DE2409160C2 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Fackelzündung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art.

Bei einer solchen, aus der US-PS 36 33 553 bekannten Hubkolbenbrennkraftmaschine wird das in der zu dem Hauptansaugkanal führenden Abgasrückführleitung angeordnete erste Ventil so gesteuert, daß es zur Abgasrückführung geöffnet .wird, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Ausgangsleistung abgebenden Betriebszustand befindet. Während des Leerlaufbetriebs ist dieses erste Ventil dagegen geschlossen. Bei der bekannten Brennkraftmaschine wird dabei das zurückgeführte Abgas mit Brennstoff in einer Wärmetauscherkammer gemischt, um den zugeführten Brennstoff zu erwärmen und mindestens teilweise zu verdampfen, wonach das Abgas-Brennstoff-Gemisch der Zündkammer dauernd und dem Hauptansaugkanal nur über das erste gesteuerte Ventil zugeführt wird. In dem zur Zündkammer führenden Hilfsansaugkanal, in dem die zweite Abgasrückführleitung mündet, ist ein zur Zündkammer führendes Rückschlagventil vorgesehen, das nur beim Ansaughub des Kolbens geöffnet wird, um ein Abgas-Luft-Brennstoff-Gemisch in die Zündkammer anzusaugen. Dieses Ventil kann aber auch nach Maßgabe der Steuerung des ersten Ventils positiv gesteuert werden. Durch diese Betriebsweise der Abgasrückführung wird die Verbrennungstemperatur vermindert, um damit auch die Emmision von Stickoxyden zu verringern.

Außerdem ist es bei Brennkraftmaschinen mit Abgasrückführung allgemein bekannt, mit Hilfe einer Steuerung die Abgasrückführung bei einer niedrigen Belastung der Brennkraftmaschine zu unterbinden, da bei einem solchen Betriebszustand im Brennraum der Brennkraftmaschine bereits erhebliche Abgasmengen zurückbleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art so weiterzubilden, daß beim Leerlaufbetrieb bzw. einer niedrigen Belastung der Brennkraftmaschine keine Fehlzündungen auftreten.

Bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Mit Hilfe des weiteren gesteuerten Ventils in der zur Zündkanimer führenden Abgasrückführleitung wird sichergestellt, daß beim Leerlauf bzw. einem Betriebszustand niedriger Last der Brennkraftmaschine auch an die Zündkammer kein Abgas zurückgeführt wird, das

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60 bei einem solchen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zur Unterbindung bzw. Ausiöschung einer in der Zündkammer auszubildenden Flamme führen könnte. Bei Betriebszuständen mittlerer Belastung der Brennkraftmaschine wird das weitere Ventil dagegen geöffnet, um Abgas an die Zündkammer zurückzuführen, während das in der in den Hauptansaugkanal führenden Abgasrückführleitung vorgesehene erste gesteuerte Ventil noch geschlossen bleibt. Dieses Ventil wird erst bei einem Betriebszustand hoher Belastung der Brennkraftmaschine geöffnet, um in bekannter Weise die Temperatur innerhalb des Hauptbrennraums herabzusetzen, wodurch die Abgabe schädlicher Stickoxyde stark verringert wird.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine fackelgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine; und

F i g. 2 einen der F i g. 1 ähnlichen Schnitt durch eine andere 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 Zyliiideranordnungen 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 Zündkammer 18 versehen, die mit dem Hauptbrennraum 16 über einen engen Kanal 20 in Verbindung steht und in der eine Zündkerze 22 angeordnet ist. Der Motor weist ferner ein Haupteinlaßventil 24, ein Hilfseinlaßventil 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 lediglich schematisch angedeutet ist, in die Vorkammer 18 führt. Es ist wesentlich, daß das Volumen der Zündkammer 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 wieder 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 Zündkammer 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 mit einem zweiten Strömungssteuerventil 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 Strömungssteuer ventil 38 bzw. 40 sprechen auf die Motorbelastung an, indem beispielsweise der Unterdruck im Ansaugsystem erfühlt wird.

Der in F i g. 2 dargestellte Motor unterscheidet sich von dem in F i g. 1 dargestellten darin, daß die Zündkammer 18 ein Volumen im Bereich von 5% bis ι ο 50% des Volumens des Hauptbrennraumes Ib 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 is zugeführt wird.

Bei den beiden anhand der F i g. 1 und 2 erläuterten, fackelgezündeten Brennkraftmaschinen sind während des Betriebes ohne Last (Leerlauf) und bei niedriger Geschwindigkeit und geringer Last beido Ventile 38 und 2ü 40 geschlossen, so daß eine Rückführung von Abgas in den Hauptbrennraum 16 bzw. die Vorkammer 18 verhindert wird, damit es zu keiner Fehlzündung oder Auslöschung der Flamme kommt. Da während dieser Betriebszustände des Motors die Verbrennungstempe- 2ϊ ratur sowohl im Haupt'urennraum 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 eine Rückströmung von Abgas in die Vorkammer 18 erfolgt, damit ein übermäßiger Temperaturanstieg in dieser verhindert wird. Daher wird die Bildung von Stickoxid während dieses Betriebszustandes 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 gegebene Anordnung 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Fackelzündung und Abgasrückführung in die Zündkammer und in den Hauptbrennraum mit je einer Abgasrückfahrleitung in den Hilfsansaugkanal und den Kauptansaugkanal, wobei die Abgasrückführleitung in den Hauptansaugkanal ein erstes gesteuertes Ventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres gesteuertes Ventil (40) in der zur Zündkammer (18) führenden Abgasrückführleitung (36) vorgesehen ist, das erst bei mittleren Lastzuständen öffnet, und daß das erste Ventil (38) so gesteuert ist, daß es erst bei einem hohen Lastzustand öffnet.