DE2950987A1

DE2950987A1 - Verfahren und einrichtung zur gleichzeitigen herstellung von brennstoffgemisch mit unterschiedlichem mischungsverhaeltnis

Info

Publication number: DE2950987A1
Application number: DE19792950987
Authority: DE
Inventors: Stanislav Dipl Ing Jahoda
Original assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel
Current assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-18
Publication date: 1980-07-17
Also published as: FR2445446A1; IT1127754B; GB2037886A; GB2037886B; JPS55117025A; IT7928411A0; SE428716B; CS204469B1; SE7910683L; US4414939A

Description

VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR GLEICHZEITIGEN HERSTELLUNG VON BRENNSTOFFGEMISCH MIT UNTERSCHIEDLICHEM MISCHUNGSVERHÄLTNIS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Zubereitung eines Brennstoffgemisches, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung mit Rücklauf- oder Rotationsbewegung der Kolben und mit einer Haupt- und einer Nebenverbrennungskammer für Jeden Zylinder.

Es sind Brennkraftmaschinen mit einem geteilten Brennraum bekannt, bei denen außer der Hauptbrennkammer noch mit ihr verbundene Nebenbrennkammern angeordnet sind. In die Hauptbrennkammer mündet der Hauptsaugkanal, der durch ein Hauptsaugventil gesteuert wird. Aus der Hauptbrennkammer führt ein Auspuffkanal, den ein Auspuff ventil steuert. In die mit der Hauptbrennkammer durch einen Zündkanal verbundene Nebenbrennkammer mündet ein Nebensaugkanal, der durch ein Nebensaugventll gesteuert wird. In der Nebenbrennkammer befindet sich eine Zündkerze oder ein anderes Zündmittel zur Zündung des Brennstoffgemisches. Der Hauptbrennkammer wird ein ärmeres und der Nebenbrennkammer ein ange-

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reichertes Brennstcffecnr.sr:f- zugeführt, das leio.ht ertzündbar ist. Die Zündkerze entzündet das angereicherte Brennstoffgemisch in der Nebenbrennkammer in der oberen Totpunktlage der Kolben am Ende des Kompressionshubes. Die brennenden Gase strömen durch den Zündkanal in die Hauptbrennkammer, wo sie das magere Brennstoffgemisch entzünden.

Es ist auch bekannt, daß für eine richtige Arbeitsweise des beschriebenen Arbeitsverfahrens zwei Brennstoffgemische mit verschiedenem Mischungsverhältnis zubereitet werden müssen, nämlich das magere Gemisch für die Hauptbrennkammer und das kraftstoffreichere Gemisch für die Nebenbrennkammer. Bei den bekannten Brennkraftmaschinen werden für die Zubereitung beider Brennstoffgeniische zwei selbständige Einrichtungen angewandt. Entweder werden zwei selbständige Vergaser verwendet, z.B. nach den US-PS 1 568 638, 2 121 920, 3 092 008, 3 230 9^9, 5 890 9^2 oder nach der DE-PS 2 259 286. Es kann auch die Kombination eines Vergasers und einer Einspritzeinrichtung angewandt werden, wie dies die Firmen Honda oder Volkswagen ausführen, oder es können auch zwei selbständige Einspritzeinrichtungen eingebaut werden. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen besteht in der Notwendigkeit zweier gesonderter Mischeinrichtungen, die kostspielig sind und zusätzlichen Platz an der Maschine erfordern.

Es ist zwar ein Vergaser (DE-OS 1 809 594) bekannt, aus dessen einziger Mischeinrichtung das Brennstoffgemisch durch ein Saugrohr in die Nebenbrennkammer und durch ein Hauptsaugrohr in die Hauptbrennkammer geleitet wird. Die Zusammensetzung der beiden Brennstoffgemische ist jedoch annähernd gleich. Diese Einrichtung ist besonders für einen Motorbetrieb von Vorteil,

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bei dem die Drosselklappe des Vergasers geschlossen oder beinahe geschlossen ist und bei der Brennkraftmaschine ohne Nebenbrennkammer durch den Einfluß der Auspuffgasreste im Verbrennungsraum eine schlechte Verbrennung des Brennstoffgemisches erfolgt. Mit diesem Vergaser kann nicht gleichzeitig ein angereichertes Brennstoffgemisch für die Nebenbrennkammer und ein abgemagertes Brennstoffgemisch für die Hauptbrennkammer zubereitet werden, wie dies Brennkraftmaschinen mit geteiltem Verbrennungsraum zur Verbrennung sehr armer Brennstoffgemische erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von Brennstoffgemisch mit verschiedenem Mischverhältnis für eine Hauptbrennkammer und eine Nebenbrennkammer für Brennkraftmaschinen mit geteiltem Verbrennungsraum aufzuzeigen, die konstruktiv einfacher, zuverlässiger und billiger als die bekannten Einrichtungen sind und die Steuerung bzw. Einstellung des jeweiligen Mischverhältnisses der beiden Gemische auf einfache Art erlauben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zubereitete angereicherte Brennstoffgemisch in zwei Ströme geteilt wird, von denen der eine Strom der Nebenbrennkammer zugeführt und der zweite Strom nachträglich mit Luft gemischt und das so abgereicherte Gemisch in die Hauptbrennkammer geleitet wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine Einrichtung benützt, bei welcher die Mischvorrichtung direkt mit der Nebenbrennkammer und mit einer Mischkammer verbunden ist, die an die Luftzuführleitung anschließt und mit der Hauptbrennkammer in Verbindung steht.

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Zweckmäßig ist zwischen der Mischvorrichtung und der Mischkammer eine Verteilerkammer geschaltet, die mit der Mischvorrichtung, der Mischkammer und der Nebenbrennkammer verbunden ist. Die Mischvorrichtung kann entweder aus einem Vergaser oder einer Einspritzvorrichtung bestehen.

Ferner ist es vorteilhaft, die Mischvorrichtung mit der Verteilerkammer durch einen Kanal in der Saugleitung zu verbinden, wobei in der Saugleitung auch die Mischkammer angeordnet und durch mindestens eine öffnung mit zumindest einem Hauptsaugrohr verbunden ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Kammer mit der Verteilerkammer in Verbindung steht und durch zumindest eine öffnung an wenigstens ein Nebensaugrohr anschließt. Der Kanal kann aus einem Rohr bestehen, das durch die Kammer der Saugleitung hindurchgeht oder der axiale Austritt des Rohres kann durch den Boden der Verteilerkammer geschlossen und das Rohr in seiner Wand mit Radialöffnungen versehen sein, die in die Verteilerkammer münden. Die Drosseleinrichtungen der Mischvorrichtung und die Drosseleinrichtung der Luft sind kinetisch aneinander gebunden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht in der Vereinfechung des Vergasers für eine Brennkraftmaschine mit geteiltem Brennraum. Die Ausbildung des Saugrohres gewährleistet eine gute Verteilung des Brennstoffgemisches auf die einzelnen Zylinder und zwar sowohl in die Haupt- als auch in die Nebenbrennkammer.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Vereinfachung der Konstruktion und Fertigung und der sich daraus ergebenden geringen Kosten. Ferner ist die Arbeitsweise

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der gesamten Einrichtung gut, denn das Brennstoffgemisch wird sorgfältig zubereitet und die Leistungsverluste sind infolge der uberdruchschnittlichen Erwärmung des gesamten Brennstoffgemisches in der Saugleitung minimal .

Das Zubereitungsverfahren eines Brennstoffgemisches wird in einer Einrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem geteiltem Brennraum ausgeführt. Sie enthält eine Nebenbrennkammer, in die durch einen Nebensaugkanal ein angereichertes Brennstoffgemisch geleitet wird und hat ferner eine Haupt brennkammer, in die durch einen Hauptsaugkanal ein abgereichertes Brennstoffgemisch angesaugt wird. Das angereicherte Brennstoffgemisch für die Nebenbrennkammer wird einem Mischmechanismus, dem Vergaser oder einer Einspritzeinrichtung entnommen. Das Brennstoffgemisch für die Hauptbrennkammer wird von dem erwähnten Mischmechanismus einer Mischkammer zugeführt, wo es nachträglich mit Luft gemischt und das so abgereicherte Brennstoffgemisch in die Hauptbrennkammer geleitet wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt der Einrichtung mit einem Vergaser, einer Saug- uriu Auspuffleitung und einem Zylinderkopf;

Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Saugleitung und den Vergaser mit einer anderen Ausführung einer getrennten Mischkammer;

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Fig. 3 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Saugleitung und den Vergaser mit einer Einlage des Mischschachtes, die in den Boden der Mischkammer hineinragt;

Fig. 4 einen schematischen Vertikalschnitt durch das durch die Motor kühlflüs

sigkeit vorgewärmte Saugrohr und den Vergaser mit doppeltem Mischmechanismus.

Fig. 1 zeigt eine Grundausführung, die an einer ein- oder mehrzylindrischen Brennkraftmaschine mit einer Hauptbrennkammer 8 im Zylinderkopf 23 angeordnet ist. In die Hauptbrennkammer 8 mündet der durch ein Hauptsaugventil gesteuerte Hauptansaugkanal (nicht dargestellt). Mit der Hauptbrennkammer 8 ist über einen Zündkanal 27 eine Nebenbrennkammer 10 Verbunden, in die ein von einem Nebensaugver.til gesteuerter Nebenansaugkanal 26 mündet.

Die Saugleitung 4 besteht aus einem Hauptsaugrohr 20, einem Nebensaugrohr 21, einer Mischkammer 5 und einem Kanal 2. In der Ne-benbrennkammer 10 ist eine Zündkerze 25 angeordnet. Mit dem Hauptansaugkanal ist das Hauptsaugrohr 20 dar Saugleitung 4 verbunden. Das Hauptsaugrohr 20 mündet durch die öffnung 7 in die Mischkammer 5 der Saugleitung 4. An die Mischkammer 5 schließt eine gesonderte Luftzuleitung I7 an. Die Mischkammer 5 ist durch eine erste öffnung 6 eines Zwischenstückes 12 und einer Wärmeisoliereinlage I9 mit einer an der Auspuffleitung 11 vorgesehenen Verteilerkammer 3 verbunden.

An den Nebensaugkanal 26 schließt ein Nebensaugrohr 21 der Saugleitung 4 an, das durch eine zweite öffnung 9 des Zwischenstückes 12 und der Wärmeisoliereinlage 19 mit der Verteilerkammer 3 in Verbindung steht. In die Verteilerkammer 3 mündet der Kanal 2,

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der mit einer Mischeinrichtung 28 des Vergasers 1 in Verbindung steht.

Der Vergaser 1 ist mit dem Mischmechanismus 28 für die Zubereitung eines angereicherten Brennstoffgemisches versehen und weist eine Hauptdrosselklappe 22 auf. Die Luftzuleitung 17 hat eine Hilfsdrosselklappe 18. Der Vergaser 1 ist an die Saugleitung 4 so angeschlossen, daß seine Luftzuleitung 17 an die Mischkammer 5 der Saugleitung 4 und die Mischeinrichtung an den Kanal 2 in der Saugleitung 4 anschließen.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Kanal 2 in Form eines Rohres 14 ausgeführt, dessen Ausgangsöffnung sich in der Nähe des vorgewärmten Bodens der Verteilerkammer 3 befindet. Das Nebensaugrohr 21 der Saugleitung 4 mündet über die öffnung 9 in eine Kammer 15> in der das Rohr 14 einen Ringraum 29 begrenzt. Das Zwischenstück 12 hat eine durch einen Rohransatz 13 verlängerte erste öffnung 6. Die Verteilerkammer 3 ist als selbständiger, zwischen Saugleitung 4 und Auspuffleitung 11 gelagerter Teil ausgeführt. Die Luftzuleitung I7 bildet einen Teil des Vergasers 1.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 bildet die Verteilerkammer 3 ebenfalls einen Teil der Auspuffleitung 11. Durch den Boden der Verteilerkammer 3 ist das Rohr 14 hindurchgeführt, das über ihm eine Ausgangöffnung 16 aufweist.

In Fig. 4 ist eine Verteilerkammer 3 mit Vorwärmung durch die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine und mit einem Vergaser 1 dargestellt, der einen doppelten Mischmechanismus 28a mit Regelklappen 22b und 22a besitzt.

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Die vorgeschlagene Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Mischmechanismus 28 liefert ein angereichertes Brennstoffgemisch mit einem für eine optimale Funktion der Nebenbrennkammer 10 geeigneten Mischungsverhältnis. Das angereicherte Brennstoffgemisch strömt aus dem Mischmechanismus 28 durch den Kanal 2 in die Verteilerkammer 3 ein, in der es durch Verdampfung und Wirbelung homogenisiert wird. Ein kleiner Teil dieses Gemisches gelangt durch die zweite Öffnung 9 in das Nebensaugrohr 21 und durch den Nebensaugkanal 26 in die Nebenbrennkammer 10. Der restliche Teil des angereicherten Gemisches gelangt durch die erste Öffnung 6 des Zwischenstückes 12 in die Mischkammer 5, wo er mit Luft aus der Luftzuleitung 17 gemischt wird und so ein abgemagertes Brennstoffgemisch bildet, das durch die Öffnung 7 in das Hauptsaugrohr 20 und ferner durch den Hauptsaugkanal in die Hauptbrennkammer 8 gelangt. Die Verteilerkammer 3 wird zwecks Erzielung einer guten Homogenisierung und des abgemagerten Brennstoffgemisches entweder durch die Motorkühlflüssigkeit oder die Auspuffgase, eventuell auf eine andere bekannte Art vorgewärmt.

Die richtige Wahl des Mengenverhältnisses der durch die Luftzuleitung 17 angesaugten Luft und der Brennstoffgemischmenge aus dem Mischmechanismus 28 des Vergasers oder der Einspritzeinrichtung wird durch die Koppelung der Hauptregelklappe 22, eventuell der Regelklappen 22a und 22b des Mischmechanismus 28 und der Nebenregelklappe 18 der Luft sichergestellt.

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Die Wirkung des Vorwärmens des Brennstoffgemisches wird durch die Befestigung des Rohres 14 im vorgewärmten Boden der Verteilerkammer J5 erhöht. Das Brennstoffgemisch wird so nicht bloß am Boden der Verteilerkammer 3» sondern bereits auch beim Durchströmen des Rohres 14 vorgewärmt. Die Wirbelung des Brennstoffgemisches wird durch seinen Durchgang durch die Ausgangöffnungen 16 des Rohres 14 verstärkt.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Brennstoffgemisch mit verschiedenem Mischungsverhältnis für die Hauptbrennkammer und die Nebenbrennkammer von Brennkraftmaschinen mit geteiltem Verbrennungsraum,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein angereichertes Brennstoffgemisch in zwei Ströme geteilt wird, von denen ein Strom direkt der Nebenbrennkammer zugeführt und der zweite Strom nachträglich mit Luft gemischt und als abgemagertes Gemisch in die Hauptbrennkammer eingeführt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer einzigen Mischeinrichtung für beide Brennkammern, unter der in Strömungsrichtung des Brennstoffgemisches ein Nebensaugrohr angeordnet und mit der Nebenbrennkammer verbunden ist und das Hauptsaugrohr an die Hauptbrennkammer anschließt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Mischmechanismus (28) mit der Nebenbrennkammer (10) und mit der Mischkammer (5) verbunden

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ist, die an eine Luftzuleitung (17) anschließt und mit der Hauptbrennkammer (b) in Verbindung steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Mischmechanismus (28) und die Mischkammer (5) eine Verteilerkammer (3) geschaltet und mit dem Mischmechanismus (28), der Mischkammer (5) und der Nebenbrennkammer (10) verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder J>, dadurch gekennzeichnet,

daß der Mischmechanismus (28) aus einem Vergaser (1) besteht.
5· Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Mischmechanismus (28) eine Einspritzeinrichtung ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder J>,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Mischmechanismus (28) mit der Verteilerkammer (3) über einen Kanal (2) in der Saugleitung (4) verbunden und daß in der Saugleitung (4) auch eine Mischkammer (5) ausgeführt ist, die zumindest über eine öffnung (7) mit zumindest einem Hauptsaugrohr (20) in Verbindung steht, sowie eine Kammer (15). die mit der Verteilerkammer (3) verbunden ist und zumindest durch eine öffnung (9) an zumindest ein Nebensaugrohr (21) anschließt.

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7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Kanal (2) aus einem Rohr (14) besteht, das durch die Kammer (15) der Saugleitung (14) hindurchgeht.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der axiale Ausgang des Rohres (14) durch den Boden der Verteilungskammer (3) verschlossen ist und das Rohr (14) in seiner Wand Radialöffnungen (16) aufweist, die in die Verteilungskammer (3) münden.
9. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß in dem Mischmechanismus (28) Drossel einrichtungen, z.B. eine Hauptregelklappe (22) und Regelklappen (22a, 22b) ausgeführt sind, die mit der Nebenregelklappe (18) der Luft kinetisch verbunden sind.

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