DE102009049755A1 - Lifting cylinder internal-combustion engine operating method, involves expanding partially combusted charge under volume increase of chamber and delivery of piston, and discharging combusted fresh charge from chamber - Google Patents
Lifting cylinder internal-combustion engine operating method, involves expanding partially combusted charge under volume increase of chamber and delivery of piston, and discharging combusted fresh charge from chamber Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009049755A1 DE102009049755A1 DE102009049755A DE102009049755A DE102009049755A1 DE 102009049755 A1 DE102009049755 A1 DE 102009049755A1 DE 102009049755 A DE102009049755 A DE 102009049755A DE 102009049755 A DE102009049755 A DE 102009049755A DE 102009049755 A1 DE102009049755 A1 DE 102009049755A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- chamber
- piston
- admission pressure
- working chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/02—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L2003/25—Valve configurations in relation to engine
- F01L2003/258—Valve configurations in relation to engine opening away from cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/025—Adding water
- F02M25/03—Adding water into the cylinder or the pre-combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kolbenbrennkraftmaschine sowie eine Kolbenbrennkraftmaschine. Eine Eigenart herkömmlicher Kolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschinen, liegt darin, dass in der Arbeitskammer bzw. im Brennraum befindliches Luft-Kraftstoff-Gemisch im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens, d. h. bei annähernd maximaler Verdichtung, zünden und dann möglichst rasch und vollständig verbrennen muss, damit ein möglichst großer Teil der entstehenden Verbrennungswärme vom Kolben bei dessen Bewegung zum UT in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Bei Brennkraftmaschinen mit externer Gemischbildung, insbesondere Benzinmotoren, muss darauf geachtet werden, dass im Bereich der Zündkerze zündfähiges Gemisch vorhanden ist. Bei Brennkraftmaschinen mit interner Gemischbildung, d. h. Einspritzung des Kraftstoffs direkt in den Brennraum steht für die Gemischbildung nur eine sehr begrenzte Zeit zur Verfügung, was zu unvollständiger Verbrennung führt und den Schadstoffgehalt im Abgas vergrößert.The invention relates to a method for operating a piston internal combustion engine and a piston internal combustion engine. A peculiarity of conventional reciprocating internal combustion engines, in particular reciprocating internal combustion engines, is that located in the working chamber or in the combustion chamber air-fuel mixture in the region of the top dead center of the piston, d. H. at approximately maximum compression, ignite and then burn as quickly and completely, so that as much of the heat of combustion as possible is converted by the piston in its movement to UT into mechanical work. In internal combustion engines with external mixture formation, in particular gasoline engines, care must be taken that in the area of the spark plug ignitable mixture is present. In internal combustion engines with internal mixture formation, d. H. Injection of the fuel directly into the combustion chamber is available only for a very limited time for mixture formation, which leads to incomplete combustion and increases the pollutant content in the exhaust gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine zu dessen Durchführung zu schaffen, mit dem bzw. der die Anforderungen an den Kraftstoff vermindert sind, die Brennkraftmaschine mit unterschiedlichen Kraftstoffen betreibbar ist, der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht wird und die Abgasqualität verbessert wird.The invention has for its object to provide a method and an internal combustion engine for its implementation, with the or the requirements for the fuel are reduced, the internal combustion engine is operated with different fuels, the efficiency of the engine is increased and the exhaust gas quality is improved ,
Eine erste Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst.A first solution of the invention is achieved by a method according to
Der Anspruch 2 ist auf eine vorteilhafte Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet.The
Der Anspruch 3 kennzeichnet eine Kolbenbrennkraftmaschine zur Lösung des diesbezüglichen Teils der Erfindungsaufgabe.The
Die Unteransprüche 4 bis 11 kennzeichnen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kolbenbrennkraftmaschine.The dependent claims 4 to 11 indicate advantageous embodiments and further developments of the piston internal combustion engine according to the invention.
Ein Aspekt der Erfindung liegt darin, dass beim Kompressionshub in der Arbeitskammer verdichtete Frischladung im Bereich des OT des Kolbens nicht unmittelbar in der Arbeitskammer zündet, sondern in einer von der Arbeitskammer getrennten Vordruckkammer gespeichert wird, und dort zumindest teilweise verbrennt, während vorher in einer anderen Vordruckkammer gespeicherte Frischladung bei oder nach ihrer Verbrennung aus der Vordruckkammer in die Arbeitskammer austritt und unter Expansion und Abwärtsbewegung des Kolbens mechanische Arbeit erzeugt.One aspect of the invention is that during the compression stroke in the working chamber compacted fresh charge in the area of the TDC of the piston does not ignite directly in the working chamber, but is stored in a separate from the working chamber admission pressure chamber, and there at least partially burns, while previously in another Pre-pressure chamber stored fresh charge exits during or after their combustion from the pre-pressure chamber into the working chamber and generates mechanical work under expansion and downward movement of the piston.
Der Begriff „Frischladung” wird im Rahmen dieser Anmeldung sowohl für Frischluft als auch für Frischluft, der Kraftstoff zugesetzt ist, verwendet.The term "fresh charge" is used in the context of this application both for fresh air and for fresh air, the fuel is added.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.The invention is explained below with reference to schematic drawings, for example, and with further details.
In den Figuren stellen dar:In the figures represent:
In den Zylinderkopf des Zylinders
Von der Arbeitskammer geht ein Auslasskanal
Die bisher beschriebene Anordnung ist an sich bekannt und wird daher nicht im Einzelnen erläutert.The arrangement described so far is known per se and is therefore not explained in detail.
Erfindungsgemäß sind am Zylinderkopf zwei Vordruckkammern
In
Anhand der Figurenteile a) bis j) der
Gemäß
Nachdem sich der Kolben
Wenn der Kolben
Die Kurbelwelle
Sobald der Kolben seinen UT erreicht hat (
Nach Erreichen des OT schließt das Auslassventil
Sobald der Kolben seinen OT erreicht hat (
Während sich der Kolben abwärts bewegt (
Wenn der Kolben
Anschließend beginnt ein neuer Ansaugvorgang, eine Verdichtung mit Überschieben der Frischluft in die Vordruckkammer
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass es vorteilhaft ist, wenn das Volumen der Arbeitskammer im OT des Kolbens annähernd Null ist, so dass die gesamte verdichtete Frischluft bzw. Frischladung in eine der Vordruckkammern übergeschoben wird. Damit dies möglich ist, müssen die Vordruckventile in die jeweilige Vordruckkammer hinein öffnen.From the above, it can be seen that it is advantageous if the volume of the working chamber in the TDC of the piston is approximately zero, so that the entire compressed fresh air or fresh charge is pushed into one of the admission pressure chambers. For this to be possible, the admission pressure valves must open into the respective admission pressure chamber.
Das Verfahren wurde vorstehend derart beschrieben, dass in die jeweilige Vordruckkammer Frischluft übergeschoben wird und der komprimierten Frischluft in der Vordruckkammer Kraftstoff zugesetzt wird. Das Verfahren kann mit externer Gemischbildung auch derart durchgeführt werden, dass der bei einem Ansaughub angesaugten Frischluft bereits Kraftstoff zugesetzt ist. Bei externer Gemischbildung ist der Kraftstoff vorteilhafterweise leicht vergasender Flüssigkraftstoff, wie Benzin, oder ist selbst bereits gasförmig.The method has been described above in such a way that fresh air is pushed into the respective admission pressure chamber and fuel is added to the compressed fresh air in the admission pressure chamber. The process can also be carried out with external mixture formation such that the fresh air sucked in during a suction stroke is already added to fuel. With external mixture formation, the fuel is advantageously slightly gasifying liquid fuel, such as gasoline, or is itself already gaseous.
Die Maschine kann eine Mehrzylindermaschine sein, bei der in an sich bekannter Weise die Kurbelwelle mit mehreren in Reihe, V-förmig oder sonstwie angeordneten Zylindern zusammenwirkt.The engine may be a multi-cylinder engine in which the crankshaft cooperates with a plurality of cylinders arranged in series, V-shaped or otherwise in a manner known per se.
Die Ventilbetätigung kann über eine von der Kurbelwelle mit halber Kurbelwellendrehzahl angetriebene Nockenwelle erfolgen, die über entsprechende Nocken die Ventile betätigt. Es versteht sich, dass die Steuerzeiten in geeigneter Weise gewählt sind und beispielsweise über Phasensteller an jeweilige Betriebsbedingungen angepasst werden können.The valve actuation can take place via a camshaft driven by the crankshaft at half crankshaft rotational speed, which actuates the valves via corresponding cams. It is understood that the control times are selected in a suitable manner and can be adapted, for example via phaser to respective operating conditions.
Das Volumen der Vordruckkammern
Das als Tellerventil ausgebildete Vordruckventil
Die Konstruktion des Vordruckventils
- – Beim Ein- und Ausströmen von Ladung durch das geöffnete Vordruckventil hindurch entstehen starke Verwirbelungen
52 (4 ). - – Die Montage des Vordruckventils ist aufwendig.
- – Am Ventilteller können sich Verbrennungsrückstände ablagern.
- – In der Vordruckkammer herrschender Druck drängt den Ventilteller in Anlage an den Ventilsitz, wodurch zum Öffnen des Vordruckventils bei hohem Druck in der Vordruckkammer hohe Kräfte erforderlich sind, was zu erhöhtem Verschleiß führt.
- – Eine gasdichte Abdichtung der Führung des Ventilschaftes in der Wand der Vordruckkammer ist nur mit hohem Aufwand möglich.
- - When the charge flows in and out through the opened admission pressure valve, strong turbulences are created
52 (4 ). - - The installation of the admission valve is expensive.
- - Combustion residues can be deposited on the valve disk.
- - Pressure prevailing in the admission pressure chamber forces the valve disk into contact with the valve seat, whereby high forces are required to open the admission pressure valve at high pressure in the admission pressure chamber, which leads to increased wear.
- - A gas-tight seal the leadership of the valve stem in the wall of the admission pressure chamber is possible only with great effort.
Bei dem Vordruckventil
Der Ventilschaft
Der effektive Durchmesser des Ventilsitzes, d. h. der in Schließstellung des Ventils abgedichtete Durchmesser d(3) des Ventilsitzes ist nur wenig kleiner als der Durchmesser d(1) des dichtend geführten Führungsbereiches
Bei der Ausführungsform gemäß
Bei der Ausführungsform gemäß
Es versteht sich, dass auch andere Arten der Ventilbetätigung möglich sind, beispielsweise pneumatische oder hydraulische Ventilbetätigungen.It is understood that other types of valve actuation are possible, such as pneumatic or hydraulic valve actuation.
Betreffend die Kraftstoffzufuhr und die Zündung ist auf folgende Aspekte hinzuweisen:
Flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff kann unmittelbar in die Vordruckkammern direkt eingespritzt werden. Es ist auch möglich, der Frischluft den Kraftstoff stromoberhalb des Einlassventils zuzusetzen, wobei dabei allerdings die Gefahr besteht, dass sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch bereits vor dem vollständigen Schließen des entsprechenden Vordruckventils entzündet. Der Motor kann als Saugmotor oder als aufgeladener Motor betrieben werden.Concerning fuel supply and ignition, the following points should be noted:
Liquid or gaseous fuel can be injected directly into the pre-pressure chambers directly. It is also possible to add the fuel upstream of the intake valve to the fresh air, whereby, however, there is the risk that the fuel-air mixture ignites before the complete closing of the corresponding admission pressure valve. The engine can be operated as a naturally aspirated engine or as a supercharged engine.
Zur Kühlung des Vordruckventils sollte der Kraftstoff auf das Ventilglied gespritzt werden, am zweckmäßigsten auf dessen Ventilteller. Dies führt zu einer raschen Verdampfung des Kraftstoffes, wodurch die Anforderungen an eine feine Zerstäubung beim Einspritzen vermindert werden.To cool the pre-pressure valve, the fuel should be injected onto the valve member, most conveniently on the valve disk. This leads to a rapid evaporation of the fuel, which reduces the requirements for fine atomization during injection.
Durch das Abdampfen des Kraftstoffes von der Oberfläche des Ventilgliedes ergibt sich eine weiche schichtweise Verbrennung, die auch eine Verwendung von schwer siedenden Kraftstoffen möglich macht. Falls keine Selbstentzündung erfolgt, ist es von Vorteil, eine Zündkerze erst mit Verzögerung nach der Einspritzung zu zünden, damit ausreichend viel Kraftstoff verdampfen kann und das Vordruckventil wirksam gekühlt wird. Die Zündkerze kann je nach Betriebszustand, z. B. bei geringer Drehzahl, während oder nach dem Öffnen des Vordruckventils gezündet werden. Die Zündung kann getaktet erfolgen, d. h. mehrfach während des Verbrennungsvorgangs in der Vordruckkammer. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn mit Luftüberschuss (ohne Drosselklappe) gearbeitet wird und sich nicht immer zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch vor der Zündkerze befindet.By evaporating the fuel from the surface of the valve member results in a soft layered combustion, which also makes it possible to use heavy-boiling fuels. If no autoignition takes place, it is advantageous to ignite a spark plug only after a delay after injection, so that sufficient fuel can evaporate and the admission pressure valve is effectively cooled. The spark plug can, depending on the operating condition, eg. B. at low speed, to be ignited during or after opening the admission valve. The ignition can be clocked, d. H. several times during the combustion process in the admission pressure chamber. This is particularly advantageous when working with excess air (without throttle) and is not always ignitable fuel-air mixture in front of the spark plug.
Vordruckkammer und Vordruckventil werden wegen der Verbrennung der in der Vordruckkammer befindlichen Ladung sehr heiß, so dass vorteilhafterweise hochtemperaturfester Werkstoff verwendet wird. Eine dennoch erforderliche Kühlung kann durch Spritzen von Schmieröl auf die außerhalb der Vordruckkammer befindlichen Teile des Vordruckventils, durch Kühlung der Vordruckkammer mit Kühlwasser, durch in die Vordruckkammer gelangende Frischluft, durch die Kraftstoffverdampfung, durch Wärmeleitung über den oder die Ventilsitze sowie durch Natriumfüllung des Ventilgliedes des Vordruckventils erfolgen, wobei die geschilderten Maßnahmen getrennt oder in Kombination durchgeführt werden können.
Die Laststeuerung der erfindungsgemäßen Maschine kann je nach Kraftstoff über die je Ansaugtakt erzielte Füllung und/oder die zugesetzte Kraftstoffmenge erfolgen.Depending on the fuel, the load control of the machine according to the invention can take place via the filling achieved per intake stroke and / or the added fuel quantity.
Durch die erhöhte Anzahl der Vordruckkammern können die Verweilzeitdauer der Frischladung und des ihr zugesetzten Kraftstoffes in der jeweiligen Vordruckkammer sowie die für die Verbrennung verfügbare Zeitdauer größer werden. Bei Verwendung von Schweröl beispielsweise steht auf diese Weise ein verlängerter Zeitraum zur vollständigen Vergasung des Schweröls und dessen Verbrennung innerhalb der jeweiligen Vordruckkammer zur Verfügung. Die Verwendung von drei Vordruckkammern ermöglicht, dass eine Vordruckkammer während zwei Arbeitstakten des Motors geschlossen bleibt.Due to the increased number of admission pressure chambers, the residence time of the fresh charge and the fuel added to it in the respective admission pressure chamber as well as the time available for the combustion can increase. When using heavy oil, for example, in this way an extended period of time for the complete gasification of the heavy oil and its combustion within the respective admission pressure chamber is available. The use of three pre-compression chambers allows a pre-pressure chamber to remain closed during two engine power strokes.
Je nach Motorenauslegung können die Vordruckkammern in Ringform oder in Reihe auf eifern Zylinder angeordnet werden. Dabei können unterschiedliche Zylinder mit einer unterschiedlichen Anzahl an Vordruckkammern versehen sein, um z. B. Motorschwingungen zu vermindern.Depending on the engine design, the admission pressure chambers can be arranged in ring form or in series on a cylinder. In this case, different cylinders may be provided with a different number of form chambers to z. B. to reduce engine vibrations.
Bei Störungen der Betätigung der Vordruckventile kann der Motor mit permanent offenen Vordruckventilen in herkömmlicher Weise betrieben werden.In case of failure of the operation of the pre-pressure valves, the engine can be operated with permanently open pre-pressure valves in a conventional manner.
Der erfindungsgemäße Motor, der auch als Vordruckmotor bezeichnet werden kann, reagiert auf schnelle Lastwechsel naturgemäß träger als ein konventioneller Motor. Um diese Eigenart zu vermeiden, kann bei schlagartigem Beschleunigen eine Nacheinspritzung in die gerade geschlossene druckbeaufschlagte Vordruckkammer erfolgen, wobei die insgesamt in die Vordruckkammer eingespeiste Kraftstoffmenge der Volllastkraftstoffmenge entspricht. Der „Beschleunigerkraftstoff” kann auch noch während der Öffnung des entsprechenden Vordruckventils oder kurz nach dessen Öffnung eingespritzt werden. Bei niedrig verdichtenden Benzinmotoren ist es möglich, den Kraftstoff bei plötzlicher Beschleunigung ins Saugrohr einzuspritzen, da sich in diesem Fall der Kraftstoff im Verdichtungstakt nicht selbst entzündet. Da sich der „Beschleunigerkraftstoff” meistens nicht mehr an dem vorher eingespritzten, bereits verbrannten Kraftstoff entzünden kann, muss die Zündkerze bei „Beschleunigerkraftstoffeinspritzung” entsprechend erneut zünden (getaktete Zündung). Beim Dieselmotor wird normalerweise die Selbstentzündungstemperatur in der Vordruckkammer bei weitem überschritten, so dass eine Nacheinspritzung hier einfacher ist. Je nach Kolbenstellung und Motordrehzahl kann in einem Motorsteuergerät (nicht dargestellt) entschieden werden, welche Möglichkeit der „Beschleunigerkraftstoffeinspritzung” die wirksamste ist.The engine according to the invention, which can also be referred to as a pre-compression engine, naturally reacts to fast load changes more slowly than a conventional engine. In order to avoid this peculiarity, a post-injection into the just closed pressurized admission pressure chamber can take place during sudden acceleration, the total amount of fuel fed into the admission pressure chamber corresponding to the full load fuel quantity. The "accelerator fuel" can also be injected during the opening of the corresponding admission valve or shortly after its opening. In low-compression gasoline engines, it is possible to inject the fuel in sudden acceleration in the intake manifold, since in this case the fuel in the compression stroke does not ignite itself. Since the "accelerator fuel" usually can no longer ignite on the previously injected, already burned fuel, the spark plug at "accelerator fuel injection" must reignite accordingly (clocked ignition). In the diesel engine, the auto-ignition temperature in the admission-pressure chamber is usually exceeded by far, so that post-injection is easier here. Depending on the piston position and engine speed, it may be decided in an engine control unit (not shown) which option of "accelerator fuel injection" is most effective.
Auch bei Schubabschaltung reagiert der erfindungsgemäße Motor träger auf die Rücknahme des Fahrpedals. Um Druck in der entsprechenden geschlossenen Vordruckkammer bei Rücknahme des Fahrpedals rasch abzubauen, kann Wasser in die Vordruckkammer eingespritzt werden oder das betroffene Vordruckventil kurzzeitig oder wenig geöffnet werden. Dies lässt sich mittels einer elektromagnetischen Vordruckventilbetätigungseinrichtung realisieren.Even with overrun fuel cut the engine according to the invention reacts to the withdrawal of the accelerator pedal. In order to rapidly reduce pressure in the corresponding closed admission pressure chamber when the accelerator pedal is withdrawn, water can enter the Injected pressure chamber or the affected admission valve are opened briefly or little. This can be realized by means of an electromagnetic pre-pressure valve actuator.
Eine Motorbremsung beim Gaswegnehmen ist durch Abstellen der Kraftstoffeinspritzung und einer Saugdrossel (Drosselklappe) in an sich bekannter Weise möglich. Um die Motorbremswirkung zu verstärken, kann bei elektromagnetischer Betätigung der Vordruckventile und durch in der Vordruckkammer jeweils befindliche Druckluft die Bremswirkung verstärkt werden. Dieses Prinzip kann auch bei Anti-Schlupf-Regelung eingesetzt werden.An engine braking when Gaswegnehmen is possible by switching off the fuel injection and a suction throttle (throttle) in a conventional manner. In order to increase the engine braking effect, the braking effect can be enhanced with electromagnetic actuation of the pre-pressure valves and compressed air in each case in the pre-pressure chamber. This principle can also be used for anti-slip control.
Zur Erleichterung des Kaltstarts kann bei Dieselmotoren eine Glühkerze in der Vordruckkammer angeordnet werden. Mit Hilfe einer Glühkerze im Saugrohr zur Erwärmung der Frischluft kann das Kaltstartverhalten ebenfalls verbessert werden.To facilitate the cold start, a glow plug can be arranged in the admission pressure chamber in diesel engines. With the help of a glow plug in the intake manifold for heating the fresh air, the cold start behavior can also be improved.
In die Vordruckkammer kann zusätzlich zum Kraftstoff destilliertes Wasser eingespritzt werden, wobei die Einspritzung bei geschlossenem Vordruckventil oder auch zu Beginn eines Arbeitstaktes erfolgen kann. Durch das schlagartig verdampfende Wasser entsteht zusätzlicher Arbeitsdruck, wodurch die Motorleistung erhöht wird und den Motorbauteilen Wärme entzogen wird. Durch den Wärmeentzug wird das Entstehen von Stickoxiden vermindert. Dadurch kann gegebenenfalls auf eine Abgasrückführung verzichtet werden.In the pre-pressure chamber in addition to the fuel distilled water can be injected, the injection can be done with closed admission valve or at the beginning of a power stroke. The sudden evaporation of water creates additional working pressure, which increases engine performance and removes heat from the engine components. The removal of heat reduces the formation of nitrogen oxides. This may possibly be dispensed with exhaust gas recirculation.
Nachfolgend werden einige mit dem erfindungsgemäßen Motor mögliche Vorteile zusammenfassend aufgeführt:
Der Kraftstoff hat länger Zeit zum Verdampfen und Verbrennen, wodurch er vor allem bei Luftüberschuss vollständiger verbrennt. Dies bedeutet verminderten Kraftstoffverbrauch und verbesserten Wirkungsgrad.In the following some advantages with the motor according to the invention are summarized:
The fuel has more time to evaporate and burn, which means it burns more completely, especially in excess air. This means reduced fuel consumption and improved efficiency.
Die Füllung des Zylinders mit Frischgas wird verbessert, da die Temperatur der Arbeitskammerwände wegen der Verbrennung in der Vordruckkammer vermindert ist. Bei Entfall der Drosselklappe sind die Strömungswiderstände vermindert. Weiter ist im Ansaugtakt wenigstens eine der Vordruckkammern offen, so dass das ansaugbare oder bei Aufladung einpressbare Luftvolumen vergrößert ist. Insgesamt ergibt sich dadurch bei weniger Hubraum eine höhere Motorleistung.The filling of the cylinder with fresh gas is improved because the temperature of the working chamber walls is reduced due to the combustion in the admission pressure chamber. When the throttle valve is omitted, the flow resistance is reduced. Furthermore, at least one of the admission pressure chambers is open in the intake stroke, so that the air volume which can be sucked in or pressed in during charging is increased. Overall, this results in less displacement more engine power.
Infolge der ausschließlich in der Vordruckkammer stattfindenden Verbrennung besteht keine Klopfgefahr und die Verdichtung kann in Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit der Bauteile maximiert werden. Wegen der hohen Temperaturen in der Vordruckkammer kann in vielen Fällen auf eine Zündanlage verzichtet werden. Insgesamt kann der erfindungsgemäße Motor mit preiswerterem Kraftstoff gefahren werden.Due to the combustion taking place exclusively in the admission pressure chamber, there is no danger of knocking and the compression can be maximized with regard to the mechanical load capacity of the components. Because of the high temperatures in the admission pressure chamber can be dispensed with an ignition system in many cases. Overall, the engine according to the invention can be run with cheaper fuel.
Der erfindungsgemäße Motor kommt mit weniger Bauteilen aus, da in gewissen Fällen auf eine Zündanlage, einen Katalysator, eine Lambdaregelung und eine Drosselklappe sowie einen Rußfilter verzichtet werden kann.The engine according to the invention has fewer components, since in certain cases an ignition system, a catalytic converter, a lambda control and a throttle valve as well as a soot filter can be dispensed with.
Auch auf eine externe Abgasrückführung kann bei zweckentsprechender Ansteuerung der Vordruckventile verzichtet werden, indem beispielsweise bei einem Arbeitstakt das entsprechende Vordruckventil nur teilweise geöffnet oder entsprechend getaktet wird, so dass zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Ansaugtakt beginnt, die Vordruckkammer noch nicht vollständig drucklos ist. Ein Teil der Abgase strömt somit beim Ansaugtakt in den Zylinder, wodurch bei einer anschließenden Verbrennung die Temperatur sinkt und weniger Stickoxide entstehen. Weiter oben bereits erwähnt wurde, dass anstelle einer aufwendigen Vordruckventilansteuerung für Zwecke der Abgasrückführung eine Wasserzusatzeinspritzung eingesetzt werden kann.Also, an external exhaust gas recirculation can be dispensed with appropriate control of the admission pressure valves, for example, at a power stroke the corresponding admission valve is only partially opened or clocked accordingly, so that at the time an intake stroke begins, the admission pressure chamber is not completely depressurized. Part of the exhaust gases thus flows into the cylinder during the intake stroke, as a result of which the temperature decreases in the event of subsequent combustion and less nitrogen oxides are formed. It has already been mentioned above that, instead of a complicated admission pressure valve control for the purpose of exhaust gas recirculation, additional water injection can be used.
Prinzipiell ist eine innere Abgasrückführung bei nicht aufgeladenen Motoren auch dadurch möglich, dass das Vordruckventil, das im Arbeitstakt offen ist, auch im Ansaugtakt geöffnet ist. Da im Ansaugtakt ein Unterdruck im Zylinder entsteht, wird ein Teil der noch vorhandenen Abgase aus der geöffneten Vordruckkammer herausgesaugt und der Frischladung zugeführt.In principle, internal exhaust gas recirculation in non-supercharged engines is also possible because the admission pressure valve, which is open during the power stroke, is also open in the intake stroke. Since a negative pressure in the cylinder occurs in the intake stroke, a portion of the remaining exhaust gases is sucked out of the open admission pressure chamber and fed to the fresh charge.
Da die Verbrennung hauptsächlich im Zylinderkopf stattfindet, bestehen bezüglich einer Kolbenkühlung oder einer Turboladerkühlung geringere Anforderungen.Since combustion takes place mainly in the cylinder head, there are fewer requirements with respect to piston cooling or turbocharger cooling.
Da die Flammfront dem Kolben bei Höchstdrehzahlen nicht nacheilt, sind höhere Kurbelwellendrehzahlen möglich.Since the flame front does not lag the piston at high speeds, higher crankshaft speeds are possible.
Das Kühlsystem kann sich wegen der geringeren Kolben- und Abgastemperaturen auf den Zylinderkopf konzentrieren. Beim Öffnen des Vordruckventils steigt der Druck im Zylinder weich an, was zu geringerer mechanischer Beanspruchung der Bauteile und zu einem runderen Motorlauf führt.The cooling system may focus on the cylinder head because of lower piston and exhaust temperatures. When opening the pre-pressure valve, the pressure in the cylinder increases softly, which leads to lower mechanical stress on the components and to a rounder engine run.
Da der Kraftstoff nicht fein zerstäubt werden muss, bestehen geringere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit des Einspritzsystems.Since the fuel does not have to be atomized finely, there are lower requirements on the production accuracy of the injection system.
Durch die zumindest weitgehend vollständige Verdampfung und Verbrennung des Kraftstoffes in der jeweiligen Vordruckkammer wird der Brennraum bzw. die Arbeitskammer weniger durch Verbrennungsrückstände verunreinigt, was zu verminderter Motorreibung und längeren Ölwechselintervallen führt.Due to the at least largely complete evaporation and combustion of the fuel in the respective admission pressure chamber of the combustion chamber or the working chamber is less contaminated by combustion residues, resulting in reduced engine friction and longer oil change intervals.
Die vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Erläuterung der Erfindung und schränken deren Ausführungsbeispiele nicht ein. Im Rahmen der Lehre insbesondere der Ansprüche 1 und 3 sind zahlreiche Abänderungen und Modifizierungen möglich.The embodiments listed above are merely illustrative of the invention and do not limit their embodiments. Within the scope of the teaching in particular of
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Zylindercylinder
- 1212
- Kolbenpiston
- 1414
- Pleuelpleuel
- 1616
- Kurbelwellecrankshaft
- 1818
- Einlasskanalinlet channel
- 2020
- Arbeitskammerworking chamber
- 2222
- Einlassventilintake valve
- 2424
- Auslasskanalexhaust port
- 2626
- Auslassventiloutlet valve
- 2828
- Vordruckkammerform chamber
- 3030
- Vordruckkammerform chamber
- 3232
- Vordruckventilform valve
- 3434
- Vordruckventilform valve
- 3535
- Ventilgliedvalve member
- 3636
- Ventiltellervalve disc
- 3838
- Ventilschaftvalve stem
- 4040
- Schließfederclosing spring
- 4242
- Ventilsitzvalve seat
- 4444
- Verbindungsöffnungconnecting opening
- 4646
- Ansatzapproach
- 4848
- Nockencam
- 5050
- Nockenwellecamshaft
- 5252
- Verwirbelungturbulence
- 5454
- BereichArea
- 5656
- Führungsbereichguide region
- 5858
- Schrägflächesloping surface
- 6060
- Schrägflächesloping surface
- 6262
- Zusatzventiladditional valve
- 6464
- Zusatzventiladditional valve
- 6666
- Zusatzventiladditional valve
- 6868
- Führungsöffnungguide opening
- 7070
- Gleitsteinslide
- 7272
- Öffnungopening
- 7474
- Exzenterscheibeeccentric
- 7676
- Wellewave
- 7878
- Verlängerungrenewal
- 8080
- SpuleKitchen sink
- 8282
- Zündkerzespark plug
- 8484
- Einspritzdüseinjection
- 8686
- Kühlkanalcooling channel
- 8888
- Natriumfüllungsodium filling
- 9090
- Vordruckkammerform chamber
- 9292
- Vordruckventilform valve
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009049755A DE102009049755A1 (en) | 2009-10-17 | 2009-10-17 | Lifting cylinder internal-combustion engine operating method, involves expanding partially combusted charge under volume increase of chamber and delivery of piston, and discharging combusted fresh charge from chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009049755A DE102009049755A1 (en) | 2009-10-17 | 2009-10-17 | Lifting cylinder internal-combustion engine operating method, involves expanding partially combusted charge under volume increase of chamber and delivery of piston, and discharging combusted fresh charge from chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009049755A1 true DE102009049755A1 (en) | 2011-04-21 |
Family
ID=43798890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009049755A Withdrawn DE102009049755A1 (en) | 2009-10-17 | 2009-10-17 | Lifting cylinder internal-combustion engine operating method, involves expanding partially combusted charge under volume increase of chamber and delivery of piston, and discharging combusted fresh charge from chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009049755A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3085718A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-13 | Vianney Rabhi | MAGNETIC VALVE RETURN DEVICE |
WO2020229775A1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | Vianney Rabhi | Ignition insert with active prechamber |
US20220120208A1 (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Vianney Rabhi | Clapet a teton de guidage |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2033539A1 (en) * | 1969-07-08 | 1971-01-14 | Goodacre, Charles Lindsay, London | Internal combustion engine |
DE2230234A1 (en) * | 1972-06-21 | 1974-01-10 | Daimler Benz Ag | PISTON ENGINE WITH AN ANTI-CHAMBER |
DE4109712A1 (en) * | 1990-04-30 | 1991-10-31 | Thomas Broussard | INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH DOUBLE COMBUSTION CHAMBERS |
DE19843567A1 (en) * | 1998-09-23 | 2000-03-30 | Diro Gmbh & Co Kg | Working method of an internal combustion engine and internal combustion engine |
JP2002266645A (en) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Osaka Gas Co Ltd | Engine, its operating method and auxiliary combustion chamber mechanism |
WO2003104626A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-18 | Barrack Combustion Process Pty Ltd | Split phase fuel conditioner |
EP1445445A2 (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-11 | Pedro Vitor Madeira Amado Oliveira | Internal combustion engine with a mixture chamber |
US6953020B2 (en) * | 2003-10-07 | 2005-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Control of auto-ignition timing for combustion in piston engines by prechamber compression ignition |
-
2009
- 2009-10-17 DE DE102009049755A patent/DE102009049755A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2033539A1 (en) * | 1969-07-08 | 1971-01-14 | Goodacre, Charles Lindsay, London | Internal combustion engine |
DE2230234A1 (en) * | 1972-06-21 | 1974-01-10 | Daimler Benz Ag | PISTON ENGINE WITH AN ANTI-CHAMBER |
DE4109712A1 (en) * | 1990-04-30 | 1991-10-31 | Thomas Broussard | INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH DOUBLE COMBUSTION CHAMBERS |
DE19843567A1 (en) * | 1998-09-23 | 2000-03-30 | Diro Gmbh & Co Kg | Working method of an internal combustion engine and internal combustion engine |
JP2002266645A (en) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Osaka Gas Co Ltd | Engine, its operating method and auxiliary combustion chamber mechanism |
WO2003104626A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-18 | Barrack Combustion Process Pty Ltd | Split phase fuel conditioner |
EP1445445A2 (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-11 | Pedro Vitor Madeira Amado Oliveira | Internal combustion engine with a mixture chamber |
US6953020B2 (en) * | 2003-10-07 | 2005-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Control of auto-ignition timing for combustion in piston engines by prechamber compression ignition |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3085718A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-13 | Vianney Rabhi | MAGNETIC VALVE RETURN DEVICE |
WO2020053501A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | Vianney Rabhi | Magnetic valve return device |
CN112654773A (en) * | 2018-09-10 | 2021-04-13 | V·拉比 | Electromagnetic valve resetting device |
CN112654773B (en) * | 2018-09-10 | 2023-11-21 | V·拉比 | Solenoid valve resetting device |
JP7394120B2 (en) | 2018-09-10 | 2023-12-07 | ラビー,ヴィアニー | magnetic valve return device |
WO2020229775A1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | Vianney Rabhi | Ignition insert with active prechamber |
FR3096078A1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-11-20 | Vianney Rabhi | ACTIVE PRE-CHAMBER IGNITION INSERT |
FR3096079A1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-11-20 | Vianney Rabhi | ACTIVE PRE-CHAMBER IGNITION INSERT |
US20220120208A1 (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Vianney Rabhi | Clapet a teton de guidage |
US11867114B2 (en) * | 2020-10-16 | 2024-01-09 | Vianney Rabhi | Guide stud valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010022232B4 (en) | Double compression and double expansion processes using internal combustion engine | |
EP2227623B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine | |
EP2992195B1 (en) | Reciprocating piston internal combustion engine, and method for operating a reciprocating piston internal combustion engine | |
DE10009180A1 (en) | Process for producing a homogeneous mixture for self-igniting internal combustion engines and for controlling the combustion process | |
DE102009029808A1 (en) | internal combustion engine | |
WO2019068484A1 (en) | Internal combustion engine for a motor vehicle | |
DE10256446A1 (en) | Fast compression prechamber for an internal combustion engine | |
DE102013013619A1 (en) | Spark ignition direct injection engine, method of controlling a spark ignition direct injection engine, and computer program product | |
DE102018118601A1 (en) | SYSTEMS AND METHOD FOR A DIVIDED EXHAUST MOTOR SYSTEM | |
DE112011104585T5 (en) | Stratified charge engine with intake manifold injection and method therefor | |
DE112009004268T5 (en) | ENGINE CONTROL SYSTEM EXECUTING A LEAN COMBUSTION 6-STROKE CYCLE | |
DE102018000706A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle | |
DE102017120512B4 (en) | Method of operating a hydrogen engine for a motor vehicle | |
EP1113158A2 (en) | Combustion engine | |
DE102009049755A1 (en) | Lifting cylinder internal-combustion engine operating method, involves expanding partially combusted charge under volume increase of chamber and delivery of piston, and discharging combusted fresh charge from chamber | |
EP2748442A1 (en) | Method for operating a reciprocating piston internal combustion engine with internal exhaust gas energy recuperation and reciprocating piston internal combustion engine | |
DE102014116944A1 (en) | internal combustion engine | |
DE102012020893B4 (en) | A method for operating a supercharged, longitudinally-flushed two-stroke internal combustion engine and charged, longitudinally-flushed two-stroke internal combustion engine and recuperator | |
DE2745923A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING PRESSURE IN COMBUSTION ENGINE | |
DE102015009898A1 (en) | Method for operating a reciprocating internal combustion engine | |
DE102008037121A1 (en) | Internal combustion engine i.e. reciprocating piston internal combustion engine, for motor vehicle and ship, involves increasing volume of overflow chamber during part of transfer process and at end of expulsion process | |
EP3425188B1 (en) | Method for operating a combustion engine and combustion engine | |
DE102019116035B4 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine | |
DE102011050990B4 (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
WO2012013259A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |