DE102010037743A1 - Method for operating two-stroke engine, involves centrally injecting fuel by injection nozzle and mixing vaporized fuel with exhaust gas and fresh air before piston reaches top dead center during ignition period - Google Patents

Method for operating two-stroke engine, involves centrally injecting fuel by injection nozzle and mixing vaporized fuel with exhaust gas and fresh air before piston reaches top dead center during ignition period Download PDF

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Abstract

The method involves allowing fresh air (9) received through an intake port (4) to rotatably flow at a bottom dead center (UT) of a piston (3) in a cylinder (2). The air is mixed with quantity of exhaust gas flowing through an exhaust opening (6) formed in a cylinder head (5). Fuel is centrally injected by an injection nozzle (7) centrally arranged in the cylinder head such that the fuel is mixed with remaining quantity of the gas and vaporized fuel. The vaporized fuel is mixed with the gas and air before the piston reaches a top dead center (OT) during an ignition period. An independent claim is also included for a two-stroke engine comprising a cylinder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Betriebsverfahren arbeitenden Zweitaktmotor.The present invention relates to an operating method for a two-stroke engine. The invention also relates to a two-stroke engine operating according to this method of operation.

Aus der DE 10 2006 047 515 A1 ist ein Zweitaktmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Arbeitszylinder bekannt, in dem ein Kolben oszillierend bewegbar angeordnet ist. Zusätzlich ist ein Auslasskanal oberhalb eines oberen Totpunkts des Kolbens vorgesehen, der in den Arbeitszylinder mündet sowie zumindest zwei Einlasskanäle, welche benachbart oberhalb eines unteren Totpunkts des Kolbens in den Arbeitszylinder münden, so dass sich im Betrieb des Zweitaktmotors eine Gleichstromspülung des Arbeitszylinders ergibt. Einer der Einlasskanäle ist dabei als Spülkanal derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass sich ein Hauptvektor der Bewegung von aus dem Spülkanal in den Arbeitszylinder strömender Frischluft aus einem parallel zu einer Mittellängsachse des Arbeitszylinders in Richtung des oberen Totpunkt des Kolbens verlaufender erster Vektor sowie aus einem senkrecht zur Mittellängsachse des Arbeitszylinders entlang einer die Mittellängsachse des Arbeitszylinders schneidenden Linie verlaufenden zweiten Vektor zusammensetzt. Generell soll hierdurch eine verbesserte Spülung im stationären sowie im dynamischen Betrieb sowie eine Abgasstöchiometrieregelung ermöglicht werden.From the DE 10 2006 047 515 A1 is a two-stroke engine, in particular in a motor vehicle with at least one working cylinder known in which a piston is arranged to oscillate movable. In addition, an outlet channel is provided above a top dead center of the piston, which opens into the working cylinder and at least two inlet channels, which open adjacent above a bottom dead center of the piston in the working cylinder, so that results in the operation of the two-stroke engine, a DC purge of the working cylinder. One of the inlet channels is arranged or designed as a flushing channel such that a main vector of the movement of fresh air flowing from the flushing channel into the working cylinder from a parallel to a central longitudinal axis of the working cylinder in the direction of the top dead center of the piston extending first vector and from a perpendicular to the central longitudinal axis of the working cylinder along a longitudinal axis of the working cylinder intersecting line extending second vector composed. In general, this is to be an improved flushing in stationary and in dynamic operation and a Abgasschöchiometrieregelung be enabled.

Aus der DE 10 2007 025 285 A1 ist ein Zweitaktmotor mit einer inneren Gasgemischbildung bekannt. Hierbei bringt eine Einspritzvorrichtung Kraftstoff erst zu dem Zeitpunkt in einen Zylinder des Zweitaktmotors ein, an dem der Kolben bei seiner Bewegung zum oberen Totpunkt eine Ansaugöffnung, eine Auslassöffnung sowie eine verbrennungsraumseitige Öffnung des mindestens einen Überströmkanals verschlossen hat und keine Verbindung zwischen Verbrennungsraum und Kurbelgehäuse mehr besteht.From the DE 10 2007 025 285 A1 is a two-stroke engine with an internal gas mixture formation known. In this case, an injector introduces fuel into a cylinder of the two-stroke engine only at the time when the piston has closed an intake opening, an exhaust opening and a combustion chamber-side opening of the at least one overflow channel during its movement to top dead center and there is no longer any connection between combustion chamber and crankcase ,

Hierdurch sollen insbesondere die Leistung des Zweitaktmotors verbessert sowie eine gesteigerte Abgasqualität erreicht werden.As a result, in particular the performance of the two-stroke engine to be improved and an increased exhaust gas quality to be achieved.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein verbessertes Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor anzugeben, das insbesondere eine bessere Verbrennung und damit eine gesteigerte Leistung sowie eine verringerte Schadstoffemission ermöglichen.The present invention addresses the problem of providing an improved operating method for a two-stroke engine, which in particular allow better combustion and thus increased performance and reduced pollutant emissions.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Kompressionstakt bei einem Zweitaktmotor wie folgt zu gliedern: Zunächst strömt an einem unteren Totpunkt eines in einem Zylinder oszillierenden Kolbens des Zweitaktmotors Frischluft über eine in einer Zylinderwandung vorgesehene Einlassöffnung rotierend ein. Dies bedeutet, dass die in den Brennraum einströmende Frischluft mit Drall in den Brennraum einströmt. Dabei verdrängt die einströmende Frischluft einen Teil vom noch im Brennraum vorhandenen Abgas über eine im Zylinderkopf angeordnete Auslassöffnung. Durch eine Bewegung des Kolbens ausgehend vom unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunkts wird zunächst die Einlassöffnung geschlossen, woraufhin auch die im Zylinderkopf angeordnete Auslassöffnung geschlossen wird. Nach dem Schließen der beiden Öffnungen erfolgt ein zentrales Einspritzen von Kraftstoff durch eine zentral im Zylinderkopf angeordnete Düse, insbesondere Einspritzdüse. Hierbei vermischt sich der eingespritzte Kraftstoff zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas des vorherigen Arbeitstakts und verdampft aufgrund der hohen Temperatur des noch im Brennraum vorhandenen Abgases unmittelbar. Durch die Rotation der einströmenden Frischluft und das unmittelbare Verdampfen des Kraftstoffs aufgrund des heißen Abgases, vermischen sich der verdampfte Kraftstoff, das Abgas und die Frischluft zu einem homogenen Kraftstoff-Abgas-Frischluftgemisch bevor der Kolben den oberen Totpunkt und damit den Zündzeitpunkt erreicht. Hierdurch können eine besonders homogene Durchmischung des vorgenannten Gemisches und damit eine besonders leistungsstarke und saubere Verbrennung erreicht werden. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren arbeitende Zweitaktmotoren im Vergleich zu herkömmlichen Zweitaktmotoren leistungsstärker und zugleich emissionsärmer sind.The present invention is based on the general idea of dividing a compression stroke in a two-stroke engine as follows: First, at a bottom dead center of a cylinder of an oscillating piston of the two-stroke engine, fresh air flows in rotation via an inlet opening provided in a cylinder wall. This means that the incoming fresh air into the combustion chamber flows with swirl into the combustion chamber. In this case, the incoming fresh air displaces part of the exhaust gas still present in the combustion chamber via an outlet opening arranged in the cylinder head. As a result of a movement of the piston starting from bottom dead center in the direction of top dead center, first the inlet opening is closed, whereupon the outlet opening arranged in the cylinder head is also closed. After closing the two openings, a central injection of fuel takes place through a nozzle arranged centrally in the cylinder head, in particular an injection nozzle. In this case, the injected fuel initially mixes with the remaining exhaust gas of the previous operating cycle and evaporates directly due to the high temperature of the exhaust gas still present in the combustion chamber. By the rotation of the incoming fresh air and the immediate evaporation of the fuel due to the hot exhaust gas, the vaporized fuel, the exhaust gas and the fresh air mix to a homogeneous fuel-exhaust gas fresh air mixture before the piston reaches the top dead center and thus the ignition timing. This allows a particularly homogeneous mixing of the above mixture and thus a particularly powerful and clean combustion can be achieved. This offers the particular advantage that working with the operating method according to the invention two-stroke engines are more powerful and at the same time lower emissions compared to conventional two-stroke engines.

Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen nach dem im vorigen Absatz beschriebenen Betriebsverfahren arbeitenden Zweitaktmotor anzugeben, mit einem in einem Zylinder oszillierenden Kolben, einer Einlassöffnung zur Frischluftzufuhr, die in einer Zylinderwandung angeordnet ist, einer im Zylinderkopf angeordneten Auslassöffnung sowie einer zentral im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse. Die Einlassöffnung ist dabei oberhalb des unteren Totpunkts angeordnet, wogegen die Auslassöffnung im Zylinderkopf oberhalb des oberen Totpunkts angeordnet ist. Durch die zentral im Zylinderkopf angeordnete Einspritzdüse erfolgt eine besonders homogene Vermischung mit dem heißen noch im Brennraum vorhandenen Abgas und damit ein schlagartiges Verdampfen des eingespritzten Kraftstoffes, ohne dass dieser beispielsweise mit den Brennraumwänden in Kontakt tritt. Erfindungswesentlich ist hierzu insbesondere die zentral im Zylinderkopf angeordnete Einspritzdüse.The invention is further based on the general idea to provide a working according to the operating method described in the previous paragraph two-stroke engine with a piston oscillating in a cylinder, an inlet opening for fresh air supply, which is arranged in a cylinder wall, arranged in the cylinder head outlet opening and a centrally in the Cylinder head arranged injection nozzle. The inlet opening is arranged above the bottom dead center, whereas the outlet opening is arranged in the cylinder head above the top dead center. By centrally arranged in the cylinder head injector is a particularly homogeneous mixing with the hot still present in the combustion chamber exhaust gas and thus a sudden evaporation of the injected fuel without this occurs, for example, with the combustion chamber walls in contact. Essential to the invention for this purpose is in particular the injection nozzle arranged centrally in the cylinder head.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des Zweitaktmotors, ist der Kolben zum Brennraum hin kegelförmig ausgebildet. Die kegelförmige Ausbildung bewirkt dabei im Zusammenspiel mit der Einlassöffnung eine Drallbewegung der einströmenden Frischluft, wodurch eine besonders gute Vermischung der einströmenden Frischluft mit dem noch im Brennraum vorhandenen Abgas sowie dem eingespritzten Kraftstoff erfolgt. Diese homogene Durchmischung des Kraftstoff-Abgas-Frischluftgemisches wiederum ist Grundlage für eine effektive, gleichmäßige und vollständige Verbrennung, woraus die gesteigerte Leistungsfähigkeit und gleichzeitig die verringerte Schadstoffemission resultieren. Selbstverständlich ist in diesem Sinne auch die Einlassöffnung derart ausgebildet, dass die Frischluft mit einem Drall in den Zylinder einströmen kann. Das Einströmen der Frischluft erfolgt somit im Wesentlichen tangential in dem Zylinder. In a further development of the two-stroke engine according to the invention, the piston is conical towards the combustion chamber. The conical design causes in conjunction with the inlet opening a swirling movement of the incoming fresh air, whereby a particularly good mixing of the incoming fresh air takes place with the still present in the combustion chamber exhaust gas and the injected fuel. This homogeneous mixing of the fuel-exhaust-fresh air mixture in turn is the basis for an effective, uniform and complete combustion, resulting in the increased performance and at the same time the reduced pollutant emissions. Of course, in this sense, the inlet opening is formed such that the fresh air can flow with a twist in the cylinder. The inflow of the fresh air thus takes place substantially tangentially in the cylinder.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematischShow, each schematically

1 einen Zylinder eines erfindungsgemäßen Zweitaktmotors in einer Frischlufteinströmphase, 1 a cylinder of a two-stroke engine according to the invention in a fresh air inflow phase,

2 eine Darstellung wie in 1, jedoch während einer Kompressionsphase, 2 a representation like in 1 but during a compression phase,

3 eine Darstellung wie in 2, jedoch unmittelbar vor einem Zündzeitpunkt, 3 a representation like in 2 but immediately before an ignition point,

4 ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Arbeitstaktes mit einer Expansions- und einer Kompressionsphase. 4 a diagram for schematically illustrating a power stroke with an expansion and a compression phase.

Entsprechend den 1–3, weist ein erfindungsgemäßer Zweitaktmotor 1 einen in einem Zylinder 2 oszillierenden Kolben 3 auf, der sich zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT hin- und herbewegt. In einer Zylinderwandung des Zylinders 2 ist eine Einlassöffnung 4 angeordnet, wogegen in einem Zylinderkopf 5 des Zylinders 2 eine Auslassöffnung 6 vorgesehen ist. Im Zylinderkopf 5 ist darüber hinaus an zentraler Stelle eine Einspritzdüse 7 zum Einspritzen von Kraftstoff 13 in einen Brennraum 8 angeordnet. Betrachtet man die 1–3, so kann man erkennen, dass der Kolben 3 zum Brennraum 8 hin kegelförmig ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Einlassöffnung 4 in der Wandung des Zylinders 2 derart ausgebildet, dass Frischluft 9 mit einem Drall in den Zylinder 2 einströmt. Die Einlassöffnung 4 ist dabei oberhalb des unteren Totpunkts UT angeordnet, wogegen die Auslassöffnung 6 oberhalb des oberen Totpunkts OT angeordnet ist.According to the 1 - 3 has a two-stroke engine according to the invention 1 one in a cylinder 2 oscillating piston 3 on, which reciprocates between a top dead center OT and a bottom dead center UT. In a cylinder wall of the cylinder 2 is an inlet opening 4 arranged, whereas in a cylinder head 5 of the cylinder 2 an outlet opening 6 is provided. In the cylinder head 5 is also an injector at a central location 7 for injecting fuel 13 in a combustion chamber 8th arranged. Looking at the 1 - 3 , so you can tell that the piston 3 to the combustion chamber 8th is conically shaped. In addition, the inlet opening 4 in the wall of the cylinder 2 designed such that fresh air 9 with a twist in the cylinder 2 flows. The inlet opening 4 is arranged above the bottom dead center UT, whereas the outlet opening 6 is arranged above top dead center OT.

Der erfindungsgemäße Zweitaktmotor 1 wird dabei nach einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betrieben, welches ebenfalls gemäß den 1–3 dargestellt ist. In den 1–3 sind dabei einzelne Stadien der Kompressionsphase des Zweitaktmotors 1 gezeichnet.The two-stroke engine according to the invention 1 is operated according to an operating method according to the invention, which also according to the 1 - 3 is shown. In the 1 - 3 are thereby individual stages of the compression phase of the two-stroke engine 1 drawn.

Gemäß der 1 erfolgt das Einströmen von Frischluft 9 über die Einlassöffnung 4 sofern sich der Kolben 3 am unteren Totpunkt UT bzw. knapp oberhalb des unteren Totpunkts UT befindet. Das Einströmen der Frischluft 9 erfolgt dabei derart, dass diese rotierend in den Brennraum 8 einströmt und zugleich einen Teil des sich noch im Brennraum 8 vom vorherigen Arbeitstakt befindlichen Abgases über die im Zylinderkopf 5 angeordnete Auslassöffnung 6 verdrängt. Gemäß der 1 ist dabei der Brennraum 8 in zwei Zonen unterteilt, nämlich in eine Abgaszone 10 unterhalb des Zylinderkopfs 5 und eine Frischluftzone 11 oberhalb des Kolbens 3 und unterhalb der Abgaszone 10.According to the 1 the inflow of fresh air takes place 9 over the inlet opening 4 provided the piston 3 at bottom dead center UT or just above bottom dead center UT. The influx of fresh air 9 takes place in such a way that it rotates in the combustion chamber 8th flows in and at the same time a part of itself still in the combustion chamber 8th From the previous working cycle exhaust gas over the cylinder head 5 arranged outlet opening 6 repressed. According to the 1 is the combustion chamber 8th divided into two zones, namely in an exhaust zone 10 below the cylinder head 5 and a fresh air zone 11 above the piston 3 and below the exhaust zone 10 ,

Gemäß der 2 hat sich der Kolben 3 bereits soweit vom unteren Totpunkt UT nach oben bewegt, dass er die Einlassöffnung 4 verschlossen hat, wobei die Auslassöffnung 6 ebenfalls vom Ventil 12 bereits geschlossen wurde. Gemäß der 2 erfolgt in diesem Stadium bereits ein Einspritzen von Kraftstoff 13 durch die zentral am Zylinderkopf 5 angeordnete Einspritzdüse 7 und zwar derart, dass der eingespritzte Kraftstoff 13 an keiner Stelle eine Wandung des Zylinders 2 trifft. Beim Einspritzen des Kraftstoffs 13 vermischt sich dieser zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas in der Abgaszone 10 und verdampft aufgrund der hohen Temperatur des noch vorhandenen Abgases unmittelbar. Hierbei können nach dem Schließen der Auslassöffnung 6 durch das Ventil 12 sowohl eine Einfach- als auch eine Mehrfacheinspritzung während der Gemischbildungsphase erfolgen. Der erste eingespritzte Kraftstoff 13 vermischt sich dabei – wie vorher erwähnt – mit dem im Zylinder 2 zurückgehaltenen heißen Abgas und zwar bevor sich dieser mit der eingeströmten Frischluft 9 vermischen kann. Hierdurch erfolgt auch eine Kettenreaktion, wodurch eine gewisse Energieumsetzung erfolgt, insbesondere falls erwünscht, um die Temperatur im Zylinder 2 zu erhöhen. Der Restgasanteil im Zylinder 2 wird dabei sowohl durch eine Druckdifferenz zwischen dem Zylinder 2 und einem sich an die Auslassöffnung 6 anschließenden Auslasskanal 14 bestimmt, als auch durch eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung 6 und schließlich durch das Schließen des Ventils 12.According to the 2 has the piston 3 already moved so far from bottom dead center UT, that he the inlet opening 4 has closed, with the outlet opening 6 also from the valve 12 already closed. According to the 2 At this stage, an injection of fuel already takes place 13 through the center of the cylinder head 5 arranged injection nozzle 7 in such a way that the injected fuel 13 at no point a wall of the cylinder 2 meets. When injecting the fuel 13 this first mixes with the remaining exhaust gas in the exhaust zone 10 and evaporates immediately due to the high temperature of the remaining exhaust gas. In this case, after closing the outlet opening 6 through the valve 12 both single and multiple injection occur during the mixture formation phase. The first injected fuel 13 mixes - as previously mentioned - with the in-cylinder 2 retained hot exhaust and before that with the incoming fresh air 9 can mix. This also results in a chain reaction, whereby a certain energy conversion takes place, in particular if desired, the temperature in cylinder 2 to increase. The residual gas content in the cylinder 2 This is due both to a pressure difference between the cylinder 2 and one to the outlet opening 6 subsequent outlet channel 14 determined, as well as by a cross-sectional area of the outlet opening 6 and finally by closing the valve 12 ,

Durch die zentrale Anordnung der Einspritzdüse 7 im Zylinderkopf 5 und das zentrale Einspritzen des Kraftstoffs 13 wird dieser optimal im Brennraum 8 verteilt, ohne die umliegenden Wände des Zylinders 2 zu kontaktieren. Gemäß der 3 ist nun der Kolben 3 kurz vor Erreichen seines oberen Totpunkts OT gezeigt, wobei der Brennraum 8 bereits stark verkleinert und damit das sich darin befindliche Abgas-Frischluft-Kraftstoff-Gemisch bereits stark verdichtet ist. In diesem Stadium vermischen sich der verdampfte Kraftstoff 13, das Abgas in der Abgaszone 10 sowie die rotierende Frischluft 9 zu einem homogenen Gemisch und zwar bevor der Kolben 3 den oberen Totpunkt OT und damit den Zündzeitpunkt erreicht. Das Einspritzen von Kraftstoff 13 kann selbst in dieser Phase bzw. in diesem Stadium noch andauern, muss aber für die Homogenisierung vor der Zündung frühzeitig beendet werden. Durch dieses homogene Vermischen des Kraftstoffs 13, des Abgases und der rotierenden Frischluft 9 kann eine besonders gute Verbrennung und damit auch eine geringe Schadstoffemission erreicht werden. Die Einspritzmenge und die Einspritzdauer können dabei last- und/oder drehzahlabhängig erfolgen. Durch die Temperatur des noch im Zylinder 2 vorhandenen Abgases sowie den Kompressionsdruck des Kolbens 3 kann das Kraftstoff-Abgas-Frischluft-Gemisch auf seine Selbstzündtemperatur erhitzt werden. Insbesondere jedoch kann das Kraftstoff-Abgas-Frischluft-Gemisch nahezu auf seine Selbstzündtemperatur erhitzt und mittels Raumzündung, beispielsweise mittels Einstrahlung von Mikrowellen, gezündet werden.Due to the central arrangement of the injection nozzle 7 in the cylinder head 5 and central injection of the fuel 13 this is optimal in the combustion chamber 8th distributed without the surrounding walls of the cylinder 2 to contact. According to the 3 is now the piston 3 shown shortly before reaching its top dead center OT, the combustion chamber 8th already greatly reduced and thus the exhaust gas fresh air-fuel mixture therein is already highly compressed. At this stage, the vaporized fuel mix 13 , the exhaust gas in the exhaust zone 10 as well as the rotating fresh air 9 to a homogeneous mixture before the piston 3 reaches the top dead center OT and thus the ignition timing. The injection of fuel 13 may continue even at this stage or stage, but must be terminated prematurely for homogenization prior to ignition. By this homogeneous mixing of the fuel 13 , the exhaust gas and the rotating fresh air 9 a particularly good combustion and thus a low pollutant emission can be achieved. The injection quantity and the duration of injection can be load- and / or speed-dependent. By the temperature of the still in the cylinder 2 existing exhaust gas and the compression pressure of the piston 3 The fuel-exhaust gas fresh air mixture can be heated to its auto-ignition temperature. In particular, however, the fuel-exhaust-fresh air mixture can be heated almost to its autoignition temperature and ignited by means of space ignition, for example by means of irradiation of microwaves.

Betrachtet man die 4, so kann man die Bewegung des Kolbens zwischen dem oberen Totpunkt OT über dem unteren Totpunkt UT und wieder zum oberen Totpunkt OT verfolgen. An eine Verbrennungsphase 15 schließen sich dabei eine Ladungswechselphase 16 sowie eine Kompressionsphase 17 an. Die Verbrennungsphase 15 wird dabei auch als Expansionsphase bezeichnet. Zum Beginn der Ladungswechselphase 16 erfolgt dabei noch vor Erreichen des unteren Totpunkts UT des Kolbens 3 ein Öffnen des Ventils 12, was als Auslassöffnung AÖ bezeichnet ist. Wenig später erfolgt das Öffnen der Einlassöffnung 4, was als Einlassöffnung EÖ bezeichnet ist. In gleicher Weise erfolgt nach Überschreiten des unteren Totpunkts UT ein Schließen der Einlassöffnung 4, was als Einlassschließung ES bezeichnet ist, und anschließend ein Schließen der Auslassöffnung 6, was als Auslassschließung AS bezeichnet ist. Zwischen dem Auslassöffnen AÖ und dem Auslassschließen AS kann eine variable Auslasssteuerzeit 18 sowie eine variable Einlassöffnungsfläche 19 als auch eine variable Auslassöffnungsfläche 20 liegen.Looking at the 4 , so you can follow the movement of the piston between the top dead center OT over the bottom dead center UT and back to the top dead center OT. To a combustion phase 15 close a charge change phase 16 as well as a compression phase 17 at. The combustion phase 15 is also referred to as an expansion phase. At the beginning of the charge change phase 16 takes place before reaching the bottom dead center UT of the piston 3 an opening of the valve 12 , which is referred to as outlet opening AÖ. A little later, the opening of the inlet opening takes place 4 , which is referred to as inlet opening EÖ. In the same way, when the bottom dead center UT is exceeded, the inlet opening closes 4 , which is referred to as inlet closure ES, and then closing the outlet opening 6 , which is referred to as outlet closure AS. Between the exhaust opening AÖ and the exhaust closing AS, a variable exhaust timing may be provided 18 and a variable inlet opening area 19 as well as a variable outlet opening area 20 lie.

Generell kann mit dem erfindungsgemäßen Zweitaktmotor 1 bzw. dem zugehörigen erfindungsgemäßen Betriebsverfahren eine homogene Gemischbildung und damit eine saubere und leistungsstarke Verbrennung des Gemischs erreicht werden, sowie ebenfalls eine reduzierte Schadstoffemission.Generally, with the two-stroke engine according to the invention 1 or the associated operating method according to the invention a homogeneous mixture formation and thus a clean and powerful combustion of the mixture can be achieved, as well as a reduced emission of pollutants.

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Claims (9)

Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor (1), bei dem – an einem unteren Totpunkt (UT) eines in einem Zylinder (2) oszillierenden Kolbens (3), Frischluft (9) über eine in einer Zylinderwandung vorgesehene Einlassöffnung (4) rotierend einströmt, – die einströmende Frischluft (9) einen Teil vom Abgas über eine im Zylinderkopf (5) angeordnete Auslassöffnung (6) verdrängt, – nach dem Schließen der Ein- und Auslassöffnung (4, 6) ein zentrales Einspritzen von Kraftstoff (13) durch eine zentral im Zylinderkopf angeordnete (Einspritz-)Düse (7) erfolgt, – sich der eingespritzte Kraftstoff (13) zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas vermischt und aufgrund dessen Temperatur verdampft, – sich der verdampfte Kraftstoff (13), das Abgas und die rotierende Frischluft (9) vermischen, bevor der Kolben (3) den oberen Totpunkt (OT) und damit den Zündzeitpunkt erreicht.Operating method for a two-stroke engine ( 1 ), in which - at a bottom dead center (UT) one in a cylinder (UT) 2 ) oscillating piston ( 3 ), Fresh air ( 9 ) via a provided in a cylinder wall inlet opening ( 4 ) flows in rotating, - the incoming fresh air ( 9 ) a part of the exhaust gas via a in the cylinder head ( 5 ) arranged outlet opening ( 6 ), - after closing the inlet and outlet ( 4 . 6 ) a central injection of fuel ( 13 ) by a (injection) nozzle arranged centrally in the cylinder head ( 7 ), - the injected fuel ( 13 ) first mixed with the remaining exhaust gas and evaporated due to its temperature, - the evaporated fuel ( 13 ), the exhaust gas and the rotating fresh air ( 9 ) before the piston ( 3 ) reaches the top dead center (TDC) and thus the ignition timing. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzen von Kraftstoff (13) bis unmittelbar vor dem Erreichen des Zündzeitpunkts erfolgt.Operating method according to claim 1, characterized in that an injection of fuel ( 13 ) until just before reaching the ignition timing. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzmenge und eine Einspritzdauer last- und/oder drehzahlabhängig erfolgt.Operating method according to claim 1 or 2, characterized in that an injection quantity and an injection duration load and / or speed-dependent. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Temperatur des noch im Zylinder (2) vorhandenen Abgases und dem Kompressionsdruck des Kolbens (3) das Kraftstoff-Abgas-Luft-Gemisch nahezu auf seine Selbstzündtemperatur erhitzt wird.Operating method according to one of claims 1 to 3, characterized in that by the temperature of the still in the cylinder ( 2 ) existing exhaust gas and the compression pressure of the piston ( 3 ) the fuel-exhaust gas-air mixture is heated to almost its autoignition temperature. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kompressionsphase (17) des Kolbens (3) eine Ein- oder eine Mehrfacheinspritzung an Kraftstoff (13) erfolgt.Operating method according to one of claims 1 to 4, characterized in that during the compression phase ( 17 ) of the piston ( 3 ) a single or a multiple injection of fuel ( 13 ) he follows. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff (13) derart eingespritzt wird, dass er nicht mit der Zylinderwandung in Kontakt tritt.Operating method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fuel ( 13 ) is injected in such a way that it does not come into contact with the cylinder wall. Mit einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 betriebener Zweitaktmotor (1), mit – einem in einem Zylinder (2) oszillierenden Kolben (3), – einer Einlassöffnung (4) zur Frischluftzufuhr, die in einer Zylinderwandung vorgesehen ist, – einer im Zylinderkopf (5) angeordneten Auslassöffnung (6), – einer zentral im Zylinderkopf (5) angeordneten (Einspritz-)Düse (7).With a method of operation according to one of claims 1 to 6 operated two-stroke engine ( 1 ), with - one in a cylinder ( 2 ) oscillating piston ( 3 ), - an inlet opening ( 4 ) to the fresh air supply, which is provided in a cylinder wall, - one in the cylinder head ( 5 ) arranged outlet opening ( 6 ), - one centrally in the cylinder head ( 5 ) arranged (injection) nozzle ( 7 ). Zweitaktmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) zum Brennraum (8) hin kegelförmig ausgebildet ist.Two-stroke engine according to claim 7, characterized in that the piston ( 3 ) to the combustion chamber ( 8th ) is conically shaped. Zweitaktmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) derart ausgebildet ist, dass die Frischluft (9) mit einem Drall in den Zylinder (2) einströmt.Two-stroke engine according to claim 7 or 8, characterized in that the inlet opening ( 4 ) is designed such that the fresh air ( 9 ) with a twist in the cylinder ( 2 ) flows in.
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