DD294540A5 - Mischkammermotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mischkammermotor, der im Otto-Verfahren arbeitet. Der Mischkammermotor ist dadurch gekennzeichnet, dasz eine als rotierende Walze ausgebildete Mischkammer einem Zylinder zugeordnet ist, wobei die Schlitze in der Walze bei der Rotation die Verbindungskanaele zum Zylinder hin freigeben bzw. verschlieszen. Fig. 2{Mischkammermotor; Otto-Verfahren; Mischkammer; rotierende Walze; Zylinder; Schlitze; Verbindungskanaele}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Mischkammermotor, der im Otto-Verfahren arbeitet.

Charakteristik der bekannten technischen Lo*'<ngen

Bekannt ist aus der WO 89/01568 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Einbringung des Kraftstoffes in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei verdichtetes Gas während eines Arbeitszyklus aus dem Zylinder entnommen, zwischengespeichert und im darauffolgenden Arbeitszyklus zusammen mit dem Kraftstoff in den Zylinder eingebracht wird. Dabei sind folgende Schritte vorgesehen: a) zeitlich steuerbare Entnahme einer kleinen Menge, insbesondere 2 bis 6cm³ verdichteten heißen Gases über ein in den Brennraum des Zylinders öffnendes Ventil, b) Speicherung des entnommenen heißen Gases in einem Ventilraum des Ventils, c) Einspritzen von Kraftstoff in das heiße Gas, d) Einblasen des gespeicherten Kraftstoff-Gasgemisches durch das in den Zylinder öffnende Ventil. Das Verfahren wird durch eine Einrichtung realisiert, welche ein Einblaseventil mit einem ventilseitigen und einem ventilabgewandten Raum aufweist, dessen in den Brennraum der Brennkraftmaschine öffnendes Ventil den Gasaustausch zwischen dem Brennraum und dem ventilseitigen Raum steuert, wobei der ventilseitige Raum als Gasspeicher für das aus dem Brennraum entnehmbare Gas dient, wobei der ventilseitige Raum über zumindest ein Rückschlagventil mit dem ventilabgewandten Raum verbunden ist, in welchen eine Druckerzeugungseinheit Kraftstoff fördert. Der Nachteil dieser Lösung besteht im konstruktiven Aufwand für die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Des weiteren wird durch den Kolben beim Kompressionshub die zu verdichtende Luft bzw. das sich im Zylinder bildende Kraftstoff-Luftgemisch in den ventilseitigen Raum gedrückt werden. Dazu muß das Ventil über einen längeren Zeitraum geöffnet sein. Die Einspritzung von Kraftstoff unter einem hohen Druck bewirkt im ventilseitigen Raum eine weitere Druckerhöhung, wodurch eine relativ hohe Zuhaltekraft des Ventils aufgebracht werden muß, um zu verhindern, daß nach der Druckentlastung durch den Auspufftakt nicht schon vorzeitig das Gemisch in den Zylinder eindringen kann.

Die verbesserte Verdampfung und Zerstäubung des Kraftstoffes im Sinne einer guten Gemischbildung basiert nur auf dem Zustand der Luft am Ende.der Kompression, insbesondere auf die dabei erreichte Temperatur. Dabei werden Gemischbildungsbedingungen wie bei direkteinspritzenden Ottomotoren mit allen dazu gehörenden Randproblemen erreicht. Es wird lediglich gegenüber derartigen Motoren nur die Dauer der Gemischbildung verlängert.

Ziel der Erfindung

Ziel ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine sowie eine Verringerung der Schadstoffemission erzielbar ist.

-2- 294 540 Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Ottoverfahren anzugeben, welches mit konstruktiv einfachen Mitteln angewendet werden kann und einen guten Spülerfolg gewährleistet, wobei eine Verbesserung hinsichtlich eines schadstoffarmen und sparsameren Betriebes gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine als rotierende Walze ausgebildete Mischkammer einem Zylinder zugeordnet ist, wobei die Schlitze in der Walze bei der Rotation die Verbindungskanäle zum Zylinder hin freigeben bzw. verschließen. Der Schlitz in der Zylinderwand zum Einlassen des Abgases in die Mischkammer ist höher angeordnet als die beiden Schlitze zum Einlassen des Gemisches von der Mischkammer in den Zylinder. Der Schlitz in der Walze steuert nacheinander das Einlassen des Abgases in die Mischkammer und das Einbringen des Kraftstoffes durch eine offene Düse. Der einzubringende Kraftstoff ist durch eine Drosselregulierung im Kraftstoffstrang, die vor oder nach der Förderpumpe angeordnet ist, oder bei Einsatz einer konventionellen Einspritzanlage in bekannter Weise dosierbar. Die Lagerung der als rotierende Walze ausgelegten Mischkammer ist als Gleitlagerung ausgeführt. Der Antrieb der Mischkammer erfolgt von der Kurbelwelle aus durch Zahnriemen. Dadurch ist es möglich, die Schlitzsteuerung der Walze der Schlitzsteuerung des Kolbens im Zylinder anzupassen. Die Mischkammer kann aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein.

Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt durch eine offene Düse mit einem geringfügig höheren Druck als der Abgasdruck in die Mischkammer des Motors. Die gleiche Schlitzsteuerung, die den Einlaß des Abgases in die Mischkammer steuert, steuert auch die Öffnung zur offenen Düse. Erst nach der Spülung des Zylinders mit reiner Luft und dem Schließen des Auslasses, also während des Beginns des Kompressionstaktes, werden durch die in der Walze angeordneten weiteren beiden Schlitze die Verbindungskanäle zum Zylinder freigegeben. Entsprechend dem Verlauf der Zustandsänderung eines Verbrennungsmotors ist der in der Mischkammer gespeicherte Druck höher als der Kompressionsdruck zum Zeitpunkt des Öffnens der beiden Schlitze. Dadurch ist das Eindringen des in der Mischkammer gebildeten gasförmigen Kraftstoff-Abgas-Gemisches in den Zylinder möglich. Das Kraftstoff-Abgas-Gemisch ist als fettes Gemisch ausgelegt und wird im Zylinder mit der Luft verdünnt. Die Temperatur des in der Mischkammer gespeicherten Abgases bewirkt dabei eine gute Kraftstoffzerstäubung und somit eine schnelle Homogenisierung dieses fetten Kraftstoff-Abgas-Gemisches in der frischen Luft. Durch die boiden in Richtung der Zündkerze weisenden Kanäle wird ein zündfähiges Gemisch direkt in den Bereich der Zündkerze gebracht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1: Anordnung der Kanäle

Fig. 2: Schnitt durch den erfindungsgemäßen Mischkammermotor

Fig.3: Anordnung der Öffnungen in der Mischkammer.

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eins Zweitaktmotors mit Mischkammer (Fig. 2) naher erläutert werden. Während er Entlastung öffnet der Kolben zuerst einen Kanal 1, wodurch das Abgas in eine zylindrische Kammer (Mischkammer) 6 gelangt. Der Zugang in die Mischkammer 6 erfolgt über ein Fenster 2 in der rotierenden Walze 7, die von der Kurbelwelle aus über einen Zahnriemen angetrieben wird. Nach dem Schließen des Kanals 1 wird mit dem gleichen Fenster 2 der Walze 7 die Verbindung der Mischkammer 6 mit der offenen Düse 9 hergestellt. Über die Leitung 10 wird von einer elektrisch angetriebenen Förderpumpe Kraftstoff zur Düse 9 gefördert. Die Förderpumpe wird mit einer konstanten Drehzahl betrieben. Der in die Mischkammer 6 eingespritzte Kraftstoff wird in der Wirbelbewegung des Abgases mitgenommen. Durch die Wirbelintensität bzw. Abgastemperatur erfolgt eine gute Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffes, wobei das Verhältnis Abgas/Kraftstoff einem sehr fetten Gemisch entspricht. Während dessen findet im Zylinder 8 der klassische Ladungswechselvorgang eines Zweitaktmotors statt. Nach dem Öffnen des Auslaßkanals 3 öffnen die Überströmkanäle 4; 5. Es erfolgt der übliche Spülvorgang mit reiner Luft. Die Vorverdichtung der Spülluft erfolgt in an sich bekannter Weise über den Kurbelkasten oder über ein Gebläse. Nach dem Schließen des Auslaßkanals 3 und der Überströmkanäle 4; 5 wird durch Öffnen der Schlitze 11; 12 (Fig.3) in der Walze 7 die Verbindung der Mischkammer 6 mit den Gemischeinlaßkanälen freigegeben. Da infolge der Schlitz- bzw. Fensterhöhen im Zylinder 8 (Fig. 1) und der Steuerung durch die Walze 7 der Druck in der Mischkammer 7 höher liegt als zu diesem Zeitpunkt im Zylinder 8, strömt das Kraftstoff-Abgas-Gemisch in den Zylinder 8 und wird dort mit reiner Luft zu einem zündfähigen Gemisch verdünnt. Durch Drosselregelung in der Kraftstoff- bzw. Luftleitung wird stets - im Vollast - oder Teillastbereich - das gewünschte Gemisch erreicht.

Claims (7)

1. Mischkammermotor, im Otto-Verfahren arbeitend, mit einer Einrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum mit einer Pumpe zur Förderung des Kraftstoffes, einer Einheit ζ jr Entnahme von Gas aus dem Zylinder, einem Gasspeicher zur Speicherung des Gases sowie einer Einheit zum Einblasen des Gases und des geförderten Kraftstoffes in den Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß eine als rotierende Walze ausgebildete Mischkammer einem Zylinder zugeordnet ist, wobei die Schlitze in der Walze bei der Rotation die Verbindungskanäle zum Zylinder hin freigeben bzw. verschließen.

2. Mischkammermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz in der Zylinderwand zum Einlassen des Abgases in die Mischkammer höher angeordnet ist als die beiden Schlitze zum Einlassen des Gemisches von der Mischkammer in den Zylinder.

3. Mischkammermotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichne', daß der Schlitz (2) in der Walze das Einlassen des Abgases in die Mischkammer und das Einbringen des Kraftstoffes durch eine offene Düse steuert.

4. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einzubringende Kraftstoff durch eine Drosselregulierung im Kraftstoffstrang, die vor oder nach der Förderpumpe angeordnet ist, dosierbar ist.

5. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der als rotierende Walze ausgelegten Mischkammer als Gleitlagerung ausgeführt ist.

6. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Mischkammer von der Kurbelwelle aus durch Zahnriemen erfolgt.

7. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet ist.