DE2335101A1 - COMBUSTION ENGINE - Google Patents

COMBUSTION ENGINE

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DE2335101A1 DE19732335101 DE2335101A DE2335101A1 DE 2335101 A1 DE2335101 A1 DE 2335101A1 DE 19732335101 DE19732335101 DE 19732335101 DE 2335101 A DE2335101 A DE 2335101A DE 2335101 A1 DE2335101 A1 DE 2335101A1
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Description

NACHQERBCHTI AFTER QERBCHTI

PatentanwältePatent attorneys

Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. M ο rf
Dr. Hans-A. Brauns
Dr. Ing.Walter Abitz
Dr. Dieter F. M ο rf
Dr. Hans-A. Browns

8 München 8b, Pifcnzenauarstr. 288 Munich 8b, Pifcnzenauarstr. 28

HONDA GIKEN KOGYO KABUSKIKI KAISHAHONDA GIKEN KOGYO KABUSKIKI KAISHA

5,5-chome, Yaesu, Chuo-ku Tokyo, 104, Japan5,5-chome, Yaesu, Chuo-ku Tokyo, 104, Japan

VerbrennungsmotorInternal combustion engine

Die Erfindung betrifft Viertakt-Verbrennungsmotore und vor allem die Verringerung der Stickstoffoxide (NO ), der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) und des liohlenstoffmonoxids (CO) in den Auspuffgasen derartiger Motore. Die vorliegende Anmeldung ist eine Zusatzanmeldung zu der Stammanmeldung P 22 59 286.5.The invention relates to four-stroke internal combustion engines and, above all, to the reduction of nitrogen oxides (NO), the unburned ones Hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gases of such engines. The present Registration is an additional registration to the parent registration P 22 59 286.5.

Es wurde ein Viertakt-Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der wenigstens einen einen Kolben aufnehmenden Zylinder aufweist, wobei der oder jeder derartige Zylinder eine zum Teil durch den Kolben begrenzte Hauptverbrennungskammer, eine mit einer Zündvorrichtung ausgestattete und mit der Hauptverbrennungskammer über einen Flammenkanal verbundene Hilfsverbrennungskammer besitzt und die HiIfsverbrennungskammer wesentlich kleiner ist als die Hauptverbrennungskammer, sowie eine Einrichtung zur Zuführung eines relativ mageren Luft-Treibstoff-Gemisches zu der Hauptverbrennungskamner, und eine Einrichtung zur Zuführung eines relativ fetten Luft-Treib-A four-stroke internal combustion engine has been proposed which having at least one piston receiving cylinder, the or each such cylinder having one partially through the main combustion chamber bounded by the piston, one with a Ignition device equipped with the main combustion chamber Auxiliary combustion chamber connected by a flame channel and the auxiliary combustion chamber is essential is smaller than the main combustion chamber, as well as a device for supplying a relatively lean air-fuel mixture to the main combustion chamber, and a device for supplying a relatively rich air propellant

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stoff-Gemisehes zu der Hilfsverbrennungskamnier aufweist.having substance-Gemisehes to the auxiliary combustion chamber.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Viertakt-Verbrennungsmotor, der wenigstens einen einen Kolben aufnehmenden Zylinder aufweist, wobei der oder jeder derartige Zylinder eine zum Teil durch den Kolben begrenzte Hauptverbrennungskammer, eine mit einer Zündeinrichtung ausgestattete und mit der Hauptverbrennungskammer über einen Flammenkanal in Verbindung stehende Hilfsverbrennungskammer besitzt und die HiIfsverbrennungskammer wesentlich kleiner ist als die Hauptverbrennungskammer und durch eine dünnwandige Metallhülse begrenzt wird, in deren Wand eine den Flammenkanal darstellende öffnung ausgebildet ist, sowie eine Einrichtung zur Zuführung eines relativ mageren Luft-Treibstoff-Gemisches zur Hauptverbrennungskammer und eine Einrichtung zur Zuführung eines relativ fetten Luft-Treibstoff-Gemisches zu der Hilfsverbrennungskammer aufweist, wobei die Hauptverbrennungskammer, die Hilfsverbrennungskammer und der Flammenkanal in der Weise zueinander angeordnet sind und derartige Abmessungen besitzen, dass beim Betrieb des Motors während jedes Ansaugtaktes und folgenden Verdichtungstaktes ein massig fettes Luft-Treibstoff-Gemisch in der Hauptverbrennungskammer in der Nähe des Flammenkanals gebildet wird, wodurch bewirkt wird, dass das Gemisch in der Hauptverbrennungskammer nach der Zündung allmählich und im wesentlichen während des ganzen Arbeitstaktes des Kolbens mit einer niedrigen Verbrennungsspitzentemperatur verbrennt.The present invention relates to a four-stroke internal combustion engine, the at least one piston receiving Has cylinder, the or each such cylinder having a main combustion chamber partially delimited by the piston, one equipped with an ignition device and connected to the main combustion chamber via a flame channel has standing auxiliary combustion chamber and the auxiliary combustion chamber is much smaller than the main combustion chamber and limited by a thin-walled metal sleeve is, in the wall of which an opening representing the flame channel is formed, as well as a device for supply a relatively lean air-fuel mixture to the main combustion chamber and means for supplying a relatively rich air-fuel mixture to the auxiliary combustion chamber having the main combustion chamber, the auxiliary combustion chamber and the flame channel in the manner are arranged to each other and have such dimensions that when the engine is operating during each intake stroke and the following compression stroke a massively rich air-fuel mixture in the main combustion chamber in the Proximity of the flame channel is formed, thereby causing the mixture in the main combustion chamber after ignition gradually and substantially throughout the entire stroke of the piston with a low peak combustion temperature burns.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, nach dem ein Viertakt-Verbrennungsmotor arbeitet, der wenigstens einen einen Kolben aufnehmenden Zylinder aufweist, wobei der oder jeder derartige Zylinder eine zum Teil durch den Kolben begrenzte Hauptverbrennungskammer, eine mit einer Zündeinrichtung ausgestattete und mit der Hauptverbrennungskammer über einen Flammenkanal in Verbindung stehende Hilfsverbrennungskammer besitzt, wobei die Hilfsverbrennungskammer wesentlichThe invention also relates to a method by which a four-stroke internal combustion engine operates, the at least one a piston receiving cylinder, the or each such cylinder being defined in part by the piston Main combustion chamber, one equipped with an ignition device and connected to the main combustion chamber auxiliary combustion chamber communicating with a flame channel with the auxiliary combustion chamber being essential

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klo.i^er..j-r.t als die Haupt verbrennungskammer und durch eine dünnwandige; Hetallhülse begrenzt -wird, in deren VJand eine den Plammenkanal darstellende öffnung ausgebildet ist sowie eine Einrichtung zur Zuführung eines relativ mageren Luft-Treibstoff-Gemisches. in die Hauptverbreimungskanraer und eine Einriehtm.g zur Zuführung eines relativ fetten Luft-Treibstoff~Gemisch.es in die Hilfsverbrennungskammer aufweist, wobei das Verfahren die Herstellung eines massig fetten Luft-Treibstoff-Gemisches in der Hauptverbrennungskammer in der Hähe des Flammenkanals beim Arbeiten des Iiotors während jedes Ansaugtaktes und folgenden Verdichtungstaktes enthält, wodurch bewirkt wird, dass nach dem Zünden das Gemisch in der Hauptverbrennungskammer allmählich und im wesentlichen über den ganzen Arbeitstakt des Kolbens hin mit einer niedrigen Verbrennungsspitzentemperatur verbrennt.klo.i ^ er..j-r.t as the main combustion chamber and through a thin-walled; Hetallhülse limited -is, in the VJand a the opening representing the plasma channel is formed and a device for supplying a relatively lean air-fuel mixture. in the Hauptverbreimungskanraer and one Einriehtm.g for supplying a relatively rich air-fuel mixture in the auxiliary combustion chamber, the method comprising producing a massively rich air-fuel mixture in the main combustion chamber at the height of the flame channel while working the Iiotor each intake stroke and subsequent compression stroke, which causes the mixture in the main combustion chamber gradually and essentially over the entire working stroke of the piston with a low Peak combustion temperature burns.

Gemäss der Erfindung werden die drei oben genannten, unerwünschten Bestandteile der Auspuffgase durch Verbesserungen des zugrundeliegenden Verbrennungsverfahrens des Motors verringert. Eine Verringerung der Erzeugung von NO wird dadurch erreicht, dass die Spitzentemperatur der Verbrennung niedrig gehalten wird. Die Verbrennungstemperatür wird andererseits für eine längere Dauer genügend hoch gehalten, um die Emission von HC zu verringern. Die CO-Emissionen werden dadurch verringert, dass in dem mageren, der Hauptverbrennungskammer zugeführten Gemisch ein Sauerstoffüberschuss besteht.According to the invention, the three above-mentioned are undesirable Components of the exhaust gases through improvements in the underlying combustion process of the engine decreased. A reduction in the production of NO is achieved by reducing the peak temperature of the combustion is kept low. The combustion temperature, on the other hand, becomes kept high enough for a longer period to reduce the emission of HC. The CO emissions will be reduced by the fact that there is an excess of oxygen in the lean mixture supplied to the main combustion chamber consists.

Zur Verringerung der NO -Erzeugung wird die Spitzentemperatur der Verbrennung unter bestimmten Betriebsbedingungen in der Weise gesteuert, dass sie in der Hauptverbrennungskammer 1200 C nicht überschreitet. Im Vergleich dazu kann die Spitzentemperatur der Verbrennung in herkömmlichen Viertakt-Benzinmotoren bei relativ hoher Belastung 2000° C überschreiten. To reduce the NO production, the peak temperature of the combustion under certain operating conditions in the Controlled in a manner that it does not exceed 1200 C in the main combustion chamber. In comparison, the Peak combustion temperature in conventional four-stroke gasoline engines exceed 2000 ° C at relatively high loads.

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BAD ORiGlNALORIGlNAL BATHROOM

22.107-17122.107-171

Was die Reduzierung der HC-Kniissionen betrifft, so ist es allgemein bekannt, dass das verbrennbare Gemisch sogar dann, wenn ein herkömmlicher Motor unter den besten Bedingungen betrieben wird, in der Nähe der relativ niedrigtemperaturigen Zylinderwände nicht vollständig verbrennt. Me Oxidation von HC v;ird begünstigt, wenn die Verbrennungstemperatur etwa 800° C überschreitet. Die Verbrennungstemperatur in einem herkömmlichen Viertakt-Bonsinmotor erreicht nach der Zündung des Gemisches rasch einen hohen. Wert und sinkt bei der Expansion der Verbrennungsgase rasch. Die Temperatur, bei der eine Verbrennung von HC tatsächlich stattfindet, besteht folglich in einem herkömmlichen Motor nur für eine sehr kurze Zeitdauer, was zum Ausstoss von unverbranntem HC führt, das aus dem Bereich in der Nähe der Zylinderwände stammt. Zur Verringerung der HC-Emissionen wird daher erfindungsgemäss die Verbrennungstemperatur in dem Zylinder so lange wie möglich auf einem relativ hohen Wert gehalten.As for reducing HC knee emissions, it is common knowledge that the combustible mixture even when a conventional engine is under the best conditions operated near the relatively low-temperature Cylinder walls do not burn completely. Me oxidation of HC v; is favored when the combustion temperature is around Exceeds 800 ° C. The combustion temperature in a conventional four-stroke Bonsin engine is reached after ignition of the mixture quickly becomes high. Value and decreases rapidly with the expansion of the combustion gases. The temperature at which one Combustion of HC actually takes place, consequently exists in a conventional engine only for a very short period of time, which leads to the discharge of unburned HC originating from the area near the cylinder walls. To reduce of the HC emissions is therefore according to the invention Combustion temperature in the cylinder kept at a relatively high value as long as possible.

Es ist allgemein bekannt, dass die CO-Emissionen verringert werden, wenn das brennbare Gemisch magerer als das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis ist. Ein solches mageres Gemisch besitzt jedoch eine sehr schwache Zündfähigkeit, wodurch ein instabiles Arbeiten des Motors verursacht wird; in extremen Fällen wird das in einen Zylinder eingesaugte Gemisch ohne Verbrennung ausgestossen. Zur Verringerung der CO-Emissionen ist es daher notwendig, das Verbrennungsverfahren in der Weise zu verbessern, dass der Motor mit einem sehr mageren, brennbaren Gemisch in zuverlässiger V/eise arbeiten kann.It is well known that CO emissions are reduced when the combustible mixture is leaner than the stoichiometric one Is air-fuel ratio. Such a lean one However, the mixture has a very poor ignitability, which causes unstable operation of the engine; in extreme cases, the mixture sucked into a cylinder is expelled without combustion. To reduce the CO emissions it is therefore necessary to improve the combustion process in such a way that the engine can with a very lean, flammable mixture can operate in a reliable manner.

Die NO -Emissionen sind am grössten, wenn der Motor mit einer hohen Belastung arbeitet, und die HC-Emissionen sind im Leerlauf oder bei einer geringen Belastung am grössten.The NO emissions are greatest when the engine is powered by a high load, and the HC emissions are greatest when idling or at low loads.

Die genannten Zeit- und Temperaturbedingungen zur Verringerung der NO-, HC- und CO-Emissionen erfordern eine äusserst lang-The specified time and temperature conditions to reduce NO, HC and CO emissions require an extremely long

.X..X.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

22.107.-17122.107-171

same Verbrennung des mageren, brennbaren Luft-Treibstoffgemisches. Es muss auch eine sehr starke Zündquelle vorhanden sein, um das ausser.it magere, verbrennbare G-emisch zu verbrennen. Ausserdem muss die Ausbreitungsgeschv/indigkeit der Flsinne entsprechend der Belastung des Motors reguliert werden, um die gewünschte Verbreniiungsternperatur zu erhalten.same combustion of the lean, combustible air-fuel mixture. There must also be a very strong ignition source in order to destroy the otherwise lean, combustible mixture burn. In addition, the speed of propagation regulated according to the load on the engine in order to obtain the desired combustion temperature.

Es sind bekannte Motoren vorgeschlagen worden, bei denen dadurch versucht wird, die Erzeugung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Auspuffgasen des Motors zu verringern, dass die Verbrennungstemperatur und der Verbrennungsdruck innerhalb der Hauptverbrennungskammer erhöht werden und eine Zündquelle verwendet wird, die zur Vollendung der Verbrennung innerhalb von 10° oder 15° des Kurbelwinkels nach dem oberen Todpunkt des Kolbens ausgelegt ist. Solche vorgeschlagenen Motoren können die HC-Erzeugung verringern, jedoch nur auf Kosten der Erzeugung einer grösseren Menge von NO . Wegen der sich gegenseitig widersprechenden Anforderungen an die Verbrennungstemperatur waren solche bekannten Motore nicht in der Lage, die Erzeugung von Ν0χ und gleichzeitig von HC zu verringern. Durch Verringern der Spitzentemperatur, die für die Erzeugung von NO verantwortlich ist, während gleichzeitig eine relativ hohe Temperatur über eine relativ lange Zeitdauer während im wesentlichen des ganzen Arbeitstaktes des Kolbens aufrechterhalten wird, löst die vorliegende Erfindung diesen Konflikt.Known engines have been proposed which attempt to reduce the production of unburned hydrocarbons in the exhaust gases of the engine by increasing the combustion temperature and pressure within the main combustion chamber and using an ignition source capable of completing combustion within 10 ° or 15 ° of the crank angle is designed after the top dead center of the piston. Such proposed engines can reduce HC production, but only at the expense of producing a greater amount of NO. Because of the mutually contradicting demands on the combustion temperature, such known engines were not able to reduce the generation of Ν0 χ and at the same time of HC. By reducing the peak temperature responsible for the generation of NO while maintaining a relatively high temperature for a relatively long period of time during substantially the entire stroke of the piston, the present invention solves this conflict.

Eine bevorzugte erfindungsgemässe Ausführungsform enthält folglich einen Viertakt-Verbrennungskolbenmotor mit Kerzenzündung, der für den oder jeden Zylinder eine Hauptverbrennungskammer und eine Hilfsverbrennungskammer aufweist, wobei die Kammern durch einen Flammenkanal oder eine sogenannte Fackeldüse verbunden sind. Einrichtungen, wie z. B. eine erste Eintrittsöffnung eines Vergasers fördern ein mageres Luft-Treibstoff-Gemisch zu einem mit einem Ventil ausgestat-A preferred embodiment according to the invention contains consequently a four-stroke internal combustion piston engine with spark ignition, which has a main combustion chamber and an auxiliary combustion chamber for the or each cylinder, wherein the chambers are connected by a flame channel or a so-called torch nozzle. Facilities such as Legs first inlet opening of a carburetor convey a lean air-fuel mixture to a valve equipped with

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teten und zu der Hauptverbrerinungskammer führenden Einlasskanal und zusätzliche Einrichtungen, wie z. B. eine zweite Eintrittsöffiiung eines Vergasers fördern ein fettes Luft-Treibstoff-Geraisch zu einem mit einem Ventil ausgestatteten und zu der Hilfsverbrennungckamraer führenden Einlasskanal. Getrennte Drosseln in den beiden Vergasereintrittsöffnungen bewirken eine Änderung der jeder der Kammern zugeführten Menge des Gemisches. Die mit- Ventilen versehenen und zu den beiden Kammern führenden Kanäle werden in einer bestimmten Aufeinanderfolge in der V/eise geöffnet und geschlossen, dass während des Ansaugtaktes des Kolbens ein mageres Gemisch in die Hauptverbrennungskammer eingesaugt wird und ein fettes Gemisch in die Ililfsverbrennungskammer und durch die Hilfsverbrennungskammer und die Fackeldüse in die Hauptverbrennungskammer eingesaugt wird. Dieses fette Gemisch, das innerhalb der Hauptverbrennungskaramer in das magere Gemisch eindringt, verteilt sich, um eine lokale Zone zu bilden, die in der Hauptkammer in der Nähe der Fackel'düse ein massig fettes Gemisch enthält. Der folgende Verdichtungstakt des Kolbens verursacht eine umgekehrte Bewegung eines Teils der Zone mit dem massig fetten Gemisch aus der Hauptverbrennungskammer zurück durch die Fackeldüse und in die Hilfsverbrennungskammer. Wenn sich der Kolben am Ende des Verdichtungstaktes am oder in der Nähe des oberen Todpunktes befindet, ist das Luft-Treibstoff-Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer noch fett, seine Fettigkeit ist jedoch zu einem gewissen Ausmass während der Zurückbewegung eines Teils der Zone mit dem massig fetten Gemisch in die Hilfsverbrennungskammer geschwächt worden. Gleichzeitig behält der restliche Teil der Zone mit dem dem massig fetten Gemisch unter Verdichtung in der Ilauptverbrennnungskämmer und in der Nähe der Fackeldüse so eine Position bei und ist fetter als das relativ magere, verdichtete Luft-Treibstoff-Gemisch in der Mitte der Hauptverbrennungskammer. Der restliche, bei der Verdichtung in der Hauptverbrennnungskammer verbleibende Teil der Zone mit dem massig fetten Gemisch wird als "Gemischwolke" bezeichnet.and inlet duct leading to the main combustion chamber and additional facilities such as B. a second inlet opening of a carburetor promote a rich air-fuel device to an intake port equipped with a valve and leading to the auxiliary combustion chamber. Separate throttles in the two carburetor inlet openings cause a change in the amount supplied to each of the chambers Amount of mixture. The with- valved and to the Channels leading to both chambers are opened and closed in a certain sequence in the manner that During the intake stroke of the piston, a lean mixture is drawn into the main combustion chamber and a rich one Mixture into the auxiliary combustion chamber and through the auxiliary combustion chamber and the torch nozzle is sucked into the main combustion chamber. This fat mixture that is inside the main combustion karamer penetrates the lean mixture, disperses to form a local zone that in the main chamber near the torch nozzle a massive contains rich mixture. The following compression stroke of the piston causes reverse movement of part of the Zone with the massively rich mixture from the main combustion chamber back through the torch nozzle and into the auxiliary combustion chamber. If the piston is at or near top dead center at the end of the compression stroke, is the air-fuel mixture in the auxiliary combustion chamber still fat, but its fatness is to some extent during the backward movement of part of the zone with the massively rich mixture in the auxiliary combustion chamber been weakened. At the same time, the remaining part of the zone with the massively rich mixture remains under compression the main combustion chamber and near the torch nozzle such a position and is richer than the relatively lean, compressed air-fuel mixture in the center of the main combustion chamber. The remainder of the zone remaining in the main combustion chamber during compression the massively rich mixture is referred to as a "mixture cloud".

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Die Zündung des verdichteten Luft-Treibstoff-Gemisches in. der Hilfsvei-bx'erinungskammer wird durch. Zünden einer. Zündkerze erreicht, deren Elektroden sich innerhalb der Hilfsverbrennungskammer befinden. Das relativ fette Gemisch zündet nahezu unmittelbar und richtet eine Flamme durch die Fackeldüse, um die Gemischwolke in der Hauptverbrennuηgskearner su zünden. Die Abmessungen der Bauteile und die Fettigkeit der Gemischwolke bewirken eine niedrige ßpitzentenperatur und ein allmähliches, sich über wenigstens 180° des Kurbelwinkels erstreckendes Verbrennen des mageren Gemisches über den Arbeitstakt des Kolbens hin. Obwohl die relativ hohe, längere Zeit bestehenbleibende Temperatur keinen hohen Spitzenwert aufweist, verringert sie die Erzeugung von unverb rannt en Kohlenwasserstoffen in den Auspuffgasen und oxidiert wegen des ßauerstoffüberschusses in der Haupt ve rbrennnungskammer den grössten Teil des Kohlenstoffiuonoxids zu Kohlenstoffdioxid. The ignition of the compressed air-fuel mixture in the Auxiliary vei-bx'erinungskammer is through. Igniting one. spark plug reached, the electrodes of which are located within the auxiliary combustion chamber are located. The relatively rich mixture ignites almost immediately and directs a flame through the torch nozzle, to ignite the mixture cloud in the Hauptverbrennuηgskearner su. The dimensions of the components and the greasiness of the mixture cloud cause a low peak temperature and a gradual, extending over at least 180 ° of the crank angle Burning of the lean mixture over the working stroke of the piston. Although the relatively high, longer time sustained temperature does not peak at a high level, it reduces the production of unburned hydrocarbons in the exhaust gases and oxidizes because of the excess oxygen in the main combustion chamber most of the carbon ion oxide to carbon dioxide.

Zur Erzielung der besten Ergebnisse muss die Gemischwolke eine geeignete Grosse besitzen, muss das Volumenverhältnis der beiden Kammern innerhalb bestimmter Grenzen liegen und muss die Querschnittsflache der Fackeldüse innerhalb bestimmter Grenzen der Grosse der Hilfsverbrennungskammer proportional sein. Darüberhinaus wird das VerhältnisIn order to achieve the best results, the mixture cloud must have a suitable size, the volume ratio must of the two chambers are within certain limits and the cross-sectional area of the torch nozzle must be within certain Limits to the size of the auxiliary combustion chamber be proportional. In addition, the ratio

- Gewicht der in die Hilf sverbrennungskammer eingesaugten - Weight of the items sucked into the auxiliary combustion chamber

'Gewicht der in die llauptvefbrennungskammer "eingesaugten LuftWeight of air drawn into the main combustion chamber

durch getrennte Vergaser gesteuert, von denen Jeder eine der 'Kammern versorgt. Zur Steuerung der Stellungen ihrer Drosselventile vom Leerlauf bis zu voller Belastung sind die Vergaser über einen Steuerscheibenmechani sinus aneinandergekoppelt. Das Verhältnis /v wird im Leerlauf grosser gemacht und bei Vollast kleiner. Im Leerlauf wird folglich eine grosse Gemischwolke benötigt, da eine im Vergleich zu der frischen Füllung grosse Henge restlicher Gase die Verbrennung er-controlled by separate carburettors, each of which supplies one of the 'chambers. To control the positions of your throttle valves From idling to full load, the carburettors are coupled to one another via a control disc mechanism sinus. The ratio / v is made larger at idle and smaller at full load. As a result, when idling it becomes a large one Mixture cloud is required, since a large amount of residual gases compared to the fresh filling prevents the combustion.

schwert, was ansonsten'zu grosser HC-Emissionen bei geringen NO ,-Emissionen führen würde.difficult, what otherwise' too high HC emissions with low NO, emissions would result.

Bei Vollast muss die Gemisehwolke klein gemacht v/erden, um die Spitzenteinperatur und damit die lTOy-Emissionen zu verringern. Ebenfalls zur Bildung einer Gernischwolke mit dem erforderlichen Luft-Treibstoff-Verhältnis in der Hauptverbrennungskammer muss α (Luft-Treibstoff-Verhältnis des zu der Hilfsverbrennungskammer geförderten Gemisches) und α (Luft-Treibstoff-Verhältnis des zu dor Hauptverbrennurigskamraer geförderten Gemisches) in Relation zu dem jFrischluftdurchsatz der Hilfsverbrennungskaramer und der Ilauptverbrennungskammer reguliert werden.At full load, the cloud must be made small in order to reduce the peak temperature and thus the ITO y emissions. Also to form a Gerni cloud with the required air-fuel ratio in the main combustion chamber, α (air-fuel ratio of the mixture conveyed to the auxiliary combustion chamber) and α (air-fuel ratio of the mixture conveyed to the main combustion chamber) must be in relation to the jFresh air flow rates of the auxiliary combustion chamber and the main combustion chamber can be regulated.

Weitere bevorzugte, aber wahlfreie Merkmale der vorliegenden Erfindung bestehen in folgendem:Other preferred but optional features of the present invention are as follows:

Das fette Luft-Treibstoff-Gemisch, das der Hilfsverbrennungskammer zugeführt werden soll, wird vorzugsweise vorher dadurch erhitzt, dass es unter Wärmeaustausch mit den heissen Auspuffgasen, die aus der Ilauptverbrennungskammer austreten, weitergeleitet wird, und auf diese Weise im wesentlichen der ganze Treibstoff in dem fetten Gemisch vor dessen Einlass in die Hilfsverbrennungskammer verdampft wird.The rich air-fuel mixture that the auxiliary combustion chamber is to be supplied, is preferably heated beforehand by exchanging heat with the hot Exhaust gases emerging from the main combustion chamber is passed on, and in this way essentially the all of the fuel in the rich mixture is vaporized prior to its entry into the auxiliary combustion chamber.

Zur Verlängerung der Verbrennungsdauer wird die Turbulenz in der Hauptverbrennungskammer vorzugsweise soweit wie möglich verringert, so dass die Gemisehwolke nicht zerstreut wird, und der Zustand minimaler Turbulenz wird dadurch 'begünstigt, dass alle "Quetsch"-Bereiche soweit wie möglich verringert werden. Das heisst, das über dem Zylinder ausgebildete Aufsatzteil der Ilauptverbrennungskammer hat ohne wesentliche Unregelmässigkeit die gleiche Kreisform und Grosse wie der Zylinder.To extend the duration of the combustion, the turbulence in the main combustion chamber is preferably increased as much as possible so that the cloud is not dispersed, and the state of minimal turbulence is thereby 'favored, that all "pinch" areas are reduced as much as possible. That is, the one formed over the cylinder The top part of the main combustion chamber has the same circular shape and without any significant irregularities Big as the cylinder.

Eine die Zündvorrichtung darstellende Zündkerze ist vorzugs-A spark plug representing the ignition device is preferred

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weise bo angeordnet, dass ihre Elektroden durch das Auftreffen d.es fetten Gemisches bei dessen Einleitung in die Hilfsverbrennungskamnier nicht verschmutzen, und dass der Funke an den Elektroden nicht durch die Gasströmung aus der Hauptverbrennungskammer am Ende des Verdichtungstaktes ausgeblasen wird.wise arranged bo that their electrodes are not contaminated by the impact of the rich mixture when it is introduced into the auxiliary combustion chamber, and that the spark on the electrodes is not blown out by the gas flow from the main combustion chamber at the end of the compression stroke.

Die Querschnittsfläche der Fackeldüse ist vorzugsweise grosser ausgebildet als die Querschnittsfläche der Venturidüse in dem Vergaser, der das fette Gemisch zu der Hilfsverbrennungskammer fördert, um eine genaue Regulierung der Luftströmung bei Vollgas oder bei nahezu Vollgas während der ganzen Lebensdauer des Motors sicherzustellen.The cross-sectional area of the torch nozzle is preferably larger formed as the cross-sectional area of the venturi in the carburetor, which carries the rich mixture to the auxiliary combustion chamber promotes precise regulation of air flow at full throttle or at near full throttle throughout Ensure the service life of the motor.

Die zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben bei dessen Stellung am oberen Todpunkt ausgeformte Hauptverbrennungskammer ist vorzugsweise nicht symmetrisch, sondern besitzt auf der einen Seite von der Mittellinie eine grössere Tiefe und ist in der ITähe des Bereichs der grössten Tiefe mit der Fackeldüse verbunden.The main combustion chamber formed between the cylinder head and the piston when it is at top dead center is preferably not symmetrical, but has a greater depth on one side of the center line and is near the area of greatest depth with the torch nozzle tied together.

Die Achse der Fackeldüse schneidet vorzugsweise die Achse des Zylinders, und zwar unmittelbar unter dem Kopfstück des Zylinders in dessen Position am oberen Todpunkt (TDG-top dead centre)·.The axis of the torch nozzle preferably intersects the axis of the cylinder, directly below the head of the cylinder in its position at the top dead center (TDG-top dead center) ·.

In Verbindung mit den Zeichnungen wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:In conjunction with the drawings, an exemplary embodiment is described below of the invention described. Show it:

Fig. 1 in einem Schaubild und teilweise im Querschnitt einen Seitenaufriss, der die wichtigen Teile des erfindungsgemässen Verbrennungsmotors darstellt,Fig. 1 in a diagram and partially in cross section Side elevation showing the important parts of the inventive Internal combustion engine represents

Fig. 2, 3 und 4 Ansichten im Schnitt entlang, den Linien 2-2, 3-3 und 4-4 von Fig. 1,Figures 2, 3 and 4 are sectional views along lines 2-2, 3-3 and 4-4 of Fig. 1,

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5 eine Teilansicht im Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 8,Figure 5 is a partial sectional view taken along line 5-5 of Fig. 8,

Fig. 6 in einem vergrösserten Masstab einen Seitenaufriss eines Teils von Fig. 1, wobei eine oteuerscheibenkopplung zur Verbindung der Drosseldüsen der beiden Vergaser dargestellt wird,6 shows a side elevation on an enlarged scale a part of Fig. 1, with a timing disc coupling for connecting the throttle nozzles of the two carburettors is shown,

Fig. 7 in einem Diagramm den Ablauf des Verbrennungsprozesses des dargestellten Motors,7 shows the sequence of the combustion process in a diagram of the engine shown,

Fig. 8 die Unterseite des Zylinderkopfes über' der Hauptverbrennungskammer, wobei die Position des Plammenkanals oder der Fackeldüse relativ zu den Ventilen der Hauptverbrennungskammer dargestellt wird,8 shows the underside of the cylinder head above the main combustion chamber, the position of the flame duct or the torch nozzle relative to the valves of the main combustion chamber is pictured,

Fig. 9 bis 17 in einer schematischen Darstellung den Arbeitsablauf während des Ansaug-, Verdiehtungs-. und Arbeitstaktes, die die Gemischwolke erzeugen, wobei dargestellt wird, wie die Gemischwolke die allmähliche Verbrennung begünstigt,9 to 17 in a schematic representation the workflow during the suction, compression. and work cycle, which generate the mixture cloud, showing how the mixture cloud promotes gradual combustion,

Fig. 18 in einer graphischen Darstellung den Zusammenhang der Emissionscharakteristiken und des Luft-Treibstoff-Verhältni s se s,18 is a graph showing the relationship between the emission characteristics and the air-fuel ratio s se s,

Fig. 19 in einer graphischen Darstellung eine Auftragung der Zylindergastemperatur über dem Kurbelwinkel und19 shows a graph in a graph the cylinder gas temperature over the crank angle and

Fig. 20 in einem Diagramm, wie die sich erhöhende Belastung des Motors die relativen Gewichte der der Hauptkammer und der Nebenkammer zugeführten Luft beeinflusst.Fig. 20 shows in a diagram how the increasing load on the engine, the relative weights of the main chamber and influences the air supplied to the secondary chamber.

Es wird nun Bezug auf die Fig. 1 bis 4 genommen. Der Verbrennungsmotor besitzt einen oder mehrere Kolben 1, wobei der oder jeder Kolben eine bewegliche Wand der entsprechenden Hauptverbrennungskammer 2 darstellt. Ein Flammenkanal oderReference is now made to FIGS. The internal combustion engine has one or more pistons 1, the or each piston being a movable wall of the corresponding one Main combustion chamber 2 represents. A flame channel or

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eine sogenannte Fackeldüse 3 erstreckt sich zwischen der Haupt verbrennungskammer 2 und einer Hilfsverbrennungskammer 5, wobei letztere mit einer Zündeinrichtung in Form einer Zündkerze 4 ausgestattet ist. Ein zu der Haupt verbrennungskammer 2 führender Einlasskanal 6 wird durch ein.Einlassventil 9 gesteuert und ein zu der Hilfsverbrennungskammer 5 führender Einlasskanal 7 wird durch ein Einlassventil 10 gesteuert. Ein von der .'Hauptverbrennungskammer 2 wegführender Auslasskanal 8 wird durch ein Auslassventil 11 gesteuert. Die drei Ventile 9> 10 und 11 sind im Zylinderkopf angeordnet und werden durch bekannte, eine Nockenwelle enthaltende Einrichtungen betätigt.a so-called torch nozzle 3 extends between the Main combustion chamber 2 and an auxiliary combustion chamber 5, the latter with an ignition device in the form of a Spark plug 4 is equipped. One to the main combustion chamber 2 leading inlet port 6 is through an inlet valve 9 controlled and one to the auxiliary combustion chamber 5 The leading inlet channel 7 is controlled by an inlet valve 10. One leading away from the main combustion chamber 2 Outlet channel 8 is controlled by an outlet valve 11. The three valves 9> 10 and 11 are arranged in the cylinder head and are by known, including a camshaft Facilities operated.

Die durch ein Luftfilter 13 zugeführte Luft wird in einem Hauptvergaser 14 und einem Hilf svergaser 15 mit dem Treibstoff vermischt, und die so erzeugten, trennbaren Gemische strömen durch eine Haupteinlassleitung 16 und ein Hilfseinlassrohr 17. Ein relativ fettes Gemisch wird von dem Vergaser 15 zn dem Einlassrohr 17 geführt. Die Zündkerze 4 zündet das relativ fette Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer 5 und bewirkt, dass eine Flamme durch die Fackeldüse 5 gerichtet wird, um das relativ magere Gemisch in der Hauptverb rennung skammer 2 zu zünden. Die Auspuffgase aus der Hauptverbrennungskammer 2 strömen durch den Auslasskanal 8 und ein Auslass-Einsatz rohr 18 und dienen zur Erwärmung des fetten, brennbaren Gemisches in dem Rohr 17, um eine Treibstoffkondensation an den Wänden des Kanals 7 und der Hilfsverbrennungskammer 5 zu verhindern. Die Auspuffgase aus dem Einsatzrohr 18 strömen durch ein 'Einsatzrohr 19 innerhalb einer AuspuffSammelleitung 21 aus.The air supplied through an air filter 13 is mixed with the fuel in a main carburetor 14 and an auxiliary carburetor 15, and the separable mixtures thus produced flow through a main inlet pipe 16 and an auxiliary inlet pipe 17. A relatively rich mixture is supplied from the carburetor 15 to the Inlet pipe 17 out. The spark plug 4 ignites the relatively rich mixture in the auxiliary combustion chamber 5 and causes a flame to be directed through the torch nozzle 5 in order to ignite the relatively lean mixture in the main combustion chamber 2. The exhaust gases from the main combustion chamber 2 flow through the outlet duct 8 and an outlet insert pipe 18 and serve to heat the rich, combustible mixture in the pipe 17 in order to prevent fuel condensation on the walls of the duct 7 and the auxiliary combustion chamber 5. The exhaust gases from the insert pipe 18 flow out through an insert pipe 19 within an exhaust manifold 21.

Die die Hauptverbrennungskammer 2, die Fackeldüse 3 und die Hilfsverbrennungskammer 5 bildenden Teile sind in Fig. 1 in Form eines Schaubildes dargestellt, und eine tatsächliche Ausführungsform dieser Teile wird in Fig. 5 gezeigt (das Haupteinlassventil 9 wurde aus Gründen der ÜbersichtlichkeitThe main combustion chamber 2, the torch nozzle 3 and the Parts forming the auxiliary combustion chamber 5 are shown in FIG. 1 in the form of a diagram, and an actual embodiment of these parts is shown in Fig. 5 (the Main inlet valve 9 has been made for the sake of clarity

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in ,F-IiJ <· .ri ^yrer^elo ssen) .in, F-IiJ <·. r i ^ yrer ^ elo ssen).

Der Zylinderkopf 23 ist durch hcr):öiniüliche, nicht gezeigte Mittel yn dem Kotorblock 12 befestigt, und die übliche Dichtung 24- ist dazwischen festgeklemmt. Zwischen dem Kopfstück des Kolbens 1 und einer gekrümmten Oberfläche 26, die eine dem Kopfstück des Kolbens gegenüberliegende Ausnehmung in der:) Zylinderkopf 23 darstellt, wird die Hauptverbrennungskammer gebildet- Teile dieser Hauptverbrennungskammer 2 werden durch die Köpfe des Einlassventils 9 und des Auslassventils 11 gebildet. Die Ausnehmung in dem Zylinderkopf ist nicht symmetrisch, sondern hat ihre grösste Tiefe im Bereich der Fackeldüse. Die Ausnehmung hat einen kreisförmigen Rand, der mit der Zylinderbohrung 25 im wesentlichen übereinstimmt.The cylinder head 23 is by hcr): common, not shown Means attached to the Kotorblock 12, and the usual seal 24- is clamped in between. Between the head of the Piston 1 and a curved surface 26, which has a recess opposite the head piece of the piston in the :) cylinder head 23 represents the main combustion chamber Parts of this main combustion chamber 2 are formed by the heads of the inlet valve 9 and the outlet valve 11 are formed. The recess in the cylinder head is not symmetrical, but has its greatest depth in the area of the torch nozzle. The recess has a circular edge that with the Cylinder bore 25 essentially coincides.

Die Hilfsverbrennungskammer 5 wird durch eine dünnwandige, napfähnliche Hülse 29 und eine Zündkerzenausnehmung 28 begrenzt. Der freie Kaum 48 zwischen dem Napf 29 und den Wänden 27 eines Hohlraums in dem Zylinderkopf 23 ist so klein, dass er das Volumen in vernachlässigbarer V/eise beeinflusst. Der Kopf des Einlassventils 10 bildet eine Wand der Hilfsverbrennungskammer 5· Der Napf 29 wird durch einen zwischen wärmeisolierenden Elementen 31 und 32 festgeklemmten Abschlussflansch 30 in seiner Stellung gehalten. Der Napf 29 besitzt eine erste Öffnung 3» die die oben genannte Fackeldüse begrenzt, und eine zweite öffnung J4-, die mit der Zündkerzenausnehmung 28 in Verbindung steht. Eine vergleichsweise grosse öffnung 3a ist in dem Zylinderkopf in der Weise ausgebildet, dass ein Teil des Napfs 29 zur Hauptverbrennungskammer 2 hin unmittelbar freiliegt, was den Vorteil mit sich bringt, dass sich der Napf beim Kaltstart rasch erwärmt.The auxiliary combustion chamber 5 is through a thin-walled, Cup-like sleeve 29 and a spark plug recess 28 limited. The free space 48 between the cup 29 and the walls 27 of a cavity in the cylinder head 23 is so small that it influences the volume to a negligible extent. The head of the intake valve 10 forms a wall of the auxiliary combustion chamber 5 · The bowl 29 is covered by a heat-insulating Elements 31 and 32 clamped end flange 30 held in position. The bowl 29 has a first opening 3 »which delimits the above-mentioned torch nozzle, and a second opening J4- that is connected to the spark plug recess 28 is in connection. A comparatively large opening 3a is formed in the cylinder head in such a way that that part of the cup 29 is directly exposed to the main combustion chamber 2, which has the advantage that the bowl warms up quickly during a cold start.

Wie in den Fig. 9 bis 11 dargestellt, saugt der Ansaugtakt des Kolbens 1 ein fettes Gemisch in die Hilfsverbrennungskammer 5 und durch die Fackeldüse 3 in die Hauptverbrennungskammer 2. Dieses fette Gemisch 60 dringt in das magere, vonAs shown in FIGS. 9 to 11, the intake stroke sucks of the piston 1 a rich mixture into the auxiliary combustion chamber 5 and through the torch nozzle 3 into the main combustion chamber 2. This rich mixture 60 penetrates the lean, of

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de:i Einlasskanal 6 züge führte Gemisch 63 ein. Diese Verteilun-j des fetten Gemisches £".) in das magere Gemisch 63 bildet einen lokalen Bereich 61, der ein massig fettes Gemisch enthält. Diesex1 Zerstreiuingavorgang des fetten Gemisches in das magere Gemisch netzt sich während des ganzen Ansaugtaktes fort. Fig. 11 zeigt den Kolben bei der Annäherung an die untere Todpunktstellung. Dieser lokale, ein massig fettes Gemisch enthaltende Bereich 61 ist fetter als das magere Gemisch 63» jedoch nicht so fett, wie das in die Hilfsverbrennung'skammer J? eingeführte Gemisch 60.de: i inlet port 6 trains introduced mixture 63. This distribu-j of the rich mixture £. ") In the lean mixture 63 forms a local area 61 which contains a moderately rich mixture. Diesex 1 Zerstreiuingavorgang the rich mixture in the lean mixture wets during the whole intake stroke continues. Fig. 11 This local area 61 containing a moderately rich mixture is richer than the lean mixture 63 but not as rich as the mixture 60 introduced into the auxiliary combustion chamber.

Während des in den Fig. 12 und I3 dargestellten Verdichtungstaktes des Kolbens strömt ein Teil des massig fetten Gemisches 61 in der ITähe der Fackel düse 3 zurück durch die Fackeldüse 3 und in die Hilf sverbrenxiungskammer 5· Als Folge davon wird das Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer verglichen mit seiner ursprünglichen Fettigkeit magerer. Wenn sich der Kolben 1 unmittelbar vor der Zündung, wie in Fig. 13 dargestellt, dem oberen Todpunkt nähert, bestehen in den Kammern folgende Gemische:During the compression stroke shown in FIGS. 12 and 13 of the piston flows part of the massively rich mixture 61 in the vicinity of the torch nozzle 3 back through the torch nozzle 3 and into the auxiliary incineration chamber 5 · As a result the mixture in the auxiliary combustion chamber is compared leaner with its original fatness. If the piston 1 is immediately before ignition, as shown in Fig. 13, approaches top dead center, the following mixtures exist in the chambers:

(a) Ein relativ fettes Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer 5 in der Nähe der Zündkerzenelektroden.(a) A relatively rich mixture in the auxiliary combustion chamber 5 near the spark plug electrodes.

(b) Ein mageres Gemisch 63 im grösseren Teil der Hauptverb r en nungsk a mmer 2.(b) A lean mixture 63 in the greater part of the main verb r ening chamber 2.

(c) Ein lokaler Bereich 64 mit einem massig fetten Gemisch, der als Gemischwolke bezeichnet wird.(c) A local area 64 with a massively rich mixture, which is referred to as a mixture cloud.

Die durch einen Funken zwischen den Zündkerzen der Elektroden bewirkte Zündung, zündet das fette Gemisch 62 in der Hilfsverbrennungskammer 5» wenn sich der Kolben 1 in der Nähe des oberen Todpunktes befindet. Die Flamme tritt durch die Fackeldüse 3 in die Hauptverbrennungskammer 2 ein, wie es in Fig. 14 dargestellt wird. Wie in Fig. 15 dargestellt, brennt die Gemischwolke 64 kontinuierlich weiter, während sich der Kolben 1 während des Arbeitstaktes nach unten be-Ignition caused by a spark between the spark plugs of the electrodes ignites the rich mixture 62 in the auxiliary combustion chamber 5 »when piston 1 is near top dead center. The flame passes through that Torch nozzle 3 in the main combustion chamber 2 as it is is shown in FIG. As shown in Fig. 15, the mixture cloud 64 continues to burn continuously while the piston 1 moves downwards during the work cycle

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we^t. Das Verbrennen der Genischwolke 6;;- verursacht eine allmähliche Verbrennung des mageren Gemisches Gy. Das allmähliche Verbrennen setzt eich während des ganzen Arbeitstaktes fort, wie es in den Fig. 16 nnd 17 Gezeigt wird. Das allmähliche, während des ganzen Arbeitstaktes und dnrüberhinaus andauernde Verbrennen hat zwei sehr wichtige' Auswirkungen: Es reduziert erstens die ijpitzentemperatur der Verbrennung in der Weise, dass sie unter den meisten Betriebsbedingungen etwa 1200° C in der Hauptverbrennungskammer nicht überschreitet, und es hält zweitens eine relativ hohe Verbrennungstenperatur von mehr als etwa 800° C während des ganzen Arbeitstaktes und wenigstens eines Teils des Auslasstaktes aufrecht. Die relativ niedrige Spitzentemperatur verringert die NO -Erzeugung sowie wie möglich und die relativ lange Verbrennungsdauer bei einer anhaltend hohen Temperatur von oberhalb etwa 800° C verringert die HC-Erzeugung soweit wie möglich.we ^ t. The burning of the gene cloud 6 ; ; - causes gradual burning of the lean mixture Gy. The gradual burning continues throughout the entire working cycle, as shown in FIGS. 16 and 17. The gradual combustion, which lasts throughout the working cycle, has two very important effects relatively high combustion temperature of more than about 800 ° C. during the entire working cycle and at least part of the exhaust cycle. The relatively low peak temperature reduces NO production as well as possible, and the relatively long duration of combustion at a sustained high temperature above about 800 ° C reduces HC production as much as possible.

Das Volumen der Hilfsverbrennungskammer 5 steht in einer wichtigen Beziehung zu dem Volumen, das die Hauptverbrennungskammer besitzt, wenn sich der Kolben 1 in der oberen Todpunktstellung befindet. Venn das Volumen der Hilfsverbrennungskammer 5 zn gross im Vergleich zum Volumen der Hauptverbrennungskammer 2 ist, kann eine v/irkungsvolle Verbrennung des mageren Gemisches in der Hauptverbrennungskammer nicht erwartet v/erden, da die Grosse der am Ende des Verdichtungstaktes gebildeten Gemischwolke 64 klein sein muss, um das magere Luft-Treibstoff-Gesamtverhältnis aufrechtzuerhalten. Ebenso wird die Fackelenergie zu gross, was zu einer schnellen Verbrennung, einer hohen ßpitzentemperatur und grossen NO -Emissionen führt. Wenn andererseits die Hilfsverbrennungskammer 5 im Vergleich zum Volumen der Hauptverbrennungskammer 2 zu klein ist, wird die Leistung der durch die Fackeldüse 3 gerichteten Fackel so gering, dass das magere Gemisch 63 in der Hauptverbrennungskammer nicht vollständig verbrennt. Die besten Resultate wurdenThe volume of the auxiliary combustion chamber 5 has an important relationship to the volume that the main combustion chamber has when the piston 1 is in the top dead center position. If the volume of the auxiliary combustion chamber 5 is large compared to the volume of the main combustion chamber 2, efficient combustion of the lean mixture in the main combustion chamber cannot be expected, since the size of the mixture cloud 64 formed at the end of the compression stroke must be small, to maintain the overall lean air-fuel ratio. The flare energy is also too great, which leads to rapid combustion, a high peak temperature and large NO emissions. On the other hand, the auxiliary combustion chamber 5 i m compared to the volume of the main combustion chamber 2 is too small, the performance of the directed through the torch nozzle 3 torch is so low that the lean mixture 63 is not completely burned in the main combustion chamber. The best results were

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erzielt, wenn .dos Volumen der Hilfsverbrennunsskammer 5 Zwischen Lj >a und 12 % des Gesamtvolumens der Hi 1 fsverbrennung sk amme r 5 und der Hauptverbrennungskammer 2 mit dem Kolben in der oberen Todpunkt stellung liegt.achieved if .dos the volume of the auxiliary combustion chamber 5 between L j > a and 12% of the total volume of the combustion chamber 5 and the main combustion chamber 2 with the piston in the top dead center position.

Ebenso wird die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Fackeldüse 3 hindurchtretenden Gemisches beim Verdichtungstakt verringert, v/enn die Querschnittsfläche der sich zwischen der Hilfsverbrennungekammer 5 und der Hauptverbrennung skammer 2 erstreckenden Fackeldüse zu gross ist, wodurch die Verteilung des fetten Gemisches geringer wird, und obwohl die Gemischwolke 64 relativ fetter wird, ist ihre Grosse zu klein, um eine wirksame Verbrennung des mageren Gemisches 63 in der Hauptverbrennungskammer 2 hervorzurufen. Wenn andererseits die Querschnittsfläche der Fackeldüse 3 zu klein ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Fackeldüse hindurchtretenden Gemisches so gross, dass das Ausmass der Zerstreuung des Gemisches überraässig gross wird und folglich keine wirkungsvolle Gemischwolke gebildet wird, die zu einer geeigneten Ausbreitung der Verbrennung ausreicht. Die besten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die engste Querschnittsstelle derLikewise, the flow rate of the through the Torch nozzle 3 passing mixture during the compression stroke is reduced when the cross-sectional area between the auxiliary combustion chamber 5 and the main combustion Skammer 2 extending torch nozzle is too big, whereby the distribution of the rich mixture becomes less, and although the mixture cloud 64 becomes relatively richer, is their size is too small to cause effective combustion of the lean mixture 63 in the main combustion chamber 2. On the other hand, if the cross-sectional area of the torch nozzle 3 is too small, the flow velocity becomes of the mixture passing through the torch nozzle so large that the extent of the dispersion of the mixture becomes excessively large and consequently no effective mixture cloud is formed which would lead to a suitable spread the combustion is sufficient. The best results have been obtained when the narrowest cross section is the

2 Fackeldüse 3 zwischen 0,04 bis 0,16 cm pro Kubikzentimeter des Volumens der Hilfsverbrennungskammer liegt.2 torch nozzle 3 between 0.04 to 0.16 cm per cubic centimeter of the volume of the auxiliary combustion chamber.

Zur möglichst weitgehenden Verringerung der HC- und CO-Emission in den Auspuffgasen ist eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des mageren Luft-Treibstoff-Gemisches in der Haupt verbrennungskammer notwendig und dieses Merkmal der im wesentlichen vollständigen Verbrennung wird durch geeignetes Ausrichten der Mittelachse 35 der die Fackeldüse 3 bildenden Bohrung, d. h. durch die Richtung der Mittelachse der beim Betrieb durch die Fackeldüse hindurchtretenden Flamme begünstigt. Gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Achse 35 durch den Mittelpunkt der oberen Kolbenfläche oder durch einen PunktTo reduce HC and CO emissions as much as possible there is essentially complete combustion of the lean air-fuel mixture in the exhaust gases necessary in the main combustion chamber and this feature of essentially complete combustion is obtained by properly aligning the central axis 35 of the bore forming the torch nozzle 3, i. H. through the Favored direction of the central axis of the flame passing through the torch nozzle during operation. Good results have been obtained when the axis 35 is through the center point the upper piston surface or through a point

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unmittelbar darunter hindurchgeht, wobei sich der Kolbon in seiner oberen To dpun lit st ellung befindet.immediately below it, with the Kolbon is in its upper to dpun lit position.

Das VerhältnisThe relationship

Ί _ Gewicht der in die Hilfsverbrennun^skorarrter eingesaugte.'·) Luft A ~ Gewicht der in die Hsuptverbremungskammer ein ge saugt en Luft Weight of the air sucked into the auxiliary combustion chamber

wird durch Vergaser 15 und 14 gesteuert, die in der Weise zusammengekoppelt sind, dass das gewünschte Verhältnis der Luftgewichte für jeden Betriebszustand vom Leerlauf bis Vollgas erzeugt wird. Dieses Verhältnis ändert sich von der Leerlaufstellung zur Vollgasstellung erheblich. Gemäss Fig. 6 ist der Vergaser 15 mit einem durch einen Arm 40 betätigten Drosselventil. 39 ausgestattet. In ähnlicher Weise ist der Vergaser 14 mit einem Drosselventil 41 ausgestattet, das durch einen von einem Kabel 4J ausgehenden Arm 42 betätigt v.'ird. Der Arm 42 besitzt eine Nockenfläche 44, an der die an dem Arm 40 befestigte Exzenterrolle 45 angreift. Eine Feder 46 hält die Eolle 45 in Anlage an die Nockenfläche 44-, Das Verhältnis des Ausmasses der Öffnung des Hilfsdrosselventils 39 im Vergleich zu der öffnung des Hauptdrosselventils 41 wird durch die Form der Nockenfläche 44 bestimmt. In der dargestellten Ausführungsform sind die Winkelbewegungen des Hauptdrosselventils 41 und des Hilfsdrosselventils 39 während der anfänglichen Öffnungsstufen ähnlich. Wenn sich die Öffnung des Hauptdrosselventils 41 jedoch erhöht, verringert sich das Ausmass, mit dem sich die Öffnung des Hilfsdro'sselventils 39 erhöht (siehe Fig. 20).is controlled by carburetors 15 and 14 working in the way are coupled together that the desired ratio of the air weights for each operating condition from idle to Full throttle is generated. This ratio changes significantly from the idle position to the full throttle position. According to 6 is the carburetor 15 with an arm 40 actuated Throttle valve. 39 equipped. Similarly, the carburetor 14 is equipped with a throttle valve 41, which is actuated by an arm 42 extending from a cable 4J. The arm 42 has a cam surface 44 on which engages the eccentric roller 45 attached to the arm 40. A spring 46 holds the roller 45 against the cam surface 44-, The ratio of the extent of the opening of the Auxiliary throttle valve 39 compared to the opening of the Main throttle valve 41 is determined by the shape of the cam surface 44. In the illustrated embodiment, the Angular movements of the main throttle valve 41 and the auxiliary throttle valve 39 during the initial opening stages. When the opening of the main throttle valve 41 however, as it increases, the extent to which the opening of the auxiliary throttle valve 39 increases (see FIG. 20) is decreased.

Beim Arbeiten des Motors und vor allem während des i£>nsaugtaktes wird aus dem Vergaser 14 durch das Einlassventil 9 ein mageres Gemisch in die Hauptverbrennungskammer eingesaugt und gleichzeitig wird aus dem Vergaser 15 durch das Hilfseinlassventil 10 ein fettes Gemisch in die Hilfsverbrennungskammer 5 eingesaugt. Wie oben erviähnt, ist das Luft-Treibstoff-Verhältnis des brennbaren Gemisches in der Hilfs-When the engine is working and especially during the intake stroke a lean mixture is sucked from the carburetor 14 through the inlet valve 9 into the main combustion chamber and at the same time is from the carburetor 15 through the auxiliary inlet valve 10 sucked a rich mixture into the auxiliary combustion chamber 5. As mentioned above, this is the air-to-fuel ratio of the combustible mixture in the auxiliary

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22.107.171 ^ ■ 233510 22.107.171 ^ ■ 233510

verbrennungskammer 5 zum Zündzeitpunkt magerer als das vorher vom Vergaser 15 erzeugte Verhältnis. Andererseits ist das Luft-Treibstoffverhältnis der in der Hauptverhrennungskammer verbleibenden Gemischwolke 64 zuca Zeitpunkt der Verbrennung fetter als das Verhältnis des mageren, von dem Hauptvergaser 14- zugeführten Gemisches 63· Der Inderungsgrad des Luft-Treibstoff-Verhältnisses der Haupt- und Hilfsverbrerinungskammer wird durch die Mengen der mageren und fetten, in die beiden Verbrennungskammern eingesaugten Gemische bestimmt. Um den Verbrennungsmotor qbderzeit mit einem Gemisch des gevriinschten Gesamtverhältnisses von Luft zu !Treibstoff zu betreiben, ist es daher notwendig, den Wert des Öffnungsverhältnisses zwischen dem Haupt drosselventil 41 und dem Hilfsdrosselventil 39 zu verändern, um für unterschiedliche Drosselöffnungen die Menge des in die Haupt- und in die HilfsverbrennungBkammer eingeführten Gemisches zu verändern.Combustion chamber 5 leaner than before at the point of ignition ratio generated by the carburetor 15. On the other hand it is Air-fuel ratio of the main combustion chamber remaining mixture cloud 64 at approx time of combustion richer than the ratio of the lean, from the main carburetor 14- supplied mixture 63 · The degree of change in the air-fuel ratio the main and auxiliary incineration chambers is determined by the quantities of lean and rich mixtures sucked into the two combustion chambers. To run the internal combustion engine with a mixture of overall ratio of air to fuel to operate, it is therefore necessary to adjust the value of the opening ratio between the main throttle valve 41 and the Auxiliary throttle valve 39 to change in order for different Throttle orifices to change the amount of the mixture introduced into the main and into the auxiliary combustion chamber.

Das Öffnungsverhältnis zwischen dem Hauptdrosselventil 41 und dem Hilfsdrosselventil 39 kann folglich in den Bereichen teilweiser Öffnung im wesentlichen konstant gehalten werden,-um eine grosse Gemischwolke "in der Hauptverbrennungskammer zu erzeugen, wodurch eine vollständige Verbrennung des schwer zu zündenden, mageren Gemisches erreicht wird, das in solchen Öffnungsbereichen Restgase enthält. In den Bereichen mit einer weiteren Öffnung des Haupt- und des Hilfsdrosselventils wird eine Vergrösserung der Öffnung des Hilfsdrosselventils 39 im Vergleich zu der des Hauptdrosselventils 41 verringert, um eine im wesentlichen vollständige Verbrennung und eine geringe Spitzentemperatur sicherzustellen, die so wenig HC und NO wie möglich erzeugt.The opening ratio between the main throttle valve 41 and the auxiliary throttle valve 39 can thus be kept substantially constant in the areas of partial opening, -um a large mixture cloud "in the main combustion chamber to produce, thereby achieving complete combustion of the difficult-to-ignite, lean mixture that contains residual gases in such opening areas. In the Areas with a further opening of the main and the auxiliary throttle valve is an enlargement of the opening of the auxiliary throttle valve 39 compared to that of the main throttle valve 41 reduced to substantially complete burn and a low peak temperature ensure that generates as little HC and NO as possible.

Ji.Ji.

Die Verbrennung in der Haupt verbrennungskammer 2 soll ausserordentlich langsam und allmählich ablaufen, und es ist daher notwendig, eine übermässige Turbulenz zu verhindern, um zu vermeiden, dass die Gemischwolke zerstreut wird. Aus diesem Grund hat der durch die Wand 26 begrenzte HohlraumThe combustion in the main combustion chamber 2 is said to be extraordinary are slow and gradual and it is therefore necessary to prevent excessive turbulence, to avoid that the mixture cloud is dispersed. For this reason, the cavity delimited by the wall 26 has

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in dem Zylinderkopf einen sehr grossen Durchmesser, der mit dem Durchmesser der Zylinderbohrung 25 nahezu übereinstimmt. Venn der Kolben den oberen Todpunkt erreicht, ist folglich nur ein sehr geringer "Quetsch"-Bereich vorhanden, aus dem am Ende des Verdichtungstaktes Gas sehr heftig ausgetrieben werden muss. Die Hauptverb rennungskamraer ist .in der V/eise konstruiert und besitzt derartige Abmessungen, dass sehr wenig Turbulenz hervorgerufen wird, und das Merkmal eines sehr kleinen "Quetsch"-Bereichs ist in diesem Zusammenhang wichtig. Darüberhinaus ist die Fackeldüse 3 in der Weise angeordnet, dass das fette, durch sie in die Ilauptverbrennungskammer eingesaugte Gemisch nxGht gründlich mit dem mageren, durch das Einlassventil 9 eingesaugte Gemisch vermischt wird.in the cylinder head a very large diameter, which with the diameter of the cylinder bore 25 almost coincides. When the piston reaches top dead center, there is consequently very little "pinch" area from which at the end of the compression stroke gas has to be expelled very violently. The main fame cam is .in the way is designed and sized to create very little turbulence and has the feature of a very small "squeeze" area is in this context important. Moreover, the torch nozzle 3 is in the way arranged that the fat, through it into the main combustion chamber sucked in mixture nxGht thoroughly with the lean mixture sucked in through the inlet valve 9 is mixed.

Der dünnwandige Napf 29 besitzt einen U-förmigen Querschnitt und ist vorzugsweise aus hitzebeständigem Material, wie z. B. rostfreiem Stahl hergestellt. Er hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 2 mm. Mit Ausnahme der Zündkerzenausnehmung 28 stellt der dünnwandige Napf 29 die äussere Begrenzung der Hilfsverbrennungskammer 5 dar. Der Napf 29 ist in der Weise konstruiert und befestigt, dass er während des Arbeitens des Motors heiss bleibt, da der Napf für den grössten Teil seiner Länge die Wände des Zylinderkopfes 23 nicht berührt, der durch Wasserkanäle 47 gekühlt wird. Der Raum 48 zwischen . dem dünnwandigen Napf 29 und den umgebenden Motorkopfwanden 27 kann wahlweise mit einem geeigneten, wärmeisolierenden Material gefüllt werden. Es wurdeijedoch auch gute Ergebnisse erzielt, wenn dieser Raum leergelassen wurde. Der dünnwandige Napf besitzt eine geringe Wärmekapazität und ist von den Motorwänden in der Weise thermisch isoliert, dass sich der Napf beim Anlassen des Motors sofort erwärmt und danach während des Laufens des Motors auf einer relativ hohen Temperatur gehalten wird. Der heisse Napf verhindert eine Kondensation des durch das Ventil 10 in die Hilfsverbrennungskammer 5 eingelassenen TreibstoffsThe thin-walled cup 29 has a U-shaped cross section and is preferably made of heat-resistant material, such as. B. made of stainless steel. He preferably has one Thickness of about 2 mm. With the exception of the spark plug recess 28, the thin-walled cup 29 constitutes the outer limit of the auxiliary combustion chamber 5. The cup 29 is constructed and fixed in such a way that it can be used during operation of the engine remains hot, since the cup covers the walls of the cylinder head 23 for most of its length not touched, which is cooled by water channels 47. Of the Room 48 between. the thin-walled cup 29 and the surrounding engine head walls 27 can optionally be heat insulating material to be filled. It was, however also achieved good results if this space was left empty. The thin-walled bowl has a low heat capacity and is thermally insulated from the engine walls in such a way that the bowl is immediately removed when the engine is started is heated and then kept at a relatively high temperature while the engine is running. The hot bowl prevents condensation of the fuel admitted into the auxiliary combustion chamber 5 through the valve 10

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und trägt dadurch zur Verringerung der HC-Emissionen beim KeItstart bei.and thereby contributes to the reduction of HC emissions KeItstart at.

Die Auspuffgase besitzen im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor normalerweise eine höhere Temperatur und enthalten einen Sauerstoffüberschuss, so dass sich die Oxidationsreaktionen im Auspuffsystem fortsetzen. Ebenso wird der zu dem Ventil 10 führende Hilfseinlasskanal zum Erreichen einer vollständigeren Verdampfung des Einlassgemisches als bei herkömmlichen Motoren auf einer höheren Temperatur gehalten. Unmittelbar nach dem Starten des Motors erhitzt sich die Auspuffleitung und diese Hitze wird zur Verbesserung der Eigenschaften des der Hilfsverbrennungskammer 5 zugeführten Gemisches verwendet. Um die Temperatur des fetten, brennbaren Gemisches zum Zeitpunkt des Erreichens der Hilfsverbrennungskammer 5 zwisehen 140° C und 350° C zu halten, wird das fette Gemisch unter Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen v/eitergeleitet. Zur Vermeidung einer Frühzündung sollte die Temperatur 350 G nicht überschreiten. Es ist vorteilhaft, die Auspuffleitung und die Einlassleitung für die Hilfsverbrennungskammer 5 als eine Einheit zu bauen, um sie für eine maximale Wärmeübertragung, vor allem unter Kaltstart-Bedingungen so dünn wie möglich auszubilden. Ebenso ist es zur möglichst weitgehenden Verringerung der HC-Emissionen wünschenswert, die Auslasskanäle zu allen Zeitpunkten heiss zu halten. Da sich die Auspuffleitung während des Motorlaufs jedoch auf etwa 800° G erhitzt, verringert sich ihre Festigkeit und sie kann einen mechanischen Schaden erleiden. Ausserdem neigt die Strahlungswärme und die auf die Vergaser übertragene Wärme dazu, den Treibstoff innerhalb der Vergaser kochen zu lassen, was zu einem fehlerhaften Arbeiten des Motors führt.The exhaust gases are usually at a higher temperature than a conventional engine and contain an excess of oxygen so that the oxidation reactions continue in the exhaust system. Likewise, the auxiliary inlet duct leading to the valve 10 to reach a more complete evaporation of the inlet mixture than in conventional engines is kept at a higher temperature. Immediately after starting the engine, the exhaust pipe heats up and this heat is used to improve the properties of that supplied to the auxiliary combustion chamber 5 Mixture used. To the temperature of the rich, flammable mixture at the time of reaching the Auxiliary combustion chamber 5 between 140 ° C and 350 ° C closed hold, the rich mixture will exchange heat with directed to the exhaust gases. To avoid pre-ignition, the temperature should not exceed 350 G. It is advantageous to combine the exhaust pipe and the inlet pipe for the auxiliary combustion chamber 5 as one unit build to make them as thin as possible for maximum heat transfer, especially under cold start conditions. In order to reduce the HC emissions as far as possible, it is also desirable to have the exhaust ducts open to all Keep times hot. However, since the exhaust line heats up to around 800 ° G while the engine is running, its strength is reduced and it can suffer mechanical damage. In addition, the radiant heat tends and the heat transferred to the carburetors tends to boil the fuel inside the carburetors, resulting in incorrect operation of the engine.

Aus diesen Gründen besitzen das Hilfseinlassrohr 17 und das Auslassrohr 18 eine gemeinsame Wand 50, die zur Begünstigung der Wärmeübertragung aus einem relativ dünnen MetallFor these reasons, the auxiliary inlet pipe 17 and 17 have the outlet tube 18 has a common wall 50 which is made of a relatively thin metal to facilitate heat transfer

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hergestellt ist, wie es γ.ώ "be et en in der; I1Mo 1 bis 4 gezeigt XBt. Gemäss !''ig. 2 und 3 wir rl die gerr.einsai'ia V/π η el durch den Zusammenschluss von Teilen der Rohre 17 und hergestellt. Ein relativ öickwtuidigos Gehäuse 51 schliesst die dünnwandiger; W&raeübertragungsrohre 17 und 19 ein und ist durch herkömmliche Mittel an dem Teil de« Zylinderkopfs 23 befestigt, indem sieh die Einlass- und Auslasiikanälc befinden. Dieses Gehäuse schützt die heisren, dünnwandigen Wärmeübcrtragungs-Einsatzi-ohre vor den zerstörenden Vibrationen des riotors und des Fahrzeugs und verringert die Wärmeübertragung auf die Vergaser soweit wie möglich.is made as it γ.ώ "be et en in the; I 1 Mo 1 to 4 shown XBt. According to! '' ig. 2 and 3 we rl the gerr.einsai'ia V / π η el by the amalgamation of Parts of the tubes 17 and 19. A relatively open housing 51 encloses the thin-walled heat transfer tubes 17 and 19 and is attached by conventional means to the portion of the cylinder head 23, where the inlet and outlet ducts are located. thin-walled heat transfer insert ears from the destructive vibrations of the riotor and the vehicle and reduces the heat transfer to the carburettor as much as possible.

Die Stellung der Zündkerze 4 ist so gewühlt, dass sich deren Elektroden 49 ausserhalb des heissen Napfes 29 befinden und ausserhalb des Strömungsweges des fetten Gemisches, das zwischen dem Ventil 10 und dessen unbeweglichem Sitz in das Innere des Napfes 29 eindringt. Auf diese V/eise werden die Elektroden 49 vor der Berührung mit irgendwelchen Treibstofftröpfchen geschützt, die in dem fetten Gemisch enthalten sein können. Auch sind die Zündkerzenelektroden so angeordnet, dass kein unmittelbarer "Sichtlinien"-Weg durch die Fackeldüse 3 und die Napföffnung J4 zu den Elektroden besteht.The position of the spark plug 4 is chosen such that its electrodes 49 are located outside the hot cup 29 and outside of the flow path of the rich mixture between the valve 10 and its immovable seat penetrates into the interior of the cup 29. In this way, the electrodes 49 are removed from contact with any Fuel droplets protected from being in the rich mixture may be included. Also, the spark plug electrodes are arranged so that there is no direct "line of sight" path through the torch nozzle 3 and the bowl opening J4 to the Electrodes.

Auf diese V/eise ruft die starke Strömung, die während des Verdichtungstaktes des Kolbens 1 aus der Hauptverbrennungskammer 2 zu der Hilfsverbrennungskammer 5 gerichtet ist, nicht einen derartig starken Gasstoss hervor, das durch Ausblasen des Funkens zwischen den Elektroden 49 eine Fehlzündung verursacht werden könnte. Die Achse 35 der Fackeldüse 3 ist zum oberen Teil der Hilfsverbrennungskammer 5 gerichtet, während die mit der Zundkerzenausnehmung 28 in Verbindung stehende öffnung 34 ausserhalb dieser Achse liegt. Dementsprechend erzeugt die Zündkerze 4 den Funken ohne wesentliche Gefahr des Ausblasens. Der untere gerundete Teil des Napfs 29 bildet einen Auffangbehälter 67, um alle un-In this way, the strong flow, which during the compression stroke of the piston 1 from the main combustion chamber, calls 2 is directed to the auxiliary combustion chamber 5, does not produce such a strong gas surge that the spark between the electrodes 49 will misfire by blowing out the spark could be caused. The axis 35 of the torch nozzle 3 is directed towards the upper part of the auxiliary combustion chamber 5, while the one with the spark plug recess 28 in Connected opening 34 lies outside this axis. Accordingly, the spark plug 4 generates the spark without any substantial risk of blowout. The lower rounded part of the bowl 29 forms a collecting container 67 to collect all un-

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verdampf ben Treibstofftröpfchen in einem Becken zu sammeln. Solche Ι'Ίϋssigkeitstropfchen können eich beim Anlassen, bevor der Motor v/arm ist, ansammeln und die Tröpfchen werden auf diese Weise daran gehindert, in die Hauptverbrennungskammer 2 zu gelangen und durch unvollständige Verbrennung die HC-Emissionen zu erhöhen.evaporate ben collecting fuel droplets in a basin. Such drops of liquid can be calibrated when starting, before the engine is v / poor, accumulate and the droplets are prevented in this way from entering the main combustion chamber 2 and to increase the HC emissions through incomplete combustion.

Es ist wichtig, dass die kleinste Querschnittsfläche der Fackeldüse 3 grosser ist als die kleinste Querschnittsfläche der Venturi-Eintrittsöffnung 37 in dem Vergaser 15 für die Hilfsverbrennungskammer 5- Wenn der Motor nahezu mit Volllast arbeitet, soll die Menge des fetten, brennbaren der Hilfsverbrennungskammer 5 zugeführten Gemisches durch die Grosse der Venturi-Eintrittsöffnung 37 bestimmt werden, und in ähnlicher Weise soll die Menge des mageren, verbrennbaren der Hauptverbrennungskammer 2 zugeführten Gemisches durch die Grosse der Venturi-Eintrittsöffnung 38 bestimmt sein. An dem Band der Fackeldüse 3 haufen sich nach einiger Betriebszeit Verunreinigungen einschliesslich Kohlenstoff an. Eine Verendung der Fackeldüse 3 durch das Anhäufen von Verunreinigungen einschliesslich Kohlenstoff würde die Menge des fetten, brennbaren Gemisches beschränken, das die Hilfsverbrennungskammer 5 erreichen kann. Diese Beschränkung würde ihrerseits die gegenseitige Abstimmung zwischen dem fetten durch den Vergaser 15 zugeführten Gemisch und dem mageren durch den Vergaser 14 zugeführten Gemisch beseitigen. Die kleinste Querschnittsfläche der Venturi-Öffnung 37 in dem Vergaser 15 wird daher kleiner ausgebildet als die kleinste Querschnittsfläche der Fackeldüse 3.It is important that the smallest cross-sectional area of the torch nozzle 3 is larger than the smallest cross-sectional area the venturi inlet opening 37 in the carburetor 15 for the Auxiliary Combustion Chamber 5- When the engine is working at near full load, the amount of rich, combustible the Auxiliary combustion chamber 5 supplied mixture can be determined by the size of the Venturi inlet opening 37, and similarly, the amount of the lean combustible mixture supplied to the main combustion chamber 2 should be determined by the size of the Venturi inlet opening 38 be. After some operating time, impurities, including carbon, accumulate on the band of the torch nozzle 3. Discharge of the torch nozzle 3 due to the accumulation of impurities including carbon would reduce the risk Limit the amount of rich, combustible mixture that the auxiliary combustion chamber 5 can reach. This restriction would in turn the mutual coordination between the rich mixture supplied by the carburetor 15 and eliminate the lean mixture supplied by the carburetor 14. The smallest cross-sectional area of the Venturi orifice 37 in the carburetor 15 is therefore made smaller than the smallest cross-sectional area of the torch nozzle 3.

Die Übersicht der Fig. 7 zeigt Einzelheiten des Verbrennungsprozesses beim Betrieb eines erfindungsgemässen Motors. Diese Übersicht zeigt für jede Stellung des Kurbelwinkels die Druck- und Temperaturkurven des Verbrennungsgases in der Hauptverbrennungskammer, wenn der Haupt- und Hilfsverbrennungskammer geeignete Luft-Treibstoff-Gemische zugeführtThe overview of FIG. 7 shows details of the combustion process when operating a motor according to the invention. This overview shows for each position of the crank angle the pressure and temperature curves of the combustion gas in the main combustion chamber when the main and auxiliary combustion chambers appropriate air-fuel mixtures supplied

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22.107-171 ■ «ο 233510 I 22.107-171 ■ «ο 233510 I

werden. Die Temperaturwerte gelten für den in l?ig. 5 mit 11G?" bezeichneten Punkt oder dessen Ilachborbereich. Der Punkt A auf der Druckkurve stellt den Anfangspunkt der Ausbreitung des Druckes in die Hauptverbrennungskammer 2 dai', der in der Hilf sverbrennungskanimer 5 nach dem Zünden und Verbrennen des fetten Gemisches erzeugt wird. Dieser Druckanstieg setzt sich bis zum Punkt B fort.will. The temperature values apply to the in l ? ig. 5 11 G "designated point or its Ilachborbereich. The point A on the pressure curve represents? The starting point of propagation of the pressure in the main combustion chamber 2 dai", the sverbrennungskanimer in the auxiliary is produced 5 by the ignition and combustion of the rich mixture. This Pressure rise continues up to point B.

Der Punkt A1 auf der Temperaturkurve entspricht dem Punkt A auf der Druckkurve. Der niedrige Temperaturvert am Punkt A' bedeutet, dass bis zu diesem Punkt die Planmienfront die Hauptverbrennungskammer noch nicht erreicht hat. Der Punkt B1 auf der Temperaturkurve entspricht dem Punkt B auf der Druckkurve, an dem sich die Gastemperatur in der Hauptverbrennung ska nmer erhöht hat, nachdem die Flammenausbreitung aus der Hilfsverbrennungskammer zu der Hauptverbrennungskammer stattgefunden hat. Mit anderen Worten, die Verbrennung in der Hilfsverbrennungskammer 5 ist am Punkt B oder B1 abgeschlossen und die Plammenfront hat sich in die Gemischwolke 64 in der Hauptverbrennungskammer 2 in der Nähe der Fackeldüse 3 ausgebreitet. Die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zum Punkt C des maximalen Druckes ist relativ hoch, was zu einem Temperaturanstieg zwischen den Punkten B' und C' führt . Nach dem Maximalpunkt C, bei dem der Kolben seine Abwärtsbewegung begonnen hat, verringert sich auch der Druck. Die Temperatur steigt jedoch nach dem Punkt C weiter an, was bedeutet, dass das brennbare Gemisch in der Hauptverbrennungskammer 2 die Verbrennung noch nicht abgeschlossen hat, und das restliche Gemisch setzt die allmähliche Verbrennung während der Abwärtsbewegung des Kolbens fort.Point A 1 on the temperature curve corresponds to point A on the pressure curve. The low temperature at point A 'means that up to this point the planmia front has not yet reached the main combustion chamber. Point B 1 on the temperature curve corresponds to point B on the pressure curve at which the gas temperature in the main combustion chamber has increased after the flame has spread from the auxiliary combustion chamber to the main combustion chamber. In other words, the combustion in the auxiliary combustion chamber 5 is completed at point B or B 1 and the plasma front has spread into the mixture cloud 64 in the main combustion chamber 2 in the vicinity of the torch nozzle 3. The combustion rate up to point C of maximum pressure is relatively high, which leads to a temperature rise between points B 'and C'. After the maximum point C, at which the piston has started its downward movement, the pressure also decreases. However, the temperature continues to rise after point C, which means that the combustible mixture in the main combustion chamber 2 has not yet completed combustion, and the remaining mixture continues to burn gradually during the downward movement of the piston.

Der grosse Unterschied in der Verbrennungsgeschwindigkeit unmittelbar vor dem Punkt C verglichen mit der nach dem Punkt C rührt;von dem anderen Luft-Treibstoff-Verhältnis in dem brennbaren Gemisch in der HauptverbrennungskammerThe big difference in the burn rate immediately before point C compared to that after Point C comes from the other air-fuel ratio in the combustible mixture in the main combustion chamber

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<5<5

nahe der Faokeldüse j her. Die Verbrennung in der Hauptverbrennungskammer 2 setzt sich, während der Abwärtsbewegung dos ELo Ib en ε fort und führt zum Tempcrcturmayimun am Punlrt D1 An diesem Punkt der Kolbenbevregung ist das Zylindervoluraen ausserordentlich gross, so dass die Spitzentenperatur der Verbrennung auffallend niedrig gehalten wird im Vergleich zu der eines herkömmlichen Verbrennungsmotors, bei dem das Temperaturmaximum nicht später als 20 bis 30 nach dem oberen Todpunkt erzeugt wird. Der Punkt D1 liegt etwa 90 nach dem oberen Todpunkt.near the Faokeldüse j. The combustion in the main combustion chamber 2 continues during the downward movement dos ELo Ib en ε and leads to the Tempcrcturmayimun at point D 1 that of a conventional internal combustion engine, in which the temperature maximum is generated no later than 20 to 30 after top dead center. The point D 1 is about 90 after the top dead center.

Der Punkt E zeigt den Öffnungspunkt des Auslassventils an. Der Punkt E1 zeigt die entsprechende Temperatur an, die deutlich höher liegt als die bei einem herkömmlichen Viertakt-Verbrennungsmotor. Auffallend ist auch das sehr langsame Absinken der Temperatur nach dem Punkt DJ, was bedeutet, dass das Restgemisch in der Hauptverbrennungskammer 2 während des Auslasstaktes des Kolbens v/eiterbrennt.Point E indicates the opening point of the exhaust valve. The point E 1 shows the corresponding temperature, which is significantly higher than that of a conventional four-stroke internal combustion engine. Also noticeable is the very slow drop in temperature after point D J , which means that the residual mixture in the main combustion chamber 2 burns over during the exhaust stroke of the piston.

Die Temperaturkurve zeigt, dass eine längere Zeitdauer zur Oxidierung der Kohlenwasserstoffe zur Verfügung steht als es in herkömmlichen Motoren möglich ist, und dass das hochtemperaturige Auspuffgas wirkungsvoll zum Vorwärmen des Einlassgemisches und zum Oxidieren der noch unverbrannten Kohlenwasserstoffe in dem Auspuffrohr verwendet werden kann.The temperature curve shows that a longer period of time to Oxidation of hydrocarbons is more available than it is possible in conventional engines, and that high temperature Exhaust gas is effective for preheating the intake mixture and for oxidizing the still unburned Hydrocarbons can be used in the exhaust pipe.

Wenn die relativen Grossen der Hilf sverbrennungskaramer und der Hauptverbrennungskammer und die Grosse der Fackeldüse im Hinblick auf die Hilfsverbrennungskammer einmal gewählt sind, bestimmen folgende Paktoren die Grosse und das Luft-Treibstoff-Verhältnis der Gemischwolke.If the relative sizes of the auxiliary incinerators and the main combustion chamber and the size of the torch nozzle elected once with regard to the auxiliary combustion chamber the following factors determine the size and the air-fuel ratio the mixture cloud.

Gewicht der in die Hilfsverbrennungskammer eingesaugtenWeight of those sucked into the auxiliary combustion chamber

Luftair

Gewicht der in die Haupt verbrennungskammer eingesaugten LuftWeight of air drawn into the main combustion chamber

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22.107.171 ^ 23351022.107.171 ^ 233510

l)i*6 iufii-Troiontoxf-Vorhaltiiin des in die Hilfr.verbreruiurigskaramer eingesaugten Gemisches - α l) i * 6 iufii-Troiontoxf-supply of the mixture sucked into the auxiliary fuel tank - α

Das Luft-Treibstoff-Verbal tr; is dec in die Hauptverbrermun^skairuaer eingesaugten Gemisches - αThe air-fuel verb tr; is dec in the main burners sucked in mixture - α

Wenn R gleich dem VerhältnisWhen R equals the ratio

Gewicht der in die Hilf .^verbrennungskammer eingesaugten Luft Gesamtgewicht der in. beide ii.anm.em eingesaugten Luft Weight of the air sucked into the auxiliary combustion chamber Total weight of the air sucked into the two at a time

angenommen wird, dann ist R =is assumed, then R =

Die Grosse der Gemischwolke wird weitgehend durch das Verhältnis Ä oder R bestimmt und das Luft-Treibstoff-Verhältnis der Gemischwolke unmittelbar vor der Zündung wird hauptsächlich durch α bestimmt.The size of the mixture cloud is largely determined by the ratio A or R and the air-fuel ratio of the mixture cloud immediately before ignition is mainly determined by α.

Bei geringer Belastung soll das Verhältnis H zur Verringerung der HG-Emission relativ gross gemacht werden. Bei grosser Belastung soll das Verhältnis R zur optimalen Regulierung. der NO -Emission klein gemacht werden. Ausserdem können die NO- und HO-Emissionen durch eine geeignete Wahl des Luft-Treibstoff-Verhältnisses der Gemischwolke im Hinblick auf R bei unterschiedlicher Belastung so weit wie möglich verringert werden. Das Luft-Treibstoff-Verhältnis der Gemischwolke wird hauptsächlich durch α bestimmt. D. h., je grosserAt low loads, the ratio H should decrease the HG emission can be made relatively large. At large Load should be the ratio R to optimal regulation. the NO emissions can be made small. In addition, the NO and HO emissions through a suitable choice of the air-fuel ratio the mixture cloud is reduced as much as possible with regard to R under different loads will. The air-fuel ratio of the mixture cloud is mainly determined by α. That is, the larger

α , desto grosser ist das Luft-Treibstoff-Verhältnis der aα, the greater the air-fuel ratio a

Gemischwolke; je kleiner oc_ , desto kleiner ist das Luft-Treibstoff-Verhältnis. Da am wesentlich grosser ist als α , ist die Auswirkung von am auf das Luft-Treibstoff-Verhältnis der Gemischwolke viel schwächer als die von α .Mixture cloud; the smaller oc_, the smaller the air-fuel ratio. Since a m is much larger than α, the effect of a m on the air-fuel ratio of the mixture cloud is much weaker than that of α.

Bei hoher Belastung wird das Verhältnis R klein gemacht, um die NO -Emissionen so weit wie möglich zu verringern. WennWhen the load is high, the ratio R is made small in order to reduce the NO emissions as much as possible. if

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22.107.171 nc* 233510}22,107,171 nc * 233510}

das Verhältnis E sehr klein gemacht wird, soll das Luft-Treibstoff-Verhältnis für die Gemischwolke fett sein, so dass die Plamcienausbreitung in das magere Gemisch, durch Beschleunigung verbessert wird, wodurch grosse HC-Emissionen vermieden worden. Dies wird dadurch erreicht, dass α klein gemacht wird. Wenn das Verhältnis E bei hoher Belastung etwas grosser gemacht -wird, wird die Flanimenausbreitung übermässig beschleunigt. Zur Verringerung der NO -Emission 'ist es daher besser, eine magere Gemischwolke zu haben,the ratio E is made very small, the air-fuel ratio is said to be be rich for the mixture cloud, so that the plasma spreads into the lean mixture, by acceleration is improved, resulting in large HC emissions been avoided. This is achieved by making α small is made. If the ratio E is made somewhat larger at high load, the flanim will spread excessively accelerated. To reduce NO emissions, it is therefore better to have a lean mixture cloud,

d. h. einen grossen Wert von cc . Mit anderen Worten, dasd. H. a large value of cc. In other words, that

Verhältnis E soll bei hoher Belastung kleiner sein als bei geringer Belastung. Es besteht jedoch ein Höchstvrert fürRatio E should be smaller at high loads than at low loads. However, there is a maximum limit for

T?T?

das Verhältnis — unabhängig von der Änderung des Verhältnisses E. BeS einer besonderen Testreihe ergaben sich die besten Emissionswerte, wenn bei dem anerkannten Teststandard, dem eine Fahrgeschwindigkeit von 80,46 km/Stunde (50 Meilen/Stunde) zugrundeliegt, das Verhältnis — zwischen 0,0055 und 0,016 lag. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80,46 kg/Stunde des Kraftfahrzeugs, die im folgenden als Standardtestbedingung bezeichnet wird, überschreitet die Spitzentemperatur in der Hauptverbrennungskammer den Wert von etwa 1200° C nicht.the ratio - regardless of the change in the ratio E. BeS a special series of tests resulted in the best emission values if, with the recognized test standard, based on a driving speed of 80.46 km / hour (50 miles / hour), the ratio - between 0.0055 and 0.016. At a driving speed of 80.46 kg / hour of the motor vehicle, hereinafter referred to as the standard test condition, exceeds the The peak temperature in the main combustion chamber does not exceed about 1200 ° C.

Drückt man die obigen Betrachtungen durch den Treibstoff fluss in die Hilfsverbrennungskammer aus, so erhält man:If you push the above considerations through the fuel flow into the auxiliary combustion chamber, one obtains:

Gfa - E ■ £ - E · Vrt- £
a a.
G fa - E ■ £ - E · Vrt- £
a a.

G~ = Gewicht des der Hilfsverbrennungskammer zugeführten TreibstoffesG ~ = weight of that supplied to the auxiliary combustion chamber Fuel

Gewicht der in die Hilfsverbrennungskammer eingesaugtenWeight of those sucked into the auxiliary combustion chamber

P _ Luft : P _ air :

Gesamtgewicht der in beide Kammern eingesaugten LuftTotal weight of the air sucked into both chambers

G.. = Gesamtgewicht der in beide Kammern eingesaugten Luft α = Luft-Treibstoff-Verhältnis des der Hilfsverbrennungskammer zugeführten GemischesG .. = total weight of the air sucked into both chambers α = the air-fuel ratio of the auxiliary combustion chamber supplied mixture

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μ - volumetrischer Wirkungsgrad μ - volumetric efficiency

•γ = spezifisches G-ewicht der Luft (konstant) V , = Zylinderinhalt
Da ^7 durch die Belastung bestimmt· wird, gilt:
• γ = specific weight of the air (constant) V, = cylinder volume
Since ^ 7 is determined by the load, the following applies:

wobei E. = Ψ[ . γ (dieser Wert ist unter einer gegebenenwhere E. = Ψ [. γ (this value is given below a

Belastungsbedingung konstant)Constant load condition)

Bei einer Geschwindigkeit von 80,46 km/Stunde (Standardtestbedingung) werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn der Treib st of flu ss in die Hilf sverbrennungskanmier pro Einheit des ZyIindervoIumens und pro Zyklus den Wert 5,5 x 10" bis 5,5 χ 10 (Gramm pro cm^ und pro Zyklus) besitzt.At a speed of 80.46 km / hour (standard test condition) the best results are obtained when the fuel flows into the auxiliary combustion chamber pro Unit of the cylinder volume and the value per cycle 5.5 x 10 "to 5.5 χ 10 (grams per cm ^ and per cycle) owns.

Zur Verringerung der HC-Emissionen soll bei geringer Belastung die Gemischwolke grosser gemacht werden als unter grosser Belastung. Wenn das Verhältnis E ausreichend gross gemacht wird, ist die Flammenausbreitung gut, und zur Verringerung der ITO -Emissionen soll die Gemischwolke relativ mager sein. Wenn das Gemisch zu mager ist, brennt es natürlich nicht. Da jedoch das Verhältnis R bei geringer Belastung wesentlich grosser ist als bei hoher Belastung, ist·In order to reduce the HC emissions, it should be used at low loads the mixture cloud can be made larger than under heavy loads. If the ratio E is sufficiently large is made, the flame spread is good, and reducing of the ITO emissions, the mixture cloud should be relatively lean. Of course, if the mixture is too lean, it will burn not. However, since the ratio R is significantly greater at low loads than at high loads,

R
das Verhältnis ■— grosser als bei hoher Belastung.
R.
the ratio ■ - greater than with a high load.

aa a a

Wenn für eine geringe Belastung ein etwas kleineres Verhältnis R gewählt wird, soll das Luft-Treibstoff-Verhältnis der Gemischwolke klein (kleines α ) gemacht werden, um dieIf a somewhat smaller ratio R is selected for a low load, the air-fuel ratio should be the mixture cloud can be made small (small α) in order to reduce the

R Flammenausbreitung zu unterstützen. Für das Verhältnis —R to support flame spread. For the relationship -

bei geringer Belastung ergab sich ein optimaler Wert, und im Leerlauf erhält man die besten Ergebnisse, wenn dasthe optimal value was found at low load, and the best results were obtained at idle if that

Verhältnis — zwischen 0,013 und 0,030 liegt, aRatio - is between 0.013 and 0.030, a

- 26 409846/0248 - 26 409846/0248

22.107-171 ^ 233510}22.107-171 ^ 233510}

Dennoch ist die im Leerlauf benötigte Kraft sogar für Hotore mit dem gleichen Zylinderinhalt entsprechend der konstruktion- der beweglichen Teile und der Anzahl und der Bauart der Zubehörteile, die durch den Motor betätigt werden, verschieden» D. h., die Verbrennungstemperatur im Leerlauf ändert sich für die verschiedenen Motore erheblich. Unter Leerlaufbedingungen ist es daher manchmal besser, die Gemischwolke sogar auf Kosten einer grösseren ITO -Emission gross zu machen, oder das Luft-Treibstoff-Verhältnis der Gemischwolke klein zu machen (nämlich — gross zu machen), um grosse HC-Emissionen zu vermeiden. a Wenn auf diese Weise die HC-Emission auf Kosten der Ή0 -Emission verringert wird, ist es manchmal angebracht, — = O»O35 zu macnen·Nevertheless, the power required at idle is different even for hotors with the same cylinder capacity according to the design of the moving parts and the number and type of accessories that are actuated by the engine »That is, the combustion temperature changes at idle for the different engines considerably. Under idle conditions it is therefore sometimes better to make the mixture cloud large even at the expense of a larger ITO emission, or to make the air-fuel ratio of the mixture cloud small (namely - make it large) in order to avoid large HC emissions. a If in this way the HC emission is reduced at the expense of the Ή0 emission, it is sometimes appropriate to macnen - = O »O35 ·

a Ra R

man dies in Betracht zieht, liegt der Bereich für — imtaking this into account, the range for - im

Leerlauf zwischen O,01J und 0,035. a Idle between 0.01J and 0.035. a

Wenn die Vergasereinstellung in der oben beschriebenen Weise durchgeführt wird, kann
2 und 6 gewählt werden.
If the carburetor adjustment is carried out in the manner described above, then
2 and 6 can be selected.

durchgeführt wird, kann für oc_ ein geeigneter Wert zwischenis carried out, a suitable value for oc_ can be between

Solange das Luft-Treibstoff-Ge samt verhältnis fest ist, steht das Verhältnis — in einer konstanten Beziehung zu dem Verhältnis ^- .a As long as the total air-fuel ratio is fixed, the ratio is - in a constant relationship to the ratio ^ -. a

Änderungen der Bauart und des Zylinderinhalts der Motore ändern das Luft-Treibstoff-Gesamt verhältnis α+, unter den verschiedenen Belastungsbedingungen nicht sehr. Der Vergaser soll in der Weise eingestellt werden, dass α^ im Leerlauf dem stöchiometrischen Gemischverhältnis nahekommt und bei hoher Belastung, wenn eine Überwachung der NO -Emission notwendig ist, magerer ist als im Leerlauf. Für jede Belastung kann daher — durch den Ausdruck fa wiederge-Changes in the design and the cylinder capacity of the engines change the total air-fuel ratio α +, not very much under the various load conditions. The carburetor should be set in such a way that α ^ when idling comes close to the stoichiometric mixture ratio and is leaner at high load, when monitoring of the NO emissions is necessary, than when idling. For each load can therefore - represented by the expression fa

Gft G ft

geben werden. Die gewünschte saubere Verbrennung kann dadurch erreicht werden, dass die Öffnung des Hilfsdrosselventils im Verhältnis zur öffnung des Hauptdrosselventilswill give. The desired clean combustion can be achieved by opening the auxiliary throttle valve in relation to the opening of the main throttle valve

- 27 -409846/0248 - 27 - 409846/0248

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

22.107.171 -3 o-jocmi22.107.171 - 3 o-jocmi

in der Weise eingestellt v/ird, dass unter allen BeIa-adjusted in such a way that under all conditions

cfrin^cibö Silica-agent ein optimaler V/ert für fa erholten wird.cfrin ^ cibö silica agent an optimal value for fa recovered.

Gft G ft

Me optimalen Bereiche für fa sind folgende:Me optimal ranges for fa are the following:

Gft G ft

Leerlauf 0,20 - 0,55Idle 0.20-0.55

80,467 Ion/Stunde (Standardtest-80.467 ion / hour (standard test

bedingung) 0,10 - 0,30condition) 0.10 - 0.30

Vollast 0,06 - 0,18Full load 0.06 - 0.18

Die in den Fig. 18 und 19 dargestellten Diagramme vergleichen die Merkmale herkömmlicher Viertakt-Verbrennungsmotoren mit Kerzenzündung mit erfindungsgemässen Motoren. Fig. 18 vergleicht die NO^.-, HC- und CO-Erzeugung herkömmlicher Motoren mit der erfinuangsgemässer Motoren. Fig. 19 zeigt, wie herkömmliche Motore mit herkömmlichen Verbrennungseigenschaften eine hohe Spitzentemperatur des im Zylinder vorhandenen Gases'hervorrufen, und wie erfindungsgemäss Motore eine wesentlich geringere ßpitzentemperatur hervorrufen. Ausserdem ist zu sehen, dass die HC-Reaktionszone für einen herkömmlichen Motor zeitlich wesentlich kürzer ist als die HC-Reaktionszone erfindungsgemässer Motore.Compare the graphs shown in Figs the characteristics of conventional four-stroke internal combustion engines with spark ignition with motors according to the invention. Fig. 18 compares the NO ^, HC and CO production of conventional ones Engines with the engines according to the invention. Fig. 19 shows how conventional engines with conventional combustion characteristics have a high peak temperature in the cylinder existing gas, and as according to the invention motors cause a significantly lower peak temperature. It can also be seen that the HC reaction zone for a conventional engine is much shorter in time than that HC reaction zone of motors according to the invention.

Bei einem als Beispiel tatsächlich gebauten und erfindungsgemäss betriebenen Motor wurden folgende Abmessungen und sonstigen Daten verwendet und folgende Temperaturen gemessen:In the case of a motor actually built and operated according to the invention as an example, the following dimensions and other data was used and the following temperatures were measured:

Anzahl der Zylinder 4Number of cylinders 4

Zylinderdurchmesser 84 mmCylinder diameter 84 mm

Kolbenhub 88 mmPiston stroke 88 mm

Zylinderdnhalt insgesamt 1950*7 cm^Cylinder volume in total 1950 * 7 cm ^

Volumen cfer Hauptverbrennungs- ^Volume cfer main combustion ^

kammer (Vm) 62,5 cm/chamber (V m ) 62.5 cm /

Volumen der Hilfsverbrennungs-Volume of auxiliary combustion

kammer (V ) 4,2chamber (V) 4.2

- 28 -- 28 -

409846/0248
BAD ORIGINAL
409846/0248
BATH ORIGINAL

Querechnittsfläche der Fackeldüse an derCross-sectional area of the torch nozzle on the

enget en Stelle (jf. ) 0,503narrow point (if any) 0.503

Kompressionsverhältnis 8,3 :18.3: 1 compression ratio

Maximale Spitzentemperatur unter Standardtestbedingungen ca. 1200 CMaximum peak temperature under standard test conditions approx. 1200 C

Maximale Temperatur der AuspuffgaseMaximum temperature of the exhaust gases

bei Vollast ' 900° Cat full load '900 ° C

Luft-Treibstoff-Gesamtverhältnis beiTotal air-fuel ratio

Vollast 18,5Full load 18.5

. Luft-Ti-eibstoff-Ge samt verhältnis im Leerlauf 15>5. Air-Ti-pulp-total ratio in Idle 15> 5

Luft-Treibstoff-Verhältnis des fettenAir-to-fuel ratio of the rich

Gemisches im Leerlauf und bei Vollast (<xo) 3,0 Luft-Treibstoff-Verhältnis des magerenMixture at idle and at full load (<x o ) 3.0 air-fuel ratio of the lean

Gemisches bei Vollast (am) 20,6Mixture at full load (a m ) 20.6

Luft-Treibstoff-Verhältnis des magerenAir-fuel ratio of the lean

Gemisches im Leerlauf (cc ) * 23i3Mixture at idle (cc) * 23i3

Durchgeführte physikalische Untersuchungen an erfindungsgemässen Automobilmotoren haben gezeigt, dass die NO-, HC- und C0-Emissionen in den Auspuffgasen wesentlich unterhalb den Maximalwerten liegen, die für 1975 durch das United States Environmental Protection Agency entsprechend dem Clean Air Act in 40 CFR Part 85 zugelassen werden, das die Messung der Auspuff-Emissionen unter den folgenden Bedingangen enthältI Der Motor wird kalt gestartet, allmählich auf eine Geschwindigkeit von 45 km/Stunde beschleunigt, auf dieser Geschwindigkeit für 15 his 20 Sekunden gehalten, allmählich auf 25 km/Stunde verlangsamt, auf diese Geschwindigkeit für 10 bis 15 Sekunden gehalten, allmählich auf eine Maximalgeschwindigkeit von 60 km/Stunde beschleunigt und dann allmählich bis zum Leerlauf verlangsamt und angehalten, wobei der ganze Ablauf I30 Sekunden dauert. Der Motor wird dann entsprechend einer Strecke von 80 467 km betrieben, bevor der gleiche Test wiederholt wird. Die Maximalwerte (g/1,6094 km) für 1975 sind:Physical investigations carried out on automobile engines according to the invention have shown that the NO, HC and CO emissions in the exhaust gases are significantly below the maximum values approved for 1975 by the United States Environmental Protection Agency in accordance with the Clean Air Act in 40 CFR Part 85 which contains the measurement of the exhaust emissions under the following conditions I The engine is started cold, gradually accelerated to a speed of 45 km / hour, held at this speed for 15 to 20 seconds, gradually decelerated to 25 km / hour, held at this speed for 10 to 15 seconds, gradually accelerating to a maximum speed of 60 km / hour, then gradually slowing down to idling and stopping, the entire process lasting 130 seconds. The engine is then run for a distance of 80,467 km before repeating the same test. The maximum values (g / 1.6094 km) for 1975 are:

- 29 -- 29 -

403S4S/0248403S4S / 0248

22.107.17122.107.171

HG CO NC)HG CO NC)

0,410.41

5,40 3,005.40 3.00

409846/0248409846/0248

Claims (1)

22.107.171 3/ j0> 22.107.171 3 / j0> P a t ent an s ρ r ü c heP at ent an s ρ r ü c he Viertakt-Verbrennungsmotor, insbesondere ein. solcher gemäss der deutschen Patentanmeldung P 22 59 286, mit wenigstens einem einen Kolben aufnehmenden Zylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Zylinder eine teilweise durch den Kolben begrenzte Hauptverbrennungskammer (2), eine mit einer Zündeinrichtung (4) ausgestattete und mit der HauptYerbrennungskammer über einen Flammenkanal O) in Verbindung stehende Hilfsverb rennungstammer (5) aufweist, wobei die Hilfsverbrennungskammer wesentlich kleiner ist als die Hauptverbrennungskammer und durch eine dünnwandige Hetallhülse (29) begrenzt wird, in deren Wand eine den Flammenkanal (3) darstellende öffnung ausgebildet ist, sowie eine Einrichtung für die Zuführung eines relativ mageren Luft-Treibstoff-Gemisches in die Hauptverbrennungskammer und eine Einrichtung für die Zuführung eines verhältnismässig fetten Luft-Treibstoff-Gemisches in die Hilfsverbrennungskammer aufweist, wobei die Hauptverbrennungskammer, die Hilf sverbrennungskammer und der Flammenkanal in der Weise zueinander angeordnet sind und derartige Abmessungen besitzen, dass beim Arbeiten des Motors während jedes Ansaugtaktes und folgenden Verdichtungstaktes ein massig fettes Luft-Treibstoff-Gemisch in der Hauptverbrennungskammer nahe dem Flammenkanal' gebildet wird, wodurch bewirkt wird, dass das Gemisch in der Hauptverbrennungskammer nach dem Zünden auf allmähliche Weise verbrennt, und zwar im wesentlichen über den ganzen Arbeitstakt des Kolbens hin und mit einer niedrigen Spitzentemperatur der Verbrennung.Four-stroke internal combustion engine, in particular one. such according to the German patent application P 22 59 286, with at least one cylinder receiving a piston, characterized in that the or each cylinder has a main combustion chamber partially defined by the piston (2), one equipped with an ignition device (4) and with the main combustion chamber above a flame channel O) related auxiliary verb separation chamber (5), wherein the auxiliary combustion chamber is much smaller than the main combustion chamber and has a thin-walled metal sleeve (29) is limited, in the wall of which an opening representing the flame channel (3) is formed, and means for supplying a relatively lean air-fuel mixture to the main combustion chamber and a device for supplying a relatively rich air-fuel mixture having in the auxiliary combustion chamber, wherein the The main combustion chamber, the auxiliary combustion chamber and the flame channel are arranged in such a way as to one another are and have such dimensions that when the engine is working during each intake stroke and the following compression stroke a massively rich air-fuel mixture is formed in the main combustion chamber near the flame channel, thereby causing that the mixture in the main combustion chamber burns gradually after ignition, in the essentially over the entire working cycle of the piston and with a low peak combustion temperature. 2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (29) von der sie umgebenden Wand (27) eines Hohlraums, der zu ihrer Aufnahme in dem Zylinder-2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sleeve (29) from the surrounding wall (27) a cavity which is used to receive them in the cylinder - 31 409846/0248 - 31 409846/0248 22.107.171 '22,107,171 ' kopf dient, einen Abstand hat.head serves, has a distance. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (29) im. wesentlichen napffönnig ausgebildet ist und durch einen sich um ihren Rand erstreckenden Plansch (JC)) festgeklemmt ist.3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that that the sleeve (29) in. essentially cup-shaped and is clamped by a splash (JC)) extending around its edge. 4, Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse in ihrer V/and eine zweite Öffnung (34) aufweist, die eine Verbindung zwischen der Zündeinrichtung (4) und dem Inneren der Hülse herstellt.4, internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sleeve has in its V / and a second opening (34) which is a connection between the ignition device (4) and the interior of the sleeve. 5·. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung (4) eine Zündkerze ist, dass die zweite öffnung (34) nicht mit der ersten öffnung (3) fluchtet, und dass die Elektroden (49) der Zündkerze ausserhalb des Strömungsweges des Luft-Treibstoff-Gemisches in die Hilfsverbrennungskammer angeordnet sind.5 ·. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that that the ignition device (4) is a spark plug, that the second opening (34) does not coincide with the first Opening (3) is aligned, and that the electrodes (49) of the spark plug are outside the flow path of the air-fuel mixture are arranged in the auxiliary combustion chamber. 6. Verbrennungsmotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptverbrennungskammer und das Kopfstück des Kolbens (1) in der Weise ausgebildet sind, dass die Turbulenz in der Hauptverbrennungskammer während des Ansaug- und Verdichtungstaktes soweit wie möglich verringert wird.6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the main combustion chamber and the head piece of the piston (1) in the Wise designed that the turbulence in the main combustion chamber during the intake and Compression stroke is reduced as much as possible. 7· Verbrennungsmotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Hilfsverbrennungskammer (5) zwischen 5 % und 12 % des Gesamtvolumens dieser Kammer und der Hauptverbrennungskammer (2), wenn sich der Kolben in der oberen Todpunktstellung befindet,liegt, und dass die kleinste Querschnittsfläche des Flammenkanals (3) zwischen 0,047 internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the volume of the auxiliary combustion chamber (5) is between 5% and 12% of the total volume of this chamber and the main combustion chamber (2) when the piston is in the upper Dead center is located, and that the smallest Cross-sectional area of the flame channel (3) between 0.04 2
und 0,16 cm pro Kubikzentimeter des Volumens der Hilfsverbrennungskammer liegt.
2
and 0.16 cm per cubic centimeter of the volume of the auxiliary combustion chamber.
- 32 409846/0248 - 32 409846/0248 22.107.17122.107.171 8. Verbrennungsmotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die üpitzentemperatur der Verbrennung unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors nicht mehr als 1200° G beträgt.8. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the peak temperature of the combustion under certain operating conditions of the engine is not more than 1200 ° G. 9· Verbrennungsmotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungstemperatur in der Hauptverbrennungskammer unter bestimmten Betriebsbedingungen über den ganzen Arbeitstakt hin nicht unter etwa 800 0 sinkt.9 internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion temperature in the main combustion chamber under certain operating conditions does not drop below about 800 0 over the entire work cycle. 10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8 oder 9i dadurch gekennzeichnet,' dass die bestimmten Betriebsbedingungen das Merkmal aufweisen, dass ein den erfindungsgemässen Verbrennungsmotor enthaltendes Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 80,46 km/Stunde fährt.10. Internal combustion engine according to claim 8 or 9i, characterized in that ' that the specific operating conditions have the feature that the inventive Motor vehicle containing an internal combustion engine travels at a speed of 80.46 km / hour. 11. Verbrennungsmotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen für die Zuführung eines verhältnismässig mageren Gemisches in die Haupt ve rbrenriungskammer und eines verhältnismässig fetten Gemisches in die Hilfsverbrennungskammer einen entsprechenden ersten (14) und zweiten (15) Vergaser enthalten, von denen jeder eine Venturi-Einlassöffnung (37, 38) und ein Drosselventil (39, 41) aufweist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Flammenkanals (3) grosser ist als die kleinste Querschnittsfläche der Venturi-Einlassöffnung des Vergasers (15)·11. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the devices for Feeding a relatively lean mixture into the main combustion chamber and one relatively rich mixture in the auxiliary combustion chamber a corresponding first (14) and second (15) Carburetors included, each of which has a venturi inlet port (37, 38) and a throttle valve (39, 41), the smallest cross-sectional area of the Flame channel (3) is larger than the smallest cross-sectional area of the venturi inlet opening of the carburetor (15) 12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (40, 42, 44, 45 und 46), die dazu dient, die üffnungs- und Schliessbewegungen beider Drosselventile gleichzeitig, aber in unterschiedlichem, relativem Ausmass zwischen der Leerlauf- und der Volllaststellung zu steuern.12. Internal combustion engine according to claim 11, characterized by a control device (40, 42, 44, 45 and 46) which serves to control the opening and closing movements of both Throttle valves at the same time, but in different ways, to control relative extent between the idle and the full load position. - 33 409846/0248 - 33 409846/0248 22.207.171 ·22,207,171 15· Verbrennungsmotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18) zua Verleiten der Auspuffgase aus der Hauptverbrennungskammer, wobei diese Einrichtung in Wärmeaustauschbeziehung mit der Einrichtung (17) für die Zuführung des fetten Gemisches angeordnet ist.15 internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized by means (18) for a diverting the exhaust gases from the main combustion chamber, this facility being in heat exchange relationship with the device (17) for the supply of the rich mixture is arranged. 14. Arbeitsverfahren eines Viertakt-Verbrennungsniotors der wenigstens einen einen Kolben aufnehmenden Zylinder enthält, wobei der oder jeder Zylinder eine teilweise durch den Kolben begrenzte Ilauptverbrennungskammer, eine mit einer Zündeinrichtung ausgestattete und mit der Hauptverbrennungskammer über einen Flammenkanal in Verbindung stehende Hilfsverbrennungskammer aufweist, wobei die Hilfsverbrennungskammer wesentlich kleiner ist als die Hauptverbrennungskammer und durch eine dünnwandige Metallhülse begrenzt wird, in deren Wand eine den Flammenkanal darstellende Öffnung ausgebildet ist, sowie eine Einrichtung zur Zuführung eines verhältnismässig mageren Luft-Treibstoff-Gemisches in die Ilauptverbrennungskammer und eine Einrichtung für die Zuführung eines verhältnismässig fetten Luft-Treibstoff-Gemisches in die Hilfsverbrennungskammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Arbeiten des Motors während jedes Ansaugtaktes und folgenden Verdichtungstaktes in der Nähe des Flammenkanals ein massig fettes Luft-Treibstoff-Gemisch gebildet wird, wodurch bewirkt wird, dass beim Zünden das Gemisch in der Hauptverbrennungskammer in einer allmählichen Weise verbrennt, und zwar im wesentlichen über den ganzen Arbeitstakt des Kolbens hin und mit einer niedrigen Spitzentemperatur der Verbrennung. 14. Working method of a four-stroke combustion engine of the includes at least one piston receiving cylinder, the or each cylinder being a partial the main combustion chamber delimited by the piston, a equipped with an ignition device and connected to the main combustion chamber via a flame channel has standing auxiliary combustion chamber, wherein the auxiliary combustion chamber is significantly smaller than the main combustion chamber and through a thin-walled one Metal sleeve is limited, in the wall of which an opening representing the flame channel is formed, as well as a device for feeding a relatively lean air-fuel mixture into the main combustion chamber and a device for supplying a relatively rich air-fuel mixture in the auxiliary combustion chamber, characterized in that that when the engine is working during each intake stroke and the following compression stroke in the A massively rich air-fuel mixture is formed near the flame channel, which causes when igniting the mixture in the main combustion chamber burns in a gradual manner, essentially over the entire stroke of the piston every now and then with a low peak combustion temperature. 15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptverb rennung skammei* während des Ansaug- und Verdichtungstaktes die Turbulenz soweit wie möglich ver-15 · The method according to claim 14, characterized in that in the main combustion skammei * during the intake and Compression stroke reduce the turbulence as much as possible - 34 —- 34 - 409846/0248409846/0248 22.107.171 55"22,107,171 55 " ringert vdrd, um den schichtförmigen Aufbau des in die Verbrennungskammer eingeführten Gemisches zu begünstigen.ringert vdrd, to the layered structure of the in the Combustion chamber introduced mixture to favor. 16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 151 dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gewichtes der während jedes Ansaugtaktes der Ilauptverbrennungskammer zugeführten Luft zu dem Gewicht der während jedes Ansaugtaktes der Hilfsverbrennungskammer zugeführten Luft erhöht wird, wenn sich die Belastung des llotors erhöht.16. The method according to claim 14 or 151, characterized in that that is the ratio of the weight of the fuel supplied to the main combustion chamber during each intake stroke Air to the weight of the air supplied to the auxiliary combustion chamber during each intake stroke is increased as the load on the motor increases. 17· Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gewichtes des während jedes Ansaugtaktes der Hauptverbrennungskammer zugeführten Treibstoffes zu dem Gewicht des während jedes Ansaugtaktes der Hilfsverbrennungskammer zugeführten Treibstoffes erhöht wird, wenn sieh die Belastung des Kotors erhöht.17 · The method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the ratio of the weight of the during each intake stroke of the fuel supplied to the main combustion chamber to the weight of the during each intake stroke of the auxiliary combustion chamber supplied Fuel increases when the load on the kotor increases. 18. ' Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17 j dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gewichtes des während jedes Ansaugtaktes der Hilfsverbrennungskammer zugeführten Treibstoffes zu dem Gesamtgewicht des während jedes Ansaugtaktes beiden Verbrennungskammern zugeführten Treibstoffes sich für bestimmte Betriebsbedingungen in folgender Weise ändert:18. 'The method according to any one of claims 14 to 17 j thereby characterized in that the ratio of the weight of the during each intake stroke of the auxiliary combustion chamber supplied fuel to the total weight of the two combustion chambers during each intake stroke supplied fuel changes for certain operating conditions in the following way: . Leerlauf · 0,20 - 0,55. Idle · 0.20-0.55 Vollast 0,06 - 0,18.Full load 0.06 - 0.18. 19- Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Hilfsverbrennungskammer zwischen 5 % und 12 % des Gesamtvolumens dieser Kammer und der Haupt verbrennungskammer, wenn sich der Kolben in seiner oberen Todpunktstellung befindet, liegt, und dass die kleinste Querschnittsfläche des19- The method according to any one of claims 14 to 18, characterized characterized in that the volume of the auxiliary combustion chamber between 5% and 12% of the total volume of this chamber and the main combustion chamber, if the Piston is in its top dead center position, and that the smallest cross-sectional area of the p Flammenkanals zwischen 0,04 und 0,16 cm pro Kubik-Flame channel between 0.04 and 0.16 cm per cubic - 35 409846/0248 - 35 409846/0248 22.107.17122.107.171 ^^**"Zentit^cfnr "des Volumens der Hilfsverbreimungslrarnnier beträgt.^^ ** "Centit ^ cfnr" of the volume of the auxiliary broadening margins amounts to. 20. Verfahren nach einem dei· Ansprüche 14 bis 19, da du reih gekennzeichnet, dass die Kpitzentemperatur der Verbrennung unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors den Wert von etwa 1200° G nicht überschreitet.20. The method according to any one of claims 14 to 19, since you lined up marked that the peak temperature of combustion does not exceed a value of approximately 1200 ° G under certain engine operating conditions. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungstemperatur in der Hauptverbrennungskammer unter bestimmten Betriebsbe-21. The method according to any one of claims 14 to 20, characterized in that the combustion temperature in the Main combustion chamber under certain operating conditions . dingungen des Kotors während des Arbeitstaktes nicht unter etwa 800° C sinkt.. conditions of the Kotor during the work cycle drops below about 800 ° C. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Betriebsbedingungen das Merkmal aufweisen, das ein den erfindungsgemässen Motor enthaltendes Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 80,46 km/ötunde fährt.22. The method according to claim 20 or 21, characterized in that the specific operating conditions the Have feature that is the inventive Motor vehicle containing the engine is traveling at a speed of 80.46 km / hour. - 36 409846/Ü248 - 36 409846 / Ü248 3>3> LeerseiteBlank page
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