DE2516676A1

DE2516676A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2516676A1
Application number: DE19752516676
Authority: DE
Inventors: Kazuya Kunii
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1975-10-30
Also published as: GB1476412A; FR2268158B1; FR2268158A1; US3999530A; JPS50136506A; JPS538845B2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DIPL.-INS.

H. KINKELDEY

DR.-1NS.

W. STOCKMAiR

5 Ί 66/6 DR.-ΙΝΘ. · ΑθΕ (CALTECH)

K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.

P. H. JAKOB

DIPl INQ.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPU-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INS.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

16. April 1975 P 9135

ITISSAN MOTOR COMPANY, Limited

ITo. 2, Takara-machi,
Kanagawa-ku, Yokohama City,

Japan

Verbrennungsmotor

Die Erfindung betrifft einen funkengezündeten Verbrennungsmotor und insbesondere einen Motor mit einem Zylinder, einem Hubkolben im Zylinder, der zusammen mit diesem einen Brennraum begrenzt, wobei ein Hauptabschnitt des Brennraumes mit einem N eben abschnitt über einen Kanal verbunden ist.

Bei bestimmten, herkömmlichen, funkengezündeten Verbrennungsmotoren der beschriebenen Art war es bisher allgemein

509844/0397

TELEFON (O8E>) 222862 TELEX O5-2938O TELEGRAMME MONAPAT

25Ί6676

üblich, zusätzlich zu einer Haupteinlaßleitung, die mit dem Hauptabschnitt des Brennraumes verbunden ist, eine Nebenexnlaßlextung vorzusehen, die mit dem Nebenabschnitt des Brennraumes verbunden ist, damit ein verhältnismäßig fettes Gemisch durch die Nebenexnlaßlextung während des Ansaughubes angesaugt werden kann. Daher hat ein solcher herkömmlicher Motor eine komplizierte Konstruktion und ist im Vergleich zu gewöhnlichen Kraftfahrzeugmotoren ohne Nebenabschnitt und zusätzlichen Kanal teurer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funkengezündeten Verbrennungsmotor der angegebenen Art so auszubilden, daß eine Nebenexnlaßlextung nicht erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein funkengezündeter Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der sich auszeichnet durch einen Zylinder, einen Hubkolben im Zylinder, wobei der Hubkolben zusammen mit dem Zylinder einen Brennraum begrenzt, eine Trenneinrichtung, die den Brennraum in einen Hauptbrennraum und einen Nebenbrennraum unterteilt, wobei der Nebenbrennraum nur mit dem Hauptbrennraum in Verbindung steht, einen in der Trenneinrichtung ausgebildeten Kanal zur Verbindung von Haupt- und Nebenbrennraum und eine im Nebenbrennraum vorgesehene Zündkerze zur Einleitung der Verbrennung, wobei die Volumina des Hauptbrennraumes und des Nebenbrennraumes und die Größe des Kanals so bemessen sind, daß während eines Verdichtungshubes ein Teil des brennbaren Gemischs aus Luft und Kraftstoff in den Nebenbrennraum so eintritt, daß darin starke Turbulenz erzeugt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

509844/0397

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch den Zylinder und Kolben eines funkengezündeten Verbrennungsmotors; und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt gemäß II-II in Fig. 1.

Im folgenden wird auf die Zeichnungen, und zwar insbesondere auf Fig. 1, Bezug genommen. Der darin dargestellte Brennraum wird von ZyI in der wänden 1, einem Zylinderkopf 2 und der Krone eines Kolbens 3 begrenzt. Der Schnitt in Fig. 1 ist so geführt, daß eine Einlaßleitung 4 und ihr zugehöriges Einlaßventil 4' dargestellt sind, wogegen die Auslaßleitung und das zugehörige Auslaßventil nicht dargestellt sind.

Ein herkömmlicher Vergaser 5 steht mit der Einlaßleitung 4 auf herkömmliche Weise in Verbindung. Ein Hauptabschnitt des Brennraumes, der als Hauptbrennraum 6 bezeichnet wird, steht mit einem Nebenabschnitt des Brennraumes, der als Nebenbrennraum. 7 bezeichnet wird, über einen Kanal 8 in Verbindung, der durch ein T renn element 9 aus wärmeundurchlässigem Material führt. Im Nebenbrennraum 7 ist eine Zündkerze 10 angeordnet. Wie sich aus den Fig. 1 und ergibt, hat der Nebenbrennraum 7 die Form eines zylindrischen Hohlraumes mit einer Zylinderachse 11. Die Wände 9' des Kanals 8.sind bezüglich der Zylinderachse des Nebenbrennraumes 7 geneigt. Eine Öffnung 8a, an der der Kanal 8 in den Nebenbrennraum 7 mündet, ist versetzt von der Zylinderachse 11 (siehe Fig. 2) so angeordnet, daß während eines Verdichtungshubes ein Teil des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Nebenbrennraum 7 in der Weise eintritt, daß darin starke Turbulenz erzeugt

509844/0 3-9

wird. Die Strömungsrichtung der turbulenten Strömung brennbaren Gemischs im Nebenbrennraum 7 ist durch einen Pfeil 12 angedeutet.

Während des Verdichtungshubes wird frisches, brennbares Gemisch durch den Kanal 8 in den Nebenbrennraum 7 eingedrückt. Die kinetische Energie der in den Nebenbrennraum eintretenden Strömung wird schnell zu Turbulenz umgewandelt, so daß sich zum Zeitpunkt der Zündung durch den Funken der Zündkerze 10 das Gemisch im Nebenbrennraum 7 in stark turbulenter Bewegung befindet. Diese stark turbulente Bewegung des Gemischs erleichtert das Durchmischen von Kraftstoff und Luft und spült Abgas in der Umgebung der Elektrode der Zündkerze 10 mit frischem Gemisch weg, so daß dadurch für stabile Zündung im Nebenbrennraum 7 gesorgt wird. Kurz nach der Zündung wird der Druck im Nebenbrennraum 7 größer als der Druck im Zylinder, und ein brennender Strahl hoher Geschwindigkeit, der häufig als "Fackel" bezeichnet wird, stößt durch den Kanal 8 in den Hauptbrennraum 6. Dieser Strahl verbreitet die Flamme über das Volumen des Brennraumes und erzeugt die Turbulenz, die für eine schnelle Vervollständigung der Verbrennung erforderlich ist. Während des schnellen Druckanstiegs im Brennraum kehrt sich die Richtung des Druckabfalls im Kanal um, so daß der Nebenbrennraum 7 als Dämpfer gegen Druckschwankungen wirkt. Während des Expansionshubes und zum Zeitpunkt des Öffnens des Auslaßventils ist der Druck im Nebenbrennraum höher als im Zylinder, so daß wiederum ein Strahl aus dem Kanal 8 austritt. Dadurch wird der Zylinderinhalt mitgerissen und gemischt, so daß dadurch die Verbrennung gelöschter Anteile des Gemischs gefördert wird.

509844/0397

Sine vom Erfinder durchgeführt Reihe von Versuchen mit dem zuvor beschriebenen Motor hat gezeigt, daß dann, wenn das Volumen des Nebenbrennraumes 7 in cm ungefähr 10% des Volumens des Brennraumes in cm beim oberen Totpunkt beträgt und wenn das Verhältnis A/V der Fläche A

2
des Kanals 8 in cm zum Volumen V des Nebenbrennraumes in cm ungefähr 0,15 beträgt, stabile Zündung des Gemischs im Nebenbrennraum 7 und Durchtreten des Flammenstrahls durch den Kanal 8 ohne Löschung erzielt werden. Es wurde ferner bestätigt, daß ausreichende Leistung und ausreichendes Betriebsverhalten als Antriebsmittel für ein Kraftfahrzeug erzielt wurden, wenn der Motor mit einem mageren Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/P zwischen 17 und 20 betrieben wurde.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich als einer der Vorteile, daß der erfindungsgenäße Motor eine Nebeneinlaßleitung und ein zugehöriges Ventil nicht erfordert.

Ferner ist ersichtlich, daß die Verwendung eines sehr mageren Gemischs und die stark turbulente Mischung zu sehr niedriger Emission von Stickoxiden, Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Motorabgas führen.

Ferner wurde ein Betriebsversuch des erfindungsgemäßen Motors mit einem Abgasrezirkulationssystem (EGR) durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß sich bei Betrieb des Motors mit einem Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F zwischen 13 und 17 stabile Zündung im Nebenbrennraum 7 und Verminderung der Stickoxide, des Kohlenmonoxids und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe ergaben.

P at en t an s prüche:

509844/0397

Claims

25Ί6676

Patentansprüche

ί 1.) Funkengezündeter Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch einen Zylinder (1, 2), einen Hubkolben (3) im Zylinder, wobei der Hubkolben zusammen mit dem Zylinder einen Brennraum (6, 7) begrenzt, eine Trenneinrichtung (9), die den Brennraum in einen Hauptbrennraum (6) und einen Nebenbrennraum (7) !unterteilt, wobei der Nebenbrennraum nur mit dem Hauptbrennraum in Verbindung steht, einen in der Trenneinrichtung ausgebildeten Kanal (8) zur Verbindung von Haupt- und N ebenbrenn raum und eine im Nebenbrennraum vorgesehene Zündkerze (10) zur Einleitung der Verbrennung, wobei die Volumina des Hauptbrennraumes und des Nebenbrennraumes und die Größe des Kanals so bemessen sind, daß während eines Verdichtungshubes ein Teil des brennbaren Gemischs aus Luft und Kraftstoff in d&n Febenbrennraum so eintritt, daß darin starke Turbulenz erzeugt wird.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenbrennraum (7) die Form eines zylindrischen Hohlraumes mit eine Zylinderachse (11) hat, daß die Wände (9') des Kanals (8) bezüglich der Zylinderachse geneigt sind und daß eine Öffnung (8a), über die der Kanal in den N ebenbrenn raum mündet, bezüglich der Zylinderachse versetzt angeordnet ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

2 daß das Verhältnis der Fläche des Kanals xn cm zum Volumen des Nebanbrennraumes in cm ungefähr 0,15 beträgt.

509844/0397

Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Nebenbrennraumes ungefähr 10% des Brennraumvolumens am oberen Totpunkt beträgt.

509844/0397

Leer s^fe i t e