DE3522991A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein sogenann­ ter Magermotor der Firma Toyota bekannt, bei dem das in den Motorzylinder strömende Kraftstoff-Luft-Gemisch mit­ tels eines Drallkörpers in eine Drallbewegung versetzt wird. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt dabei stromauf­ wärts des Drallkörpers und zeitgerecht. Der Aufwand hierfür ist groß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, mit einfachen Mitteln ein sogenanntes Magermotor- Konzept zu ermöglichen. Hierdurch ergibt sich im Motorzy­ linder eine Gemischschichtung, die am Kolben eine fette, zündfähige Schicht aufweist und zum Einlaßventil hin magere Schichten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Brennkraftmaschine möglich. Beson­ ders vorteilhaft ist es, wenn die Drallklappe durch die An­ saugluft betätigbar ist, so daß sie bei niederer Drehzahl den Saugstößen teilweise noch folgt, jedoch bei höherer Drehzahl mehr oder weniger stillsteht. Hierdurch werden Rückströmungen gedrosselt, so daß sich die Leerlaufstabili­ tät verbessert.

Vorteilhaft ist ebenfalls, die Drallklappe durch einen Stellmotor in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine zu betätigen, insbesondere die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Steuergröße zu verwenden.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, den Kolben dem Einlaßventil zugewandt mit einer Mulde zu versehen, in die eine Zünd­ kerze ragt, so daß durch die Zündkerze das fette, zündfä­ hige Kraftstoff-Luft-Gemisch nahe dem Kolben gezündet wer­ den kann, daß sich durch den Drall horizontal im Motorzy­ linder ausgebildet und während der Kompression erhalten hat.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Teildarstel­ lung der erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkraftmaschine im Schnitt,

Fig. 2 eine Teildarstellung der erfindungsge­ mäßen Drallklappe.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine weist einen Motorzylinder 1 mit einem darin gleitbar gelagerten Kolben 2 auf. Der Motorzylinder 1 wird andererseits durch einen Zylinderkopf 3 begrenzt. In dem Zylinderkopf 3 ist ein Ein­ laßventil 5 gleitbar gelagert, das mit einem Ventilsitz 6 im Zylinderkopf 3 zusammenarbeitet. Das Einlaßventil 5 steuert einen Einlaßkanal 7 zum Motorzylinder 1, dessen Ende einerseits der Ventilsitz 6 darstellt. Der Kolben 2 weist dem Zylinderkopf 3 zugewandt eine abgestufte Mulde 8 auf, in die eine Zündkerze 9 ragt.

Mittels eines beispielsweise am Zylinderkopf 3 angeordneten Einspritzventiles 11 ist Kraftstoff in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine in Richtung zum Einlaßventil 5 hin in den Einlaßkanal 7 einspritzbar. Stromaufwärts des Einspritzventiles 11 schließt sich ein Abschnitt 12 des Einlaßkanals 7 an, der einen rechteckför­ migen Querschnitt aufweist und in dem eine als Drallkörper dienende Drallklappe 13 angeordnet ist. Die Drallklappe 13 hat ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt. Wie auch aus der Fig. 2 ersichtlich, ist die Drallklappe 13 um eine Drehachse 14 schwenkbar gelagert, die an einer Wand 15 des Einlaßkanalabschnittes 12 so geführt ist, daß nur zwischen dem der Drehachse 14 abgewandten Ende 16 der Drallklappe 13 und der der Wand 15 gegenüberliegenden Wand 17 des Einlaß­ kanalabschnittes 12 ein Luftströmungsquerschnitt 18 bildbar ist.

In einer ersten Ausführungsform wird die Drallklappe 13 durch eine Feder 20, beispielsweise eine Druckfeder, derart beaufschlagt, daß das Ende 16 der Drallklappe 13 an der Wand 17 des Einlaßkanalabschnittes 12 zum Anliegen kommt, was bei fehlender Luftströmung erfolgt. Die Druckfeder 20 stützt sich dabei einerseits an der Drallklappe 13 und andererseits an der Wand 15 ab. Bei laufender Brennkraftmaschine wird die Drallklappe 13 durch die angesaugte Luft mehr oder weniger entgegen der Kraft der Feder 20 zur Wand 15 hin geschwenkt, so daß der Luftströmungsquerschnitt 18 freigegeben wird. Die Eigenfrequenz und Dämpfung der Drallklappe 13 soll da­ bei so ausgebildet sein, daß sie bei niederer Drehzahl den Ansaugluftstößen noch teilweise folgt, bei höherer Drehzahl jedoch mehr oder weniger still steht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß im leerlaufnahen Betrieb der Brenn­ kraftmaschine Rückströmungen während der Überschneidungs­ phasen gedrosselt werden, so daß für die folgenden Verbren­ nungen immer die gleichen Bedingungen geschaffen sind. Hierdurch erhöht sich die Leerlaufstabilität, und es kann mit einem sehr mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch gearbeitet werden. Der im wesentlichen konstante Druckabfall an der Drallklappe 13 erzeugt bis zum Motorzylinder 1 oberhalb des Kolbens 2 einen konstanten Drall, der sich ungestört horizontal in der Mulde 8 ausbilden und während der Kompres­ sionsphase auch erhalten kann. Infolge der Kraftstoffein­ spritzung stromabwärts der Drallklappe 13 und der vermiede­ nen Rückströmung wird im Motorzylinder 1 zum Kolben 2 hin zunächst eine Schicht fetten Kraftstoff-Luft-Gemisches ge­ bildet, auf die dann Schichten immer mageren Gemisches fol­ gen. Durch die in die Mulde 8 ragende Zündkerze 9 kann nun das rotierende, relativ fette Kraftstoff-Luft-Gemisch gezün­ det werden und die Verbrennung auf das darüber liegende magere Kraftstoff-Luft-Gemisch übergreifen.

Bei Vollast ist keine Drallerzeugung erwünscht, so daß die Drallklappe 13 in eine Stellung schwenkt, in der sie nahe der Wand 15 liegt und keinen Einfluß auf die Strömung mehr hat.

In einer weiteren Ausführungsform greift, gestrichelt darge­ stellt, an der Drehachse 14 ein Stellmotor 22 an, der bei­ spielsweise elektromagnetisch arbeitet und durch ein elektro­ nisches Steuergerät 23 ansteuerbar ist. Dabei werden dem elektronischen Steuergerät 23 Betriebskenngrößen der Brenn­ kraftmaschine eingegeben, aus denen das elektronische Steuer­ gerät ein Steuersignal bildet, das zur Ansteuerung des Stell­ motors 22 dient, durch den die Drallklappe 13 entsprechend verschwenkt wird. Als zur Ansteuerung dienende Betriebskenn­ größe der Brennkraftmaschine dient in erster Linie die Dreh­ zahl 25 der Brennkraftmaschine und in zweiter Linie die Dros­ selklappenstellung 26 zur Kennzeichnung der Vollaststellung. Als weitere Betriebskenngröße kann die Temperatur 27 heran­ gezogen werden.

Claims (4)

1. Brennkraftmaschine mit einem zu einem Motorzylinder mit einem Kolben führenden Einlaßkanal, durch den Kraftstoff- Luft-Gemisch über ein Einlaßventil dem Motorzylinder zuführ­ bar ist und in dem ein Drallkörper schwenkbar gelagert ist, mittels welchem eine Drallströmung in den Motorzylinder er­ zeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallkörper als rechteckförmige Drallklappe (13) ausgebildet in einem Abschnitt (12) des Einlaßkanales (7) mit rechteckförmigem Querschnitt angeordnet und um eine Drehachse (14) an einer Wand (15) des Einlaßkanales (7) so drehbar gelagert ist, daß nur zwischen dem der Drehachse (14) abgewandten Ende (16) der Drallklappe (13) und der gegenüberliegenden Wand (17) des Einlaßkanales (7) ein Luftströmungsquerschnitt (18) bildbar ist, und daß Kraftstoff durch ein Einspritzventil (11) in den Einlaßkanal (7) stromabwärts der Drallklappe (13) eingespritzt wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drallklappe (13) entgegen der Kraft einer Feder (20) durch die Ansaugluft betätigbar ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drallklappe (13) durch einen Stellmotor (22) in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen (25, 26, 27) der Brennkraftmaschine betätigbar ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben (2) dem Einlaßventil (5) zugewandt eine Mulde (8) aufweist, in die eine Zündkerze (9) ragt.