DE2536317B2 - Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung - Google Patents

Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung

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DE2536317B2 DE19752536317 DE2536317A DE2536317B2 DE 2536317 B2 DE2536317 B2 DE 2536317B2 DE 19752536317 DE19752536317 DE 19752536317 DE 2536317 A DE2536317 A DE 2536317A DE 2536317 B2 DE2536317 B2 DE 2536317B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung, bei der der größte Teil der Ladung durch wenigstens ein Einlaßventil als brennstoffärniis Brennstoff-Luft-Gemisch einern Hsu^tbrennraum und der Brennstoff des durch brennstoffreiches Brennstoff-Luft-Gemisch gebildeten restlichen Teils der Ladung durch eine Einspritzdüse unmittelbar
60 einem mit dem Hauptbrennraum über einen Schußkanal verbundenen Nebenbrennraum zugeführt wird, wobei das über das Einlaßventil zugeführte Gemisch im unteren Lastbereich der Maschine einschließlich Leerlauf quantitativ und im oberen Lastbereich qualitativ geregelt wird und die dem Nebenbrennraum über die Einspritzdüse zugeführte Brennstoffmenge im gesamten oberen Lastbereich je Arbeitshub annähernd gleich ist.
Eine solche Brennkraftmaschine ist durch die DT-AS 10 24 750 bekannt.
Bei dieser erfolgt die Regelung der Belastungsbereiche zwischen Leerlauf und etwa halber Belastung quantitativ derart, daß die Zufuhr zum Zylinderraum gedrosselt wird, während das Mengenverhältnis des armen Gemisches konstant oder nahezu konstant gehalten wird, wobei gleichzeitig das Mengenverhältnis des reichen Gemisches in der Vorkammer konstant oder nahezu konstant gehalten wird, indem man die in diese Kammer eingespritzte Kraftstoffmenge verändert, während die Regelung im Bereich zwischen etwa halber Belastung und voller Belastung qualitativ derart erfolgt, daß ausschließlich die Zusammensetzung des armen Gemisches beeinflußt wird, wobei die Kraftstoffmenge die in die Vorkammer eingespritzt wird, auf einem Wert konstant gehalten wird, der sowohl bei halber als bei voller Belastung in der Vorkammer ein Mengenverhältnis ergibt, bei dem eine Zündung möglich ist. Durch diese Regelung wird zwar eine genügend rasche und vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im gesamten Zylinderraum bewirkt, jedoch kann dadurch die Abgas-Emission nicht in einem Maß reduziert werden, daß auf einen Katalysator oder Reaktor verzichtet werden könnte.
Weiterhin ist eine gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine bekannt (DT-OS 19 26 474), bei der dem Hauptbrennraum durch ein Einlaßventil ein Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, das sich je nach Belastung der Brennkraftmaschine im Bereich zwischen 0% und etwa 140% des stöchiometrischen Verhältnisses bewegt. Dem Nebenbrennraum wird dagegen durch eine Einspritzdüse unmittelbar vorzugsweise in allen Lastbereichen der Brennkraftmaschine ein im wesentlichen gleiches Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt. Hierbei hat sich jedoch als besonders nachteilig erwiesen, daß bei der Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine die Abgas-Emission nicht auf ein umweltfreundliches und den zu erwartenden gesetzlichen Bestimmungen genügendes Maß reduziert werden kann, so daß auch hier die Verwendung eines zusätzlichen Katalysators oder Reaktors unerläßlich ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine gemi3chverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der allein durch eine zweckmäßige Regelung des Brennstoff-Luft-Gemisches für den Hauptbrennraum und den Nebenbrennraum unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine die Abgas-Emission optimiert wird Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die dem Nebenbrennraum über die Einspritzdüse zugeführte Brennstoffmenge auch im unteren Lastbereich einschließlich Leerlauf je Arbeitshub annähernd gleich ist und der des oberen Lastbereiches entspricht und daß ein willkürlich betätigbares Bedienungsglied mit eisern die 2.1 der: Hauptbrennraum angeschlossene Ansaugleitung beherrschenden Leistungsregelorgan und einer Steuereinrichtung derart verbunden ist, dal} eine Bewegung des Bedienungsgliedes nach Erreichen
. r voj|en Offenstellung des Leistungsregelorganes den Steuerdruck einer ansaugluftmengenmessenden AnsiiuKleitungs-Einspritzanlage kontinuierlich verändert.
Hierdurch wird die Verbesserung des Kraftstoffverbrauches im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschin 5
sowie eine Verringerung der CO Emission (durch Verbrennung bei Luftmangel ents:aridenes KohlenmonoKvd) und der HC-Emission (unverbrannte oder teilweise oxydierte Kohlenwasserstoffe) erzielt, wobei dieGesamt-Luftz3hlA(A = Verhältnis des tatsachlicher Brennstoff-Luft-Gemisches zum stöchiometrischen Brennstoff-Luft-Gemisch) Verbrauchs- und abgasoptimal in einem Bereich zwischen 1,1 bis 1,3 ist. Zum Vollastbereich hin wird zur Erreichung maximaler Leistung die leistungsoptimierte Luftzahl λ erzielt, die unter 1 Hegt.
Die Zuführung der Brennstoffmenge zum Nebenbrennraum kann durch eine mechanische Einspritzpumne und die quantitative und die qualitative Regelung des Brennstoff-Luft-Gemisches durch eine brennkraftmaschinenantriebslose Einspritzanlage mit kontinuierlichem Brennstoffzufluß erfolgen.
Zweckmäßigerweise ist eine Kurvenscheibe mit einer eine Kulissenführung aufweisenden Kulissenscheibe drehfest auf einer Welle des Bedienungsgliedes angeordnet, wobei die Kulissenscheibe zur Regelung der Leistungsregelorganöffnung mit einer Welle des Leistungsregelorganes durch einen in der Kulissenführung der Kulissenscheibe geführten und auf der Welle des Leistungsregelorganes drehfest angeordneten Kulissenschieber verbunden ist und die Kurvenscheibe mit der den Steuerdruck der Einspritzanlage beeinflussenden Steuereinrichtung zusammenwirkt.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es
F i g. 1 die Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Brennstoff- bzw. Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführungssystem für den Haupt- und Nebenbrennraum bei geschlossenem Leistungsregelorgan der Brennkraftmaschine schematisch dargestellt, wobei die Zuführung des Brennstoff-Luft-Gemisches für den Nebenbrennraum durch eine mechanische Einspritzpumpe und die quantitative und die qualitative Regelung des Brennstoff-Luft-Gemisches für den Hauptbrennraum durch eine brennkraftmaschinenantriebslose Einspritzanlage mit kontinuierlichem Brennstoffzufluß erfolgt,
Fig.2 das Brennstoff-Luft-Gemisch Zuführungssystem für den Hauptbrennraum bei voll geöffnetem Leistungsregelorgan der Brennkraftmaschine, jedoch nicht mit in Vollaststellung befindlichem Bedienungs-
glied,und
Fig.3 das Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführungssy-
stem für den Hauptbrennraum bei voll geöffnetem Leistungsregelorgan der Brennkraftmaschine und mit in Vollaststellung befindlichem Bedienungsglied.
in der F i g. 1 ist mit 1 eine angedeutete Brennkraftmaschine bezeichnet, deren Zylinderköpfe 2 je einen Hauptbrennraum 3 und einen Nebenbrennraum 4 aufweisen. Den Hauptbrennräumen 3 wird brennstoffarmes Brennstoff-Luft-Gemisch über eine Einspritzdüse 5 und ein Einlaßventil 6 und den Nebenbrennräumen 4, die durch einen Schußkanal 7 mit den Hauptbrennräunien 3 verbunden sind, zur Erzielung eines brennstoffbreichen Brennstoff-Luft-Gemisches Brennstoff üoer είπε Einspritzdüse 8 zugeführt. Den Einspritzdüsen 8 wird während allen Lastbereichen der Brennkraftmaschine Brennstoff in gleicher Menge und Zusammensetzung in bekannter Weise durch eine mechanische Einspritzpumpe 9 zugeführt. Diese Brennstoff Zuführung ist durch die strichpunktiert dargestellten Brennstoff-Zuführungsleitungen 10 veranschaulicht. Die Brennstoff-Lutt-oemisch-Zubemessung für die Hauptbrennräume 3 erto gi durch eine brennkraftmaschinenantriebslose Ε'η«ΡΓ'!ζ' aniage 11 mit kontinuierlichem BrermstoffzufluU. uie Einspritzanlage 11 umfaßt einen mit einem Brennstotimengenteiler 12 zusammenwirkenden Luftmengenmesser 13, der mit der vom Luftfilter 14 anströmenden Verbrennungsluft zusammenwirkt. Die Verbrennungsluft strömt hinter dem Luftmengenmesser 13 in eine Verbindungshutze 15, in die das Leistungsregelorgan der Brennkraftmaschine 1, z. B. eine auf der Welle io drehbar gelagerte Drosselklappe 17 aufweisende Ansaugleitung 18 und in die Einzelsaugrohre 9, in die der Brennstoff entsprechend der gemessenen Luttmenge eingespritzt wird. Die gezeigte Ausführungsform weist noch eine zusätzliche Kurvenscheibe 20 und eine Kulissenscheibe 21 auf, die auf der Welle 22 des strichpunktiert angedeuteten Bedienungsgliedes ** drehfest angeordnet sind. Die Kulissenscheibe 21 ist durch einen in einer Kulissenführung 23 der K.uhssenscheibe 21 geführten Kulissenschieber 24 mit der Welle 16 der Drosselklappe 17 verbunden, auf der oer Kulissenschieber drehfest angeordnet ist. Die Kurvenscheibe 20 wirkt mit einer Steuereinrichtung Z5 durcn ihre Führungsbahnen 26 und 27 zusammen, wobei die Führungsbahn 27 zur Welle 22 einen geringeren Abstand aufweist als die Führungsbahn Ib- uie Steuereinrichtung 25 weist eine federbelastete, mit einem Stutzen 28 zusammenwirkende Membrane M sowie einen Stutzen 30 auf. Der Stutzen 28; wirkt über eine drucklose, strichpunktiert dargestellte Ruck aufleitung 31 mit dem nicht gezeigten Brennstoffbehälter und der Stutzen 30 über eine ebenfalls strichpunktiert dargestellte Steuerdruckleitung 32 mit dem Brennstoffmengenteiler 12 zusammen. Den Einspritzdüsen 5 wird vom Brennstoffmengenteiler 12 über die strichpunktiert dargestellten Brennstoff-Zuführungsleitungen M
Brennstoff zugeführt. ,
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung ist folgende: Wird die Brennkraftmaschine 1 im LeerlLf betrieben (Fig. 1), so ist die Steuere.nnchtung 25 um den Wert a geöffnet, wobei der Öffnungsquerschnitt am Stutzen 28 gering, der Steuerdruck der Einspritzanlage ti hoch und somit das den Hauptbrennräumen 3 zugeführte Gemisch mager ist. Wird das Betätigungsglied 34 in die Stellung verste 1, in der die Drosselklappe 17 die in F i g. 2 gezeigte Stellung erreicht, verdrehen sich ebenfalls die Kurvenscheibe und die Kulissenscheibe in Pfeilrichtung A jedoch wird die Steuereinrichtung 25 weiterhin durch die Fuhrungsbahn 26 geregelt. Die Querschnittsöffnung am Stutzen 28 bleibt gegenüber dem Leerlauf gleich groß, so daß der Steuerdruck der Einspritzanlage und das Brennstoff-Luft-Gemisch für die Haupibrennräume ebenfalls gleich bleibt. Wird das Betätigungsglied 34 in Vollaststellung bewegt, drehen sich die Kulissenscheibe 21 und die Kurvenscheibe 20 in die in Fi g. 3 gezeigte Stellung, wobei die Drosselklappe 17 aufgrund der Ausgestaltung der Kulissenführung 23 in der in Fig.2 gezeigten Stellung stehenbleibt. Dagegen wird durch die in dieser Stellung der Kurvenscheibe wirksame Führungsbahn der Abstand zwischen der Membrane 29 und dem Stutzen 28 auf den Wert b erhöht und der Offnungsquerschnitt des Stutzens 28 vergrößert. Dadurch wird der
Steuerdruck der Einspritzanlage U in bekannter Weise niedriger und somit das Brennstoff-Luft-Gemisch für die Hauptbrennräume 3 fetter. Die Brennstoffmenge für die Nebenbrennräume 4 bleibt bei allen Lastbereichen der Brennkraftmaschine 1, wie bereits erwähnt, gleich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung, bei der der größte Teil der Ladung durch wenigstens ein Einlaßventil als brennstoffarmes Brennstof'-Luft-Gemisch einem Hauptbrennraum und der Brennstoff des durch brennstoffreiches Brennstoff-Luft-Gemisch gebildeten restlichen Teils der Ladung durch eine Einspritzdüse unmittelbar einem mit dem Hauptbrennraum über einen Schußkanal verbundenen Nebenbrennraum zugeführt wird, wobei das über das Einlaßventil zugeführte Gemisch im unleren Lsstbereich der Maschine einschließlich Leerlauf quantitativ und in oberen Lastbereich qualitativ geregelt wird und die dem Nebenbrennraum über die Einspritzdüse zugeführte Brennstoffmenge im gesamten oberen Lastbereich je Arbeitshub annähernd gleich ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß die dem Nebenbrennraum (4) über die Einspritzdüse (8) zugeführte Brennstoffmenge auch im unteren Lastbereich einschließlich Leerlauf je Arbeitshub annähernd gleich ist und der des oberen Lastbereiches entspricht und daß ein willkürlich betätigbares Bedienungsglied (34) mit einem die an den Hauptbrennraum (3) angeschlossene Ansaugleitung (18) beherrschenden Leistungsregelorgan (17) und einer Steuereinrichtung (25) derart verbunden ist, daß eine Bewegung des Bedienungsgliedes nach Erreichen der vollen Offenstellung des Leistungsregelorganes den Steuerdruck einer ansaugluftmengenmessenden Ansaugleitungs- Einspritzanlage (12,13) kontinuierlich verändert.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Brennstoffmenge zum Nebenbrennraum (4) durch eine mechanische Einspritzpumpe (9) und die quantitative und die qualitative Regelung des Brennstoff-Luft-Gemisches für den Hauptbrennraum (3) durch eine brennkraftmaschinenantriebslose Einspritzanlage (11) mit kontinuierlichem Brennstoffzufluß erfolgt.
3, Brennkraftmaschine nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurvenscheibe (20) zusammen mit einer eine Kulissenführung (23) aufweisende Kulissenscheibe (21) drehfest auf einer Welle (22) dey Bedienungsgliedes (34) angeordnet ist, wobei die K.ulissenscheibe (21) zur Regelung der Leistungsregelorganöffnung mit einer Welle (16) des Leistungsregelorgans (17) durch einen in der Kulissenführung (23) der Kulissenscheibe (21) geführten und auf der Welle (16) des Leistungsregelorganes (17) drehfest angeordneter, Kulissenschieber (24) verbunden ist, und die Kurvenscheibe (20) mit der den Steuerdruck der Einspritzanlage (U) beeinflussenden Steuereinrichtung (25) zusammenwirkt.
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