DE2409160A1

DE2409160A1 - Fackelgezuendete brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2409160A1
Application number: DE2409160A
Authority: DE
Inventors: Meroji Nakai; Shoji Tange
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2409160C2; GB1426992A; US3908618A; JPS49111035A; FR2219305A1; FR2219305B1; JPS5245849B2

Description

Dl PL.-I NG. A. GRUNECKER DR.-ING. H. KINKELDEY DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. kauf ινξγ oftechn> Patentanwälte D_r. κ. Schumann

Dipl.-Ing. P. Jakob

MÜNCHEN 22 Maximilianslraße 43 !""Hin 2971 00/296744 Te! :gramme Monopol München Telex 05-28380,

P 7911

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED No. 2, Takara-maehi, Kanagawa-ku Yokohama City, Japan

Fackelgezündete Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine fackelgezündete Brennkraftmaschine

Aufgrund der hohen Verbrennungstemperatur in einem Hauptbrennraum und einer Vorkammer einer Brennkraftmaschine

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werden sowohl im Hauptbrennraum als auch der Vorkammer Stickoxide durch die Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft erzeugt. Stickoxide sind giftig, und die Verminderung ihrer Konzentration in den Abgasen einer Brennkraftmaschine ist in einigen Ländern Gegenstand der Gesetzgebung und von Gesetzgebungsvorhaben. Um die Bildung von Stickoxiden zu verhindern, ist eine herkömmliche, fackelgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Rezirkulations- bzw. Rückströmleitung versehen, die von einem Abgassystem, beispielsweise von dessen Auspuffleitung, zu einer Ansaugleitung führt, durch die normalerweise Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einen Hauptbrennraum strömt, damit ein Teil des Abgases in den Hauptbrennraum zurückgeführt und mit der.Luft oder dem Luft-Kraftstoff-Gemisch gemischt wird. Bei einem solchen Motor kann während eines Verdichtungshubes ein Teil des Abgases aus dem Hauptbrennraum in die Vorkammer eintreten. Aufgrund konstruktionsbedingter Eigenschaften des Motors ist es jedoch kaum möglich, eine geeignet Menge von Abgas in die Vorkammer zurückzuführen und gleichzeitig das Verhältnis von Abgas zur übrigen Ladung innerhalb des Hauptbrennraumes optimal zu gestalten. Daher kann nicht erwartet werden, dass eine herkömmliche, fackelgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine die Konzentration von Stickoxiden wesentlich vermindert, ohne dass gleichzeitig die Konzentration unverbrannter Bestandteile, zu denen Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid gehört, erhöht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der angegebenen Art mit einem verbesserten Abgasrezirkulationssystem zu versehen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch einen Zylinder mit einem darin hin- und hergeheniverschiebbaren Kolben, einem Zylinderkopf, der zusammen mit dem Zylinder und dem Kolben einen Brennraum begrenzt, eine erste Ansaugleitung für einen Anteil eines brennbaren Gemischs, die in den Brennraum mündet, eine zweite Ansaugleitung für einen Anteil des brennbaren Gemischs, die in eine Vorkammer mündet, die im Zylinderkopf ausgebildet ist und in der sich eine Zündeinrichtung befindet ι wobei die Vorkammer mit dem Brennraum über einen-verengten Kanal verbunden ist, eine Abgasleitung, die vom Brennraum zur umgebenden Atmosphäre führt, eine erste Rückströmleitung, die von der Abgasleitung in die erste Ansaugleitung führt und in die ein erst© Ventil eingefügt ist, und eine zweite Rückströmleitung, die von der Abgasleitung in die zweite Ansaugleitung führt und in die ein zweites Ventil eingefügt ist, wobei das erste und zweite Ventil auf die Motorbelastung in der W_eise ansprechen, dass das erste Ventil nur bei Motorbetrieb unter hoher Last öffnet, damit Abgas in den Brennraum zurückgeführt wird, und dass das zweite Ventil nur bei Motorbetrieb unter mittlerer und hoher Last öffnet, damit Abgas in die Vorkammer zurückgeführt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es

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zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt

durch eine erfindungsgemäss ausgebildete, fackelgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine; und

Fig. 2 einen der Fig. ί ähnlichen

Schnitt durch eine andere erfindungsgemässe, fackelgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine.

Aus Gründen der Einfachheit ist in Fig. 1 lediglich eine Zylinderanordnung einer fackelgezündeten Brennkraftmaschine dargestellt, obwohl der Motor in der Regel mit mehreren, im wesentlichen identischen Zylinderanordnungen ausgestattet ist, die in einem einstückigen Block zusammengefasst sind.

Wie die Zeichnung zeigt, umfasst der Motor einen Zylinder 10, einen in der Bohrung des Zylinders 10 hin- und hergehend verschiebbaren Kolben 12 sowie einen Zylinderkopf 14, der oberhalb des Kolbens 12 angebracht ist, so dass in herkömmlicher Weise ein Hauptbrennraum 16 gebildet wird. Der Zylinderkopf 14 ist mit einer Vorkammer 18 versehen, die mit dem Hauptbrennraum 16 über einen engen Kanal 20 in Verbindung steht und in der eine Zündeinrichtung angeordnet ist, beispielsweise eine Zündkerze 22. Der Motor weist ferner ein Haupteinlassventil 24, ein Hilfseinlass-

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ventil 26 sowie ein nicht dargestelltes Auslassventil auf; diese Ventile werden in herkömmlicher Weise geöffnet und. geschlossen. Ferner sind eine erste bzw. Hauptansaugleitung 28 für einen Anteil des brennbaren Gemischs sowie eine zweite bzw. Hilfsansaugleitung 30 für einen Anteil des brennbaren Gemischs vorgesehen. Die Hauptansaugleitung 28 führt von einem nicht dargestellten Luftfilter über das Haupteinlassventil 24 in den Hauptbrennraum 16, während die Hilfsansaugleitung 30 über das Hilfseinlassventil 26 von einem fett eingestellten Vergaser 32, der ledigblich schematisch angedeutet ist, in die Vorkammer 18 führt.· Es ist wesentlich, dass das Volumen der Vorkammer 18 40 % bis 80 % des Volumens des Hauptbrennraumes 16 beim oberen Totpunkt des Kolbens 12 beträgt. Es ist möglich, dass anstelle des Vergasers 32 eine Kraftstoff-Einspritzdüse verwendet wird, die in die Hilfsansaugleitung 30 mündet« Da der zuvor beschriebene Motor allgemein bekannt ist,', wird eine Beschreibung von dessen Wirkungsweise aus Gründen der Einfachheit weggelassen.

Um Abgas wja&er dem Hauptbrennraum 16 zuzuführen, ist eine erste Rückströmleitung 34 so angeordnet, dass sie vom Abgassystem, beispielsweise von dessen Abgas- oder Auspuffleitung, in die Hauptansaugleitung 28 führt. Zur Rückführung von Abgas in die Vorkammer 18 führt eine zweite Rückströmleitung 36 von der Auspuffleitung in die Hilfsansaugleitung 30. Die erste Rückströmleitung 34 ist mit einem ersten Strömungssteuerventil 38 versehen, das so ausgebildet ist, dass es nur dann öffnet, wenn der Motor unter starker Last betrieben wird. Die zweite Rückströmleitung 36 ist nut

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einem zweiten Ströraungssteuerventil 40 versehen, das so ausgebildet ist, dass es nur dann öffnet, wenn der Motor unter mittlerer und hoher Last, betrieben wird. Das erste und zweite Strömungssteuerventil 38 bzw. 40 sprechen auf die Motorbelastung an, indem beispiels-weise der Unterdruck im Ansaugsystem erfühlt>wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Motor unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten darin, dass die Vorkammer ein Volumen im Bereich von 5 % bis 50 % des Volumens des Hauptbrennraumes 16 beim oberen Totpunkt des Kolbens 12 hat und dass ein mager eingestellter Vergaser 42 in der Hauptansaugleitung 28 vorgesehen ist, von dem aus dem Hauptbrennraum 16 über das Haupteinlassventil 24 ein mageres Gemisch zugeführt wird.

Bei den beiden anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten, fackelgezündeten Brennkraftmaschinen sind während des Betriebes ohne Last (Leerlauf) und bei niedriger Geschwindigkeit und geringer Last beide Ventile 38 und 40 geschlossen, so. dass eine Rückführung von Abgas in den Hauptbrerinraum 16 bzw. die Vorkammer 18 verhindert wird, damit es zu keiner Fehlzündung oder Auslöschung der Flamme kommt. Da während dieser Betriebszustände des Motors die Verbrennungstemperatur sowohl im Hauptbrennraum 16 als auch in der Vorkammer 18 niedrig ist, ist die Bildung von Stickoxiden vernachlässigbar. Während eines Betriebes des Motors mit mittlerer Last ist das zweite Ventil 40 geöffnet, so dass ein Rückströmung von Abgas in die Vorkammer 18 erfolgt, damit ein übermässiger Temperaturanstieg in dieser verhindert wird. Daher wird die Bildung

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von Stickoxid während dieses Betrxebszustandes des Motors vermindert. Ferner.ist während dieses Betriebszustandes des Motors die Verbrennungstemperatur im Hauptbrennraum 16 nicht so hoch, dass eine Rückführung von Abgas in den Hauptbrennraum erforderlich ist. Während des Betriebes des Motors unter hoher Last sind beide Ventile 38 und 40 geöffnet, damit Abgas sowohl in den Hauptbrennraum 16 als auch die Vorkammer 18 zurückgeführt wird.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die Erfindung zu einer Verminderung der Konzentration von.Stickoxiden im Abgas ohne gleichzeitige Erhöhung der Konzentrationen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid im Abgas führt, da dann, wenn es erforderlich ist, richtige Mengen von Abgas getrennt in 'die Vorkammer 18 und den Hauptbrennraum 16 eingespeist werden.

Patentansprucht

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Claims

P. a tentanspruch

Fackelgezündete Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Zylinder (10) mit einem darin hin- und hergehend verschiebbaren Kolben (12), einem Zylinderkopf (14), der zusammen mit dem Zylinder und dem Kolben einen Brennraum (16) begrenzt, eine erste Ansaugleitung (28) für einen Anteil eines brennbaren Gemisches, die in den Brennraum mündet, eine zweite Ansaugleitung (30) für einen Anteil des brennbaren Gemisches, die in eine Vorkammer (18) mündet, die im Zylinderkopf ausgebildet ist und in der sich eine Zündeinrichtung (22) befindet, wobei die Vorkammer mit dem Brennraum über einen verengten Kanal (20) verbunden ist, eine Abgasleitung, die vom Brennraum zur umgebenden Atmosphäre führt, eine erste Rückströmleitung (34), die von der Abgasleitung in die erste Ansaugleitung (28) führt und in die ein erstes Ventil (38) eingefügt ist, und eine zweite Rückströmleitung, die von der Abgasleitung in die zweite Ansaugleitung führt und in die ein zweites Ventil (40) eingefügt ist, wobei das erste und zweite Ventil auf die Motorbelastung in der Weise ansprechen, dass das erste Ventil nur bei Motorbetrieb unter hoher Last öffnet, damit -Abgas in den Brennraum zurückgeführt wird, und dass das zweite Ventil nur bei Motorbetrieb unter mittlerer und hoher Last öffnet, damit Abgas in die Vorkammer zurückgeführt wird.

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