DD294538A5

DD294538A5 - FOUR STROKE internal combustion engine

Info

Publication number: DD294538A5
Application number: DD34074590A
Authority: DD
Inventors: Cornel Stan; Reiner Helge; Volkmar Kuentscher
Original assignee: Th Zwickau,De; Motorradwerk Zschopau,De
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1991-10-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzsystem, einem Stufenkolben und einem durch diesen gebildeten Vorverdichtungsraum. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dasz in der Zylinderlaufbuchse im oberen Drittel des Hubes ein Vorauslaszschlitz angeordnet ist, der ueber einen Kanal mit dem durch den Stufenkolben gebildeten Ringraum in Verbindung steht und dieser durch ein Steuerelement zum Befuellen des Ringraumes mit Abgas oder zum UEberstroemen des in diesen gebildeten Abgas-Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder freigebbar ist. Fig. 1{Viertakt-Brennkraftmaschine, gemischverdichtend; Brennstoffeinspritzsystem; Vorverdichtungsraum; Auslaszkanal; Stufenkolben; Vorauslasz; Ringraum; Zylinderwand; Steuerelement}The invention relates to a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine with a fuel injection system, a stepped piston and a precompression chamber formed by this. The invention is characterized in that in the cylinder liner in the upper third of the stroke, a Vorauslaszschlitz is arranged, which communicates via a channel with the annular space formed by the stepped piston and this by a control for filling the annular space with exhaust gas or to Überstroemen of in This formed exhaust gas fuel mixture in the cylinder is releasable. Fig. 1 {four-stroke internal combustion engine, mixture compression; Fuel injection system; precompression; Auslaszkanal; Stepped piston; Vorauslasz; Annulus; Cylinder wall; control}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzsystem, einem Stufenkolben und einem durch diesen gebildeten Vorverdichtungsraum.The invention relates to a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine with a fuel injection system, a stepped piston and a precompression chamber formed by this.

Characteristic of the known state of the art

Eine Lösung ist aus der DE-OS 2901815 bekannt. Eine Viertakt-Brennkraftmaschine weist ein zusätzliches Einlaßventil in Verbindung mit einem Stufenkolben auf, mit dem es möglich ist, unabhängig von der Verwendung der Kurbelgehäusepumpe für die Beaufschlagung des ersten Einlaßventiles einen vollkommen getrennten, zweiten Einlaßtrakt zu erstellen, der über den Ringraum, der durch den Stufenkolben mit dem Zylinder gebildet wird, versorgt wird. Dabei wird erfindungsgemäß dieser zweite Einlaßtrakt mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt, mit welchem eine Schichtladung im Brennraum erzeugt werden kann. Bekannt ist weiterhin aus der DE-OS 2847731 eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine, die nach dem Zweitaktprinzip arbeitet, mit einem durch einen Stufenkolben gebildeten Ringraum, der in seinem unteren Bereich über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für brennstoffreiches Gemisch verbunden ist. Dabei ist ein zusätzlicher Überströmkanal im Zylinder bis zum Zylinderkopf und im Zylinderkopf bis hin zum Brennraum geführt und durch ein von der Kurbelwelle gesteuertes Einlaßventil absperrbar. Durch die Steuerung des fetten Kraftstoffgemisches über ein Einlaßventil im Zylinderkopf ist es möglich, den Zeitpunkt für das Einströmen dieses zündfähigen Gemisches exakt zu steuern, so daß keine Verluste an Frischgas aus dem Brennraum beispielsweise durch den noch geöffneten Auslaßkanal möglich sind, und weiterhin kann dieses fette Gemisch gezielt in den Bereich der Zündkerze gebracht werden.A solution is known from DE-OS 2901815. A four-stroke internal combustion engine has an additional intake valve in conjunction with a stepped piston, with which it is possible, regardless of the use of the crankcase pump for the application of the first intake valve to create a completely separate, second intake tract, which passes through the annulus, which Stepped piston is formed with the cylinder is supplied. In this case, according to the invention, this second intake tract is supplied with a rich fuel-air mixture with which a stratified charge can be generated in the combustion chamber. It is also known from DE-OS 2847731 a single-cylinder reciprocating internal combustion engine that operates on the two-stroke principle, with an annular space formed by a stepped piston, which is connected in its lower part via a check valve with a suction channel for fuel-rich mixture. In this case, an additional overflow in the cylinder is guided to the cylinder head and in the cylinder head to the combustion chamber and shut off by a controlled by the crankshaft intake valve. By controlling the rich fuel mixture through an intake valve in the cylinder head, it is possible to precisely control the time for the influx of this ignitable mixture, so that no losses of fresh gas from the combustion chamber, for example, through the still open outlet channel are possible, and further this fat Mixture be brought specifically into the area of the spark plug.

Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß das fette Kraftstoff-Luft-Gemisch einen sehr hohen Anteil der flüssigen Phase aufweist und dieser erst im Zylinder in die dampfförmige Phase überführt werden muß. Das führt zu einer hohen Gemischinhomogenität und zu einer unstetigen Verbrennung.The disadvantage of these solutions is that the rich fuel-air mixture has a very high proportion of the liquid phase and this must be converted into the vapor phase in the cylinder. This leads to a high Gemischinhomogenität and to a discontinuous combustion.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Gemischbildungsvorgänge zu verbessern und ein nahezu vollständiges₍sich in der Gasphase befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch zu bilden. Des weiteren sollen die Brennkraftmaschinen hinsichtlich ihrer Abgasemission verbessert werden.The object of the invention is to improve the mixture formation processes and to form an almost complete ₍ in-gas phase fuel-air mixture.) Furthermore, the internal combustion engines are to be improved with respect to their exhaust emission.

Darstellung des Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Spülung des Zylinders mit Luft und einer getrennten Einbringung eines zündfähigen Gemisches in einer nahezu vollständigen Gasphase eine Reduzierung der Abgasemission zu erreichen und die Gemischhomogenität zu erhöhen.The object of the invention is to achieve a reduction of the exhaust emission by flushing the cylinder with air and a separate introduction of an ignitable mixture in a nearly complete gas phase and to increase the mixture homogeneity.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Zylinderlaufbuchse im oberen Drittel des Hubes ein Vorauslaßschlitz angeordnet ist, der über einen Kanal mit dem durch den Stufenkolben gebildeten Ringraum in Verbindung stehtAccording to the invention the object is achieved in that in the cylinder liner in the upper third of the stroke, a pre-slit slot is arranged, which communicates via a channel with the annular space formed by the stepped piston

und dieser durch ein Steuerelement zum Befallen des Ringraumes mit Abgas oder zum Überströmen des in diesen gebildeten Abgas-Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder freigebbar ist. Die Freigabe des Kanals erfolgt nur bei geschlossenem Aus- bzw. Einlaßventil. Dem Ringraum ist eine Einspritzdüse zugeordnet.and this can be released by a control for infilling the annular space with exhaust gas or for the overflow of the exhaust gas-fuel mixture formed in these in the cylinder. The release of the channel takes place only when the outlet or inlet valve is closed. The annular space is associated with an injection nozzle.

Bei der Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunktes wird der Vorauslaß durch den KolbenUpon movement of the piston from top dead center toward bottom dead center, the advance is through the piston

freigegeben und der Kanal durch das Steuerelement geöffnet. Der Ringraum füllt sich mit Abgas. 'released and the channel opened by the control. The annulus fills with exhaust gas. '

Nach dem Durchlaufen des unteren Totpunktes schließen sich in an sich bekannte Weise das Ausstoßen des Abgases und das Ansaugen reiner Luft in den Zylinder der Brennkraftmaschine an. Das Einspritzen des Kraftstoffes in den mit Abgas befüllten Ringraum erfolgt während des Ansaugtaktes.After passing through the bottom dead center close in a conventional manner, the discharge of the exhaust gas and the suction of pure air into the cylinder of the internal combustion engine. The injection of the fuel into the annular space filled with exhaust gas takes place during the intake stroke.

Während des Verdichtungstaktes wird gleichzeitig das Kraftstoff-Abgas-Gemisch im Ringraum und die sich im Zylinder befindliche Luft vorverdichtet. Nachdem der Kolben die Hälfte des Weges in Richtung des oberen Totpunktes zurückgelegt hat,During the compression stroke, the fuel-exhaust gas mixture in the annulus and the air in the cylinder are pre-compressed at the same time. After the piston has traveled halfway towards top dead center,

öffnet das Steuerelement den Kanal und das vorverdichtete Kraftstoff-Abgas-Gemisch strömt in den Zylinder. Dadurch entsteht im Zylinder ein sehr homogenes Gemisch. Durch die Verwendung von Luft zur Spülung und der Kraftstoffeinspritzung in das sich in der Ringkammer befindliche heiße Abgas wird eine Kraftstoffreduzierung sowie eine Senkung der Schadstoffemission erreicht.the control opens the channel and the precompressed fuel-off-gas mixture flows into the cylinder. This creates a very homogeneous mixture in the cylinder. The use of air for flushing and the fuel injection into the hot exhaust gas located in the annular chamber, a fuel reduction and a reduction of pollutant emissions is achieved.

AusfOhrungsbeisplel The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. It shows Fig. 1: section through a single-cylinder internal combustion engine according to the four-stroke principle with stepped piston.

Der Stufenkolben 1 weist in seinem oberen Bereich einen kleineren Durchmesser - der Zylinderbohrung entsprechend - auf, während am unteren Ende die Stufe angeordnet- mit einem entsprechend größeren Durchmesser in dar abgesetzten Zylinderbuchse gleitend- ist. Gemäß Figur 1 ist der Stufenkolben in der unteren Totpunktlage dargestellt. Im Zylinderkopf 2 sind das Auslaßventil 3 und dac Einlaßventil 4, die in an sich bekannter Weise angesteuert werden, angeordnet. Der Ringraum 5 wird gebildet durch den Schaft des oberen Teils des Kolbens 1 (kleiner Durchmesser) und der abgesetzten Zylinderlaufbuchse mit der darin gleitenden Stufe des unteren Teils des Stufenkolbens 1 (großer Durchmesser). Der Ringraum 5 ist über einen Kanal 6 mit dem Zylinder 7 verbunden. Ein Drehschieber 8 steuert den Durchlaß durch den Kanal 6. Der Kanal 6 mündet in den Zylinder 7 am oberen Ende des unteren Drittels des Hubes. In der unteren Totpunktlage weist der Ringraum sein größtes Volumen und in der oberen Totpunktlage des Stufenkolbens 1 sein kleinstes Volumen aufThe stepped piston 1 has in its upper region a smaller diameter - the cylinder bore accordingly - on, while at the lower end of the step arranged with a correspondingly larger diameter in is deposed cylinder liner sliding. According to Figure 1, the stepped piston is shown in the bottom dead center. In the cylinder head 2, the exhaust valve 3 and dac inlet valve 4, which are driven in a conventional manner, arranged. The annular space 5 is formed by the shaft of the upper part of the piston 1 (small diameter) and the stepped cylinder liner with the therein sliding stage of the lower part of the stepped piston 1 (large diameter). The annular space 5 is connected via a channel 6 with the cylinder 7. A rotary valve 8 controls the passage through the channel 6. The channel 6 opens into the cylinder 7 at the upper end of the lower third of the stroke. In the bottom dead center, the annular space has its largest volume and in the top dead center of the stepped piston 1 its smallest volume

Nachfolgend wird anhand der dargestellten Figur 1 die Wirkungsweise ausgeführt.Nach der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bewegt sich der Kolben vom oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunktes. Nach Freigabe des Vorauslaßschlitzos 9 und Öffnen des Drehschiebers 8 strömt Abgas in den Ringraum 5. Anschließend wird der Kanal 6 durch den Drehschieber wieder verschlossen. Während des Auspuffhubes bewegt sich der Stufenkolben 1 von der unteren Totpunktstellung in die obere Totpunktstellung und verdrängt über das offene Auslaßventil 3 das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch. Das Einlaßventil 4 ist dabei geschlossen. Im daran anschließenden Saughub wird bei offenem Einlaßventil 4 Luft in den Zylinder 7 angesaugt. Kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes wird über die Einspritzdüse 10 Kraftstoff in den Ringraum 5 eingespritzt. Dadurch wird bei gleichzeitiger Druckerhöhung ein homogenes sich nahezu vollständig in der Gasphase befindliches Abgas-Kraftstoff-Gemisch gebildet. Der sich daran anschließende Kompressionshub des Stufenkolbens 1 bewirkt zum einen die Verdichtung der in den Brennraum eingeströmten Luft und zum anJeren eine Vorverdichtung des sich im Ringraum 5 befindlichen Kraftstoff-Abgas-Gemisches. Zum Überschieben des Gemisches mit erhöhtem Druck wird gegen Ende der ersten Hälfte de Hubes der Drehschieber 8 im Kanal 6 geöffnet. Im Zylinder 7 erfolgt die weitere Vermischung mit der Luft zu einem zündfähigen homogenen Abgas-Kraftstoff-Luft-Gemisch. Dieses wird bei der Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens weiter verdichtet und bei Erreichen des oberen Totpunktes gezündet. Subsequently, the mode of operation is carried out on the basis of the illustrated FIG. 1. After the ignition of the fuel-air mixture, the piston moves from top dead center in the direction of bottom dead center. After release of the Vorlaßschlitzos 9 and opening the rotary valve 8 exhaust gas flows into the annulus 5. Subsequently, the channel 6 is closed by the rotary valve again. During the exhaust stroke, the stepped piston 1 moves from the bottom dead center to the top dead center position and displaced via the open exhaust valve 3, the combusted fuel-air mixture. The inlet valve 4 is closed. In the subsequent intake stroke 4 air is sucked into the cylinder 7 with open intake valve. Shortly before reaching the bottom dead center 10 fuel is injected into the annular space 5 via the injection nozzle. As a result, a homogeneous exhaust gas-fuel mixture which is almost completely in the gas phase is formed while increasing the pressure at the same time. The adjoining compression stroke of the stepped piston 1, on the one hand, causes the compression of the air which has flowed into the combustion chamber and, on the other hand, pre-compression of the fuel / exhaust gas mixture located in the annular space 5. To push the mixture with increased pressure of the rotary valve 8 is opened in the channel 6 towards the end of the first half de stroke. In the cylinder 7, the further mixing with the air to an ignitable homogeneous exhaust gas fuel-air mixture takes place. This is further compressed during the upward movement of the stepped piston and ignited upon reaching the top dead center.

Claims

-1- 294 Claims:

1. four-stroke internal combustion engine with external mixture formation and air purging with a smaller diameter in the upper part having stepped piston, an annular space formed by this and a leading from the annulus to the combustion chamber channel, characterized in that arranged in the cylinder liner in the upper third of the stroke Vorlaßschlitz is, which is connected via a channel with the annular space formed by the stepped piston and this is releasable by a control element for filling the annular space with exhaust gas or to overflow of the exhaust gas-fuel mixture formed in this cylinder.

2. Four-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the release of the channel takes place only when the outlet or inlet valve is closed.