DE2558413A1 - Verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben derselben - Google Patents
Verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben derselbenInfo
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Description
PA^NTAK'WÄLTC 2 O Ό ö 4
DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT
D-8 München 60 · Orthstraße 12 · Telefon (089) 832024/5 Telex 5212744 ■ Telegramme Interpatent
269/15
Fuji Heavy Industries, Ltd,
7-2, Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku, Tokio, Japan
Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben
derselben
Priorität: 28. Dezember 197^ Japan 5O-3275
Kurzauszug
Die Erfindung bietet eine Verbrennungskraftmaschine sowie
ein Verfahren zum Betreiben derselben, bei welchem Kraftstoff, der von einer Einspritzdüse eingespritzt wird, die
Form von Flüssigkeitströpfchen annimmt, die in einer Verbrennungskammer
verteilt sind, so daß ein langsames Abbrennen bei der Verbrennung bei verhältnismäßig geringer
maximaler Verbrennungstemperatur erzielt wird. Eine Abgasanlage der Maschine besitzt einen Abschnitt, der als Wärmeisolator
wirkt. Dieser Aufbau bietet einen geeigneten Raum für die Oxidation von Abgasen.
Die Erfindung betrifft allgemein Verbrennungskraftmaschinen für Motorfahrzeuge und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben
einer Benzin-getriebenen Verbrennungskraftmaschine zur wirksamen Abgasreinigung,
Bekanntlich enthalten Abgase, die von einer Benzin-getriebenen Verbrennungskraftmaschine emittiert werden, schädli-
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ehe und beeinträchtigende Verbindungen, wie z.B. Stickoxide,
Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, die ernsthafte
Luftverunreinigungsprobleme, insbesondere in städtischen Bereichen, verursachen. Die Emission von Stickoxiden
wird auf ein geringeres Maß gesenkt, wenn die maximale Verbrennungstemperatur in einer Verbrennungskammer der Maschine
so niedrig wie möglich gehalten wird. Liegt jedoch die maximale Verbrennungstemperatur übermäßig niedrig, wird die
Leistungsabgabe der Maschine erheblich gesenkt. Andererseits wird die Emission von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid
dadurch gesenkt, daß die Oxidationsreaktion der Maschinenabgase in einer Abgasanlage der Maschine erfolgt. Bei dieser
Behelfslösung kann, wenn die Temperatur der Abgase niedrig liegt, die Oxidationsreaktion der Abgase nicht in
befriedigender Weise durchgeführt werden, und daher ist es schwierig, den Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen
zu senken.
Die Folge ist,daß, wenn die maximale Verbrennungstemperatur
im Hinblick auf die Senkung der Emission an Stickoxiden, die in den Abgasen enthalten sind, gesenkt wird, auch die
Temperatur der Maschinenabgase gesenkt wird, was wiederum zu einer hohen Konzentration an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid
führt. Wenn andererseits das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
eines Luft/Kraftstoff-Gemische, das der Verbrennungskammer
der Maschine zugeführt werden soll, im Hinblick darauf, daß eine Senkung der Leistungsabgabe der Maschine
verhindert werden soll, gesenkt wird, enthalten die Abgase der Maschine hohe Konzentrationen an Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen
und Kohlenmonoxid.
So ist einzusehen, daß, wenn eine der schädlichen Verbindungen der Abgase der Maschine in ihrem Anteil gesenkt werden soll,
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die Konzentration der anderen schädlichen Verbindungen in den Abgasen ansteigt und die Maschinenleistung abf rillt.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine
sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Benzin-getriebenen Verbrennungskraftmaschine zu bieten, wodurch die
maximale Verbrennungstemperatur niedrig gehalten wird, während die Maschinenabgase auf einer höheren Temperatur gehalten
werden, wodurch die Konzentrationen an Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in den Abgasen der
Maschine gesenkt werden. Ferner soll die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Benzin-getriebenen Verbrennungskraftmaschine
bieten, das die Konzentrationen an Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasen der
Maschine enthalten sind, zu senken vermag, ohne daß eine Einbuße an Maschinenleistung auftritt.
Zur Lösung dieser Aufgaben schlägt die Erfindung vor, daß Luft oder ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch in eine Verbrennungskammer
einer Verbrennungskraftmaschine geführt wird, in welche nur Kraftstoff während des Ansaugtakts der Maschine
eingespritzt wird. Der Kraftstoff wird in der Luft oder dem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch, das der Verbrennungskammer
in teilchenförmig-schwebendem Zustand zugeführt wird, dispergiert
und während des Kompressionstakts komprimiert, worauf ,der Kraftstoff gezündet wird.
Die Erfindung wird weiter im einzelnen anhand der Figuren erläutert;
von diesen zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm der Beziehung zwischen der maximalen Verbrennungstemperatur und der Konzentration an Stickoxiden,
die in den Abgasen der Maschine enthalten sind;
Fig. 2 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Luft/Kraft-
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stoff-Verhältnis und den Konzentrationen an Stickoxi-den,
Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, die
in den Maschinenabgasen enthalten sind;
Fig. 3 ein Diagramm zur Beziehung zwischen der Temperatur
der Maschinenabgase in einem Abgasrohr, ausgedrückt durch das Verhältnis des Volumens des Abgasrohrabschnitts
38 zum Verdrängungsvolumen des Maschinenzylinders,
und
Fig. k ein Diagramm der Temperaturänderungen der Gase im
Maschinenzylinder, in dem Abgas kanal und der Abgasleitung;
Fig. 5 einen Schnitt einer Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im allgemeinen hängt die Konzentration der in den Maschinenabgasen
enthaltenen Stickoxide von der maximalen Verbrennungetemperatur eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine
ab, wie im Diagramm der Fig. 1 gezeigt. Daraus ergibt sich, daß die Konzentration an Stickoxiden in den Maschinenabgasen
beträchtlich fällt, wenn die maximale Verbrennungstemperatur auf unter 2000 C gesenkt wird. Um die Konzentration an Stick·
oxiden in den Maschinenabgasen zu senken, war es übliche Praxis, die Maschinenabgase rückzuführen oder den Zündzeitpunkt
zu verzögern oder nachzuverstellen, um dadurch die maximale Verbrennungstemperatur des Maschinenzylinders zu senken. Bei
dieser bisherigen Behelfslösung tritt jedoch das Problem auf,
daß die Maschinenleistung beträchtlich sinkt. Dieses Problem wird besonders ernst in dem Falle, wo es nötig ist, "die Konzentration
an Maschinenabgasen auf einen Wert unter I/5 bis
l/lO der von Maschinenabgasen zu senken, die von einer herkömmlichen
Verbrennungskraftmaschine emittiert werden.
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Wird andererseits die maximale Verbrennungstemperatur •niedrig gehalten, wira auch die Temperatur der Maschinenabgase
auf einen niedrigeren Wert gesenkt, so daß die anderen schädlichen Verbindungen, wie z.B. die Kohlenwasserstoffe
HC und Kohlenmonoxid, nicht wirksam anteilmäßig gesenkt werden können, weil die Oxidationsreaktion reduziert wird.
Zur Lösung dieser Probleme wurden bislang zwei Behelfsmaßnahmen vorgeschlagen, um die Oxidation der Kohlenwasserstoffe
und von Kohlenmonoxid in den Maschinenabgasen zu bewirken. Eine dieser bisherigen Behelfslösungen besteht darin, der
Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine Sekundärluft zuzuführen,
um dadurch die unverbrannten Verbindungen bei einer verhältnismäßig niederen Temperatur, d.h. 350 bis 500 °C,
unter Verwendung eines Katalysators zu oxidieren. Die andere bisherige Behelfslösung besteht darin, der Abgasanlage zwangsweise
Sekundärluft zuzuführen, wobei eine Expansionskammer direkt auf dem Abgas kanal vorgesehen ist, die auf einer
Temperatur gehalten wird, welche zur wirksamen Oxidation der unverbrannten Verbindungen ausreicht. Dies ist die sogenannte
thermische Reaktoranlage.
Die erstere Behelfslösung hat die Probleme, daß der Katalysator
kostspielig ist, möglicherweise auch nicht ständig nachgeliefert . werden kann, daß unverbleites Benzin verwendet werden
muß, daß Befürchtungen bestehen, daß die Verwendung d&s
Katalysators zu einer Sekundärverunreinigung führen kann und die Innentemperatur der Katalysatorkammer übermäßig hoch wird,
wenn sich eine Teilmenge unverbrannten Gases aus einer Fehlzündung in der Verbrennungskammer mit den übrigen heißen Gasen
in der Katalysatorkammer zur Verbrennung mischt. Die thermische Reaktoranlage hat aber auch Probleme, und zwar dahingehend,,
daß, weil die Expansionskammer zum Auspuffventil benachbart anzuordnen ist, um den Temperaturabfall der Abgase auf
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ein Minimum zu senken, der Abgasträgheitseffekt verschlechtert wird, da die Abgase für eine gewisse Zeit in der Expansionskammer
eingeschlossen sind, was zu einer Leistungsminderung führt, eine komplizierte Sekundarluftzuführanlage
muß vorgesehen werden, und die Innentemperatur der Expansionskammer
wird überaus hoch, wenn sich eine Teilmenge unverbrannten Gases mit den übrigen heißen Abgasen in der
Expansionskammer zur Verbrennung mischt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Konzentrationen an schädlichen Verbindungen in den Maschinenabgasen durch das Luft/
Kraftstoff-Verhältnis beeinflußt. Wenn nämlich das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis fällt, steigen die Konzentrationen an
schädlichen Verbindungen, wie im Diagramm der Fig. 2 dargestellt.
In einer bekannten Verbrennungskraftmaschine wird Benzin mit Luft in einem Vergaser gemischt, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch
zu liefern, das einem Maschinenzylinder zugeführt wird, Bei diesem Vormischprozeß wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch
in Richtung auf ein mageres Gemisch hin unter dem Gesichtspunkt einer Senkung der Konzentration an Stickoxiden in den
Maschinenabgasen bestimmt. In diesem Falle ist eine glatte Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer
der Maschine schwierig, und dies führt zu einer Leistungsminderung der Maschine.
Dj_e Erfindung bietet nun ein Verfahren zum Betreiben einer
Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Luft oder ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch dem Maschinenzylinder zugeführt
wird, in der Kraftstoff während des Ansaugtaktes der Maschine eingespritzt wirdo Der Kraftstoff wird in der Luft oder
dem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch, die bzw. das dem
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Maschinenzylinder in teilchenförmig-schwebendem Zustand zugeführt
wird, dispergiert und zwecks Verbrennung gezündet.
Bei diesem Verfahren wird um die Peripherie der Kraftstofftröpfchen
herum ein Gemisch mit optimalem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
gebildet, und die Zündung schreitet zwischen benachbarten Kraftstofftropfchen nach und nach fort, was zur
Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemische in der Verbrennungskammer
führt. So kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch, selbst
wenn dieses in der Verbrennungskammer extrem mager ist, in stabiler Weise zufriedenstellend verbannt werden. Dabei
wird der Plammenfront die zum Verdampfen der benachbarten Kraftstofftropfchen nötige Wärme entzogen, bevor sie sich
weiter fortpflanzt. So läuft die Verbrennung des Luft/ Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer innerhalb
einer längeren Zeitspanne ab, was die maximale Verbrennungstemperatur drückt und zu einer Senkung der Konzentration an
Stickoxiden in den Maschinenabgasen führt.
Die Temperatur der in dem erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahren erhaltenen Verbrennungsgase variiert in einer Weise,
wie sie im Diagramm der Figur 4 dargestellt ist. Hiernach erreicht die Temperatur der Verbrennungsgase in einer
herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine eine Höhe von etwa '1000 C in einem Augenblick unmittelbar bevor das Abgasventil
geöffnet wird,und fällt auf eine Höhe von etwa 800 °C ab, wenn die Abgase durch das Abgasventil in die Abgasleitung
treten, wie mit der durch gestrichelte Linien dargestellten Kurve in Fig. 4 gezeigt. Wenn die Abgase die Abgasleitung
erreichen, fällt die Temperatur der Abgase aufgrund der Wärmeverteilung auf eine Höhe von etwa 350 bis 500 0C
erheblich ab. Beim erfindungsgemäßen Verfahren dagegen ist die Temperatur der Verbrennungsgase auf einer Höhe von etwa
1200 C, bevor das Abgasventil geöffnet wird, aufgrund
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des langsamen Fortschreitens der Zündung des Luft/Kraftstoff
-Gemische in der Verbrennungskammer, wie durch die ausgezogene Kurve in Pig. 4 gezeigt.
So ist zu erkennen, daß die durch das Abgasventil gehenden Abgase auf einer relativ höheren Temperatur aufgrund
der langsamen Zündfortpflanzung des Luft/Kraftstoff-Gemischs
in der Verbrennungskammer gehalten werden, so daß die schädlichen Verbindungen, wie z.B. Kohlenwasserstoffe
und Kohlenmonoxid, in den Maschinenabgasen in befriedigender Weise oxidiert werden können. So können die unverbrannten
Verbindungen in den Maschinenabgasen oxidiert werden, ohne einen zusätzlichen Katalysator oder eine Expansionskammer mit einem thermischen Reaktor in der Abgasanlage
der Verbrennungskraftmaschine vorzusehen.
Versuche haben gezeigt, daß die Temperatur, bei der die Oxidationsreaktion der Abgase der Maschine stattfindet,
vom Volumen des Abgasrohres oder der Abgasleitung abhängt, durch welches bzw. welche die Abgase strömen, wie im Diagramm
der Fig. 3 gezeigt.
In Fig. 3 ist auf der Abszisse das Verhältnis des Volumens
eines vorbestimmten Abschnitts des Abgasrohres oder der Abgasleitung gegen das Verdrängungsvolumen der Maschine angegeben,
und die Ordinate stellt die Temperatur der Maschinenabgase dar. Eine Kurve ist so aufgetragen, daß die Kohlenmonoxidkonzentration
bei einem Wert von 0,1 % und die Kohlenwasserstoffkonzentration
bei einem Wert von 10 ppm liegt. Im schraffierten Bereich oberhalb der Kurve sind die Konzentrationen
an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen jeweils niedriger als die oben genannten Werte. Hierbei ist zu bemerken,
daß die vorgenannten Ergebnisse auf einem Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Be-
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reich zwischen 17 ! 1 und l8 : 1 basieren.
Wie sich aus dem Diagramm der Fig. 3 ergibt, wird die Konzentration
an Kohlenmonoxid auf einen Wert von etwa 0,05 bis 0,1% und die Konzentration der Kohlenwasserstoffe auf
einen Wert unter 10 ppm gesenkt, indem die Temperatur der Maschinenabgase auf einer Höhe innerhalb der schraffierten
Fläche der Fig. 3 gehalten wird.
Wie bereits bezüglich Fig. 4 erörtert, wird erfindungsgemäß
die Temperatur der Maschinenabgase relativ höher gehalten, bevor sie die Verbrennungskammer verlassen. Es ist
ein Merkmal der Erfindung, daß der Abgas kanal mit einem
Füllstück oder Futterrohr ausgestattet ist, so daß ein wärmeisolierender Raum zwischen dem Füllstück und dem Zylinderkopf
gebildet wird, und daß das Abgasrohr oder die Abgasleitung rait einer wärmeisolierenden Schicht über eine
vorbestimmte Länge des Abgasrohres hinweg versehen ist. Mit diesem Aufbau werden die Maschinenabgase auf einer verhältnismäßig
höheren Temperatur, d.h., auf einerllöhe von etwa 1000 °C in dem Abgas kanal und auch auf etwa 800 °C
in dem Abgasrohr oder der Abgasleitung gehalten. So ist es möglich, die Temperatur der Maschinenabgase auf dner Höhe
innerhalb der schraffierten Fläche der Fig.3 zu halten. So können die Konzentrationen an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen
in befriedigender Weise auf minimale Werte gesenkt werden, ohne eine katalytische Einrichtung oder
einen thermischen Reaktor in der Abgasanlage vorzusehen.
Mit der vorgenannten Anordnung wird der Trägheitseffekt der
Maschinenabgase, die durch die Abgasanlage strömen, nicht geopfert, und eine Leistungsminderung der Maschine wird vermieden.
Da zudem das erfindungsgemäße Verfahren von der Ex-
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pansionskammer in der Abgasanlage keinen Gebrauch macht,
so daß die Maschinenabgase nach und nach abgeführt werden, kann dadurch ein übermäßiger Temperaturanstieg in der Abgasanlage
beseitigt werden.
Erfindungsgemäß wird das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Luft/Kraftstoff-Gemische in der Verbrennungsmaschine auf einen hohen Wert eingestellt, so daß die Maschinenabgase
eine ausreichende Menge an Restsauerstoff enthalten, und deshalb erfolgt die Oxidationsreaktion der unverbrannten
Verbindungen in befriedigender V/eise. Hier ist zu bemerken, daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren Fehlzündungen
des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer aufgrund der ihm eigenen Verbrennungseigenschaften
vermieden werden, so daß die Funktionsfähigkeit der Maschine nicht gemindert wird. Ferner ist zu bemerken, daß das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer bevorzugt zwischen 17 ' 1 und lö :
gewählt wird, wodurch eine Leistungsminderung der Maschine vermieden werden kann.
Fig. 5 zeigt eine mit Benzin betriebene Verbrennungskraftmaschine
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Maschine umfaßt einen Zylinderblock 10 mit einer Zylinderbohrung 12, in welcher ein Kolben l4 hin und her bewegbar
angeordnet ist. Ein Ende der Zylinderbohrung 12 ist durch einen Zylinderkopf l6 geschlossen, und der Kolben l4 ist für
die Hin- und Herbewegung in der Zylinderbohrung durch eine Kurbelwelle und eine Verbindungsstange (nicht dargestellt)
angepaßt. Der Zylinderkopf l6 hat einenAnsaug kanal l8»
durch welchenLuft oder ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch
in die Verbrennungskammer 20 über ein Ansaugventil 22 während des Ansaugtaktes angesaugt wird. Eine Kraftstoff-Einspritzdüse
24 ist zur Verbrennungskammer zum direkten Einspritzen
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des Kraftstoffs in diese Verbrennungskammer 20 geöffnet. Alternativ kann die Einspritzdüse 2k an einer Stelle 26
angeordnet sein, die durch unterbrochene Linien in der Nähe des Ansaugventils 22 zur Kraftstoffeinspritzung in
dem Ansaug kanal l8 angegeben ist. Der Zylinderkopf l6 trägt eine Zündkerze 25. Die Bezugsziffer 28 bezeichnet
eine Ansaugleitung, und die Bezugsziffer 30 einen Vergaser,
der mit der Ansaugleitung 28 zu verbinden ist, wenn ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch der Verbrennungskammer
20 über das Ansaugventil 22 zuzuführen ist.
Der Zylinderkopf l6 besitzt auch ein Abgasventil 32 und
einen Abgaskanal 34, von dem eine Abgasanlage der Maschine
ausgeht. Die Abgasanlage umfaßt eine Abgasleitung 36,
deren eines Ende mit dem Abgaskanal 3^ verbunden ist.
Ein vorbestimmter Abschnitt 38 der Abgasanlage ist so
aufgebaut, daß die hindurchgehenden Abgase heiß genug gehalten werden, um die Oxidation von Kohlenwasserstoffen
und - monoxid zu fördern. Das Volumen (V) des Abschnitts 38 kann in Abhängigkeit von dem Verdrängungsvolumen der
Maschine variiert werden, wie in Pig. 3 gezeigt. Der Abgaskanal 34, der einen Teil des Abschnitts 38 bildet, ist als
Doppelwandung gebaut, wobei ein innerer Mantel 40 den Durchlaß für die Abgase definiert, und ein Teil der Abgasleitung
36, die den übrigen Teil des Abschnitts 38 bildet, ist mit einem wärmeisolierenden Material 42 verkleidet. Im
Betrieb während des Ansaugtaktes wird Luft oder ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch in die Verbrennungskammer 20
über das Ansaugventil 22 angesaugt, und Kraftstoff wird während dieses Taktes in teilchenförmigen! Zustand eingespritzt.
Der eingespritzte Kraftstoff nimmt so die Form von Flüssigkeitströpfchen an und wird in dem teilchenförmigen
Zustand in der Luft oder dem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch
in der Verbrennungskammer 20 dispergiert, worauf der Kraft-
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stoff von der Zündkerze 25 gezündet wird. Diese Verbrennung
erlaubt es der Maschine, bei einem verhältnismäßig hohen Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu arbeiten. Bei
diesem Verbrennungsprozeß wird der Flammenfront die zum Verdampfen der benachbarten Kraftstofftropfchen nötige Wärme
entzogen, bevor sie sich weiter fortpflanzt. So wird die maximale Verbrennungstemperatur gedrückt und ein verhältnismäßig
langsames Abbrennen erzielt, wodurch die Konzentration an Stickoxiden (NO ) gesenkt wird. Die Auspuffgase
werden während des Auspufftaktes in das Abgasventil 32 in den Abschnitt 38 entlassen und strömen durch diesen
aufgrund ihrer Trägheit, da kein Hindernis vorhanden isto
Soll der Vergaser 30 eingesetzt werden, so sollte er so
eingestellt sein, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Luft/Kraftstoff-Gemische, das dem Verteiler zugeführt wird,
größer als 19 J 1 ist.
In der Praxis ist das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bevorzugt zwischen 17 s 1 und l8 : 1, da dann das CO und die Kohlenwasserstoffe in den Abgasen durch den Restsauerstoff
oxidiert werden, und die Bildung von NO wird gering.
Vorzugsweise wird eine Abgasrückführanlage 44 in an sich
bekannter Weise vorgesehen. Wenn die Abgasrückführanlage 44 verwendet wird, kann das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des der Verbrennungskammer 20 zugeführten Gemischs ohne Anstieg der NO -Bildung zur Verbesserung der Leistungsabgäbe
gesenkt werden.
Nun ist erkennbar geworden, daß keine Leistungseinbüße auftritt,
da der Abgasträgheitseffekt erfindungsgemäß nicht
verschlechtert wird. Auch ist zu erkennen, daß, da Abgasanteile nicht miteinander gemischt werden, wenn sie erfin-
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dungsgemäß durch die Abgasanlage strömen, ein Überhitzen
der Abgasleitung, das im Falle der thermischen Reaktoranlage mit einer Expansionskammer in der Abgasanlage benachbart
zum Abgaskanal auftreten würde, wenn einer der Zylinder eine Fehlzündung hätte, verhindert wird.
Wie zuvor beschrieben, wird erfindungsgemäß eine Senkung der NO -Bildung durch die Verbrennung eines heterogenen Gemischs
sowie eine Senkung der Emission von CO und Kohlenwasserstoffen
erzielt, indem eine geeignete Umgebung für die Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen in den Abgasen
in der Abgasanlage geschaffen wird.
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Claims (12)
- PATENTANSPRÜCHE1, Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Verbrennungskammer (20), eine Einrichtung zum Zuführen eines ersten verbrennbaren Anteils zur Verbrennungskammer und durch eine Einspritzdüse- (24) zum Zuführen eines zweiten verbrennbaren Anteils zur Verbrennungskammer, in welcher der zweite verbrennbare Anteil in Form von Flüssigkeitströpfchen in dem ersten brennbaren Anteil zum Zündzeitpunkt verteilt vorliegt.
- 2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch I1 gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zuführen eines ersten verbrennbaren Anteils, wobei dieser aus Luft besteht, und durch eine Einrichtung zum Zuführen eines zweiten verbrennbaren Anteils, wobei dieser aus Kraftstoff besteht.
- 3· Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zuführen eines ersten verbrennbaren Anteils, wobei dieser aus einem Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem über-stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis besteht, und durch eine Einrichtung zum Zuführen eines zweiten verbrennbaren Anteils, der aus Kraftstoff besteht.
- 4, Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einspritzdüse (24), die zum direkten Einspritzen des zweiten verbrennbaren Anteils in die Verbrennungskammer angeordnet ist.
- 5· Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einspritzdüse (24), die zum direkten Einspritzen609828/0246des zweiten verbrennbaren Anteils in die Verbrennungskammer während des Ansaugtaktes angeordnet ist.
- 6. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einspritzdüse (26), die zum Einspritzen des zweiten verbrennbaren Anteils in den ersten verbrennbaren Anteil unmittelbar vor dessen Einführung in die Verbrennungskammer angeordnet ist.
- 7· Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zuführen des ersten verbrennbaren Anteils, die einen Vergaser (30) aufweist.
- 8. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch einen auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemische von über 19 ! 1 eingestellten Vergaser.
- 9· Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8t gekennzeichnet durch eine zusätzliche Abgasanlage, die mit der Verbrennungskammer an ihrem Einlaßende verbindbar ist und deren Wandung zur Ausbildung einer Leitung aufgebaut ist, welche Abgasanteile in der gleichen Folge, wie sie in das einlaßseitige Ende eintreten, hindurchtreten läßt, wobei der Aufbau dieser Wandung so ist, daß die Abgasanteile für die Oxidation heiß genug gehalten werden.
- 10β Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung der Wandung als Isolator.
- 11. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einrichtung zum Rückführen eines Teils der Abgase in die Verbrennungskammer zusammen mit dem ersten verbrennbaren Anteil.609828/0248.46- 2553413
- 12. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, welche eine Verbrennungskammer, eine Einrichtung zum Einführen von Luft in die Verbrennungskammer und eine Kraftstoff-Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbrennungskammer Luft eingeführt wird, daß während des Ansaugtaktes der Maschine Kraftstoff so in die Verbrennungskammer eingeführt wird, daß dieser in der eingeführten Luft in teilchenfönnigem Zustand dispergiert wird und Kraftstofftropfchen in der Luft in der Verbrennungskammer zur Bildung eines mageren Luft/Kraftstoff-Gemische schweben, daß dieses Luft/Kraftstoff-Gemisch komprimiert und in dem teilchenförmigen Zustand unter Zündfortpflanzung zwischen benachbarten Flüssigkeitströpfchen gezündet wird.608828
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