DE19509239A1 - Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren - Google Patents
Steuerbare Selbstzündung bei VerbrennungsmotorenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Selbstzündung
bei Verbrennungsmotoren insbesondere in der Automobiltechnik,
Industrie und überall, wo Verbrennungsmotoren (eingeschlossen
Gasmotoren) angewendet werden.
Nachteile der herkömmlichen Technik bestehen darin, daß die
Selbstzündung des Treibstoff-Luft-Gemisches beim Verdichten
nicht genauer steuerbar ist. Bei Dieselmotoren wird in die
verdichtete Luft der Treibstoff tröpfchenweise eingespritzt.
Für eine ideale Verbrennung müssen die Tröpfchen so klein wie
möglich sein. Die Tröpfchen noch feiner zu machen, ist sinnlos,
weil sie dann ihre Durchschlagkraft einbüßen und den Brennraum
ungenügend erfassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Selbstzündung zu
erfinden, die steuerbar ist und die es ermöglicht, das
Treibstoff-Luft-Gemisch (Gasgemisch) außerhalb des
Verbrennungsraumes vorzubereiten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst und ist
in Fig. 1 und 2 an einem Zweitaktmotor beschrieben:
Das durch den Hilfskolben eingesaugte (evtl. vorgedichtete)
Treibstoff-Luft-Gemisch (oder Gasgemisch), weiter Gemisch, wird
durch den Kolben K soweit verdichtet, bis es selbstzündet.
Durch die Steuerung des Druckes beim Verdichten kann der
Zündpunkt bestimmt werden. Diese Regulierung übernimmt das
Überdruckventil DV. Wird der Druck beim Verdichten im
Verbrennungsraum zu groß (wodurch die Selbstzündung zu früh
ansetzen würde), öffnet das Überdruckventil und läßt einen Teil
des Gemisches (des Drucks) in den Behälter B entweichen.
(Dieses Gemisch wird dann später aus dem Behälter B in den
Verbrennungsraum z. B. über den Kanal ZK zurückgeführt. Dies
ist in der Zeit möglich, in der sich der Hilfskolben HK nach
dem Ansaugen des Gemisches in der oberen Lage befindet und das
Einlaßventil EV von dem Kolben K eben zugedeckt ist. Das Ventil
V kann ein Schiebeventil oder ein Flachdrehschieber sein.) Bei
einem bestimmten Drehwinkel der Kurbelwelle verdeckt der Kolben
K die Öffnung zum Überdruckventil DV (diese Öffnung wird
zusätzlich verschlossen, damit während des Arbeitens des Motors
das Überdruckventil nicht beschädigt und nicht verunreinigt
wird), wodurch der Druck (größere Verdichtung) bis zur
Selbstzündung ansteigt. Das Überdruckventil DV kann mechanisch
voreingestellt werden (z. B. mit einer Schraube und mit einem
mechanischen Thermoregler, wie einem Bimetall) und elektronisch
ganz genau gesteuert werden (s. Fig. 2). Die elektronische
Steuerung würde z. B. aus einem kleinem Computer C bestehen,
der einige Sensoren auswertet z. B. bei welchem Winkel die
Selbstzündung ansetzt (der Zündwinkel), wie warm der Motor ist
(Sensor TS), wie schnell er sich dreht (Sensor GS), wie dick
das Gemisch ist (Sensor DS), wie groß die Belastung (Sensor BS)
des Motors (Leerlauf, Vollast, Halblast, Beschleunigung,
Motorbremse) ist, was für ein Verdichtungsdruck zu einem
bestimmten Zeitpunkt vorhanden ist, welche Schadstoffe das
verbrannte Gas enthält usw.), die optimale Einstellung
herausfindet (den Zündzeitpunktes, die Verdichtung des
Gemisches, den höchsten Wirkungsgrad, das wirtschaftlichste
Arbeiten des Motors) und (z. B. über einen kleinen Schrittmotor
M) eine feine Einstellschraube des Überdruckventils DV ständig
entsprechend regelt.
Eine Selbstzündung verursacht einen steilen, schlagartigen
Druckanstieg im Verbrennungsraum. Um die Geräusche, die
Drehschwingungen, den Verschleiß der Kurbelwelle, -lager etc.
klein zu halten bzw. zu verkleinern, kann der erste Druck in
einen abgefederten Zylinderkopf und/oder Kolben (s. Fig. 3 und
3A) abgefangen werden, der dann bei abgefallenem Druck im
Verbrennungsraum als kurzfristig gespeicherte Energie in den
Arbeitsgang des Motors zurückgeführt werden kann.
Als erzielter Vorteil ist zu nennen:
- 1) Weil das Gemisch durch die Selbstzündung vollkommener verbrennt, steigt der Wirkungsgrad an (und damit auch die Motorleistung), die Schadstoffe im Abgas sinken.
- 2) Das Gemisch kann außerhalb des Verbrennungsraumes besser vorbereitet werden als innen.
- 3) Das Überdruckventil ist steuerbar, damit ist der Zündzeitpunkt einstellbar.
- 4) Es kann mit einer größeren Verdichtungsdichte gearbeitet werden, wodurch die Motorleistung steigt.
- 1) Der Wärmeverlust im oberem Totpunkt des Motors in das gekühlte Motorgehäuse wird gegenüber Motoren ohne die abgefederten Zylinderköpfe und/oder Kolben (besonders gegenüber Motoren mit einem größeren Kolbenhub) kleiner, der Wirkungsgrad des Motors erhöht sich, der Kolbenhub kann verlängert werden.
- 2) Die Wirkung der zurückgeführten Energie aus den abgefederten Zylinderköpfen und/oder Kolben setzt im günstigeren Drehmoment der Kurbelwelle an.
- 3) Drehschwingungen und Motorgeräusche werden gedämpft.
- 4) Der Verschleiß der Kurbelwelle und Lager wird verkleinert.
- 5) Der Motorlauf wird ruhiger.
Anwendungsbeispiel 1
für steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1 ist in Fig. 1 und 2 beschrieben:
für steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1 ist in Fig. 1 und 2 beschrieben:
Fig. 1 zeigt den Behälter für das überschüssige Gemisch, das
steuerbare Überdruckventil DV und das Ventil V, das während der
Arbeitsphase die Öffnung zum Druckventil verriegelt.
Der Ansprechdruck des Überdruckventils DV ist mit einer Stellschraube S regelbar. Hier handelt es sich um einen Zweitaktmotor mit einem Hilfskolben HK (der die Aufgabe hat, in der Zeit, in der sich der Kolben K um den unteren Totpunkt befindet, den Verbrennungsraum zu spülen und das Treibstoff-Luft-Gemisch anzusaugen),
Der Ansprechdruck des Überdruckventils DV ist mit einer Stellschraube S regelbar. Hier handelt es sich um einen Zweitaktmotor mit einem Hilfskolben HK (der die Aufgabe hat, in der Zeit, in der sich der Kolben K um den unteren Totpunkt befindet, den Verbrennungsraum zu spülen und das Treibstoff-Luft-Gemisch anzusaugen),
Fig. 2 zeigt ein Beispiel, wie man den Ansprechdruck des
Überdruckventils DV elektronisch steuern kann. Ein Computer C
wertet die Daten der Sensoren (für Geschwindigkeit GS,
Temperatur TS, Zündwinkel WS, gewünschte Leistung, Belastung
BS, Gemisch DS, Druck, Schadstoffsensor, . . . ) aus und steuert
über einen kleinen Schrittmotor M (evtl. mit Getriebe) die
Stellschraube S des Überdrucksventils DV.
Als Vorteil ist die schnelle Nachregelung des optimalen
Zündzeitpunktes unter Berücksichtigung vieler Zustände des
Motors anzusehen und damit die Bestimmung des optimalen
Wirkungsgrades des Motors.
Anwendungsbeispiel 2
zeigt die Anwendung der steuerbaren Selbstzündung nach Anspruch 1 bei verschiedenen Verbrennungsmotoren und ist in folgenden Abbildungen beschrieben:
zeigt die Anwendung der steuerbaren Selbstzündung nach Anspruch 1 bei verschiedenen Verbrennungsmotoren und ist in folgenden Abbildungen beschrieben:
Fig. 1 zeigt einen Zweitaktmotor (mit einem Hilfskolben HK) mit
steuerbarer Selbstzündung,
Fig. 5 zeigt einen Eintaktmotor (mit zwei Hilfskolben HK1 und
HK2) mit steuerbarer Selbstzündung,
Fig. 7 zeigt einen Viertaktmotor mit steuerbarer Selbstzündung
und mit Ventilen im Zylinderkopf,
Fig. 8 zeigt einen Zweitaktmotor mit steuerbarer Selbstzündung
und mit Ventilen im Zylinderkopf,
Fig. 9 zeigt einen Eintaktmotor mit steuerbarer Selbstzündung
und mit Ventilen im Zylinderkopf.
Anwendungsbeispiel 3
zeigt zwei selbstzündende Motoren mit abgefedertem Zylinderkopf.
zeigt zwei selbstzündende Motoren mit abgefedertem Zylinderkopf.
Fig. 4 zeigt einen Zweitaktmotor mit steuerbarer Selbstzündung
und mit einem abgefederten Zylinderkopf. Im Zylinderkopf ZK
bewegt sich ein über die Feder F abgefederter Kolben GK. Bei
der Zündung des Gemisches wird durch den ansteigenden Druck auf
den Kolben GK die Feder zusammengedrückt. Ein Teil der Energie
wird in der Feder gespeichert. Läßt der Druck im
Verbrennungsraum nach, gibt die Feder die gespeicherte Energie
wieder zurück,
Fig. 6 zeigt einen Eintaktmotor mit steuerbarer Selbstzündung
und zwei abgefederten Zylinderköpfen.
Claims (4)
1. Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren
insbesondere in der Automobiltechnik, Industrie und überall, wo
Verbrennungsmotoren angewendet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druck der Verdichtung geregelt werden kann, zum Beispiel
durch ein steuerbares Überdruckventil.
2. Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das überschüssige Treibstoff-Luft-Gemisch (auch Gasgemisch) in
einem Zwischenbehälter abgefangen und später dem
Verbrennungsraum zurückgeführt wird.
3. Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druck der Verdichtung beziehungsweise das steuerbare
Überdruckventil mechanisch voreingestellt und elektronisch
durch einen Computer gesteuert werden kann.
4. Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der steile Druckanstieg nach der Selbstzündung durch einen
gefederten Zylinderkopf und/oder einen gefederten Kolben
abgefangen wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109725 DE19509725C2 (de) | 1995-03-12 | 1995-03-12 | Eintaktverbrennungsmotor |
DE19509239A DE19509239A1 (de) | 1995-03-12 | 1995-03-19 | Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109725 DE19509725C2 (de) | 1995-03-12 | 1995-03-12 | Eintaktverbrennungsmotor |
DE19509239A DE19509239A1 (de) | 1995-03-12 | 1995-03-19 | Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19509239A1 true DE19509239A1 (de) | 1996-11-28 |
Family
ID=7756960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19509239A Ceased DE19509239A1 (de) | 1995-03-12 | 1995-03-19 | Steuerbare Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19509239A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001063107A1 (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-30 | Richard Alan Bastable | Internal combustion engines |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE539660C (de) * | 1929-03-25 | 1931-12-01 | Geza W Mueller | Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Selbstzuendung |
-
1995
- 1995-03-19 DE DE19509239A patent/DE19509239A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE539660C (de) * | 1929-03-25 | 1931-12-01 | Geza W Mueller | Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Selbstzuendung |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
WO2001063107A1 (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-30 | Richard Alan Bastable | Internal combustion engines |
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