DE3029435A1 - Verfahren zum betrieb eines verbrennungskraftmotors, dieselmotors und verbrennungskraftmotor zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines verbrennungskraftmotors, dieselmotors und verbrennungskraftmotor zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3029435A1
DE3029435A1 DE19803029435 DE3029435A DE3029435A1 DE 3029435 A1 DE3029435 A1 DE 3029435A1 DE 19803029435 DE19803029435 DE 19803029435 DE 3029435 A DE3029435 A DE 3029435A DE 3029435 A1 DE3029435 A1 DE 3029435A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

  • Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungskraft-
  • motors, Dieselmotors und Verbrennungskraftmotor zur Durchführung des Verfahrens Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 28 31 694.1-13) Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungskraftmotors mit mindesten:, einem Zylinder, einem in diesem beweglichen Arbeitskolben, im Zylinderkopf angeordneten Ein- und AuslaRventilen und einer Eirspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff, bei welchem gemäß Patent (Patentanmeldung: 28 31 694.1-13) in den Einlaßkanal eine Zuführngsleftung eingeführt ist, die unmittelbar an dem Einlaßventil bzw. seinem Ventilsitz benachbart an einer möglichst weit von der Einspritzeinrichtung abgekehrten Stelle angeordnet ist und bezüglich des Ventilsitzes in Strömungsrichtung mündet sowie an eine Quelle eines zusätzlichen Mediums zum Kraftstoff angeschlossen ist, welches Medium insbesondere Luft oder eine Emulsion aus Bohröl und Wasser, bzw.
  • auch Startergas ist. Die verschiedenen Stoffe für das zusätzliche Medium haben verschiedene Vorteile, wobei Luft als besonders bevorzugt bezachnet wird. Bei Luft bedeutet der Ausdruck "Quelle" der Anschluß an die Umgebung, wobei als zusätzliches Medium eben aus der Umgebung Luft in gezielter Weise zusätzlich zu der üblicherweise angesaugten Luft zugeführt wird.
  • Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen solchen Dieselmotor zur Durchführung dieses Verfahrens, bei welchem sich an das Einlaßventil ein Einlaßkanal zur Luftzuführung anschließt und eine Zuführungsleitung seitlich in den Einlaßkanal, ziege benenfalls verlaittels eines Flansches, eingeführt ist unu die Mündung der Zuführungsleitung an einer fl'Iöglicast weit von einer Einspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff abgekehrten Stelle bezüglich des Ventilsitzes vor dem Einlaßentil angeordnet ist.
  • Dabei wird einbezogen, aaß die Mündung, insbesondere effektive Mündung, der Zuführungsleitung auch in einer Ebene in weentlichen parallel zur Ebene des Einlaßventils angeordnet ist.
  • überraschend hat sich herausgestellt, daß insbesondere bei Einführung von Luft in die Zuführungsleitung> und zwar auch unter der Ansaugwirktung des sich im Arbeitsraun ergebenden Vakuums, eine erhebliche Einsparung an Kraftstoff und auch Verminderung von Schadstoffen ergibt, d.h. auch die Abgasbeschaffenheit im Hinblick auf eine erhöhte Reinheit verbessert wird.
  • Wenn von einer Emulsion die Rede ist, wird einbezogen, daß eine solche aus 1 : 200 - 500 Bohröl : Wasser besteht, wobei bei Einführung der Emulsion eine entsprechende Quelle an die Zuführungsleitung angeschlossen ist. Je nach Trägheit des Mediums, insbesondere der Emulsion, kann an der Quelle auch ein Überdruck erzeugt werden. Die Emulsion hat den Vorteil, daß beispielsweise bei bereits heißem Motor eine Kühlung herbeigeführt und dabei die Klopffestigkeit erhöht wird. Außerdem trägt die Emulsion zur Leistungserhöhung bei. Startergas hat auch günstige Einflüsse, ist aber von untergeordneter Bedeutung.
  • Die Zuführungsleitung bewirkt in ihrer Anordnung und insbesondere im Zusammenhang mit der Einführung von Luft, daß eine Schichtladung erzeugt wird, bei der sich ein Luftpolster mit Abstand von der Einspritzeinrichtung, insbesondere eine Schichtung unmittelbar über dem Kolbenboden mit Verarmung an Gemischanteilen, im Arbeitsraum aufbaut. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dieselmotor, be dem der Dieselkraftstoff durch eine Einspritzeinrichtung,beispielsweise aber nicht ausschließlich zeiftrisch, eingebracht wir, wobei das zusätzliche Medium, das mit Abstand von der Die.elkraftstoffeinspritzung zugeführt. wird, die ion£entraticr1 ces eingespritzten Dieselkraftatoffes insbesondere auc im Raum eines kugelkopfförmigen Zylinderkopf es, der mit besonderem Vorteil einbezogen wird, verbessert. Dabei wird bereits eire Konzentration des Dieselkraftstoffes herbeigeführt, wobei aber die Wirkungen dann noch verbessert werden, wenn Luft oder Emulsion zugeführt werden. Dadurch werden durch die Zuführungsleitung schon Vorteile hinsicht:iich einer Kraftstoffeinsparung und auch einer Schadstoffreduzierung durch die der optimalen Grenze angenäherten Verbrennung erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Ausführung und einen V Serbrennungs-Dieselkwaftmotor, ebenfalls mit den oben genannten Merkmalen und einer Einspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff in den Zylinderarbeitsraum sowie mit der Zufihrungsleitung in bezug zu dieser Einspritzeinrichtung zu verbessern, daß durch eine optimalere Ausnutzung des Dieselkraftstoffes aufgrund einer besonderen Schichtladung in Verbindung mit einer Konzentration des Dieselkraftstoffes bei gesteigerter Leistungsfähigkeit des Motors mit gleicher Kraftstoffmenge ausgekommen wird bzw. aber zumindest die gleiche Leistungsfähigkeit mit geringerer Kraftstoffmenge und geringeren Schadstoffen in den Abgasen erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zusätzliche Medium mit einer gegenüber der durch den Einlaßkanal zuströmenden Luft erhöhten Geschwindigkeit zugeführt wird.
  • Durch die erhöhte Geschwindigkeit des z@sätzlichen Mediums in der Einströmung zum Arbeitsraum wird eine Dieselkraftstoffkonzentration an der Einspritzeinrichtung unterstützt und zugleich in Zuordnung dazu eine Schichtung erreicht, die die 3etriebsweise verbessert. Dabei liegt ein besonderer Vorteil in der Zuführung von Luft, weil dadurch nicht nur Sauerstoff für eine verbesserte Verbrennung zugeführt wird, sondern auch die Schadstoffe durch vollständigere Verbrennung des Kraftstoffes als bisher reduziert werden. Enulsion hat auch Vorteile, sowohl im Sinne der erwähnten Kühlun@ als auch Schmierung, aber auch gerade im Falle eines Dieselbetriebes durch die Druckerhöhung, weil durch die Leistungsabgabe der Elosionseffekt erhöht wird. Stattergas ist unter leche esichtspunkt, jedoch schwächer zu berücksichtigen.
  • Insbesondere bei der Einführung von Luft ist es möglich, daß zunächst über dem Kolbenboden eine Luftschichtung entsteht, über der sich das Luft-Diesel-Kraftstoffgemisch bildet.
  • Der Dieselkraftstoff-Verbrennungsirotor oben genannter Art zeichnet sich dadurch aus, daß unter Einbeziehung der Zuführungsleitung zur Mündung; der Zuführungsleitung das Ende eines im Einlaßkanal angeordneten trichterförmigen Pohrstückes, das sich zum Einlaßventil verjüngt, vorgesehen ist, in welchem die Zuführungsleitung in einer venturinohrar@igen Anordnung zur Beschleunigung des Mediums eindet. Eierdurch wird die Zuführung des zusätzlichen Mediums gegenüber der Zuführung der an sich durch einen Luftfilter angesaugten @uft wesentlich verbessert, wobei diese Luft in i@licher Weise zutritt, aber das zusätzliche Medium in besonderer Komze@tration und Intensität eingeführt wird, nachdem das Einlaßventil geöffnet wird. Auch wenn das zusitzliche Medium Luft ist, ergibt sich dabei nicht nur als Schichtladung ein verbessertes Luftpolster mit Abstand von der Einspritzeinrichtung fiir den Dieselkraftstoff, sondern zugleich eine treibnde Wirkung auf den eingespritzten Dieselkraftstoff im Sinne einer .ronzen,ration.
  • die Wuirkung erhöhter Energieauslösung wird unter Einbeziehung vorstehender Unstände lurch Emulsionszuführung verbessert.
  • Gleiches gilt für Startergas.
  • Vorteilhaft endet die Zuführungsleitung mit Abstand von der Mündung des trichterförmigen Rohrstückes. Eine vorteilhafte Ausgestaltung bezieht dabei ein, daß das zum Einlaßkanal bzw.
  • dem vorgeordneten Luftfilter offene trichterförmige Rohrstück an seinem weiteren Ende einen Durchmesser von etwa 70% des Einlaßkanals besitzt und sich an der Mündung neben dem Einlaßventil auf einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 20-40% des Durchmessers des Einlaßventiles verjüngt. Hierbei kann zweckmäßig die Zuführungsleitung in einem Abstand von wenigstens 10 mm vor der Mündung des Rohrstückes innerhalb desselben enden.
  • Einbezogen wird, daß die Mündung des trichterförmigen Rohrstükkes bezüglich der Ebene des Einlaßventilsitzes abgeschrägt und zur Seite gerichtet ist, die von der Einspritzeinrichtung entfernt ist. Hierdurch wird eine vermehrte Trennung erreicht, wobei diese Ausführung besondere Vorteile im Zusammenhang mit besonderen Zylinderkopfausbildungen haben kann.
  • Wenn auch die bevorzugte Ausführungsform darin liegt, daß die Zuführungsleitung innerhalb des Rohrstückes endet, wird in besonderen Lösungen einbezogen, daß die Nündung aus der Mündung des trichterförmigen Rohrstückes zum Ventilsitz hin vorragt.
  • Dadurch kann, und zwar insbesondere im Hinblick auf besondere Formen von Zylinderköpfen,eine günstige Abstufung der Schichtladung erreicht werden.
  • Eine besondere Verbesserung wird aber auch i Zusammenhang mit der Zuführung von Luft, was besonders bevorzugt wird, dadurch erreicht, daß die Mündung des trichterförmigen ~.ohrstückes düsenförmig eingezogen ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen: Fig. 1 in schematischer Ansicht einen Zylinderkopf eines Dieselmotors mit einem Zylinder im Schnitt, wobei eben nur die fur die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind; Fig. 2 eine Teildarstellung aus Fig. 1 zur Erläuterung einer weiteren Ausführungs:?orm; Fig. 3 eine Teildarstellung aus Fig. 1 zur Erläuterung einer noch weiteren Ausführungsform; Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Dars-vellung zur Erläuterung einer noch weiteren Ausführungsform, bei der jedoch auch die Variante nach den Fig.2 + 3 anwendbar ist.
  • Ein solcher Dieselmotor ist abgesehen von der Ausgestaltung durch die Erfindung in üblicher Weise ausgeführt Der Motorblock besitzt ein Kurbelwellengehäuse mit einer Kurbelwelle und Zylinder in bezug zum Kurbelwellengehäuse. In diesen Zylindern sind Kolben mittels Pleueln an einer Kurbelwelle geführt. Der Motorblock besitzt einen Zylinderkopfbauteil, der die Zylinder köpfe enthält. In dieser Zylinderköpfen sind Jeweils Ein- und Auslaßkanäle zum Arbeitsraum des Zylinders sow-.e Zündeinrichtungen angeordnet. An den dem Zylinderraum zugekehrten Enden der Ein- und Auslaßkanäle sind Ventilsitze für Ein- und Auslaßventile gebildet, deren Schäfte durch die Wandungen der Ein- und Auslaßkanäle hindurchgeführt und mit Stellmitteln versehen sind, die beispielsweise Kipphebel und Stößel aufweisen, die von der Kurbelwelle des Motors angetrieben sind. Fernes ist bei einem Dieselmotor eine Einspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff vorgesehen, Dabei versteht sich ein Zusammenhang mit einem vom Motor angetriebenen Verteiler bzw. die entsprechend angetriebene Einspritzpumpe. Die erwähnte diesel-Einspritzeinrichtung sieht in Verbindung rnit ender Quelle zwischen Diesell@@aftstoff und Antriebsmitteln in üblicher Weise eine E:inspritzung mit Einspritzdüse vor. Aus dem Einlaßkanal wira dabei rjormalerweise durch einen Luftfilter Luft angesaugt.
  • In den Figuren hat der dargestellte Teil 1 eines Motorblockes einen Zylinderraum 2. hlf ihm ist eine Zylinderkopfbaugruppe 3 angeordnet, in der der winiaßkanal 4 eines Kanals 5, der auch einen Kanalabschnitt 23 umfaßt, und der Auslaßkanal 6 angeordnet sind, an den sich ein Auslaßkrümmer 7 anschließt. An den Mündungsenden beider Kanäle sind bezüglich des Einlaßkanals ein Ventilsitz 8 als Einlaßventilsitz und ein Ventilsitz 9 als Auslaßventilsitz angeordnet. Diesen Ventilsitzen sind Ventilkörper 10, 11 von Einlaß- und Auslaßventilen zugeordnet, die an Ventilschäften 12, 13 befestigt sind. Auf diese in bekannter Weise durch Federn 14, 15 beaufschlagten Ventilschäfte wirken Kipphebel 16, 17 im Zylinderkopf ein, die durch eine Nockenwelle 18 in üblicher Weise in Abhängigkeit von der nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben ist.
  • In dem Zylinderkopf 3 mündet mittig zu den Ventilsitzen 8, 9 eine Einspritzeinrichtung 19, die antriebsmäßig auch mit der Nockenwelle id verbunden ist und die durch eine Leitung 20 mit einem Vorrat 21 bzw. einer Einspritzpurnpe für Dieselkraftstoff in Verbindung steht, um Dieselkraftstoff in an sich bekannter Weise taktweise in den Arbeitsraum des Zylinderraumes 2 über dem Kolbenboden eines im Zylinderraum hin- und herbeweglichen Kolbens einzuspritzen, damit bei maximaler Verdichtung aufgrund des herrschenden Druckes im Arbeitsraum die Zündung erfolgt.
  • Der Einlaßkanal 4 ist mit einem Luftfilter 22 verbunden.
  • Beispielsweise ist der Einlaßkanal 4 im Bereich der Anflanschung zwischen dem Einlaßkanal 4 und dem Kanalabschnitt 23 durch einen Zwischenflansch 25 mit der einführung einer Zuführungsleitung 26 versehen, durch die in der bevorzugten Weise entsprechend dem Pfeil 27 Luft angesaugt wird. Diese Zuführungsleitung ist mit einem inneren Leitungsteil 28 bis nahe über dem Ventilsitz 8 des Einlaßventils, jedoch an einer Stelle geführt, die möglichst weit von der Einsljritzeinrich tung 19 entfernt ist.
  • Die besondere Ausführung liegt darin, daßdiese Zuführungsleitung mit ihrem inneren Leitungsteil von ihrer Mündung 29 in ein trichterförmiges Rohrstück 30 eingeführt ist. Dieses verjüngt sich im Kanal 5 zum Einlaßventil 10 hin, so daß durch den Abstand der Mündung der Zuführungsleitung 26, 2O in bezug zur Mündung 31 des Rohr stückes eine Venturi-rohrartige Wirkung entsteht, die das entsprechend dem Pfeil 27 eingeführte Medium beschleunigt.
  • Dabei kann die Mündung 29 der Zuführungsleitung 26, 28 nahe an die Mündung 31 des Rohrstückes 30 gezogen sein. Ein vergrößerter Abstand führt aber auch insbesondere dann, wenn aBe Mündung 31 des trichterförmigen Rohr stückes düsenförmig eingezogen ist, zur Beschleunigung und besseren Bündelung des strahlfcrmigen Einführens des zusätzlichen Mediums.
  • Einbezogen wird dabei auch, daß die Zuführungsleitung 28 durch strebenförmige Halterungen im trichterförmigen Rohrstück )0 festgelegt ist.
  • Es ist gezeigt, daß die Mündung 3 des trichterförmigen Rohrstückes etwa parallel zum Ventilsitz 8 endet. einbezogen wird nach Fig. 2 eine schräg gerichtete Mündung 74, die zu der von der Einspritzeinrichtung 19 abgekehrten eite des Arbeitsraumes gerichtet ist.
  • Einbezogen wird auch nach Fig. 3, daß die Zündung 29 aus der Mündung 31 des trichterförmigen Rohrstickes 30 vorragt. Auch dadurch wird eine Umspülung der Mündung 29 erreicht, aber zugleich eine diffusere Einführung des zusätzlichen Mediums.
  • Fig. 4 zeigt eine Lösung, bei der die Zuführungsleitung einer Quelle 35 mit einer Pumpe und einem Kraftantrieb angeschlossen ist, um ein zusätzliches Medium, das nicht Luft ist, nicht nur zu speichern, sondern auch unter einem definierten Druck zur Einführung bereitzuhalten, wobei mit abgestuften Federn angeordnete Ventile, die nicht dargestellt sind, vorhanden sind.

Claims (8)

  1. Patentansprüche 4). Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungskraftmotors nit mindestens einem Zylinder, einem in diesem beweglichen Arbeitskolben, im Zylinderkopf angeordneten Bin- und Auslaßventilen und einer Einspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff, bei welchem gemäß Patent (Patentanmeldung P 28 31 694.1-13) in den Einlaßkanal eine Zuführungsleitung eingeführt ist die unmittelbar an den Einlaßventil, bzw. seiner. Ventilsitz benachbart, an einer möglichst weit von der Einspritzeinrichtung abgekehrten otelle angeordnet ist und bezüglich des Ventilsitzes in Strörnungsric;atung mündet, sowie an eine Quelle eines zusätzlichen Mediums zum. Kraftstoff angeordnet ist, welches Medium wenigstens insbesondere Luft oder eine Emulsion aus Bohröl und Wasser, bzw auch Startergas, ist> dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Medium mit ener gegenüber der durch den Einlaßkanal zuströmenden Luft erhöhten Geschwindigkeit zugeführt wird.
  2. 2. Verbrennungskraftmotor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welchen sich an das Einlaßventil ein Einlaßkanal zur Luftzuführung anschließt und eine Zuführungsleitung seitlich in den Einlaßkanal, gegebenenfalls vermittels eines Flansches, eingeführt ist und die Mündung der Zuführungsleitung an einer möglichst weit von einer Einspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff abgekehrten Stelle bezüglich des Ventilsitzes vor dem Einlaßventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mündung der Zuführungsleitung (26, 28) das Ende eines im Einlaßkanal (4) angeordneten trichterförmigen Rohrstückes (30), das sich zum Linlaßventftl (10) verjüngt, vorgesehen ist, in welchem die Zuführungsleitung (26 2&') in einer Venturi-rohrartigen Anordnung zur Beschleumigung des Mediums endet.
  3. 3. Verbrennungskraftmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (26, 28) mit Abstand von der Mündung (31) des trichterförmigen Rohrstückes (30) endet.
  4. 4. Verbrennungskraftmotor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Einlaßventil (10) bzw. dem vorgeordne-sen Luftfilter (22) offene trichterförmige Rohrstück (30) an seinem weiteren Lnde einen Durchmesser von etwa 70 % des Einlaßkanals (5, 23) besitzt und sich an der Mündung (31) neben dem Einlaßventil (10) auf einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 20-40 % des Durchmessers des Einlaßventils verjüngt.
  5. 5. Verbrennungskraftmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (26, 28) in einem Abstand von wenigstens 10 mm vor der Mündung (31) des Rohrstückes innerhalb desselben endet.
  6. 6. Verbrennungskraftmotor nach Anspruch 2 und C, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (34) des trlchterförmigen Rohrstückes (30) bezüglich der Ebene des Einlaßventilsitzes(8) abgeschrägt und zur Seite gerichtet ist, die von der Einspritzeinrichtung (19) entfernt ist.
  7. 7. Verbrennungskraftmotor nach einer. er Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (29) aus der Mündung(31) des trichterförmigen Rohrstückes (30) zum Ventilsitz hin vorragt.
  8. 8. Verbrennungskraftmotor nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfindung (31) des trichterförmigen Rohrstückes (30) düsenförmig eingezogen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0732490A2 (de) * 1995-03-14 1996-09-18 Cummins Engine Company, Inc. Turboaufgeladene Dieselbrennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0732490A2 (de) * 1995-03-14 1996-09-18 Cummins Engine Company, Inc. Turboaufgeladene Dieselbrennkraftmaschine
EP0732490A3 (de) * 1995-03-14 1997-08-13 Cummins Engine Co Inc Turboaufgeladene Dieselbrennkraftmaschine

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