DE19614733C1 - Optoelektronische Gasmessung zur Steuerung des Auslaß-Ventils für Zweitakt-Verbrennungsmotoren - Google Patents

Optoelektronische Gasmessung zur Steuerung des Auslaß-Ventils für Zweitakt-Verbrennungsmotoren

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Description

Es gibt es verschiedene Systeme, die den Auslaßquerschnitt, je nach Drehzahl, Lastzustand und zugeführter Frischgasmenge variieren.
Da bei diesen Systemen der Rückstau nur nach äußeren Bedingungen und nicht nach effektiv vorliegenden Daten gesteuert wird, gelingt es nicht alle Frischgase im Zylinder zu belassen und auch eine vollständige Füllung zu erreichen.
Aus der DE 44 43 562 A1 ist eine Steuerung des Auslaß- Kanal-Ventils aufgrund des Kompressionsdruckes bekannt.
In der DE 41 24 116 A1 wird ein spektraler pyroelektrischer Infrarotmotorsensor aufgezeigt, welcher die Gasbestandteile im Verbrennungsraum mißt.
Die Probleme bei Zweitakt-Verbrennungsmotoren sind: 1. der Verlust von nicht verbrannten Frischgasen, 2. Eine nicht optimale Füllung des Zylinders mit Frischgasen.
Vorteile der Erfindung sind die, daß der Auslaß-Kanal durch ein Auslaß-Ventil immer zum richtigen Zeitpunkt geschlossen wird, so daß keine nicht verbrannten Frischgase verloren gehen und immer eine optimale Füllung erreicht wird.
Ablaufbeschreibung
Wenn eine Verbrennung vollzogen wird - Fig. 1 - und der Kolben sich in Richtung UT (Unterer Totpunkt) - Fig. 2 - begibt, öffnet sich der Auslaßkanal. Das Auslaß-Ventil hält zu diesem Zeitpunkt den Auslaßkanal ganz geöffnet. Nun werden die Einlaßventile geöffnet, durch die möglichst säulenförmigen Frischgase zugeführt werden. Dadurch werden die Altgase Richtung Auslaßkanal gedrückt (Spülung). Auf einer bestimmten Höhe im Verbrennungsraum wird in Echtzeit das Gas optisch gemessen, es gibt Sensoren, die Gase in unter 1 Nanosekunde messen können. Dieser Sensor bemerkt fast ohne Verzögerung, wenn die einströmenden z. B. CO₂-armen Frischgase am Meßpunkt die CO₂-haltigen Altgase ablösen, diesen "Frischgasstand" (auch die Messung von anderen Gasen wäre denkbar) vergleicht die Steuerelektronik mit dem Stand des Kolbens. Sobald eine Veränderung stattfindet, so daß entweder die Gefahr besteht, daß Frischgase nicht verbrannt entweichen können oder der Zylinder eine nicht ausreichende Füllung erhält, wird der Schließzeitpunkt das Auslaß-Ventils so variiert, daß es immer zum richtigen Zeitpunkt den Auslaßkanal verschließt.
Bezugszeichenliste
1 Einlaßventil
2 Steuereinheit
3 Kompressor
4 Phasenwandler für Drehschieber
5 Auslaßkanal
6 Auslaßkanal-Drehschieber
7 Optischer-Gas-Sensor

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Zylinder, mit mindestens einer Einlaßöffnung und mindestens einem Einlaßkanal am Zylinderkopf, mit einer vom Arbeitskolben gesteuerten Auslaßöffnung und mit einem Auslaßkanal, der durch ein Auslaßventil zu einem Zeitpunkt geschlossen wird, der von dem durch eine optische Hochgeschwindigkeitmessung der Gasbestandteile im Verbrennungsraum ermittelten Frischgasstand und dem Kolben- oder Kurbelwellenstand abhängig ist.
2 Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch mindestens ein Fenster mindestens ein Gasbestandteil im Verbrennungsraum von mindestens einem Punkt der Lauffläche des Zylinders aus mit Hilfe mindestens eines optischen Sensors durch Emissionsverfahren oder Absorptionsverfahren gemessen wird.
3. Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster bündig an der Lauffläche des Zylinders anliegen und die Kolbenringe die Fenster sauber halten.
4. Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit den optisch gemessenen Stand der Frischgase mit dem Stand des Kolbens oder dem Stand der Kurbelwelle vergleicht und das Auslaßventil bei zu weitem Fortschritt der Frischgase den Auslaßkanal früher und bei zu geringem Fortschritt später schließt.
5. Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit den optisch gemessenen Stand der Altgase mit dem Stand des Kolbens oder dem Stand der Kurbelwelle vergleicht und das Auslaßventil bei zu weitem Fortschritt der Altgase den Auslaßkanal früher und bei zu geringem Fortschritt später schließt.
6. Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil als Drehschieber mit Phasenwandler, als Walzendrehschieber oder als pneumatisch oder magnetisch gesteuerter Schieber ausgeführt ist.
7. Vorrichtung zur Auslaßzeitsteuerung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromspülung so gebaut ist, daß der Auslaßkanal ein Ventil am Zylinderkopf hat und der Einlaßkanal ein Schlitz auf der Lauffläche des Zylinders ist.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004022945A1 (de) * 2002-08-12 2004-03-18 Peter Pelz Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie kolben dafür
DE102006047515A1 (de) * 2006-10-07 2008-04-10 Volkswagen Ag Zweitakt-Brennkraftmaschine

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DE4443562A1 (de) * 1993-12-09 1995-06-29 Honda Motor Co Ltd Verbrennungssteuereinrichtung für einen Zweitakt-Ottomotor

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