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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff für Verbrennungsmotoren und insbesondere eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende (Hubkolben) Brennkraftmaschine.
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Die Kraftstoffeinspritzung ist wichtig für alle Bauarten der Verbrennungsmotoren. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt direkt oder indirekt in den Brennraum einer nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Brennkraftmaschine.
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Im Stand der Technik ist die Direkteinspritzung und auch die indirekte Kraftstoffeinspritzung bekannt. Mit der Direkteinspritzung die ganze Kraftstoffmenge in den Hauptbrennraum erfolgt, im welchen die Gemischbildung und auch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches sich verwirklicht. Sehr ähnlich läuft auch ein Verbrennungsmotor mit der Saugrohreinspritzung. Mit diesem Verfahren der indirekten Einspritzung wird der Kraftstoff in das Saugrohr des Verbrennungsmotors eingespritzt und dann vom Kolben mit der Luft in den Haupt-brennraum angesaugt, im welchem die Verbrennung erfolgt.
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Bekannt ist auch die Vorkammereinspritzung oder Wirbelkammereinspritzung. In diesem Verfahren der Kraftstoffeinspritzung ist ein Brennraum in Hauptbrennraum und eine Vorkammer unterteilt. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt in die Vorkammer, deren Größe von 35 bis 40 % des Hauptbrennraums entspricht und wo auch die Verbrennung von Luft-KraftstoffGemisch beginnt.
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Die Expansion drückt den restlichen Kraftstoff in den Hauptbrennraum, wo auch die Hauptverbrennung erfolgt. Bekannt ist auch ein Zündkammerverfahren für die Benzineinspritzung, deren Größe nur von 2 % des Hauptbrennraums entspricht. Die Zündkammer für die Kraftstoffeinspritzung ist sehr klein und durch diese Kammer eine sichere Zündung des armen Luft- KraftstoffGemisches im Hauptbrennraum erfolgt. Für die Leistung des Verbrennungsmotors ist nicht nur die Einspritzung von Kraftstoff wichtig, sondern (außer anderem) auch die Ansauglufttemperatur im Einlasskanal. Wenn diese Temperatur kleiner ist, ist der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors größer.
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Im Stand der Technik ist bekannt (
WO 002000070213 A1 ) ein Verbrennungsmotor mit der Einlasskanaleinspritzung von Kraftstoff, im welchen die Ladeluft mit dem Venturi-Effekt im Einlasskanal unterkühlt ist. Die Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal (-20 °C), die Frühzündung des Gemisches (Luft + Kraftstoff) im Brennraum erniedrigt. Ermöglicht dem Verbrennungsmotor mit größerem Verdichtungsverhältnis arbeiten, die Energie aus dem Kraftstoff bei der Verbrennung besser ausnutzen und mit keinem Kraftstoffmehrverbrauch, die Leistung um 200 % zu erhöhen, im Vergleich mit der ähnlichen Motorbauart, mit keiner Unterkühlung der Ladeluft. Durch die hohe Motorleistung, ist aber diese Technologie anspruchsvoll für die Konstruktion des Verbrennungsmotors, damit die teurere Motorenbauteile (technische Keramik) sind notwendig und es ist mit höheren Anschaffungskosten verbunden. Diese Motorbauart ist vor allem für die Rennfahrzeuge geeignet. Außerdem die Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal in Verbindung mit der Einlasskanaleinspritzung (oder mit der Direkteinspritzung), keine deutliche Kraftstoffeinsparung ermöglicht.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine verbesserte Brennkraftmaschine anzugeben, insbesondere eine Brennkraftmaschine anzugeben, mit welcher eine Kraftstoffeinsparung erreicht werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Brennkraftmaschine, in welcher die Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal in Verbindung mit der Einlasskanaleinspritzung (oder mit der Direkteinspritzung) eine Leistungssteigerung um 200 % ermöglicht, durch die Einrichtung der Kraftstoffeinspritzung, diese hohe Leistung um 67 % zu vermindern, in diesem Verfahren die Belastung der Brennkraftmaschine zu reduzieren und die Kraftstoffeinsparung bis zu 70 % zu erreichen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende (Hubkolben-)Brennkraftmaschine einen Turbolader, welcher Ladeluft mit einem Druck von mehr als einer Atmosphäre in einer Ladeluftleitung bereitstellt, und eine Drosselklappe, welche die Ladeluft drosselt, um somit den Venturi-Effekt für die Unterkühlung der Ladeluft in einem Einlasskanal zu erreichen. Gemäß der Erfindung nach dem ersten Aspekt ist die Brennkraftmaschine für die Kraftstoffeinspritzung pro Zylinder im Zylinderkopf mit einer Wirbelkammer ausgestattet, deren Größe oder Volumen mindestens 5 %, insbesondere 5 % bis 15 %, insbesondere vorzugsweise etwa 12 % der Größe oder des Volumens des Hauptbrennraums entspricht. Die Größe der Wirbelkammer im Zylinderkopf kann auch größer sein als 12 % des Hauptbrennraums (zum Beispiel 15 % oder auch mehr als 15%).
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Diese Wirbelkammer kann für die Benzineinspritzung mit einer Einspritzdüse und mit einer Zündkerze ausgestattet sein. Für die Dieseleinspritzung kann eine Einspritzdüse und eine Glühkerze in der Wirbelkammer vorgesehen sein. Die Wirbelkammer und ein Hauptbrennraum kann ein Schusskanal miteinander verbinden, durch ihn pflanzt sich die in der Wirbelkammer gestartete Verbrennung in den Hauptbrennraum fort. Die Kraftstoffeinspritzung in die kleine Wirbelkammer ermöglicht auch eine kleine Kraftstoffmenge pro Zylinder zuverlässig zu zünden, weil das Gemisch (Luft + Kraftstoff) in der Wirbelkammer und die Ladeluft im Hauptbrennraum vor der Zündung optimal abgetrennt sind. Mit der Einspritzung von Kraftstoff in die Wirbelkammer (deren Größe ca. 12 % des Hauptbrennraums entspricht), erfolgt in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors 4 Mal weniger des Kraftstoffs, damit ist die Leistung des Verbrennungsmotors 3 Mal kleiner, im Vergleich mit dem Verbrennungsmotor des gleichen Hubraums, mit der Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal (bis zu -20 °C) und mit der Einlasskanaleinspritzung (oder Direkteinspritzung von Kraftstoff). Die Kraftstoffeinspritzung in die kleine Wirbelkammer, ermöglicht die Belastung der Konstruktion im Verbrennungsmotor mit der Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal um 67 % zu vermindern und eine Kraftstoffeinsparung bis zu 70 % zu erreichen. Durch die Verminderung der Belastung der Motorkonstruktion um ca. 67 %, die teurere Motorenbauteile (zum Beispiel, die technische Keramik) sind nicht mehr notwendig. Die Herstellungskosten sind daher vergleichbar mit einer Brennkraftmaschine, welche mit keiner Unterkühlung der Ladeluft arbeitet und dadurch für einen Hersteller (Serienherstellung) besser zu akzeptieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach dem ersten Aspekt erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff nur in die Wirbelkammer, nicht jedoch in den Hauptbrennraum. Der Hauptbrennraum weist demzufolge keine Einspritzdüse sondern nur einen Ladeluft-Einlass mit dem zugehörigen Einlassventil auf.
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Gemäß einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach dem ersten Aspekt ist die Wirbelkammer ein der Hauptbrennkammer räumlich vorgelagerter Bereich, welcher die Form einer räumlichen Ausstülpung aufweisen kann. Dieser Bereich ist mit dem Hauptbrennraum durch einen (Schuss-)Kanal verbunden. Dieser Kanal erstreckt sich von einer Außenwand des Hauptbrennraums nach außen, also weg von dem Hauptbrennraum, und mündet in der Wirbelkammer.
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Gemäß einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach dem ersten Aspekt ist die Brennkraftmaschine und insbesondere der Ladeluftkühler, die Ladeluftleitung, und die Drosselklappe sowie deren Steuerung so ausgebildet, dass die Ladeluft im Einlasskanal auf eine Temperatur von bis zu -20°C abgekühlt werden kann.
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Nach der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine im Zylinderkopf auch mit zwei (oder mehreren) Wirbelkammern pro Zylinder ausgestattet. Jede Wirbelkammer ist größer als 3 % der Größe oder des Volumens des Hauptbrennraums, insbesondere so groß wie 3% bis 9%, insbesondere etwa 6 % des Hauptbrennraums. Das Volumen einer Wirbelkammer kann auch größer oder kleiner sein, (zum Beispiel ca. 8 % oder ca. 5 %) als 6 % des Hauptbrennraums.
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Mit zwei Wirbelkammern pro Zylinder erfolgt die Kraftstoffeinspritzung in der Teilbelastung beispielsweise nur in eine Wirbelkammer. In diesem Verfahren ist es möglich eine um 50 % kleinere Kraftstoffmenge pro Zylinder zuverlässig zu zünden, im Vergleich mit der Brennkraftmaschine nur mit einer Wirbelkammer pro Zylinder (deren Größe von ca. 12 % des Hauptbrennraums entspricht). In der Vollbelastung des Verbrennungsmotors erfolgt die Einspritzung vorzugsweise in beide Wirbelkammern. Jede Wirbelkammer ist mit dem Hauptbrennraum durch einen Schusskanal verbunden. Jede Wirbelkammer kann mit einer Einspritzdüse und mit einer Zündkerze ausgestattet sein (Benzineinspritzung) oder mit einer Einspritzdüse und mit einer Glühkerze (Dieseleinspritzung).
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Gemäß einer Ausführungsform ist auch bei der Variante mit zwei oder mehr Wirbelkammern vorgesehen, dass die Einspritzung von Kraftstoff nur in die Wirbelkammern erfolgt, nicht jedoch in den Hauptbrennraum. Auch hier weist der Hauptbrennraum also keine Einspritzdüse sondern nur einen Ladeluft-Einlass mit dem zugehörigen Einlassventil auf.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende (Hubkolben-)Brennkraftmaschine einen Turbolader, welcher Ladeluft mit einem Druck von mehr als einer Atmosphäre in einer Ladeluftleitung bereitstellt, und eine Drosselklappe, welche ausgebildet ist, die Ladeluft zu drosseln und somit den Venturi-Effekt für die Unterkühlung der Ladeluft in einem Einlasskanal zu erreichen, wobei ein Zylinderkopf einen Hauptbrennraum und eine mit diesem verbundene Wirbelkammer aufweist, wobei die Einspritzung von Kraftstoff nur in die Wirbelkammer, nicht jedoch in den Hauptbrennraum erfolgt.
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Demzufolge weist der Hauptbrennraum keine Einspritzdüse sondern nur einen Ladeluft-Einlass mit dem zugehörigen Einlassventil auf.
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Gemäß einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach dem zweiten Aspekt ist die Brennkraftmaschine für die Kraftstoffeinspritzung pro Zylinder im Zylinderkopf mit einer Wirbelkammer ausgestattet, deren Größe oder Volumen mindestens 5 %, insbesondere 5 % bis 15 %, insbesondere vorzugsweise etwa 12 % der Größe oder des Volumens des Hauptbrennraums entspricht. Die Größe der Wirbelkammer im Zylinderkopf kann auch größer sein als 12 % des Hauptbrennraums (zum Beispiel 15 % oder auch mehr als 15%).
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Weitere Ausführungsformen einer Brennkraftmaschine des zweiten Aspekts können durch Kombination mit Ausführungsformen oder Merkmalen bereitgestellt werden, wie sie in dieser Anmeldung für eine Brennkraftmaschine nach dem ersten Aspekt beschrieben wurden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei jeweils anhand einer schematischen Darstellung der Brennraum einer Brennkraftmaschine veranschaulicht wird. Es zeigen:
- 1 eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende Brennkraftmaschine mit der Einlasskanaleinspritzung. (Der Stand der Technik).
- 2 die Brennkraftmaschine mit der Einlasskanaleinspritzung und mit der Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal für die Leistungssteigerung (Der Stand der Technik).
- 3 die Brennkraftmaschine mit der Unterkühlung der Ladeluft nach der Erfindung mit der Wirbelkammereinspritzung für die Kraftstoffeinsparung.
- 4 die Brennkraftmaschine mit zwei Wirbelkammern pro Zylinder.
- 5 die Brennkraftmaschine mit der Kombination der Einlasskanaleinspritzung und der Wirbelkammereinspritzung pro Zylinder.
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Gemäß 1 ist eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und mit der Turboaufladung veranschaulicht. Der mit dem Abgas 1 angetriebene Turbolader 2 presst (mit dem Überdruck 0,4 Bar in der Vollbelastung) die Ladeluft 3 durch den Ladeluftkühler 4 in die Ladeluftleitung 5. Die Drosselklappe 6 ist in der Vollbelastung des Verbrennungsmotors ganz geöffnet 7 (von 0 auf 100 %). Die Temperatur der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 ist mehr als 40°C. Die Einspritzung von Kraftstoff 8 erfolgt durch die Einspritzdüse 9 in den Einlasskanal 10 und dann wird vom Kolben 12 Luft 3 in den Hauptbrennraum 11 angesaugt, in welchem sich die Verbrennung verwirklicht. Das Verdichtungsverhältnis ist ± 9 : 1 (Benzineinspritzung). Eine Abgasnachbehandlung ist aus Umweltschutzgründen notwendig. Die Ein- und Auslassventile sind in allen Figuren als schwarze Flächen dargestellt und weisen keine Bezugszeichen auf.
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Gemäß 2 ist eine Brennkraftmaschine veranschaulicht, welche mit der Einlasskanaleinspritzung 9 (Benzin) und mit dem Venturi-Effekt für die Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 arbeitet. Der mit dem Abgas 1 angetriebene Turbolader 2 ist gebaut, mehr als eine Atmosphäre (Überdruck 2,8 Bar in der Vollbelastung) die Ladeluft 3 durch den Lade-luftkühler 4 und weiter in die Ladeluftleitung 5 zu verdichten. Die Arbeitsweise der Drosselklappe 6 ist, eine optimale Menge der Ladeluft 3 für die Gemischbildung in den Brennraum 11 zu bereitstellen, gleichzeitig ein Überdruck der Ladeluft 3 in der Ladeluftleitung 5 zu drosseln, um somit ein Druckunterschied der Ladeluft 3 zwischen der Ladeluftleitung 5 und dem Einlasskanal 10 zu erreichen. Im mittleren oder im oberen Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine, die Drossel-klappe 6 öffnet sich 7 (oder schließt sich) auch entsprechend dem Druck der Ladeluft 3 aus dem Turbolader 2. Wenn der Druck der Ladeluft 3 aus dem Turbolader 2 ist größer, wie ist für eine optimale Gemischbildung im Hauptbrennraum 11 notwendig, die Öffnung 7 der Drosselklappe 6 ist kleiner, um eine Drosselung zu erreichen, diesen unerwünschten Druck der Ladeluft 3 zu erniedrigen. Die kleinere Öffnung 7 (von 0 auf ca. 30 % in der Vollbelastung) der Drosselklappe 6, drosselt die Ladeluft 3 in der Ladeluftleitung 5. Damit ist der Druck der Ladeluft 3 in der Ladeluftleitung 5 größer und im Einlass-kanal 10 hinter der Drosselklappe 6 ist er kleiner. Mit diesem Druckunterschied der Ladeluft 3 erfolgt eine Geschwindigkeitserhöhung und gleichzeitig eine Temperaturabsenkung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10. In der Vollbelastung einer Brennkraftmaschine, die Temperatur der Ladeluft 3 in der Ladeluftleitung 5 ist ca. 45 °C und im Einlasskanal 10 -20 °C. Mit diesem Verfahren ist der Venturi-Effekt für die Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 erreicht. Die Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 (bis zu -20 °C), die Frühzündung des Gemisches (Luft 3 + Kraftstoff 8) im Hauptbrennbraum 11 erniedrigt. Dies ermöglicht der Brennkraftmaschine (Benzineinspritzung) mit größerem Verdichtungsverhältnis zu arbeiten (14 : 1), die Energie aus dem Kraftstoff 8 besser auszunutzen, die Leistung (mit keinem Kraftstoffmehrverbrauch) der Brennkraftmaschine um 200 % zu erhöhen, im Vergleich mit der ähnlichen Motorbauart, mit keiner Unterkühlung der Ladeluft 3 (1). Für die Brennkraftmaschine gemäß 2 ist keine Wasserkühlung notwendig. Durch die (pseudo-)adiabatische Verbrennung mit der Unterkühlung der Ladeluft 3 erfolgen (fast) keine Schadstoffemissionen im Abgas. Ein Katalysator und ein Abgasfilter (GPF) sind nicht notwendig. Aber wegen der hohen Leistung sind viele Teile der Brennkraftmaschine hochbelastet und diese müssen deshalb aus Keramikwerkstoffen, insbesondere technischer Keramik, hergestellt sein. Es ist mit hohen Anschaffungskosten verbunden und damit für eine Serienherstellung unrentabel.
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Gemäß 3 ist nach der Erfindung eine Brennkraftmaschine veranschaulicht, welche mit der Einspritzung von Kraftstoff 8 in die Wirbelkammer 13 und mit der Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 arbeitet. Der mit dem Abgas 1 angetriebene Turbolader 2 presst mit dem Druck von mehr als einer Atmosphäre (Überdruck 2,8 Bar in der Vollbelastung) die Ladeluft 3 durch den Ladeluftkühler 4 in die Ladeluftleitung 5. Die Arbeitsweise der Drosselklappe 6 ist (identisch, wie gemäß 2), eine optimale Menge der Ladeluft 3 in den Brennraum 11 zu bereitstellen, gleichzeitig ein Überdruck der Ladeluft 3 in der Ladeluftleitung 5 zu drosseln, um somit ein Druckunterschied der Ladeluft 3 zwischen der Ladeluftleitung 5 und dem Einlasskanal 10 zu erreichen. Im mittleren, oder im oberen Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine ist der Druck der Ladeluft 3 aus dem Turbolader 2 in der Ladeluftleitung 5 größer, wie ist in den Hauptbrennraum 11 notwendig, daher die Öffnung 7 der Drosselklappe 6 ist kleiner, um eine Drosselung zu erreichen, diesen unerwünschten Druck der Ladeluft 3, im Einlasskanal 10 zu erniedrigen. Die kleinere Öffnung 7 (von 0 auf ca. 30 % in der Vollbelastung) der Drosselklappe 6 drosselt in der Ladeluftleitung 5 die Ladeluft 3. Der Druck der Ladeluft 3 in der Ladeluftleitung 5 ist dadurch größer und im Einlasskanal 10 hinter der Drosselklappe 6 ist er kleiner. Die Folge ist eine Geschwindigkeitserhöhung und eine Temperaturabsenkung (Unterkühlung) der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10. Die Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 (bis zu -20°C in der Vollbelastung), dadurch mit dem Venturi-Effekt ist erreicht.
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Erfindungsgemäß ist der Hauptbrennraum 11 der Brennkraftmaschine mit einer Wirbelkammer 13 für die Einspritzung von Kraftstoff 8 ausgestattet, deren Größe in etwa 12% des Hauptbrennraums 11 entspricht. Die Wirbelkammer 13 ist für die Benzineinspritzung mit der Einspritzdüse 14 und mit der Zündkerze 15 ausgestattet. Die Wirbelkammer 13 und der Hauptbrennraum 11 verbindet ein Schusskanal 16, durch ihn pflanzt sich die in der Wirbelkammer 13 gestartete Verbrennung in den Hauptbrennraum 11 fort. Durch die Einspritzdüse 14 in der Wirbelkammer 13 erfolgt keine Einspritzung von Kraftstoff 8 in den Hauptbrennbraum 11. In der Vollbelastung der Brennkraftmaschine schafft die Einspritzdüse 14 in der Wirbelkammer 13 ein fettes Gemisch (1 : 8). Das fette Gemisch (Kraftstoff 8 + Luft 3) kann sich sequentiell abmagern, bis zum stöchiometrischen Gemisch (1 : 14,7) in der Teilbelastung. Diese sequentielle Gemischabmagerung (von 1:8 bis zu 1:14,7) oder die Gemischanreicherung (von 1:14,7 bis zu 1:8) in der Wirbelkammer 13, ermöglicht der Brennkraftmaschine auch in der Teilbelastung mit größerem Verdichtungsverhältnis zu arbeiten. Weil die Verbrennung von Kraftstoff 8 in der Wirbelkammer 13 (deren Größe in etwa 12 % des Hauptbrennraums 11 entspricht) erfolgt durch die Einspritzdüse 14, 4 Mal weniger des Kraftstoffs 8, die Leistung der Brennkraftmaschine ist damit 3 Mal kleiner, im Vergleich mit der ähnlichen Motorbauart mit der Einlasskanaleinspritzung 9 und mit der Unterkühlung der Ladeluft 3 (2), aber die Motorleistung ist vergleichbar mit der ähnlichen Motorbauart mit keiner Unterkühlung der Ladeluft 3 (1). Weil durch die Einspritzung von Kraftstoff 8 in die Wirbelkammer 13 der Kraftstoffverbrauch 4 Mal kleiner ist, ist die Temperaturbelastung des Hauptbrennraums 11 bis zu 40 % kleiner, im Vergleich mit der Einlasskanaleinspritzung 9 (2). In diesem Verfahren wird die Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 (bis zu -20°C), die Frühzündung des Gemisches (Luft 3 + Kraftstoff 8) in der Wirbelkammer 13 noch mehr erniedrigt, ermöglicht damit der Brennkraftmaschine mit größerem Verdichtungsverhältnis (bis zu 16 : 1) (Benzineinspritzung) zu arbeiten und den Abgasausstoß (CO2) 4 Mal zu vermindern, im Vergleich mit einer Brennkraftmaschine gemäß 2.
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Gemäß 4 ist eine Brennkraftmaschine veranschaulicht, in welcher die Ladeluft 3 mit dem Venturi-Effekt unterkühlt wird (identisch wie gemäß 3) und welche für die Einspritzung von Kraftstoff 8 mit zwei identischen Wirbelkammern 17, 17' pro Hauptbrennraum 11 ausgestattet ist. Jede Wirbelkammer 17 und 17' ist so groß wie etwa 6 % des Hauptbrennraums 11. Das Volumen der Wirbelkammer 17 oder 17' kann auch größer oder kleiner sein, (zum Beispiel ca. 8 % oder ca. 5 %) als 6 % des Hauptbrennraums 11. Die Wirbelkammer 17 ist im Zylinderkopf mit einer Einspritzdüse 14 und einer Zündkerze 15 ausgestattet, identisch auch die Wirbelkammer 17', mit einer Einspritzdüse 14' und einer Zündkerze 15' (Benzineinspritzung). In der Vollbelastung des Verbrennungsmotors erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff 8 in die beiden Wirbelkammern 17, 17', in welchen die Einspritzdüsen 14 und 14' ein fettes Gemisch schaffen. In der Teilbelastung der Brennkraftmaschine, erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff 8 nur in eine Wirbelkammer 17, aber vorzugsweise abwechselnd. Erfindungsgemäß (4A) erfolgt für einen Arbeitszyklus des Kolbens 12 (4-Takte) die Einspritzung des Kraftstoffs 8 durch die Einspritzdüse 14 nur in die Wirbelkammer 17 und für den folgenden Arbeitszyklus des Kolbens 12 (4-Takte) (4B), erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffs 8 durch die Einspritzdüse 14' nur in die Wirbelkammer 17'. Die abwechselnde Einspritzung von Kraftstoff 8 ermöglicht eine bessere Abkühlung der Wirbelkammern 17 und 17' im Zylinderkopf. Damit kann der Kolben 12 mit größerem Verdichtungsverhältnis arbeiten. Die Einspritzung von Kraftstoff 8 nur in eine Wirbelkammer 17 oder 17' (deren Größe etwa 6 % des Hauptbrennraums 11 entspricht), ermöglicht in der Niederlast der Brennkraftmaschine, um 50 % kleinere Kraftstoffmenge 8 zuverlässig zu zünden, im Vergleich mit der Brennkraftmaschine, welche nur mit einer Wirbelkammer 13 pro Hauptbrennraum 11 ausgestattet ist (3).
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Gemäß 5 ist eine Brennkraftmaschine veranschaulicht, welche mit der Unterkühlung der Ladeluft 3 im Einlasskanal 10 arbeitet (die Unterkühlung ähnlich wie gemäß 2), in Verbindung mit der Kombination der Einlasskanaleinspritzung 9 und der Einspritzung von Kraftstoff 8 in die Wirbelkammer 13 deren Größe 12 % des Hauptbrennraums 11 entspricht. Für die (sehr) hohe Leistung der Brennkraftmaschine (5A), erfolgt 20 % des Kraftstoffs 8 in die Wirbelkammer 13 und gleichzeitig 80 % des Kraftstoffs 8 durch die Einlasskanaleinspritzung 9. Für die Kraftstoffeinsparung (in der Teilbelastung) (5B) erfolgt nur 25 % von Kraftstoff 8 durch die Einspritzdüse 14, nur in die Wirbelkammer 13. Diese Kombination der Einspritzung von Kraftstoff 8 in die Wirbelkammer 13 und der Einlasskanaleinspritzung 9 ermöglicht die hohe Leistung oder die Kraftstoffeinsparung im Verbrennungsmotor nach Bedarf zu erreichen. Diese Kombination ist aber anspruchsvoll für die Belastung der Konstruktion der Brennkraftmaschine, wegen der hohen Motorleistung (wie gemäß 2). Der Vorteil aber gegen 2 (Stand der Technik) ist, dass wenn die Einspritzung von Kraftstoff 8 nur in die Wirbelkammer 13 erfolgt, ist der Verbrennungsmotor sparsam und durch die zusätzliche Einlasskanaleinspritzung 9 steht eine hohe Motorleistung zur Verfügung.
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Die Einrichtung der Kraftstoffeinspritzung in die Wirbelkammer, deren Größe ca. 12 % des Hauptbrennraums entspricht, ist vor allem für die Verbrennungsmotoren geeignet, welche mit dem Venturi-Effekt die Unterkühlung der Ladeluft im Einlasskanal bis zu -20 °C erreichen. Diese Technologie ermöglicht:
- - Eine Kraftstoffeinsparung bis zu 70 % zu erreichen (im Vergleich mit der 1 oder 2, Stand der Technik) .
- - Eine Verminderung der Belastung der Motorkonstruktion um 67 % (im Vergleich mit der 2). Dadurch sind die teureren Materialen (zum Beispiel, die technische Keramik) nicht mehr notwendig.
- - Eine Verminderung der Abgasemissionen (CO2) um 75 % (im Vergleich mit der 2) .
- - Eine Abgasnachbehandlung aus Umweltschutzgründen ist nicht notwendig.
(im Vergleich mit der 1) .
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 002000070213 A1 [0006]