DE2621897A1 - Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung - Google Patents

Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Johann Kerneisen J'/G
Gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung
Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der der größte Teil der Ladung durch wenigstens ein Einlaßventil als brennstoffarmes Brennstoff-Luft-Gemisch einem Hauptbrennraum und der restliche Teil der Ladung als brennstoffreiches Brennstoff-Luft-Gemisch durch wenigstens einen zusätzlichen Gemischeinlaß einem, eine Zündkerze aufweisenden Nebenbrennraum zugeführt wird.
Es sind gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschinen bekannt (Zeitschrift "Hobby" 4/1975, Seiten 87 bis 90), die eine getrennt vom Einlaßventil angeordnete Einspritzdüse aufweisen. Diese bekannten Brennkraftmaschinen sind durch die getrennten Lagerungen für die Einrichtungen zur Zuführung von brennstoffreichem Brennstoff-Luft-Gemisch sowie zur Zuführung von brennstoffarmem Brennstoff-Luft-Gemisch im Zylinderkopf konstruktiv aufwendig ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung zu schaffen, deren Einrichtungen für die Brennstoffzufuhr konstruktiv einfach im Aufbau sind und die eine einfache Umrüstung von Brennkraftmaschinen ohne Ladungsschichtung zu Brennkraftmaschinen mit Ladungsschichtung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Einlaßventil für den Hauptbrennraum eine zur Gemischzuführung zum Nebenbrennraum ausgebildete Gemischzuführ-
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einrichtung (Kolben; Schieber) koaxial angeordnet ist, auf der das Einlaßventil verschiebbar geführt wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise nach der Erfindung eine Einrichtung zur Zuführung von brennstoffarmem und brennstoffreichem Brennstoff-Luft-Gemisch erzielt, die aus einem einzigen Bauteil besteht.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der als Gemischzuführeinrichtung ausgebildete Kolben in seinem Schaft Kanäle aufweist» die in einen Gemischsammei raum des Ventil kopfes einmünden, in dem der Kolben gelagert ist und auf dem das Ventil im Bereich des Gemischsammeiraumes gleitend angeordnet ist. Der Gemischsammei raum wird vom Kopf des hohl ausgebildeten Einlaßventils gebildet. Zwischen dem ztim Gemischsammei raum führenden Zuführungskanal und einer Ausströmöffnung im Kolbenschaft ist ein Klappenventil zwischengeschaltet. Hierdurch kann in einfacher konstruktiver Weise eine Zuführung des brennstoffreichen Brennstoff-Luft-Gemisches vom Vergaser zum Nebenbrennrauni bei Vermeidung von separat angeordneten Einspritzeinrichtungen erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Zuführeinrichtung ermöglicht, daß das brennstoffreiche Brennstoff-Luft-Gemisch dem Gemischsammeiraum während eines Teils des Ansaughubes zugeführt wird und im Bereich des Kompressionshubes der Gemischsammei raum über die Ausströmöffnung mit einer zum Nebenbrennraum gerichteten Einlaßleitung des Einlaßventils verbunden ist. Des weiteren weist der Schaft des Kolbens einen weiteren Zuführungskanal auf, der während des Kompressionshubes vor dem oberen Totpunkt zum Gemischsammeiraum durch Überströmkanäle geöffnet ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit einer Zuführung des brennstoffreichen Brennstoff-Luft-Gemisches über einen Luft-Benzin-Gemisch-Presser versehen und dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßventil ein Schieber koaxial angeordnet ist, der ZuführungskanäTe sowie eine Ausströmöffnung zur Einblasung von brennstoffreichera Brennstoff-Luft-Gemisch zum Nebenbrennraum aufnimmt. Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß im Teller des Einlaßventils ein Gemischsammelraum vorgesehen ist, der über die Ausströmöffnung mit einer Einblasleitung des Einlaßventils zum Nebenbrennraum verbindbar ist und während des Saughubes die Ausströmöffnung kurzzeitig mit der Einblasleitung zur Zuführung von Brennstoff in den Nebenbrennraum verbunden wird.
Bei dieser Ausführungsform wird durch die Zwangszuführung des brennstoffreiehen Brennstoff-Luft-Gemisches vom Vergaser zum Einlaßventil der Kolben durch einen einfachen Schieber ersetzt. Durch einen Zuführungskanal und eine Ausströmöffnung wird dem Nebenbrennraum während der entsprechenden Kolbenstellung brennstoffreiches Gemisch zugeführt.
Ferner 1st nach der Erfindung vorgesehen, daß die Zuführeinrichtung (Schieber; Kolben) über ein Anschlußstück im Zylinderkopf festgesetzt ist und der Schieber bzw. der Kolben mit dem Einsatzventil eine Baueinheit bildet. Hierdurch kann die Zuführungseinrichtung in einfacher Weise als eine Baueinheit zur Umrüstung einer Brennkraftmaschine verwendet werden, ohne daß mehrere Einrichtungen mit unterschiedlichen Lagerungen im Zylinderkopf ang-ordnet werden müssen. Zusätzlich zu diesen Einrichtungen kann dann auch der Nebenbrennraum nachgerüstet werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine aus einem Kolben bestehende Gemischzuführungseinrichtung im Schnitt während des Ansaugtaktes, Fig. 2 die Einrichtung bei geschlossenem Einlaßventil, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Vergasers zur Zuführung des Brennstoffes,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Einlaßventils mit einer als Schieber ausgebildeten Gemischzuführungseinrichtung im Schnitt, Fig. 5 die Einrichtung im Schnitt bei geschlossenem Einlaßventil, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Vergasers Luft-Benzin-Gemisch-Presser.
In einem Kurbelgehäuse 1 ist ein Kolben geführt. Das Kurbelgehäuse 1 ist mit einem Zylinderkopf 2 verbunden, der einen Hauptbrennraum 3 aufweist. Diesem wird durch ein Einlaßventil 4 bzw. 5 brennstoffarmes Brennstoff-Luft-Gemisch und durch eine Gemischzuführeinrichtung (Kolben 6, Fig. 1) bzw. (Schieber 7, Fig. 4) einem Nebenbrennraum 8 brennstoffreiches Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt. Ein Auslaßventil ist nicht dargestellt. Der Nebenbrennraum 8 wird durch einen im Zylinderkopf 2 abgeteilten Raum gebildet, in dem eine Zündkerze 9 angeordnet ist. Der Nebenbrennraum 8 ist mit dem Hauptbrennraum 3 über zwei durch Schußkanäle 10 bzw. 24 gebildete öffnungen verbunden.
Wie Fig. 1 zeigt, ist im Einlaßventil 4 koaxial als Gemisch-Zuführeinrichtung ein Kolben 6 angeordnet, der über ein Anschlußstück 11 mit dem Zylinderkopf 2 fest verbunden ist. Zu diesem Kolben 6 ist das Einlaßventil 4 axial bewegbar gelagert. Im Kolbenschaft 12 sind Kanäle 13, 14 und 23 zur Zuführung von brennstoffreichem Brennstoff-Luft-Gemisch zu einem Gemischsammeiraum 15 im Einlaßventil
4 vorgesehen. Diese Kanäle 13 und 14 sind über eine Zuleitung 16 mit einem Leerlaufgemischkanal 17 des Vergasers 18 verbunden. Der Gemischsammei raum 15 ist im Kopf 19 des Einlaßventils 4 angeordnet, in dem auch der Kolben 6 geführt ist. Der Gemischsammeiraum ist zylindrisch ausgebildet und vom Ventilteller abgeschlossen. Zwischen dem Zuführungskanal 13 und einer Austrittsöffnung 20 im Kolbenschaft ist ein Klappenventil 21 angeordnet, wobei die Ausströmöffnung 20 bei geschlossener Venti1stel1ung einer am Kopf 19 des Ventils angeordneten Öffnung einer Einlaßleitung 22 gegenübersteht.
Der weitere Zuführungskanal 14 im Schaft des Kolbens erstreckt sich derart, daß vor oberer Totpunktstellung des Kolbens die Öffnung dieses Kanals 14 mittels Überströmkanälen 23 zum Gemischsammei raum 15 erfolgt.
Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung nach dem oberen Totpunkt bzw. nach dem Auspuffhub wird während des Ansaughubes durch die Saugwirkung des Kolbens 6 im Gemischsammeiraum brennstoffreiches Gemisch über den Kanal 13 bzw. 14 im Kolbenschaft vom Vergaser 18 angesogen. Hierbei öffnet sich die Klappe des Ventils 21 im Kanal Gleichzeitig wird dem Hauptbrennraum 3 brennstoffarmes Gemisch zugeführt.
Fig. 2 zeigt den Kolben 6 annähernd vor dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes. Hierbei wird durch die Ausströmöffnung 20 und durch die dieser Öffnung gegenüber stehende Öffnung der Einlaßleitung 22 dem Nebenbrennraum brennstoffreiches Gemisch durch den Schußkanal 24 zugeführt, der gleichzeitig als Einlaßkanal dient. Hierbei wird altes, noch vorhandenes Gemisch aus dem Nebenbrennraum geblasen. Gleichzeitig wird über den oberhalb des Kolbens endenden Kanal 14 der Gemischsammei raum durch die Überströmkanäle 23 mit brennstoffreichem Gemisch vorgefüllt.
Bei der Zündung ist das Gemisch
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im Nebenbrennraum 8 brennstoffreich, im Hauptbrennraum brennstoffarm und es drängt sich von dem Nebenbrennraum-Auslaßkanal 10 eine Flammfackel in den Hauptbrennraum
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 4 bis 6) ist statt des Kolbens 6 ein Schieber 7 koaxial im Einlaßventil 5 angeordnet. Während bei der Ausführung nach der Fig. 1 bis 3 das brennstoffreiche Gemisch durch den Kolben 6 in den Gemischsammeiraum 15 gesogen wurde, wird bei der Ausführung nach den Fig. 4 bis das brennstoffreiche Gemisch über einen dem Vergaser B nachgeschalteten Luft-Benzin-Gemisch-Presser 26 zugeführt. Hierdurch wird das brennstoffreiche Gemisch durch überdruck zugeführt.
Im Ventil 5 ist der Schieber 7 angeordnet, der über ein Anschlußstück 11 mit dem Zylinderkopf 2 fest verbunden ist. Der Schieber 7 weist einen Kanal 26 auf, der im Kopf 27 des Einlaßventils 5 in einen Gemischsammeiraum einmündet. Im Schieber 7 ist eine Ausströmöffnung 29 angeordnet, die mit einem am Einlaßventil 5 angeordneten Einblaskanal 30 verbindbar ist.
In geschlossener Venti!stellung, wie Fig. 5 näher zeigt, steht die öffnung der Einblasleitung 30 oberhalb der Ausströmöffnung 29. Während des Ansaughubes steht die öffnung der Einlaßleitung 30 der Ausströmöffnung 29 kurzzeitig gegenüber. Während dieser kurzzeitigen Durchgängigkeit strömt brennstoffreiches Gemisch in den Nebenbrennraum ein. Während des Kompressionshubes wird das sich im Gemischsammeiraum 28 unter Oberdruck befindliche brennstoffreiche Gemisch durch die Ausströmöffnung 29 über die Einlaßleitung 30 durch eine Einlaßöffnung 31 dem Nebenbrennraum 8 zugeführt. Nach erfolgter Zündung des Brennstoffs im Nebenbrennraum 8 breitet sich die Flamme im Nebenbrennraum 8 aus und wird in den Hauptbrennraum 3 durch die
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Schußkanäle 10 und 24 ausgestoßen, wo sich das brennstoffarme Gemisch entzündet.
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Claims (11)

  1. Patentansprüche
    Gemisch verdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der der größte Teil der Ladung durch wenigstens ein Einlaßventil als brennstoffarmes Brennstoff-Luft-Gemisch einem Hauptbrennraum und der restliche Teil der Ladung als brennstoffreiches Brennstoff-Luft-Gemisch durch wenigstens einen zusätzlichen Gemischeinlaß einem eine Zündkerze aufweisenden Nebenbrennraum zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßventil (4; 5) für den Hauptbrennraum (3) eine zur Gemischzuführung zum Nebenbrennraum (8) ausgebildete Gemischzuführeinrichtung (Kolben 6; Schieber 7) koaxial angeordnet ist, auf der das Einlaßventil verschiebbar geführt wird.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Gemischzuführeinrichtung ausgebildete Kolben (6) in seinem Schaft Kanäle (13; 14; 23) aufweist, die in einen Gemischsammeiraum (15) des Ventilkopfes (19) einmünden, in dem der Kolben gelagert ist und auf dem das Ventil (4) im Bereich des Gemischsammeiraumes (5) gleitend angeordnet ist.
  3. 3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischsammeiraum (15) vom Kopf (19) des hohl ausgebildeten Einlaßventils (4) gebildet wi rd.
  4. 4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zum Gemischsamme1-
    und
    raum (15) führenden Zuführungskanal (13) einer Ausströmöffnung (20) im Kolbenschaft (12) ein Klappenventil (21) zwischengeschaltet ist.
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    ORlGlNAL INSPECTED
  5. 5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das brennstoffreiche Brennstoff-Luft-Gemisch dem Gemischsammeiraum (15) während eines Teils des Ansaughubes zugeführt wird.
  6. 6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Kompressionshubes der Gemischsammeiraum (15) über die Ausströmöffnung (20) mit einer zum Nebenbrennraum gerichteten Einlaßleitung (22) des Einlaßventils (4) verbunden ist.
  7. 7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) des Kolbens (6) einen weiteren Zuführungskanal (14) aufweist, der während des Kompressionshubes vor dem oberen Totpunkt zum Gemischsammeiraum (15) durch öberströmkanäle (23) geöffnet ist.
  8. 8. Gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit einer Zuführung des brennstoffreichen Brennstoff-Luft-Gemisches über einen Luft-Benzin-Gemisch-Presser, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßventil (5) ein Schieber (7) koaxial angeordnet ist, der Zuführungskanäle (26) sowie eine Ausströmöffnung (29) zur Einblasung für brennstoffreiches Brennstoff-Luft-Gemisch zum Nebenbrennraum (8) aufnimmt.
  9. 9. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (Kolben 6; Schieber 7) über ein Anschlußstück (11) im Zylinderkopf (2) festgesetzt ist und der Schieber (7) mit dem Einlaßventil (4J
    5) eine Baueinheit bildet.
  10. 10. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1, 5, 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopf (27) des Einlaßventils (5) ein Gemischsammeiraum (28) vorgesehen ist, der über die Ausströmöffnung (29) mit einer Einlaßleitung (30) des Einlaßventils (5) zum Nebenbrennraum (8) verbindbar ist. 709847/0440
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  11. 11. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen I5 5, 6, 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß während des Saughubes die Ausströmöffnung (29) kurzzeitig mit der Einlaßleitung (30) zur Zuführung von Brennstoff in den Nebenbrennraum (8) verbunden ist.
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DE2621897A 1976-05-17 1976-05-17 Gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung Expired DE2621897C3 (de)

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