DE2633234A1

DE2633234A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2633234A1
Application number: DE19762633234
Authority: DE
Inventors: Jun Teranuma
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-02-03
Also published as: JPS5214112A; GB1536049A; AU1613576A

Description

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23. Juli 1976 P 10 669

Nissan Motor Company, Limited

No. 2, Takara-machi, Kanaga^Twa-ku, Yokohama City, Japan

LINDAU

Verbrennungsmotor

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einem von einem Zylinder, einem den Zylinder schließenden Zylinderkopf und einem im Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben begrenzten Brennraum, einer Unterteilungseinrichtung, die den Brennraum in einen Hauptabschnitt und einen nur mit dem Hauptabschnitt verbundenen Nebenabschnitt unterteilt, wobei die Unterteilungseinrichtung eine öffnung bzw. einen Verbindungskanal zwischen dem Hauptabschnitt und dem Neben-

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abschnitt aufweist, und einer Zuführeinrichtung zum Einleiten von brennbarem Gemisch nur in den Hauptabschnitt.

Zur Verminderung des Gehalts an Stickoxiden im Abgas arbeitet ein solcher Verbrennungsmotor in der Weise, daß ein verhältnismäßig fettes brennbares Gemisch, das mit Abgas verdünnt ist, während des Saugtaktes nur in den Hauptabschnitt eingeleitet wird, daß während des Verdichtungstaktes das mit Abgas verdünnte brennbare Gemisch verdichtet wird, wobei ein Teil des brennbaren Gemische in den Nebenabschnitt gedrückt wird und dadurch starke Turbulenz im Nebenabschnitt hervorgerufen wird, daß das brennbare Gemisch im Nebenabschnitt gezündet wird und daß das aus der Verbrennung des brennbaren Gemischs im Brennraum resultierende Abgas zu einem Abgasumwandler geleitet wird, in dem die unverbrannten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide im Abgas oxidiert werden. Ein Nachteil dieses Verbrennungsmotors besteht darin, daß durch die den Nebenabschnitt begrenzende Wand eine erhebliche Wärmeableitung vom Nebenabschnitt zum Zylinderkopf erfolgt.

Erfindungsgemäß wird nun diese abfließende Wärme in der Weise ausgenutzt, daß mit der Wärme vom Nebenabschnitt das angesaugte brennbare Gemisch erwärmt wird.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der sich auszeichnet durch einen von einem Zylinder, einem Zylinderkopf und einem im Zylinder hin- und herbeweg— baren Kolben begrenzten Brennraum, eine Unterteilungseinrichtung, die den Brennraum in einen Hauptabschnitt und einen nur mit dem Hauptabschnitt verbundenen Nebenabschnitt unterteilt, wobei die Unterteilungseinrichtung eine öffnung./ zwischen dem Hauptabschnitt und dem Nebenabschnitt aufweist, eine Zuführeinrichtung zum Einleiten von brennbarem Gemisch nur in den Hauptabschnitt und einen zur Zuführeinrichtung

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gehörenden Einlaßkanal, durch den das brennbare Gemisch in den Hauptabschnitt eingeleitet wird, wobei der Einlaß- ■ kanal und der Nebenabschnitt eine gemeinsame Wand haben, durch die ein Wärmedurchgang vom Nebenabschnitt zum Einlaßkanal erfolgt, so daß das brennbare Gemisch im Einlaßkanal erwärmt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors; und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß H-II in Fig. 1.

Im folgendaiwird ausführlicher auf die Figuren eingegangen. Zu einem Verbrennungsmotor gehören ein Zylinder 2, ein darin angeordneter hin- und herbewegbarer Kolben 4 sowie ein Zylinderkopf 6. Der Zylinder 2, der Kolben 4 und der Zylinderkopf 6 begrenzen einen Hauptabschnitt 8 des Brennraumes, der auch als Hauptbrennraum bezeichnet werden kann. Dieser Hauptabschnitt ist keilförmig ausgebildet. Im Zylinderkopf 6 sind ein Einlaßkanal 10, eine Auslaßkanal sowie ein Nebenabschnitt 14 des Brennraumes ausgebildet, wobei dieser Nebenabschnitt auch als Nebenbrennraum be~ zeichnet werden kann. Der Einlaßkanal 10 verläuft durch den Zylinderkopf 16 zum Hauptabschnitt 8 und dient dazu, nur in den Hauptabschnitt 8 ein mageres brennbares Gemisch oder ein fettes brennbares Gemisch einzuleiten, das mit Abgas verdünnt worden ist. Der Auslaßkanal 12 geht vom Hauptabschnitt 8 aus und leitet das Abgas aus dem Hauptabschnitt ab. Zur Steuerung der Einspeisung des Gemische

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durch den Einlaßkanal 10 dient ein Einlaßventil 16. Ein Auslaßventil 18 steuert das Abführen des Abgases durch den Auslaßkanal 12. Der Nebenabschnitt 14 ist neben dem Einlaßkanal 10 angeordnet, damit zwischen beiden ein Wärmeaustausch erfolgen kann. Der Nebenabschnitt 14 und der Einlaßakanal 10 haben eine gemeinsame Wand 20, so daß die Wärme im Nebenabschnitt durch die gemeinsame Wand 20 zur angesaugten Gemischströmung im Einlaßkanal 10 übertragen werden kann. Der Nebenabschnitt 14 ist mit einer Zündkerze 22 versehen und steht über einen Verbindungskanal bzw. eine Verbindungsdose 24 allein mit dem Hauptabschnitt 8 in Verbindung. Der Nebenabschnitt 14 hat die Form eines zylindrischen Hohlraums- Die gemeinsame Wand 20 ist Bestandteil der Mantelwand des zylindrischen Hohlraumes, die Zündkerze 22 ragt von einer Stirnwand des zylindrischen Hohlraumes in diesen, und der Verbindung^ kanal 24 mündet in den Nebenabschnitt 14 an der gegenüberliegenden Stirnwand des zylindrischen Hohlraumes. Die Mündung des Verbindungskanals 24 in den Hauptabschnitt 8 liegt an einer Stelle dicht beim Einlaßventil 16, so daß während des Saugtaktes des Kolbens 4 ein Anteil des brennbaren Gemischs, der zuvor auf das Ventilelement des Einlaßventils 16 getroffen ist, danach durch den Verbindungskanal 24 in den Nebenabschnitt 14 eintritt.

Im Betrieb wird während des Saugtaktes des Kolbens 4 das brennbare Gemisch von der gemeinsamen Wand 20 erwärmt, die dem Nebenabschnitt 14 ausgesetzt ist. Ein Teil dieses brennbaren Gemischs trifft dann auf das Ventilelement des Einlaßventils 16 und tritt durch den Verbindungskanal in den Nebenabschnitt 14 ein. Während des Verdichtungstaktes des Kolbens 4 wird ein Teil des brennbaren Gemischs durch den Verbindungskanal 24 in den Nebenabschnitt gedrückt, wodurch im Nebenabschnitt starke Turbulenz hervorgerufen wird. Die kinetische Energie der in den

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Nebenabschnitt 14 eintretenden Strömung wird schnell in Turbulenz umgewandelt, so daß sich das Gemisch im Nebenabschnitt zum Zeitpunkt der Zündung durch die Zündkerze 22 in stark turbulenter Bewegung befindet. In dem stark turbulenten Gemisch im Nebenabschnitt 14 erfolgt die Verbrennung sehr schnell. Kurz nach der Zündung übersteigt der Druck im Nebenabschnitt 14 den Druck im Hauptabschnitt im Zylinder 2, so daß ein schnell strömender Flammenstrahl, auch als Stichflamme oder Fackel bezeichnet, in den Hauptabschnitt 8 stößt. Dieser Flammenstrahl breitet die Flamme über den gesamten Brennraum aus und erzeugt die zur schnellen Beendigung der Verbrennung des mit Abgas verdünntem, fetten brennbaren Gemischs erforderliche Turbulenz. Das Volumen des Nebenabschnitts 14 beträgt vorzugsweise 2% bis 25% des Volumens des Hauptabschnitts 8, und der Durchmesser des Verbxndungskanals 24 liegt vorzugsweise im Bereich von 3mm bis 15mm.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Hauptabschnitt 8 keilförmig. Die Erfindung ist jedoch nicht nur bei einem solchen Hauptabschnitt anwendbar; vielmehr kann der Hauptabschnitt auch halbkugelförmig oder wannenförmig sein oder eine beliebige andere'geeignete Form haben. Ferner muß auch der Nebenabschnitt 14 nicht, unbedingt zylindrische Form haben; vielmehr kann es sich dabei auch um einen kugelförmigen Hohlraum oder um einen auf beliebige andere Weise geformten Hohlraum handeln. Gegebenenfalls kann eine weitere Zündkerze zur Zündung des brennbaren Gemischs im Hauptabschnitt vorgesehen sein. Ferner ist es auch möglich, einen weiteren Nebenabschnitt mit einer Zündkerze vorzusehen, um das brennbare Gemisch im Hauptabschnitt zu zünden. Dadurch wird eine schnelle Beendigung der stabilen Verbrennung unterstützt. Da die Strömung des brennbaren Gemischs im Einlaßkanal erfindungsgemäß wirksam von der gemeinsamen, dem Nebenabschnitt ausgesetzten Wand erwärftit wird, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des brennbaren Gemischs magerer gemacht werden.

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Einerder Vorteile der Erfindung liegt darin, daß die im Nebenabschnitt erzeugte Wärme als Wärmequelle zur Beheizung des Einlaßkanals ausgenutzt wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das brennbare Gemisch zwangsläufig in den Nebenabschnitt eingeleitet wird, da der Verbindungskanal in den Hauptabschnitt an einer Stelle dicht beim Einlaßventil mündet, so daß während des Saugtaktes des Kolbens ein Teil des brennbaren Gemischs zunächst auf das Ventilelement des Einlaßventils trifft und dann durch den Verbindungskanal in den Nebenabschnitt eintritt.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

/1. ^Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch einen von einem Zylinder (2), einem Zylinderkopf (6) und einem im Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben begrenzten Brennraum (8, 14), eine Unterteilungseinrichtung, die den Brennraum in einen Hauptabschnitt (8) und einen nur mit dem Hauptabschnitt verbundenen Nebenabschnitt (14) unterteilt, wobei die Unterteilungseinrichtung eine öffnung (24) zwischen dem Hauptabschnitt und dem Nebenabschnitt aufweist, eine Zuführeinrichtung zum Einleiten von brennbarem Gemisch nur in den Hauptabschnitt und einen zur Zuführeinrichtung gehörenden Einlaßkanal (10), durch den das brennbare Gemisch in den Hauptabschnitt eingeleitet wird, wobei der Einlaßkanal und der Nebenabschnitt eine gemeinsame Wand (20) haben, durch die ein Wärmedurchgang vom Nebenabschnitt zum Einlaßkanal erfolgt, so daß das brennbare Gemisch im Einlaßkanal erwärmt wird.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Zuführeinrichtung ein Einlaß— ventil (16) mit einem Ventilkopf umfaßt, der den Einlaßkanal (10) schließen kann, und daß der Ventilkopf, der Einlaßkanal und die öffnung (24) so angeordnet und ausgebildet sind, daß während des Saugtaktes ein Teil des brennbaren Gemischs vom Ventilkopf in-den Nebenabschnitt (14) geleitet wird.

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