Vorbrennkammer 5 zugeordneten Zuführungssystem wird vorzugsweise das fette Gemisch möglichst bald nach dem Start dt,- kalten Maschine erhitzt, da andernfalls das kalte Kraftstoff-Luftgomisch in dem Hilfsansaugkanal 17 einen beachtlichen Teil seines Kraftstoffs durch Kondensation an der Innenwand des Hilfsansaugkanals 17 · rliert. Bei einer Kondensation nimmt die Maschine cn Kraftstotl-i iifigemisch auf. das für eine wirksame Verbrennung in der Vorbrennkammer 5 falsch bemessen ist. In größeren Kanälen wie z.B. im Hauptansuuekanul 16 10I uns Gemisch weniger einer solchen Kondensation ausgesetzt, jedoch ist auch dort eine Verdampfung des Kraftstoffs vor seiner Verbrennung vorteilhaft.

LIm eine schnelle Eiwarmung des Hilfsjnsaugkanals 17 für jede Vorbrennkammer 5 /u gewährleisten, ist der Hilfsansaugkanal 17 in guter thermischer Verbindung mit dem Abgaskanal 18 angeordnet. Dies ist auch für die Kanalabschnitte im Zylinderkopf der Fall. Der Hilfsan saugkanal 17 ist mit dem Abgaskanal 18 einstückig ausgeführt. Diese enge Zuordnung des Hilfsansaugkanals 17 zum Abgask mal 18 bewirkt eine Wärmeübcnr.i gung zwischen bc'den. Sobald die Maschine gestariet wird, erwärmen liaher die Abgase das fette Kraftstoffl.uftgemisch in eiern Hilfsansaugkanal 17 und verhindern damit eine Kondensation des Kraftstoffs.

In dem Hauptansaugkünal 16 wird durch dessen grr'Jcre Abmessungen bei kalter Maschine weniger Kraftstoffkondensation erzeugt. Um jedoch einen maximalen Betricbswirkiing-.grad sicherzustellen, soll auch das magere Kraftstoff Luftgcmisch erwärmt werden, um eine vollständige Ve: Jampfur.g des Kraftstoffs zu gewährleisten. Deshalb wird das in der Maschine verwendete Kühlmittel aus dem den Maschinenblock 12 umgebenden Mantel 19 über eine schematisch dargestellte Verbindung 22 einer Kiihlflüs sigkeitskammer 20 zugeführt, die unter der Kammer 21 angeordnet und von dieser duich eine Wand 23 getrennt ist.

Auf diese Weise wird der Hilfsansaugkanal 17 durch Gen Abgaskanal 18 schnell erwärmt, während der Hauptansaugkanal 16 mäßiger erwärmt wird.

Bei einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder ist selbstverständlich eine entsprechende Anzahl von Haupt- und llilfsunsaugkanälen sowie Abgaskanälen vo'gesehen. die dann als Mehrfachleitung aufgebaut sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderblock, der eine Hauptbrennkammer und eine mit der Hauptbrennkammer über einen Flammkanal '· verbundene, eine Zündvorrichtung enthaltende Vorbrennkammer aufweist, mit einem Hauptansaugkanal zur Zuführung eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hauptvergaser zur Hauptbrennkammer, mit einem Hilfsansaugka- w nal zur Zuführung eines relativ angereicherten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hilfsvergaser zur Vorbrennkammer und mit einem an die Hauptbrennkammer angeschlossenen Abgaskanal, wobei der Hilfsansaugkanal in thermischem Kontakt ι "> mit dem Abgaskanal steht und der Hauptansaugkanal durch eine unmittelbar unter dem Hauptvergaser angeordnete Kammer verläuft und der Zylinderblock einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Mantel an." veist. dadurch gekennzeichnet. -'" daß der Mantel (19) über eine Leitung (22) mi> einer an der Kammer (21) im Hauptansaugkanal (14, 16) angeordneten, von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlflüssigkeitskammer (20) verbunden ist. daß die Kühlflüssigkeitskammer (20) mit der Kammer -» (21) im Hauptansaugkanal (14, 16) über eine Wand (23) in Wärmeaustauschverbindung steht und daß der Hilfsansdugkanal (15, 17) auf seiner gesamten Länge /wischen dem Vergaser (15) und dem Zylinderkopf eine gemeinsame wärmeleitende '" Wand mit "inem Abschnitt des Abgaskanals (18) aufweist und mit diesem Abschnitt einstückig ausgebildet ist.