DE3047939A1 - Six-stroke IC engine cycle - has water or steam injected after second compression stroke, with closed exhaust valve and enlarged cylinder volume - Google Patents

Six-stroke IC engine cycle - has water or steam injected after second compression stroke, with closed exhaust valve and enlarged cylinder volume

Info

Publication number
DE3047939A1
DE3047939A1 DE19803047939 DE3047939A DE3047939A1 DE 3047939 A1 DE3047939 A1 DE 3047939A1 DE 19803047939 DE19803047939 DE 19803047939 DE 3047939 A DE3047939 A DE 3047939A DE 3047939 A1 DE3047939 A1 DE 3047939A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
water
stroke
combustion
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19803047939
Other languages
German (de)
Other versions
DE3047939C2 (en
Inventor
Walter 7033 Herrenberg Neuffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE3047939A priority Critical patent/DE3047939C2/en
Publication of DE3047939A1 publication Critical patent/DE3047939A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3047939C2 publication Critical patent/DE3047939C2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B75/021Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having six or more strokes per cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

The i.c. engine operating cycle includes the introduction of heated and pressurised water or water vapour into the combustion chamber, which is superheated by heat generated in the combustion. It operates a six-stroke cycle consisting of inlet of fuel-air mixture, compression and ignition, a first working stroke (expansion), second compression stroke whilst the exhaust valve is closed, water or vapour injected and combustion chamber volume increased, second working stroke and finally exhaust of combustion products and expanded steam. A water or steam injector is arranged in the cylinder and a further injector may be arranged in the chamber. A similar process is possible for a rotary piston engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, mit Zugabe von vorgewärmtem bzw. vorgespanntem, unter Überdruck in den thermischen Kreisprozeß eingeführtem Wasser oder Wasserdampf, dessen Überhitzung durch Ausnutzung der beim Verbrennungsv^rgang erzeugten Wärme erfolgt, sowie eine Brennkraftmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, with the addition of preheated or pretensioned material introduced into the thermal cycle under excess pressure Water or steam, the overheating of which takes place by utilizing the heat generated during the combustion process, as well as an internal combustion engine for performing this method.

Die Maßnahmen bei Brennkraftmaschinen, der Verbrennungsluft, dem Brennstoff oder dem Brennstoff-Luft-Gemisch nichtbrennbare Stoffe, insbesondere Wasser oder Wasserdampf, zuzuführen, haben überwiegend den Zweck, den Wirkungsgrad der bekannten Brennkraftmaschinen zu verbessern, aber auch, die in der Verbrennungsluft enthal-The measures for internal combustion engines, the combustion air, the fuel or the fuel-air mixture non-combustible substances, in particular water or steam, have the main purpose of increasing the efficiency of the known internal combustion engines to improve, but also that contained in the combustion air

-V--V-

tenen Schadstoffe zu reduzieren und der Klopfneigung der Maschine entgegenzuwirken. Die häufigste und wichtigste Zielrichtung der bekannten Maßnahmen ist jedoch die Verbesserung der Energiebilanz durch Erhöhung des Wirkungsgrades. Denn bei Brennkraftmaschinen in der herkömmlichen Bauweise gehen - unabhängig davon, ob sie nach dem Viertakt- oder dem Zweitaktverfahren arbeiten. - etwa 70 % der mit dem Kraftstoff zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen und durch die Kühlung ungenutzt verloren.to reduce harmful substances and counteract the tendency of the machine to knock. The most common and most important aim of the known measures, however, is to improve the energy balance by increasing the efficiency. Because with internal combustion engines in the conventional design go - regardless of whether they work according to the four-stroke or the two-stroke process. - About 70 % of the energy supplied with the fuel is lost in the form of hot exhaust gases and unused due to the cooling.

Um die beim Verbrennungsprozeß entstehenden hohen Temperaturen z.B. Verbrennungshöchsttemperaturen von 1500 bis 2500 0C, Abgastemperaturen zwischen 500 und 12500C, je nach Arbeitsprinzip für die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie besser nutzbar zu machen, wurden bereits zanlreiche Lösungen vorgeschlagen, durch Zufuhr von Wasser oder Dampf in den Verbrennungsraum der Maschine den durch Erwärmung entstehenden Dampf zur Erzeugung von zusätzlicher Arbeitsleistung heranzuziehen und auszunutzen. So ist es bekannt, zu einem bestimmten Zeitpunkt des Arbeitszyklus der Maschine eine vorbestimmte Menge Wasser in den Zylinder eines Kolbenmotors einzuspritzen, wie z.B. in der auf den unteren Totpunkt folgenden Anfangsphase des Verdichtungshubes (DE-PS 27 27 979), oder, wie in den DE-OS 19 58 732 und 26 29 783 beschrieben, die Einspritzung zusammen bzw. gleichzeitig mit dem Kraftstoff auszuführen, wobei die Zufuhr entweder in die Ansaugleitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt oder durch vorheriges Mischen mit dem Kraftstoff, oder durch direkte Einspritzung in den Verbrennungsraum gleichzeitig mit oder kurz nach der Einspritzung des Kraftstoffes. Nach anderen Vorschlägen wird die Zugabe von Wasser bzw. DQmpf auf den Zündzeitpunkt bezogen und die Einspritzung entweder kurz vor der Zündung, zugleich mit der Zündung, also kurz vor dem Erreichen des oberen Totpunktes (DE-OS 24 29 579) oder kurz nach dem Zünden durchgeführt bzw. zum Zeitpunkt des höchsten Verbrennungsdruckes und der höchsten Temperatur, um den Verbrennungsvorgang nicht zu beeinflussen (DE-OS 25 12 859, DE-AS 25 50 722).Numerous solutions have already been proposed to make the high temperatures generated during the combustion process, e.g. maximum combustion temperatures of 1500 to 2500 0 C, exhaust gas temperatures between 500 and 1250 0 C, depending on the working principle for the conversion of thermal energy into mechanical energy, by supplying water or steam in the combustion chamber of the machine to draw on and utilize the steam generated by heating to generate additional work. It is known to inject a predetermined amount of water into the cylinder of a piston engine at a certain point in the working cycle of the machine, for example in the initial phase of the compression stroke following bottom dead center (DE-PS 27 27 979), or, as in the DE-OS 19 58 732 and 26 29 783 described performing the injection together or at the same time with the fuel, the supply either taking place in the intake line of the fuel-air mixture or by prior mixing with the fuel, or by direct injection in the combustion chamber at the same time as or shortly after the fuel is injected. According to other proposals, the addition of water or DQmpf is related to the ignition point and the injection either shortly before ignition, at the same time as ignition, i.e. shortly before reaching top dead center (DE-OS 24 29 579) or shortly after ignition carried out or at the time of the highest combustion pressure and the highest temperature in order not to affect the combustion process (DE-OS 25 12 859, DE-AS 25 50 722).

PN 6O-29PN 6O-29

Es wurde auch schon vorgeschlagen (DE-PS 877 683), die Zugabe des Wassers erst kurz vor dem Ende des Arbeitshubes (Expansionshubes) vorzunehmen, oder während des Ausstußvorganges,'wie in der DE-OS 28 26 834 beschrieben.It has also been proposed (DE-PS 877 683), the addition of the water just before the end of the working stroke (expansion stroke), or during the discharge process, 'as in the DE-OS 28 26 834 described.

Bei diesen Motorenausführungen sind ein Wasserreservoir und Einrichtungen zur Vorwärmung des zuzuführenden Wassers vorgesehen, wie etwa ein Wärmetauscher, der am Auspuffkrümmer angebracht ist und das Wasser bzw. den zugeführten Wassernebel erhitzt und in trockenen Heißdampf umwandelt. Es ist aber auch bekannt, das vorgewärmte Wasser anschließend einem Hockdruck-Verdampfer zuzuführen und dort unter Ausnutzung der heißen Abgase auf einen über dem maximalen Verbrennungsdruck liegenden Dampfdruck aufzuheizen, bevor der so erzeugte Wasserdampf im Sattdampfbereich in den Verbrennungsraum eingespeist wird (DE-OS 27 IJ 831).These engine designs include a water reservoir and facilities for preheating the water to be supplied, such as a heat exchanger that is attached to the exhaust manifold and the water or the supplied water mist is heated and converted into dry superheated steam. But it is also known to be preheated Subsequently feed water to a high pressure evaporator and there, utilizing the hot exhaust gases, to an over the steam pressure lying at the maximum combustion pressure, before the steam generated in this way in the saturated steam range enters the combustion chamber is fed (DE-OS 27 IJ 831).

Allen eben beschriebenen Motoren ist gemeinsam, daß die einzelnen Phasen der Arbeitszyklen prinzipiell unverändert ablaufen, indem beispielsweise die vier Takte eines Viertaktmotors in der üblichen Weise aufeinanderfolgen und lediglich zusätzlich, zu dem jeweils definierten Zeitpunkt, Wasser eingespritzt oder Dampf zugeführt wird, um einen größeren spezifischen Wärmeinhalt des Verbrennungsgas-Dampf-Gemisches zu erhalten und die in mechanische Energie umgewandelte Leistung zu erhöhen. Zum Unterschied dazu ist durch die DE-OS 29 05 899 ein kombinierter Verbrennungs-/Dampfmotor bekannt, bei dem ein dauernder Wechsel von Verbrennung und Verdampfung im Zylinder stattfindet. Sobald sich Zylinderkopf, Zylinderwand und Kolbenboden durch die Verbrennungsvorgänge des Kraftstoffgemisches genügend erhitzt haben, wird in die komprimierte Luft Wasser anstelle von Kraftstoffgemisch eingespritzt, und die Maschine läuft nun unter Ausnutzung der gespeicherten Wärme als Dampfmotor, und zwar so lange., bis eine bestimmte Temperatur der zuvor aufgezählten Bauteile unterschritten ist. Es findet somit in unregelmäßiger Folge ein durch Thermoelemente gesteuerter ständiger Wechsel zwischen Verbrennungs- und Dampfbetrieb statt.All engines just described have in common that the individual Phases of the work cycles run basically unchanged, for example by the four strokes of a four-stroke engine in the usual Successive manner and only additionally, at the respectively defined point in time, water is injected or steam is supplied is to achieve a greater specific heat content of the combustion gas-steam mixture and to increase the power converted into mechanical energy. In contrast to this, the DE-OS 29 05 899 a combined combustion / steam engine known, in which there is a constant alternation of combustion and evaporation in the cylinder. As soon as the cylinder head, cylinder wall and If the piston crown has been heated sufficiently by the combustion processes of the fuel mixture, water is replaced in the compressed air injected by fuel mixture, and the engine now runs using the stored heat as a steam engine, and until a certain temperature of the previously listed Component is not reached. There is thus a constant change between, controlled by thermocouples, in an irregular sequence Combustion and steam operation take place.

I-jr.-* : 'y-r\\ I 30Λ7939 I-jr .- * : 'yr \\ I 30Λ7939

Ein weiteres Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades, das in der DE-OS 2k 02 826 beschrieben ist, arbeitet nach einem Sechstaktverfahren: Hier laufen die ersten vier Takte in üblicher Weise nach dem Viertaktverfahren ab, mit Ausstoßen der heißen Verbrennungsgase im vierten Takt. Daran schließt sich ein zusätzlicher Arbeitstakt mit Einspritzen heißen und vorgespannten Wassers an, wobei der sich nun bildende Dampf weitere Wärme aus der Brennkammer aufnimmt und überhitzt wird und somit Arbeit leistet. Im anschließenden sechsten Takt wird der expandierte Dampf ausgeschüben, und sodann beginnt der Sechstakt-Zyklus von neuem.Another method for increasing the efficiency, which is described in DE-OS 2k 02 826, works according to a six-stroke process: Here the first four strokes run in the usual way according to the four-stroke process, with the hot combustion gases being expelled in the fourth stroke. This is followed by an additional work cycle with the injection of hot and pressurized water, whereby the steam that is now formed absorbs further heat from the combustion chamber and is overheated and thus does work. In the subsequent sixth stroke, the expanded steam is expelled, and then the six-stroke cycle begins again.

Dieses Arbeitsprinzip ermöglicht eine verbesserte Ausnutzung der bisher durch das Kühlwasser abgeführten Wärme, indem ein Teil der in der Brennkammer, der Zylinderwand und im Kolben gespeicherten Verbrennungswärme für den zusätzliciien Dampfarbeitstakt nutzbar gemacht wird und zur Erhöhung der abgegebenen Leistung beiträgt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß während eines Sechstakt-Zyklus zwei Arbeitstakte ablaufen. Der Nachteil dieser Betriebsweise ist jedoch, daß dieser Motor während der ersten vier Takte in der gleichen Weise arbeitet wie herkömmliche Kolbenmotoren, die heißen Verbrennungsgase also wie bisher ausgestoßen werden, ohne daß die darin enthaltene Wärmeenergie genutzt wird.This working principle enables an improved utilization of the heat previously dissipated by the cooling water by part of the Combustion heat stored in the combustion chamber, the cylinder wall and in the piston can be used for the additional steam cycle is made and contributes to increasing the output. This method has the advantage that during a six-stroke cycle two work cycles run off. The disadvantage of this mode of operation, however, is that this motor during the first four strokes works in the same way as conventional piston engines, so the hot combustion gases are emitted as before, without the thermal energy contained therein being used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren zu verbessern, mit dem Ziel, den Wärmeinhalt der Verbrennungsgase für die unmittelbare Erzeugung mechanischer Energie zusätzlich nutzbar zu machen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst worden. Bei einer nach dem vorgeschlagenen Verfahren arbeitenden Brennkraftmaschine wird ein großer Teil der bei der Kraftstoff-Gemisch-Verbrennung erzeugten Wärme im darauffolgenden Dampfarbeitstakt nutzbar gemacht, nachdem die Verbrennungsgase wieder verdichtet wurden und der Wasserdampf eingespritzt ist. Ein weiterer bedeutender Vorteil der Erfindung ist, daß der Auspuffknall, der bei herkömmlichenThe invention is based on the object of improving this method, with the aim of using the heat content of the combustion gases for the direct generation of mechanical energy close. According to the invention, this object has been achieved by the method specified in claim 1. At a The internal combustion engine operating according to the proposed method is a large part of the fuel mixture combustion generated heat made usable in the subsequent steam cycle after the combustion gases have been compressed again and the water vapor is injected. Another significant advantage of the invention is that the exhaust bang that occurs with conventional

PN 60-29PN 60-29

Motoren im Moment des Öffnens der Auslaßventile bzw. der Auslaßschlitze entsteht, wegfällt, sondern die Auspuffgase erst im Anschluß an den nachfolgenden Dampfarbeitstakt wesentlich entspannter ausgestoßen werden und keine Nachverbrennung stattfindet. Das Auspuffgeräusch ist daher wesentlich verringert, und der Aufwand für die Auspuffanlage kann erheblich reduziert werden. Gleichzeitig wird auch der Anteil an Schadsteffen, die der Motor ausstößt, durch die Zugabe von Wasserdampf in der bekannten Weise verringert.Motors at the moment of opening the exhaust valves or the exhaust ports arises, disappears, but the exhaust gases only become much more relaxed after the subsequent steam work cycle are emitted and no afterburning takes place. The exhaust noise is therefore significantly reduced, and so is the effort for the exhaust system can be significantly reduced. At the same time, the proportion of harmful substances emitted by the engine is also increased in the known manner by adding water vapor decreased.

Die Erfindung kann bei Hubkolbenmotoren und bei Rotationskolbenmotoren in gleicher V/eise eingesetzt werden und wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Beispielen der einen und der anderen Motorenbauart erläutert. Es zeigen:The invention can be used in reciprocating piston engines and in rotary piston engines can be used in the same way and is illustrated below with reference to the drawings using examples of one and the other Engine design explained. Show it:

Pign. IA bis IP die einzelnen Phasen eines im Sechstaktverfahren arbeitenden Hubkolbenmotors,Pign. IA to IP the individual phases of a six-step process working reciprocating engine,

Fign. 2A bis 2F die einzelnen Phasen eines im Sechstaktverfahren arbeitenden Rotationskolbenmotors.Figs. 2A to 2F show the individual phases of a six-stroke process working rotary piston engine.

Der in den Fign. IA bis IP in den einzelnen Takten eines Arbeitszyklus' dargestellte Zylinder eines Hubkolbenmotors unterscheidet sich von dem üblichen Aufbau der Zylinder von Viertaktmotoren im wesentlichen nur dadurch, daß zwischen dem Einlaßventil E und dem Auslaßventil A ein drittes Ventil, hier als Dampftaktventil D bezeichnet, angeordnet ist und sich hinter dem Ventilteller des Dampftaktventils D, also oberhalb desselben, eine zusätzliche Kompressionskammer K befindet. Das Dampftaktventil D und die Kompressicnskammer K sind in der Zeichnungsdarstellung in der Mitte des Zylinderkopfes angeordnet, können jedoch auch an anderer Stelle vorgesehen werden. Die Zündkerze, die Einspritzdüse mit -pumpe sowie sonstige Einzelheiten sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Steuerung des Dampftaktventils D erfolgt in bekannter Weise, etwa durch die Nockenwelle.The one in FIGS. IA to IP in the individual steps of a work cycle The illustrated cylinder of a reciprocating piston engine differs from the usual structure of the cylinders of four-stroke engines in the essential only in that between the inlet valve E and the outlet valve A a third valve, here referred to as a steam cycle valve D, is arranged and behind the valve plate of the steam cycle valve D, so above the same, an additional Compression chamber K is located. The steam cycle valve D and the Compression chambers K are arranged in the center of the cylinder head in the drawing, but they can also be located elsewhere Place to be provided. The spark plug, the injection nozzle with pump and other details are not in the drawing shown. The steam cycle valve D is controlled in a known manner Way, roughly through the camshaft.

60-2960-29

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Es wird darauf hingewiesen., daß in der Zeichnung nur ein einzelner Zylinder dargestellt ist, jedoch ist es für das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Betrieb eines ventilgesteuerten Hubkolbenmotors gleichgültig, ^b es sich um einen Ein-Zylinder-Motor oder einen Mehr-Zylinder-M~-tcr handelt; die Arbeitsweise der einzelnen Zylinder stimmt untereinander überein, und ihre Steuerung erfolgt in üblicher Weise mit einer entsprechenden Phasenverschiebung. Für die Phasenverschiebung ist zu beachten, daß die Kurbelwelle, da die Maschine nach dem Sechstaktverfahren arbeitet, bei einem Arbeitszyklus drei Umdrehungen ausführt.It should be noted that in the drawing only a single Cylinder is shown, however it is for what is described below Method for operating a valve-controlled reciprocating piston engine regardless of whether it is a single-cylinder engine or is a multi-cylinder M ~ -tcr; the working methods of each The cylinders are identical to one another and are controlled in the usual way with a corresponding phase shift. For The phase shift must be taken into account that the crankshaft, since the machine works according to the six-stroke process, in one work cycle makes three revolutions.

Die Arbeitsweise des Zylinders gemäß den Pign. IA bis IP ist die folgende:The operation of the cylinder according to the Pign. IA to IP is that the following:

Fig. IA zeigt den Takt "Ansaugen", das Einlaßventil E ist zur Zufuhr des Kraftstoff-Luft-Gemisches geöffnet, die Ventile D und A sind geschlossen.Fig. IA shows the cycle "suction", the inlet valve E is for The supply of the fuel-air mixture is open, valves D and A are closed.

Fig. IB zeigt den Takt "Verdichten", das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verdichtet, alle Ventile sind geschlossen.Fig. IB shows the "Compression" cycle, the fuel-air mixture is compressed, all valves are closed.

Fig. IC zeigt den ersten Takt "Arbeiten", der Kraftstoff ist gezündet, alle Ventile sind geschlossen.Fig. IC shows the first stroke "work" which is fuel ignited, all valves are closed.

Fig. ID zeigt den Taxt "Wiederverdichten", die Brenngase werden komprimiert, das Einlaßventil E und das Auslaßventil A sind geschlossen, das Dampftaktventil D ist geöffnet, wodurch das Volumen der Brennkammer um dasjenige der Kompressionskammer K vergrößert ist.Fig. ID shows the taxt "recompress" which are fuel gases compressed, the inlet valve E and the outlet valve A are closed, the steam cycle valve D is open, whereby the volume the combustion chamber is enlarged by that of the compression chamber K.

Fig. IE zeigt den zweiter. Takt "Arbeiten", vorgewärmtes Wasser bzw. vorgespannter Dampf wird eingespritzt und expandiert, die Ventilstellung ist unverändert.Fig. IE shows the second. "Work" cycle, preheated water or biased steam is injected and expanded, the Valve position is unchanged.

Fig. 15' zeigt den Takt "Ausstoßen", die Verbrennungsgase und derFig. 15 'shows the "exhaust" cycle, the combustion gases and the

PN 60-29 PN 60-29

entspannte Dampf werden ausgestoßen, das Einlaßventil E und das Dampftaktventil D sind geschlossen, das Auslaßventil A ist geöffnet. Relaxed steam is expelled, the inlet valve E and the steam cycle valve D are closed, the outlet valve A is open.

Die Zufuhr des Wassers bzw. Dampfes durch eine Düse oder mehrere Düsen erfolgt unter einem Druck, der höher ist als der Verdichtungsdruck im Zylinder zum Zeitpunkt der Einspritzung·. Dieser Einspritzzeitpunkt wird gegen Ende des Wiederverdichtungstaktes bzw. zu Beginn des zweiten Arbeitstaktes so gewählt, daß eine möglichst wirksame Entspannung des nunmehr unter dem Einfluß der aufgenommenen Wärme überhitzten Dampfes erreicht wird.The supply of water or steam through a nozzle or several nozzles takes place under a pressure which is higher than the compression pressure in the cylinder at the time of injection. This injection time is towards the end of the recompression cycle or at the beginning of the second work cycle selected so that the most effective relaxation of the now under the influence of the recorded Heat of superheated steam is achieved.

Die Darstellungen in den Fign. 2A bis 2F zeigen in den entsprechenden Phasen die Arbeitsweise eines im Sechstaktverfahren betriebenen Rotationskolbenmotors, bei dem der Rotationskolben elliptisch geformt ist und in einer trochoidenförmigen Brennkammer umläuft. Die Verbindung zwischen dem Rotationskolben und der Kurbelwelle erfolgt, wie die Figuren zeigen, über einen exzentrischen Zapfen, derart, daß die Kurbelwelle eine entgegengesetzte Drehbewegung ausführt wie der Rotationskolben. Der Kolben bildet an seinen Kolbenseiten A und B mit dem Gehäuse zwei periodisch volumenveranderliche Arbeitskammern, die somit um einen Kurbelwellenwinkel von l80° versetzt wirken, so daß die Charakteristik eines Zwei-Zylinder-Hubkolbenmotors erzielt wird.The representations in FIGS. 2A to 2F show in the corresponding Phases the mode of operation of a rotary piston engine operated in the six-stroke process, in which the rotary piston Is elliptically shaped and revolves in a trochoid-shaped combustion chamber. The connection between the rotary piston and As the figures show, the crankshaft takes place via an eccentric Pin in such a way that the crankshaft rotates in the opposite direction to that of the rotary piston. The piston forms on its piston sides A and B with the housing two periodically volume-variable working chambers, which thus convert offset a crankshaft angle of 180 °, so that the characteristics of a two-cylinder reciprocating engine are achieved.

Die einzelnen Takte sind in der folgenden Tabelle dargestellt:The individual measures are shown in the following table:

Kolbenseite A Kolbenseite BPiston side A piston side B

Fig. 2A - Ansaugen WiederverdichtenFigure 2A - Suction Recompression

Fig. 2B ■ Verdichten Arbeiten (2. Takt)Fig. 2B ■ Compaction work (2nd cycle)

Fig. 2C Arbeiten (1. Takt) AusstoßenFig. 2C Working (1st stroke) ejecting

Fig. 2D Wiederverdichten AnsaugenFig. 2D recompression suction

Fig. 2E Arbeiten (2. Takt) VerdichtenFig. 2E work (2nd cycle) compression

Fig. 2F Ausstoßen Arbeiten (l. Takt)Fig. 2F Ejection work (1st cycle)

Pr ■· 0-:Pr ■ 0-:

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Das Einlaßventil E1 und das Auslaßventil A' sowie das Dampftaktventil D1 v/erden hier jeweils aufeinanderfolgend für jede Kolbenseite wirksam. So öffnet das Einlaßventil Ef für die Dauer des Arbeitstaktes "Ansaugen" der Kolbenseite A gemäß Pig. 2A und öffnet erneut nach einer Kolbendrehung von l8o für den Ansaugtaict der Kclbenseite B gemäß Fig. 2 D. Entsprechend öffnet das Auslaßventil A' für die Dauer des Taktes "Ausstoßen" der Kolbenseite B gemäß Fig. 2C und öffnet erneut für den Ausstoßtakt der Kolbenseite A gemäß Fig. 2F. Das Dampftaktventil D' Öffnet jeweils während des Wiederverdichtens und des anschließenden zweiten Arbeitstaktes, also für die Kolbenseite A in der Kolbenstellung gemäß den Fign. 2D und 2E und für die Kolbenseite B in der Kolbenstellung gemäß den Fig';. ?A und 2B.The inlet valve E 1 and the outlet valve A 'as well as the steam cycle valve D 1 are effective here in succession for each piston side. So the inlet valve E f opens for the duration of the work cycle "suction" of the piston side A according to Pig. 2A and opens again after a piston rotation of 18o for the intake day of the piston side B according to FIG A according to Fig. 2F. The steam cycle valve D 'opens during the recompression and the subsequent second working cycle, that is, for the piston side A in the piston position according to FIGS. 2D and 2E and for the piston side B in the piston position according to FIGS. ? A and 2B.

Die Zündkerze, die Einspritzdüse mit zugehöriger Pumpe sowie weitere konstruktive Einzelheiten sind auch in dieser Zeichnung nicht dargestellt, da sie für das Verständnis des beschriebenen Sechstaktverfahrens entbehrlich sind.The spark plug, the injection nozzle with the associated pump and others structural details are not shown in this drawing either, since they are essential for the understanding of the six-stroke process described are dispensable.

N 60-29N 60-29

LeerseiteBlank page

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1. J Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, mit Zugabe1. J method for operating an internal combustion engine, with an addition von vorgewärmtem bzw. vorgespanntem, unter Überdruck in den thermischen Kreisprozeß eingeführtem Wasser oder Wasserdampf, dessen Überhitzung durch Ausnutzung der beim Verbrennungsvorgang erzeugten Wärme erfolgt, of preheated or pretensioned water or steam introduced into the thermal cycle under excess pressure, which is overheated by utilizing the heat generated during the combustion process, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Brennkraftmaschine in einem Sechstaktsverfahren betrieben wird, in welchem die folgenden Takte durchlaufen werden:that the internal combustion engine is operated in a six-stroke process, in which the following strokes run through will: 1.) Ansaugen des Brennstoff-Luft-Gemisches1.) Sucking in the fuel-air mixture 2.) Verdichten und Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches.2.) Compression and ignition of the fuel-air mixture. 3.) Arbeiten (1. Takt)3.) Working (1st bar) 4.) Wiederverdichten der Verbrennungsgase (bei geschlossenem Auslaßventil) mit Einspritzen des Wassers bzw. Wasserdampfes, unter gleichzeitiger Vergrößerung des Brennraumes 4.) Recompression of the combustion gases (with the outlet valve closed) with injection of water or steam, with a simultaneous enlargement of the combustion chamber 5.) Arbeiten (2. Takt)5.) Working (2nd bar) 6.) Ausstoßen der Verbrennungsgase und des entspannten Dampfes.6.) Ejection of the combustion gases and the expanded steam. 2. Brennkraftmaschine mit einer Wasser-/ Dampf-Einspritzpumpe, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch2. Internal combustion engine with a water / steam injection pump for performing the method according to claim 1, characterized ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED gekennzeichriet, daß die Ventilsteuerung im Seehstakt in der Folge Ansaugen-Verdichten-Arbeiten-Wiederverdichten-Arbeiten-Ausstößen erfolgt und daß eine zusätzliche Kompressiunskammer (K) angeordnet ist, die mit dem Brennraum in Verbindung steht und dessen Volumen vergrößert, solange für die Dauer des WiederverdichtungstaK-tes (4.)) und des zweiten Arbeitstaktes (5·)) ein zwischen dem Brennraum und der Kompressionskammer (K) befindliches Dampftaktventil (D) geöffnet ist.gekennzeichriet that the valve control takes place at sea in the sequence suction-compression-work-recompression-work-ejection and that an additional compression chamber (K) is arranged, which is in connection with the combustion chamber and increases its volume, as long as for the duration of the is WiederverdichtungstaK-th (4th)) and the second operating clock (5 x)) e i n between the combustion chamber and the compression chamber (K) befindliches clock steam valve (D) is opened. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampftaktventil (D) und die Einspritzdüse von der gemeinsamen Steuerung des Einlaßventils (E, E') und des Auslaßventils (A; A1) taktsynchron gesteuert sind.3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the steam cycle valve (D) and the injection nozzle of the common control of the inlet valve (E, E ') and the outlet valve (A; A 1 ) are controlled in synchronism. K. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 und ~$, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mehrerer Einspritzdüsen die Einspritzung des vorgewärmten Wassers bzw. des vorgespannten Dampfes gleichzeitig in die Kompressionskammer (K) und in den Brennraum erfolgt. K. Internal combustion engine according to claims 2 and ~ $, characterized in that the preheated water or the pretensioned steam is injected simultaneously into the compression chamber (K) and into the combustion chamber by means of several injection nozzles.
DE3047939A 1980-12-19 1980-12-19 Six-stroke process for operating an internal combustion engine with a fuel-air mixture and with water injection and an internal combustion engine for carrying out the process Expired DE3047939C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3047939A DE3047939C2 (en) 1980-12-19 1980-12-19 Six-stroke process for operating an internal combustion engine with a fuel-air mixture and with water injection and an internal combustion engine for carrying out the process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3047939A DE3047939C2 (en) 1980-12-19 1980-12-19 Six-stroke process for operating an internal combustion engine with a fuel-air mixture and with water injection and an internal combustion engine for carrying out the process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3047939A1 true DE3047939A1 (en) 1982-07-22
DE3047939C2 DE3047939C2 (en) 1985-04-11

Family

ID=6119630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3047939A Expired DE3047939C2 (en) 1980-12-19 1980-12-19 Six-stroke process for operating an internal combustion engine with a fuel-air mixture and with water injection and an internal combustion engine for carrying out the process

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3047939C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3422487A1 (en) * 1984-06-16 1985-12-19 Otto Dr. Hard Voradelberg Zimmermann ROTARY PISTON MACHINE
DE4038463A1 (en) * 1990-09-24 1992-03-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Piston engine cylinder head - feeds fuel and superheated steam into pre-compressed combustion air
EP0653558A1 (en) * 1993-11-12 1995-05-17 New Sulzer Diesel AG Process and engine for reducing the nitrous oxide content of exhaust gas of a two stroke internal combustion Diesel engine
DE19631799A1 (en) * 1996-08-07 1997-01-02 Stefan Bauch Reciprocating piston engine with six work strokes

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE877683C (en) * 1949-12-30 1953-05-26 Franz Haschke Water injection and device for internal combustion engines
US2941522A (en) * 1958-04-30 1960-06-21 Sagona Charles Internal combustion engines
DE1958732A1 (en) * 1968-11-25 1970-06-18 Cav Ltd Self-ignition motor
DE2358894A1 (en) * 1973-11-27 1975-05-28 Lothar Behrens External ignition motor vehicle engine - has more than one firing stroke in a complete cycle of piston movements
DE2402826A1 (en) * 1974-01-22 1975-07-24 Dietrich Dipl Ing Richter Improving arrangement for I.C. engine efficiency - using steam cycles from waste heat from combustion, in additional cylinders
DE2429579A1 (en) * 1974-06-20 1976-01-08 Ingenieur Ges Mbh Dipl Ing Fra Water injection in combustion engine - to produce water vapour thus further increasing volume and energy output
DE2512859A1 (en) * 1975-03-24 1976-10-07 Franz Mueller Injector for spraying water into engine cylinder - is used to improve fuel efficiency and lower engine temperature
DE2550722B2 (en) * 1975-11-12 1977-10-06 Franke, Walter, 2105 Seevetal VALVE CONTROLLED PISTON INTERNAL ENGINE
DE2629783A1 (en) * 1976-07-02 1978-01-05 Ernst Schweppe Exhaust heated water gas generator - has water automatically fed to combustion gas flow of engine by metering device
DE2634685A1 (en) * 1976-08-02 1978-02-09 Klaus Hesse Water injection for IC engine - takes place before, during and after combustion to increase efficiency
DE2713831A1 (en) * 1977-03-29 1978-10-05 Heinrich Karl Dr I Feichtinger IC engine with steam injection - has vaporiser to produce steam pressure above that of combustion chamber pressure
DE2826834A1 (en) * 1977-06-20 1978-12-21 John Patrick Martin COMPOSITE COMBUSTION ENGINE
US4143518A (en) * 1976-10-19 1979-03-13 Kellogg Smith Ogden Internal combustion and steam engine
DE2727979C3 (en) * 1976-07-02 1980-03-27 Societe D'etudes De Machines Thermiques S.E.M.T., Saint-Denis (Frankreich) Device for injecting water into the cylinders of an internal combustion engine
DE2905899A1 (en) * 1979-02-16 1980-08-28 Eduard Frommherz Combined internal combustion and steam engine - has injected water evaporated by residual heat stored from internal combustion

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE877683C (en) * 1949-12-30 1953-05-26 Franz Haschke Water injection and device for internal combustion engines
US2941522A (en) * 1958-04-30 1960-06-21 Sagona Charles Internal combustion engines
DE1958732A1 (en) * 1968-11-25 1970-06-18 Cav Ltd Self-ignition motor
DE2358894A1 (en) * 1973-11-27 1975-05-28 Lothar Behrens External ignition motor vehicle engine - has more than one firing stroke in a complete cycle of piston movements
DE2402826A1 (en) * 1974-01-22 1975-07-24 Dietrich Dipl Ing Richter Improving arrangement for I.C. engine efficiency - using steam cycles from waste heat from combustion, in additional cylinders
DE2429579A1 (en) * 1974-06-20 1976-01-08 Ingenieur Ges Mbh Dipl Ing Fra Water injection in combustion engine - to produce water vapour thus further increasing volume and energy output
DE2512859A1 (en) * 1975-03-24 1976-10-07 Franz Mueller Injector for spraying water into engine cylinder - is used to improve fuel efficiency and lower engine temperature
DE2550722B2 (en) * 1975-11-12 1977-10-06 Franke, Walter, 2105 Seevetal VALVE CONTROLLED PISTON INTERNAL ENGINE
DE2629783A1 (en) * 1976-07-02 1978-01-05 Ernst Schweppe Exhaust heated water gas generator - has water automatically fed to combustion gas flow of engine by metering device
DE2727979C3 (en) * 1976-07-02 1980-03-27 Societe D'etudes De Machines Thermiques S.E.M.T., Saint-Denis (Frankreich) Device for injecting water into the cylinders of an internal combustion engine
DE2634685A1 (en) * 1976-08-02 1978-02-09 Klaus Hesse Water injection for IC engine - takes place before, during and after combustion to increase efficiency
US4143518A (en) * 1976-10-19 1979-03-13 Kellogg Smith Ogden Internal combustion and steam engine
DE2713831A1 (en) * 1977-03-29 1978-10-05 Heinrich Karl Dr I Feichtinger IC engine with steam injection - has vaporiser to produce steam pressure above that of combustion chamber pressure
DE2826834A1 (en) * 1977-06-20 1978-12-21 John Patrick Martin COMPOSITE COMBUSTION ENGINE
DE2905899A1 (en) * 1979-02-16 1980-08-28 Eduard Frommherz Combined internal combustion and steam engine - has injected water evaporated by residual heat stored from internal combustion

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3422487A1 (en) * 1984-06-16 1985-12-19 Otto Dr. Hard Voradelberg Zimmermann ROTARY PISTON MACHINE
DE4038463A1 (en) * 1990-09-24 1992-03-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Piston engine cylinder head - feeds fuel and superheated steam into pre-compressed combustion air
EP0653558A1 (en) * 1993-11-12 1995-05-17 New Sulzer Diesel AG Process and engine for reducing the nitrous oxide content of exhaust gas of a two stroke internal combustion Diesel engine
CN1059731C (en) * 1993-11-12 2000-12-20 新苏舍柴油机有限公司 A process for the reduction of the nitrous oxide content in the exhaust gas of a two-stroke large diesel engine and an engine for performing the process
DE19631799A1 (en) * 1996-08-07 1997-01-02 Stefan Bauch Reciprocating piston engine with six work strokes

Also Published As

Publication number Publication date
DE3047939C2 (en) 1985-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2323608A1 (en) PROCEDURE FOR OPERATING COMBUSTION MACHINES AND SUITABLE COMBUSTION MACHINES FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE
EP0311877A2 (en) Method and cylinder head for admitting fuel to a piston engine
DE2615643A1 (en) PROCEDURE FOR OPERATING AN EXTERNAL IGNITION ENGINE AND COMBUSTION ENGINE FOR CARRYING OUT THIS PROCEDURE
EP0538564B1 (en) Internal combustion engine with self-ignition
DE3047939A1 (en) Six-stroke IC engine cycle - has water or steam injected after second compression stroke, with closed exhaust valve and enlarged cylinder volume
DE2423879A1 (en) TWO-STROKE COMBUSTION ENGINE
DE2440659A1 (en) Reciprocating piston steam engine - has water injected in cylinder and steam generated within cylinder working space
DE1964427A1 (en) A method of operating a thermal engine and a machine for practicing this method
DE19854776A1 (en) Method for igniting a multi-cylinder reciprocating gas engine by blowing in an ignition gas
EP3327267B1 (en) Otto engine with sequence cylinders
DE4038463A1 (en) Piston engine cylinder head - feeds fuel and superheated steam into pre-compressed combustion air
DE2402682A1 (en) COMBUSTION ENGINE
CH716568A2 (en) Method for operating a slow-running large engine and slow-running large engine.
DE886827C (en) Free piston internal combustion engine
EP0076885A1 (en) High efficiency method for converting fuel into propulsive energy and an adapted combined internal combustion and steam engine
DE1046941B (en) Internal combustion engine
DE3927853A1 (en) IC engine using continuous supply of heat - has suction and compression cylinder and expansion and exhaust cylinder
DE717771C (en) Method for operating two-stroke composite piston internal combustion engines
EP4253738B1 (en) Method for operating a cyclically driven piston motor
DE3617365A1 (en) Method and device for driving a shaft
DE2061622A1 (en) Internal combustion engine
EP1007833B1 (en) Method for igniting a multi-cylinder reciprocating gas engine by injecting an ignition gas
WO1987006649A1 (en) Steam/explosion engine with internal steam production
DE2930124A1 (en) Reciprocating supercharged IC engine - has inlet valve timed to make expansion ration greater than compression ratio
DE102022207461A1 (en) Method and device for operating an internal combustion engine with a prechamber spark plug

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee