DE3346761A1

DE3346761A1 - Verbrennungsmotor mit einer vorheizung des luft-treibstoffgemisches

Info

Publication number: DE3346761A1
Application number: DE19833346761
Authority: DE
Inventors: Gordon C. Omro Wis. Slattery
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1984-06-28
Also published as: GB2132697B; GB8332633D0; JPS6356422B2; JPS59145354A; GB2132697A; CA1212283A

Description

P 18 441

Beschreibung

Verbrennungsmotor mit einer Vorheizung des Luft-Treibstoffgemischs

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer beheizten Luft-Treibstoff-Speiseeinrichtung.

Verbrennungsmotoren hatten die Neigung, bei Leerlauf und niederen Drehzahlen unsauber zu laufen, während sie bei hohen Drehzahlen glatter laufen. Es war erwünscht, die Betriebseigenschafen solcher Motoren bei ihrem Leerlauf und ihren unteren Drehzahlen zu verbessern.

Ferner wurden die meisten Verbrennungsmotoren so ausgelegt, daß sie mit Benzin arbeiten. In manchen Fällen wären allerdings weniger flüchtige Treibstoffe wie Kerosin bzw. Petroleum oder dergleichen infolge ihrer niedrigeren Kosten zu bevorzugen. Frühere Versuche, Petroleum zu verwenden, waren nicht völlig erfolgreich, und zwar insbesondere in wassergekühlten Bootsmotoren, weil das Gemisch aus Luft und einem Treibstoff mit niedrigerer Oktanzahl bei Leerlauf und niederen Drehzahlen nicht warm genug war, um im Verbrennungsraum zu zünden.

Ein bekannter Hersteller hat einen Motor gebaut, der zwei Treibstoffsysteme verwendet. Benzin wird verwendet, wenn der Motor angelassen wird, sowie bei Leerlauf und nur teilweise geöffneter Drosselklappe. Wenn die Drosselklappe weiter geöffnet wird, mit dem gleichzeitigen heißeren Betrieb, ersetzt allmählich Petroleum das Benzin.

^O Zusätzlich haben petroleumbrennende Ackerschleppermotoren den An saug krümmer innerhalb des Au spuff krümme rs betrieben, um das Luft-Treibstoffgemisch vorzuwärmen.

Ein Verbrennungsmotor umfaßt einen zusätzlichen bzw. ergänzenden Treibstoffkanal, der den Vergaser mit der Abdeckung des Auspuffkastens verbindet. Ein zusätzlicher bzw. ergänzender Lufteinlaß mit einer Dosierblende und einem Kanal ist an den zusätzlichen Treibstoffkanal angeschlossen. Das resultierende Luft-Treibstoffgemisch wird

vor dem Eintritt in den Verbrennungsraum dadurch erwärmt, daß man das Gemisch durch einen Heizkanal unmittelbar vor den Auspufföffnungen hindurchführt. Wenn der Motor bei Leerlauf mit einem vollständig geschlossenen Drosselventil läuft, dann wird die gesamte Luft-Treib-Stoffversorgung für den Motor durch den zusätzlichen

Treibstoff- und Luftkanal geliefert und wird im Heizkanal vor der Verbrennung aufgewärmt. Bei zunehmend weiter offener Drosselklappe werden Luft und Treibstoff zunehmend von dem Auslaß des herkömmlichen Hauptvergasers 5

vorgesehen, wobei das erwärmte Luft-Treibstoffgemisch in allmählich abnehmender Menge zugeführt wird.

"In der Zeichnung ist:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung, die einen Verbrennungsmotor zeigt, der eine Luft-Treibstoff-Heizeinrichtung umfaßt,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Motors,

Fig. 3 eine Teilansicht des Abdeckbereichs des Aus-15

puffkastens, wobei der äußere Abdeckabschnitt

teilweise abgebrochen ist, Fig. 4 einen Vertikalschnitt, der längs Linie 4-4

in Fig. 1 vorgenommen wurde, - Fig. 5 einen Horizontalschnitt, der längs Linie 5-5

in Fig. 1 vorgenommen wurde, Fig. 6 einen Horizontalschnitt durch den Vergaser

längs Linie b-6 in Fig. 5, Fig. 7 einen Vertikalschnitt längs Linie 7-7 in Fig. 6, ^und

Fig. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig. 5.

Der Verbrennungsmotor 1, der in den Zeichnungen gezeigt ist, ist ein Zweitaktmotor und umfaßt einen Zylinder-

QQ block 2, der in diesem Fall zwei Zylinder 3 aufweist, in denen die üblichen Kolben 4 angeordnet sind. Die Kolben 4 sind in der üblichen Weise mit einer Kurbelwelle 5 verbunden, die innerhalb eines Kurbelgehäuses 6 angeordnet sind, das etwa durch Schrauben 7 am Zylinderblock 2 angebracht ist. Die üblichen Zündkerzen 8 sind vorgesehen, um den Motor zu zünden.

1ο.

Ein Luft-Treibstoffgemisch wird in üblicher Weise von einem Vergaser 9 bereitet, der am Kurbelgehäuse 6 angebracht ist, und es ist ein Einlaßventil 10 und ein Übertragungskanal 11 zu Einlaßöffnungen 12 in den Zylindem 3 vorgesehen. Auslaßöffnungen 13 sind in den Zylinderwänden den Einlaßöffnungen 12 gegenüberliegend vorgesehen und sorgen für die Abgabe der Verbrennungsprodukte in einen Auspuffkasten 14, der einen Hohlraum 15 bildet, und von dort aus dem Motor 1 heraus (s. Fig. 4). Es wird Bezug genommen auf US-PS 2 609 801 für eine weitgehend ähnliche Anordnung.

Es wird nun auf die Fig. 1, 6 und 7 Bezug genommen; der Vergaser 9 umfaßt das übliche Schwimmergehäuse 16, eine

Saugleitung 17 und ein Nadelventil 18.

Luft wird durch den Vergaser 9 gesaugt, wird normalerweise mit dem Treibstoff in der üblichen Weise vermischt und dann durch ein Drosselventil 19 in die

Vergaserkehle bzw. den Vergasereinlaß sowie in einen Kanal 20 im Kurbelgehäuse 6 gesaugt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Einlaßventil 10 ein "Zungen"-Rückschlagventil und umfaßt einen festen, zylindrischen, scheibenartigen Ventilkörper 21, der zwischen den Zylindern 3 im Kurbelgehäuse 6 angebracht und an der Drehung etwa durch einen Stift 22 gehindert ist. Die Kurbelwelle 5 durchdringt drehbar

eine Mittelöffnung im Ventilkörper 21. Der Körper 21 ist 30

mit einem inneren, allgemein U-förmigen Kanal 23 versehen, der auf dem Kurbelgehäusekanal 20 ausgerichtet ist. Der Innenkanal 23 ist über vier federnde Zungenplatten 24 an jeder Fläche des Ventilkörpers 21 angeschlossen,

um den alternierenden Durchgang des Luft-Treibstoffge-35

mischs aus dem Vergaser 9 in die Zylinder 3 während der

Wechselbewegung der Kolben in einer Richtung zu besorgen.

Um den Motor glatt und/oder mit weniger flüchtigem Treib- ° stoff bei Leerlauf und bei niedrigen Drehzahlen zu betreiben, sind Einrichtungen vorgesehen, um ein zusätzliches Luft-Treibstoffgemisch dem Kurbelgehäuse unter bestimmten Bedingungen zuzuführen, wobei dieses zusätzliche Gemisch erwärmt ist.
10

Zu diesem Zweck ist das Drosselventil 19 nicht perforiert, wie in Fig. ,7 gezeigt, und versperrt, wenn es geschlossen ist, vollständig den Einlaß zum Kurbelgehäusekanal 20 aus dem Vergaser 9. Zusätzlich umfaßt der

Vergaser 9, der normalerweise einen verbindenden Haupttreibstoffkanal 25 zwischen dem Nadelventil 18 und dem Bereich des Vergasertrichters gerade stromaufwärts vom Drosselventil 19 aufweist, einen Nebentreibstoffkanal 26 , der eine Treibstoff-Abgabeöffnung bil-

det, die ebenfalls mit dem Nadelventil 18 in Verbindung steht.

Der Treibstoff-Nebenkanal 26 ist durch eine Leitung, wie

etwa einem Schlauch 27, der außerhalb des Motors 1 ange-25

ordnet ist, mit dem Bereich des Auspuffkastens 14 verbunden. Der Kasten 14 ist durch eine Abdeckeinrichtung 28 abgeschlossen, die in diesem Fall ein Paar paralleler, sich allgemein gemeinsam erstreckender Platten 2 9 und

aufweist, die einander berührend angeordnet sind und am 30

Zylinderblock 2 etwa durch Schrauben 31 befestigt sind. Die Platten 2 9 und 30 sind mit einem inneren Heizkanal 32 versehen, der im Weg der Auspufföffnungen 13 liegt und der gemäß der Darstellung allgemein L-förmig ist.

Ein Ende des Kanals 32 ist durch eine Öffnung 33 in der

Λ1 ,

Außenplatte 30 an ein sich nach oben erstreckendes, längliches Gehäuse 34 angeschlossen, welches in seinem Inneren einen Strömungskanal 35 bildet. Der Treibstoffschlauch 27 ist an das Innere des Kanals 35 nahe der 5

Öffnung 33 angeschlossen. Das obere Ende des Gehäuses ist so ausgebildet, daß es eine luftdosierende Einlaßblende 36 bildet, die einen begrenzten Eintritt für die Außenluft in den Kanal 35 bildet. Der Querschnitt der Blende 36 ist wesentlich kleiner als jener des Kanals und ist tatsächlich die einzige Engstelle im System.

Das andere Ende des Kanals 32 ist durch eine öffnung 37 in der inneren Platte 29 und von dort durch einen Kanal 38 im Zylinderblock 2 angeschlossen. Der Kanal 38 ist

auf einen weiteren Kanal 39 im Ventilkörper 21 ausgerichtet, wobei der letztgenannte Kanal an den U-förmigen Kanal 23 im Ventilkörper 21 angeschlossen ist.

Somit ist eine zusätzliche Verbindung vom Vergaser 9

durch den Treibstoffschlauch 27 durch den Kanal 35, wo

Luft und Treibstoff vermischt werden, und schließlich ins Kurbelgehäuse hergestellt.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird der Motor angelassen und im Leerlauf betrieben, während das Drosselventil 19 vollständig verschlossen ist, so daß die Hauptluft oder der Haupttreibstoff nicht durch den Vergasertrichter in das Kurbelgehäuse 6 gelangen kann. Der negative Druck, der durch die Wechselbewegung der Kolben erzeugt wird, veranlaßt den Treibstoff, durch die Nebenabgabeöffnung 26 und den Schlauch 27 und von dort in den Strömungskanal 35 gesaugt zu werden. Gleichzeitig saugt der negative Druck äußere Umgebungsluft durch die Dosierblende 3 6 ein und ebenfalls in den Strömungskanal 35 hinein, wo die Luft und der Treibstoff vermischt werden. Das zusätz-

BAD ORIGINAL

liehe Luft-Treibstoffgemisch wird dann in den Heizkanal 32 in der Abdeckeinrichtung 38 für den Auspuffkasten eingesaugt und wird dorthin durchgeleitet. Während dieses Zeitpunkts prallt das Abgas, das aus den Zylinderauspu.fföffnungen 13 austritt, auf die Innenfläche 40 der Abdeckplatte 29, welche eine Wand des Heizkanals 32 bildet (s. Fig. 4). Dies dient zum Erwärmen des Luft-Treibstoffgemischs, das durch den Kanal hindurchtritt, um seine Verbrennungseigenschaft zu fördern. Das erwärmte Gemisch strömt dann durch die Kanäle 38, 39 und 23 (s. Fig. 5) und wird durch die Ventilplatten 24 in das Kurbelgehäuse 6 und schließlich in die Zylinder 3 alternierend in Abhängigkeit von der Wechselbewegung des Kolbens abgegeben.

Wenn das Drosselventil 19 teilweise geöffnet wird, um eine niedrige Motordrehzahl zu liefern, dann saugt negativer Druck auch eine begrenzte Menge an Luft-Treibstoff-Hauptgemisch unmittelbar durch den Vergaser 9 und

den Kanal 20 und auch durch die Ventilplatten bzw. -zungen 24 und in das Kurbelgehäuse 6 und die Zylinder 3 ein. Allerdings liefert bei niedrigeren Motordrehzahlen das zusätzliche, erwärmte Luft-Treibstoffgemisch einen wesentlichen Anteil am Gesamtgemisch, das zur Verbren-

. ...
nung eingespeist wird.

Wenn das Drosselventil 19 allmählich weiter geöffnet wird und der Motor schneller läuft, dann nimmt die Menge

an ungeheiztem Luft-Treibstoff-Hauptgemisch zu, das un-30

mittelbar vom Vergaser eingespeist wird, während das erwärmte zusätzliche Gemisch umgekehrt proportional abnimmt. Bei weit offener Drosselklappe wird nur noch eine vernachlässigbare Menge, wenn überhaupt, an erwärmtem Luft-Treibstoffgemisch zu den Zylindern geliefert, obwohl die Außenluft noch fortfährt, in die Blende 36

/CKK.

eingesaugt zu werden und erwärmt wird, bevor sie in das Kurbelgehäuse 6 eingeblasen wird.

Die zusätzliche Speiseeinrichtung spricht somit selektiv auf die Einstellung des Drosselventils 19 an, um ein erwärmtes Luft-Treibstoffgemisch dem Motor während des Leerlaufs und während niedriger Drehzahl zuzuführen, und in begrenztem Ausmaß bei hohen Drehzahlen bis zu einer

weit offenen Drosselklappenstellung. 10

Das Ergebnis ist, daß zusätzliche Wärme dem Treibstoff zugeführt wird, der zu den Verbrennungsräumen der Zylinder 3 gelangt, wenn es am meisten erforderlich ist, d. h., bei Leerlauf und niedrigen Drehzahlen, wenn die ¹^ Zylinderwände kühler sind. Diese zusätzliche Wärme wird allmählich bei höheren Drehzahlen und heißeren Betriebstemperaturen verringert.

Es hat sich herausgestellt, daß selbst dann, wenn herkör.-liches Benzin der einzige Treibstoff ist, der Motor bei Leerlauf und niedrigen Drehzahlen glatter läuft. Wenn zusätzlich der Haupttreibstoff weniger flüchtig ist bzw. eine niedrigere Oktanzahl aufweist, wie etwa Petroleum, dann gestattet die zusätzliche Wärme, die wahlweise dem Luft-Treibstoff-Gemisch zugeführt wird, die Funkenzündung bzw. Fremdzündung und den glatten Lauf bei Leerlauf und bei niedrigen Drehzahlen, und tatsächlich auch bei allen Drosselklappeneinstellungen.

Durch Erwärmen des Luft-Treibstoffgemischs nach Dosieren der Luft an der Blende 3 6 sind die Dosierungsprobleme, die durch bedeutendere Temperaturänderungen verursacht werden, vermieden.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, anfangs den Motor 1 mit einer kleinen Benzinmenge zu starten und

auf einen weniger flüchtigen Treibstoff unmittelbar π dann umzuschalten, wenn der Leerlauf beginnt. Während die offenbarte Vorrichtung sich mit einem mehrzylindrigen Zweitaktmotor befaßt, kann das vorliegende Konzept auch bei einem Motor mit nur einem Zylinder oder ein Viertaktmotor angewandt werden.

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- Leerseite

Claims

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Brunswick Corporation
One Brunswick Plaza
Skokie, Illinois 60076, USA

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23- Dezember P 18 iJi|1 - GM

Verbrennungsmotor mit einer Vorheizung des Luft-Treibstoffgemischs

Ansprüche

1/ Verbrennungsmotor, gekenn ze ichne t
durch die Zusammenwirkung der folgenden Merkmale:

a) ein Zylinderblock (2) mit einem Zylinder (3) und
einem hieran angeordneten, hin- und herbeweglichen
Kolben (4), wobei der Zylinder eine Einlaßöffnung (12) aufweist,

b) ein Vergaser (9), der zum Einspeisen eines Haupt-

Luft-Treibstoffgemischs in die Einlaßöffnung des Zylinders angeschlossen ist, und

c) eine Einrichtung (26 - 39), die zwischen dem Vergaser und der Einlaßöffnung des Zylinders angeschlossen ist, um ein erwärmtes, zusätzliches Luft-Treibstoffgemisch dem Zylinder bei Leerlauf und niederen Motordrehzahlen zuzuführen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Vergaser (9) ein Drosselventil (19) aufweist, und

b) der Vergaser und die zusätzliches Gemisch einspeisende Einrichtung (26 - 39) auf die Einstellung der Drosselklappe derart ansprechen, daß im wesentlichen nur das

erwärmte zusätzliche Luft-Treibstoffgemisch dem Zylinder

(3) zugeführt wird, wenn das Drosselventil bei Motorleerlauf geschlossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß der Vergaser (9) und die zusätzliches Gemisch einspeisende Einrichtung (26 - 39) auf die Einstellung des Drosselventils (19) derart ansprechen, daß dann, wenn das Drosselventil im wesentlichen

weit offen ist, im wesentlichen nur das Haupt-Luft-Treib-25

stoffgemisch dem Zylinder (3) bei hohen Motordrehzahlen zugeführt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser (9) und die zusätz-

liches Gemisch einspeisende Einrichtung (26 - 39) auf die Einstellung des Drosselventils (19) derart ansprechen, daß dann, wenn das Drosselventil aus seiner geschlossenen Lage heraus geöffnet wird, größere Mengen des Haupt-Luft-Treibstoffgemischs und kleinere Mengen des erwärmten zusätzlichen Luft-Treibstoffgemischs dem

3
Zylinder (3) umgekehrt proportional zugeführt werden.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Drosselventil (19) keine Perforierung aufweist.
6. Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die Zusammenwirkung der folgenden Merkmale:

a) ein Zylinderblock (2) mit einem Zylinder (3) und

einem hierin angeordneten hin- und herbeweglichen Kolben (4), wobei der Zylinder eine Einlaßöffnung (12) aufweist,

b) ein Vergaser (9), der angeschlossen ist, um ein Haupt-Luft-Treibstoffgemisch der Einlaßöffnung des Zylinders zuzuführen, wobei der Vergaser ein Drosselventil (19) aufweist, das zwischen einer geschlossenen und einer offenen Lage einstellbar ist,

c) eine Einrichtung (26 - 39), die zwischen dem Vergaser und der Einlaßöffnung des Zylinders angeschlossen ist, _Um erwärmtes, zusätzliches Luft-Treibstoffgemisch dem Zylinder bei Leerlauf und bei niederen Motordrehzahlen zuzuführen, und

d) der Vergaser und die zusätzliches Gemisch einspeisende Einrichtung sprechen auf die Einstellung des Drosselventils derart an, daß dann, wenn das Drosselventil aus seiner geschlossenen Stellung heraus geöffnet wird, «größere Mengen des Haupt-Luft-Treibstoffgemischs und kleinere Mengen des erwärmten zusätzlichen Luft-Treibstoffgemischs dem Zylinder umgekehrt proportional zuge-

■

führt werdein.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Zylinder (3) eine Auslaßöffnung (13) aufweist, und

b) die zusätzliches Luft-Treibstoffgemisch (26 - 39) zuführende Einrichtung eine Kanaleinrichtung (32) umfaßt, die der Auslaßöffnung des Zylinders zugewandt angeordnet ist, um das zusätzliche Gemisch hierdurch derart zu leiten, daß das Abgas, das aus den Auslaßöffnungen austritt, das zusätzliche Gemisch erwärmt.
8. Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die Zusammenwirkung der folgenden Merkma-

Ie:

a) ein Zylinderblock (2) mit einem Zylinder (3) und einem hieran angeordneten, hin- und herbeweglichen Kolben (4), wobei der Zylinder eine Einlaßöffnung (12) und eine Auslaßöffnung (13) aufweist,

b) ein Auspuffkasten (14), der am Zylinderblock zur Aufnahme und Weiterleitung von Abgasen aus der Auslaßöffnung angeordnet ist,

c) eine Abdeckung (28) für den Auspuffkasten, wobei die

Abdeckung der Auslaßöffnung zugewandt angeordnet ist,

d) ein Vergaser (9), der zur Zufuhr eines Haupt-Luft-Treibstoffgemischs an die Einlaßöffnung des Zylinders angeschlossen ist und einen Haupt-Treibstoffgemisch (17) sowie ein Drosselventil (19) aufweist, das zwischen

einer geschlossenen und offenen Stellung einstellbar 25

ist, und

e) eine Einrichtung (26 - 39), die zwischen dem Vergaser und der Einlaßöffnung des Zylinders angeordnet ist, um ein zusätzliches, erwärmtes Luft-Treibstoffgemisch dem

Zylinder bei Leerlauf und bei niederen Motordrehzahlen 30

zuzuführen,
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliches Luft-

oc Treibstoffgemisch zuführende Einrichtung (26 - 39) eine

Kanaleinrichtung (32) umfaßt, die der Auslaßöffnung (13)

·* P * * ti

des Zylinders zugewandt angeordnet ist, um das zusätzliche Gemisch hierdurch derart zu leiten, daß das aus der Auslaßöffnung in den Auspuffkasten (14) austretende Abgas das zusätzliche Gemisch erwärmt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanaleinrichtung (32) in der Abdeckung (28) angeordnet ist, auf welche das Abgas

"auftrifft.
10
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende der Kanaleinrichtung (32) mit dem Vergaser (9) und das andere Ende der Kanaleinrichtung mit der Einlaßöffnung (12) des Zylinders (3)

⁵ verbunden ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Kanaleinrich- tuna (32) mit dem Vergaser (9) die, folgenden Merkmale

20 / . .
aufweist:

a) ein Neben-Treibstoffkanal (26)

b) eine Einrichtung, die eine Vert

im Vergaser, indung zwischen deir

Neben-Treibstoffkanal und der Kanäleinrichtung in der

Abdeckung (28) herstellt, und |

25 '

c) eine Einrichtung (36) zum Einlaß für Außenluft, die

in der Verbindungseinrichtung angeordnet ist, um das »zusätzliche Luft-Treibstoffgemisch bereitzustellen.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch g e 30

kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einlassen von Außenluft eine eine Engstelle bildende Luftdosierblende (36) mit kleinerem Querschnitt als die Verbindungseinrichtung aufweist.
14. Anordnung nach Anspruch 11, gekennze ichnet durch

a) ein Kurbelgehäuse (6), das im Zylinderblock (2) angeordnet ist,

b) eine Ventileinrichtung (21), die im Kurbelgehäuse angeordnet und mit dem Vergaser (9) verbunden ist, um von diesem das Haupt-Luft-Treibstoffgemisch aufzunehmen, wobei die Ventileinrichtung mit der Einlaßöffnung (12) des Zylinders (3) zum Einspeisen des Haupt-Luft-Treib-¹^ stoffgemischs in diesen verbunden ist, und

c) eine Einrichtung (38, 39), die das andere Ende der Kanaleinrichtung (32) in der Abdeckung (28) durch den Zylinderblock (3) hindurch mit der Ventileinrichtung verbindet, um erwärmtes Neben-Luft-Treibstoffgemisch durch die Ventileinrichtung der Einlaßöffnung des Zylinders zuzuführen.