DE2655993A1

DE2655993A1 - Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung

Info

Publication number: DE2655993A1
Application number: DE19762655993
Authority: DE
Inventors: Dusan Dipl Ing Dr Gruden; Uwe Markovac
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1978-06-15

Description

Dr inc] h r. Γ PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT· PORSCHESTRASSE 42 -STUTTGART ZUFFENHAUSEM

T 54

Gemisch verdichtende, fremdgezünde te Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der der größte Teil der Ladung durch wenigstens ein Einlaßventil als brennstoffarmes Brennstoff-Luft-Gemisch einem Hauptbrennraum und der restliche Teil der Ladung als Brennstoff über wenigstens einen zusätzlichen Brennstoffeinlaß einem eine Zündkerze aufweisenden Nebenbrennraum zugeführt wird, der über wenigstens eine gegebenenfalls gegenüber seiner Größe verringerten Öffnung mit dem Hauptbrennraum verbunden ist-und mit einer ein Leistungsregelorgan in Form einer Drosselklappe aufweisenden Ansaugleitung und einer Abgasleitung,

Versuche mit gemischverdichtenden, fremdgezündeten Viertakt-Brennkraftmaschinen unter instationären Betriebsbedingungen haben gezeigt, daß die Abgasemission - insbesondere die HC-Emission - im Telllastbereich, im Leerlauf und im Schubbetrieb sehr hohe Werte erreichen kann- Bei einer bekannten Regelung der genannten Brennkraftmaschinen geht im Teillastbereich und im Schubbetrieb die Drosselklappe im Ansaugrohr oder im Vergaser bei plötzlicher Gaswegnahme verlangsamt in die Nullstellung zurück bzw·, schließt nicht vollständig (DT-OS 2 358 791)- Dadurch werden zwar die Verbrennungsbedingungen der Brennkraftmaschine verbessert, jedoch steigt der Massendurchsatz durch die Brennkraftmaschine an, wodurch die Neben-

809824/0250

Sitz der Gesellschaft Stuttgart Reitst ergencb-! Amtsgericht Stutfjjrt- HRB-Nr 52 U Postfach 40 06 40 7000 Stuttgart 40 Tetefon -O^llj 83'; i ι ^en72i«''

-&■ T 54

brennraumtemperatur - ein wesentlicher Faktor für den einwandfreien Betrieb eines Schichtlademotors mit unterteiltem Brennraum - absinkt. Ein weiterer Nachteil bei dieser Regelung ist durch die verringerte Bremswirkung der Brennkraftmaschine gegeben, wodurch eine intensivere Betätigung der Fußbremse notwendig wird,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine der genannten Art mit Ladungsschichtung zu schaffen, bei der die HC-Emission verbessert wird, ohne andere Nachteile zu bewirken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Abgasleitung eine den üffnungsquerschnitt derselben regelnde Drosselklappe angeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Dadurch wird das Temperaturniveau der Brennkraftmaschine, insbesondere das die HC-Emission positiv beeinflußende Temperaturniveau des Nebenbrennraumes, erhöht. Darüber hinaus wirkt sich diese Maßnahme vorteilhaft auf den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine aus.

Als besonders zweckmässig hat sich erwiesen, daß die Drosselklappe durch eine federbelastete Unterdruckdose verstellbar ist, die mit dem Unterdruck in der Ansaugleitung über eine Steuerleitung verbunden ist und mit diesem derart zusammenwirkt, daß die Drosselklappe nur im Tei1lastbereich, im Leerlauf und im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine die Abgasleitung öffnet,

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen

Ausführungsform dargestellt. Es zeigt

Fig, 1 eine Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Drosselklappe in der Abgasleitung,

Fig, 2 ein den Einfluß des Gegendruckes in der Abgasleitung in Abhängigkeit von der Motorbelastung W_e auf die Nebenbrennraumtemperatur veranschaulichendes Diagramm,

-3-809824/0250

-X- T 54

Fig, 3 ein den Einfluß des Gegendruckes in der Abgasleitung in Abhängigkeit von der Motorbelastung W_e auf den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine veranschaulichendes Diagramms und

Fig. 4 ein den Einfluß des Gegendruckes in der Abgasleitung in Abhängigkeit von der Motorbelastung W_e auf die HC-Emission veranschaulichendes Diagramm,

In der FIg, 1 weist eine mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine einen Hauptbrennraum 2 und einen Nebenbrennraum 3 auf. Der Hauptbrennraum 2 ist gegenüber einem Ansaugkanal 4 durch ein Einlaßventil 5 und gegenüber einer Abgasleitung 6 durch ein Auslaßventil 7 verschließbar. Dem Hauptbrennraum 2 wird Brennstoff durch eine Einspritzdüse 8 und dem Nebenbrennraum durch eine Einspritzdüse 9 zugeführt. In der Ansaugleitung ist ein bekanntes Leistungsregelorgan in Form einer Drosselklappe 10 und in dem Nebenbrennraum eine Zündkerze 11 angeordnet. In das Ansaugrohr 4 zwischen dem Einlaßventil 5 und der Drosselklappe 10 mündet eine Steuerleitung 12, die an einer Unterdruckdose 13 angeschlossen ist. Die Unterdruckdose 13 ist topfförmig ausgebildet und mit einem Faltenbalg 14 verschlossen, der mit einer in der Unterdruckdose 13 angeordneten Druckfeder 15 zusammenwirkt- An dem Faltenbalg 14 ist eine Schubstange 16 befestigt, an der eine Verstellstange verdrehbar angelenkt ist, die wiederum mit der Achse 18 einer in der Abgasleitung 6 angeordneten Drosselklappe 19 fest verbunden ist.

Die Funktion der Erfindung ist folgende:

Ausgehend davon, daß nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine diese im Leerlauf betrieben wird, nimmt die Drosselklappe die in Fig, 1 in Vollinien dargestellte Stellung ein. Der im Ansaugrohr 4 hinter der Drosselklappe herrschende und über die Steuerleitung 12 der Unterdruckdose 13 zugeführte Unterdruck ist derart groß, daß der Faltenbalg 14 entgegen der Federkraft

-4-809824/0250

-¥■ T 54

der Druckfeder 15 zusammen mit der Schubstange 16, der Verstellstange 17 und der Drosselklappe 19 in die mit VoIllinien dargestellte Stellung bewegt wird, Durch diese Stellung der Drosselklappe 19 wird der Massendurchsatz der Brennkraftmaschine 1 verringert, das Temperaturniveau der Brennkraftmaschine 1, insbesondere das des Nebenbrennraumes 3, erhöht bzw. gehalten sowie die HC-Emission und der Brennstoffverbrauch gesenkt* Darüber hinaus wird die Bremswirkung der Brennkraftmaschine erhöht. Mit zunehmender Last der Brennkraftmaschine 1 wird die Drosselklappe 10 bis in die strichpunktiert dargestellte VoI1aststel1ung verdreht» Während des Verdrehens der Drosselklappe 10 wird über die Steuerleitung 12 der stetig abfallende Unterdruck der Unterdruckdose 15 zugeführt, so daß die Druckfeder 15 langsam den Faltenbalg 14, die Schubstange 16, die Verstellstange 17 und die Drosselklappe 19 in die strichpunktiert dargestellte Stellung bewegt werden, in der die Drosselklappe 19 wirkungslos ist. Die Kennlinie der Druckfeder 15 ist so ausgelegt, daß die Drosselklappe 19 etwa die in Vollinien dargestellte Stellung nur im Leerlauf, etwa im Tei1lastbereich und im Schubbetrieb, einnimmt.

In der Fig. 2 sind drei Temperaturkurven für die Temperatur t in ⁰C des Nebenbrennraumes dargestellt. Die Kurve 20 veranschaulicht den Temperaturverlauf bei 300 mmWs Gegendruck in der Abgasleitung 6, die Kurve 21 bei 85 mmWs Gegendruck und die Kurve 22 bei 20 mmWs Gegendruck,

In der Fig. 3 sind drei Kurven für den Brennstoffverbrauch B_v in g/s der Brennkraftmaschine dargestellt, Die Kurve 23 veranschaulicht den Brennstoffverbrauch bei 300 mmWs Gegendruck in der Abgasleitung 6, die Kurve 24 bei 85 mmWs Gegendruck und die Kurve 25 bei 20 mmWs Gegendruck-

-5-

809824/0250

T

In der Fig, 4 sind drei Kurven für die HC-Emission
HC in g/h der Brennkraftmaschine dargestellt. Die Kurve 26 veranschaulicht die HC-Emission bei 300 mmWs Gegendruck
in der Abgasleitung 6, die Kurve 27 bei 85 mmWs Gegendruck und die Kurve 28 bei 20 mmWs Gegendruck,

809824/0250

-6-

Leerseite

Claims

-β< Τ 54

ilJ Gemischverdichtendes fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der der größte Teil der Ladung durch wenigstens ein Einlaßventil als brennstoffarmes Brennstoff-Luft-Gemisch einem Hauptbrennraum und der restliche Teil der Ladung als Brennstoff über wenigstens einen zusätzlichen Brennstoff-Einlaß einem eine Zündkerze aufweisenden Nebenbrennraum zugeführt wird, der über wenigstens eine gegebenenfalls gegenüber seiner Größe verringerten öffnung mit dem Hauptbrennraum verbunden ist? und mit einer ein Leistungsregelorgan in Form einer Drosselklappe aufweisenden Ansaugleitung und einer Abgasleitung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung (6) eine den Öffnungsquerschnitt derselben regelnde Drosselklappe (19) angeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine ( 1) verstellbar ist.
2. Gemischverdichtende, fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (19) durch eine federbeiastete Unterdruckdose (13) verstellbar ist, die mit dem Unterdruck in der Ansaugleitung (4) über eine Steuerleitung (12) verbunden ist und mit diesem derart zusammenwirkt, daß die Drosselklappe (19) nur im Teillastbereich, im Leerlauf und im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (I) die Abgasleitung verschließt.

809824/0-250

ORIGINAL INSPECTED