DE2745923C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Hubkolben-
Brennkraftmaschine zum Durchführen des Verfahrens.
In der DE-OS 21 14 901 ist in Übereinstimmung mit dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei welchem
eine Besonderheit darin bestehen soll, daß unmittelbar
nach Beginn des Arbeitshubs Luft aus dem Luftspeicher
in die Brennkammer strömt und sich ein Ringventil öffnet,
so daß ein überfettes Gemisch von der Zylinderkopf-
Unterseite her schlagartig in den Luftstrom eintritt
und sich mit diesem so intensiv vermischt, daß
nach momentaner Zündung die Verbrennung sehr kurzfristig
erfolgen kann. Allerdings ist in der genannten Druckschrift
nicht angegeben, wie der Arbeitshub eingeleitet
wird. Dies bedeutet, daß die Luft nur in die Brennkammer
gelangen kann, nachdem der Kolben mit seiner
Abwärtsbewegung begonnen hat und der Druck in der Verbrennungszone
ausreichend weit abgefallen ist, damit
die in dem Luftspeicher enthaltene, komprimierte Luft
in die Verbrennungskammer expandieren kann.
Die DE-PS 3 34 672 zeigt eine Brennkraftmaschine mit
Kraftstoffeinspritzung, bei der in der Kolbenstirnfläche
ein Napf ausgebildet ist, in den direkt Kraftstoff
eingespritzt wird, um eine Teilverbrennung des insgesamt
in der Brennkammer befindlichen Kraftstoffs zu
erzielen.
Die Druckschrift "Otto- und Dieselmotoren", Vogel-
Verlag 1973, Seiten 44 - 46 zeigt anhand eines pV-
Diagramms einen Dieselprozeß mit kombinierten isochorer
Wärmezufuhr und isobarer Wärmezufuhr. Konkrete Verfahrensmerkmale
sowie konkrete Vorrichtungsmerkmale, die
einem solchen Prozeß entsprechen, lassen sich der
Druckschrift allerdings nicht entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Hubkolben-Brennkraftmaschine zum Durchführen
des Verfahrens zu schaffen, das bzw. die es ermöglicht,
den Druck beim Expansionsvorgang in der Brennkammer
einer Brennkraftmaschine so zu steuern, daß ein im Vergleich
zum Stand der Technik verbesserter Wirkungsgrad
erzielt und außerdem der Schadstoffausstoß reduziert
wird.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene
Verfahren bzw. durch die im Anspruch 2 angegebene Hubkolben-
Brennkraftmaschine gelöst.
Im Gegensatz zu dem Verfahren nach der oben erwähnten
DE-OS 21 14 901 gelangen erfindungsgemäß Luft und Kraftstoff
in die Brennkammer, bevor die Zündung erfolgt.
Von der Luft jeder Füllung gelangt ein Teil getrennt
in den Luftspeicher, mit der Folge, daß zum Zeitpunkt
der Zündung in der Brennkammer ein überfettes Gemisch
vorhanden ist. Nach der Zündung wird über den Zeitraum
der Verbrennungsreaktion hinweg wiederholt Luft aus dem
Luftspeicher in die Brennkammer gepumpt, bewirkt durch
die Wechselwirkung von Druckwellen und Expansionswellen,
die zwischen den Verbrennungskammer-Wänden, dem Spalt
und dem Luftspeicher schwingen. Ein solcher
Ablauf ist mit den oben erläuterten, bekannten Maschinen
nicht möglich und ist auch dort nicht beabsichtigt.
Allgemein ist man bestrebt, bei Brennkraftmaschinen
den Schadstoffausstoß (CO, NOX, HC) möglichst weit
herabzusetzen. Hierzu sind verschiedene Anstrengungen
unternommen worden. Beispielsweise sind halbkugelförmige
Brennkammern vorgeschlagen worden in Verbindung
mit einer modifizierten Zündkerzen-Anbringung, um
die HC-Emission zu reduzieren. Die konstruktionsbedingten
Mehraufwendungen sind aber im Vergleich zu dem erzielten
Ergebnis unverhältnismäßig hoch.
Außerdem sind Maschinen bekannt,
in denen die Brennkammer mit einem geschichteten
Gemisch beladen wird. Die grundlegende Idee hierbei
ist, daß ein fettes, leicht entzündbares Gemisch
in der Nähe der Zündkerze und ein sehr mageres Gemisch
im übrigen Teil der Verbrennungskammer vorhanden
ist, so daß in verschiedenen Bereichen der Brennkammer
unterschiedliche Luft-Kraftstoffverhältnisse
herrschen. Die Verbrennung soll dann stufenweise
stattfinden.
Die bekannten Vorschläge haben sich aber nicht durchsetzen
können. Demgegenüber schafft die Erfindung ein
Verfahren bzw. eine Brennkraftmaschine zur Erzielung
sowohl eines hohen Wirkungsgrads als auch reduzierter
Schadstoff-Emissionen bei relativ geringem Aufwand.
Beim Einlaßvorgang wird der Brennkammer direkt Luft
und Kraftstoff zugeführt. Der durch den Atmosphärendruck
auftretende Druckabfall und der sich bewegende
Kolben bewirken das Einströmen von Luft und Kraftstoff,
wobei die Zusammensetzung des Gemisches nicht
homogen ist. Bei Beginn des Kompressionshubs wird
relativ mageres Gemisch über den Spalt in den Luftspeicher
hineingepreßt, wobei der Druck dort in dem Maße
ansteigt, in welchem der Druck in der Brennkammer ansteigt,
wenn sich der Kolben auf den oberen Totpunkt zubewegt.
Beim Zünden und Verbrennen des kraftstoffreichen
Gemisches erfolgt ein Druckanstieg bei praktisch
konstantem Volumen. Hierdurch wird eine Druckwelle durch
den Spalt in den Luftspeicher getrieben. Gleichzeitig
pflanzt sich in der Brennkammer eine Expansionswelle
fort, es tritt ein Druck-Ungleichgewicht auf, welches
die in dem Luftspeicher befindliche Luft in die
Brennkammer treibt, wodurch die vollständige Verbrennung
des Kraftstoffs unterstützt wird. Zwischen dem
Brennraum und dem Luftspeicher werden also Schwingungen
erzeugt, die im Verlauf des Expansionsvorgangs die Luft
aus dem Luftspeicher in die Brennkammer pumpen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird noch eine zusätzliche
Wirkung erreicht: die schwachen Druckwellen
bewirken beim wiederholten Durchlaufen der Brennkammer
eine Aufspaltung der Kraftstoffpartikel und zerstäuben
diese sehr wirksam, so daß die Verbrennung beschleunigt
wird. Gegebenenfalls kann auf spezielle Zerstäubungseinrichtungen
dann verzichtet werden.
In der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine
ist der Luftspeicher als Hohlraum im Kolben angeordnet
und besitzt ein bestimmtes Volumenverhältnis bezüglich
des kleinsten Brennkammer-Volumens. In einer speziellen
Ausführungsform ist die Luftkammer als ringförmige oder
fast ringförmige Umfangsnut im Kolben ausgebildet, die
über einen vollständigen oder teilweise vollständigen
Ringspalt mit der Brennkammer in Verbindung steht. Hierdurch
wird auf der Oberseite des Kolbens ein scheibenförmiger
Teil gebildet, der sich durch die Verbrennung
erhitzt und so als Wärmetauscher dient. Mit Hilfe eines
besonderen Luftzuführventils wird erreicht, daß die
Luftkammer mit praktisch kraftstofffreier Luft gefüllt
wird.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Teils einer Hubkolben-Brennkraftmaschine,
Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen von Kolben-
Formen,
Fig. 3A - 3G Darstellungen der aufeinanderfolgenden
Arbeitstakte in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer
Drehkolben-Brennkraftmaschine, und
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Rotor nach
Fig. 4 mit Luftspeicher-Kammer.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Brennkammer
einer Hubkolben-Brennkraftmaschine dargestellt, die
einen Kolben mit Luftspeicher enthält. Diese Maschine
arbeitet nicht mehr genau im Otto-Prozeß, sondern
in einem Viertaktprozeß mit Wärmeausgleich. Die Zylinderkammer
für den hin- und hergehenden Kolben 14 wird
vom Motorgehäuse oder Block 10 gebildet. Der Kolben
14 ist mit einem Kolbenbolzen 13 an einer Pleuelstange
11 befestigt, die der Kurbelwelle 12 über ein
Achsenlager verbunden ist, welches die hin- und hergehenden
Bewegungen des Kolbens 14 in eine Drehbewegung
umsetzt.
Die innere Wand des Motorgehäuses 10, die am Kolben
14 anliegt, bildet eine Zylinderwand 36, die mit
Kolbenringen 15 in Berührung steht, um zwischen
dem sich bewegenden Kolben 14 und der Zylinderwand
36 eine gasdichte Passung zu bilden, die ein Entweichen
des unter hohem Druck stehenden Gases verhindern
soll, das durch den in der Brennkammer
38 verbrennenden Kraftstoff erzeugt wird. Am
Motorgehäuse 10 ist ein Zylinderkopf 37 angeordnet,
dessen innere, zurückgesetzte Bereiche zusammen mit
dem obersten Teil des Motorgehäuses 10 eine geschlossene
Brennkammer bilden. Der Zylinderkopf 37
weist zwei Öffnungen, Einlaß und Auslaß, auf, die mittels
eines Auslaßventils 23 und eines Einlaßventils 28 geöffnet
bzw. geschlossen werden. Die Ventile werden in
zeitlicher Abhängigkeit des sich hin- und herbewegenden
Kolbens 14 über Ventilhebel, Stößelstangen, Nockenwellen
und dergl. (nicht gezeigt) geöffnet und geschlossen,
so daß die Brennkraftmaschine in einem Viertakt-
Otto-Prozeß arbeitet.
Am Zylinderkopf 37 ist ein Ansaugrohr 27 angeordnet, das
einen geschlossenen Kanal für den in die Brennkammer 38
strömenden Kraftstoff und die atmosphärische Luft bildet.
Ein Luftfilter 33 ist vorgesehen, um die in einen Vergaser
29 eintretende Luft zu filtern.
Der Vergaser 29 kann durch andere Kraftstoffzuführeinrichtungen
wie Kraftstoffinjektoren oder
dergl. ersetzt werden, die dem Fachmann bekannt sind.
Durch die Anordnung
eines separaten Lufteinlasses 26, der mit der atmosphärischen
Luft in Verbindung steht, ist es möglich, beim Saughub
des Motors der Verbrennungskammer 38 ein großes Luftvolumen
zuzuführen, bevor noch die mit Kraftstoff beladene
Luft einströmt. Dieser Lufteinlaß ist unmittelbar
am Einlaßventil 28 angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt,
es kann aber auch an jeder anderen Stelle zwischen dem
Vergaser 29, einem Kraftstoffejektor oder einer anderen
kraftstoffliefernden Einrichtung und der Öffnung des
Einlaßventils oder dem Einlaßventil 28 angeordnet sein.
Eine Zündkerze 24 ist im Zylinderkopf 37 in bekannter
Art und Weise angeordnet und erzeugt in der Verbrennungskammer
38 in geeigenter zeitlicher Reihenfolge
mit den anderen Elementen des Motors einen Funken, der den
in der Brennkammer 38 befindlichen Kraftstoff
entzündet, welcher schließlich die Kraft zum Treiben
des Kolbens 14 liefert.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist in der Seitenwand des Kolbens eine ringförmige Umfangsnut
19 vorgesehen. Der Kolben kann
einstückig ausgebildet sein und die
Kammer im Kolben in der gleichen Weise wie eine Kolbenringnut
eingefräst oder eingedreht sein. Bei der gezeigten
Ausführungsform hat Kammer 16 parallele Seitenwände,
die Seitenwände können jedoch auch schräg verlaufen, so
daß eine kegelstumpfförmige Kappe 42 entsteht, wie es
in Fig. 2A gezeigt ist, oder auch diametral gegenüberliegende
Seitenwände, die den Luftspeicher 16 bilden.
In Fig. 3A ist der
Kolben 14 dargestellt, der seinen Ausstoßhub gerade
beendet, wobei das Auslaßventil 23
gerade schließt und Kolben 14 sich nach oben bewegt
und den verbrannten Gasstrom, der mit Pfeilen angedeutet
ist, über die Auslaßventilöffnung durch einen
Kanal in die Auslaßleitung 22 drückt. Zu dieser Zeit
ist das Einlaßventil 28 geschlossen und über die Ansaugleitung
27 tritt weder Luft noch Kraftstoff in die
Verbrennungskammer ein. Der in der Nähe der Einlaßventilöffnung
angeordnete Lufteinlaß 26 ermöglicht das Einströmen
einer gewissen Menge kraftstofffreier Luft unter
Atmosphärendruck, die das gesamte Volumen der Ansaugleitung
bis zur Venturidüse 35 hin ausfüllt. Wenn das
Einlaßventil 28 öffnet, dieses Stadium ist in Fig. 3B
dargestellt, bewegt sich der Kolben 14, der sich in der Nähe
des oberen Totpunktes befindet, nach unten.
Die zunächst in die Brennkammer
38 eintretende Luft ist diejenige Luftmenge,
die sich in der Ansaugleitung befand und die über Lufteinlaß
26 weiterhin ergänzt wurde, solange in der Venturidüse
35 das Vakuum nicht hoch genug ist, um kraftstoffbeladene
Luft in die Zylinderkammer hineinzuziehen. Wenn
der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht, ist der Zylinderraum
mit einer Gemischladung gefüllt, die vom Zylinderkopf
37 zum Kolben 14 unterschiedlich stark mit Kraftstoff
beladen ist. Die Ladung ist in der Nähe des Zylinderkopfes
sehr reich an Kraftstoff und magert nach unten
zu aus, wobei in der Nähe der Kolbenoberfläche
und innerhalb des Luftspeichers 16 nahezu
kein Kraftstoff mehr vorhanden ist.
Nach Beendigung des Saughubes sind beide Ventile 23,
28 geschlossen und Kolben 14 bewegt sich im Kompressionshub
nach oben (Fig. 3D).
Während der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 14 wird eine bestimmte Menge des
sehr mageren Luft-Kraftstoffgemisches in den
Luftspeicher 16 einströmen. Während des
Betriebes des Motors erhitzen die verbrannten Gase das
scheibenförmige Teil 19, welches damit als zusätzlicher Wärmetauscher
fungiert und wiederum das Kraftstoffgemisch
während der Kompression erhitzt, wenn dieses über
und um das scheibenförmige Teil herumströmt. Diese Maßnahme führt somit
zu einem zusätzlichen Erhitzen der Gase.
In Fig. 3E ist die erste Phase der Verbrennung gezeigt,
wobei sich der Kolben 14 in der Nähe des oberen Totpunktes
befindet und beide Ventile geschlossen sind.
In diesem
Zeitpunkt zündet ein Funken das Kraftstoffgemisch, dessen
Explosivkraft den Kolben 14 abwärtstreibt. Durch den
Druckanstieg bei quasi konstantem Volumen
wird die
Luftfüllung im Luftspeicher 16
komprimiert.
Infolge der
schlagartigen Kompression des sehr mageren, im wesentlichen
kraftstofffreien Gemisches im Luftspeicher 16 tritt
ein Druckungleichgewicht auf, das ein Ausströmen der
in Luftspeicher 16 befindlichen mageren Luft über Kanal
18 in die Brennkammer 38 bewirkt. Dieser Zustand
ist am besten in Fig. 3F dargestellt.
Der Ausstoß- bzw. Auspuffhub beginnt, wenn der Kolben
am Ende des Arbeitshubes den unteren Totpunkt erreicht.
Dieser Zustand ist am besten in Fig. 3G dargestellt.
Das Auslaßventil 23 öffnet, Kolben 14 bewegt sich im Zylinder
nach oben und drückt die verbrannten Gase über
die Auslaßventilöffnung in die Auslaßleitung 22. Am
Ende des Ausstoßhubes schließt das Auslaßventil 23
und der Saughub beginnt wieder, womit sich der Arbeitszyklus
des Motors wiederholt.
Das Zusammenwirken des Luftspeichers und der Brennkammer
ist von entscheidender Bedeutung für den richtigen
Wärmeausgleich des Arbeitsprozesses des Motors. Um
eine notwendige oszillierende Wirkung des Kraftstoffgemisches
während des Arbeitshubes zu
erzeugen, die
Pumpwirkung
hervorruft, durch welche kraftstofffreie Luft aus Kammer
16 angesaugt wird, müssen das Volumen A der
Brennkammer das Volumen B des Luftspeichers und
der Spalt 18 in einem bestimmten Verhältnis
zueinander stehen. Das Verhältnis
ist bei einer Brennkraftmaschine
normalerweise im Bereich von 0,2 bis
3,0. Die Spaltweite des Kanals 18 sollte etwa in
der Größenordnung von 1,27 mm bis 5,08 mm liegen.
Der untere Wert gilt dabei für Zylinder von Automotoren
mit Standardgröße, die höheren Werte eher
für Motoren mit Eigenzündung.
Ein Zweitaktmotor
kann ebenfalls so modifiziert werden, daß er
nach dem beanspruchten Verfahren arbeitet.
Beim Kompressionshub des Arbeitskolbens wird eine Frischluftladung
in das Kurbelgehäuse gesaugt. Beim Kompressionshub
wird diese Ladung komprimiert und Kraftstoff in die
Brennkammer eingespritzt. Ein Kolben mit Luftspeicher,
der ähnlich aufgebaut ist, wie der zuvor beschriebene,
unterstützt die Verbrennung beim Abbrennen des Luft-
Kraftstoffgemisches in der Brennkammer in gleicher
Weise, wodurch der Arbeitsprozeß des Motors
verfeinert wird.
Die beschriebene Vorrichtung zur Modifizierung von
Hubkolbenverbrennungsmotoren
kann ebenfalls die Leistungsdaten
von Drehkolbenmaschinen verbessern. Bei diesen
Drehkolbenmotoren wird das Drehmoment durch die Wirkung
eines Rotors erzeugt, der sich in einer oval geformten
Verbrennungskammer dreht, wie beispielsweise bei einem
Wankel-Motor.
In Fig. 4 ist ein Drehkolbenmotor 50 mit einem Rotor
60 dargestellt, in dem ein Luftspeicher
66 angeordnet ist. Der Luftspeicher 66 wird dadurch
gebildet, daß Vertiefungen 68 im Rotor gebildet und mit
einem plattenförmigen Teil teilweise
geschlossen werden. Die Platte
ist in Fig. 5 gezeigt.
Ein lippenförmiger Vorsprung an der Platte ragt nach innen gegen die
Vertiefung und bildet dabei einen Spalt am Luftspeicher 66.
An der Rückseite
des Luftspeichers 66 ist eine wesentlich kleinere
Öffnung 65 angeordnet, wobei der Querschnitt des
Luftspeichers 66 das Segment eines Halbkreises darstellt.
Obwohl nur ein einziger
Luftspeicher am Rotor 60 dargestellt ist, können jeweils
Luftspeicher ähnlicher Ausbildung an jeder der beiden anderen
Seiten des Rotors angeordnet sein. Eine Welle 62
mit geeigneter Innen- und Außenverzahnung ist mit dem
Rotor 60 verbunden, um die Kraft an einen entsprechenden
Abnehmer zu übertragen.
Wenn sich Rotor 60 dreht, bilden die drei Rotorflügel
drei sich bewegende Brennkammern von sich
ständig veränderndem Volumen. Diese Änderung jeder der
drei Brennkammern bewirkt das Ansaugen, die Kompression,
den Arbeits- und Ausstoßeffekt, die dem Viertaktprozeß
eines Hubkolbenmotors ähneln.
In Fig. 7 ist der Rotor 60 beim Ansaughub dargestellt.
Die Einlaßöffnung 51 wurde
von dem sich bewegenden Rotor freigegeben und die
Brennkammer beginnt sich mit Luft aus der Ansaugleitung
49 zu füllen, die über den Lufteinlaß 47 nachströmt.
Unmittelbar anschließend wird über den Vergaser 45, 48, 49
ein kraftstoffreiches
Gemisch zugeführt. Die zunächst in die Brennkammer
strömende magere Luft strömt in den Luftspeicher
66, so daß beim weiteren Füllen der Verbrennungskammer
mit dem Luft-Kraftstoffgemisch sich an
der Außenwand der Brennkammer ein relativ fettes
Gemisch bildet, das in Richtung auf die Fläche des Rotors
hin magerer wird. Wenn sich der Rotor 60 weiterdreht,
wird die Einlaßöffnung 51 geschlossen und die Brennkammer
enthält das maximale Luft-Kraftstoffgemisch.
Eine weitere Drehung des Rotors verkleinert
das Volumen der Brennkammer, komprimiert das
Luft-Kraftstoffgemisch und treibt Luft in den Luftspeicher
66 hinein. Das komprimierte Gas wird
durch eine Zündkerze 61 entzündet und expandiert sich.
Der Druck steigt bei quasi konstantem Volumen an und
treibt eine Druckwelle in den Luftspeicher
66. Gleichzeitig breitet sich in der Brennkammer
eine Expansionswelle aus, welche eine osziellierende
Wirkung zwischen dem Luftspeicher und der Brennkammer auslöst, wie oben
bereits beschrieben worden ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß
mit der Erfindung eine Vorrichtung und Methode zur
Steuerung des Druckes und der Temperatur beim Betrieb
einer Brennkraftmaschine geschaffen
wird, wobei die Erfindung gleichmaßen auf einen
Hubkolbenmotor oder Drehkolbenmotor, auf einen Motor
mit Fremdzündung oder Eigenzündung, auf einen
Zweitakt- oder Viertaktmotor anwendbar ist, wobei ein
verfeinerter thermodynamischer Prozeß durchlaufen
wird,
um eine bessere Motorleistung,
eine bessere Nutzung
des Kraftstoffes und einen geringeren Giftstoffausstoß
zu bewirken. Dies sind einige der Vorteile, die bei
bekannten, vorstehend erwähnten Verfahren und Einrichtungen
nicht zu finden sind.
Claims (5)
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
bei welchem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch
in einer Brennkammer gezündet wird, die durch
einen Kolben und die umgebenden Wände eines Zylinders
sowie eines Zylinderkopfes gebildet ist,
wobei in der Brennkammer in periodischer Folge nacheinander der ein Einlaßvorgang zum Ansaugen des Kraftstoff- Luft-Gemisches, ein Kompressions-, ein arbeitsleistender Expansions- und ein Auslaßvorgang ablaufen,
mit einem im wesentlichen ringförmigen Luftspeicher, welcher als Hohlraum im Kolben angeordnet und über einen Spalt mit der Brennkammer verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Einlaßvorgangs ein inhomogenes Kraftstoff-Luft- Gemisch in den Brennraum angesaugt wird, welcher zunächst mit Luft und nachfolgend mit einem geschichteten, zunehmend fetter werdenden Gemisch gefüllt wird, und daß während des Expansionsvorgangs beim Zünden des kraftstoffreichen Gemisches Gasschwingungen zwischen dem Brennraum und dem Luftspeicher erregt werden, die im Verlauf des Expansionsvorgangs die Luft aus dem Luftspeicher in die Brennkammer pumpen.
wobei in der Brennkammer in periodischer Folge nacheinander der ein Einlaßvorgang zum Ansaugen des Kraftstoff- Luft-Gemisches, ein Kompressions-, ein arbeitsleistender Expansions- und ein Auslaßvorgang ablaufen,
mit einem im wesentlichen ringförmigen Luftspeicher, welcher als Hohlraum im Kolben angeordnet und über einen Spalt mit der Brennkammer verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Einlaßvorgangs ein inhomogenes Kraftstoff-Luft- Gemisch in den Brennraum angesaugt wird, welcher zunächst mit Luft und nachfolgend mit einem geschichteten, zunehmend fetter werdenden Gemisch gefüllt wird, und daß während des Expansionsvorgangs beim Zünden des kraftstoffreichen Gemisches Gasschwingungen zwischen dem Brennraum und dem Luftspeicher erregt werden, die im Verlauf des Expansionsvorgangs die Luft aus dem Luftspeicher in die Brennkammer pumpen.
2. Hubkolben-Brennkraftmaschine zum Durchführen des
Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Brennkammer (38),
die durch einen in einem Zylinder beweglichen Kolben
(14) und einen Zylinderkopf (37) gebildet wird; mit
einer Vorrichtung (32, 33) zum unabhängigen Zuführen
von Luft und Kraftstoff zu der Brennkammer;
Einlaß- und Auslaßventilen (23, 28), und mit einem der
Brennkammer benachbarten Luftspeicher
(16), welcher als Hohlraum im Kolben angeordnet und
über einen Spalt mit der Brennkammer verbunden
ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- a) eine Einrichtung (26, 27), die während der Anfangsphase jedes Einlaßvorgangs der Brennkammer durch das Einlaßventil hindurch im wesentlichen kraftstofffreie Luft zumißt,
- b) eine Einrichtung (35), die während einer späteren Phase jedes Einlaß- und Kompressionsabschnitts eine kraftstoffreiche Luft/Kraftstoff-Ladung der Brennkammer zumißt, und
- c) das Verhältnis zwischen dem Volumen des Luftspeichers und dem kleinsten Brennkammer-Volumen liegt zwischen 0,2 und 3,0, während die Spalt- Querabmessung zwischen 1,27 und 5,08 mm liegt.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspeicher
als Umfangsnut in der Seitenwand des Kolbens
angeordnet ist, welche mit der Kolbenoberseite ein
etwa scheibenförmiges Teil begrenzt, welches mit
der Zylinderwand den Spalt bildet.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
scheibenförmige Teil (20) einen Durchmesser aufweist,
der wenigstens 75% des Durchmessers der Oberseite
des Kolbens beträgt.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts
des Einlaßventils ein Ansaugrohr (27) für das
Kraftstoff-Luft-Gemisch angeordnet ist, daß in dem
Ansaugrohr in enger Nachbarschaft des Einlaßventils
ein gesteuertes Luftzuführventil (26) angeordnet ist,
damit Luft in die Einlaßventilöffnung gelangen kann.
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