DE2503983A1

DE2503983A1 - Zufuehr- und zuendanlage fuer brennkraftmaschinen zum betrieb bei sehr mageren luft-kraftstoff-gemischen

Info

Publication number: DE2503983A1
Application number: DE19752503983
Authority: DE
Inventors: Vincenzo Liguori; Mauro Dr Maestrelli
Original assignee: SnamProgetti SpA
Current assignee: SnamProgetti SpA
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1975-08-14
Also published as: JPS50108432A; LU71742A1; FR2259982A1; BE824879A; IT1007202B; FR2259982B1; NL7501062A

Description

. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger

Dipl.-Phys. R- Hoizbauer - Dipi.-^ng. F. Kfingseise.-· - Dr. F.

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 2253 41 8 MÜNCHEN 2. TELEX 529979 BRÄUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809. BLZ 7O0100 8O BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER KTO.-NR. 397997. BLZ 700 306 OO

b/Li
Case 704

SNAMPROGETTI S.p.A., Mailand / Italien

Zufuhr- und Zündanlage für Brennkraftmaschinen zum Betrieb bei sehr mageren Luft-Kraftstoff-Gemischen

Die Erfindung betrifft eine Zufuhr- und Zündanlage für Brennkraftmaschinen, die für einen Betrieb der Brennkraftmaschine bei mageren Luft-Kraftstoff-Gemiscben bestimmt ist.

Bekannt sind Brennkraftmaschinen, die als sogenannte Vorkammer-Kraftmaschinen -bezeichnet werden. Das Vorkammersystem stellt eine Weiterentwicklung des Verbrennungsprinzips der bekannten Kraftmaschinen dar. Oder anders ausgedrückt kann mit Hilfe der Vorkammer eine ,· Kraftmaschine mit einem .mageren Gemisch gleichmäßig und kontinuierlich betrieben werden, d.h. ein solches Gemisch, das mengenmäßig einen relativ geringen Benzinanteil im Vergleich zur angesaugten Luft aufweist.

Im Aufbau stimmt eine Vorkammer -Kraftmaschine mit jenem einer bekannten Kraftmaschine überein, jedoch ist eine kleine V οr verbrennungskammer vorgesehen, in die eine Zündkerze eingesetzt ist. In dieser Kammer befindet sich auch ein Hilfsan-

509833/0619

saugventil für jeden Zylinder. Das normalerweise vorhandene Ansaugventil fördert hierbei eine große Menge des mageren Gemisches zu der Brennkraftmaschine, während das Hilfsventil eine geringe Menge eines sehr fetten oder reichen Gemisches in der Umgebung der Zündkerze erzeugt. Am Ende der Kompressionsphase wird der Zylinder auf die folgende Art und Weise gefüllt. In der kleinen Vorkammer in der Umgebung der Zündkerze befindet sich ein reiches Gemisch, während sich in der Brennkammer ein mageres Gemisch bildet.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Zufuhr- und Zündanlage für Brennkraftmaschinen, die die folgenden Merkmale aufweist:

a) die Zuführung zur Brennkraftmaschine erfolgt in zwei Phasen, wobei die erste eine flüssige (oder gasförmige) Phase darstellt, die mit einem Vergaser, der für magere Gemische bestimmt ist, durchgeführt wird, und wobei die zweite Phase eine gasförmige Phase darstellt, für die eine entsprechend abge-. wandelte Zündkerze vorgesehen ist;

b) der Zylinderkopf und das Oberteil der Brennkraftmaschine bleiben insgesamt unverändert und

c) in der Zündkerze sind ein oder mehrere Kanäle für die Zufuhr einer gasförmigen Substanz vorgesehen (z.B. Methan und ähnliches, die gegebenenfalls mit Luft gemischt sind).

Die Zündkerze wirkt hierbei als ein intermittierender Brenner, dessen Flammenfront sich bis in die Brennkammer ausbreitet, die kritischsten Punkte erreicht und Turbulenzen verursacht.

Die gemäß der Erfindung abgewandelte Zündkerze bildet die Vorbrennkammer einer Vorkammer-Kraftmaschine , so daß die Auslegung und die Geometrie der Brennkraftmaschine nicht verändert werden muß, so daß beträchtliche Herstellungskosten sowie Material eingespart werden können.

509833/0 619

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Flamme, die durch die Zündung infolge der Zündkerze der gasförmigen Substanz auftritt, eine Fläche überstreicht, die durch die Menge, den Druck und die Geschwindigkeit der zugeführten gas- ■ förmigen Substanz regelbar ist.

Ferner wird mit der Zufuhr- und Zündanlage gemäß der Erfindung im Vergleich zu bekannten derartigen Anlagen der Kraftstoffverbrauch, die Menge der Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffe und abgegebener KohleiDxide reduziert. ·

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. .

Fig. 1 zeigt in einer Querschnittsansicht schematisch einen Zylinder und einen Zylinderkopf einer bekannten Vorkammer-"'Kraftmaschine;

Fig. 2 zeigt in einer Vertikalschnittansicht eine Zündkerze, an der die Zufuhr- und Zündanlage vorgesehen ist;

Fig. 3 zeigt eine Vertikalschnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der zwei oder mehrere Masseelektroden vorgesehen sind und einen sogenannten Halbflächenentladungstyp darstellt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Ventil zur Zuführung des mageren Gemisches, mit 2 ein Ventil zur Zuführung des fetten Gemisches, mit 3 das Auslaßventil, mit 4 die Vor brennkammer bezeichnet, die über das .Ventil 2 das fette Gemisch aufnimmt. Mit der Bezugsziffer 5 ist eine Zündkerze bezeichnet, die in der Vor brennkammer 4. angeordnet ist.

Die fette Mischung, die durch die Zündkerze 5 gezündet wurde, verursacht die Zündung der mageren Mischung in der Brennkammer

509833/0619

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Zündkerze 7, eine Mittelelektrode 8, eine Masseelektrode 9, ein Zündbereich 10, der die Vorbrennkammer bildet,ein Einlaßkanal 11 (der entsprechend isoliert ist) für Methan oder ähnliche Kohlenwasserstoffe und ein Rückschlagventil 12 für den Einlaßkanal 11 vorgesehen.

In Fig. 3 ist eine Zündkerze 7¹» die zwei oder mehrere Elektroden aufweist und ein sogenannter Oberflächenentladungstyp ist, eine Mittelelektrode 8¹ so vorgesehen, daß sie einen Einlaßkanal 11^f (entsprechend isoliert) für Methan oder ähnliche Kohlenwasserstoffe bildet. Mit 9' sind eine oder mehrere Vorelektroden und mit 10' die Zündzone bezeichnet, die die brennkammer darstellt. Die Abmessung der Vorbrennkammer kann durch entsprechende Variation der Abmessungen der Zündkerze variieren.

Der Einlaßkanal für Methan oder ähnliche. Kohlenwasserstoffe kann beispielsweise in einem entsprechenden Dichtungskragen angeordnet sein (dies ist in Fig. 2 beispielsweise mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet). Die Zündung des mageren Gemisches in der Brennkammer erfolgt folgendermaßen: aus einem Behälter, der beispielsweise Methan (nicht gezeigt) enthält,und über ein bekanntes Reduktionssystem strömt das Methan mit regulierbarem Druck und regulierbarer Geschwindigkeit durch die Kanäle 11 oder 8¹ oder 13. Daraufhin gelangt das Methan in die Kammer 10 oder 10', wo es durch den Funken, der zwischen den Elektroden der Zündkerze auftritt, gezündet wird.

Diese Flamme, deren Größe und Temperatur wesentlich höher als jene des Funkens ist, zündet seinerseits das magere Gemischt, das die Brennkammer ausfüllt, wobei die Zündung vollständiger und schneller erfolgt, da durch die Flamme in dem fetten Gemisch Turbulenzbewegungen verursacht werden.

Zur Zuführung des Methans zu der Vor brennkammer können

509833/0 619

beispielsweise mechanische und/oder elektrische Einrichtungen vorgesehen sein, die über die Antriebswelle, die Verteilerwelle oder über die elektrische Anlage betrieben werden, die die Zündung steuern (Zündspule, Batterie und dergl.)·

Hierbei tritt der Vorteil auf, daß, da die Flammentemperatur in der Zone, die die Elektroden umgibt, sehr hoch ist, nahezu alle Ablagerungen auf den Elektroden beseitigt sind.

50 9 833/0619

Claims

Patentansprüche

Zuführ- und Zündanlage für Brennkraftmaschinen;beim Betrieb mit sehr mageren Luft-Kraftstoffgemischen, d a durch gekennzeichnet, daß in einer Zündkerze Zuführungen für ein gasförmiges, reiches Luft-Kohlenwasserstoff-Gemisdti vorgesehen sind, die eine Verbrennungszone für das Gemisch in der Umgebung der Zündelektroden bilden.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Kanäle in der Zündkerze für die Zuführung eines gasförmigen Luft-Methan-Gemisches von einem Behälter, der außerhalb der Zündkerze angeordnet ist, zu einer innerhalb der Zündkerze liegenden Verbrennungszone vorgesehen ist, die zu den Elektroden benachbart liegt.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal in der Mittelelektrode der Zündkerze zur Zuführung eines gasförmigen Luft-Methan-Gemiscbss von einem Behälter, der außerhalb der Zündkerze angeordnet ist, zu einer innerhalb der Zündkerze liegenden Verbrennungszone vorgesehen ist, die den Elektroden benachbart liegt.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine' oder mehrere Kanäle in der Zündkerze vorgesehen sind, die durch einen Dichtungskragen mit einer kreisförmigen Ausnehmung und einer Öffnung führen, die zur Zuführung eines gasförmigen Luft-Methan-Gemiscbas von einem Behälter, der außerhalb der Zündkerze angeordnet ist, zu einer innerhalb der Zündkerze liegenden Verbrennungszone in Verbindung stehen, die den Elektroden benachbart liegt.

50 983 3/06 19
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzone in der Umgebung der Elektroden, die die Vorbrennkammer bilden, durch eine zylindrische Wand begrenzt ist, die ein Einschraubgewinde für die Zündkerze aufweist.
6. Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sich die mit einem Einschraubgewinde versehene zylindrische Wand zur Begrenzung der Vorbrennkammer durch Rückversetzung des Keramikkörpers und der Mittelelektrode der Zündkerze bildet.
7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Regeleinrichtungen für den Druck des gasf örmigen Luft-Methan-Gemisches durch die in der Zündkerze vorgesehenen Kanäle vorgesehen sind, die in der Nähe der Elektroden der Zündkerze münden.
8. Anlage nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische und/oder pneumatische Synchronisationseinrichtungen zur Synchronisation der Zuführung des gasförmigen Luft-Methan-Gemisches in die die Elektroden umgebende Zone mit der Zündung der Zündkerze vorgesehen sind*

•9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung über die Antriebswelle, die Verteilerwelle oder die Zündspule betätigbar ist.

509833/0619

Leerseite