DE2622322A1 - Verfahren zum betrieb einer zuendkerzengezuendeten brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer zuendkerzengezuendeten brennkraftmaschine

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DE2622322A1
DE2622322A1 DE19762622322 DE2622322A DE2622322A1 DE 2622322 A1 DE2622322 A1 DE 2622322A1 DE 19762622322 DE19762622322 DE 19762622322 DE 2622322 A DE2622322 A DE 2622322A DE 2622322 A1 DE2622322 A1 DE 2622322A1
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Kazuya Kunii
Hiroaki Miyazaki
Yasuo Sakai
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Description

PATB.V1VANV^AL Γ El A.
DiPL-ιΝίϊ.
H. KINKEUDEY
DR ING.
w.
K. SCHUMANN
OR REa WAT· DiFt.-PHYS.
P. H. JAKOB
dipl-big.
G. BEZOLD
DfI RER. NAT ■ OPL-CHfM
8 MÜNCHEN
MAXIMILIANSTRASSE
19. Hai 1976 P 10 369
Hissan Motor Company, Limited
No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan
Verfahren zum Betrieb einer zündkerzengezündeten
Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbar gelagerten Kolben, welcher eine Brennkammer abteilt, die in einen Hauptabschnitt und einen Nebenabschnitt unterteilt ist, wobei der Nebenabschnitt mit dem Hauptabschnitt nur über einen Zündflammendurchlaß verbunden ist, durch welchen eine Flamme hindurchtritt und welcher eine Turbulenz bewirkt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verbrennungssystem zur Durchführung dieses Verfahrens.
Um die NOx-Bestandteile im Abgas zu reduzieren, ist es notwendig, die Brennkraftmaschine mit einem wesentlich magereren Gemisch als gewöhnlich zu betreiben, zum Beispiel mit Gemischen, die ein Luft-/Kraftstoffverhältnis von etwa 18:1 bis 20:1 besitzen.
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TELEf=ON (Oaa) 222865 TELEX O5-2938O TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERSR
Es sind zündkerzengezündete Brennkraftmaschinen bekannt, die eine Nebenbrennkammer besitzen, in welcher die Verbrennung des brennbaren Gemisches durch eine Zündeinrichtung entzündet wird. Die bei der Verbrennung entstehenden Produkte treten aus der Nebenkammer beschleunigt aus- und gelangen durch einen Zündflammendurchlaß in eine Hauptverbrennungskammer. Diese Brennkraftmaschinen sind zur Verbrennung von erheblich magereren Gemischen als üblich geeignet. Sie benötigen ein kleines Einlaßventil für die Nebenkammer/ durch welches ein fetteres Gemisch in die Nebenkammer eingeleitet wird als das wesentlich magerere Gemisch, welches mittels des Einlaßventils gesteuert in die Hauptverbrennungskammer eingelassen wird. Da das gesamte Luft-/Kraftstoffverhältnis magerer als 18:1 ist, ist die Abgastemperatur niedrig, und der Anteil an verbrennbaren CO-Bestandteilen des Gases ist gering, so daß die Verbrennung der HC-Bestandteile mit dem einen Reaktor aufweisenden Abgassystem schwierig wird. Der Nachteil des vorbeschriebenen Systems liegt darin, daß der Wirkungsgrad der Oxydation der CO- und HC-Bestandteile der Abgase des Abgassystems nicht genügend groß ist. Außerdem ist die Reduktion der NOx-Emission während des Betriebes dieser Brennkraftmaschine mit mageren Gemischen ebenfalls begrenzt.
Eine weitere bekannte Maßnahme zur Verringerung der NOx-Emission ist die Verwendung einer Abgasrückführungseinrichtung (EGR). Die grundsätzliche Beziehung zwischen der NOx-Steuerung und der Abgasrückführungseinrichtung besteht darin, daß bei einer optimalen Zündung eine Steigerung der rückgeführten Abgasmenge bis zu einem noch möglichen Maß zu einer Reduktion der NOx-Emission führt. Bei der vorbeschriebenen Brennkraftmaschine ist ein noch vertretbarer Betrieb mit einer maximalen zurückgeführten Abgasmenge von etwa 10 % möglich.
Die Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, ein Verfahren für eine zündkerzengezündete Brennkraftmaschine zu schaffen, welche
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ohne Leistungsverlust eine Reduktion der NOx-, HC- und CO-Emissionen ermöglicht. Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, ein Verfahren für eine zündkerzengezündete Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem eine maximale Abgasmenge zurückgeführt werden kann, ohne daß ein Leistungsverlust der Brennkraftmaschine auftritt. Die Erfindung ist schließlich darauf gerichtet, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nur-in den Hauptabschnitt der Brennkammer ein brennbares Gemisch mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von höchstens 18:1 eingeleitet wird, daß das brennbare Gemisch in dem Hauptabschnitt der Brennkammer komprimiert wird und dabei ein Teil des Gemisches durch den Zündfunkendurchlaß zwangsweise in den Nebenabschnitt gelangt, wobei eine große Turbulenz erzeugt wird, daß das brennbare Gemisch in der Brennkammer mittelt einer einzigen Zündquelle entzündet wird, und daß das bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches in der Brennkammer entstehende Abgas mit dem nur in den Hauptabschnitt der Brennkammer eingeleiteten brennbaren Gemisch vermischt wird.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine zündkerzengezündete Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die wenigstens einen Zylinder und einen in dem Zylinder hin- und herbewegbar gelagerten Kolben aufweist, der eine Brennkammer abteilt, und die mit fetten brennbaren Gemischen gespeist wird, denen eine sehr große Abgasmenge zugesetzt worden ist. Die Brennkammer 'ist in einen Hauptabschnitt und einen Nebenabschnitt unterteilt, wobei die Abschnitte mit einem Zündflammendurchlaß miteinander verbunden sind. Während, des Betriebes wird das brennbare Gemisch zusammen mit dem zurückgeführten Abgas in den Zylinder geleitet. Das brennbare Gemisch wird dann mit dem Abgas durch die Kolbenbewegung komprimiert. Ein Teil des Gemisches wird zwangsweise durch den Zündflammendurchlaß hindurchbewegt, wobei eine hohe Turbulenz erreicht wird. Das in dem Nebenabschnitt angeordnete Gemisch wird dann durch
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den Zündfunken einer Zündkerze entzündet, die in dem Nebenabschnitt angeordnet ist. Infolge der Turbulenz in dem Nebenabschnitt der Verbrennungskammer brennt das verbrennbare Gemisch mit sehr großer Geschwindigkeit, so daß der Druck sehr schnell ansteigt. Die in dem Nebenabschnitt entstehenden Verbrennungsgase treten dann durch den Zündflammendurchlaß beschleunigt in den Hauptabschnitt und rufen dort eine Turbulenz des Gemisches hervor. Brennkraftmaschinen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten, verbrennen fette Verbrennungsgemische mit erheblichen Abgasmengen, ohne daß ein Leistungsverlust auftritt. Die Verwendung von fetten Gemischen mit großen zurückgeführten Abgasmengen und die Ausbildung von sehr turbulenten Gemischen führt zu einer sehr geringen NOx-Emission in den Abgasen der Brennkraftmaschine und zu einem genügend großen CO-Gehalt der Abgase, so daß eine wirksame Oxydation der CO- und HC-Bestandteile der Abgase erzielt wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungssystems gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch eine zündkerzengezündete Brennkraftmaschine, wie sie zum Beispiel in der Fig. 1 dargestellt ist, und
Fig. 3 eine Teilschnittansicht entlang der Linie III - III nach Fig. 2.
In der Zeichnung ist eine zündkerzengezündete Brennkraftmaschine 2 dargestellt, die einen Zylinder 4 mit einem darin hin- und herbewegbar gelagerten Kolben 6 und einen Zylinderkopf 8 aufweist. Wie dies aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, wird durch den Zylinder 4, den Zylinderkopf 8 und den Kolben 6 eine Brennkammer abgeteilt. In der Schnittansicht gemäß Fig. 2 ist lediglich der Einlaß 10 mit dem Einlaßventil 12 dargestellt, während der Auslaß mit dem dazugehörigen Auslaßventil nicht zu erkennen ist.
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Ein Hauptabschnitt 14 der Brennkammer ist über einen Zündflammendurchlaß 18 mit einem Nebenabschnitt 16 verbunden. In dem Nebenabschnitt 16 ist eine Zündkerze 20 angeordnet, welche das sich im Nebenabschnitt 16 befindende brennbare Gemisch entzündet.
Wie dies aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Hauptabschnitt 14 über eine Einlaßsammelleitung 24 mit einem Vergaser 22 verbunden. Der Vergaser 22 besitzt eine Drosselklappe 26 und ist mit einer nicht dargestellten Kraftstoff-Fördereinrichtung verbunden sowie mit einem Luftfilter 28, so daß er ein bestimmtes Kraftstoff-Luftgemisch erzeugt und in den Hauptabschnitt 14 der Brennkammer einleitet.
An den Hauptabschnitt 14 ist über einen Auslaß mit einem zugeordneten Auslaßventil (nicht dargestellt) eine Abgasleitung 30 angeschlossen, welche die Abgase zu einem Reaktor 32 leitet.
Mit der Abgasleitung 30 und der Einlaßsammelleitung 24 ist eine Abgasrückführungsleitung (EGR-Leitung) 34 verbunden, welche einen Teil der Abgase zum Hauptabschnitt 14 der Brennkammer zurückleitet.
In der Abgasrückführungsleitung 34 ist ein Abgasrückführungs-Steuerventil (EGR-valve) 36 vorgesehen, welches die zurückzuführende Abgasmenge (EGR-rate) reguliert. Die zurückgeführte Abgasmenge kann zum Beispiel in Prozent zurückgeführte Abgasmenge oder im prozentualen Anteil der Abgase ausgedrückt werden.
Das Abgasrückführungs-Steuerventil 36 ist an eine Membran 38 einer Unterdruckbetätigungseinrichtung 40 befestigt und wird von dieser betätigt. Wie dies aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, wird die Membran 38 mittels einer Feder 42 nach unten gedrückt und bildet mit ihrer unteren Seite den Abschluß einer unteren Kammer 44, welche mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht, während sie mit ihrer oberen Seite den Abschluß einer oberen
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Kammer 46 bildet, die über eine Unterdruckleitung 48 mit dem Ansaugrohr des Vergasers 22 verbunden ist, so daß der Öffnungsgrad des Ventils 36 in Abhängigkeit von dem im Ansaugrohr herrschenden Unterdruck gesteuert wird.
Das brennbare Gemisch wird mit dem Abgas vom Vergaser 22 während des Ansaughubes des Kolbens 6 nur in den Hauptabschnitt 14 der Brennkammer eingeleitet. Während des Kompressionshubes wird frisches Verbrennungsgemisch mit dem Abgas durch den Zündflammendurchlaß 18 hindurch in die Nebenkammer 16 eingeleitet. Durch die kinetische Energie der in die Nebenkammer 1 6 einströmenden Gasströmung wird diese schnell in eine turbulente Strömung umgewandelt, so daß das Gasgemisch während der Zündung durch die Zündkerze innerhalb der Nebenkammer 16 eine hochturbulente Bewegung ausführt.
Aufgrund der hochturbulenten Durchmischung des Gasgemisches findet innerhalb der Nebenkammer 16 eine sehr schnelle Verbrennung statt. Kurz nach der Zündung übersteigt der Druck in der Nebenkammer den Druck im Zylinder 4r so daß ein brennender Gemischstrahl mit hoher Geschwindigkeit in den Hauptabschnitt 14 eingeblasen wird. Dieser Strahl breitet die Flamme über das gesamte sich innerhalb der Brennkammer befindende Volumen aus und erzeugt die für eine vollständige schnelle Verbrennung notwendige Turbulenz. Während des schnellen Druckanstieges in der Verbrennungskammer dreht sich das Druckdifferential über den Durchlaß 18 wieder um, und der Nebenabschnitt 16 wirkt als Dämpfungseinrichtung gegen Druckschwankungen. Während des Expansionshubes und während der Öffnung des Auslaßventils ist der in dem Nebenabschnitt 16 herrschende Druck größer als der in dem Zylinder 4 herrschende Druck, so daß wieder ein Strahl durch den Zündflammendurchlaß 18 hindurchtritt. Dieser Strahl reißt die in dem Zylinder 4 befindlichen Gase mit sich und vermischt diese, so daß die Verbrennung der erloschenen Gemischreste erleichtert wird. Das bei der Verbrennung des brennbaren. Gemisches innerhalb
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der Brennkammer entstehende Abgas wird teilweise in die Haupteinlaßsammelleitung 24 zurückgeleitet, um die Spitzentemperatur innerhalb der Brennkammer abzusenken, und um die NOx-Emission zu verringern, und wird zum Teil dem Reaktor 32 zugeführt, wo die Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyde des Abgases oxydiert und reduziert werden.
Die zurückgeführte Abgasmenge steht in engem Zusammenhang mit einer Reduktion der NOx-Bestandteile. Eine Erhöhung der zugeführten Abgasmenge (EGR-rate) auf ein zulässiges Maß führt zu einer Verringerung der NOx-Emission, ohne daß der wirtschaftliche Kraftstoffverbrauch erhöht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungssystem kann eine geeignete Verbrennung bei . 5 bis 30 % EGR erreicht werden.
Der prozentuale Anteil der zurückgeführten Abgase wird durch ein Messen des CO2-Gehaltes in der Einlaßsammelleitung und im Abgas erfaßt. Durch dieses Verfahren ergibt sich die zurückgeführte Abgasmenge CEGR-rate) aus folgender Gleichung:
zugeführter CO2-Gehalt mit EGR zugeführtem CO2-Gehalt ohne EGR
% EGR = (1) .
im Abgas enthaltenes CO2 mit EGR
Die Messung des CO2~Gehaltes in der Einlaßsammelleitung ohne die zurückgeführte Abgasmenge dient zur Bestimmung der während der Ventilüberschneidung der Brennkraftmaschine zugeführten CO2- und rückgeführten Abgasmenge. Der prozentuale Anteil der zurückgeführten Abgasmenge EGR, der auf diese Weise gemessen wird, entspricht der Massenströmung Cm) des zurückgeführten Abgases geteilt durch die Summe der Massenströmung der eingeführten Luft, des eingeführten Kraftstoffes und der zurückgeführten Abgase.'
in EGR
EGR = -;
m eingesaugte Luft + m Kraftstoff + m EGR 609850/0682
Es sei darauf hingewiesen, daß die EGR-Menge um 30 % gesteigert wird, so daß die NQx-Emission entsprechend verringert wird.
Bei diesen EGR-Mengen sollte das Luft-/Kraftstoffverhältnis des brennbaren Gemisches 12:1 bis 18:1 sein. Vorzugsweise sollte das Lüft-/Kraftstoffgemisch 13:1 bis 15:1 betragen, da dieses Verhältnis zur besten Verbrennung führt.
Die HC- und CO-Emission wird hauptsächlich durch das Luft-/ Kraftstoffverhältnis beeinflußt/ so daß die Verbrennung mit einem fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis als 18:1 zu einem Abgas führt, das für eine thermische Reaktion in dem Reaktor 32 genügend fett ist. Infolgedessen ist eine wirksamere Verbrennung der HC- und CO-Bestandteile möglich/ bevor diese Bestandteile in die freie Atmosphäre austreten.
Die Abmessungen des Zündflammendurchlasses 18 und das Verhältnis der Volumina des Hauptabschnittes und des Nebenabschnittes sind derart gewählt, daß die aus dem Nebenabschnitt 16 austretenden Verbrennungsprodukte in dem Hauptabschnitt 14 eine genügende Turbulenz erzeugen, so daß in einem annehmbaren Kurbelwinkelbereich eine vollständige Verbrennung stattfindet, während gleichzeitig die Turbulenz nicht so groß ist, daß die Flamme ausgeht. Das Volumen des Nebenabschnittes 16 sollte 3 bis 20 % des Kompressionsvolumens betragen, damit eine genügende Energie zur Erzeugung der Turbulenz und zur Erzeugung befriedigender Ergebnisse zur Verfugung steht. Die Abmessungen des Zündf lainmendurchlasses 18 müssen genügend groß sein, damit die Flamme aus dem Nebenabschnitt 16 austreten kann, wenn die Zündung in dem Nebenabschnitt 16 stattfindet. Der Querschnitt des Zündflammendurchlasses 18 muß
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0,1 bis 2,0 cm betragen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Brennkraftmaschine 2 verbrennt ein relativ fettes Lü£t-/Kraftstoffgemisch mit einem hohen prozentualen Abgasanteil, ohne daß Energieverluste auftreten. Die Vervrendung eines fetten
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Gemisches mit Abgas und Ausbildung einer starken Turbulenz führt zu einem sehr geringen NOx-Gehalt im Abgas.
Während des Leerlaufs muß das Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter sein als während des normalen Fahrbetriebes der Brennkraftmaschine 2. Dies ist dadurch bedingt, daß der Kompressionsdruck im Zylinder 4 während des Leerlaufs keinen genügend großen Wert erreicht/ um eine starke Turbulenz zu erzeugen, und daß die Menge des Restgases im Zylinder 4 ansteigt, was zu einer sehr langsamen Verbrennung führt. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis sollte während des Leerlaufes und bei niedriger Last etwa 11:1 bis 12:1 betragen, damit die Verbrennung beschleunigt und ein stabiler Motorbetrieb erzielt werden. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis während eines stabilen Fahrbetriebes sollte etwa 14:1 bis 15:1 betragen.
Wenn der Vergaser als Kraftstoff-Luft-Mischeinrichtung ausgebildet ist, dann sollte das Leerlaufsystem derart eingestellt sein, daß das oben genannte Luft-/Kraftstoffverhältnis erreicht wird. Wenn dagegen anstelle des Vergasers ein Kraftstoff-Einspritzsystem vorgesehen ist, dann sollte die eingespritzte Kraftstoffmenge während des Leerlaufs in Abhängigkeit von einem Signal erhöht werden, welches repräsentativ für die Motorlast ist, damit das vorgenannte Luft-/Kraftstoffverhältnis erreicht wird.
Das Luft-/Kraftstoffverhältnis kann etwas zunehmen, und das Gemisch kann etwas magerer werden, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 zunimmt. Hierdurch wird die Verbrennung innerhalb der Brennkraftmaschine 2 nicht ungünstig beeinflußt.
Das Luft-/Kraftstoffverhältnis des brennbaren Gemisches steht mit der zurückgeführten Abgasmenge (EGR-rate) in folgender Beziehung. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis mit einer relativ kleinen zurückgeführten Abgasmenge kann magerer sein, als das Luft-/ Kraftstoffverhältnis mit einer relativ großen zurückgeführten Abgasmenge. Natürlich liegen die Änderungen des Luft-/Kraftstoff-
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Verhältnisses innerhalb des Bereiches von 12:1 bis 18:1.
Das bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches mit zurückgeführtem Abgas in der Brennkraftmaschine 2 entstehende Abgas enthält hohe Konzentrationen von unverbrannten Bestandteilen, die ausreichen, um eine wirksame thermische Reaktion im thermischen Reaktor 32 hervorzurufen, jedoch enthält das Abgas nicht genügend Sauerstoff. Deshalb muß vor dem thermischen Reaktor 32 Zusatzluft in den Abgasstrom eingeleitet werden. Wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis 12:1 bis 15:1 beträgt, so daß ein Abgas mit relativ wenig Sauerstoff entsteht, dann ist es notwendig, eine relativ große Zusatzluftmenge in das Abgas einzuleiten. Wenn das Luft-/ Kraftstoffverhältnis 15:1 bis 18:1 beträgt, dann kann die einzuleitende Zusatzluftmenge verringert werden. Die Zusatzluftleitung ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt.
Um den Wirkungsgrad der thermischen Reaktion innerhalb des thermischen Reaktors 32 zu steigern, ist es notwendig, daß die Temperatur des Abgases am Eingang des thermischen Reaktors 32 so hoch wie möglich ist, indem Wärmeverluste im Abgassystem der Brennkraftmaschine 2 minimiert werden. Zu diesem Zweck kann die herkömmliche Abgasleitung durch Zwillingsauslässe ersetzt sein, an welche unmittelbar ein thermischer Reaktor angeschlossen ist.
Obwohl der Hauptabschnitt 14 der Brennkammer keilförmig ausgebildet ist (siehe Fig. 2) , ist die Erfindung auf diese Ausbildung nicht beschränkt. Der Hauptabschnitt 1,4 kann auch halbkugelförmig ausgebildet sein oder eine andere geeignete Form besitzen.
Obwohl ferner das Abgasrückführungs-Steuerventil 36 (siehe Fig.1) nur in Abhängigkeit von dem Ansaugunterdruck gesteuert wird, können der am Venturi-Einsatz herrschende Unterdruck und der Abgasdruck andere Parameter sein, mit denen eine Steuerung des Abgasrückführungs-Steuerventils 3 6 möglich wäre.
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Obwohl bei dem m der Fig. 1 dargestellten Verbrennungssystem ein thermischer Reaktor 32 verwendet wird, um die CO- und HC-Bestandteile des Abgases zu verbrennen, könnte auch anstelle des thermischen Reaktors 32 ein katalytischer Konverter mit einem Katalysator Verwendung finden.
Aus den Fig. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß der Nebenabschnitt in Form einer Zylinderkammer ausgebildet ist, und daß der Zündflammendurchlaß 18 gegenüber der Zylinderachse der Zylinderkammer 16 geneigt ist. Die Zündkerze 20 greift in die Zylinderkammer ein, wobei jedoch die Elektroden radial außerhalb der Zylinderkammer 16 angeordnet sind.
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Claims (1)

  1. P 10 369
    7*.
    Patentansprüche
    1.J Verfahren zum Betrieb einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbar gelagerten Kolben, welcher eine Brennkammer abteilt, die in einen Hauptabschnitt und einen Nebenabschnitt unterteilt ist, wobei der Nebenabschnitt mit dem Hauptabschnitt nur über einen Zündflammendurchlaß verbunden ist, durch welchen eine Flamme hindurchtritt, und welcher eine Turbulenz bewirkt, dadurch gekenn zeichnet, daß nur in dem Hauptabschnitt (14) der Brennkammer (14, 16) ein brennbares Gemisch mit einem Luft-/ KraftstoffVerhältnis von höchstens 18:1 eingeleitet wird, daß das brennbare Gemisch in dem Hauptabschnitt der Brennkammer komprimiert wird und dabei ein Teil des Gemisches durch den Zündflammendurchlaß (18) zwangsweise in den Nebenabschnitt gelangt, wobei eine große Turbulenz erzeugt wird, daß das brennbare Gemisch in der Brennkammer mittels einer einzigen Zündquelle (20) entzündet wird, und daß das bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches in der Brennkammer entstehende Abgas mit dem nur in den Hauptabschnitt der Brennkammer eingeleiteten brennbaren Gemisch vermischt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis des brennbaren Gemisches zwischen 12:1 bis 18:1 beträgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Nebenabschnittes (16)
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    3 bis 20 % des gesamten Kornpressionsvolumens beträgt.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gemisch in dem Nebenabschnitt (16) entzündet wird und die Flamme durch die Verbrennungsprodukte in den Hauptabschnitt (14) geleitet wird, welche zwangsweise aus dem Nebenabschnitt (16) herausbewegt werden, so daß in dem Hauptabschnitt eine genügende Turbulenz für eine im wesentlichen vollständige Verbrennung erzeugt wird, und daß der Querschnitt des Zündflammendurch-
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    lasses (18) 0,1 cm bis 2,0 cm beträgt, so daß die Flammenfront durch den in den Hauptabschnitt eintretenden Strahl nicht ausgelöscht wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 30 % des Abgases mit dem brennbaren Gemisch vermischt und mit diesem nur in den Hauptabschnitt (14) eingeleitet werden.
    6. Verfahren zum Betrieb einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbar gelagerten Kolben, welcher eine Brennkammer abteilt, die in einen Hauptabschnitt und einen Nebenabschnitt unterteilt ist, wobei der Nebenabschnitt mit dem Hauptabschnitt nur über einen Zündflammendurchlaß verbunden ist, durch welchen eine Flamme hindurchtritt und welcher eine Turbulenz bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß nur in den Hauptabschnitt (14) der Brennkammer (14, 16) ein brennbares Gemisch mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von höchstens 18:1 eingeleitet wird, daß das brennbare Gemisch in dem Hauptabschnitt der Brennkammer komprimiert wird, und dabei ein Teil des Gemisches durch den Zündflammendurch— laß (18) zwangsweise in den Nebenabschnitt (16) gelangt, wobei eine große Turbulenz erzeugt wird, daß das brennbare Gemisch in der Brennkammer mittels einer einzigen Zündquelle
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    (20) entzündet wird, so daß infolge einer durch die Turbulenz bedingten schnellen Verbrennung in dem Nebenabschnitt ein schneller Druckanstieg erfolgt und die in dem Nebenabschnitt erzeugten Verbrennungsprodukte durch den Zündflammendurchlaß in den Hauptabschnitt entweichen, wo sie eine genügend große Turbulenz erzeugen, um eine im wesentlichen vollständige Verbrennung zu bewirken, und daß höchstens 30 % des bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches innerhalb der Brennkammer entstehenden Abgases mit dem nur in den Hauptabschnitt der Brennkammer eingeleiteten brennbaren Gemisch vermischt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das brennbare Gemisch in dem Nebenabschnitt (1 6) entzündet wird und die Flamme durch die Verbrennungsprodukte zwangsweise aus dem Nebenabschnitt in den Hauptabschnitt bewegt wird, und daß der Querschnitt des Zündflammendurchlasses derart bemessen ist, daß die Flamme von der turbulenten Strömung, die durch den in den Hauptabschnitt eintretenden Strahl erzeugt wird, nicht ausgelöscht wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Volumen des Nebenabschnittes (16) 3 bis 20 % des gesamten Kompressionsvolumens beträgt.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis des brennbaren Gemisches 13:1 bis 15:1 beträgt.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis des brennbaren Gemisches 12:1 bis 18:1 beträgt.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Luft-/Kraftstoff-
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    verhältnis des brennbaren Gemisches während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine (2) 11:1 bis 12:1 beträgt.
    12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 30 % des Abgases mit dem brennbaren Gemisch vermischt werden, das nur in den Hauptabschnitt (14) der Brennkammer eingeleitet wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß bei einem Luft-/Kraftstoffverhältnis des brennbaren Gemisches von 12:1 bis 18:1 das Luft-/Kraftstoffverhältnis mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) ansteigt.
    14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis eines brennbaren Gemisches mit einer relativ kleinen zurückgeführten Abgasmenge (EGR-rate) magerer ist als das Luft-kraftstoffverhältnis mit einer relativ großen zurückgeführten Abgas— menge.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das brennbare Gemisch in dem Nebenabschnitt (16) entzündet und die Flamme durch die Verbrennungsprodukte zwangsweise aus dem Nebenabschnitt in den Hauptabschnitt bewegt wird, um in dem Hauptabschnitt eine genügende Turbulenz für eine im wesentlichen vollständige Verbrennung zu erzeugen, und daß der Querschnitt des Zündflammendurchlasses (18) derart bemessen ist, daß die Flamme durch die Turbulenz, die von dem in den Hauptabschnitt eintretenden Strahl erzeugt wird, nicht ausgelöscht wird, wo-
    bei der Querschnitt des Zündf lainmendurchlasses 0,1 cm bis-
    2
    2,0 cm beträgt.
    16. Verfahren zum Betrieb einer zündkerzengezündeten Brennkraft-
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    maschine mit wenigstens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbar gelagerten Kolben, welcher eine Brennkammer abteilt, die in einen Hauptabschnitt und einen Nebenabschnitt unterteilt ist, wobei der Nebenabschnitt mit dem Hauptabschnitt nur über einen Zündflammendurchlaß verbunden ist, durch welchen eine Flamme hindurchtritt und welcher eine Turbulenz bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß nur in den Hauptabschnitt (14) der Brennkammer (14, 16) ein brennbares Gemisch mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von höchstens 18:1 eingeleitet wird, daß das brennbare Gemisch in dem Hauptabschnitt der Brennkammer komprimiert wird und dabei ein Teil des Gemisches durch den Zündflammendurchlaß (18) zwangsweise in den Nebenabschnitt (16) gelangt, wobei eine große Turbulenz erzeugt wird, daß das brennbare Gemisch in der Brennkammer mittels einer einzigen Zündquelle (20) entzündet wird, so daß infolge einer durch die Turbulenz bedingten schnellen 'Verbrennung in dem Nebenabschnitt ein schneller Druckanstieg erfolgt und die in dem Nebenabschnitt erzeugten Verbrennungsprodukte durch den Zündflammendurchlaß und den Hauptabschnitt entweichen, wo sie eine genügend große Turbulenz erzeugen, um eine im wesentlichen vollständige Verbrennung zu bewirken, daß höchstens 30 % des bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches innerhalb der Brennkammer entstehenden Abgases mit dem nur in den Hauptabschnitt der Brennkammer eingeleiteten brennbaren Gemisch vermischt werden, und daß das Abgas mit eingeleiteter Zusatzluft vermischt wird.
    17. Verfahren zum Betrieb einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbar gelagerten Kolben, welcher eine Brennkammer abteilt, die in einen Hauptabschnitt und einen Nebenabschnitt unterteilt ist, wobei der Nebenabschnitt mit dem Hauptabschnitt nur über einen Zündflammendurchlaß verbunden ist, durch welchen eine Flamme hindurchtritt und welcher eine Turbulenz
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    bewirkt, dadurch. gekennzeichnet, daß nur in den Hauptabschnitt (14) der Brennkammer (14, 16) ein brennbares Gemisch mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von höchstens 18:1 eingeleitet wird, daß höchstens 30 % des bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches innerhalb der Brennkammer entstehenden Abgases mit dem nur in den Hauptabschnitt der Brennkammer eingeleiteten brennbaren Gemisch vermischt werden, daß das brennbare Gemisch und das mit dem brennbaren Gemisch in den Hauptabschnitt der Brennkammer eingeleitete Abgas komprimiert werden, wobei ein Teil des brennbaren Gemisches und des in dem Hauptabschnitt der Brennkammer mit dem brennbaren Gemisch vermischten Abgases durch den Zündflammendurchlaß (18) in den Nebenabschnitt gelangen, wo-. bei in dem Nebenabschnitt eine Turbulenz erzeugt wird, daß das brennbare Gemisch im Nebenabschnitt der Brennkammer durch eine einzige Zündquelle (20) entzündet wird, so daß infolge einer durch die Turbulenz bedingten schnellen Verbrennung in dem Nebenabschnitt ein schneller Druckanstieg erfolgt und die in dem Nebenabschnitt erzeugten Verbrennungsprodukte durch den Zündflammendurchlaß in den Hauptabschnitt entweichen, wo sie eine genügend große Turbulenz erzeugen, um eine im wesentlichen vollständige Verbrennung zu bewirken, wobei die Flamme von den zwangsweise aus dem Nebenabschnitt austretenden Verbrennungsprodukten in den Hauptabschnitt bewegt wird, daß die Abmessungen des Zündflammendurchlasses derart bemessen sind, daß die Flamme von der Turbulenz, die von dem in den Hauptabschnitt eintretenden Strahl»erzeugt wird, nicht ausgelöscht wird, und daß das Volumen des Nebenabschnittes 3 bis 20 % des Gesamtkompressionsvolumens beträgt.
    18. Verbrennungssystem, gekennzeichnet durch wenigstens einen Zylinder (4) mit einem darin hin- und herbeweglich gelagerten Kolben (6), der eine Brennkammer abteilt, durch eine Einrichtung, welche die Brennkammer in
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    einen Hauptabschnitt (14) und einen Nebenabschnitt (16) unterteilt und einen zwischen dem Hauptabschnitt und dem Nebenabschnitt gelegenen Zündflammendurchlaß (18) aufweist, welcher nur mit dem Hauptabschnitt in Verbindung steht, durch eine Zündkerze (20) pro Zylinder, durch eine Einrichtung (22), welche ein brennbares Gemisch mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von höchstens 18:1 nur in den Hauptabschnitt der Brennkammer einleitet, wobei das Verhältnis des Volumens des Hauptabschnittes zum Volumen des Nebenabschnittes und die Abmessungen des Zündflammendurchlasses derart gewählt sind, daß während des Kompressionszyklus* ein Teil des brennbaren Gemisches in den Nebenabschnitt gelangt, wobei eine große Turbulenz in dem Gemisch erzeugt wird, und die Verbrennungsprodukte nach der Zündung aus dem Nebenabschnitt in den Hauptabschnitt eintreten, um in diesem eine Turbulenz zu erzeugen, und wobei die Abmessungen des Zündflammendurchlasses genügend groß gewählt sind, so daß die Flamme des durch den Zündflammendurchlaß hindurchgehenden und in das noch nicht brennende Gemisch eintretenden brennenden Strahls nicht ausgelöscht wird, durch einen Abgasauslaß (30), welcher die bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches in der Brennkammer entstehenden Abgase ableitet, durch eine Leitung (34) T welche den Abgasauslaß nur mit dem Hauptabschnitt der Brennkammer verbindet, und durch eine Steuereinrichtung (36) , mittels welcher ein Durchgang eines vorbestimmten Prozentsatzes des Abgases durch die Leitung ermöglicht wird.
    19. Verbrennungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß das Volumen des Nebenabschnitts C16J 3 bis 20 % des Gesamtkompressionsvolumens beträgt.
    20. Verbrennungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Prozentsatz des zurückgeleiteten Abgases 30 % beträgt.
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    , Ver br ennungs system nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet , daß die Zündkerze (20) in dem Nebenabschnitt (16) angeordnet ist.
    22. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenabschnitt (16) zylinderförmig ausgebildet ist.
    23. Verbr ennungs system nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündflammendurchlaß (18) gegenüber der Achse des zylinderförmigen Nebenabschnittes (16) geneigt ist.
    24. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Zündkerze (20) radial außerhalb des zylinderförmigen Nebenabschnittes (16) angeordnet sind.
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DE19762622322 1975-05-19 1976-05-19 Verfahren zum betrieb einer zuendkerzengezuendeten brennkraftmaschine Withdrawn DE2622322A1 (de)

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GB1522873A (en) 1978-08-31
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