DE2401509C3

DE2401509C3 - Brennkraftmaschine mit Hauptkammer und Vorkammer

Info

Publication number: DE2401509C3
Application number: DE2401509A
Authority: DE
Inventors: Martin 7157 Sulzbach Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-12
Filing date: 1974-01-12
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2401509A1; DE2401509B2

Description

24 Ol 509

schnitt.

Es bezeichnet α den gesamten Brennraum, al die Hauptkammer, b die Vorkammer, 61 den Vor- und Hauptkammer verbindenden Bereich, c den in die Vorkammer eintauchenden Kolben, el Arbeitskolben, d Vorkammerzylinder, e Steuerkur/e, / Steuerscheibe, g Gestänge, gl Nachstelleinrichtung von g, h Hebel, i Hubscheibenwelle, k Hubscheibe, / Hubstange, m Drallspur, η Boden von c, nl Boden von el, ο Boden von b, öl Zylinderkopffläche, ρ Arbeitszylinder, qu Steuerwulst, r Steuerspur, s Quetschfläche, u und «1 Hilfs-Einlaßventile, ν und vl Zündraum, χ Achse des Arbeitskolbens el, xl Achse des Kolbens c, y Zündkerze, sv Einlaßventil, wl Auslaßventil.

Zur Regelung des Volumens des Brennraumes a wird das Volumen der Vorkammer b mittels des Kolbens c im Vorkammerzylinder d je nach Ladung der Brennkraftmaschine in den Leerlauf-, Teil- und Vollastbereichen verändert. Dabei wird in Verbindung mit der Betätigung der Drosselklappe des Vergasers oder des Stellhebels der Einspritzpumpe (durch Hand- oder Fußhebel) die Steuerung des Kolbens c durch die Steuerkurve e der Steuerscheibe / über das Gestänge g mit Nachstelleinrichtung gl bewirkt. Dies geschieht mit Hilfe des Hebels A, der drehbar gelagerten Hubscheibenwelle i, der Hubscheibe (Exzenter) k und der an c und k angelenkten Hubstange L Die Wirkung von k und / auf c kann auch durch ein Schraubhubstück erreicht werden. Die Steuerkurve e ist so gestaltet, daß durch den Kolben c die Regelung des Brennraum-Volumens derart erfolgt, daß in allen Betriebsphasen der Brennkraftmaschine eine vorteilhafte Brennraumgröße und ein Verdichtungsdruck für eine geeignete Flammen-Geschwindigkeit und intensive Verbrennung zwecks Kraftstoff-Ersparnis und Erzielung schadstoffarmer Abgase bewirkt wird. Die Betätigung der Steuerscheibe / kann durch eine zusätzliche Vakuum-, Pneumatik- oder Hydro-Hilfseinrichtung unterstützt werden. Des weiteren wird mittels einer Drallspur m im Kolbenboden η oder Boden ο der Vorkammer b oder dem Boden nl des Arbeitskolbens el oder in der Zylinderkopffläche öl die Drehung der Ladung um die Achse jc des Arbeitszylinders ρ erreicht. Auch kann der Boden η oder ο sowie nl oder öl durch Steuerwulst qu oder Spur r derart gestaltet werden, daß eine Turbulenz der Ladung bewirkt wird. Dieses wird auch durch die Quetschfläche s unterstützt. Der Boden η des Kolbens c wird bei Erfordernis derart mit Hohlräumen gestaltet, daß eine Kühlung durch Kühlwasser, Kiihlöl oder durch

das Schmieröl der Brennkraftmaschine möglich ist. Die Achse xl des Kolbens c wird koaxial, parallel oder aber auch im Winkel zur Achse χ des Arbeitskolbens el angeordnet.

Der Einlaß eines Luftmangelgemisches (fetten

ίο Kraftstoff-Luft-Gemisches) wird durch das Hilfseinlaßventil u oder ul über den Zündraum ν oder die Vorkammer und den Zündraum vl gesteuert.

Arbeitsweise:

1. Saughub (I. Takt)

Das über das Hilfseinlaßventil u oder ul angesaugte Luftmangelgemisch wird mit dem über das Haupteinlaßventil w angesaugte luftreiche Kraftstoff-Luft-Gemisch vermischt.

ao 2. Kompressionshub (II. Takt)

Am Ende des Kompressionshubs sind miteinander verkettete unterschiedliche Gemisch-Zustände in den Brennräumen vorhanden. Ein Luftmangelgemisch an der Zündkerze ν (im Zündraum ν oder vl) im Anschluß ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit optimalen Luftverhältnissen der Vorkammer b, anschließend ein luftreiches Kraftstoff-Luft-Gemisch über die Vorkammeröffnung bl zur Hauptkammer al hin.

3. Zündung

Im Zündkammerbrennraum ν oder vl wird das Luftmangelgemisch sicher durch den Funken der Zündkerze y gezündet.

4. Expansionshub (III. Takt)

Die Flammen- bzw. Durchbrenngeschwindigkeit wird von den Gemisch-Zuständen sowie durch n, nl oder o, öl mittels m, qu, r oder u und der Quetschfläche s beeinflußt und weitgehend durch die Brennraum-Regelung bedingt, wodurch niedrigster Kraftstoff-Verbrauch bei geringsten Schadstoff-Anteilen in den Abgasen erzielt wird.

5. Ausschub (IV. Takt)

Der Ausschub erfolgt über das Auslaßventil wl bei einem zweckmäßigen Zurückbleiben von Restgasen im Brennraum α (durch Kolben c regelnd beeinflußt).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

24 Ol 509 Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit Gemischansaugung und Zeitpunkt-Fremdzündung, bei welcher der Brennraum eine teilweise vom Arbeitskolben begrenzte Hauptkammer und eine mit einer Zündkerze versehene Vorkammer sowie einen die beiden Kammern verbindenden Bereich aufweist, die Hauptkammer über ein Einlaßventil mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch und die Vorkammer über ein Hilfseinlaßventil mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch beschickbar ist und der verbindende Bereich so gestaltet ist., daß das über ihn austretende aktive Verbrennungsgas eine DraHbewegung oder Turbulenz der Ladung in der Hauptkammer verursacht, dadurch gekennzeichnet,daß mittels zumindest eines in die Vorkammer (fa) eintauchenden bewegbaren Kolbens (c) ki Anpassung an die Betriebsbedingungen der Maschine das Volumen der Vorkammer veränderbar ist, daß der Boden («) des in die Vorkammer eintauchenden Kolbens (c) und eine Verlängerung ( o) der Begrenzungswand der Vorkammer den die Kammern verbindenden Bereich definieren und einander derart zugewandt sind, daß die Formgebung zumindest des Bodens oder der Verlängerung der Begrenzungswand die DraHbewegung oder Turbulenz der Ladung in der Hauptkammer verursacht.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Kolbens (c) durch eine Steuerkurve (e) einer Steuerscheibe (/) über ein Gestänge (g) mit Nachstelleinrichtung (gl), einen Hebel (A), eine drehbar gelagerte Hubscheibenwelle (t), eine Hubscheibe (Exzenter k) und eine am Kolben und der Hubscheibe angelenkte Hubstange (/) bewirkt wird.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Drallspur (m) im Kolbenboden (n) oder Boden (o) einer Verlängerung der Begrenzungswand der Vorkammer (b), gegebenenfalls auch im Boden (nl) des Arbeitskolbens (el) oder in der Zylinderkopffläche (öl) die Drehung der Ladung um die Achse (a) des Arbeitszylinders (p) bewirkt wird.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (n) oder der Boden (o) der Verlängerung der Begrenzungswand, gegebenenfalls auch der Boden (nl) des Arbeitskolbens (el) bzw. die Zylinderkopffläche (öl) eine Steuerwulst (qu) oder Spur (r) bzw. Quetschfläche (s) aufweist.

5. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (xl) des Kolbens (c) zweckmäßig koaxial, parallel oder auch im Winkel zur Achse (x) des Arbeitskolbens (el) angeordnet ist.

6. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Luftmangelgemisches mittels des Hilfseinlaßventils (m, wl) in einen bzw. über einen Zündraum (ν oder wl) erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Gemischansaugung und Zeitpunkt-Fremdzündung, bei welcher der Brennraum eine teilweise vom Arbeitskolben begrenzte Hauptkammer und eine mit einer Zündkerze versehene Vorkammer sowie sinen die Kammern verbindenden Bereich aufweist, die Hauptkammer über ein Einlaßventil mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch und die Vorkammer über ein Hilfseinlaßventil mit einem fetten Kraftstoff-ίο Luft-Gemisch beschickbar ist und der verbindende Bereich so gestaltet ist, daß das über ihn austretende aktive Verbrennungsgas eine DraHbewegung oder Turbulenz der Ladung in der Hauptkammer verursacht.

Eine solche Maschine ist durch die DE-AS 1171670 bekannt. Dabei wird der verbindende Bereich von der Vorkammer zur Hauptkammer durch düsenartige Kanäle hergestellt, wobei das Brennraum-Volumen der Vorkammer und der Hauptkam-

ao mer — von der Bewegung des Arbeitskolbens und der hierdurch bedingten Volumenänderung der Hauptkammer abgesehen - konstant bleibt. Weiterhin sind Vorkammer-Einspritz-Brennkraftmaschinen sowie Brennkraftmaschinen mit Gemischansaugung und mit

as mit Zündkerze ausgestatteter Vorkammer bekannt, deren Verdichtungsverhältnis durch Volumen-Änderung z. B. der Vorkammer in Stufen oder über den ganzen Leerlauf- und Lastbeieich bestimmt wird, bei welchen aber eine Durchströmung des Vorkammer-Brennraumes mit Frischgas nicht erfolgt, sondern günstigstenfalls eine Umkehrströmung zustande kommt (AT-PS 144756). Dabei ist die Formgebung des Vorkammer und Hauptkammer verbindenden Bereichs durch die Gestalt eines das Vorkammervolumen bestimmenden und dieses beim Anlassen der Maschine verringernden bewegbaren Kolbens so gewählt, daß ein Spalt entsteht, der beim Überschieben von Luft aus der Hauptkammer in die Vorkammer eine Verwirbelung der Luft und des in die Vorkammer eingespritzten Kraftstoffs in der Vorkammer hervorruft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit Schichtladung eingangs umrissener Gattung zu schaffen, die im Betrieb bei erheblicher Kraftstoffeinsparung weitestgehende Schadstofffreiheit der Abgase bewirkt.

Die Erfindung besteht darin, daß mittels zumindest eines in die Vorkammer eintauchenden bewegbaren Kolbens in Anpassung an die Betriebsbedingungen der Maschine das Volumen der Vorkammer veränderbar ist, daß der Boden des in die Vorkammer eintauchenden Kolbens und eine Verlängerung der Begrenzungswand der Vorkammer den die Kammern verbindenden Bereich definieren und einander derart zugewandt sind, daß die Formgebung zumindest des Bodens oder der Verlängerung der Begrenzungswand die DraHbewegung oder Turbulenz der Ladung in der Hauptkammer verursacht.

Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungsbeispielen beschrieben.

Die Zeichnung zeigt die Brennkraftmaschine schematisch einschließlich der Arbeitsweise. Dabei bedeutet:

Fig. 1 Saughub, Fig. 2 Kompressionshub, Fig. 3 Zündung, Fig. 4 Expansionshub, Fig. 5 Ausschub, Fig. 6 Zylindcrkopf-Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig.

7 Zylinderkopf-Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig.

8 Zylinder-Quer-