DE2421711A1

DE2421711A1 - Verfahren zum betrieb arbeitsraumbildender brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2421711A1
Application number: DE2421711A
Authority: DE
Inventors: Hagen Sistig
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1974-05-04
Filing date: 1974-05-04
Publication date: 1975-11-20

Description

Klöckner-Humboldt-DeutzAG ÄI»HU Köln, den 23. April 1974

Unser Zeichen: D 74/41 APTA R/K

Verfahren zum Betrieb arbeitsraumbildender Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb arbeitsraumbildender Brennkraftmaschinen mit zyklisch einsetzender Verbrennung, bei dem in den Arbeitsraum Schwingungsenergie im Schall- oder Ultraschallbereich eingestrahlt wird.

Bei Brennkraftmaschinen mit zyklisch einsetzender Verbrennung bestehen Schwierigkeiten, den Verbrennungsablauf so zu steuern, daß der Kraftstoff in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit vollständig verbrennt und im Abgas keine oder nur geringe Anteile schädlicher Gase vorhanden sind. Ferner soll im Interesse einer geringen Belastung der Bauteile sowie einer möglichst kleinen Geräuschentwicklung der Druck relativ langsam ansteigen und gleichmäßig verlaufen.

Es ist bekannt, durch besondere Steuerung der Kraftstoffzufuhr und Ausbildung der Kraftstoffzufuhreinrichtungen

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sowie durch die Erzeugung von geordneten und ungeordneten, einfachen und überlagerten Bewegungen der Verbrennungsluft den Verbrennungsvorgang günstig zu beeinflussen. Auch ist es bekannt (DT-OS 215 529), durch Schwingungsenergie das im Arbeitsraum befindliche Medium zu aktivieren. Dadurch soll insbesondere die Verbrennung im Hinblick auf die Abgasqualität verbessert werden. Die Schwingungsenergie dient dabei zur Zerstäubung und Mischung des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Schwierigkeiten zu vermindern, und den aufgezeigten Zielen näherzukommen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwingungsenergie periodisch kurzzeitig zur Steuerung des Verbrennungsablaufs eingestrahlt wird.

Durch die Schwingungsenergie wird der Makrobewegung der Gasmoleküle eine Mikrobewegung überlagert, wodurch die Reaktionsfähigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit, insbesondere in ungünstigen Mischungsbereichen, z. B. mit Luftmangel oder Luftüberschuß, begünstigt wird. Durch die erfindungsgemäße periodisch kurzzeitige Einstrahlung der Schwin-

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gungsenergie kann der Verbrennungsablauf in Zeitabschnitten beschleunigt werden, die infolge ungünstiger Mischungsverhältnisse eine geringere Reaktionsgeschwindigkeit haben. So kann z. B. durch Einstrahlung der Schwingungsenergie vor der Zündung der Zündverzug herabgesetzt werden, während die Zuführung der Schwingungsenergie gegen Ende der Verbrennung das Verbrennungsende beschleunigt und den unverbrannten Kraftstoffanteil verringert. Mit einem kleineren Zündverzug und einem schnelleren Verbrennungsende werden ebenfalls ein langsamerer Druckanstieg und gleichmäßigerer Druckverlauf erreicht. Ferner wird die Hauptverbrennung nicht beeinflußt, so daß die Spitzendrücke und Spitzentemperaturen nicht angehoben werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in den Arbeitsraum örtlich begrenzt gebündelte Wellen hoher Frequenz eingestrahlt werden. Eine Bündelung der Wellen ist bei hoher Frequenz im Ultraschallbereich möglich. Man erreicht eine örtlich intensive Aktivierung des Verbrennungsgemisches, wodurch man neben dem Zündzeitpunkt auch den Zündort beeinflussen kann. Ferner kann die Verbrennung

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hierdurch in verbrennungstechnisch ungünstig liegenden Zonen des Brennraums verbessert werden, z. B. in unmittelbarer Nachbarschaft der Brennraumwandung. Diese Maßnahme läßt sich insofern auch vorteilhaft bei Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Verbrennung anwenden. Ferner kann sie in Kombination mit der periodisch zeitweisen Schwingungsenergieeinstrahlung insbesondere bei Brennkraftmaschinen wirkungsvoll eingesetzt werden, die mit einer Ladungsschichtung arbeiten. Durch eine Einstrahlung quer zur Bewegungsrichtung der geschichteten Ladung wird nach erfolgter Zündung der Verbrennungsablauf beschleunigt. Ferner wird die hierbei üblicherweise angewandte rotierende Verbrennungsluft zum Großteil nacheinander erfaßt, wobei die gesamt einzustrahlende Schwingungsenergie relativ gering gehalten werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die Wirkung örtlich dadurch intensivieren oder vermindern, daß in dem Brennraum bzw. Arbeitsraum zwei oder mehrere Schwingungsgeber so angeordnet und miteinander gekoppelt sind, daß an bestimmten Stellen des Brennraumet bzw· Arbeitsraumes die Wirkung durch Überlagerung der Schwingungen

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verstärkt und an anderen Stellen verringert wird. Bei gegebenen stationären Verhältnissen sowie bei periodisch
wiederkehrenden Vorgängen können dadurch gezielt Ungleichmäßigkeiten in der Gemischbildung verkleinert bzw. ausgeglichen oder in ihrer Auswirkung verringert werden."

Die Schwingungen können mit üblichen Schwingungsgebern, z. B. piezo-elektrischen oder magnetostriktiven, erzeugt werden, deren Betätigungsdauer, Schwingungsfrequenz und Energieabstrahlung auf elektrischem Wege in Abhängigkeit von
anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine gesteuert
werden können.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Betrieb arbeitsraumbildender Brennkraft-r maschinen mit zyklisch einsetzender Verbrennung, bei dem in den Arbeitsraum Schwingungsenergie im Schalloder Ultraschallbereich eingestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsenergie periodisch kurzzeitig zur Steuerung des Verbrennungsablaufs eingestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsenergie kurz vor der Zündung und/oder am Ende der Verbrennung eingestrahlt wird.
3. Verfahren zum Betrieb arbeitsraumbildender Brennkraftmaschinen, bei dem in den Brennraum Schallenergie eingestrahlt wird oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß örtlich begrenzt in den Arbeitsraum gebündelte Wellen hoher Frequenz eingestrahlt werden.

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4. Verfahren zum Betrieb arbeitsraumbildender Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brennraum bzw. Arbeitsraum zwei oder mehrere Schwingungsgeber so angeordnet und miteinander gekoppelt sind, daß an bestimmten Stellen des Brennraumes bzw. Arbeitsraumes die Wirkung durch überlagerung der Schwingungen verstärkt und an anderen Stellen verringert wird.
5. Verfahren zum Betrieb arbeitsraumbildender Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Schwingungen in Abhängigkeit einer oder mehrerer Betriebsgrößen gesteuert wird.

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