DE3688320T2

DE3688320T2 - Vorkammer mit veraenderbarer waermeisolierung.

Info

Publication number: DE3688320T2
Application number: DE8686402918T
Authority: DE
Inventors: Laurent Crestois; Dominique Herrier
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1985-12-30
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2006-12-24
Also published as: EP0229568A1; DE3688320D1; EP0372298A1; EP0372298B1; ES2034566T3; EP0229568B1; DE3685960T2; DE3685960D1; FR2605356B1; FR2605356A1; ES2040702T3; FR2592431A1; FR2592431B1

Description

Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen mit Vorkammer. Die Vorrichtung ermöglicht es, das Wärmeisolationsniveau der Vorbrennkammer als Funktion der Motorlast variieren zu lassen.
Eine solche Vorrichtung ermöglicht die Verwendung einer Verbrennungsvorkammer mit starker Wärmeisolierung für die geringen Lasten des Motorbetriebs. Die Steigerung der Warmeisolierung der Vorkammer ist begleitet mit einer wesentlichen Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrads des Motors. Dies gilt für die hohen Lasten des Arbeitsbetriebs, allerdings nehmen die Verunreinigungen wie Stickoxyde und Rauchgase zu. Die Erhöhung der Verunreinigungen ist zurückzuführen auf die Erhöhung der Bandtemperaturen der Vorkammer mit der Last und einem progressiven Abfall des Luftfüllungsgrades dieser Vorkammer. Bei hoher Last erscheint es somit notwendig, die Verbrennungsvorkammer zu kühlen, indem man ihr anfängliches Wärmeisolationsniveau reduziert.
Die Brennkraftmaschinen (innere Verbrennung) mit Vorkammer sind im allgemeinen mit im Zylinderdeckel festen Verbrennungsvorkammern ausgestattet. Diese sind im allgemeinen nicht hinsichtlich der thermischen Gegebenheiten isoliert und ihr Zustand ist fest unabhängig von dem Typ der Motorarbeitsweise. Insbesondere ist ihre Wärmebeständigkeit konstant.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, diesem Nachteil abzuhelfen. Sie umfaßt tatsächlich eine Verbrennungsvorkammer, die über ein erhöhtes Isolationsniveau verfügt. Dies wird erhalten vermittels eines Luftspaltes, der zwischen der Außenwand der Vorkammer und der Wandung des Zylinderdeckels belassen ist. Das Absenken des Wärmeisolationsniveaus dieser Vorkammer bei den hohen Arbeitslasten erhält man, indem man den Wärmeaustauschkoeffizient von Verbrennungsgas/Vorkammerwand modifiziert, indem man auf die Turbulenzbedingungen in der Vorkammer einwirkt.
Der Stand der Technik läßt sich erläutern durch die Dokumente DE-C-544.508, GB-A-964.783 und US-A-4.221.195.
Die Erfindung liefert insbesondere eine Verbrennungsvorkammer, die in einem Zylinderdeckel einer Brennkraftmaschine gelagert ist, wobei diese Vorkammer eine Außenwand umfaßt und thermisch über wenigstens einen Teil dieser Außenwand durch einen Luftspalt isoliert ist. Diese Vorkammer umfaßt Mittel, die dazu bestimmt sind, den Wärmeübergang zwischen ihr selbst und dem Zylinderdeckel variieren zu lassen.
In charakteristischer Weise sind die Mittel zum Variieren des Wärmeübergangs gemäß der Erfindung gebildet durch ein Element, insbesondere eine Vorwärmkerze, die so ausgelegt ist, daß sie mehr oder weniger in die Vorkammer eindringt, um die Turbulenzbewegung in der Vorkammer zu modifizieren.
Nach einer anderen Charakteristik der Erfindung kann das Element bewegt werden durch pneumatische, hydraulische oder elektrische Mittel.
Im übrigen kann die Steuerung der Bewegung des Elements abhängen von Arbeitsparametern des Motors wie Drehgeschwindigkeit, Durchsatz der Brennstoffpumpe, Auslaßtemperatur etc. und kann gesteuert werden durch eine elektronisches Gerät vom Typ Mikroprozessor.
Die Erfindung richtet sich auch auf das Verfahren, das dazu bestimmt ist, die vorgenannte Vorrichtung zu betreiben.
Die Erfindung wird besser verständlich und ihre Vorteile ergeben sich klarer aus der folgenden Beschreibung von besonderen Beispielen, die durch die beiliegende Figur erläutert sind, welche eine Ausführungsform mit einer beweglichen Stange zeigt.
Die einzige Figur zeigt im Schnitt die Vorrichtung nach der Erfindung. Sie umfaßt eine Verbrennungsvorkammer 1 vom Typ RICARDO, die Erfindung ist jedoch anwendbar auf jeden Vorkammertyp. Die Verbrennungsvorkammer ist gelagert im Zylinderdeckel 5 und ein Luftspalt bzw. Luftfeder 2 ist um diese Vorkammer herum vorgesehen. Das Bezugszeichen 5a bezeichnet einen Zylinder des Motors und das Bezugszeichen 5b die Zylinderdeckeldichtung dieses Motors.
Der Brennstoffinjektor 4 ist auf einem Bauteil 6 gelagerte das es ermöglicht, die Vorkammer in Position zu halten.
Die Vorrichtung umfaßt einen Luftspalt bzw. eine Blattfeder 2, die zwischen der Verbrennungsvorkammer 1 und dem Deckel 5 vorgesehen ist, und die ein gutes Wärmeisolierungsniveau bei Beginn sicherstellt. Die Vorkammer ist mit einer Vorwärmkerze 9 versehen, deren Besonderheit darin zu sehen ist, daß sie mehr oder weniger in die Brennkammer einzudringen in der Lage ist. Ein Mechanismus 7 ermöglicht es nämlich, die Kerze hin und her zu bewegen. Dieser Mechanismus kann beispielsweise eine Zahnstange 10 umfassen, die fest mit der Vorwärmkerze 9 ist, sowie ein Zahnrad 11, das mit der Zahnstange 10 zusammenwirkt. Das Eindringen der Kerze 9 in die Vorkammer bringt eine Veränderung der Gasströmungsbedingungen mit sich. Aus diesem Grund wird der Wärmeaustauschkoeffizient Gas/Vorkammerwandung modifiziert ebenso wie die Wärmeaustauschvorgänge. Die Veränderung der Turbulenz in der Vorkammer kann auch mit einem anderen Gegenstand als der Vorwärmkerze realisiert werden.
Da diese für den Motor jedoch für die Kaltstartvorgänge unerläßlich ist, ist ihre Verwendung einfacher. Die Dichtung gegen die Gase um diese Kerze wird realisiert vermittels einer Stopfbuchse 12 mit Graphitdichtung 13. Dieser Dichtungstyp ist beständig gegen die Verbrennungsdrücke eines Motorarbeitsspiels einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und bei erhöhten Temperaturen.
Das Eindringen der Kerze 9 in die Vorkammer kann geregelt werden durch eine Steuervorrichtung irgendeines mechanischen, hydraulischen, pneumatischen, elektrischen oder elektronischen Typs.

Claims

1. In einem Zylinderdeckel (5) einer Brennkraftmaschine gelagerte Verbrennungsvorkammer (1), die eine Außenwand umfaßt und thermisch über wenigstens einen Teil dieser Außenwand durch einen Luftspalt (2) isoliert ist, wobei diese Vorkammer Mittel umfaßt, die dazu bestimmt sind, den Wärmeübergang zwischen dieser Vorkammer und diesem Zylinderdeckel (15) variieren zu lassen, wobei dieser Luftspalt bzw. diese Luftfeder (2) dazu bestimmt ist, thermisch diese Vorkammer zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel zur Veränderung des Wärmeübergangs gebildet sind durch ein Element, das so ausgelegt ist, daß es mehr oder weniger in diese Vorkammer eindringt, um die Turbulenzbewegung in der Vorkammer zu modifizieren, was es ermöglicht, diese Vorkammer bei erhöhten Lasten zu kühlen.

2. Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element durch pneumatische, hydraulische oder elektrische Mittel bewegt wird.

3. Vorkammer nach einem der Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungssteuerung des Elements von Arbeitsparametern des Motors wie Rotationsgeschwindigkeit, Brennstoffdurchsatz der Brennstoffpumpe, Auslaßtemperatur etc. abhängt und steuerbar ist durch ein elektronisches Gerät vom Typ Mikroprozessor.

4. Verfahren zum Regeln des Isolationsniveaus einer im Zylinderdeckel einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gelagerten Verbrennungsvorkammer, wobei die Vorkammer gegen diesen Zylinderdeckel durch einen Gasspalt oder eine Gasfeder über wenigstens einen Bruchteil ihrer Außenwand isoliert ist, wobei die Regelung realisiert ist, indem man das Isolationsniveau dieser Vorkammer variieren läßt, wobei das Isolationsniveau dieser Vorkammer verändert wird durch die Modifikation der Turbulenzbewegungen in dieser Vorkammer dank Mitteln (insbesondere gebildet durch eine Vorwärmkerze) die mehr oder weniger in diese Vorkammer eindringen, was es ermöglicht, diese Vorkammer bei hohen Lasten zu kühlen.