DE2837231C2

DE2837231C2 - Gemischverdichtende Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2837231C2
Application number: DE2837231A
Authority: DE
Inventors: Isao Hasuda Saitama Fujii; Masayasu Tokyo Nishikawa; Atsushi Matsudo Chiba Tanaka; Shizuo Asaka Saitama Yagi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1982-04-22
Also published as: FR2404735B1; DE2837231A1; GB2004944A; GB2004944B; FR2404735A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende t>o Hubkolben- Brennkraftmaschine mit direkter Einbringung eines angereicherten Gemischanteils in eine Vorbfennkäfrimef und mil Fäckelzündürig des durch einen Ansaugkanal eingebfachten abgemagerten Gemischanteils in der Hauplbrennkaminef durch einen in die Mitte der Hauptbrennkammer weisenden Flammkanal.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist durch die DE-OS 23 31560 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Brennkraftmaschine die Anteile CO, HC und NO₁ in den Abgasen sowie den Kraftstoffverbrauch zu verringern.

Diese Aufgabe wird bei der genannten Brennkraftmaschine erfindungsgemäß gelöst durch einen einen Randbereich der Hauptbrennkammer direkt mit dem Flammkanal verbindenden Saugkanal, durch den abgemagertes Gemisch von der Fackel in den Flammkanal gesaugt wird, wobei der Saugkanal unter einem diese Saugwirkung ermöglichenden Winkel in den Flammkanal mündet und einen kleineren Querschnitt als der Flammkanal aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe führt dazu, daß die Bewegung abgemagerten Gemischs aus dem Randbeieich der Hauptbrennkammer durch den Saugkanal in den Flammkanal eine doppelte Brennfolge verursacht, aufgrund derer sich eine merkliche Verringerung der Anteile CO, HC und NO, in den Abgasen ergibt. Wie noch beschrieben wird, kann man beobachten, daß die Verbrennung zunächst in der Hauptbrennkammer nahe ucf rιαΓπΠΊΚάΠαιΰιΐΠϋΠ§ cingclciici Vvtrd. DaHIl bl'cilci sie sich von der Mitte der H;<uptbrennkammer zu deren Randbereichen hin aus. Innerhalb sehr kurzer Zeit folgt auf diesen Brennvorgang ein zweiter Brennvorgang, der auf die Einführung noch nicht verbrannten Gemischs in den Flammkanal zurückzuführen ist. Dadurch ergibt sich bei gleichzeitigem Druckanstieg in der Hauptbrennkammer eine verbesserte Verbrennung in den Randbereichen der Hauptbrennkammer Auf diesen Effekt ist die wesentliche Verringerung der \nteile CO. HC und NO, in den Abgasen zurückzuführen. Da das Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis abgemagert ist. wird ein geringer Kraftstoffverbrauch beibehalten.

Es ist /war durch die DD-PS !3215 bekannt, einen Saugkanal kleineren Querschnitts in einen Flammkanal größeren Querschnitts munden /u lassen, der /wischen einer fremdge/undeten Ziindkjmmer und der Haupt brennkammer verläuft. Dicset Saugkanal steht jedoch nicht mit der Hauptbrem kamnwr in Verbindung, sondern mn einer separaten Kraftstoff/ufuhrung über eine l.eerlaufnebenkammir Dadurch isi ein anderer Maschinenbetrieb bedingt, als er be: einer Brennkraftmaschine eingangs genannter Ar: in Betracht kommt Die GB-PS 4 75 530 zeigt auch einen Saugkanal kleineren Querschnitt«· der in einen Verbmdungskanal größeren Querschnitts /wischen einer /ündkammcr und einer Hauptbrennkanimei mundet Dieser Saugka nal dient jedoch der Kraftstoff/uführung und enthält eine Kraftstoffspeicherkammer, die an eine Kraftstoff speiseleitung angeschlossen ist. Auch diese bekannte Anordnung arbeitet somit nach einem anderen Prinzip als eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung. Auch eine zusätzliche Betrachtung des durch die DE-OS 26 59 605 bekannten Prinzips kann nicht direkt zur Erfindung führen, denn bei dieser bekannten Anordnung ist neben einem Flammkanal ein separater Hilfskanal vorgesehen, der in den Flammkanal mündet, der die Vorbrennkammer mit der Hauptbrennkammer verbindet Der Hilfskanal hat einen geringeren Durchmesser als der Flammkanal und mündet in einen Randbereiwh der Hauplbrennkammer. Bei diesem Prinzip ist aber fiichl erwähnt, daß abgemagertes Gemisch von der Hauplbrehnkammer direkt in den Flammkanal eingeiel· let wird.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbil· düngen, die geeignet sind, die Lösung der gestellten Aufgabe zu begünstigen. Dabei ist zu beachten, daß die

kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 5 und 6 für sich auch aus der GB-PS 9 75 530 bekannt sind, daß das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 7 für sich aus der Dt-OS 26 59 bO5 bekannt ist und das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 8 für sich aus der GB-PS 4 28 067 bekannt ist.

Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. I einen teilweise gebrochenen Schnitt der wichtigsten TeIV eines ersten Ausführungsbeisprels,

Fig. 2 eine Unteransicht des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 in teilweise gebrochener Darstellung,

F i g. 3 den teilweise gebrochenen Schnitt eines abgeänderten Zylinderkopfes,

F i g. 4 die Unterseite des Zylinderkopfes nach F i g. 3,

F i g. 5 eine Darstellung ähnlich F i g. 3, jedoch für eine abgeänderte Ausführung,

F i g. 6 die Unterseite des Zylinderkopfes nach F ι g. 5,

F ι g. 7 eine Darstellung ähnlich F ι g. 3. jedoch für eine abgeänderte Ausführungsform,

F ι g. 8 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Γ ί g. 7.

F i g. 9 eine Darstellung ähnlich F i g. 3, jedoch für eine abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 10 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch für ein anderes Ausführungsbeispiel,

F ig 12 die Unterseite des Zylinderkopf c·» nach Fig. It.

Fig. 13 eine Darstellung ähnlich F ig. !,jedoch für ein anderes Ausführungsbeispiel und

Fig 14 die Unteransieht des Zylinderkopfes nach Fig. Ii.

In F ι g. 1 und 2 ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Zylinder 11 und einem Kolben 12 dargestellt. Der Kolben 12 begrenzt eine Seite einer Hauptbrennkammer 13. F.ine Vorbrennkammer 14 ist im Zylinderkopf 15 ausgebildet und mit der Hauptbrennkammer 13 über einen Flammkanal 16 verbunden, der im Zylinderkopf angeordnet ist. Ein Hauptansaugventil 17 steuert die Strömung eine¹· relativ abgemagerten Gemischs aus einem nicht dargestellten ersten Vergaser durch einen Hauptansaugkanal 18. Elin Hilfsansaugventil 19 steuert die Strömung eines relativ angereicherten Gemischs von einem nicht dargestellten zweiten Vergaser durch einen Hilisansaugkanal 21. Ein Austrittsventil 22 (Fig. 2) ist für die Hauptbrennkammer 13 vorgesehen. Die drei Ventile 17, 19 und 22 werden von einer Nockenwelle 23 her über einen Mechanismus üblicher Art betätigt, der nicht dargestellt ist. Eine Zündkerze 24 steht mit der Vorbrennkammer 14 in Verbindung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, hat der Flammkanal 16 einen ersten Teil 25. der zylindrisch ist und mit der Vorbrennkammer 14 in Verbindung steht. Der Flammkanal 16 hat ferner einen zweiten Teil 26, der mit seinem Austrittsende 27 in die Hauptbrennkammer 13 nahe deren Mitte einmündet und zur Hauptbrennkammer 13 hin einen sich erweiternden Querschnitt hat. Ein Saugkanal 29 mündet in den sich erweiternden Teil 26 des Flammkanals 16 nahe der Stelle ein, wo der zylindrische Teil 25 und der sich erweiternde Teil 26 miteinander Verbunden sind, Die Achsen des Flattirnkänals 16 und des Saugkanals 29 liegen in einer gemeinsamen Ebene, in der auch die Achse des Kolbens 12 liegt. Alle Teile des Flammkanals 16 haben einen größeren Durchmesser als der Saugkanal 29.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird ein relativ

abgemagertes Kraftstoff-Lufigernisch in die Hauptbrennkammer 13 über den Hauptansaugkanal 18 während des Ansaughubes des Kolbens 12 eingeführt. Gleichzeitig wird ein relativ angereichertes Kraftstoff-Luftgemisch in die Vorbrennkammer 14 über den Hilfsansaugkanal 21 eingeführt. Am Ende des Kompressionshubes des Kolbens 12 zündet die Zündkerze 24 das Gemisch in der Vorbrennkammer 14, wodurch eine Flamme brennenden Gemischs von der Vorbrennkammer 14 durch den Flammkanal 16 in die Hauptbrennkammer 13 geführt wird und dort das abgemagerte Gemisch zündet.

Die Bewegung der brennenden Gase durch den Flammkanal 16 verursacht eine Gemischströmung von der Hauptbrennkammer 13 durch den Saugkanal 29 in den Flammkanal 16 durch Saugwirkung. Diese Bewegung abgemagerten Gemischs aus dem Randbereich der Hauptbrennkammer 13 durch den Saugkanal 29 verursacht eine doppelte Brennfolge, wodurch sich eine merkliche Verringerung der Anteile CO, HC und NO, in den Abgasen ergibt. Farbfotografie' lurch ein transparentes Fenster einer Testmaschinc zeigten, du!.¹· die Verbrennung zunächst in der Hauptbrennkammer 13 nahe dem Austritt 27 des Flammkanals 16 eingele tet wird. Sie breitet sich dann von der Mitte der Hauptrrennkammer 13 /u deren Randbereichen hin aus.

Der Winkel /wischen der Achse des Flammkanals 26 und der Achse des Saugkanals 29 ist derart bemessen, daß sich die genannte Saugwirkung ergibt Normalerweise liegt dieser Winkel zv, ischen fO und 80 . Die Enden des Saugkan?ls oder der Saugkanäle, die mit der Hauptbrennkamme 13 in Verbindung stehen, sind nahe dem Außenumfang dieser Kammer angeordnet, d. h in dem Raum außerhalb eines Kreises, der den halben Durchmesser de:· Haiiptbrennkammer 13 hat lhü /α ihr konzentrisch lif.gt. Em zweiter Brennvorgang derselben Art folgt sehr kurz .iuf den ersten. D'e Einführung unverbrannten Gemischs durch den Saugkanal 29 vom Außenumfang der Hauptbrennkammer Π au¹ si ein wesentliches Merkmal. Dieses unverbrannte Gemisch wird nämlich anderenfalls anfangs nicht durch die Fl iTime erreicht, die durch den Flammkanal 16 geleitet wird. Deshalb ergibt sich durch das Ansaugen dieses unverbrannten Gemischs durch den Saiigkanal bei gleichzeitigem Druckanstieg in der Hauptbrennkammer eine verbesserte Verbrennung in den Randbereichen der Hauptbrennkammer. Dadurch werden wiederum die Anteile CO, HC und NO, in den Abgasen verringert Das gesamte Kraftstoff-Luftverhaltnis liegt bei Werten auf der mageren Seite des stöchiometrischen Verhältnisses, wodurch sich ein geringer Kraftstoffverbrauch ergibt.

Bei der in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform der Frfindung ist ein Saugkanal 29a vorgesehen, der in den Flammkanal 16a an der Verbindungsstelle zwischen dem zylindrischer Teil 25 und dem sich erweiternden Teil 26 einmündet.

Bei der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung s^;nd zwei divergierende Saugkanäle 296 vorgesehen, die von dem Flammkanal 16£> seitlich ausgehen,

Bei der in Fig.7 und 8 gezeigten Ausführi'ngsform der Erfindung hat der Flammkanal 16c einen ersten zylindrischen Teil 25c und einen zweiten zylindrischen Teil 26c. Der Saugkanal 29c mündet in den zylindrischen Teil 26c nahe der Verbindungsstelle zwischen den beiden zylindrischen Teilen 25cund 26c.

In der in Fig.9 und 10 gezeigten Ausführunssform

der Erfindung hai der Flammkanal f6c/ die Form eines Venturikanals. denn es ist ein mittlerer Abschnitt 31 vorgesehen, der eine Querschnittsverengung darstellt und somit schmaler ist als der Eintrittsteil 25c/und der Ausirittsteil 26t/. Der Saugkanal 29c/ mündet in die Querschnittsverengung 31 ein.

Hinsichllich der übrigen Merkmale stimmen Aufbau und Funktion der Ausführungsbeispiele nach F i g. 3 und 4, 5 und 6, 7 und 8 sowie 9 und IO mit dem Ausführungsbeispie! nach F i g. 1 und 2 überein.

Bei dem in F i g. 11 und 12 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Flammkanal 116 einen über seine Länge sich erweiternden Querschnitt.

Bei dem in Fig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Flammkanal 216 zylindrisch und hai über seine Länge einen konstanten Querschnitt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 sind hier zwei seitlich verlaufende Saugkanäle 229 vorgesehen.

In den Fig. Il und 12 bzw. Fig. 13 und 14 sind die Bezugszeichen mil einer zusätzlichen Ziffer I bzw. 2 versehen worden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gemischverdichlende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit direkter Einbringui.,1 eines angereicherten Gemischanteils in eine Vorbrennkammer und mit Fackelzündung des durch einen Ansaugkanal eingebrachten abgemagerten Gemischanteils in der Hauptbrennkammer durch einen in die Mitte der Hauptbrennkammer weisenden Flammkanal, gekennzeichnet durch einen einen Randbereich der Hauptbrennkammer (13) direkt mit dem Flammkanal (16) verbindenden Saugkanal (29), durch den abgemagertes Gemisch von der Fackel in den Flammkanal (16) gesaugt wird, wobei der Saugkanal (29) unter einem diese Saugwirkung ermöglichenden Winkel in den Flammkanal (16) mündet und einen kleineren Querschnitt als der Flammkanal (16) aufweist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der der Flammkanal nahe der Vorbrennkammer einen zylindrische! Abschnitt aufweist und davon ausgehend zur Haupibrennkarnrner hin erweiteu ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkanal (29) in den Flammkanal (16) nahe dem zylindrischen Abscrmitt (25) einmündet.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sa'igkanal (29) in den Flammkanal (16) an der Verbindungsstelle des zylindrischen (25) mit dem sich erweiternden Abschnitt (26) einmündet.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Flammkanal (Ibc) einen kurzen, zylindrischen Teil (7Sc) relativ kleinen Durchmessers naht· der Vorbrennkammer und einen daran sich aii^ fließenden fangen zylindrischen Teil (26c) relativ großen Durchmessers bis zur Hauptbrennkammer aufweist und daß der Saugkanal [29c) in den Teil (2(>c) relativ großen Durchmessers einmündet.

5. Brennkraflmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkanal (29c//in eine Querschnittsverengung (31)des Flammkanals(Ibd)einmündet.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Flammkanal (116) über seine gesamte Länge einen zur Hauptbrennkammer (113) hin sich erweiternden Querschnitt aufweist.

7. Brennkrafiniaschine nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Flammkanal (216) zylindrisch ist und einen über seine Länge konstanten Querschnitt hat.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere divergierend angeordnete Saugkanäle (229) vorgesehen sind

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