DE1806764A1

DE1806764A1 - Verbrennungsmotor und unter Verwendung eines diffusen Gemisches und Zusatzluft durchgefuehrtes Verbrennungsverfahren

Info

Publication number: DE1806764A1
Application number: DE19681806764
Authority: DE
Inventors: Von Seggern Ernest Alfred; Von Seggern Henry Erwin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-11-14
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1969-07-17
Also published as: US3418981A; FR96068E

Description

Ernest Alfred von SEGGERN, Burbank,Californien (U.S.A.) Henry Erwin von SEGGERN, Escondido, Californien(U.S.A.) Verbrennungsmotor und unter Verwendung eines diffusen Gemisches und Zusatzluft durchgeführtes Verbrennuagsverfahren.
Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 17 51 898.8) Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren von der Art, bei welchen zur Durchführung des Verbrennungsvorgange,s Zusatzluft verwendet wird und die einzelnen Chargen dem Zylinder in Form zweier getrennter Phasen zugeführt werden. Die eine Phase besteht hierbei aus einem hinreichend weit angereicherten, vorzugsweise stöchiometrischen Brennstoff-Luftgemisch, das gezündet werden kann, während die andere Phase Luft enthält und aus einem weniger stark angereicherten Gemisch oder aus Luft allein besteht, wobei die Zündung durch Funkengebung erfolgt und die Dichte der einzelnen Chargen jeweils nach Belieben unterschiedlich steuerbar ist.
Die Schichtung der beiden Phasen erfolgt in zwei Stufen. Die erste Stufe findet dabei während des Ansaugtaktes und während des grössten Teiles des Kompressionstaktes innerhalb dee Zylinders, und die zweite Stufe in der Verbrennungskammer statt. Während der ersten Stufe wird das Brennstoff-Luftgemisch derart gelenkt, dass es umfangsseitig um den Zylinder zirkuliert, während die Luft sich etwa entlang der Längsachse des Zylinders innerhalb des zirkulierenden 3rennstoff-Luftgemisches befindet.
In der zweiten Stufe wird das zirkulierende Gemisch durch eine geringfügige Verschiebebewegung des Kolbens im Bereich seiner Aussenkante in Richtung auf die Mittelachse des Zylinders zu verschoben, wodurch die im Axialbereich befindliche Luft nach unten gelangt, so dass die Luft nunmehr zwischen der Oberseite des Kolbens und dem Brennstoffgemisch liegt, wobei aber noch immer eine Schichtung vorhanden ist. Dann wird das Gemisch gezündet und verbrennt teilweise als stöchiometrisches Gemisch, bevor die durch die Explosion ausgelöste Kraft eine Vermischung der Luft und der brennenden Gase bewirkt, die sich etwa zu demjenigen Zeitpunkt einstellt, an dem innerhalb der Verbrennungskammer die höchsten Temperatur- und Druckbedingungen gegeben sind.
Der Verbrennungsvorgang wird erst dann durch die Luft zu Ende geführt, wenn zwar der grösste Teil des Verbrennungsvorganges bereits stattgefunden hat, aber noch bevor der eigentliche Antriebshub richtig einsetzt. Dadurch wird sowohl eine rasche als auch eine saubere Verbrennung mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad und ohne Nachbrand erreicht.
Eine Zirkulationsbewegung der in Schichten unterteilten Charge um die Längsachse des Zylinders ist bereits aus der amerikanischen Patentschrift Nr. 1 825 817 bekannt, jedoch geht diese Offenbarung nur dahin, dass die Luft um dasrn der Mitte befindliche Brennstoffgemisch zirkuliert. Bei dem nachstehend beschriebenen Verfahren zirkuliert das Gemisch demgegenüber um eine in der Mitte befindliche Luftphase. Außerdem bezieht sich die vorgenannte Patentschrift nur auf die Stufe 1 und die neuartigen Merkmale der Stufe 2 werden durch keinerlei Vorveröffentlichungen vorweggenommen. Die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung sind lediglich auf die neuartige Verfahrensstufe 2 gerichtet.
Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Betrieb von Motoren der vorstehend beschriebenen Art geschaffen, dessen besonderes Merkmal darin besteht, dass schichtweise voneinander getrennte Phasen aus einem 3renzstoff-Luftgemisch und aus Zusatzluft in der Verbrennungskammer solange voneinander getrennt gehalten werden, bis die Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches eingeleitet worden ist, und dass sie dann durch die bei der Verbrennung wirksam werdende Kraft erst dann miteinander vermischt werden, wenn die Spitzentemperaturen und -druckwerte im wesentlichen erreicht sind, so dass ein in zwei Stufen ablaufender Brennvorgang erzielt wird, bei dem auf die anfängliche stöchiometrische Verbrennung zur Beendung der Umsetzung ein magerer Verbrennungsvorgang folgt. Desweiteren wird mit der Erfindung ein Verbrennungsmotor der beschriebenen Art geschaffen, der sich besonders dadurch-auszeichnet, dass in dem Zylinder zunächst eine umfangsseitig umlaufende Zirkulationsbewegung des Brennstoff-Luftgemisches um die im Axialbereich befindliche Luftphase herbeigeführt wird und etwa gegen Ende des Kompressionstaktes das umfangsseitig zirkulierende Brennstoff-Luftgemisch nach innen in Richtung auf die Mittelachse zu verschoben wird, was zur Folge hat, dass sich die Luftphase entlang der Achse in Richtung auf den Kolben zu verschiebt, während sich das Gemisch in dem der Zündkerze benachbarren Bereich ansammelt.
Im allgemeinen kann mit Hilfe der Erfindung bei allen Betriebsbedingungen eines Motors, insbesondere bei Teilbelastung, im Leerlauf und bei Verlangsamung der Motorgeschwindigkeit, d.h. also auch unter den für eine Verbrennung ungünstigsten Bedingungen, eine saubere und geruchlose Verbrennung erreicht werden.
Die Erfindung sei nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 1-1 der, Figur 2, der eine vorzugsweise Ausführungsform eines mit mehreren Zylindern ausgestatteten Motors darstellt, der eine halbkugelförmige Verbrennungskammer mit schrägstehenden Ventilen besitzt, wobei die Doppeleinlassleitung nicht gezeigt ist; Figur 2 eine Draufsicht auf die Figur 1 entsprechend der Linie 2-2 der Figur 1 unter Darstellung der Brennstoffzuführung, der Doppelleitung und der Luftsteuerungseinrichtung; Figur 3 eine Ansicht nach der Linie 3-3 der Figur 1 unter Darstellung des Einlassventilsitzes und der Dreifachleitung nach Herausnahme des Einlassventils; Pigur 4 eine Schemadarstellung des Zylinders und des Zylinder kopfes, welche das Einströmen des Brennstoffgemisches und der Luft in den Zylinder veranschaulicht;und Figur 5 einen schematischen Schnitt nach der Linie 5-5 der Figur 2 durch die Verbrennungskammer, aus dem ersichtlich ist, wie die Zündkerze in bezug auf den in der Verbrennungskammer gegebenen Fliessweg der Gase angeordnet ist.
Bei dm in dsn Figuren 1. 2, 3? 4 und 5 gezeigten Motorhandelt es sich um einen Viertakt-Benzinmotor mit halbkugelförmiger Verbrennungskammer. Von diesem Motor sind zwei Zylinder eines mit einer Vielzahl von Zylindern ausgestatteten Motors gezeigt.
In einem Zylinderblock 10 ist eine Zylinderbohrung 11 mit einem darin hin und her bewegbaren Kolben 12 vorgesehen und dieser Zylinderblock 10 besitzt einen Zylinderkopf 13 mit einer KUhlwasserummantelung 14, jedoch können auch andere Kühlmittel Verwendung finden. In dem Zylinderkopf 13 ist eine im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildete Verbrennungskammer 15 ausgebildet, in der sich ausserdem auch die Ventilaitze iUr ein herkömmliches Einlassventil 16 und ein Auslassventil 17 befinden. Die üblichen Betätigungsvorrichtungen sind nicht gezeigt. Eine grosse Einlassleitung 18 führt zu dem Ventilsitz für das Einlassventil 16 und die Auslassleitung 19 schliesst sich an den Ventilsitz für das Ventil 17 an. Ausserdem ist auch noch eine kleinere Einlassleitung 20 vorgesehen, die entsprechend der Darstellung der Zeichnung parallel zur Leitung 18 verläuft und von dieser mit Ausnahme einer in der N Nähe des Einlassventile 16 befindlichen Stelle getrennt ist. dir Art und Weise, wie die beiden Leitungen am Ventilsitz 21 münden, ist im einzelnen in der Figur 3 veranschaulicht, welche den Ventilsitz ohne das Einlassventil zeigt.
Die Trennwandung 22 der beiden Leitungen liegt sehnenförmig über der kreisförmigen Öffnung des Ventilsitzes 21 und endet unmittelbar oberhalb der Rückseite 23 des Einlassventils 16.
Gegenüber der Trennwand 22 befindet sich eine weitere kleinere Trennwand 24, welche sich ebenfalls über die Kreisöffnung erstreckt und einen Durchlass 25 bildet. Dieser Durchlass führt zu einem dritten Ventil 26, das unter Zuhilfenahme ein und desselben (nicht gezeiegten) Betätigungsmechanismus mit dem Ventil 16 synchron geöffnet und geschlossen werden kann.
In die Verbrennungskammer 15 ragt an einer in bezug auf die Mittellinie des Zylinders leicht versetzt angeordneten Stelle eine Zündkerze 27 der üblichen Bauart hinein. Die Elektroden 67 sind bis unterhalb der Höhe der Kammerwandungen in die Verbrennungskammer 15 hineingeführt. Entsprechend der Darstellung der Zeichnungen besitzt der Kolben 12 einen kegelatumpfw förmig abgeschrägten Kolbenkopf 283 wodurch in Verbindung mit dein im Zylinderkopf 13 ausgebildeten halbkugelförmigen Hohlraum 29 in der Verbrennungskammer 15 umfangsseitig eine verhältnismässig offene Quetschzone geschaffen wird. Der in Figur 5 gezeigte Motor arbeitet Jedoch auch noch dann zuverlässig, wenn nur ein herkömmlicher Kolben mit flachem Kolbenkopf vorgesehen ist.
Die auslasseitigen Enden der Einlassleitungen 18 und 20 sind in bezug auf den Zylinder 11 tangential angeordnet, wie dies auch die Figur 2 veranschaulicht, und das Ende des dritten Durchlasses 25 mündet im wesentlichen in der Nähe der Mittelachse des Zylinders. Bei einem Motor mit mehreren Zylindern sind die einzelnen Leitungen 18 und 20 für die jeweiligen Zylinder in der herkömmlichen Weise mit Leitungen 30 bzw. 31 verbunden. Diese Leitungen 30 und 31 münden wiederum in einen Vergaser 32, der mit unabhängig voneinander arbeitenden Dresselventilen 35 und 34 versehen ist, die in einer nachstehend noch im einzelnen zu beschreibenden neuartigen Art und Weise betätigt werden.
In den einzelnen Zweigleitungen 18 sind in der Nähe der Einlassventile 16 jeweils gesonderte Hilfsdrosselventile 35 vorgesehen, die sämtlich über die Stangen 36 miteinander verbunden sind; mit dem grossen Drosselventil 33 sind sie ausserdem über eine Stange 36a verbunden, so dass sie sich alle gleichzeitig miteinander öffnen und schliessen lassen. Die einzelnen Luftzuleitungen 25 münden ausserhalb der Ventile 26 in eine gemeinsame Leitung 37 und sind ähnlich wie die Leitungen 30 und 31 abgezweigt. Am einlasseitigen Ende der Sammelleitung 37 befindet sich ein Luftsteuerungsventil 38, dessen Wirkungsweise mit der Wirkungsweise der Drosselventile 33 und 34 abgestimmt ist.
Bei voller Belastung arbeitet der Motor im wesentlichen wie ein herkömmlicher Benzinmotor, von dem er sich in seiner Wirkungsweise nur insofern unterscheidet, dass auch noch etwas Zusatzluft mit in den Zylinder eingefüllt wird. Während des Einsaugtaktes sind die Drosselventile 33 und 34 beide voll geöffnet, ebenso wie die Hilfadrosselventile 35 und das Luftsteuerungsventil 38. Vom Vergaser 32 her wird den Leitungen 30 und 31 ein im wesentlichen stöchiometrisches Brennstoff-Luftgemisch zugeführt, das von dort aus dann in die Zweigleitungen 18 und 20 gelangt. Durch diese letzteren wird das Gemisch d über das Ventil 16 in einen Doppels,piralstrom in den Zylinder II ein,geleitet, wie dies in Figur 4 durch die Pfeile 39 und 40 angedeutet ist. Gleichzeitig strömt die aus der Leitung 37 kommende Luft durch den Durchlass 25 im wesentlichen in einer zum Ventilstössei 42 parallelen Richtung nach unten und trifft auf der RUckseite 23 des Ventils 16 auf, von wo aus sie dann zum grössten Teil radial nach aussen und in Richtung auf die Mittelachse 41 des Zylinders 11 strömt, wobei ein Fliesskörper 43 gebildet wird. Die Luft sammelt sich d = dann am oberen Ende dieser Achse in der Nähe der Verbrennungskammer 15 in einer Phase an, deren Grösse im allgemeinen durch die gestrichelt Linien 44 tages deutet ist. Gleichzeitig werden die in dem Zylinder befindlichen restlichen Auspuffgase unter der gemeinsamen Wirkung des einströmenden Brennstoffgemisches und der gleichfalls einströmenden Luft entlang der Achse 41 in Richtung auf das untere Ende des Zylinders getrieben und bilden dabei eine Phase, deren Ausdehnung ganz allgemein durch die gestrichelte Linie 68 in Pigur 4 angedeutet ist.
Die Relativanordnung des Brennstoffgemisches, der Zusatzluft und der restlichen Auspuffgase bleibt während des Kompressionstaktes im wesentlichen unverändert, aber bevor es zur Zündung kommt wird das Strömungsbild insofern verändert, als es infolge des Einschiebens des Kolbens 12 in den halbkugelförmigen Hohlraum 29 zu einer gewissen Quetschwirkung kommt. Dabei wird das im Bereich der Zylinderwandung 11 zirkulierende 3rennstoffgemisch in Richtung auf den oberen mittleren Scheitelpunkt 45 der Verbrennungskammer verschoben, wobei es zu einer konvergierenden spiralförmigen Strömung kommt, wie dies durch den Pfeil 46 angezeigt wird, wodurch das Gemisch in die Nähe der Zündkerze 27 gelangt. Die in der Mitte befindliche Luftphase 44, die sich zuvor im Bereich des Scheitelpunktes 45 der Verbrennungskammer befand, wird dabei durch das sich vorschiebende Brennstoffgemisch aus ihrer ursprünglichen Stellung nach unten verschöben, wie dies durch die Pfeile 69 angedeutet ist, und sammelt sich derart im Mittelbereich der Kolbenoberseite an, dass sie eine Phase 47 unterhalb des Brennstoffgemisches bildet, während die Hauptmasss des umfangsseitig strömenden Brennstoffgemisches kurzfristig im und um den Scheitelpunkt 45 konzentriert wird, wenn es zur Zündung kommt.
Dann sammelt sich die konvergierende Spiralströmung und bildet einen langsam axial nach unten fliessenden Fliesskörper 70 (Bigur 5) entlang der Zylinderachse 41, während das im Winkel dazu wirksam werdende Kraftmomen:t des Gemisches weitgehend aufrecht erhalten bleibt und das Gemisch im Mittelbereich infolgedessen mit hoher Geschwindigkeit in eine Drehstromungsbewegung versetzt wird, die allgemein in Figur 1 durch den mit einem kleinen Radius eingezeichneten Kreis 71 angezeigt ist.
Wegen der Schwierigkeit der bildlichen Darstellung wurde in den Figuren nicht gezeigt, dass die Drehströmungsbewegung auch noch entlang der Bahn 70 (Figur 5) erhalten bleibt. Sobald Jedoch das herumwirbelnde Gemisch nach unten aus den konvergierenden Gemischströmungen im Bereich der konischen Verbrennungskammerwandungen austritt, kann es sich ohne weiteres ausdehnen und unter der Wirkung der auf das wirbelnde Gemisch einwirkenden Zentrifugalkräfte strömt es, wie durch die verschiedenen Teile 48 angedeutet ist, radial nach aussen. Der obere Pfeil zeigt dabei die anfängliche Ausdehnung und der untere PSeil die nachfolgende Ausdehnung an, da sich ein grösserer Teil des Gemisches innerhalb des konischen Raumes ansammelt, der sich unterhaib des durch das Gemisch gebildeten oberen konvergierenden Fliesskörpers 46 befindet.
Das sich mit einer verhältnismässig hohen Geschwindigkeit bewegende Gemisch wird dabei weitgehend in ein diffuses und in einem gewissen Gleichgewichtszustand befindliches Gemisch verwandelt, das sich unmittelbar unterhalb und innerhalb des aus dem Gemisch 46 gebildeten kegelförmig konvergierenden Strömungskörper 46 befindet. Be bildet somit eine Art Pufferkissen zwischen dem mit hoher Geschwindigkeit konvergierenden Gemisch im Bereich der im wesentlichen konisch verlaufenden Wandungen der halbkugelförmigen Verbrennungskammer 15 einerseits und dem Luftkissen 47 andererseits. Entsprechend der Darstellung der Pigur 5 sind die Elektroden 67 der Zündkerze 27 bis in diesen diffusen Pufferbereich geführt und in diesem Bereich wird auch der Verbrennungsvorgang eingeleitet. Der Fliesskörper 46 ist in Figur 5 als flache Projektion dargestellt, um auf diese Weise zu veranschaulichen, wie er zwischen den Elektroden 67 und der Wandung der Verbrennungskammer verläuft.
Nach der Zündung erfolgt ein (Einbruch) der brennenden Gase in die Zusatzluft und die Luft wird dadurch auf die höchstmögliche Temeratur,erhitzt' bevor sie sich mit diesen Gasen vermischt.
Dieser Vorgang erfolgt in einer einfachen robusten Verbrennungskammer, bei der ein minimaler Wärmeverlust und ein maximaler Wirkungsgrad gewährleistet ist und dieser Vorgang ist dabei so wirksam, dass er sofort einsetzt, selbst wenn der Motor mit einem Kaltstart angelassen wird. Es ist dies die einzige Kombination,durch welche im Antriebszyklus eine rasch vor sich gehende und wirksame Verbrennung bereits zu einem frühen Zeitpunkt erreicht wird, und die zudem eine saubere Verbrennung gewährleistet, bei der es im wesentlichen nicht zu einer Bildung von Kohlenstoffmonoxyd und unverbrannten Kohlenwasserstoffen kommt. Für diese "Zweistufenverbrennung" bei Verbrennungsmotoren gibt es nichts gleichwertiges.
Bei Teilbelastung und im Leerlauf arbeitet lediglich die kleine Zuleitung 20, so dass die Geschwindigkeit des in den Zylinder gelangenden Brennstoffgemisches selbst im Leerlaufzustand noch immer ausreicht, um in den Zylinder die gewünschte Zirkulationsbewegung herbeizuführen. Bei leichter Belatung und im Leerlauf sind deshalb die Drosselventile 33 und die Hilfsdrosselventile 35 vollständig geschlossen. Die Steuerung der Antriebskraft erfolgt lediglich über das kleine Drosselventil 34.
Eine typische Vaifichtung zur Betätigung des Motors ist in Bigur 2 veranschaulicht. Ein Drosselhebel 50 ist bei 51 schwenkbar angelenkt; dieser Drosselhebel 50 besitzt einen Arm 52, welcher an den Stangen T3 und 54 angreift, die ihrerseits,. wiederum die Drosselventile 34 und 33 betätigen. Eine Feder 55 hält das Drosselventil 33 ebenso wie die sämtlichen anderen Hilfsdrosselventile 35 normalerweise geschlossen. Der Arm 52 kann die Feder komprimieren und diese Drosselventile öffnen, indem s sich nach oben bewegt und dabei am Schulterbund 56 zur Anlage gelangt. Der Stab 53 ist durch eine Ausnehmung im Arm 52 hindurchgeführt und besitzt unterhalb des Armes 52 einen Schulterbund 57. Oberhalb des Armes stützt sich eine Feder 58 an einem Schulterbund 59 ab. Wird der Drosselhebel 50 nach rechts bewegt, so bewirkt er damit zunächst eine Öffnung des Drosselventils 34, indem. er der Kraft der Feder 58 entgegenwirkt und den Stab 53 nach oben bewegt. Sobald das Drosselventil 34 seine vollständig geöffnete Stellung erreicht hat, wird es an einer weiteren Bewegung dadurch gehindei, dass es an einem Anschlag 60 zur Anlage gelangt. An diesem Punkt gelangt der Arm 52 am Schulterbund 56 zur Anlage und bewirkt damit ein Öffnen des Drosselventils 33 entgegen der Wirkung der Feder 55, während gleichzeitig damit die Feder 58 komprimiert wird.
Bei voller Belastung sind beide Drosselventile vollständig geöffnet. Das Drosselventil 34 alleine liefert etwa ein Drittel der vollen Antriebskraft.
Die über das Drosselventil 38 in die Zylinder eingeleitete Zusatzluft steht in entsprechender Relation zur Drosselöffnung des Vergasers 32, so dass im Leerlauf in den Auspuffgasen etwa 3 % überschüssigen Sauerstoffs und bei voller Belastung etwa 1 bis 2 % überschüssigen Sauerstoffs vorhanden sind, jedoch kann auch mit größeren Sauerstoffuberschussmengen gearbeitet werden. Die Steuerung der Luftzuführung erfolgt unter Zuhilfenahme der in Figur 2 veranschaulichten Vorrichtung. Das Drosselventil 38 wird durch einen in seinem Mittelpunkt schwenkbar angelenkten Bügel 61 betätigt, wobei die Verbindung mit dem Drosselventil 34 über eine Stange 62 und die Verbindung mit dem Drosselventil 33 über eine Stange 63 hergestellt ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,bewirkt eine Öffnung des Drosselventils 34 auch eine teilweise Öffnung des Luftventils 38 und wenn im Anschluss hieran das Drosselventil 33 geöffnet wird, so hat dies zur Folge, dass sich das Luftventil 38 noch weiter öffnet und die jeweils benötigte Luftmenge einströmen lässt.
Bei mit einer Mehrzahl von Zylindern ausgestatteten Motoren sind an den auslasseitigen Enden der Luftzuleitung Luftventile 26 vorgesehen. Diese öffnen sich Jeweils zusammen mit dem entsprechenden Einlassventil 16 füreinen gegebenen Zylinder, so dass in die Brennstoffgemischleitung nur dann Luft einatromsa kann, wenn das in der Leitung befindliche Brennstoffgemisch seinerseits in den Zylinder einströmt. Dadurch wird verhindert, dass Luft in die Leitung gelangt und sich mit dem in der Leitung befindlichen Brennstoffgemisch derart vermischt, dass vor der Einführung desselben in den Zylinder ein mageres Brennstoffgemisch entsteht.
Gegebenenfalls kann in der kleineren Leitung 20 noch ein zusätzliches Hilfsdrosselventil 64 vorgesehen sein, das Uber die Stangen 65 derart mit dem Drosselventil 34 verbunden ist, dass es sich zusammen mit dem letzteren öffnet und schließt. Ausserdem kann dieses Ventil an einer Achse 66 auf der dem Ventil 16 zunächst liegenden Seite der Leitung 20 angebracht und derart ausgerichtet sein, dass es das durch das Ventil einströmende Gemisch in der Weise lenkt, dass es mit maximaler Strömungsgeschwindigkeit an den Wandungen des Zylinders entlangströmt und dadurch die Zirkulationsgeschwindigkeit im Zylinder auch dann zuverlässig aufrecht erhalten wird, wenn der Motor leerläuft.
Die einwandfreie Wirkungsweise des Motors beruht darauf, dass das Brennstoffgemisch und die Zusatzluft nach ihrem Eintritt in den Motor solange voneinander getrennt gehalten werden, bis der Verbrennungstorgang schon weitgehend fortgeschritten ist. Dies setzt eingangs die Trennung der beiden Phasen in der Einlassleitung, im Zylinder und in der Verbrennungskammer voraus und die beiden Phasen müssen dann während des Verbrennungsvorganges wieder zusammengeführt werden, und wenn diese Vorgänge entsprechend der vorstehenden Beschreibung richtig aufeinander abgestimmt werden, wird eine einwandfreie Wirkungsweise des Motors erzielt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors bei welchen beim Verbrennungsvorgang Zusatzluft zugefUhrt wird und bei dem die einzelnen in den Motorzylinder gelangenden Verbrennungschargen Jeweils in Form zweier getrennter Phasen vorliegen, von denen die eine aus einem Gemisch besteht, das hinreichend weit angereichert ist, so dass es durch einen Funken gezündet werden kann, während die andere Phase die Uberschussluft enthält, wobei die die Überschussluft enthaltende Phase während des Ansaugtaktes um eine zum Zylinder im wesentlichen koaxial verlaufende Achse angeordnet ist, während das Brennstoffgemisch derart geleitet wird, dass es an der Aussenseite der axialen Luftphase zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass das zirkulierende Brennstoffgemisch gegen Ende des Kompressionstaktes zu derart gelenkt wird, dass es spiralförmig in Richtung auf die Achse und um diese herum konvergiert und dabei einen Fliesskörper von in Axialrichtung begrenzter Dicke bildet, durch welchen derJenige Teil der axial verlaufenden Luftphase verdrängt wird, an dessen Stelle das Brennstoffgemisch gelangt, und dass diese beiden Phasen vor dem Zünden des Gemisches mindestens teilweise axial voneinander getrennt gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die die Überschussluft enthaltende, in axialer Richtung verlaufende Gasphase in einem teilweise umgrenzten Bereich befindet und das konvergierende Brennstoffgemisch derart in Richtung auf das am weitesten entfernte Ende dieses umgrenzten Bereiches gelenkt wird, dass es diese die Luft enthaltende Gasphase aus diesem Bereich in eine Stellung verdrängt, in welcher sie sich in unmittelbarem und unbehindertem Kontakt mit dem Brennstoffgemisch befindet.-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Uberschussluft enthaltende axial verlaufende Gasphase durch das Brennstoffgemisch entlang dieser Achse verdrängt und das Brennstoffgemisch derart geleitet wird, dass es sich von dieser Achse ausgehend radial in einer Ebene ausdehnt, welche im wesentlichen senkrecht zur Achse verläuft, wodurch es in dem Brennstoffgemisch zu einer Diffusionaverteilung kommt und sich zwischen dem konvergierenden Brennstoffgemischstrom und der die berschussluft enthaltenden verdrängten Gasphase eine aus einem verhältnismässig diffusen Gemisch bestehende Zone bildet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch an einer innerhalb des diffusen Gemischteiles befindlichen Stelle gezündet wird.

5. Verbrennungsmotor, bei dem bei dem Verbrennungsvorgang Luft im Überschuss zugeführt wird und die einzelnen Verbrennungschargen dem Zylinder in Form von zwei getrennten Phasen zugeführt werden, von denen die eine aus einem Gemisch besteht, welches hinreichend weit angereichert ist, so-dass es durch Funkengebung gezündet werden kann, während die andere Phase Luft enthält, und wobei eine Einlassleitung und ein Einlassventil für den Zylinder derart angeordnet sind, dass das Gemisch tangential in den Zylinder eingeführt und um die Längsmittelachse desselben in eine Zirkulationsbewegung.versetzt wird, während.eine zusätzliche Einlassleitung derart angeordnet ist, dass die die Überschussluft enthaltende Phase entlang der Zylinderachse in diesen einströmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbrennungskammer (15) eine umfangsseitig umlaufende Quetschzone (28, 29, 13) und einen Kolben (12) aufweist, welcher sich dieser Zone etwa gegen Ende des Kompressionstaktes nähert (46) und dabei das zirkulierende Gemisch (39, 40) von der Umfangsseite des Zylinders (11) in Richtung zur Achae (41) des Zylinders verdrängt, was eine Verschiebung (69) der sich axial erstreckenden Phase (44) entlang dieser Achse zur Folge hat, wodurch das Gemisch und die die Luft enthaltende Phase innerhalb des Zylinders (11) axial nacheinander (48, 47) in getrennten aber aneinander anschliessenden Phasen zu liegenden kommen.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammer (15) in Form eines im wesentlichen konisch ausgebildeten Hohlraumes im Zylinderkopf (13) ausgebildet ist und in diesem eine im wesentlichen halbkugelförmige Verbrennungskammer (29) bildet, deren Scheitelpunkt (45) im wesentlichen auf der Achse (41) des Zylinders (11) liegt.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündkerze (27) verhältnismässig nahe am Scheitelpunkt (45) angeordnet ist und ihre Elektroden (67) soweit in die Verbrennungskammer (15) eingeführt sind, dass die Funkenstrecke innerhalb der Verbrennungskammer (15) im Abstand von den Wandungen dieser Kammer zu liegen kommt

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Luft enthaltende Phase am Scheitelpunkt (45) der Verbrennungskammer (15) eingeführt wird (43), und dass die Einführung des Brennstoffgemisches in den Zylinder (11) an einer Stelle (16) erfolgt, welche vom Scheitelpunkt (45) im Abstand liegt und sich in der Nähe des Anssenumfanges des Zylinders (11) befindet, so dass der durch das Brennstoffgemisch gebildete Pliesakörper (39, 40) von der die Uberschussluft enthaltenden Phase (44) im Abstand einströmt.

L e e r s e i t e