DE19840024A1 - Verfahren zum Betrieb eines Viertaktmotors mit geregelter Selbstzündung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Viertaktmotoren, die in der Lage sind, mit Selbstzündung betrieben zu werden und die über eine Rückführung der Auslaßgase zum Einlaß verfügen.

Das Selbstzünden besteht darin, die verbrannten Restgase zu verwenden, um die Verbrennung in der Brennkammer selbst auszulö­ sen. In an sich bekannter Weise wird die Selbstzündung über die Menge verbrannter rückgeführter Gase und ihre Kombination mit dem vergasten oder karburierten Gemisch geregelt. Die verbrann­ ten heißen Gase lösen die Verbrennung des vergasten Gemisches dank einer spezifischen Zuordnung von Temperatur und aktiven Stoffen (freien Radikalen, deren Konzentration einen kritischen Wert im Augenblick der Selbstentflammung erreicht) aus.

Bekanntlich zeitigt die Verbrennung bei diesem Typ von Motoren Vorteile hinsichtlich der Emissionen von Verunreinigungen: für die Zweitakt-Motoren erhält man geringe Kohlenwasserstoffemis­ sionen (Verminderung um 40 bis 80% bezogen auf einen üblichen Motor); die Emissionen von Stickoxyden können bis zu 50% abneh­ men. Für die Viertaktmotoren können die Stickoxydemissionen auch geringer sein (nahe den Umgebungsniveaus unter gewissen Bedin­ gungen).

Im übrigen ist die Regelmäßigkeit der Verbrennung beachtlich gut mit einem Selbstzündbetrieb.

In den Zweitaktmotoren ist das Vorhandensein von Restgasen (wäh­ rend des oder der vorhergehenden Zyklen verbrannte Gase) in der Brennkammer dem Betrieb inhärent: wenn nämlich die Last des Motors abnimmt, nimmt die Menge an frischem Gas ab und wird natürlich durch eine Menge an Restgasen ersetzt. Man kann also sagen, daß der Zweitakt-Motor mit einer inneren Rezirkulation von verbrannten Gasen, insbesondere bei Teillast, funktioniert.

Das Vorhandensein dieser verbrannten Gase im Inneren der Brenn­ kammer ist jedoch an sich nicht ausreichend, um den gewünschten Selbstzündbetrieb zu erhalten. Arbeiten der Forscher zeigen, daß es notwendig ist, das Gemisch dieser Restgase und der frischen Gase zu regeln und zu begrenzen.

Versucht man diese Technik der Selbstzündung in den Zweitaktmo­ toren auf Viertaktmotoren zu übertragen, so erkennt man, daß man entweder sehr stark den Kompressionsgrad erhöhen muß oder in beachtlicher Weise den Motor aufheizen oder die beiden Phänomene kombinieren muß.

Bekannt ist durch die französische Patentschrift FR-2.738.594 ein Verfahren, das dazu beiträgt, teilweise an diesen Problemen dank geeigneter Additive im Kraftstoff teilzunehmen.

Bekannt ist auch die internationale Anmeldung WO-93/16276, die eine variable Verteilung zugeordnet zu einem Rückschlagsystem zur Speisung offenbart und es ermöglicht, Pumpverluste bei Teil­ last zu vermindern.

Die französische Patentanmeldung EN.97/02.822, hinterlegt auf den Namen der Anmelderin, beschreibt eine Regelung der Selbst­ zündung in einem Viertaktmotor. Genauer ist in diesem Dokument bei Teillast vorgesehen, das Gemisch der frischen Gase mit den verbrannten in der Brennkammer (EGR intern) eingeschlossenen Gasen zu minimieren, indem das Schließen des Auslasses so weit wie möglich verzögert wird.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auch darauf, bei Teillast das Gemisch der frischen Gase mit den verbrannten in der Brenn­ kammer enthaltenen Gasen zu minimieren mit dem Ziel, die Selbst­ zündeverbrennung zu regeln und zu begünstigen.

Durch die vorliegende Erfindung werden aber nicht die inneren verbrannten Gase über Regelung des Auslasses oder Auspuffs gere­ gelt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es in unterschiedlicher Weise (bei Teillast) im Zylinder und der Brennkammer eine erheb­ liche Menge verbrannter Gase einzuschließen, die vom Auslaß über eine spezifische Leitung außerhalb der Brennkammer rezykliert werden; dann handelt es sich erfindungsgemäß darum, eine frische Charge des Luft-Kraftstoffgemisches einzuführen.

Anders ausgedrückt, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, frische Gase allein dann einzuführen, wenn die zum Auslaß rezy­ klierten Gase (sogenanntes äußeres EGR) vollständig in der Brennkammer eingefangen werden; dann das Gasgemisch so spät wie möglich einzuführen, d. h. bevorzugt kurz vor der Kompression.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine im Viertaktbetrieb mit einer geregelten Rückführung der verbrannten Gase zum Einlaß, die es ermöglicht, eine Selbstzündeverbrennung dank einer Leitung (sogenannte äuße­ re EGR) auszulösen (wörtlich: initiieren), die eine Auslaßlei­ tung mit wenigstens einer Einlaßleitung verbindet.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß es bei Teillast darin besteht, in die Brennkammer eine erhebli­ che Menge verbrannter Gase- (EGR) einzuführen, die aus der äuße­ ren EGR-Leitung stammen, und zwar über ein erstes Einlaßmittel, dann in die Brennkammer ein Gemisch aus Luft und frischem Kraft­ stoff über ein zweites Einlaßmittel einzuführen, um eine Schich­ tenbildung zwischen den verbrannten Gasen (EGR) und dem Gemisch in der Brennkammer zu realisieren.

Die Zuführung des Gemisches aus Luft-frischem Kraftstoff wird bevorzugt bei Beginn der Kompressionsphase realisiert.

Genauer kann die Zuführung des Gemisches am Ende und/oder nach der Einlaßphase der verbrannten Gase realisiert werden.

Erfindungsgemäß stellt man ein oder steuert den Durchsatz rück­ geführter oder rezyklierter Gase durch ein Mittel, das entweder in der äußeren EGR-Leitung oder am Ort ihrer Überschneidung mit wenigstens einer der Einlaßleitungen angeordnet ist.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung stellt man die Luftmenge bei Einlaß ein, um die Geschwindigkeit der in die Brennkammer eintretenden Luft für gewisse Arbeitsbedingungen des Motors zu vermindern.

Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann man eine EGR-Leitung verwenden, deren Form es ermöglicht, den rückgeführten Gasen eine Drehbewegung um die Hauptachse des Zylinders (soge­ nannte Swirlbewegung) zu erteilen. Desweiteren kann die Luft des Gemisches am Einlaß komprimiert sein.

Nach einem Aspekt der Erfindung verbessert man die Herstellung des Luft-Kraftstoffgemisches vor dem Einlaßmittel durch ein spezifisches Mittel, wie einem Venturirohr, das in der zugeord­ neten Einlaßleitung angeordnet ist: man verbessert so die Zer­ stäubung des Gemisches.

Im übrigen kann der Kraftstoff in Höhe dieses spezifischen Mit­ tels eingeführt oder injiziert werden.

Nach einer Besonderheit der Erfindung leitet man das Luft-Kraft­ stoffgemisch schon bei seinem Eintritt in die Brennkammer gegen die Mitte der Brennkammer um.

Im übrigen ist erfindungsgemäß die Möglichkeit vorgesehen, ther­ misch die rückgeführten Gase vor ihrem Eintritt in die Einlaß­ leitung(en) zu isolieren.

Man kann auch die frischen Gase erwärmen, wenn sie eine Tempera­ tur unterhalb eines bestimmten Wertes vor ihrer Einführung in die Brennkammer aufweisen.

Im übrigen kann die Menge der Auspuffgase eingestellt oder ge­ steuert werden.

Die EGR-Leitung kann auf der Auslaßseite hinter einem Mittel münden, das dazu bestimmt ist, die Auspuffgase zu behandeln. Man profitiert so von der Umwandlung der Verunreinigungsgase durch die Verarbeitungsvorrichtung, um die verbrannten, durch das EGR verwendeten Gase zu erhitzen.

Man kann so Drehküken als Einlaßmittel und/oder als Auslaßmittel verwenden.

Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können Ventile auch verwendet werden als Einlaß- und/oder Auslaßmittel. Man verhin­ dert die Rückführung eines Teiles des in einer oder wenigstens einer der Einlaßleitungen eingeschlossenen Gemisches, indem man ein Mittel, beispielsweise eine Rückschlagklappe, in die Einlaß­ leitung einbaut.

Andere Merkmale, Vorteile, Einzelheiten der Erfindung ergeben sich besser beim Lesen der folgenden Beschreibung, in der, ohne die Erfindung zu begrenzen, auf die beiliegenden Zeichnungen bezug genommen wird, in denen

Fig. 1 ein vereinfachter Querschnitt durch einen Viertaktmotor, der nach einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird, ist;

Fig. 2 ist ein vereinfachter Querschnitt durch einen Viertaktmo­ tor, der nach einer anderen Ausführungsform arbeitet;

Fig. 3 ist ein Querschnitt einer besonderen Ausführungsform der Verwirklichung der Erfindung;

Fig. 4 ist ein vereinfachter Querschnitt und zeigt das Detail einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung;

die Fig. 4A und 4B zeigen im Längsschnitt ein Einlaßventil nach der Erfindung, jeweils in offener und geschlossener Stellung; und

Fig. 5 zeigt in einem vereinfachten Längsschnitt einen Zylinder eines Viertaktmotors nach der Erfindung.

In Fig. 1 sind die Hauptelemente zu erkennen, die es ermögli­ chen, einen Viertaktmotor nach einer der Ausführungsformen der Erfindung zu betreiben.

Eine Brennkammer 1 des Motors weist zwei Einlaßöffnungen 2, 3 und eine Auslaßöffnung 4 auf. Eine Leitung oder ein Rohr für den Einlaß 5, 6 und für den Auslaß 7 mündet in jeder der Öffnungen.

Nach Fig. 1 sind die Öffnungen 2 und 3 zu beiden Seiten einer Längssymmetrieebene angeordnet, die durch die Achse der Auslaß­ öffnung 4 geht, obwohl diese Anordnung für die Erfindung keines­ falls notwendig ist.

Eine Umgehungsleitung ist im übrigen vorgesehen. Sie mündet einerseits in der Auslaßleitung 7 über eine erste Öffnung 9 und andererseits in wenigstens einer der Einlaßleitungen 5 und 6 über eine zweite Öffnung 10. Die Öffnungen 9 und 10 sind bevor­ zugt benachbart der Brennkammer 1 angeordnet. Die Umgehungslei­ tung 8 wird hier "EGR-Leitung", auch in der folgenden Beschrei­ bung genannt, da sie Auslaßgase von der Öffnung 9 bis zur Öff­ nung 10 transportiert, d. h. zum Einlaß 6.

Der Einlaß 6, in den die EGR-Leitung 8 mündet, ermöglicht es, die Kammer 1 mit Luft zu speisen, während der Einlaß 5 die Spei­ sung mit vergastem Gemisch ermöglicht. Die EGR-Leitung 8 ist bevorzugt mit einem Mittel zur Steuerung ihres Durchsatzes aus­ gestattet, der eben im Inneren dieser Leitung (Klappe 11) oder in Höhe der Öffnung 10 angeordnet ist, wo diese einlaßseitig (Klappe 11') mündet.

Ein Kraftstoffinjektor 12 (Mischdüse) mündet in der Leitung 5 bevorzugt benachbart der Einlaßöffnung 2.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Injektor oder die Düse in ein Venturirohr 13 oder irgend ein anderes Mittel münden, das es ermöglicht, die Geschwindigkeit des Fluids, das sie durchsetzt, um es besser zu verdampfen, zu erhöhen.

Jede der Einlaß- 2, 3 und Auslaßöffnungen 4 ist mit einem Regel­ mittel für das öffnen beispielsweise Ventilen oder Drehküken (mit 20, 30 für den Einlaß, mit 40 für den Auslaß bezeichnet) versehen, welche, wie später dargelegt werden wird, gegebenen­ falls unabhängig entsprechend den vorbestimmten Öffnungsgesetzen betätigt werden.

Ein Kompressor 14 kann im übrigen in die Einlaßleitung 5 ein­ münden, damit die frische Charge im Luft/Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 1 bei einem Druck eingeführt werden kann, der etwas höher als der Druck in der Brennkammer 1 ist.

Fig. 2 weist die gleichen Elemente, wie bereits mit bezug auf Fig. 1 beschrieben, auf.

Man sieht im übrigen, daß nach dieser Ausführungsform der Erfin­ dung Rückschlagventile 15 in der Einlaßleitung 5 angeordnet sind; im übrigen ist eine Starterklappe 16 am Auspuff kurz hin­ ter der EGR-Abzweigung angeordnet.

Die Starterklappen 15 ermöglichen es, ein Rückströmen des ver­ gasten Gemisches in die Einlaßleitung 5 zu vermeiden, wenn der Druck im Zylinder 1 größer als der Druck in der Leitung 5 ist und das entsprechende Einlaßventil 20 offen ist. Wie weiter unten mit bezug auf die Funktionsweise der Erfindung erläutert, brauchen diese Klappen nicht notwendigerweise vorhanden sein.

Im Rahmen der Erfindung kann auch die EGR-Leitung 8 thermisch isoliert, sogar durch irgend ein an sich bekanntes Mittel 19 (Keramisierung, angepaßter Wasserkreislauf. . .) erwärmt werden. Diese Isolierung kann an der Leitung 8 insgesamt oder einem Teil hiervon vorhanden sein.

Eine andere Art, den Betrieb der Erfindung zu verbessern, kann gemäß Fig. 3 darin bestehen, eine Einlaßleitung 6 spiralförmiger Gestalt benachbart dem Einlaßschlitz 3 zu verwenden, um eine sogenannte Swirlbewegung zu begünstigen, d. h. der Rotation um die Hauptachse des Zylinders für die rückgeführten EGR-Gase und die Zusatzluft. Die Doppelpfeile A erläutern diese Bewegung.

So wird die EGR eher am Umfang und im Boden der Brennkammer 1 angeordnet.

Die Fig. 4 sowie die Fig. 4A und 4B zeigen eine Ausführungsform, nach der ein Deflektor 17 auf dem Ventil einlaßseitig des ver­ gasten Gemisches fixiert ist. Der Deflektor 17 ermöglicht es, das frische Gemisch in die zentrale Zone der Brennkammer 1 ein­ zuführen.

Wie insbesondere Fig. 4B zeigt, wenn das Einlaßventil 20 offen ist, läßt der Deflektor 17 den Durchgang der Gase gemäß Pfeil B zu, d. h. eher gegen die Mitte der Kammer und zylinderdeckelsei­ tig.

Ohne jedoch den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann der Deflektor auf dem Sitz des Ventils fixiert sein. Er kann jede geeignete Gestalt haben, die in der Lage ist, die Gase gegen die Mitte und gegen die Oberseite der Brennkammer 1 umzuleiten, wie durch den Fall B in Fig. 4B angegeben.

Fig. 5 zeigt eine mögliche Verbesserung nach der Erfindung. Außer dem, einem der Einlaßventile zugeordneten Deflektor 17, umfaßt der Motor ein Schiebermittel 18, das in der Leitung 5 einlaßseitig des vergasten Gemisches angeordnet ist. Dieses Schiebermittel 18 (Klappe gezeigt) ist dazu bestimmt, das Ein­ dringen der vergasten frischen Charge zu verlangsamen, um ihr Mischen in der Brennkammer mit den anderen Gasen zu minimieren. Die französische Patentschrift FR-2.693.233 offenbart eine Ven­ tilausbildung dieser Art, die jedoch in einem anderen Motortyp Verwendung findet.

Das Ziel der Erfindung ist es, bei Teillast im Zylinder und der Brennkammer eine erhebliche Menge der rezirkulierten verbrannten Gase (äußere EGR) einzuschließen. Es handelt sich auch darum, zeitlich verzögert eine frische Charge aus dem Luft-Kraftstoff­ gemisch einzuführen, wobei eine möglichst geringe Mischung zwi­ schen diesen frischen Gasen und der EGR in Kauf zu nehmen ist, was dazu führt, die frischen Gase einzuführen, wenn die äußere EGR vollständig eingefangen ist und, wenn möglich, so spät wie möglich kurz vor der Kompression. Dieses Einführen frischen vergasten Gemisches kann bevorzugt mit relativ geringer Ge­ schwindigkeit und einem relativ geringen Eindringen derart vor­ genommen werden, daß das Vermischen mit den verbrannten Gasen minimiert wird. Die Regelung des Eindringens und der Einfüh­ rungsgeschwindigkeit kann durch eine Ventilausbildung wie bei 18, mit bezug auf Fig. 5, beschrieben, erhalten werden.

Anders ausgedrückt, versucht man erfindungsgemäß eine Rückfüh­ rung der Auslaßgase zum Einlaß über ein erstes Einlaßmittel 30 und eine zeitlich verzögerte Speisung mit dem Luft-Kraftstoff­ gemisch, was über ein zweites Einlaßmittel 20 realisiert wird.

Die Gesamtheit des Verfahrens kann also die Aufeinanderfolge dieser Vorgänge umfassen:

• 1. eine Periode des Einlasses über wenigstens ein Ventil der äußeren EGR 30;
• 2. bei Ende dieser Einlaßperiode verbleibt eine erhöhte Menge verbrannter Gase im Zylinder eingeschlossen;
• 3. anschließend und so spät wie möglich als Funktion des ver­ fügbaren Drucks zum Zerstäuben und Einführen von Kraftstoff eine Einlaßperiode für das frische Gemisch aus Luft und Kraftstoff unter Druck über ein zweites Ventil 20.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß bei erhöhter Charge die Luft allein über das erste Ventil 30 eingelassen werden kann, während, wenn die Charge abnimmt, die Menge der äußeren EGR immer mehr steigt, bis die äußere EGR nur über dieses oder diese Ventile eingespeist wird.

Außerhalb der partiellen Chargen soll der Motor also in konven­ tioneller Weise betrieben werden, d. h. mit immer mehr Überdec­ kung zwischen den Vorgängen 1 und 3, wobei der Vorgang 3 fort­ schreitet und die äußere EGR abnimmt, wenn die Charge zunimmt. Insbesondere sucht man bei voller Charge eine äußere EGR eher minimal zu halten, was entgegengesetzt zu dem ist, was für die Teillasten hier vorgeschlagen wurde.

Bei Vollast kann darüber hinaus die verwendete Luft unter Druck zum Zerstäuben des Kraftstoffs einen geringen Effekt der über­ mäßigen Speisung des Motors haben.

Damit bei Teillasten die Vorgänge 1 bis 3 ablaufen können, sind mehrere Lösungen, beispielsweise aber nicht als begrenzend, gegeben:

• - Im Falle eines Motors mit durch Nocken mechanisch betätig­ ten Ventilen beispielsweise wird das öffnen des Einlaßven­ tils 20 für das Luft-Kraftstoffgemisch unter Druck sehr stark bei Teillast (Vorgang 3) verzögert, um benachbart oder nach dem Schließen des (oder der) ersten Einlaßventils (-ventile) 30 zu beginnen. Diese Verzögerung kann durch Verschiebung des Öffnungsgesetzes des Einlaßventils des vergasten Gemisches erhalten werden.
• - Die Einlaßleitung 6, zugeordnet zum ersten Ventil 30, das in Verbindung mit dem Auslaßstutzen 7 gesetzt wird, wird also durch das Maximum verbrannter, vom Motor tolerierter Gase gespeist; und dies bezüglich des in der EGR-Leitung 8 angeordneten Ventils 11 oder mittels einer Starterklappe 11', die in der Verbindung der beiden Leitungen 6 und 8 angeordnet ist. Für den Fall, wo das Öffnungsgesetz derart ist, daß das Einlaßventil 20 für das vergaste Gemisch noch offen ist, wenn der Druck des Zylinders (aufgrund der Kom­ pression) zunimmt, kann sich als Folge ein unglücklicher Rückstrom, der verboten ist, einstellen; man kann das Rück­ schlagsystem 15, beispielsweise vom Typ mit Klappen, wie mit bezug auf Fig. 2 beschrieben, verwenden.
• - Im Falle eines Motors mit Einlaßventilen 20 für das ver­ gaste Gemisch mit vollständig variablem öffnen beim Hub und Winkelposition über den Arbeitszyklus (Verteilung durch elektromagnetische oder elektrohydraulische Steuerungen) kann es vorteilhafter sein, das Ventil 20 so spät wie mög­ lich zu öffnen, möglich gemacht durch den verfügbaren Druck (d. h. bevor der Druck im Zylinder größer als der Einlaß­ druck des vergasten Gemisches wird) und während der kür­ zestmöglichen Zeit: dies ermöglicht es, den Einlaßprozeß des vergasten Gemisches vom vorhergehenden EGR-Einlaßprozeß zu trennen und somit die innere Vermischung zu minimieren.
  Dies macht es weiterhin möglich, von der Notwendigkeit eines Rückschlagsystems wie 15 freizukommen.

Verbesserungen dieser beiden Lösungen sind auch im Rahmen der Erfindung voraussehbar. Es kann nämlich besonders vorteilhaft sein, eine Drosseleinrichtung (beispielsweise Drosselklappe (volet papillon) oder Küken . . .. wie 16) hinter der oder den Auslaßventilen 40 derart anzuordnen, daß der äußere EGR-Effekt (Fig. 2) gesteigert wird.

Im übrigen liegt es auch im Rahmen der Erfindung, wenn Drehküken anstelle von Ventilen verwendet werden, um die geeigneten Geset­ ze und gewünschten Gesetze beim öffnen des Auslasses und/oder des Einlasses zu erhalten.

Um die innere Aerodynamik besser zu regeln und die Schichtbil­ dungseffekte zwischen der äußeren EGR-Charge und der frischen vergasten Charge besser zu regeln und um bei Teillasten Bedin­ gungen, die günstig für die Selbstzündung sind, zu erhalten, können die folgenden komplementären Lösungen verwendet werden:

• - Die Speiseleitung 6, in die die EGR-Leitung 8 mündet, kann von spiralförmiger Gestalt sein, um die rezyklierten Aus­ laßgase entsprechend dem Fall A in Fig. 3, d. h. an den Umfang und kolbenseitig in der Brennkammer 1 zu leiten.
• - Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die Speiseleitung für das vergaste Gemisch unter Druck ein Ventil 20 mit Deflektor umfassen. Dieser Deflektor kann entweder auf dem Ventil 20 selbst (Fig. 4A und 4B) oder auf dem Sitz des Ventils 20 vorhanden sein oder die Form eines Maskierungsschirms, der in den Zylinderdeckel (Fig. 5) integriert ist, aufweisen. Unabhängig von ihrer Gestalt sollen diese Mittel es ermög­ lichen, die vergaste oder karburierte Charge eher in der Mitte der Brennkammer und benachbart des Zündmittels ein­ zuführen.
• - Wie vorher beschrieben, kann die Speiseleitung 5 mit ver­ gastem oder karburiertem Gemisch ein Drosselorgan 18 um­ fassen, das dazu bestimmt ist, das Eindringen der frischen in den Zylinder geführten Charge zu verlangsamen, derart, daß die Vermischung minimiert wird. Fig. 5 zeigt diese Besonderheit.
• - Zum Einführen der frischen Charge im Luft-Kraftstoffgemisch unter einem Druck, der geringfügig höher als der Druck des Zylinders ist, soll komprimierte Luft verwendet werden, die aus einer Druckquelle 14 stammt: diese Druckquelle kann ein Kompressor (volumetrischer Kompressor vom Typ Roots z. B. sein oder mit Schnecke oder mit Kolben, bei dem es sich im übrigen um einen der Kolben des Motors selbst handeln kann. . .), sei es, daß er mechanisch oder elektrisch ange­ trieben ist. Komprimierte Luft kann selbst in diesem Fall verwendet werden, um die Atomisierung und die Zerstäubung des Kraftstoffs sicherzustellen.

Allgemein ausgedrückt, ermöglicht es das Verfahren nach der Erfindung bei Teillast, in einem ersten Takt den Motor mit einem Maximum an verbrannter vom Auslaß rückgeführter Gase zu füllen, dann in einem zweiten Takt ihn mit einem Gemisch aus Luft-Kraft­ stoff, welches somit die frische Charge liefert, ohne den Raum der verbrannten Gase einzunehmen und somit deren Menge zu ver­ mindern, aufzuladen.

Diese Bedingungen sind günstig für die Selbstzündung und ihre Regelung.

Erfindungsgemäß kann der Motor in konventioneller Weise bei den erhöhten Lasten mit einer Einführungsperiode unter Druck des vergasten Gemisches führen, was gleichzeitig mit dem Einführen von Luft über das für das EGR bei geringer Last verwendete Ven­ til erfolgen kann. Unter diesen Bedingungen legt man zwangsweise nicht so viel Wert auf die äußere EGR und ihr Fehlen im Gemisch mit den frischen Gasen, und die Auslaß- und Einlaßperioden kön­ nen eine gewisse Überdeckung oder Überschneidung, die zum Erhalt eines erhöhten Moments notwendig sind, zulassen. Wenn eine Vor­ richtung 16 zum Drosseln des Auslasses vorhanden ist, so ist diese bei starker Last weit offen. Die Rückstellvorrichtung (Klappen) 15 für den Einlaß des vergasten Gemisches würde keine negativen Effekte für den Betrieb bei erhöhten Chargen mit sich bringen und das Einführen dieses vergasten Gemisches unter Druck kann sogar einen günstigen Effekt der Aufladung für die Leistun­ gen des Motors haben.

Der Übergang zwischen dem üblichen Funktionsmode bei erhöhter Charge und gesteuerter Zündung durch Funken und dem Teillastmode und bei geregelter Selbstzündung nach der Erfindung erfolgt also durch Verändern der Parameter, welche für das Regeln der äußeren EGR und des Minimums der Vermischung zwischen äußerer EGR und frischem vergasten Gemisch verwendet werden, bei denen es sich also handelt um,

• - die Veränderung des äußeren EGR-Grades, eingeführt über das Einlaßventil (des EGR und/oder der Luft entsprechend der Charge) durch Verändern des Öffnens der Verbindung mit dem Auslaß und gegebenenfalls durch optimale Einstellung, die im Öffnungsgesetz dieses Einlaßventils angepaßt ist;
• - die Position der Drosseleinrichtung 16 für den Auslaß (wenn sie vorhanden ist);
• - die Veränderung des Einlaßöffnungsgesetzes des vergasten Gemisches unter Druck.

Für den Fall, wo die Veränderung dieser Regelparameter jedoch nicht ausreichend ist, um den Betrieb unter Selbstzündungs-Ver­ brennung zu erhalten, können andere Maßnahmen wie das Erwärmen der eingeführten frischen Gase zusätzlich angewendet werden. Es soll jedoch verständlich gemacht werden, daß für den Fall, wo sie es nicht ermöglicht, selbst den Verbrennungsmode mit gere­ gelter Selbstzündung zu erreichen, sie es wenigstens ermöglicht, die Notwendigkeit komplementärer Handlungen zu vermindern (bei­ spielsweise indem man das Heizniveau, das für die frischen Gase erforderlich ist, reduziert).

Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den konventionellen Zündsteuerfunken während des Betriebs in geregeltem Selbstzün­ dungsmode aufrechtzuerhalten.

Claims (17)

1. Betriebsverfahren zum Betrieb einer Viertakt-Brennkraftma­ schine mit geregelter Rückführung der verbrannten Gase zum Einlaß, derart, daß eine Verbrennung mit Selbstzündung dank einer Leitung (8) (des sogenannten äußeren EGR) ausgelöst wird, die eine Auslaßleitung (7) mit wenigstens einer Ein­ laßleitung (6) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Teillast darin besteht, in eine Brennkammer (1) eine erhebliche Menge an verbrannten Gasen (EGR), die aus der Leitung (8) der äußeren EGR stammt, über ein Einlaßmittel (3, 30) zu geben, dann in die Brennkammer (1) ein Gemisch aus Luft und frischem Kraftstoff über ein zweites Einlaß­ mittel (2, 20) zuzuführen, um eine Schichtenbildung zwi­ schen den verbrannten Gasen (EGR) und diesem Gemisch in der Brennkammer (1) zu realisieren.

2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Gemisches aus Luft/frischem Kraftstoff bei Beginn der Kompressionsphase realisiert wird.

3. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Speisung des Gemisches am Ende oder nach der Einlaßphase der verbrannten Gase reali­ siert wird.

4. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchsatz der rückge­ führten Gase durch ein Mittel (11, 11') reguliert oder einstellt, das entweder in der Leitung (8) der äußeren EGR oder am Ort (10) ihrer Überschneidung mit wenigstens einer der Einlaßleitungen (6) angeordnet ist.

5. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Luftdurchsatz beim Einlaß reguliert oder einstellt, um die Geschwindigkeit der in die Brennkammer eintretenden Luft für gewisse Betriebs­ bedingungen des Motors zu vermindern.

6. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine EGR-Leitung (8) ver­ wendet, deren Form es ermöglicht, den rückgeführten Gasen eine Drehbewegung um die Hauptachse des Zylinders (soge­ nannte Swirl-Bewegung) zu erteilen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gemischluft am Einlaß komprimi­ ert.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerstäubung des Gemisches vor dem Einlaßmittel durch ein spezifisches Mittel (13), bei­ spielsweise ein Venturirohr, verbessert, das in der zuge­ ordneten Einlaßleitung (6) angeordnet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kraftstoff in Höhe dieses spezifischen Mittels (13) einspritzt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Luft-Kraftstoff-Gemisch bereits bei seinem Eintritt in die Brennkammer gegen die Mitte dieser Kammer umlenkt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man thermisch die rückgeführten Gase vor ihrem Eintritt in die Einlaßleitung(en) isoliert.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die frischen Gase erhitzt, wenn sie eine Temperatur niedriger als ein vorbestimmter Wert vor ihrem Einführen in die Brennkammer (1) haben.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchsatz der Auslaßgase regu­ liert oder einstellt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese EGR-Leitung (8) auslaßseitig (7) hinter dem Mittel, das die Auslaßgase behandeln soll, mün­ det.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Drehküken als Einlaß- und/oder als Auslaßmittel verwendet.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man Ventile als Einlaß- und/oder als Auslaßmittel verwendet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rückströmung eines Teils des in wenigstens einer der Einlaßleitungen eingeschlossenen Gemisches behindert, indem man ein Mittel, beispielsweise ein Rückschlagventil (15), in die betreffende Einlaßleitung setzt.