DE2410508A1 - Leitungssystem zur zufuehrung von kraftstoff-luftgemisch und zur abfuehrung von abgasen an einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Leitungssystem zur zufuehrung von kraftstoff-luftgemisch und zur abfuehrung von abgasen an einer verbrennungskraftmaschine

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Description

Patentanwälte Dipl.■ Irre. F.
Dipl.-Ing. H-Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr.K.Fincke
D1PL.-ING. F. A.WeιCKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber
^41UbUo
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
HONDA GIKEN KOGXO KABUSHIKI KAISHA
5, 5-chome, Yaesu, Chuo-ku, Tokio 104/Japan
Leitungssystem zur Zuführung von Kraftstoff-Luftgemisch und zur Abführung von Abgasen an einer Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein· Leitungssystem zur Zuführung von Kraftstoff-Luftgemisch und zur Abführung von Abgasen an einer Verbrennungskraftmaschine mit Hauptverbrennungskammern sowie damit über jeweils einen Flammkanal verbundenen Hilfsverbren-, nungskammern·
Beim Betrieb einer derartigen Maschine wird ein mageres Kraftstoff -Luftgemisch der oder jeder Hauptverbrennungskammer und ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch der oder ^eder Hilfsverbrennungskammer zugeführt. Es ist wünschenswert,' die Wärme der Abgase dazu auszunutzen, das magere, den Hauptverbrennungskammern zugeführte Gemisch und auch das fette, den Hilfsverbrennungskammern zugeführte Gemisch zu erhitzen. Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Leitungssystem zu schaffen, das diese Erwärmung der zugeführten Gemische gestattet und konstruktiv einfach aufgebaut ist, so daß es wirtschaftlich hergestellt werden kann.
Ein Leitungssystem der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Haupt-
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zuführungskammer, die über eine Hauptzuführungsleitung Hauptverbrennungskammer mit einem mageren Kraftstoff-Luftgemisch versorgt, durch eine Hilfszuführungskammer, die über eine Hilfszuführurigsleitung jede Hilfsverbrennungskammer mit * einem fetten Kraftstoff-Luftgemiseh versorgt, durch eine in einem dickwandigen Gehäuse mit Abstand zu dessen Wandung angeordnete dünnwandige, metallene Abführungsanordnung, die eine an die jeweilige Hauptverbrennungskammer angeschlossene Abgasleitung und eine an diese angeschlossene Abgaskammer bildet und mit einer öffnung auf eine öffnung des Gehäuses ausgerichtet ist, und durch ein den öffnungen 'zugeordnetes, zur Zuführungsanordnung gehörendes Wärmeübertragungselement.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zuführungsanordnung als ein einstückiges Gußelement ausgeführt und hat einen angegossenen Aufsatz, der den Vergaser für das magere Gemisch trägt, sowie einen angegossenen Aufsatz, der den Vergaser für das fette Gemisch trägt. Ferner sind separate Kanäle zur Zuführung mageren Gemische und fetten Gemische an die Hauptverbrennungskammern und Hilfsverbrennungskammera angeschlossen. Außerdem können wärmeaufnehmende Flächen zur Aufheizung der beiden Gemische vorgesehen sein, die deren Verdampfung gewährleisten und die Ausbildung von Kraftstofftröpfchen minimal halten.
Für die Abführung der Abgase ist vorzugsweise ein geteiltes Gehäuse vorgesehen, das die dünnwandige Abführungsanordnung enthält. Diese ist innerhalb des Gehäuses so gelagert, daß sie sich durch Einwirkung der thermischen Ausdehnungskräfte gegenüber dem Gehäuse bewegen kann. Sie ist in dem geteilten Gehäuse mit Befestigungselementen im Bereich der aufeinander ausgerichteten öffnungen aufgehängt, so daß ihre Eintrittsund Austrittsstellen sich durch thermische Deformation unabhängig voneinander bewegen können. Ein Leitblech innerhalb der
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Abführungsanordnung leitet die heißen Abgase zu den aufeinander ausgerichteten öffnungen und auf die wärmeaufnehmenden Flachen der Zuführungsanordnung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Lei-
• tungssystems nach der Erfindung, Fig. 2 den Schnitt 2-2 aus Fig. 1 unter Darstellung nur einer
Hälfte der symmetrischen Anordnung, Fig. 3 eine Draufsicht auf das Leitungssystem, Fig. 4 den Schnitt 4-4 aus Fig. 3,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Abführungsleitungen und Fig. 6 den Schnitt 6-6 aus Fig. 5·
In den Figuren ist eine Verbrennungskraftmaschine Λ mit mehreren Zylindern 2 dargestellt, die jeweils einen Kolben 3 enthalten. Die in den Figuren dargestellte Maschine hat vier Zylinder, es können jedoch auch mehr oder weniger Zylinder, beispielsweise nur ein Zylinder, vorgesehen sein. Jeder Kolben 3 begrenzt eine Hauptverbrennungskammer 4, die über einen Flammkanal 5 mit jeweils einer Hilfsverbrennungskammer 7 verbunden ist. In dieser ist eine Zündkerze 6 angeordnet, die das in die Kammer eingeführte Gemisch zündet. Ein mageres Kraftstoff-Luftgemisch wird der Hauptverbrennungskammer 4, ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch der Hilfsverbrennungskammer 7 zugeführt. Wenn das Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer durch die Zündkerze 6 gezündet wird, so wird eine Flamme erzeugt, die durch den Flammkanal 5 hindurch in die Hauptverbrennungskammer 4 gelangt und dort das magere Gemisch zündet.
Das Leitungssystem 8 ist auf einer Seite der Verbrennungs-
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maschine 1 befestigt und umfaßt eine Zuführungsanordnung 9, die oberhalb einer Abgasleitungsanordnung 10 angeordnet und an dieser durch Bolzen 11 befestigt ist. Die Zuführungsanordnung 9 besteht .vorzugsweise aus einem einheitlichen Gußstück, während die Abführungsleitungsanordnung 10 ein geteiltes Außengehäuse 10a umfaßt, das eine obere Hälfte 13 und eine untere Hälfte 14 hat. Diese beiden Hälften sind längs geflanschten Flächen 12 miteinander durch Gewindeelementen 15 verbunden. Das Gehäuse 10a liefert mechanische Festigkeit und verhindert die Beschädigung einer Abführungsanordnung 33» die in seinem Inneren vorgesehen ist.
Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, umfaßt die Zuführungsleitningsanordnung 9 einen angegossenen Aufsatz 18 mit Kastenform, von dem paarweise Hauptzuführungskanäle 16 und Hilfszuführungskanäle 17 an Jeder Seite ausgehen. Jeder Hauptzuführungskanal 16 ist mit einer Hauptverbrennungskammer 4 über einnicht dargestelltes Eintrittsventil verbunden. Ähnlich ist Jeder HilfsZuführungskanal 17 mit jeweils einer HiIfsverbrennungskammer 7 über einen Kanal 17a im Maschinenkorper und über ein Hilfseintrittsventil 17b verbunden. Der Aufsatz 18 ist in eine Zuführungskammer 19 für die Hauptzuführungskanäle 16 und eine Hilfszuführungskammer 20 für die Hilfszuführungskanäle 17 aufgeteilt. Ein nicht dargestellter Hauptvergaser dient zur Einführung mageren Gemische in die Öffnungen 21, ein nicht dargestellter Hilfsvergaser dient zur Einführung des fetten Gemische durch die Öffnung 22. Der Boden des Aufsatzes 19 ist mit einer großen, gewellten Aufnahmefläche 23 versehen. Ähnlich ist der Boden des Aufsatzes 20 mit einer kleinen, gewellten Wärmeaufnahmefläche 24 versehen. Die Fläche 24 liegt der Abführungsanordnung 33 näher als die Fläche 23. Benachbarte Paare von Haupt- und Hilfszuführungskanälen 16 und 17 sind mit einem gemeinsamen Befestigungsflansch 25 zur Montage an einer Seite der Maschine
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1 versehen. Die Bolzenbohrungen 26 dienen zur Befestigung des Haupt- und des Hilfsvergasers.
Wie aus Pig. 5 und 6 hervorgeht, hat das dickwandige Gehäuse 10a verzweigte Paare von Abführungskanälen 27, wobei 3eder Kanal an die Abführungsleitung 27a der Verbrennungsmaschine angeschlossen ist, die wiederum mit einer Hauptverbrennungskammer 4 über ein Austrittsventil 27b verbunden ist. Eine öffnung 28 in der oberen Hälfte 13 des Gehäuses 10a ermöglicht die Aufheizung von Teilen des Zuführungssystems 9 durch die Abgase in noch zu beschreibender Weise.
Die dünnwandige und metallene Abführungsanordnung 33 ist innerhalb des Gehäuses 10a mit Abstand zu dessen Wandung angeordnet und bildet eine Abführungskammer 34, an die vier Abführungsleitungen 35 angeschlossen sind. Jede Abführungsleitung 35 hat ein Eintrittsende 36, das aus dem Gehäuse 10a heraussteht und in einem Teil eines der Abgaskanäle 27a der Maschine angeordnet ist. Jedes Eintrittsende 26 kann sich gegenüber der Maschine 1 und dem Gehäuse 10a durch thermische Ausdehnungskräfte in axialer Richtung bewegen. Die Kammer 34 hat eine einzige Austrittsleitung 37· Das Gehäuse 10a und die Abführungsanordnung 33 sind durch einen Raum 30 voneinander getrennt, so daß keine Berührung zwischen zwei Metallen stattfindet. Eine öffnung 38 in der Abführungsanordnung 33 steht mit der öffnung 28 in der oberen Gehäusehälfte 13 in Verbindung. Beide öffnungen 28 und 38 sind mit Gewindebolzen 31 umgeben, mit denen eine Befestigungsplatte 39 zwischen der Abführungsanordnung 33 und der Gehäusehälfte 13 befestigt ist. Die Befestigungselemente 31 dienen zur Halterung der Abführungsanordnung 33. Dichtungsringe 40 dichten die Austrittsleitung 37 gegenüber dem Gehäuse ab und ermöglichen deren Bewegung infolge thermischer Ausdehnung der Abfüh-
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rungsanordnung 33. Befestigungsflansche 41 verbinden das Gehäuse 10a mit einer Seitenfläche der Maschine 1.
Die beiden Lextungssysteme 9 und 10 sind übereinander angeordnet und miteinander durch die Bolz.en 11 verbunden, so daß sie eine einheitliche Anordnung bilden. Die Befestigungsflansche 25 des Zuführungssystems 9 und die Befestigungsflansche 41 des Abführungssystems 10 sind gemäß Fig. 2 so angeordnet, daß sie übereinander liegen. Dadurch werden die einzelnen Teile in eine solche Position gebracht, daß die öffnung 28 der oberen Hälfte 13 des Gehäuses 10a nahe dem Boden des Aufsatzes 18 des Zuführungssystems 9 liegt. Die Wärmeaufnahmeflächen 23 und 24 werden durch Abgase erwärmt, die durch die Abführungsanordnung 33 geführt werden und dabei auf die beiden Flächen durch die öffnungen 38 und 28 hindurch einwirken.
Um eine wirksamere Verbrennung zu erzielen, ist ein Leitblech 32 in der Abführungsanordnung 33 angeordnet, so daß die Strömung der Abgase dadurch gegen die Wärmeaufnahmeflächen 23 und 24 durch die öffnungen 38 und 28 hindurch gerichtet wird.
Die dünne Wand der Abführungsanordnung 33 und die damit verbundene geringe Wärmekapazität, bewirken gemeinsam mit der isolierenden Luftschicht im Abstandsraum 30 eine schnelle Aufheizung der Abführungsanordnung 33» wenn die Maschine in Betrieb gesetzt wird. Das relativ schwere Gehäuse 10a mit seinen Hälften 13 und 14 hält die Gefahr der Beschädigung der Abführungsanordnung 33 gering. Da die Abführungsanordnung 33 an der Gehäusehälfte 13 nur durch die Gewindeelemente 31 gehalten wird, kann sie sich innerhalb des Gehäuses 10a durch thermische Ausdehnung frei bewegen. Die Labyrinth-Dichtungsringe 40 ermöglichen eine axiale und
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eine radiale Bewegung der Austrittsleitung 37·
Ein Leitungssystem nach der Erfindung eignet sich sehr gut zur wirtschaftlichen Massenherstellung, da es eine separate Fertigung der Zuführungsariordnung und der Abführungsanordnung ermöglicht, die dann übereinander montiert und miteinander verbunden werden. Da die Abführungsanordnung unter der Zuführungsanordnung liegt und die öffnungen 38 und 28 unmittelbar unter dem Boden des Aufsatzes der Zuführungsanordnung angeordnet sind, wird eine wirksame Aufheizung des fetten und des mageren Gemische in der Zuführungsanordnung durch die Wärme der Abgase hervorgerufen. Das Leitblech 32 in der Abführungsanordnung 33 leitet dabei die Abgase aufwärts und verbessert den hier auftretenden Wärmewirkungsgrad.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. J Leitungssystem zur Zuführung von Kraftstoff-Luftgemisch und zur Abführung von Abgasen an einer Verbrennungskraftmaschine mit Hauptverbrennungskammern sowie damit über jeweils einen ELammkanal verbundenen Hilfsverbrennungskammern, gekennzeichnet durch eine Hauptzuführungskammer (19), die über eine Hauptzuführungsleitung (16) jede Hauptverbrennungskammer (4) mit einem mageren Kraftstoff-Luftgemisch versorgt, durch eine Hilfszuführungskammer (20), die über eine Hilfszuführungslei- "UuRg (17) jede Hilfsverbrennungskammer (7) iaifc einem fetten Kraftstoff-Luftgemisch versorgt, durch eine in einem dickwandigen Gehäuse (10a) mit Abstand zu dessen Wandung angeordnete dünnwandige, metallene Abführungsanordnung (35)» die eine an die geweilige Hauptverbrennungskammer (4-) angeschlossene Abgasleitung (35) und eine an diese angeschlossene Abgaskammer (34) bildet und mit einer öffnung (38) auf eine öffnung (28) des Gehäuses (1Oa) ausgerichtet ist, und durch ein den öffnungen (38, 28) zugeordnetes, zur Zuführungsanordnung (9) gehörendes Wärmeübertragungselement (23, 24-).
2· Leitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10a) aus einem oberen und einem unteren Teil (13, 14) zusammengesetzt ist und daß der obere Teil (13) an der Zuführungsanordnung (9) befestigt ist.
3. Leitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführungsanordnung (33) an dem oberen Gehäuseteil (13) befestigt ist.
4. Leitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgaskammer (34) ein Leitblech (352) befestigt ist, welches die Abgase auf die öffnun-
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gen (28, 58) sowie das Wärmeübertragungselement (23, 24·) leitet.
5· Leitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungselement (23, 24·) einen ersten, der Hilfszufuhrungskammer (20) zugeordneten Teil (24) und einen zweiten, der Hauptzuführungskammer (19) zugeordneten Teil (23) aufweist und daß der zweite Teil (23) eine größere Fläche als der erste (24) hat.
6. Leitungssystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile.(23, 24) einstückig ausgeführt sind.
7. Leitungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (24) näher zur Abführungsanordnung (33) als der zweite (23) angeordnet ist.
8. Leitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Abgasleitung (35) relativ zum Maschinenkörper (1) bewegbar angeordnet ist, daß die Abführungsanordnung (33) eine Austrittsleitung (37) aufweist, die relativ zum Gehäuse (10a) bewegbar angeordnet ist, daß die Abführungsanordnung (33) an dem Gehäuse (10a) an einer Stelle zwischen den Abgasleitungen (35) und der Austrittsleitung (37) befestigt ist und daß diese Befestigung eine minimale Verlagerung der Abgasleitungen (35) und der Austrittsleitung (37) infolge thermischer Deformation gewährleistet.
9. Leitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einsatz an einer mindestens zwei Zylinder aufweisenden Verbrennungskraftmaschine die Zuführungsanordnung (9) und die Abführungseinheit (10) in Form von Mehrfachleitungen aufgebaut sind.
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0RK3JNAL INSPECTED
10· Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgerüstet ist.
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