DE2332692B2 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

bekannt, ein einer Brennkraftmaschine zuzuführendes Gemisch durch einen Ansaugkanal zu führen, der eine gemeinsame Wandung mit einem Ab?askanai hat Diese vorbekannten Lösungen geben aber keine Anregung dazu, in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so eingesetzt zu werden, wie es die Erfindung vorsieht, nämlich zur unterschiedlichen Aufheizung eines angereicherten und eines abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs in der Weise, daß die Abgase das angereicherte Gemisch aufheizen und die Kühlflüssigkeit zur Erwärmung des abgemagerten Gemischs genutzt wird, um besondere Anforderungen bei der Speisung einer Brennkraftmaschine zu erfüllen, die mit Vorbrennkammer und Hauptbrennkammer arbeitet

Die Erfindung führt hingegen zu einer Lösung, durch die bei einer solchen Brennkraftmaschine die eingangs beschriebenen Nachteile beim Warmlaufen beseitigt oder zumindest wesentlich verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die einen Querschnitt der für die Erfindung wichtigen Teile einer Brennkraftmaschine zeigt.

In der Figur ist eine Brennkammeranordnung eines Zylinders im Schnitt dargestellt. Da eine nach der Erfindung aufgebaute Verbrennungsm.ischine eine beliebige Anzahl von Zylindern haben ku in, ohne daß die erfindungswesentlichen Teile anders ausgebildet sein müssen, ist nur eine Kammeranordnung dargestellt. Jede derartige Anordnung hat einen Kolben 1, der in dem jeweiligen Zylinder des Maschinenblocks 12 angeordnet ist. Die Hauptbrennkammer 2 ist über dem Kolben I ausgebildet. Eine Vorbrennkammer 5 hat einen Abstand zur Hauptbrennkammer 2 und steht mit dieser über einen Flammkanal 3 in Verbindung.

Die Maschine wird durch drei ventilgesteuerte Kanäle betrieben. Ein mageres Kraftstoff-Luftgemisch wird intermittierend der Hauptbrennkammer 2 durch einen Hauptansaugkanal 16 zugeführt. Die Verbindung zwischen dem Hauptansaugkanal 16 und der Hauptbrennkammer 2 wird durch ein Haupteintrittsventil (nicht dargestellt) gesteuert. Ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch wird der Vorbrennkammer 5 durch einen Hilfsansaugkanal 17 zugeführt. Ein kleines Hilfseintrittsventil 10 steuert den Hilfsansaugkanal 17 für die Vorbrennkammer 5. Ein Austrittsventil 1! steuert die Abgabe der verbrannten Gase aus der Hauptbrennkammer 2 in den Abgaskanal 18.

Eine Zündkerze 4 ist in der Vorbrennkammer 5 angeordnet und leitet die Verbrennung ein. Das fette Kraftstoff-Luftgemisch in der Vorbrennkammer 5 wird durch die Zündkerze 4 gezündet. Dadurch wird eine Flamme erzeugt, die in die Hauptbrennkammer 2 durch den Flammkanal 3 hindurch geleitet wird und dort eine Zündung und Verbrennung des mageren Gemischs hervorruft. Diese Verbrennungsfolge ist mit einer wesentlichen Verbesserung der Reinheit der Abgase verbunden und führt zu einer entsprechenden Verringerung der Luftverschmutzung.

Die Luft wird den Ansaugkanälen 16 und 17 durch ein Luftfilter 13 und zwei Vergasersysteme zugeführt. Ein Hauptvergaser 14 dient zur Erzeugung des mageren Kraftstoff-Luftgemischs, das jeder Hauptbrennkammer 2 zugeführt wird. Ein Hilfsvergaser 15 erzeugt ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch, das jeder Vorbrennkammer 5 zugeführt wird. Der Hauptansaugkanal 16 ist mit dem Hauptvergaser 14 verbunden und läuft durch eine unmittelbar unter diesem angeordnete Kammer 21. Der Hilfsansaugkanal 17 ist mit dem zweiten Vergaser, dem

ίο Hilfsvergaser 15 verbunden.

In Brennkraftmaschinen dieser Art ist es vorteilhaft, wenn die zugeführten Gemische erwärmt werden, um eine gewünschte Verdampfung des Kraftstoffs hervorzurufen. Bei dem der Vorbrennkammer 5 zugeordneten

ι -" Zuführungssystem wird vorzugsweise das fette Gemisch möglichst bald nach dem Start der kalten Maschine erhitzt, da andernfalls das kalte Kraftstoff-Luftgemisch in dem Hilfsansaugkanal 17 einen beachtlichen Teil seines Kraftstoffs durch Kondensation an der Innen-

Λ> wand des Hilfsansaugkanals 17 verliert. Bei einer Kondensation nimmt die Maschine ein Kraftstoff-Luftgemisch auf, das für eine wirksame Verbrennung in der Vorbrennkammer 5 falsch bemessen ist. In größeren Kanälen wie z. B. im Hauptansaugkanal 16 is: das

-'■> Gemisch weniger einer solchen Kondensation ausgesetzt, jedoch ist auch dort eine Verdampfung des Kraftstoffs vor seiner Verbrennung vorteilhaft.

Um eine schnelle Erwärmung des Hilfsansaugkanals 17 für jede Vorbrennkammer 5 zu gewährleisten, ist der

«ι Hilfsansaugkanal 17 in guter thermischer Verbindung mit dem Abgaskanal 18 angeordnet. Dies ist auch für die Kanalabschnitte im Zylinderkopf der Fall. Der Hilfsansaugkanal 17 ist mit dem Abgaskanal 18 einstückig ausgeführt. Diese enge Zuordnung des Hilfsansaugka-

>"' nals 17 zum Abgaskanal 18 bewirkt eine Wärmeübertragung zwischen beiden. Sobald die Maschine gestartet wird, erwärmen daher die Abgase das fette Kraftstoff-Luftgemisch in dem Hilfsansaugkanal 17 und verhindern damit eine Kondensation des Kraftstoffs.

·"> In dem Hauptansaugkanal 16 wird durch dessen größere Abmessungen bei kalter Maschine weniger Kraftstoffkondensation erzeugt. Um jedoch einen maximalen Betriebswirkungsgrad sicherzustellen, soll auch das magere Kraftstoff-Luftgemisch erwärmt

^4r> werden, um eine vollständige Verdampfung des Kraftstoffs zu gewährleisten. Deshalb wird das in der Maschine verwendete Kühlmittel aus dem den Maschinenblock 12 umgebenden Mantel 19 über eine schematisch dargestellte Verbindung 22 einer Kühlflüs-

¹J" sigkeitskammer 20 zugeführt, die unter der Kammer 21 angeordnet und von dieser durch eine Wand 23 getrennt ist.

Auf diese Weise wird der Hilfsansaugkanal 17 durch den Abgaskanal 18 schnell erwärmt, während der

« Hauptansaugkanal 16 mäßiger erwärmt wird.

Bei einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder ist selbstverständlich eine entsprechende Anzahl von Haupt- und Hilfsansaugkanälen sowie Abgaskanälen vorgesehen, die dann als Mehrfachlei-

^b0 tung aufgebaut sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderblock, der eine Hauptbrennkammer und eine mit der Hauptbrennkammer über einen Flammkanal verbundene, eine Zündvorrichtung enthaltende Vorbrennkaminer aufweist, mit einem Hauptansaugkanal zur Zuführung eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hauptvergaser zur Hauptbrennkammer, mit einem Hilfsansaugkanal zur Zuführung eines relativ angereicherten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hilfsvergaser zur Vorbrennkammer und mit einem an die Hauptbrennkammer angeschlossenen Abgaskanal, wobei der Hilfsansaugkanal in thermischem Kontakt mit dem Abgaskanal steht und der Hauptansaugkanal durch eine unmittelbar unter dem Hauptvergaser angeordnete Kammer verläuft und der Zylinderblock einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Mantel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (19) über eine Leitung (22) mit einer an der Kammer (21) im Hauptansaugkanal (14, 16) angeordneten, von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlflüssigkeitskammer (20) verbunden ist, daß die Kühlflüssigkeitskammer (20) mit der Kammer (21) im Hauptansaugkanal (14, 16) über eine Wand (23) in Wärmeaustauschverbindung steht und daß der Hilfsansaugkanal (15, 17) auf seiner gesamten Länge zwischen dem Vergaser (15) und dem Zylinderkopf eine gemeinsame wärmeleitende Wand mit einem Abschnitt des Abgaskanals (18) aufweist und mit diesem Abschnitt einstückig ausgebildet ist.

   Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderblock, der eine Hauptbrennkammer und eine mit der Hauptbrennkammer über einen Flammkanal verbundene, eine Zündvorrichtung enthaltende Vorbrennkammer aufweist, mit einem Hauptansaugkanal zur Zuführung eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hauptvergaser zur Hauptbrennkammer, mit einem Hilfsansaugkanal zur Zuführung eines relativ angereicherten Kraftstoff-Luftgemisch von einem Hilfsvergaser zur Vorbrennkammer und mit einem an die Hauptbrennkammer angeschlossenen Abgaskanal, wobei der Hilfsansaugkanal in thermischem Kontakt mit dem Abgaskanal steht und der Hauptansaugkanal durch eine unmittelbar unter dem Hauptvergaser angeordnete Kammer verläuft und der Zylinderblock einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Mantel aufweist.

   Brennkraftmaschinen mit Vorbrennkammern und Hauptbrennkammern ermöglichen eine bessere Ausnutzung des Kraftstoffs und eine wesentliche Herabsetzung der Luftverschmutzung. Hierzu müssen jedoch gewisse Anforderungen an die Zuführung der Kraftstoff-Luftgemische erfüllt werden, die z. B. darin bestehen, daß eine Kraftstoffkondensation in den Ansaugkanälen möglichst vermieden wird. Insbesondere beim Anlaufen der kalten Brennkraftmaschine sind das angereicherte Kraftstoff-Luftgemisch und der Hilfsansaugkanal kalt. Dadurch wird Kraftstoff aus dem zügeführten angereicherten Gemisch ausgesondert und an der Innenwand des Hilfsansaugkanals kondensiert. Dieser Kraftstoffverlust führt zu einer Versehlechte-

   rung des Wirkungsgrades beim Warmlaufen der Brennkraftmaschine. Diese gibt dann Abgase ab, die unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, so daß die an sich möglichen Vorteile insbesondere im Hinblick auf geringe Luftverschmutzung nicht werwirklicht werden können.

   Eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art, die z. B. durch die US-PS 36 59 564 bekannt ist. arbeitet zwar mit thermischem Kontakt zwischen Hilfsansaugkanal und Abgaskanal, jedoch ist dieser thermische Kontakt vergleichsweise unwirksam, denn der Hilfsansaugkanal ist nur auf einem sehr kurzen Abschnitt durch den Abgaskanal hindurchgeführt und verläuft anschließend über eine relativ große Länge ohne Wärmeeinwirkung bis zur Vorbrennkammer, so daß eine an sich vorteilhafte Erwärmung des zugeführten angereicherten Gemischs anschließend wieder beeinträchtigt wird.

   Es hat sich nun gezeigt, daß es zur optimalen Vorbehandlung eines angereicherten und eines abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs vorteilhaft ist, wenn das angereicherte Kraftstoff-Luftgemisch möglichst stark und das abgemagerte Kraftstoff-Luftgemisch demgegenüber vergleichsweise schwächer aufgeheizt wird. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art so zu konstruieren, daß diese Bedingungen erfüllt werden können.

   Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Brennkraftmaschine erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Mantel über eine Leitung mit einer an der Kammer im Hauptansaugkanal angeordneten, von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlflüssigkeitskammer verbunden ist, daß die Kühlflüssigkeitskammer mit der Kammer im Hauptansaugkanal über eine Wand in Wärmeaustauschverbindung steht und daß der Hilfsansaugkanal auf seiner gesamten Länge zwischen dem Vergaser und dem Zylinderkopf eine gemeinsame wärmeleitende Wand mit einem Abschnitt des Abgaskanals aufweist und mit diesem Abschnitt einstückig ausgebildet ist.

   Durch die Erfindung wird eine sehr einfache, jedoch wirksame Konstruktion angegeben, die mit nur zwei einheitlichen Teilen verwirklicht werden kann. Diese Konstruktion ermöglicht eine besonders rasche und starke Erwärmung des angereicherten Gemischs für die Vorbrennkammer und gleichzeitig eine schwächere Aufheizung des der Hauptbrennkammer zuzuführenden abgemagerten Gemischs. Dies wird dadurch erreicht, daß die starke Aufheizung durch die heißen Abgase und die schwächere Aufheizung durch die gegenüber den Abgasen kältere Kühlflüssigkeit erfolgt. Dabei ist es in sehr einfacher Weise möglich, das Verhältnis der beiden Aufheizgrade einzustellen, indem die zur Kühlflüssigkeitskammer führende Leitung und damit die das abgemagerte Gemisch beeinflussende Kphlmittelströmung entsprechend dimensioniert wird. So ist es beispielsweise auch denkbar, während des Betriebes der Brennkraftmaschine die Aufheizung beider Gemische zu verändern, indem die genannte Kühlmittelströmung beeinflußt wird.

   Durch die vergleichsweise einfache Konstruktion der bei der Erfindung vorgesehenen Teile ist es möglich, die entsprechende Vorrichtung gegebenenfalls auch nachträglich an eine Brennkraftmaschine anzuhauen.

   Es ist zwar bei Brennkraftmaschinen bereits bekannt, ein zuzuführendes Gemisch dadurch aufzuheizen, daß eine Kühlmittelströinung an einer im Ansaugkanal ausgebildeten Kammer vorbeigeführt wird. Eine entsprechende Anordnung zeigt z. B. die US-PS 36 36 935. Außerdem ist es z. B. durch die US-PS 13 42 159 bereits