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Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungskraft-
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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.
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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.
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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.
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Dabei wird einbezogen, aaß die Mündung, insbesondere effektive Mündung,
der Zuführungsleitung auch in einer Ebene in weentlichen parallel zur Ebene des
Einlaßventils angeordnet ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zusätzliche
Medium mit einer gegenüber der durch den Einlaßkanal zuströmenden Luft erhöhten
Geschwindigkeit zugeführt wird.
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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.
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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.
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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.
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die Wuirkung erhöhter Energieauslösung wird unter Einbeziehung vorstehender
Unstände lurch Emulsionszuführung verbessert.
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Gleiches gilt für Startergas.
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Vorteilhaft endet die Zuführungsleitung mit Abstand von der Mündung
des trichterförmigen Rohrstückes. Eine vorteilhafte Ausgestaltung bezieht dabei
ein, daß das zum Einlaßkanal bzw.
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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.
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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.
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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.
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Dadurch kann, und zwar insbesondere im Hinblick auf besondere Formen
von Zylinderköpfen,eine günstige Abstufung der Schichtladung
erreicht
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Einlaßkanal 4 ist mit einem Luftfilter 22 verbunden.
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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.
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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.
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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.
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Einbezogen wird dabei auch, daß die Zuführungsleitung 28 durch strebenförmige
Halterungen im trichterförmigen Rohrstück )0 festgelegt ist.
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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.
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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.
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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.