DE1081717B

DE1081717B - Candle-lit internal combustion engine

Info

Publication number: DE1081717B
Application number: DEG23026A
Authority: DE
Inventors: Joseph Thomas Wentworth
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1956-10-10
Filing date: 1957-09-27
Publication date: 1960-05-12

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine kerzengezündete Brennkraftmaschine mit einer Schalteinrichtung, welche die elektrische Zündanlage bei Überschreiten eines bestimmten Unterdruckes in der Ansaugleitung abschaltet. Damit gibt zwar die Maschine keine Leistung mehr ab, es tritt aber das der Maschine weiterhin zugeführte Brennstoff-Luft-Gemisch unverbrannt ins Freie aus. Es besteht also die Aufgabe, die möglichen schädlichen Wirkungen des Gemisches zu beseitigen.The invention relates to a plug-ignited internal combustion engine with a switching device, which the electrical ignition system when a certain negative pressure is exceeded in the intake line turns off. This means that the machine no longer delivers any power, but that of the machine kicks in The fuel-air mixture that is still supplied is released into the open without being burned. So there is the task eliminate the possible harmful effects of the mixture.

Die Erfindung besteht darin, daß — wie an sich bekannt — eine Zündeinrichtung im Auspuff angeordnet ist und daß diese Zündeinrichtung während des Abschaltens der elektrischen Zündanlage der Maschine die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Auslaßanlage bewirkt. Bisher sind Zündeinrichtungen in der Auslaßanlage lediglich zur Nachverbrennung der Abgase vorgesehen worden.The invention consists in that - as is known per se - an ignition device is arranged in the exhaust is and that this ignition device during the shutdown of the electrical ignition system of the machine causes the combustion of the fuel-air mixture in the exhaust system. So far are ignition devices been provided in the exhaust system only for the afterburning of the exhaust gases.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Gemisch in der Auslaßanlage nahezu völlig verbrannt wird, dabei aber die Maschine jederzeit für die Wiederaufnahme des normalen Betriebes bereit beibt, da bei Wiedereinschalten der Zündanlage ein zündfähiges Gemisch bereitsteht. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schalteinrichtung zum Abschälten der Zündanlage der Maschine ein druckempfindlicher Schalter, der, wenn in der Einläßanlage der Maschine ein bestimmtes Vakuum herrscht, die Erregung eines Relais bewirkt, das die Zündanläge der Maschine abschaltet und die Erregung der Zündeinrichtung in der Auslaßanlage bewirkt. Die Zündeinrichtung in der Abgasanlage kann hierbei wie bei Einrichtungen zur Abgasnachverbrennung an sich bekannt eine Zündkerze oder eine Glühkerze sein. Die Zündeinrichtung in der Auslaßanlage der Maschine'kann aber auch ein an sich bekanntes wärmespeicherndes Element sein, das bei normalem Betrieb der Maschine genügend Wärme speichert, um das brennbare Gemisch in der Auslaß anlage beim Verzögern der Maschine im Schiebebetrieb zu zünden.The invention has the advantage that the mixture in the exhaust system is almost completely burned but the machine remains ready for the resumption of normal operation at any time since When the ignition system is switched on again, an ignitable mixture is available. In a further embodiment of the invention the switching device for switching off the ignition system of the machine is a pressure-sensitive one Switch that if in the intake system of the machine a certain vacuum prevails, which causes the excitation of a relay that switches off the ignition system of the machine and causes the ignition device in the exhaust system to be energized. The ignition device in the As is known per se in devices for exhaust gas afterburning, the exhaust system can have a spark plug or be a glow plug. The ignition device in the exhaust system of the machine can also be used be known heat-storing element, which is sufficient during normal operation of the machine Heat stores to the combustible mixture in the exhaust system when decelerating the machine in Ignite push mode.

Versuche haben erwiesen, daß bei Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen mit erfindungsgemäßen Anlagen beim Verzögern bis zu 95% der Kohlenwasserstoffe in der Auslaß anlage verbrannt werden, während, wenn ein Teil des Gemisches in den Zylindern verbrannt wird, unter normalen Verzögerungsbedingungen nur 40 bis 60°/» der Kohlenwasserstoffe verbrennen.Tests have shown that in motor vehicle internal combustion engines with systems according to the invention when decelerating up to 95% of the hydrocarbons be burned in the exhaust system, while if some of the mixture is burned in the cylinders will burn only 40 to 60 per cent of the hydrocarbons under normal deceleration conditions.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung istIn the drawing, embodiments of the invention are shown by way of example. In the drawing is

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit elektrischen Stromkreisen gemäß der Erfindung und einer Zündkerze in der Auslaßleitung, Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with electrical circuits according to of the invention and a spark plug in the exhaust pipe,

Fig. 2 eine abgewandelte Bauform der Anlage ge-Kerzengezündete BrennkraftmaschineFig. 2 shows a modified design of the system ge-spark plug-ignited internal combustion engine

Anmelder:Applicant:

General Motors Corporation,General Motors Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)Detroit, me. (V. St. A.)

Vertreter;Representative;

Dipl.-Ing.-E. Vorwerk und Dipl.-Ing. K. Walther,
ίο Patentanwälte, Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9Dipl.-Ing.-E. Vorwerk and Dipl.-Ing. K. Walther,
ίο Patent Attorneys, Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Oktober 1956Claimed priority:
V. St. v. America 10 October 1956

Joseph Thomas Wentworth, Royal Oak, Midi.Joseph Thomas Wentworth, Royal Oak, Midi.

(V. St. A.), ■
ist als Erfinder genannt worden(V. St. A.), ■
has been named as the inventor

maß Fig. 1 unter Verwendung einer Glühkerze in der Auslaß leitung,measured Fig. 1 using a glow plug in the Outlet pipe,

Fig. 3 eine abgewandelte Bauform der Anlage gemäß Fig. 2 und3 shows a modified design of the system according to FIGS. 2 and

Fig. 4 eine abgewandelte Bauform der Anlage gemäß Fig. 1 unter Verwendung eines wärmespeichernden Gliedes in der Auslaßleitung zur Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches.FIG. 4 shows a modified design of the system according to FIG. 1 using a heat-storing device Member in the outlet line for igniting the fuel-air mixture.

Eine Brennkraftmaschine 10 hat eine Einlaßanlage 12 und eine Auslaßanlage 14, an die eine Auslaßleitung 16 angeschlossen ist. Die Maschine hat eine elektrische Zündanlage, die aus einer Batterie 18, einem Zündschalter 20, einer Zündspule 22 und einem Verteiler 24 besteht. Der sekundäre Hochspännungskreis 26 verbindet die Spule 22 mit dem Verteiler 24. In diesem Kreis liegt ein relaisbetätigter Schalter 28 mit Kontakten 30 und 32. Der Schalter 28 wird durch ein Relais 34 betätigt, das einen Erregerkreis 36 hat. Der Kontakt 32 ist durch einen Leiter 38 mit einer Zündkerze 40 verbunden, die in einem Teil 42 der Auslaßleitung 16 angeordnet ist. Eine Vakuumleitung 44 verbindet die Einlaßanlage 12 mit einem Vakuumschalter 46, der im Erregerkreis 36 des Relais liegt. Der Schalter 28 ist normalerweise vorbelastet, so daß er über den Kontakt 30 schließt, wodurch der Hochspannungsleiter der Zündspule 22 mit dem Verteiler 24 verbunden ist.An internal combustion engine 10 has an intake system 12 and an exhaust system 14 to which an exhaust line 16 is connected. The machine has an electric ignition system, which consists of a battery 18, a Ignition switch 20, an ignition coil 22 and a distributor 24 consists. The secondary high tension circle 26 connects the coil 22 to the distributor 24. A relay-operated switch 28 is located in this circuit Contacts 30 and 32. The switch 28 is actuated by a relay 34 which has an excitation circuit 36. Of the Contact 32 is connected by a conductor 38 to a spark plug 40 which is in a portion 42 of the exhaust pipe 16 is arranged. A vacuum line 44 connects the intake system 12 to a vacuum switch 46, which is in the excitation circuit 36 of the relay. The switch 28 is normally biased so that it closes across the contact 30, thereby removing the high voltage conductor the ignition coil 22 is connected to the distributor 24.

Bei normalen Betriebsbedingungen erreicht das Ansaugvakuum bei Leerlaufdrehzahl einen Mindestwert von etwa 533 mm QS. Beim Verzögern des Motors im Schiebebetrieb steigt das Einlaßvakuum jedoch von 533 auf 660 mm QS an. Da dieses außergewöhnlich hohe Einlaßvakuum nur bei Verzögerung der Maschine im Schiebebetrieb erreicht werden kann,Under normal operating conditions, the suction vacuum reaches a minimum value at idle speed of about 533 mm QS. However, when the engine decelerates in overrun mode, the intake vacuum increases from 533 to 660 mm QS. Since this exceptionally high inlet vacuum only occurs when the Machine can be reached in push mode,

OM 509/122OM 509/122

wird es zur Steuerung des Erregerkreises des Relais benutzt. Dieses Relais soll nur erregt werden, wenn die Maschine verzögert wird und bremst. Der Vakuumschalter 46 ist so ausgelegt, daß er bei einem Vakuum schließt, das etwas über dem Leerlaufvakuum liegt. Beim Schließen des Schalters 46 wird die Spule des Relais 34 erregt und der Relaisanker bewegt, wodurch der Schalter 28 den Kontakt 30 öffnet und den Kontakt 32 schließt. Damit wird die Zündspule 22 mit der Zündkerze 40 in der Auslaßleitung verbunden. Da den Zündkerzen in den Maschinenzylindern kein Zündstrom zufließt, wird das in die Zylinder angesaugte Brennstoff-Luft-Gemisch in diesem nicht verbrannt, sondern gelangt durch die Maschine und die Auslaßanlage in die Auslaßleitung, wo es gezündet und verbrannt wird. Die Verbrennung dieses Gemisches in der Auslaßleitung wird nicht behindert, da das Gemisch mit Abgasen nicht vermischt ist. Dadurch, daß das Brennstoff-Luft-Gemisch dauernd unverbrannt durch die Zylinder strömt, ergibt sich keine Verzögerung in der Bereitstellung einer brennbaren Mischung, wenn eine erneute Beschleunigung gewünscht wird. Das Ansprechen auf jegliches öffnen der Motordrossel erfolgt sofort, da das Einlaßvakuum augenblicklich absinken wird, so daß das Relais 34 nicht mehr erregt wird. Die Maschine wird daher ohne Verzug zu arbeiten beginnen und einen gleichmäßigeren Lauf haben. Würde man beim Verzögern dem Brennstoff-Luft-Gemisch die Verbrennung in den Zylindern gestatten und die unverbrannten Anteile der Mischung, die aus der Maschine austreten, in der oben beschriebenen Weise in der Auslaßleitung nachverbrennen, so würde die Verbrennung in der Auslaßleitung unvollkommen sein, da das unverbrannte Gemisch innig mit den Abgasen vermischt wäre, wodurch das unverbrannte Gemisch an dieser Stelle in geringerem Ausmaße verbrannt würde. Um unter diesen Umständen eine vollständige Verbrennung zu sichern, müßte zur Nachverbrennung Zusatzluft zugeführt werden. Dies würde zusätzliche Vorrichtungen erfordern, die bei Benutzung der Erfindung überflüssig sind.it is used to control the excitation circuit of the relay. This relay should only be energized if the machine is decelerated and brakes. The vacuum switch 46 is designed so that it is at a Vacuum closes, which is slightly above the idle vacuum. When the switch 46 is closed, the coil of the relay 34 energized and the relay armature moves, whereby the switch 28 opens the contact 30 and the Contact 32 closes. The ignition coil 22 is thus connected to the spark plug 40 in the exhaust pipe. Since no ignition current flows to the spark plugs in the machine cylinders, it is sucked into the cylinders The fuel-air mixture in this is not burned, but passes through the machine and the exhaust system into the exhaust pipe, where it is ignited and burned. The combustion of this mixture there is no obstruction in the outlet line since the mixture is not mixed with exhaust gases. The fact that the fuel-air mixture flows continuously unburned through the cylinder results no delay in providing a flammable mixture when re-accelerating it is asked for. The response to any opening of the engine throttle is immediate as the inlet vacuum will drop instantly so that the relay 34 is no longer energized. The machine will therefore be without Delay start to work and have a smoother run. You would if you delayed allow the fuel-air mixture to burn in the cylinders and the unburned portions of the Post-incinerate mixture that emerges from the machine in the manner described above in the outlet line, so the combustion in the exhaust pipe would be imperfect because of the unburned mixture would be intimately mixed with the exhaust gases, whereby the unburned mixture at this point in would be burned to a lesser extent. In order to achieve complete combustion under these circumstances secure, additional air would have to be supplied for post-combustion. This would add additional devices require, which are unnecessary when using the invention.

Wie Fig. 2 zeigt, kann statt einer Zündkerze in der Auslaßleitung eine Glühkerze 48 angeordnet werden. In diesem Falle öffnet das Relais 34 den Primärkreis 50 der Zündspule 22, während gleichzeitig der die Glühkerze enthaltende Kreis 52 geschlossen wird, wodurch der Glühfaden der Glühkerze geheizt wird. In diesem Falle ist ein Schalten der Hochspannungs-Zündleitung nicht erforderlich, wie dies bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 notwendig ist.As FIG. 2 shows, a glow plug 48 can be arranged in the outlet line instead of a spark plug. In this case, the relay 34 opens the primary circuit 50 of the ignition coil 22, while at the same time the Glow plug containing circuit 52 is closed, whereby the filament of the glow plug is heated. In In this case, switching of the high-voltage ignition line is not necessary, as is the case with the device according to Fig. 1 is necessary.

Die abgewandelte Bauform nach Fig. 3 verbessert die nach Fig. 2. Die Glühkerze 48 liegt hier in Reihe mit der Spule des Relais 34 im Erregerkreis 36 des Relais. Falls die Glühkerze durchgebrannt ist, hat die Betätigung des Vakuumschalters 46 keinen Einfluß auf den Erregerkreis des Relais 34, so daß dieses nicht betätigt wird. Der Betrieb der Maschine wird dann nicht beeinflußt, und es ergibt sich keine Ansammlung von unverbranntem Brennstoff in der Auslaßanlage. Die Zündkerze oder die Glühkerze kann in Fortfall kommen, wenn eine Anlage gemäß Fig. 4 benutzt wird. Hier ist ein wärmespeicherndes Element 54, das aus Keramik oder anderem Werkstoff bestehen kann, in die Auslaßleitung eingesetzt und wird zur Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches benutzt. Die in dem Element 54 beim normalen Betrieb der Maschine gespeicherte Wärme stammt von den heißen Abgasen der Maschine. Es bleibt genügend heiß, um das beim Verzögern im Schiebebetrieb vorbeiströmende Brennstoff-Luft-Gemisch zu zünden. Bei Verwendung eines derartigen Elementes ist es lediglich notwendig, einen Stromkreis vorzusehen, der die Zündung in den Maschinenzylindern unterbindet. Ein Stromkreis für die Zündung in der Auslaßleitung ist nicht erforderlich. Die Unterbrechung des Zündkreises kann im Primärkreis der Zündspule erfolgen.The modified design according to FIG. 3 improves that according to FIG. 2. The glow plug 48 is in series here with the coil of the relay 34 in the excitation circuit 36 of the relay. If the glow plug has burned out, it has Actuation of the vacuum switch 46 has no effect on the excitation circuit of the relay 34, so that this does not is operated. The operation of the machine is then not affected and there is no accumulation of unburned fuel in the exhaust system. The spark plug or glow plug can be in Eliminate if a system according to FIG. 4 is used. Here is a heat retentive element 54, which can be made of ceramic or other material, inserted into the outlet line and is used for Ignition of the fuel-air mixture used. Those in element 54 during normal operation of the Heat stored in the machine comes from the hot exhaust gases from the machine. It stays hot enough to to ignite the fuel-air mixture flowing past when decelerating in overrun mode. Using of such an element it is only necessary to provide a circuit that the ignition prevented in the machine cylinders. There is a circuit for the ignition in the exhaust line not mandatory. The ignition circuit can be interrupted in the primary circuit of the ignition coil.

ίο Die Verbrennung des Gemisches kann statt in der Auslaßleitung auch in der Auslaß-Sammelkammer erfolgen, obwohl dort die Verbrennung des Gemisches etwas weniger günstig erfolgt, da in der Nähe der Maschinenzylinder die Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches unregelmäßig ist. Eine Flammsperre kann vorgesehen werden, um die in der Auslaß anlage entstehenden Flammen von der Auslaß-Sammelkammer fernzuhalten und sie auf einen Raum zu beschränken, der von der Mündung der Auslaßleitung oder eines Sehalldämpfers entfernt liegt.ίο The combustion of the mixture can take place in the Outlet conduit also take place in the outlet plenum, although there the combustion of the mixture takes place somewhat less favorably, since the flow of the fuel-air mixture in the vicinity of the engine cylinder is irregular. A flame arrester can be provided in order to prevent the arising in the exhaust system Keep flames away from the outlet plenum and confine them to one room, which is located away from the mouth of the exhaust pipe or a sound absorber.

Claims

Patent claims:

1. Candle-ignited internal combustion engine with a switching device that controls the electrical Ignition system switches off when a certain negative pressure in the intake line is exceeded, thereby characterized in that - as known per se - an ignition device (40, 48, 54) is arranged in the exhaust is and that this ignition device during the shutdown of the electrical ignition system of the engine causes the fuel-air mixture to burn in the exhaust system.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the switching device (46) to switch off the ignition system of the machine is a pressure-sensitive switch which, if there is a certain vacuum in the intake system of the machine, the excitation of one Relay (34) switches off the ignition system of the machine and excites the ignition device (40, 48) causes in the exhaust system.

3. Internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that the ignition device a spark plug (40) is in the exhaust system in a manner known per se.

4. Internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that the ignition device a glow plug (48) is in the exhaust system in a manner known per se.

5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the glow plug (48) with the coil of the relay (34) is connected in series.

6. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the ignition device in the exhaust system of the machine is a known heat-storing element (54) which during normal operation, the machine stores enough heat to keep the flammable mixture in ignite the exhaust system when the machine decelerates in overrun mode.

Considered publications:
German Patent Nos. 563 757, 938 690;
Patent Specification No. 1805 of the Office for Inventions and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany;

Swiss Patent No. 169 140;
U.S. Patent No. 2,724,375.

1 sheet of drawings