DE2259888A1 - Verbrennungsmotor mit ladungsschichtung und gemischbildungsverfahren - Google Patents

Verbrennungsmotor mit ladungsschichtung und gemischbildungsverfahren

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DE2259888A1
DE2259888A1 DE19722259888 DE2259888A DE2259888A1 DE 2259888 A1 DE2259888 A1 DE 2259888A1 DE 19722259888 DE19722259888 DE 19722259888 DE 2259888 A DE2259888 A DE 2259888A DE 2259888 A1 DE2259888 A1 DE 2259888A1
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Germany
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inlet
combustion engine
combustion chamber
working piston
mixture
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Guenter Dipl Ing Dr Ing Stahl
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Verbrennungsmotor mit Ladungsschichtung und Gemischbildungsverfahren.
  • Zusatz zu ... (Patentanmeldung P 22 14 400.9 und Zusatzanmeldung P 22 22 029.7).
  • Gegenstand des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 22 14 400.9) ist ein Viertakt-Verbrennungsmotor mit Fremdzündung für den Betrieb mit flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffen, vorzugsweise Kohlenwasserstoffen verschiedener Zusammensetzung, bei dem durch die Art der Brennraumgestaltung, der Kraftstoffzuführung und Gemischbildung eine Ladungsschichtung im Brennraum erreicht wird.
  • Beim Viertaktverfahren ist der Brennraum in zwei Teilräume unterteilt, die am Einlaß- bzw. am Auslaßventil liegen.
  • Der als "Einlaßteil" bezeichnete Teilraum ist dabei seitlich des Arbeitszylindera angeordnet und trägt das Einlaßventil sowie die Zündkerze.
  • Der als "Auslaßteil" bezeiohnete Teilraum liegt über dem Arbeitskolben und trägt das Auslaßventil. Beide Teilräume sind durch einen Querschnitt verbunden, der, abhängig von den Betriebsbedingungen, mehr oder weniger verengt.ist.
  • Gegenstand des ersten Zusatzpatentes (Patentanmeldung P 22 22 029.7) ist ein Verbrennungsmotor in dem das grundsätzlich gleiche Verbrennungsverfahren im Zweitakt durchgeführt wird. Dabei wird, gegenüber dem Hauptpatent das Auslaßventil lediglich durch Auslaßschlitze am Arbeitszylinder ers@tzt.
  • Die Gemisdhbildung mit Ladungsschichtung, d.h. die Gemischanreicherung an der im "Einlaßteil" angeordneten Zündkerze wird beim Viertaktverfahren in dem beschriebenen Brennraum durch die Kraftstoffzufuhr vor das Einlaßventil in der zweiten Hälfte des Ansaugtaktes erreicht.
  • Beim Zweitaktverfahren wird der Kraftstoff vor dem Einlaßventil während der zweiten Hälfte der Spülperiode zugeführt. Diese Wahl des Zeitpunktes der Kraftstoffzufuhr gewährleistet, in Verbindung mit der beschriebenen Brennraumform, eine Füllung des "Einlaßteils" mit reichem Gemisch, während der "Auslaßteil" mit armem Gemisch oder nahezu reiner Luft gefüllt ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Ladungsschichtungsverfahren ist darum der Betrieb mit durchschnittlich armem Gemisch, d.h.
  • mit insgesamt hohem Luftuberschuß möglich.
  • Dabei bestehen gegenüber bisher bekannt gewordenen Schichtladeverfahren folgende Unterschiede: (1) Anwendung von Niederdruckeinspritzung in den Saugkanal des Motors.
  • (2) Erzielung einer relativ langen Aufbereitungszeit für das Gemisch, die sich etwa über den gesamten Verdichtungstakt erstreckt.
  • (3) Vorliegen eines reichen, zündfähigen Gemisches an der Zündkerze, unabhängig von Belastung und Drehzahl des Motors.
  • Erste im Schrifttum veröffentlichte Versuche, die an einem einfachen Viertakt-Versuchsmotor nach dem Hauptpatent durchgefllhrt wurden, haben gezeigt, daß ein einwandfreier Betrieb mit extrem hohen Luftzahlen möglich ist. Luftzahlwerte vonX = 2,4 wurden sofort erreicht. Es ist bekannt, daß Motoren die derartig hohe Luftzahlen erlauben nahezu im gesamten Belastungsbereich mit Gemischregelung betrieben werden können.
  • In neuerer Zeit mit Schichtlademotoren durchgeführte Verauche haben zudem ergeben, daß beim Betrieb mit hohen Luftzahlen, d.h. Luftüberschuß, die Emission von Schadstoffen, insbesondere Kohlenmonoxid und Stickoxiden beträchtlich gesenkt werden kann.
  • Dabei zeigte sich Jedoch, daß eine so extrem hohe Luftzahl, wie sie mit dem Schichtlademotor nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 22 t4 400.9) erreicht wurde, nioht erförderlich ist. Vielmehr bringt schon eine mäßige Steigerung Uber die bei herkömmlichen Ottomotoren erreichbare maximale Luftzahl von #= 1,25 bis 1,35 hinaus eine beträchtliche Verringerung der genannten Schadstoff-missionen.
  • @@@ @iertakt-Verbrennungsmotor nach dem Hauptpatent wird im Hinblick auf die genannten Emissionswerte darum dahingehend variiert, daß die im Betrieb erreichbare maximale @uftzahl nur noch mäßig höher liegt, als die bei heute üblichen, mit homogenem Gemisch arbeitenden Ottomotoren, erreichten Werte. Gemäß der Erfindung geschieht dieses dadurch, daß der "Einlaßteil" des Brennraumes mit Einlaßventil, der nach dem Hauptpatent seitlich des Arbeits-@ylinders liegt, umso weiter zur Zylinderachse hin verschoben wird, @je kleiner die angestrebte maximal erreichbare Luftzahl des Verfahrens sein soll.
  • Je mehr der "Einlaßteil" mit Einlaßventil über dem Arbeits-@olben zu liegen kommt, ums9 mehr besteht während des Kompressionstaktes die Möglichkeit, daß Luft-Kraftstoff-Gemisch zwischen Ein- und Auslaßteil ausgetauscht wird, da deren Verbindungsquerschnitt zunimmt. Die genaue k@nstruktive Ausbildung, d.h. wie weit der "Einlaßteil" in Richtung der Zylinderachse bis zum Extremfall verschoben wird, ist lediglich eine lre e angestrebten maximal erreichbaren Luftzahl, d.h. der Erfindungsgedanke umfaßt sämtliche Zwischenstadien @ in Verbindung mit den anderen Erfindungsmerkmalen.
  • Andererseits nehmen während des Saugtaktes die zusätzlichen Drosselverluste die im Verbindungskanal zwischen Ein- und Auslaßteil entstehen umso mehr ab, e weiter@der Einlaßteil mit Einlaßventil über dem Arbeitskolben zu liegen kommt.
  • rie in Fig. 1 und 1a dargestellt, liegen im Extremfalle schließlich "Einlaßteil" (2) mit Einlaßventil (4) und Zündkerze (6) neben dem "Auslaßteil" (3) völlig über dem Arbeitskolben. Die Aufteilung des Kompressionsraumes in die beiden Teilräume (2) und (3) wird dabei nur noch durch eine Trennwand im Zylinderkopf (1) und durch den im Kompressionstakt sich dem oberen Totpunkt nähernden Arbeitskolben bewirkt.
  • Der während der zweiten Hälfte des Ansaugtaktes von der Einspritzdüse (7) über das Einlaßventil (4) @ugeführte Kraftstoff hat darum während des Kompressionstaktes die Möglichkeit, in der unter dem "Einlaßteil" (2) liegenden ZylinderbElfte ein reicheres Gemisch zu bilden als tn der unter dem "Auslaßteil" (3) liegenden Hälfte.Die "Gemischwolke" (8) deutet in etwa den Zustand an, wie er am Ende des Saugtaktes erreicht ist, Um die genannten beiden Gemischanteile möglichst unterschiedlichen Zusammensetzung bis zur oberen Totpunktstellung des kolbens in Einlaßteil (2) und Auslaßteil (3) zu orhalten, ist die Austauschbewegung zwischen den beiden Zylinderhäl@ten auf ein @inimum zu beschrä@ken. Hierzu ist in erster Linie eine weitgehend drall- und wirbelfreie Zuströmung durch den Einlaßkanal zu verwirklichen.
  • Auf die genannte Weise ist mit dem erfindungsgemäßen Schichtladeverfahren eine mäßige Erhöhung der maximalen Gesamtluftzuhl gegenüber den Werten, die mit heute üblichen Ottomotoren erreicht werden, möglich.
  • Das erfindungs@emäße Schiechtladeverfahren entsteht aus dem Verfahren nach dem Hauptnatent mit seitlich angeordnetem "Einl@ßteil" also lediglich durch Verschieben des "Einlaßteils".
  • Je weiter der zunächst seitlich liegende Einlaßteil zur Zylinderachse hin verschoben wird, umso kleiner werden dabei die zusätzlichen Drosselverluste im Ansaugtakt, sowie die maximalerreichbare Gesaumtluftzahl des Verfahrens.
  • Gemäß der Erfindung kann das vorher beschriebene Verfahren auch im Zweitakt durchgeführt werden. Fig. 2 und 2a zeigen den erfindungsgemäß gestalteten Brennraum mit Einlaßventil (4), Einlaßteil (2), Zündkerze (6) und Auslaßteil (3). Zur Abführung der Abgase dienen jetzt die vom Kolben gesteu@rten Auspuffschlitze (5). Die Kraftstoffzuführung erfolgt hierbei, wie im ersten Zusatzpatent (s';atentanmeldung P 22 22 029.7) angegeben, durch die Düse (7) über das Einlaßventil (4) @ährend der zweiten Hälfte der Spülp@riode.
  • Zur weiteren Herabsetzung der Drosselverluste bei der Zylinderspülung, @.h. zur Herabsetzung der Spülleistung, kann auch bei dem erfindungsgemäßen Zweitaktverfahren ein zweites Einlaßventil (4a) in an sich bekannter Weise vorgesehen werden, das nur der Zuführung reiner Spülluft dient.
  • Die Ste@@rung @ieses Einlaßventile (4a) erfolgt @ynchron zu @inlaßventil (4).
  • Z@r Ergänzung nach Fig. 3 und 3a sei noch festgestellt, daß auch beim Zweitaktverfahren nach dem ersten Zusatzpatent (Patentanmeldung P 22 22 029.7) ein zweiter @inlabventil (4a) zur Zuführung reiner Spülluft in an sich be@annter Weise an@eordnet werden kann, um die Drosselverluste zu verringern.

Claims (2)

Patentansprüche
1. Verbrennungsmotor mit Ladungschichtung und Gemischbildungsverfahren gemäß dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 22 14 400.9) und dem Zusatzpatent (Patentanmeldung P 22 22 029.7) für den Betrieb mit flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffen, vorzugsweise Kohlenwasserstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß der "Einlaßteil" des in Ein- und Auslaßteil unterteilten Brennraumes teilweise oder gans über dem A-rbe-ita kolben liegt,
2. Verbrennungemotor mit Gemischbildungsverfahren nach Anaspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung des Brennraumes in Ein- und Auslaßteil durch eine, bedingt durch die Lage des Einlaßteils in Bezug auf den Arbeitskolben, entsprechend ausgebildete Zwischenwand im Zylinderkopf und den sich dem oberen Totpunkt nähernden Arbeitskolben erzielt wirkt Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Trennung des Brennraumes durch eine entsprechend ausgebildete Nase auf dem Arbeitskolben erzielt wird.
L e e r s e i t e
DE19722259888 1972-03-24 1972-12-07 Verbrennungsmotor mit ladungsschichtung und gemischbildungsverfahren Pending DE2259888A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722259888 DE2259888A1 (de) 1972-12-07 1972-12-07 Verbrennungsmotor mit ladungsschichtung und gemischbildungsverfahren
US05/343,696 US3976038A (en) 1972-03-24 1973-03-22 Reciprocating stratified charge internal combustion engine and mixture formation process
FR7310752A FR2178646A5 (de) 1972-03-24 1973-03-26

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722259888 DE2259888A1 (de) 1972-12-07 1972-12-07 Verbrennungsmotor mit ladungsschichtung und gemischbildungsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2259888A1 true DE2259888A1 (de) 1974-06-12

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ID=5863785

Family Applications (1)

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DE19722259888 Pending DE2259888A1 (de) 1972-03-24 1972-12-07 Verbrennungsmotor mit ladungsschichtung und gemischbildungsverfahren

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DE (1) DE2259888A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2757648A1 (de) * 1977-12-23 1979-06-28 Bosch Gmbh Robert Hubkolbenbrennkraftmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2757648A1 (de) * 1977-12-23 1979-06-28 Bosch Gmbh Robert Hubkolbenbrennkraftmaschine

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