NL8601487A

NL8601487A - Verbrandingsmotor.

Info

Publication number: NL8601487A
Application number: NL8601487A
Authority: NL
Original assignee: Volvo Car Bv
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1988-01-04
Also published as: DE3761389D1; ATE49457T1; EP0249286B1; EP0249286A1; US4763624A

Description

ji - * N471

Volvo Car B.V.

Helmond 5 Verbrandingsmotor

De uitvinding heeft betrekking op een viertakt verbrandingsmotor (Otto-motor), in hoofdzaak bestaande uit een of meer van de volgende delen: Ί0 een cilinderblok met tenminste eén cilinder waarin een zuiger kan bewegen, een cilinderkop met een hoofd-aanzuigweg (inlaatspruitstuk) waarvan de aanzuigopening deel uit maakt van de cilinderkop welke opening met een aanzuigklep geopend of gesloten kan worden, zodat gas in de 15 verbrandingskamer tussen de zuiger en de cilinderkop kan stromen met een parallel aanzuigweg (by-pass), die althans grotendeels gescheiden is van de hoofdaanzuigweg en een uitstroomopening heeft direkt in die aanzuigweg, stroomopwaarts van de klep, waarbij de stroomrichting van uit-20 stromend gas langste klepsteel gericht is op het ontste-kingspunt van een bougie die in de cilinderkop is bevestigd.

Bovenbeschreven stand van de techniek is bekend uit DE-OS-3131Q66.

25 Voorts zijn uitvoeringen bekend, waarbij de zui ger bij de zuigerslagen nagenoeg de cilinderkop raakt.

Hiermede wordt een zeer goede verwijdering van restgassen uit de cilinder verkregen en menging in de. verbrandingsruimte tijdens de compressieslag (squish-stroming). De 30 verbrandingskamer, tevens ruimte voor de klep (resp. kleppen) en de bougie wordt dan gevormd door een - meestal excentrische - holte in de kop van de zuiger. Een dergelijke uitvoering vindt men bijvoorbeeld in EP 108.014 of DT 2950.754.

35 De in de aanhef vermelde uitvoering met geschei den parallel aanzuigweg (by-pass) heeft ten doel een verbetering van het brandstofverbruik en een reducering van de emissie van schadelijke gassen welke reducering als ê> «i f. *7

r ·. Λ - · & i* J

W V - - ij » N471 -2- gevolg van een sterke wervelwerking door de werking van de parallel aanzuigweg wordt bewerkstelligd. Dit geldt te meer voor die gevallen waarbij de uitvoering zodanig is, dat restgassen erg goed worden afgevoerd, of door squish-5 werking aan het einde van de compressieslag naar de ver-brandingskamer worden gedwongen, op de wijze als hierboven beschreven. Restgassen worden bij de bougie goed weggespoeld en er is een "squish-zone" die het verbrandingsmeng-sel in goede conditie bij de bougie en in de verbrandings-10 ruimte in de cilinder brengt.

Het voorgaande geldt tot dusverre voor verbrandingsmotoren, waarbij een verbrandingsmengsel (van lucht en brandstof), verkregen met een carburator, wordt aangezogen.

De onderhavige uitvinding maakt het mogelijk van 15 bovenvermelde voordelen ook gebruik te maken bij injectie-motoren, waarbij dus lucht wordt aangezogen tijdens de in-laatslag van de zuiger en brandstof op het juiste moment wordt geïnjecteerd. Dit is mogelijk door het hebben van: 1. een verbrandingskamer met groot squishoppervlak; 20 2. een centrale bougie-positie ten aanzien van aangevoerde brandstof en lucht; 3. een primair turbulentiesysteem; 4. een tijds-georiënteerde injectie van brandstof.

Volgens de uitvinding kan aan deze voorwaarden 25 worden voldaan als het punt van injectie (injector) voor brandstof uitmondt in het inlaatspruitstuk op zodanige plaats en in zodanige positie dat de hartlijn van de brandstof straal op de klepvoet is gericht, terwijl op bekende wijze de bovenzijde (kop) van de zuiger in zijn bovenste 30 dode stand, de bovenzijde van de cilinder nagenoeg raakt en de verbranding van een gasmengsel plaats vindt in een holte in de kop van de zuiger. Deze verbrandingskamer is, afhankelijk van de plaats van de inlaatklep en bougie meestal excentrisch ten opzichte van de hartlijn van de zuiger ge-35 plaatst, maar kan ook centraal gesitueerd zijn.

-f: 3 1¾ 1 ,4 3 7 r · -----=- N471 -3-

Het parallelkanaal (de by-pass) kan zich althans gedeeltelijk in het inlaatspruitstnk bevinden, danwel via een boring, uiteraard op juiste plaats en positie, in het spruitstuk uitmonden.

2 Kiepstand en ontstekinstijdstip worden meestal door de zuigerstand bepaald; de hoeveelheid ingespoten brandstof en de door het inlaatspruitstuk en/of by-pass aangevoerde hoeveelheid lucht zijn afhankelijk van het te leveren c.q. af te nemen vermogen. Externe regelraiddelen IQ zijn hiervoor nodig.

De uitvinding wordt toegelicht met een tekening. Deze toont met: figuur 1 een dwarsdoorsnede over een cilinder-kop met de zuiger in de bovenste stand (compressieslag); ^5 figuur 2 dezelfde dwarsdoorsnede tijdens de aan- zuigslag; figuur 3 een andere uitvoeringsvorm van de cilinderkop; figuur 4 een schematische tekening van de externe 20 toevoer- en regelmiddelen; figuur 5 een grafische voorstelling die het verloop van de gang van zaken tijdens een arbeidscyclus als functie van de krukhoek voor een 4-takt-otto-motor volgens de uitvinding, weergeeft.

25 Figuur 1 laat een dwarsdoorsnede over een cilin derkop met de zuiger in de bovenste, compressiestand zien. De injector 1 voor de brandstofinjectie bevindt zich in de wand 6' van het inlaatluchtkanaal (inlaatspruitstuk) 6, zodanig dat de hartlijn van de te injecteren brandstof ge-30 richt is op de klepvoet. En by-pass luchtkanaal is aanwezig als een boring 2, uitmondend in het inlaatspruitstuk 6. De hartlijn ervan is gericht op het ontstekinspunt van de bougie 3 langs klepsteel en klepvoet van inlaatklep 5. De brandstof injector 1, het by-pass kanaal 2 en de bougie 3, 35 die bevestigd is in de cylinderkop 3' zijn dus zo t.o.v. elkaar gesteld, dat de hartlijn van de brandstofstraal is gericht'op de klepvoet en dat de luchtstraal de steel van de 8801487 N471 -4- inlaatklep 5 niet raakt in het geval dat deze open is, zoals met fig. 2 wordt weergegeven (aanzuigslag). Deze figuur heeft verwijzingscijfers met dezelfde betekenis als die van fig. 1. Zoals fig. 1 en fig. 2 laten zien is .

5 verbrandingskamer 8 enigszins excentrisch geplaatst ten opzichte van de hartlijn van zuiger 4. Met pijl 7 van fig. 1 wordt de squish-stroming van het gasmengsel in de richting van de verbrandingskamer 8 en bougie 3 aangegeven.

Figuur 3 laat met dezelfde verwijzingscijfers een 10’ uitvoeringsvorm zien, waarbij het by-pass kanaal 2' zich gedeeltelijk in het lucht-toevoerkanaal (inlaatspruitstuk) 6 bevindt.

Figuur 4 laat schematisch een mogelijk extern toevoer- en regelsysteem zien voor een verbrandingsmotor 15 met 4 cilinders in een motorblok 17. Via een luchtfilter wordt lucht aangevoerd, geregeld door een hoofdsmoorklep 12 en een by-pass-smoorklep 13, die door een bediening 14, in afhankelijkheid van het te leveren vermogen, worden geregeld. Beide toevoeren hebben een dempingsvat, resp. 19 en 20 15, Vanuit de dempingsvaten 19 en 15 leiden hoofdinlaat kanalen 20 en parallel aanzuigwegen 16 naar de cilinders/ver-brandingskamers 18. Via een brandstofdrukregelaar 22 wordt via brandstof injectoren 21 brandstof op het gewenste tijdstip in de verbrandingskamers 18 geinjecteerd.

25 Bij nullast en lage deellast functioneert alleen de by-pass 13,15 en 16; bij deellast en vollast het gehele systeem 13,15 en 16 en 12,19 en 20. Dit wordt weergegeven met figuur 5 die de gang van zaken met betrekking tot het cilinderdrukverloop, brandstofstroommassa, lucht-30 massastroom en klepbeweging als functie van de krukhoek grafisch weergeeft. Op de horizontale as is de krukhoek weergegeven, op de verticale as de corresponderende grootheden van bovenvermelde grootheden in een verder dimensie-loze schaal. De absolute grootte van de aan te geven 35 waarden hangt af van de dimensionering van de inrichting V 'W V « .a- / N471 -5- (motor). Lijnen a en a1 geven de klepbeweging i.e. de klepopening weer; lijn b geeft het drukverloop in de cilinder; lijn c het brandstofinjectie tijdstip; lijn d de luchttoevoer door het by-pass kanaal; met een pijl zijn de 5 ontstekingstijdstippen weergegeven; het bovenste en onderste dode punt van de zuiger wordt aangegeven met ODP en BDP. Met andere woorden fig. 5 geeft grafisch het functioneren van de regelaar 22 en de bediening 14 van de klep 13 van de parallel aanzuigweg weer.

35 0 1 AS 7

Claims

1. Viertakt verbrandingsmotor (Otto-motor), in hoofdzaak bestaande uit êén of meer van de volgende 5 delen; een cilinderblok met tenminste een cilinder waarin een zuiger kan bewegen, een cilinderkop met een hoofdaanzuigweg (inlaatspruitstuk) waarvan de aanzuig-opening deel uit maakt van de cilinderkop welke opening met een aanzuigklep geopend of gesloten kan worden, zodat gas 10 in de verbrandingskamer tussen de zuiger en de cilinderkop kan stromen met een parallel aanzuigweg (by-pass), die althans grotendeels gescheiden is van de hoofdaanzuigweg en een uitstroomopening heeft direct in die aanzuigweg, stroomopwaarts van de klep, waarbij de stroomrichting van 15 uitstromend gas langs de klepsteel gericht is op het ont-stekingspunt van een bougie die in de cilinderkop is bevestigd, met het kenmerk, dat een injectiepunt voor brandstof (injector) (1) uitmondt in het inlaatspruitstuk (6) op zodanige plaats en zodanige positie, dat de hartlijn van de 20 brandstofstraal bij injectie op de klepvoet van de inlaat-klep (5) is gericht, terwijl op bekende wijze de bovenzijde van de zuiger (4) in zijn bovenste dode stand de bovenzijde van de cilinder nagenoeg raakt en de verbranding van een gasmengsel plaats vindt in een holte (8) in de kop van de 25 zuiger (4).

2. Verbrandingsmotor (Otto-motor) met brandstof-injectie zoals beschreven en met een tekening toegelicht. Eindhoven{ 24 april 1986 ·> A i) ’ .·* * s? v >· - - ·*· *