DE2421546A1

DE2421546A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2421546A1
Application number: DE2421546A
Authority: DE
Inventors: Susumu Kimura; Yasuhiko Nakagawa; Katsunori Terasaka; Masanobu Yoshioka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1973-05-08
Filing date: 1974-05-03
Publication date: 1974-11-28
Also published as: GB1465827A; US3991725A; USB467486I5

Description

Die Erfindung "betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung und mit eineia Haupteinlaßventil, durch welches der Einlaß in eine Hauptbrennkammer steuerbar ist, sowie mit einem Hilfseinlaßventil, durch welches der Einlaß in eine Hilfsbrennkammer steuerbar ist, wobei die Hilfsbrennkammer mit der Hauptbrennkammer in Verbindung steht.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Viertakt-Kolbenmaschine, die eine Zündkerze aufweist und entspricht weiterhin speziell derjenigen Art, die eine Haupt- und eine Hilfsbrennkammer in jedem Zylinder hat. Genauer gesagt, die Erfindung bezieht sich auf die Einlaßventile für die Hauptbrennkamiaer und die Hilfsbrennkammer der Brennkraftmaschine der oben genannten Art, und zwar insbesondere auf die zeitliche Steuerung und dabei wieder ganz besonders auf das öffnen und das Schließen bei aufeinanderfolgenden Takten im Zylinder.

Eine Brennkraftmaschine der oben genannten Art ist insbesondere im Hinblick darauf entwickelt worden, daß die toxischen Verbrennungsprodukte wie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide

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242Ί546

in den Mascliinenabgasen durch die Verwendung von mageren Luft-Treibstoff-Gemischen wie Luft-Treibstoff-Gemisehen mit größerem Luft-Treibstoff-Verhältnis auf ein Minimum gebracht werden. Somit wird die Hauptbrennkammer jedes Zylinders einer derartigen Brennkraftmaschine mit einem verhältnismäßig mageren Luft-Treibstoff-Gemisch versorgt, während die Hilfsbrennkammer mit einem fetteren Luft-Treibstoff-Gemisch versorgt wird, und zwar während des Ansaugtaktes der Maschine. Eine Zündkerze ragt in die Hilfsbrennkammer und zündet das verhältnismäßig fette Luft-Treibstoff-Gemisch, welches dieser Kammer zugeführt wird derart, daß das verhältnismäßig magere Luft-Treibstoff-Gemisch in der Hauptbrennkammer gezündet wird. Dieser folgt mit Hilfe der Flammen, welche sich aus der Hilfsbrennkammer in die Hauptbrennkammer ausbreiten.

Um einen zufriedenstellenden Verbrennungswirkungsgrad in der Brennkraftmaschine dieser Art zu erreichen, ist es wesentlich, daß das verhältnismäßig fette Luft-Treibstoff-Gemisch in der Hilfsbrennkammer daran gehindert wird, in nennenswertem Umfang in die Hauptbrennkammer zu entweichen, so daß das Verhältnis zwischen den Volumina der Luft-Treibstoff-Gemische in den zwei Brennkammern über den Ansaugtakt der Maschine im wesentlichen konstant gehalten wird. Weil dabei das Verhältnis der Volumina zwischen dem der Hilfsbrennkammer zugeführten Luft-Treibstoff-Gemisches und dem der Hauptbrennkammer zugeführten Luft-Treibstoff-Gemisches gewöhnlichen Bereich von etwa 1 : 20 bis 1 : 100 liegt, tritt eine besondere Schwierigkeit dabei auf, ein derartiges Verhältnis über den Ansaugtakt der Maschine konstant zu halten. Es zeigt sich vielmehr die Tendenz, daß eine unvertretbar große Menge an verhältnismäßig fettem Luft-Treibstoff-Gemisch in die Hilfsbrennkammer gelangt, was zu dem Ergebnis führt, daß das Luft-Treibstoff-Gemisch in der Hauptbrennkammer in untragbarer Weise durch das aus der Hilfsbrennkammer in die Hauptbrennkammer hinüberströmende Gas fetter wird.

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Ein derartiges Problem wäre bis zu einem bestimmten Ausmaß gelöst, wenn das Volumenverhältnis zwischen den Luft-Treibstoff -Gemischen, die jeweils der Haupt- und der Hilfsbrennkammer zugeführt werden, jeweils in Abhängigkeit davon geregelt wäre, wie sich die Betriebsbedingungen der Maschine verändern. Die Eaupt- und die Hilfsbrennkanmer sind jeweils mit einem Vergaser verbunden, der so ausgebildet ist, daß er den Verbrennungsbedingungen in der Haupt- bzw. in der Hilfsbrennkammer angepaßt ist. Um das Verhältnis zwischen den Volumina der Luft-Treibstoff-Gemische zu steuern, die jeweils der Haupt- und der Hilfsbrennkammer zugeführt werden, können somit geeignete Einrichtungen vorgesehen sein, die derart ausgebildet sind, daß sie Drosselklappen der zwei Vergaser miteinander verbinden, um ein festes Verhältnis zwischen den Öffnungsgraden dieser Drosselklappen einzustellen und um darüber hinaus die Einlaßventile, welche jeweils mit der Haupt- und mit der Hilf sbrennkainmer verbunden sind, zu solchen Zeitpunkten zu öffnen und zu schließen, die in entsprechender Weise von dem Drehwinkel der Kurbelwelle der Maschine abhängen. Es ist somit versucht worden, eine Mischungseinlaßanordnung zu treffen, durch welche das Einlaßventil für die Hilfsbrennkammer geschlossen wird, nachdem das Einlaßventil für die Hauptbrennkammer geschlossen ist und wodurch weiterhin beide Einlaßventile während derselben Zeitperioden geöffnet bleiben. Ein Nachteil ergibt sich jedoch bei einer derartigen Anordnung dadurch, daß die Verbrennungsabgase in der Hilfsbrennkammer unter Umständen durch das Einlaßventil in den Vergaser der Hilfsbrennkammer zurückströmen, wenn die Maschine unter verhältnismäßiger starker Last betrieben wird, jedoch auch bei verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit, beispielsweise zwischen 1200 und 1600 Upm.

Der Zugang einer erhöhten Menge an Luft-Treibstoff-Gemisches in die Hilfsbrennkammer würde verhindert oder gemindert, wenn

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die Hilfsbrennkammer eine Einlaßöffnung von verminderter Größe hätte. Dies ist jedoch aus anderen Gründen unpraktisch, weil der Durchmesser des Einlaßventiles zur Aufnahme einer solchen öffnung nicht kleiner als 10 bis 11 mm gehalten werden kann, um eine erforderliche mechanische Festigkeit des Ventiles zu gewährleisten, wie dem Fachmann bekannt ist.

Brennkraftmaschinen mit Hilfsbrennkammern sind aus diesen Gründen zur Erreichung ausreichender Verbrennungswirkungsgrade und entsprechend sauberer Abgase nicht voll befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist und zugleich außerordentlich saubere Abgase liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Ventilhub des Hilfseinlaßventils kürzer ist als der Ventilhub des Haupteinlaßventils und daß das Hilfseinlaßventil während einer kürzeren Zeitdauer geöffnet ist als das Haupteinlaßventil .

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unte ran Sprüchen,

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das Volumenverhältnis zwischen dem Lufttreibstoff-Gemisch, welches jeweils der Haupt- und der Hilfsbrennkammer zugeführt wird, auch bei veränderten Betriebsbedingungen der Maschine im wesentlichen konstant bleibt.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung der Vorteil erreichbar, daß die Einlaßventile der Haupt- und der Hilfsbrennkammer derart betrieben werden, daß sie in einer entsprechenden zeitlichen Steuerung derart öffnen und schließen, daß eine

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genaue, vorgebbare Zuordnung zu den Winkelgraden der Kurbelwellendrehung erreichbar· ist derart daß das Verhältnis zwischen den Volumina des Luft-Treibstoff-Gemisches, welches jeweils der Haupt- und der Hilfsbrennkammer zugeführt wird, in jedem der Maschinenzylinder während des gesamten Einlaßtaktes der Maschine im wesentlichen konstant bleibt.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, in welcher ein Teil einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt ist,

Pig. 2 eine weitere schematische Darstellung, welche die Größenverhältnisse zwischen der Haupt- und der Hilfsbrennkammer der in der Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine zeigt,

Fig. 3 eine grafische Darstellung, in deren Kurven die Beziehungen zwischen dem Hub der Einlaßventile für die Haupt- und für die Hilfsbrermkammer einerseits und den Winkelgraden der Kurbelwellendrehung andererseits dargestellt sind, wie sie auftreten, wenn die Ventile der Brennkraftmaschine des in der Fig. 1 dargestellten Typs geöffnet sind, und

Fig. 4 eine ähnliche grafische Darstellung wie Fig. 3, in welcher jedoch Kurven gezeichnet sind, wie sie für den Fall einer Brennkraftmaschine gelten, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist.

Gemäß Fig. 1 weist eine Brennkraftmaschine einen Zylinder auf, der eine Hauptbrennkammer 12, die zwischen einem Zylinderkopf 14 und der Oberseite eines Mn- und herbewegbaren Kolbens ausgebildet ist, sowie eine Hilfsbrennkaminer oder Vorverbrennungskammer 18, die mit der Hauptbrennkammer 12 über einen Flammendurchgang 20 in Verbindung steht. Die Hilfsbrennkammer 18 ist gewöhnlich im Zylinderkopf 14 ausgebildet. Die Hauptbrennkammer 12 steht über ein Hauptansaugrohr 22 mit einem Hauptvergaser 24- in Verbindung, der eine Drosselklappe 26 aufweist, und ein Haupteinlaßventil 28 ist zwischen der

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Hauptbrennkamraer 12 und einer Auslaßöffnung des Hauptansaugrohres 22 angeordnet. In ähnlicher Weise steht die Hilfsbrennkammer 18 über ein Hilfsansaugrohr 30 mit einem Hilfsvergaser 32 in Verbindung, der eine Drosselklappe 34- aufweist, und ein Hilfseinlaßventil 36 ist zwischen der Hilfsbrennkammer 18 und einer Auslaßöffnung des Hilfsansaugrohres 30 angeordnet. Der Hauptvergaser 24 ist derart angeordnet, daß er ein verhältnismäßig mageres Luft-Treibstoff-Gemisch in die Hauptbrennkammer 12 liefert, während der Hilfsvergaser 32 derart ausgebildet ist, daß er ein relativ fettes Luft-Treibstoff-Gemisch in die Hilfsbrennkanuner 18 liefert. In die Hilfsbrennkammer 18 ragt eine Zündkerze 38 hinein, um das Luft-Treibstoff-Gemisch zu zünden, welches der Hilfsbrennkammer 18 zugeführt wird. Durch die Besugszahl 40 ist eine mechanische Verbindung bezeichnet, durch, welche Wellen miteinander verbunden sind, auf denen die Drosselklappen 26 und 34 des Eaupt- und des Hilfsvergasers 24 bzw. 32 jeweils angebracht sind. Die mechanische Verbindung 40 ist mit einem (nicht dargestellten) Gaspedal verbunden, so daß die Drosselklappen 26 und 34 des Haupt- und des Hilfsvergasers 24 bzw. 32 derart bewegt werden können, daß ein Luft-Treibstoff-Gemisch geliefert wird, dessen Volumenanteile ein ira wesentlichen festes Verhältnis haben. Da die Konstruktion der oben beschriebenen Brennkraftmaschine grundsätzlich bekannt ist, bedarf eine derartige Anordnung keiner weiteren Erläuterung.

Wenn beim Betrieb die Haupt- und die Hilfseinlaßventile 28 und 36 derart betätigt werden, daß sie zeitlich gesteuert öffnen, werden das verhältnismäßig magere und das verhältnismäßig fette Luft-Treibstoff-Gemisch aus dem Haupt- und dem Hilfsvergaser 24 bzw. 32 mit Eaten abgegeben, welche durch die Stellung der Drosselklappen 26 bzw. 34 beeinflußbar sind. Das auf diese Weise der Hilfsbrennkammer 18 zugeführte, verhältnismäßig fette Luft-Treibstoff-Gemisch wird in entsprechender zeitlicher Steuerung mittels einer Zündkerze 38 gezündet,

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und die durch, die Verbrennungsgase in der Hilf sbrennkammer 18 entstehenden Flammen schlagen durch den Flammendurchgang 20 in die Hauptbrennkammer 12 hinein. Das verhältnismäßig magere Luft-Treibstoff-Gemisch, welche der Hauptbrennkammer 12 zugeführt wurde, wird folglich durch die Flammen gezündet, welche aus dem Flammendurchgang 20 während des Leistungstaktes der Maschine in die Hauptbrennkammer hineinschlagen.

Wenn die Volumina der Luft-Treibstoff-Gemische, welche pro Ansaugtakt der Kolben 16 jeweils in die Haupt- und in die Hilfsbrennkammer 12 bzw. 18 hineingelangen sollen, mit A. und Ap bezeichnet werden, dann muß die folgende Bedingung erfüllt sein, um zu verhindern, daß das Luft-Treibstoff-Gemisch aus der Hilfsbrennkammer 18 in die Hauptbrennkammer 12 gelangt:

0 <. A^A₁ * Va/Vs (1)

wobei Va der Inhalt der Hilfsbrennkanimer 18 ist und Vs eine Summe aus dem Inhalt Vm der Hauptbrennkammer 12, wenn der Kolben 16 sich im oberen Totpunkt (TBC) befindet, und dem Volumen Vh der Verlagerung des Kolbens 16 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt (BTC) ist, wie es schematisch in der Fig. 2 dargestellt ist. Wie weiterhin aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Abstandsvolumen Vc der Brennkraftmaschine des dargestellten Typs als eine Summe des Inhaltes Vm der Hauptbrennkammer 12 mit dem Kolben im oberen Totpunkt und dem Inhalt Va der Hilfsbrennkammer 18 definiert, und zwar einschließlich dem Raum, der durch den Flammendurchgang 20 gebildet ist. Daraus ergibt sich:

Vs « Va + Vm (2)

Vc « Vm + Vh. (3)

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Wenn somit das Verhältnis des Inhaltes Va der Hilfsbrennkammer 18 gegenüber dem Abstandsvolumen Vc = $ ist, so gelten die folgenden Beziehungen zwischen den Werten von Va, Vc, Vs und Vh:

Va « Jf Vc (4)

Vs = Vc(I -Ip)₊Vh (5)

Eine Einführung dieser Gleichungen (4) und (5) in die Gleichung (1) führt zu

if^Vc

Vc ei -ip; + Vh

1 - J + Vh/Vc

Wenn das Kompressionsverhältnis bei der in Frage stehenden Brennkraftmaschine gleich £ ist, so gilt

«= (Vh + Vc)/Vc - 1 + Vh/Vc so daß die Beziehung (6) auch geschrieben werden kann als

Wenn somit das Verhältnis j*0,1 : 1 ist und das Kompressionsverhältnis £= 8,5 '· 1 beträgt, dann ist beispielsweise das Verhältnis zwischen den Volumina des der Haupt- und der Eilfsbrennkammer 12 bzw· 18 zugeführten Luft-Treibstoff-Gemisches festgelegt in einem Bereich von

₁ * 1/84

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Da jedoch eine gewisse Möglichkeit "besteht, daß Luft-Treibstoff-Gemisch aus der Hilfsbrennkammer 18 in die Hauptbrennkammer 12 entweichen kann und wenn die Auswirkung einer unterschiedlichen Temperatur zwischen der Haupt- und der Hilfsbrennkammer 12 bzw. 18 berücksichtigt wird, so sollte ein geeigneter Kompensationsfaktor k in die Beziehung (7) eingeführt werden, so daß sich ergibt:

0 < A^A₁ £ k · -J— (8)

Der Kompensationsfaktor k wird gewöhnlich derart gewählt, daß das Verhältnis Ag/A^ im Bereich von etwa 1/20 bis 1/100 liegt.

Schwierigkeiten ergeben sich, das Verhältnis Ap/ZL· konstant auf einem derart außerordentlich kleinen Wert während der sich ändernden Betriebsbedingungen der Maschine zu halten, daß es bei einer herkömmlichen Brennkraftmaschine der oben beschriebenen Art unvermeidbar war, daß das Luft-Treibstoff-Gemisch in beträchtlichem Umfang aus der Hilfsbrennkammer 18 in die Hauptbrennkammer 12 entwichen ist.

Zur Lösung dieses Problems weist eine verbesserte Version der bekannten Brennkraftmaschine mit einer oben allgemein beschriebenen Konstruktion die Eigenschaft auf, daß die Einlaßventile für die Haupt- und die Hilfsbrennkammer so betätigt werden, daß sie nach dem in der Fig. 3 dargestellten Zeitplan öffnen und schließen, wobei auf° der Abszisse die Winkelgrade der Kurbelwellenrotation und auf der Ordinate der jeweilige Hub H und h der Einlaßventile für die Haupt- und die Hilf sbrennkammer aufgetragen sind. Die Kurven a und b zeigen somit die Veränderungen des jeweiligen Hubes H und h der Haupt- und der Hilfsventile, und zwar in Graden der Kurbelwellendrehung, wenn die Ventile geöffnet sind. Wie aus dieser grafischen Darstel-"•ung ersichtlich ist, wird das Hilfseinlaßventil derart betätigt,

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daß es öffnet und schließt, nachdem das Haupteinlaßventil jeweils geöffnet und geschlossen hat, und dennoch sind beide Ventile während einer gleichen Zeitdauer geöffnet. Aus der Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, daß der Hub des Hilfseinlaßventiles größer wird als der Hub des Haupteinlaßventiles, wenn man sich dem Ende der Öffnungsperiode der Ventile nähert, wie es durch eine Schraffur dargestellt ist. Wie oben bereits ausgeführt wurde, besteht bei der beschriebenen Anordnung die Gefahr, daß zuweilen Eückströmungen der Verbrennungsgase aus der Hilfsbrennkammer durch das Hilfseinlaßventil in die Hilfsansaugleitung entstehen können.

Um diesen und andere Nachteile zu überwinden, welcher einer Brennkraftmaschine nach der oben beschriebenen Art eigen sind, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß gemäß Fig. 1 das Einlaßventil 36 für die Hilfsbrennkammer 18 so angeordnet ist, daß es einen kleineren Hub aufweist als das Einlaßventil 28 für die Hauptbrennkammer 12, und zwar während der Öffnungszeit der zwei Ventile, und es ist weiterhin vorgesehen, das Hilfseinlaßventil 36 während einer Zeitdauer geöffnet zu halten, die kurzer ist als eine Öffnungszeitdauer des Haupteinlaßventiles für jeden Ansaugtakt des Kolbens 20. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Öffnungsdauer des Hilfseinlaßventiles 36 nicht geringer ist als etwa 60 % der Öffnungsdauer des Haupteinlaßventiles 28 für jeden Ansaugtakt der Maschine. Wenn somit das Haupteinlaßventil 28 während einer Dauer geöffnet gehalten v/erden soll, welche etwa 240° Kurbelwellendrehung entspricht, dann sollte das Hilfsventil 36 während einer Dauer geöffnet sein, die mehr als etwa 140° Kurbelwellendrehung entspricht. Das Volumen der Hilfskammer 18 kann vorzugsweise derart gewählt sein, daß das Verhältnis des Volumens der Hilf sbrennkammer 18 gegenüber dem Ab stand svoluiaen (wie es oben definiert ist) des Zylinders im Bereich von etwa 1 : 20 bis 1 : 5 liegt. Dabei können das Haupt- und das Hilfseinlaßventil 28 bzw. 36 vorzugsweise derart angeordnet sein,

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daß der maximale Ventilhub jeweils etwa 10 mm bzw. 2 bis 5 ram beträgt.

Das Haupteinlaßventil 28 wird geöffnet, oder genauer gesagt, der Öffnungsvorgang beginnt bei einer geeigneten Anzahl von, vorzugsweise etwa 21, Winkelgrad.Kurbelwellendrehung vor dem oberen Totpunkt bei Ausstoßtakt, während der Schließvorgang derart gesteuert ist, daß eine vollständige Schließung bei einer geeigneten Anzahl von, vorzugsweise etwa 4-8 bis 60, Winkelgrad Kurbelwellendrehung vor dem unteren Totpunkt beim Kompressionstakt erreicht ist. Das Haupteinlaßventil 28 kann derart betätigt v/erden, daß es bei etwa 108 bis 120° Kurbelwellendrehung beim Ansaugtakt zu schließen beginnt.

Andererseits wird der Hilfseinlaßventil 36 vorzugsweise derart betätigt, daß es öffnet, genauer gesagt, zu öffnen beginnt, nachdem das Haupteinlaßventil 28 geöffnet hat, während eine vollständige Schließung erreicht wird, bevor das Haupteinlaßventil 28 vollständig geschlossen ist oder zumindest gleichzeitig. Vorteilhafter ist es, wenn das Hilfseinlaßventil 56 derart betätigt wird, daß es im Bereich des oberen Totpunktes beim Ausstoßtakt zu öffnen beginnt oder dann, wenn der Hub des Haupteinlaßventiles 28 etwa 5 nim beträgt, bzw. bei etwa dem halben Hub des Haupteinlaßventiles 28. Weiterhin wird das Hilfseinlaßventil 36 vorzugsweise derart betätigt, daß es in einem Zeitpunkt zu schließen beginnt, in welchem sein Ventilhub etwa 2 bis 5 nim beträgt. Gemäß den obigen Ausführungen ist das Hilfseinlaßventil 36 vorzugsweise vollständig geschlossen, bevor das Haupteinlaßventil 28 schließt oder zumindest gleichzeitig damit. Dabei ist die Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem das Haupt- und das Hilfseinlaßventil vollständig geschlossen sind, vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Kurbelwellendrehung über einen Winkel von weniger als 60°.

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Die Fig. 4 zeigt Kurven A und B,welche bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes bei der zeitlichen Steuerung des öffnens und des Schließens darstellen, und zwar an Punkten Po₁ Pc, Qo und Qc, und die Veränderungen der Ventilhübe H und h des Haupt- und des Hilfseinlaßventiles, wie es gemäß der Erfindung vorgesehen ist, sind jeweils dargestellt. Die Kurve A zeigt, daß das Haupteinlaßventil bei einem maximalen Ventilhub von 10 mm derart betätigt wird, daß es am Punkt Po zu öffnen beginnt, bei 12° vor dem oberen Totpunkt (TDC) beim Ausstoßtakt und daß es am Punkt Pc vollständig schließt, 48° nach dem unteren Totpunkt (BDC) beim Kompressionstakt. Das Haupteinlaßventil ist somit während einer Dauer T geöffnet, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel 240° Kurbelwellendrehung entspricht. Andererseits hat das Hilfseinlaßventil einen maximalen Hub von 3 mm und wird derart betätigt, daß es am Punkt; Qo zu öffnen beginnt, 2° bevor dem oberen Totpunkt beim Ausstoßtakt, und daß es am Punkt Qc schließt, 18° nach dem unteren Totpunkt beim Kompressionstakt. Die Dauer t des öffnens des Hilfseinlaßventils entspricht somit 200° Kurbelwellendrehung, d. h. 60 % des Winkels der Kurbelwellendrehung. Die Zeitverschiebung zwischen den Zeitpunkten, zu welchen das Haupt-und das Hilfseinlaßventil jeweils vollständig geschlossen sind, entspricht 30° Kurbelwellendrehung·

Experimente haben gezeigt, daß das Entweichen von Luft-Treibstoff-Gemisch aus der Hilfsbrennkammer in die Hauptbrennkammer praktisch vollständig vermieden werden kann, und demgemäß kann das Verhältnis zwischen den Volumina der Luft-Treibstoff-Gemische in der Haupt- und der Hilfsbrennkammer jeweils unter beliebigen Betriebsbedingungen konstant gehalten werden, und zwar durch das gemäß der Erfindung vorgesehene Ventil und dessen erfindungsgemäße Steuerung.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung und mit einem Haupteinlaßventil, durch welches der Einlaß in eine Hauptbrennkammer steuerbar ist, sowie mit einem Hilfseinlaßventil, durch welches der Einlaß in eine Hilfsbrennkammer steuerbar ist, wobei die Hilfsbrennkammer mit der Hauptbrennkammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilhub des Hilfseinlaßventils (56) kurzer ist als der Ventilhub des Haupteinlaßventils (28) und daß das Hilfseinlaßventil (36) während einer kürzeren Zeitdauer geöffnet ist als das Haupteinlaßventil (28).
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfseinlaßventil (36) derart angeordnet ist, daß es zu öffnen beginnt, nachdem das Haupteinlaßventil (28) zu öffnen beginnt, und daß das Hilfseinlaßventil (36) gleichzeitig mit oder vor dem Haupteinlaßventil (28) vollständig geschlossen ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurbelwelle und ein hin- und herbewegbarer Kolben (16) vorgesehen sind, und daß das Hilfseinlaßventil (36) derart angeordnet ist, daß es vollständig schließt, bevor das Haupteinlaßventil (28) schließt, und zwar nach dem unteren Totpunkt des Kolbens (16) beim Kompressionstakt.
4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsdauer des Hilfseinlaßventils (36) wenigstens 60 % der öffnungsdauer des Haupteinlaßventils (28) beträgt.

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5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupteinlaßventil (28) derart angeordnet ist, daß es um eine vorgegebene Anzahl von Winkelgraden Kurbeldrehung vor dem oberen Totpunkt des Ausstoßtaktes zu öffnen beginnt und bei einer vorgegebenen Anzahl von Winkelgraden Kurbelwellendrehung beim Kompressionstakt vollständig schließt und daß das Hilfseinlaßventil (36) derart angeordnet ist, daß es in der Hähe des oberen Totpunktes beim Ausstoßhub zu öffnen beginnt, nachdem das Haupteinlaßventil (28) geöffnet hat und gleichzeitig mit oder vor dem vollständigen Schließen des Haupteinlaßventils (28) ebenfalls vollständig schließt.
6. Maschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfseinlaßventil (36) derart angeordnet ist, daß es vollständig schließt, bevor das Haupteinlaßventil (28) schließt, und zwar mit einer Zeitverschiebung, welche bis zu 60 Winkelgrad Kurbelwellendrehung entspricht.
7. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geöffnete Zeitperiode des Hilfseinlaßventiles (36) zumindest 60 % der geöffneten Periode des Haupteinlaßventiles (28) beträgt.
8. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupteinlaßventil (28) derart angeordnet ist, daß es bei etwa 12 Winkelgrad Kurbelwellendrehung vor dem oberen Totpunkt des Ausstoßtaktes zu öffnen beginnt.
9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupteinlaßventil (28) derart angeordnet ist, daß es bei etwa 48 bis 60 Winkelgrad Kurbelwellendrehung nach dem unteren Totpunkt beim Kompressionshub vollständig schließt.

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10. Maschine nach Anspruch. 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Hilfsbrennkammer (18) dem Abstandsvolumen eines Maschinenzylinders in einem Verhältnis zwischen 1 : 20 bis 1:5 proportional ist.
11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilhub des Haupteinlaßventils (28) etwa 10 mm beträgt.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilhub des Hilfseinlaßventils (36) etwa 2 bis 5 mm beträgt.
13. Mschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfseinlaßventil (36) derart angeordnet ist, daß es zu öffnen beginnt, wenn der Hub des Haupteinlaßventils (28) 5 nun erreicht hat.

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