DE2333227B2 - Brennkraftmaschine mit waermeuebertragung zwischen der gemischzufuehrungsleitung und der abgasabfuehrungsleitung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer mit einer Abgasabführungsleitung verbundenen Hauptverbrennungskammer, die über einen Flammkanal mit einer eine Zündvorrichtung enthaltenden Hilfsverbrennungskammer verbunden ist, die ihrerseits mit einer Zuführungsleitung für Kraftstoff-Luft-Gemisch von im Vergleich zur Abgasabführungsleitung kleinem Querschnitt verbunden ist, wobei die Wand der Zuführungsleitung über einen Teilbereich der Gesamtlänge der Zuführungsleitung zwecks Wärmeübertragung in die Abgasabführungsleitung hineinragt, während der in Strömungsrichtung nachfolgende Teilbereich der Zuführungsleitung mit Abstand von der Abgasabführungsleitung verläuft.

Das der Hilfsverbrennungskammer einer Brennkraftmaschine mit zwei Brennkammern zugeführte Gemisch ist ziemlich angereichert, so daß es leicht durch einen elektrischen Zündfunken gezündet werden kann. Da jedoch die Zuführungsleitung zur Hilfsverbrennungskammer relativ geringen Querschnitt hat und die Kammer klein ist, tritt oft eine Kondensation des Kraftstoffs an der Innenwand der Zuführungsleitung und der Hilfsverbrennungskammer auf, wodurch das Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs geändert wird und keine ausreichend starke Flamme in der Hilfsverbrennungskammer erzeugt wird. Außerdem ergibt sich eine unvollständige Verbrennung des kondensierten Kraftstoffs. Ein weiteres Problem besteht darin, daß ein Teil des Kraftstoffs auf den Elektroden der Zündkerze kondensiert werden kann, wodurch die Zündleistung abfällt. Diese Nachteile treten besonders dann zutage, wenn die Brennkraftmaschine eine niedrige Betriebstemperatur hat, insbesondere wenn ein Kaltstart durchgeführt wird, bei dem die Verdampfung des Kraftstoffs nicht leicht erzielt werden kann. Dadurch ergibt sich eine schlechte Verbrennung in der Hilfsverbrennungskammer und ein damit verbundener Verlust an Kraftstoff und Wirkungsgrad sowie eine zunehmende Abgabe nicht verbrannter Kohlenwasserstoffe über die Abgasleitung.

Um die nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe in den Abgasen minimal zu halten, wird das der Hauptverbrennungskammer zugeführte Gemisch extrem mager gemacht, jedoch ist es erforderlich, in der Hilfsverbrennungskammer eine vollständigere Verbrennung durchzuführen, um die Abgabe nicht verbrannter Kohlenwasserstoffe weiter zu verringern. Es hat sich gezeigt, daß dies durch Verbesserung der Verdampfung des Gemischs erzielt werden kann, das der Hilfsverbrennungskammer zugeführt wird.

Die DT-OS 18 09 594 zeigt die Aufheizung eines zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs durch die Abgase, jedoch keinerlei Maßnahmen, die geeignet wären, das Gemisch bei seiner weiteren Führung zur Verbrennungskammer auf relativ hoher Temperatur zu halten. Es muß deshalb davon ausgegangen werden, daß die bekannte Einrichtung das Gemisch nur geringfügig erhitzt, da die sehr lange Zuführungsleitung für das Gemisch nur über einen sehr geringen Teil ihrer Länge durch das Auspuffrohr geführt ist und derjenige Teil des Auspuffrohrs, durch den die Zuführungsleitung verläuft, bereits einen relativ großen Abstand zur Verbrennungskammer hat. Ein durch die Leitung geführtes Gemisch wird deshalb schnell wieder abgekühlt.

Durch die FR-PS 7 77 411 ist es bekannt, in einem ventilgesteuerten Kanal einer Brennkraftmaschine eine wärmeisolierende Hülse anzuordnen. Eine direkte Anwendung dieses Prinzips auf eine Maschine eingangs genannter Art würde aber den Wärmeübergang auf die Zuführungsleitung verhindern. Die DT-PS 4 73 371 zeigt bei Brennkraftmaschinen die Gemischvorwärmung mittels eines um die Zuführungsleitung herumgeführten U-förmigen Abgaskanals, der seinerseits von einem Kühlwassermantel umgeben ist Schließlich ist es durch die DT-PS 4 05 945 bekannt, zur Gemischvorwärmung die Zuführungsleitung parallel zur Abgasabführungsleitung anzuordnen und beide Leitungen durch Gießen oder Verschweißung wärmeleitend miteinander zu verbinden.

Die bekannten Lösungen werden jedoch den speziellen Anforderungen insbesondere konstruktiver Art, die bei einer Brennkraftmaschine mit Haupt- und Hilfsverbrennungskammern auftreten, nicht gerecht. Auch ermöglichen sie keine genaue Dosierung der übertragenen Wärme durch einfache konstruktive Maßnahmen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Anforderungen zu erfüllen und das aufgeheizte zugeführte Gemisch bis zum Eintritt in die Verbrennungskammer in diesem Zustand Zu halten.

Eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Wai.^ der Zuführungsleitung im Zylinderkopf mit einem Teil ihres Umfangs in die Abgasabführungsleitung hineinragt und daß der nachfolgende Teilbereich eine wärmeisolierende Hülse aufweist.

Dadurch, daß die Wand der Zuführungsleitung in die Abgasleitung innerhalb des Zylinderkopfes über einen gewissen Teil ihrer Länge hineinragt und somit beide Leitungen in übereinstimmender Richtung geführt sind, ist ein guter Wärmeaustausch zwischen der Zuführungsleitung und der Abführungsleitung möglich. Die Abgase haben ihre höchste Temperatur im Zylinderkopf kurz nach dem Austritt aus der Verbrennungskammer. Eine Maschine nach der Erfindung ist in der angegebenen

Weise einfach konstruiert und bietet trotzdem eine wirksame Möglichkeit zur Aufheizung des zugeführten Gemischs sowie zur Haltung seiner Temperatur.

Der verbleibende Teil der Zuführungsleitung, der nicht mit der Abgasabführungsleitung zusammenfällt, ist mit einer wärmeisolierende Hülse versehen, die die warmen Gase gegenüber dem relativ kühlen Zylinderkopf isoliert, so daß das bereits angewärmte und verdampfte Gemisch die Verbrennungskammer im verdarrpften Zustand erreicht und nicht durch den Zylinderkopf wieder abgekühlt wird. Die Dosierung der übertragenen Wärme ist in einfacher Weise durch geeignete Bemessung der beiden Teilbereiche der Zuführungsleitung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Querschnitt der erfindungswesentlichen Teile einer Brennkraftmaschine und

F i g. 2 den Schnitt A-A aus F i g. 1.

In Fig. 1 isv ein Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine dargestellt, deren Zylindern jeweils eine Hauptverbrennungskammer 2 und eine Hilfsverbrennungskammer 3 zugeordnet ist. Die Verbrennungskammern stehen miteinander über einen Flammkana! 3' in Verbindung. Eine Zündkerze 4 ist so vorgesehen, daß sie mit der Hilfsverbrennungskammer 3 in Verbindung steht. Eine Abgasabführungsleitung 5 steht mit der Hauptverbrennungskammer 2 in Verbindung und wird durch ein Austrittsventil 8 gesteuert. Die Hauptzuführungsleitung und das zugeordnete Eintrittsveniil sind in den Figuren nicht dargestellt. Eine Hilfszuführungsleitung 7 führt in die Hilfsverbrennungskammer 3 und wird durch ein Hilfseintrittsventil 9 gesteuert. Die Hilfszuführungsleitung 7 ist auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge einstückig mit der Länge der Abgasabführungsleitung 5 ausgebildet und in der in F i g. 2 gezeigten Weise mit einem Teil ihrer Umfangswandung 6 im Inneren der Abgasabführungsleitung 5 angeordnet. Dieser Wandungsteil 6 ragt in die Abgasabführungsleitung 5 hinein und ist relativ dünn ausgebildet so daß die Wärme der Abgase leicht auf die Zuführungsleitung übertragen werden kann.

Da die Hilfszuführungsleitung 7 über den mit der Abgasabführungsleitung 5 gemeinsamen Teil hinausgeführt ist verläuft der restliche Teil durch einen Teil des Zylinderkopfes 1. Eine wärmeisolierende Hülse T ist in diesen Teil der Zuführungsleitung 7 eingesetzt Diese Hülse T besteht aus einem gegenüber dem des Zylinderkopfes 1 unterschiedlichen Material, so daß das Gemisch in der Leitung 7 nach Aufwärmung durch die Abgase in der Abgasabführungsleitung 5 danach durch den Zylinderkopf 1 nicht wieder abgekühlt wird, bevor es die Hilfsverbrennungskammer 3 erreicht

Die Hauptzuführungsleitung (nicht dargestellt) und die Hilfszuführungsleitung 7 sind jeweils mit einem ein abgemagertes Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugenden Hauptvergaser (nicht dargestellt) und mit einem ein angereichertes Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugenden Hilfsvergaser (nicht dargestellt) verbunden. Während des Betriebs der Maschine wird das angereicherte Gemisch der Hilfsverbrennungskammer 3 zugeführt, während das abgemagerte Gemisch der Hauptverbrennungskammer 2 zugeführt wird. Am Ende des Kompressionshubes zündet die Zündkerze das angereicherte Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer, wodurch eine Flamme erzeugt wird, die in die Hauptverbrennungskammer 2 geleitet wird und dort das abgemagerte Gemisch zündet. Auf diese Weise kann die Maschine mit einem Gemisch betrieben werden, das insgesamt extrem abgemagert ist. Da die Abgase sofort den ihnen ausgesetzten Teil der Hilfszuführungsleitung 7 auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge aufheizen, wird die Hilfszuführungsleitung 7 auf hoher Temperatur gehalten. Auf diese Weise wird die Hilfsverbrennungskammer mit einem angereicherten Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt das ihr in einem gut verdampften Zustand zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit einer mit einer Abgasabführungsleitung verbundenen Hauptverbrennungskarnmer, die über einen Flammkanal mit einer eine Zündvorrichtung enthaltenden Hilfsverbrennungskammer verbunden ist, die ihrerseits mit einer Zuführungsleitung für Kraftstoff-Luft-Gemisch von im Vergleich zur Abgasabführungsleitung kleinem Querschnitt verbunden ist, wobei die Wand der Zuführungsleitung über einen Teilbereich der Gesamtlänge der Zuführungsleitung zwecks Wärmeübertragung in die Abgasabführungsleitung hineinragt, während der in Strömungsrichtung nachfolgende Teilbereich der Zuführungsleitung mit Abstand von der Abgasabfiuirungsleitung verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (6) der Zuführungsleitung (7) im Zylinderkopf (1) mit einem Teil ihres LJmfangs in die Abgasabführungsleitung (5) hineinragt und daß der nachfolgende Teilbereich eine wärmeisolierende Hülse (7') aufweist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (6) wesentlich dünner als die Breite der Zuführungsleitung (7) ist.