DE2620332A1

DE2620332A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2620332A1
Application number: DE19762620332
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kogure; Junichi Shimada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1975-05-12
Filing date: 1976-05-07
Publication date: 1976-11-25
Also published as: BE841599A; FR2311186A1; CA1073364A; ES447700A1; SE421647B; DD125696A5; US4104881A; JPS5344968B2; AR211775A1; GB1541863A; BR7602966A; JPS51130730A; CH608274A5; SU721013A3; FR2311186B1; SE7605235L; IT1062579B; AU1358376A; NL7604899A

Description

2S20332

Patentanwälte Dipl.-Ing. RVeickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 SbT

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA 27-8, 6-chome, Jingumae, Shibuya-ku, Tokyo , 150 JAPAN

BRENNKRAFTMASCHINE

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und einem katalytischen Umsetzer.

Ein katalytischer Umsetzer dient zur Oxidation der unerwünschten unverbrannten Bestandteile in den Abgasen, bevor diese in die Atmosphäre abgegeben v/erden. Die Erfindung befaßt sich nun insbesondere damit, eine vorzeitige Beschädigung und einen Ausfall des katalytischen Umsetzers infolge Überhitzung zu verhindern. Bei der Maschinenverzögerung nimmt der Ansaugunterdruck zu, da die Drosselklappe praktisch geschlossen ist. Diese Zunahme des Ansaugunterdrucks verursacht die Mitführung von Kraftstofftröpfchen, die zuvor an den Wandungen der Ansaugkanäle hafteten, in die Brenn-

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kammer, ferner tritt eine verstärkte Strömung in den Leerlaufdüsen des Vergasers auf. Die damit verbundene zusätzliche Anreicherung des Gemischs kann Fehlzündungen verursachen und erzeugt in jedem Falle eine Zunahme der Oxidation unerwünschter luftverschmutzender Anteile in dem katalytischen Umsetzer, wodurch dessen Überhitzung herbeigeführt wird.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine zwischen dem Umsetzer und der Brennkraftmaschine vorgesehene Abgasreaktionskammer, durch einen ein gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis abgemagertes Kraftstoff-Luftgemisch liefernden Vergaser und durch eine die Maschinenverzögerung durch Anstieg des Ansaugunterdrucks auswer- , tende Vorrichtung, die eine Zündzeitpunkt-Verzögerungseinrichtung und eine Vorrichtung zur Zuführung von Zusatzluft zur Verbrennung steuert.

Durch die Erfindung wird die Zunahme der Anreicherung des angesaugten Gemischs während der Maschinenverzögerung infolge der Zuführung von Zusatzluft verringert, und es ergibt sich eine vollständigere Verbrennung dadurch, daß der Zündzeitpunkt verzögert wird. Die Abgasreaktionskammer empfängt heiße Abgase und hält sie relativ lange auf relativ hoher Temperatur. Der überschüssige Sauerstoff dient zur Oxidation eines größeren Teils der luftverschmutzenden Anteile, die während der Maschinenverzögerung erzeugt werden. Dadurch ergibt sich eine geringere Belastung des katalytischen Umsetzers, wodurch seine Überhitzung verhindert wird. Damit ist wiederum eine Verlängerung seiner Lebensdauer verbunden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die eine teilweise geschnittene schematische Darstellung der wichtigsten Teile einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung zeigt.

In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die nach dem Prinzip der Zündung durch eine Flammdüse arbeitet und deren Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis abgemagert ist. Ein Kolben 2 bildet eine Wandung.einer Hauptbrennkammer 3, und eine Vorbrennkammer 4 ist mit der Hauptbrennkammer 3 über eine Flammdüse 5 verbunden. Ein Hauptvergaser 8 erzeugt ein relativ abgemagertes Gemisch und ist über einen Hauptansaugkanal 6 mit der Hauptbrennkammer 3 verbunden. Ein Hilfsvergaser 9 erzeugt ein relativ angereichertes Gemisch und ist über einen Hilfsansaugkanal 7 mxt der Vorbrennkammer 4 verbunden. Ein Luftfilter 11 liefert atmosphärische Luft an beide Vergaser 8 und 9· Die Vergaser 8 und 9 sind so eingestellt, daß das Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis der von ihnen erzeugten Gemische gegenüber dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis abgemagert ist. Drosselklappen 12 sind für das relativ abgemagerte Gemisch, eine Drosselklappe 13 ist für das relativ angereicherte Gemisch vorgesehen. Eine Zündkerze 10 steht mit der Vorbrennkammer 4 in Verbindung und ist an ein Zündsystem 14 und einen Zündstromkreis 15 üblicher Art angeschlossen.

Eine Abgasreaktionskammer 17 ist möglichst nahe der Brennkraftmaschine 1 angeordnet und empfängt die Abgase aus der Hauptbrennkammer 3. Ein katalytischer Umsetzer 18 ist der Reaktionskammer 17 nachgeordnet und mit ihr über eine Abgasleitung 16 verbunden. Ein Schalldämpfer 19 ist dem katalytischen Umsetzer 18 nachgeordnet.

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Die Brennkraftmaschine 1 hat eine Auswertevorrichtung 20, mit der die Maschinenverzogerung festgestellt wird und die davon abhängige elektrische Signale erzeugt. Die Brennkraftmaschine umfaßt ferner eine Vorrichtung 21 zur Zuführung von Zusatzluft, die abhängig von den elektrischen Signalen arbeitet und Zusatzluft in das Kraftstoff-Luftgemisch einführt, welches vom Hauptvergaser erzeugt wird. Diese Einführung erfolgt hinter den Drosselklappen 12. Die Brennkraftmaschine 1 umfaßt ferner eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung 22, die auf die von der Auswertevorrichtung erzeugten elektrischen Signale anspricht und den Zündzeitpunkt des Zündsystems 14 verzögert.

Die Auswertevorrichtung 20 hat ein Gehäuse 23, das an geeigneter Stelle an der Brennkraftmaschine 1 befestigt ist. Eine flexible Membran 26 bildet im Gehäuse 23 eine Unterdruckkammer 24, die mit dem Hauptansaugkanal 6 hinter dem Hauptvergaser 8 über einen Unterdruckkanal 25 verbunden ist. Die Unterseite der flexiblen Membran 26 steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Ein Stab 26a verbindet die Mitte der Membran 26 mit einem elektrischen Schalter 28. Dieser Schalter 28 ist in einem elektrischen Signalstromkreis 27 angeordnet, der noch beschrieben wird und eine Signalerzeugung ermöglicht. Eine Feder 29 in der Unterdruckkammer 24 bewegt den elektrischen Schalter 28 in die Öffnungsstellung. Der durch Druck beaufschlagte Teil der flexiblen Membran 26 und die Kraft der Feder 28 sind so gewählt, daß bei Einwirkung des Ansaugimterdrucks der Brennkraftmaschine 1 auf die Unterdruckkammer 24 während einer Maschinenverzogerung die flexible Membran 26 gegen die Wirkung der Feder 29 aufwärtsbewegt wird. Der elektrische Signalstromkreis 27 ist von einem elektrischen Stromkreis 32 abgezweigt, der den Zündstromkreis 15 mit einer Stromquelle 30 über einen Hauptzündschalter 31 verbindet.

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Die Vorrichtung 21 zur Einführung von Zusatzluft umfaßt einen Zusatzluftkanal 33, der mit dem Hauptansaugkanal 6 hinter dem Hauptvergaser 8 verbunden ist. Ein im Ruhezustand geschlossenes Elektromagnetventil 34 ist in dem Kanal 33 angeordnet, ein Anker 35 des Ventils 34 ist mit dem elektrischen Signalstromkreis 27 so verbunden, daß das Ventil eingeschaltet wird, wenn der Schalter 28 geschlossen ist.

Die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung 22 umfaßt eine Unterdruckvorrichtung 37, die mit einem Zündzeitpunkt-Einstellelement 36 verbunden ist, welches dem Zündsystem 14 zugeordnet ist. Die Steuervorrichtung 22 umfaßt ferner einen Unterdruckkanal 39, der von dem Unterdruckkanal 25 abgezweigt ist und an die Unterdruckkammer 38 der Unterdruckvorrichtung 37 angeschlossen ist. Ein elektromagnetisches Dreiwegeventil 40 ist in dem Unterdruckkanal 39 angeordnet.

Die Unterdruckvorrichtung 37 ist so aufgebaut, daß sie das Zündzeitpunkt-Einstellelement 36 so bewegt, daß der Zündzeitpunkt des Zündsystems 14 um einen vorbestimmten Betrag verzögert wird. Das elektromagnetische Dreiwegeventil 40 ist mit dem elektrischen Signalstromkreis 27 so verbunden, daß sein Anker 41 mit dem Anker 35 des Elektromagnetventils 34 parallel arbeitet. Eine dritte Öffnung 42 des elektromagnetischen Dreiwegeventils 40 ist mit einem Lufteintritt 43 über ein Luftfilter 44 verbunden.

Beim Maschinenbetrieb wird ein relativ abgemagertes Gemisch der Hauptbrennkammer 3 und ein relativ angereichertes Gemisch der Vorbrennkammer 4 während des Ansaughubes der Maschine zugeführt. Am Ende des folgenden Kompressionshubes wird das relativ angereicherte Gemisch in der Vorbrennkammer 4 durch die Zündkerze 10 gezündet, wodurch eine Flamme erzeugt wird, die durch die Flammdüse 5 hindurch das relativ abgemagerte Gemisch in der Hauptbrennkammer 3 zündet.

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Dadurch kann die Brennkraftmaschine 1 mit einem Gemisch betrieben werden, dessen Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis abgemagert ist.

Während des normalen Maschinenbetriebes werden die Abgase aus der Hauptbrennkammer 3 in der Reaktionskammer 17 relativ lange auf relativ hoher Temperatur gehalten. Unverbrannte Bestandteile der Abgase werden durch den sehr heißen überschüssigen Sauerstoff in den Abgasen oxidiert. Die Mengen der unverbrannten Bestandteile sind besonders hoch unmittelbar nach dem Anlaufen der Maschine, wenn die Reaktionskammer 17 noch nicht auf ihre Aktivierungstemperatur aufgeheizt ist. Jegliche unverbrannten Anteile, die durch die Reaktionskammer 17 gelangen, werden in dem katalytischen Umsetzer 18 einer Oxidationsreaktion ausgesetzt, und die Abgase werden dann durch den Schalldämpfer 19 in die Atmosphäre abgegeben.

Bei derartigen normalen Betriebsbedingungen spricht die Membran 26 der Auswertevorrichtung 20 nicht auf den Ansaugunterdruck der Maschine an, der im Unterdruckkanal 25 auftritt. Somit wird der elektrische Schalter 28 geöffnet gehalten, so daß das Elektromagnetventil 34 geschlossen bleibt und den Zusatzluftkanal 33 gesperrt hält. Ferner bleibt das elektromagnetische Dreiwegeventil 40 geschlossen und sperrt den Unterdruckkanal 39, gleichzeitig verbindet es dessen zur Unterdruckvorrichtung 37 führenden Teil mit der Atmosphäre, so daß die Unterdruckvorrichtung 37 nicht betätigt wird.

Bei Maschinenverzögerung, die durch das Schließen der Drosselklappen 12 und 13 auftritt, zeigt sich jedoch ein starker Ansaugunterdruck hinter den Drosselklappen, wodurch Kraftstoff tröpfchen, die an den Innenwandungen der Ansaugkanäle 6 und 7 haften, in die Hauptbrennkammer 3 und die Vorbrennkammer 4 befördert werden. Ferner nimmt plötzlich der durch

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die Leerlaufdüsen des Hauptvergasers und des Hilfsvergasers geführte Kraftstoff zu, so daß das Kraftstoff-Luftverhältnis in jeder Brennkammer übermäßig angereichert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der starke Unterdruck mit der Auswertevorrichtung 20 festgestellt, indem er in der Unterdruckkammer 24 die Membran 26 gegen die Wirkung der Feder 29 bewegt. Dadurch wird der Schalter 28 geschlossen und der elektrische Signalstromkreis 27 eingeschaltet. Das Elektromagnet34 und das elektromagnetische Dreiwegeventil 40 werden eingeschaltet und ihre Anker 35 und 41 bewegt. Auf diese V/eise öffnet das Elektromagnetventil 34 den Kanal 33 zur Zuführung von Zusatzluft in den Hauptansaugkanal 6, und das Dreiwegeventil 40 verbindet den starken Ansaugunterdruck mit der Unterdruckvorrichtung 37, wodurch der Stab 36 zurückgezogen und der Zündzeitpunkt des Zündsystems 14 verzögert wird.

Das Ergebnis besteht darin, daß Zusatzluft in den Ansaugkanal 6 eingeführt wird und das übermäßig stark angereicherte Gemisch verdünnt. Dadurch werden Fehlzündungen zum Zündzeitpunkt verhindert. Ferner wird durch die Verzögerung des Zündzeitpunktes die Verbrennung des Gemischs bis in den Auspuffhub verlängert. Dadurch wird ein Temperaturabfall der Abgase, der durch Verringerung des Ladewirkungsgrades infolge der Schließung der beiden Drosselklappen 12 und 13 verursacht wird, verringert. Die Oxidationsreaktion der Abgase in der Reaktionskammer 17 setzt sich sehr wirksam fort, und die Menge der unverbrannten Bestandteile, die den katalytischen Umsetzer 18 erreichen, ist wesentlich verringert, so daß der katalytische Umsetzer 18 durch die Oxidationsreaktionen nicht überhitzt wird. Somit wird seine Belastung wesentlich verringert, ohne die Reinigung der Abgase zu beeinträchtigen. Das Ergebnis besteht darin, daß die Lebensdauer des katalytischen Umsetzers beachtlich verlängert ist.

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Claims

Patentansprüche

1. ) Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und einem kataly- ~" tischen Umsetzer, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Umsetzer (18) und der Brennkraftmaschine (1) vorgesehene Abgasreaktionskammer (17), durch einen ein gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis abgemagertes Kraftstoff-Luftgemisch liefernden Vergaser (8, 9) und durch eine die Maschinenverzögerung durch Anstieg des Ansaugunterdrucks auswertende Vorrichtung (20), die eine Zündzeitpunkt-Verzögerungseinrichtung (22) und eine Vorrichtung (34) zur Zuführung von Zusatzluft zur Verbrennung steuert.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung (34) zur Zuführung von Zusatzluft an einer Stelle hinter einer Drosselklappe (12, 13) des Vergasers (8, 9) angeschlossen ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die den Ansaugunterdruck auswertende Vorrichtung (20) bei Anstieg des Ansaugunterdrucks einen elektrischen Schalter (28) schließt, der in einem Stromkreis für die Betätigung der Zündzeitpunkt-Verzögerungseinrichtung (22) und der Vorrichtung (34) zur Zuführung von Zusatzluft angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Hauptvergaser (8) zur Zuführung einer relativ großen Menge eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs und ein Hilfsvergaser zur Zuführung einer relativ kleinen Menge eines relativ angereicherten Kraftstoff-Luftgemischs vorgesehen sind, wobei das Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis der beiden Gemische gegenüber dem stöchiometrischen

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Verhältnis abgemagert ist, daß .jeder Vergaser- (S₅ 9) eine Drosselklappe (12_S 13) enthält und daß die Vor= richtung (34) zur Zuführung von Zusatzluft der Drosselklappe (12) dos Hauptvergasers (8) nachgeordnet ist,

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