DE2458459B2

DE2458459B2 - Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Haupt- und einer Vorverbrennungskammer

Info

Publication number: DE2458459B2
Application number: DE2458459A
Authority: DE
Inventors: Urataro Saitama Asaka; Toru Asaka Hatanaka; Katsuichi Shiki Shiroyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-12-10
Publication date: 1978-10-12
Also published as: ES432758A1; IT1024393B; AR208301A1; DD120504A5; US3982507A; CA1011202A; DE2458459A1; BE823158A; DE2458459C3; GB1484889A; FR2253920B1; BR7410365D0; JPS5088403A; CH575541A5; JPS5316850B2; NL164118B; FR2253920A1; CS192540B2; SE7415489L; NL164118C

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und einer Hauptverbrennungskammer sowie einer damit über einen Flammkanal verbundenen Vorverbrennungskammer, einem Hauptzuführungskanal für vergleichsweise mageres Gemisch zur Hauptverbrennungskammer, einer in dem Hauptzuführungskanal angeordneten Drosselklappe, einem Hilfszuführungskanal für vergleichsweise fettes Gemisch zur Vorverbrennungskammer und einer Leitung zur Zuführung atmosphärischer Luft in die Vorverbrennungskammer mit einem normalerweise geschlossenen Ventil, das mit einer Betätigungsvorrichtung in seine geöffnete Stellung gebracht wird, wenn die Drosselklappe in eine vorbestimmte Stellung gelangt und die Maschinendrehzahl über einem vorbestimmten Wert liegt.

Bei Brennkraftmaschinen dieser Art (siehe z. B. US-PS 24 35 659) wird ein mageres Gemisch von einem ersten Vergaser an die Hauptverbrennungskammer geliefert, ein fettes Gemisch vor einem Hilfsvergaser an die Vorverbrennungskammer. Am Ende des Kompressionshubes zündet eine Zündkerze das Gemisch in der Vorverbrennungskammer, wodurch eine Flamme durch den Flammkanal hindurch das magere Gemisch in der Hauptverbrennungskammer zündet. Das der Maschine zugeführte Gesamt-Kraftstoff-Luftgemisch ist magerer als es dem stöchiometrischen Wert entspricht.

Die Erfindung befaßt sich mit dem bei Brennkraftmaschinen mit Vorverbrennungskammer im Schiebebetrieb auftretenden Problem, daß eine schnellere Drehzahl als an sich durch die Drosselklappenstellung bestimmt, verursacht wird. Im Effekt kommt dies dem Zustand gleich, daß ein Fahrzeug die Antriebsmaschine treibt. Wenn die Maschine in einen solchen Betriebszustand gelangt, so führt die plötzliche Zunahme des

ίο Ansaugunterdrucks zu einem vorübergehend übermäßig stark angereicherten Gemisch im Ansaugkanal, der zur Vorverbrennungskammer führt. Dies kann zu wesentlichen Schwierigkeiten führen, insbesondere weil das in diesem Ansaugkanal beförderte Gemisch bereits angereichert ist. Das Vorhandensein eines übermäßig stark angereicherten Gemischs für kurze Zeit verursacht Fehlzündungen, Nachlaufen und natürlich auch die Abgabe unerwünschter luftverschmutzender Anteile in den Abgasen.

Hieraus ergibt sich das Problem, dieses vorübergehend zu stark angereichte Gemisch für die Vorverbrennungskammer zu korrigieren.

Es wurde bereits vorgeschlagen, im Hilfsansaugkanal ein durch Unterdruck betätigbares Ventil zu verwenden, welches sich öffnet, wenn der Ansaugunterdruck hoch ist, so daß Zusatzluft in den Ansaugkanal gelangt. Dies stellt jedoch keine befriedigende Lösung dar, da die durch den Hilfsansaugkanal geführte Luftmenge sehr gering iüt und durch den vorhandenen Fehler in der zeitlichen Steuerung der Zuführung atmosphärischer Luft über eine derartige durch Unterdruck betätigte Vorrichtung das Gemisch nicht ausreichend korrigiert werden kann. Bei bisherigen Brennkraftmaschinen wurde ferner eine Vorrichtung verwendet, die nicht direkt auf den Ansaugunterdruck anspricht, sondern auf den Zusammenhang zwischen Maschinendrehzahl und Position der Drosselklappe. Eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 24 35 659 bzw. als Ventilsteuerung an sich in der US-PS 21 07 874 dargestellt.

Die Anwendung einer solchen Vorrichtung der bekannten Art auf eine Brennkraftmaschine mit Vorverbrennungskammer stellt jedoch noch keine befriedigende Lösung dar. Die Steuerschaltung beim Gegenstand der US-PS 21 07 874 ist so getroffen, daß während des gesamten Schiebebetriebes im wesentlichen nur Frischluft der Maschine zugeführt wird. Wie der DE-AS 15 76 460 zu entnehmen ist, wird dadurch aber nicht die Ausbildung von Kraftstorfkondensat im Ansaugkanal verhindert. Es wird während des gesamten Schiebebetriebes kein brennbares Gemisch der Vorbrennkammer zugeführt. Hieraus ergeben sich unerwünschte Zustände, wenn die Maschine bereits belastet ist, d. h. wenn die Drosselklappe geöffnet ist. Es kann zu diesem Zeitpunkt eine Fehlzündung eintreten, und nach besonders langem Schiebebetrieb, beispielsweise beim Hinabrollen des Fahrzeugs über eine lange Bergstrecke, wird die Maschinentemperatur im Bereich der Zündkerze so weit verringert, daß die Brennbarkeit des zugeführten Gemischs wesentlich beeinträchtigt ist. Das

Ergebnis ist eine Ansprechverzögerung auf die öffnung der Drosselklappe, Fehlzündungen der Maschine in diesem Zustand und damit die Erzeugung unerwünschter luftverschmutzender Anteile in den Abgasen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Gemischkorrektur für die Vorverbrennungskammer so zu ermöglichen, daß auch beim Schiebebetrieb Störungen der beschriebenen Art vermieden werden.
Eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art ist

zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die vorbestimmte Stellung der Drosselklappe ihre nahezu geschlossene Stellung ist, und daß ein Zeitschalter die Öffnung des Ventils für eine vorbestimmte Zeit zu einer Korrektur des der Vorverbrennungskammer zuzuführenden Gemischs zuläßt.

Gemäß der Erfindung ist also bei einer Brennkraftmaschine der als bekannt vorausgesetzten Art die Anordnung so getroffen, daß ein Zeitschalter zur Steuerung der Luftzufuhr nur für eine vorbestimmte Zeit vorgesehen ist, die ausreicht, um das Gemisch für die Vorverbrennungskammer zu korrigieren. Somit ist das Anfangsproblem eines zu stark angereicherten Gemischs, bei plötzlichem Anstieg des Ansaugunterdrucks gelöst, wobei während des restlichen Schiebebetriebs ein normales brennbares Gemisch der Vorverbrennungskammer zugeführt wird. Wenn also die Drosselklappe wiederum geöffnet wird, so ist ein brennbares Gemisch bereits in der Vorverbrennungskammer vorhanden, so daß keine Ansprechverzögerung und auch keine Fehlzündung auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die eine teilweise geschnittene Seitenansicht teilweise schematisch zeigt

In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderkopf 2 dargestellt, der mit jedem Zylinder 3 oberhalb des jeweiligen Kolbens eine Hauptverbrennungskammer 4 bildet. Ein Flammkanal 5 verbindet eine Vorverbrennungskammer 6 mit der Hauptverbrennungskammer 4. Eine Zündkerze 7 zündet das Gemisch in der Vorverbrennungskammer 6. Ein Hauptzuführungskanal 8 liefert ein mageres Kraftstoff-Luftgemisch zur Hauptverbrennungskammer 4 über ein Hauptzuführungsventil 11, und die Abgase werden aus dieser Kammer durch einen Abgaskanal 9 und ein Auslaßventil 12 entfernt Ein fettes Gemisch wird durch den Hilfszuführungskanal 10 der Vorverbrennungskammer 6 über ein Hilfseinlaßventil 13 zugeführt. Eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung üblicher Art dient zur zeitlich gesteuerten Betätigung der Ventile 11, 12 und 13. Ein Hauptvergaser 14 dient zur Versorgung des Haupteintrittskanals 8 mit magerem Gemisch, ein Hilfsvergaser 15 zur Versorgung des Hilfseintrittskanals 10 mit fettem Gemisch.

Eine Hauptdrosselklappe 16 des Hauptvergasers 14 und eine Hilfsdrosselklappe 17 des Hilfsvergasers 15 werden gleichsinnig mittels eines Gelenkmechanismus 18 betätigt. Ein Seilzug 20 ist mit einem Beschleunigungspedal (nicht dargestellt) und mit einem Betätigungshebel 19 für die Hauptdrosselklappe 16 verbunden. Eine Bewegung des Seilzuges 20 dient zur gleichzeitigen Betätigung beider Drosselklapper 16 und 17.

Eine Zuführungsleitung 22 für Sekundärluft mit einer öffnung 21 ist mit dem Hilfseintrittskanal 10 hinter der Hilfsdrosselklappe 17 verbunden. Eine Leitung 23 verbindet die Leitung 22 mit dem Körper 25 eines Elektromagnetventils 26. Ein Kanal 24 führt vom Körper 25 zur Umgebungsluft. Wenn das Ventil 27 geöffnet ist, kann atmosphärische Luft durch die öffnung 24 und durch das Innere des Körpers 25, die Leitung 23, die öffnung 21 und die Leitung 22 in den Hilfseintrittskanal 10 geführt werden. Eine Feder 28 dient zur Schließung des Ventils 27, und eine Elektromagnetwicklung 29 dient zum Anheben des Ventils 27 gegen die Kraft der Feder 28.

In einer elektrischen Schaltung 31, die die Elektromagnetwicklung 29 mit einer Stromquelle 30 verbindet, sind primäre und sekundäre Steuerschalter 32 und 33 in Reihe geschaltet. Ferner ist ein Zeitschalter 36 mit den ο Steuerschaltern in Reihe geschaltet, der einen monostabilen Multivibrator 34 enthält, welcher bei Empfang eines Eingangssignals sofort einen Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeit erzeugt. Der primäre Steuerschalter 32 wird durch den Betätigungshebel 19 in der

ίο Leerlaufstellung der Hauptdrosselklappe 16 geschlossen. Der sekundäre Steuerschalter 33 wird durch einen drehzahlabhängigen Auswerter 35 geschlossen, der beispielsweise bei vorbestimmter hoher Drehzahl ein Signal von einem Tachogenerator, der mit der Maschine gekoppelt ist, aufnimmt. Der monostabile Multivibrator 34 arbeitet also zusammen mit den beiden Steuerschaltern 32 und 33 derart, daß mit der Elektromagnetwicklung 29 für eine vorbestimmte Zeit ein elektrischer Stromkreis geschlossen ist, wenn die Hauptdrosselklappe 16 bei hoher Drehzahl der Maschine zur Leerlaufstellung geführt wird. Die vorbestimmte Zeit ist so eingestellt, daß sie der Zeit entspricht, während der das überreiche Gemisch in der Vorverbrennungskammer 6 während der Verzögerung der Maschine erzeugt wird.

Beispielsweise kann dieses Intervall auf einen Wert zwischen 0,2 und 0,4 Sekunden, beginnend mit dem Anfang der V erzögerung, eingestellt sein.

Der Betrieb der Maschine ist folgendermaßen: Während des Ansaughubes des Kolbens wird ein mageres Gemisch durch den Hauptvergaser 4 sowie ein fettes Gemisch durch den Hilfsvergaser 15 abgegeben. Diese Gemische werden in die Hauptverbrennungskammer 4 und die Vorverbrennungskammer 6 durch den Haupt- bzw. Hilfseintrittskanal 8 bzw. 10 eingeführt.

Während des Kompressionshubes des Kolbens wird das fette Gemisch in der Vorverbrennungskammer 6 durch mageres Gemisch verdünnt, das von der Hauptverbrennungskammer 4 durch den Flammkanal 5 hindurch eintritt. Dadurch wird ein Kraftstoff-Luftgemisch erzeugt, welches durch die Zündkerze 7 am Ende des Kompressionshubes leicht gezündet werden kann. Eine Flamme gelangt dann von der Vorverbrennungskammer durch den Flammkanal in die Hauptverbrennungskammer 4, so daß dort das magere Gemisch gezündet wird. Das der Maschine zugeführte Gesamtgemisch ist magerer als es dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht.

Bei hoher Drehzahl und hoher Leistung der Maschine bleibt der primäre Steuerschalter 32 geöffnet. Wenn die Haupt- und die Hilfsdrosselklappe 16 und 17 plötzlich zur Leerlaufstellung hin geschlossen werden, um die Maschine zu verzögern, so wird der primäre Steuerschalter 32 gleichfalls geschlossen, wodurch der monostabile Multivibrator 34 so gesteuert wird, daß er einen Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeit erzeugt. Dadurch wird der Elektromagnet 29 betätigt und das Ventil 27 geöffnet. Atmosphärische Luft tritt in die Sekundärluftleitung 23 ein, wird durch die öffnung 21 bemessen und gelangt in den Hilfseintrittskanal 10.

bo Die Zuführung atmosphärischer Luft ist auf den Zeitraum begrenzt, der dem Intervall entspricht, währenddessen ein überreiches Gemisch in der Vorverbrennungskammer 6 erzeugt wird. Dadurch wird nur das überreiche Gemisch durch die zusätzliche Luft

faj verdünnt. Eine Fehlzündung in der Vorverbrennungskammer 6 wird dadurch verhindert oder mindestens verringert.
Bei Leerlauf oder niedrigen Drehzahlen der Maschine

bleibt der sekundäre Steuerschalter 33 geöffnet, und das Eingangssignal wird dem monostabilen Multivibrator 34 nicht zugeführt. Dadurch wird das Elektromagnetventil 26 in geschlossener Stellung gehalten, auch wenn der primäre Steuerschalter 32 durch den Betrieb der Haupt- und der Hilfsdrosselklappe 16 und 17 geöffnet und geschlossen wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Maschine wird also Sekundärluft dem Hilfseintrittskanal 10 zugeführt, die Dauer dieser Zuführung wird genau der Periode angepaßt, während der ein überreiches Gemisch in der Vorverbrennungskammer 6 bei Verzögerung der Maschine erzeugt wird. Da die Sekundärluft somit nur das überreiche Gemisch verdünnt und nicht dieselbe Auswirkung auf das Gemisch in der Hauptverbrennungskammer 4 hat, wird das Gemisch in der Vorverbrennungskammer 6 auf einem Kraftstoff-Luftverhältnis während der Verzögerung gehalten, welches eine richtige Zündung in der Vorverbrennungskammer gewährleistet. Gleichzeitig wird dadurch die richtige Flammenzündung für das

ίο magere Gemisch in der Hauptverbrennungskammer 4 beibehalten. Auf diese Weise wird das unerwünschte Nachbrennen verhindert oder zumindest verringert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. iColben-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und einer Hauptverbrennungskammer sowie einer damit über einen Flammkanal verbundenen Vorverbrennungskammer, einem Hauptzuführungskanal für vergleichsweise mageres Gemisch zur Hauptverbrennungskammer, einer in dem Hauptzuführungskanal angeordneten Drosselklappe, einem Hilfszuführungskanal für vergleichsweise fettes Gemisch zur Vorverbrennungskammer und einer Leitung zur Zuführung atmosphärischer Luft in die Vorverbrennungskammer mit einem normalerweise geschlossenen Ventil, das mit einer Betätigungsvorrichtung in seine geöffnete Stellung gebracht wird, wenn die Drosselklappe in eine vorbestimmte Stellung gelangt und die Maschinendrenzahl über einem vorbestimmten Wert liegi, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Stellung der Drosselklappe (16) ihre nahezu geschlossene Stellung ist und daß ein Zeitschalter (36) die öffnung des Ventils (26) für eine vorbestimmte Zeit zu einer Korrektur des der Vorverbrennungskammer (6) zuzuführenden Gemischs zuläßt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26) ein Elektromagnetventil ist und daß ein erster auf die Bewegung der Drosselklappe (16) zur geschlossenen Stellung hin ansprechender und ein zweiter auf die Drehzahl der Maschine ansprechender Schalter (32, 33) vorgesehen sind, die in einem elektrischen Stromkreis für das Elektromagnetventil (26) in Reihe geschaltet sind.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (36) einen monostabilen Multivibrator aufweist, der mit dem Elektromagnetventil (26) und den Schaltern (32, 33) elektrisch verbunden ist.