DE3047939C2 - 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 - Google Patents

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

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DE3047939C2 DE3047939A DE3047939A DE3047939C2 DE 3047939 C2 DE3047939 C2 DE 3047939C2 DE 3047939 A DE3047939 A DE 3047939A DE 3047939 A DE3047939 A DE 3047939A DE 3047939 C2 DE3047939 C2 DE 3047939C2
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    • F02B47/02—Methods 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
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Description

stoffgemisch eingespritzt, und die Maschine läuft nun unter Ausnutzung der gespeichenen Wärme als Dampfmotor, und zwar so lange, bis eine bestimmte Temperatur der zuvor aufgezählten Bauteile unterseil, itten ist. Es findet somit in unregelmäßiger Folge ein durch Thermoelemente gesteuerter ständiger Wechsel zwischen Verbrennungs- und Dampfbetrieb statt.mixture is injected and the machine is now running using the stored heat as a steam engine, until a certain temperature is reached of the components listed above. It therefore takes place in an irregular sequence through thermocouples controlled constant change between combustion and steam operation takes place.

Ein weiteres Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades, das in der DE-OS 24 02 826 und in der US-PS 41 43 518 beschrieben ist, arbeitet ebenfalls nach einem Sechstaktverfahren: hier laufen die ersten vier Takte in üblicher V/eise 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 ausgeschoben, und sodann beginnt der Sechstakt-Zyklus von neuem.Another method to increase the efficiency, which is described in DE-OS 24 02 826 and in US-PS 41 43 518, also works according to a Six-stroke process: here the first four cycles run in the usual manner according to the four-stroke process, with ejection of the hot combustion gases in the fourth cycle. This is followed by an additional work cycle with injection hot and pre-stressed water, whereby the steam that is now forming further heat from the Combustion chamber picks up and is overheated and thus does work. In the following sixth bar, the expanded steam is pushed out, and then the six-stroke cycle begins again.

V5I Eine Sechstaktfolge ist auch bei der Brennkraftma- ^S'schine nach der DE-OS 23 58 894 vorgesehen, bei der j*jur Senkung der Schadstoffanteile nach dem Arbeits- F '/takt das verbrannte Gemisch anstatt ausgestoßen wie-'der verdichtet und im folgenden Takt erneut gezündet "'',wird. Dieser Vorgang wird ggf. mehrfach wiederholt, . - "wobei während der Verbrennungstakte zusätzlich Luft oder Sauerstoff zugeführt werden kann. Hierbei ist jedoch wegen der beim Wiederverdichten gleichbleibenden Verbrennungsraumgröße eine zusätzliche Leistungsabgabe nicht zu erwarten.V I 5 A six-cycle sequence is also provided in the Brennkraftma- ^ S'schine according to DE-OS 23 58 894, jur in the j * reduction of pollutant units after working F '/ stroke, the burned mixture rather than expelled as-'Der compressed and ignited again in the following cycle "". This process is repeated several times if necessary,. - "with additional air or oxygen being supplied during the combustion cycles. However, because of the constant size of the combustion chamber during recompression, an additional power output is not to be expected.

Die US-PS 29 41 522 zeigt eine Brennkraftmaschine, die gleichfalls im Sechstaktverfahren arbeitet und die '"eine Hiifskammer aufweist, mittels derer beim Arbeitstakt infolge des hohen Verbrennungsdruckes der Kompressionsraum vergrößert wird und während der nachfolgend erneuten Kompression der Gase zunächsi eine Zeitlang vergrößert bleibt, bis in einem nachfolgenden . zweiten Arbeitstakt nach erneutem, jetzt gesteuertem öffnen des Hilfskammerventils dessen Inhalt zusätzlich an der Expansion der komprimierten Gase beteiligt ist.The US-PS 29 41 522 shows an internal combustion engine that also works in the six-stroke process and the '"has an auxiliary chamber, by means of which during the work cycle due to the high combustion pressure, the compression space is enlarged and during the subsequent recompression of the gases initially remains increased for a while until in a subsequent one . second work cycle after renewed, now controlled opening of the auxiliary chamber valve, its contents additionally participates in the expansion of the compressed gases.

Ausgehend von der US-PS 29 41 522 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Sechstaktverfahren bei Brennkraftmaschinen hinsichtlich der Wärmeausnutzung für die unmittelbare Erzeugung mechanischer ^Energie zu verbessern.Based on the US-PS 29 41 522 the invention is based on the object that in the preamble of the Claim 1 specified six-stroke process in internal combustion engines with regard to heat utilization for the immediate generation of mechanical ^ energy.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Verfahrensschritt gelöst worden.According to the invention, this object is described by what is described in the characterizing part of claim 1 Process step has been solved.

(n der DE-OS 26 34 685 ist zwar ein Hinweis gegeben, bei Verbrennungsmotoren vor, während oder nach der Verbrennung Wasser in de« Verbrennungsraum einzuführen und speziell in einem Arbeitshub ohne Kraftstoff einzuspritzen; diese allgemeine Lehre konnte jedoch den Fachmann allenfalls dazu anregen, dem vorgegebenen Taktzyklus einer Brennkraftmaschine entsprechende weitere Takte ohne Kraftstoff zufuhr hinzuzufügen, während deren Wasser zugeführt wird. Beim erfin-/dungsgemäßen Verfahren wird demgegenüber während der Verdichtung im vierten Takt bzw. der Expansion im fünften Takt, und zwar im Bereicii des oberen Totpunktes, Wasser oder Wasserdampf den Verbrennungsgasen zugeführt, wodurch der Wärmeinhalt der Verbrennungsgase optimal genutzt wird. Denn ein großer Teil der bei der Kraftstoff-Gemisch-Verbrennung erzeugten Wärme kann auf diese Weise im darauffolgenden Arbeitstakt nutzbar gemacht werden, nachdem die Verbrennungsgase wieder verdichtet wurden und der Wasserdampf eingespritzt ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß der Auspuffknall, der bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen im Moment des Öffnens der Auslaßventiie bzw. der Auslaßschiitze entsteht, wegfällt, sondern die Auspuffgase erst im Anschluß an den nachfolgender. Dampfarbeitstakt wesentlich entspannter ausgestoßen werden und keine Nachverbrennung stattfindet. Das Auspuffgeräusch ist daher wesentlich verrin·(In DE-OS 26 34 685 a note is given for internal combustion engines before, during or after Combustion Introduce water into the combustion chamber and especially in one working stroke without fuel inject; However, this general teaching could at best stimulate the skilled person to follow the given Clock cycle of an internal combustion engine to add corresponding further clocks without fuel supply, while the water is being supplied. In the case of the method according to the invention, on the other hand, during the compression in the fourth cycle or the expansion in the fifth cycle, namely in the area of the top dead center, Water or water vapor is supplied to the combustion gases, reducing the heat content of the combustion gases is used optimally. This is because a large part of that generated during fuel-mixture combustion In this way, heat can be made usable in the following work cycle after the combustion gases have been recompressed and the water vapor has been injected. Another advantage of the invention is that the exhaust bang that occurs in conventional internal combustion engines at the moment the exhaust valves are opened or the outlet slit arises, is omitted, but the exhaust gases only after the subsequent one. Steam work cycle can be emitted in a much more relaxed manner and no afterburning takes place. The exhaust noise is therefore significantly reduced

ίο gert, und der Aufwand für die Auspuffanlage kann erheblich reduziert werden. Gleichzeitig .vird auch der Anteil an Schadstoffen, die die Brennkraftmaschine ausstößt, durch die Zugabe von Wasserdampf in der bekannten Weise verringert.ίο gert, and the effort for the exhaust system can be considerable be reduced. At the same time, the proportion of pollutants emitted by the internal combustion engine is also reduced by the addition of steam in the known manner.

Die Erfindung kann bei Hubkolbenmotoren und bei Rotationskolbenmotoren in gleicher Weise eingesetzt werden.The invention can be used in the same way in reciprocating piston engines and in rotary piston engines will.

Eine zweckmäßige Ausbildung einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist im Anspruch 2 aufgezeigt.An expedient design of an internal combustion engine for carrying out the method according to claim 1 is shown in claim 2.

■ Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im foligenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen
Fig. IA bis IF die einzelnen Phasen eines im Sechstaktverfahren arbeitenden Hubkolbenmotors,■ Embodiments of the invention are explained in more detail in the following with reference to the drawing. It shows
IA to IF show the individual phases of a reciprocating piston engine operating in the six-stroke process,

F i g. 2A bis 2F die einzelnen Phasen eines im Sechstaktverfahren arbeitenden Rotationskolbenmotors.F i g. 2A to 2F show the individual phases of a rotary piston engine operating in the six-stroke process.

Der Zylinder des in den F i g. IA bis 1F in den einzelnen Takten eines Sechstaktverfahrens dargestellten Hubkolbenmotors unterscheidet sich von dem üblichen Aufbau der Zylinder von Viertaktmotoren im wesentlichen nur dadurch, daß zwischen dem Einlaßventil £und dem Auslaßventil A ein drittes Ventil, hier als Dampfiaktventil 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 Kompressionskammer 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 cylinder of the FIG. IA to 1F in the individual strokes of a six-stroke piston engine shown differs from the usual structure of the cylinders of four-stroke engines essentially only in that a third valve, here referred to as steam valve D , is arranged between the inlet valve £ and the outlet valve A and is located behind the valve disk of the steam cycle valve D, that is to say above the same, an additional compression chamber K is located. The steam cycle valve D and the compression chamber K are arranged in the center of the cylinder head in the drawing, but can also be provided elsewhere. The spark plug, the injection nozzle with pump and other details are not shown in the drawing. The steam cycle valve D is controlled in a known manner, for example by the camshaft.

Es wird darauf hingewiesen, daß in der Zeichnung nur ein einzelner Zylinder dargestellt ist, jedoch ist es für das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Beirieb eines ventilgesteuerten Hubkolbenmotors gleichgültig, ob es sich um einen Ein-Zylinder-Motor oder einen Mehr-Zylinder-Motor 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 ausführtIt should be noted that only a single cylinder is shown in the drawing, but it is for the procedure described below for the operation of a valve-controlled reciprocating engine is irrelevant, whether it is a single-cylinder engine or a multi-cylinder engine; how the individual cylinders match one another, and their control is carried out in the usual way with a corresponding one Phase shift. For the phase shift it should be noted that the crankshaft, since the Machine works according to the six-stroke process, executes three revolutions in one work cycle

Die Arbeitsweise des Hubkolbenmotors gemäß den F i g. 1A bis 1F ist die folgende:
Fi g. IA zeigt den Takt »Ansaugen«, das Einlaßventil E ist zur Zufuhr des Kraftstoff-Luft-Gemisches geöffnet, die Ventile D und A sind geschlossen.The operation of the reciprocating engine according to FIGS. 1A to 1F is the following:
Fi g. IA shows the "intake" cycle, inlet valve E is open to supply the fuel-air mixture, valves D and A are closed.

F i g. 1B zeigt den Takt »Verdichten«, das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verdichtet, alle Ventile sind geschlossen. F i g. 1B shows the "Compression" cycle, the fuel-air mixture is compressed, all valves are closed.

F i g..lC zeigt den ersten Takt »Arbeiten«, der Kraftstoff ist gezündet, alle Ventile sind geschlossen.F i g..lC shows the first step "work", the fuel is ignited, all valves are closed.

F i g. 1D zeigt den Takt »Wiederverdichten«, die Brenngase werden komprimiert, das Einlaßventil E undF i g. 1D shows the "recompression" cycle, the fuel gases are compressed, the inlet valve E and

das Auslaßventil A sind geschlossen, das Dampftaktven- Verständnis des til D ist geöffnet, wodurch das Volumen der Brennkam- entbehrlich sind.the outlet valve A is closed, the steam cycle understanding of the valve D is open, so that the volume of the combustion chamber can be dispensed with.

mer um dasjenige der Kompressionskammer K vergrö- greater by that of the compression chamber K

ßert istis ßert

F i g. 1E zeigt den zweiten Takt »Arbeiten«, vorgewärmtes Wasser bzw. vorgespannter Dampf wird eingespritzt und expandiert, die Ventilstellung ist unverändert F i g. 1E shows the second cycle of “working”, preheated water or pressurized steam is injected and expanded, the valve position is unchanged

F i g. 1F zeigt den Takt »Ausstoßen«, die Verbrennungsgase und der entspannte Dampf werden ausgestoßen, das Einlaßventil E und das Dampftaktventil D sind geschlossen, das Auslaßventil A ist geöffnet.F i g. 1F shows the "exhaust" cycle, the combustion gases and the expanded steam are ejected, 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 Dösen 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 dozens takes place under a pressure which is higher than the compression pressure in the cylinder at the time of injection. This injection time is selected towards the end of the recompression cycle or at the beginning of the second work cycle so that the most effective possible relaxation of the steam, which is now overheated under the influence of the absorbed heat, is achieved.

Die Darstellungen in den F i g. 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 7*und 5 mit dem Gehäuse zwei periodisch volumenveränderliche Arbeitskammern, die somit um einen Kurbelwellenwinkel von 180° versetzt wirken, so daß die Charakteristik eines Zwei-Zylinder-Hubkolbenmotors erzielt wird.The representations in FIGS. 2A to 2F show in FIGS 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 rotates in a trochoid-shaped combustion chamber. As the figures show, the connection between the rotary piston and the crankshaft is via a eccentric pin, such that the crankshaft rotates in the opposite direction to that of the rotary piston. On its piston sides 7 * and 5, the piston and the housing form two periodically variable volumes Working chambers, which thus act offset by a crankshaft angle of 180 °, so that the characteristics of a two-cylinder reciprocating engine is achieved.

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

beschriebenen Sechstaktverfahrensdescribed six-stroke process

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Kolbenseite T Piston side T Kolbenseite S Piston side S. Fig.2AFig. 2A AnsaugenSuction WiederverdichtenRecompression Fig.2BFig.2B VerdichtenCompress Arbeiten (2. Takt)Work (2nd bar) Fig.2CFig. 2C Arbeiten (1. Takt)Work (1st bar) AusstoßenEject Fig.2DFig. 2D WiederverdichtenRecompression AnsaugenSuction Fig.2EFig. 2E Arbeiten (2. Takt)Work (2nd bar) VerdichtenCompress Fig.2FFig. 2F AusstoßenEject Arbeiten (!.Takt)Work (!. Clock)

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4545

Das Einlaßventil fund das Auslaßventil A 'sowie das Dampftaktventil D' werden hier jeweils aufeinanderfolgend für jede Kolbenseite wirksam. So öffnet das Einlaßventil E' für die Dauer des Arbeitstaktes »Annsaugen« der Kolbenseite T gemäß F i g. 2A und öffnet erneut nach einer Kolbendrehung von 180° C für den Ansaugtakt der Kolbenseite 5 gemäß Fig.2D. Entsprechend öffnet das Auslaßventil A 'für die Dauer des Taktes »Ausstoßen« der Kolbenseite 5 gemäß F ί g. 2C und öffnet erneut für den Ausstoßtakt der Kolbenseite T gemäß Fig.2F. Das Dampftaktventil D' öffnet jeweils während des Wiederverdichtens und des anschließenden zweiten Arbeitstaktes, also für die Kolbenseite Tm der Kolbenstellung gemäß den F i g. 2D und 2E und für die Kolbenseite S in der Kolbenstellung gemäß den Frg.2Aund2B.The inlet valve and the outlet valve A 'and the steam cycle valve D' are effective here in succession for each piston side. So the inlet valve E ' opens for the duration of the work cycle "suction" of the piston side T according to FIG. 2A and opens again after a piston rotation of 180 ° C for the intake stroke of the piston side 5 according to FIG. 2D. Accordingly, the outlet valve A 'opens for the duration of the "ejecting" cycle of the piston side 5 according to FIG. 2C and opens again for the exhaust stroke of the piston side T according to FIG. The steam cycle valve D ' opens during the recompression and the subsequent second working cycle, that is, for the piston side Tm of the piston position according to FIGS. 2D and 2E and for the piston side S in the piston position according to Frg.2A and 2B.

Die Zündkerze, die Einspritzdüse mit zugehöriger Pumpe sowie weitere konstruktive Einzelheiten sind auch in dieser Zeichnung nicht dargestellt, da sie für dasThe spark plug, the injection nozzle with the associated pump and other design details are also not shown in this drawing, as it is used for the

Claims (6)

1 21 2 Um die beim Verbrennungsprozeß enntstehendenAbout those arising during the combustion process Patentansprüche: hohen Temperaturen — ζ. Β. VerbrennungshöchsttemPatent claims: high temperatures - ζ. Β. Maximum burn peraturen von 1500 bis 25000C. AbgasteniperaiurenTemperatures from 1500 to 2500 0 C. Exhaust gases 5. Sechstaktverfahren zum Betrieb einer Brenn- zwischen 500 und 12500C, je nach Arbeitsprinzip — für kraftmaschine mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch 5 die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische und mit Wassereinspritzung, mit folgenden sechs Energie besser nutzbar zu machen, wurden bereits zahl-Takten: reiche Lösungen vorgeschlagen, durch Zufuhr von Was5. Six-stroke process for operating a combustion between 500 and 1250 0 C, depending on the working principle - for engine with a fuel-air mixture 5 the conversion of thermal energy into mechanical and with water injection, with the following six energies to make better usable, have already been number-clocks: rich solutions proposed by feeding what ser oder Dampf in den Verbrennungsraum der Maschi-water or steam into the combustion chamber of the machine 1. Ansaugen des Gemisches, ne den durch Erwärmung entstehenden Dampf zur Er-1. Sucking in the mixture, using the steam generated by heating to 2. Verdichtung und Zündung des Gemisches, io zeugung von zusätzlicher Arbeitsleistung heranzuzit-2. Compression and ignition of the mixture to generate additional work 3. erste Expansion der Verbrennungsgase, hen und auszunutzen. So ist es bekannt, zu einem be-3. First expansion of the combustion gases, en and exploit. So it is known to be a 4. Verdichtung der gesamten Verbrernungsgase stimmten Zeitpunkt des Arbeitszyklus der Maschine eiunter gleichzeitiger Vergrößerung des Korn- ne vorbestimmte Menge Wasser in den Zylinder eines pressionsraumes, insbesondere durch Anord- Kolbenmotors einzuspritzen, wie z. B. in der auf den nung einer zusätzlichen Kompressionskammer 15 unteren Totpunkt folgenden Anfangsphase des Verim Zylinder, dichtungshubes (DE-PS 27 27 979), ode,·, wie in den DE-4. Compaction of the total Verbrernungsgase agreed time in the cycle of the machine eiunter simultaneous enlargement of the grain ne predetermined amount of water into the cylinder of pressionsraumes to inject particular by arrange- piston engine such. B. in the initial phase of the Verim cylinder, seal stroke (DE-PS 27 27 979), ode, ·, as in DE 5. zweite Expansion der Füllung, OS 19 58 732 und 26 29 783 beschrieben, die Einsprit-5. Second expansion of the filling, OS 19 58 732 and 26 29 783 described the injection 6. Ausstoß der Füllung, zung zusammen bzw. gleichzeitig mit dem Kraftstoff6. Ejection of the filling together or at the same time as the fuel auszuführen, wobei die Zufuhr entweder in die Ansaug-to be carried out, with the supply either into the suction dadurch gekennzeichn.et, daß bei der im 20 ,leitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt oder vierten Takt erfolgenden Verdichtung bzw. bei der § |durch vorheriges Mischen mit dem Kraftstoff oder im fünften Takt erfolgenden Expansion im Bereich ' fdurch direkte Einspritzung in den Verbrennungsraum des oberen Totpunktes Wasser oder Wasserdampf gleichzeitig mit oder kurz nach der Einspritzung des in die Verbrennungsgase eingeführt wird. Kraftstoffs. Nach anderen Vorschlägen wird die Zugabecharacterized gekennzeichn.et that in the 20, line of the fuel-air mixture takes place or fourth stroke taking place compression or with the § | by prior mixing with the fuel or In the fifth cycle, expansion takes place in the area 'f through direct injection into the combustion chamber of the top dead center water or steam simultaneously with or shortly after the injection of the is introduced into the combustion gases. Fuel. According to other suggestions, the addition 2. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Ver- 25 von Wasser bzw. Dampf auf den Zündzeitpunkt bezofahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, gen und die Einspritzung entweder kurz vor der Zündaß die Einführung des Wassers oder Wasserdamp- dung, zugleich mit der Zündung, also kurz vor dem Erfes in den vergrößerten Kompressionsraum (K) über reichen des oberen Totpunktes (DE-OS 24 29 579) oder mehrere Düsen erfolgt. kurz nach dem Zünden durchgeführt bzw. zum Zeit-2. Internal combustion engine for carrying out the supply of water or steam to the ignition point bezofahrens according to claim 1, characterized in that the injection and the introduction of the water or water vapor either shortly before the ignition pass, simultaneously with the ignition, ie briefly in front of the Erfes in the enlarged compression space (K) over rich the top dead center (DE-OS 24 29 579) or several nozzles takes place. carried out shortly after ignition or at the time 30 punkt des höchsten Verbrennungsdruckes und der höchsten Temperatur, um den Verbrennungsvorgang30 points of the highest combustion pressure and temperature to complete the combustion process nicht zu beeinflussen (DE-OS 25 12 859, DE-ASnot to be influenced (DE-OS 25 12 859, DE-AS 25 50 722).25 50 722). Es wurde auch schon vorgeschlagen (DE-PS 35 8 77 683), die Zugabe des Wassers erst kurz vor demIt has also been proposed (DE-PS 35 8 77 683) that the addition of the water only shortly before Die Erfindung betrifft ein Sechstaktverfahren zum Ende des Arbeitshubes (Expansionshubes) vorzuneh-Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff- men oder — wie in der DE-OS 28 26 834 beschrieben Luft-Gemisch und mit Wassereinspritzung sowie eine während des Ausstoßvorgangs.
Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens, Bei diesen Motorenausführungen sind ein Wasserre-The invention relates to a six-stroke process at the end of the working stroke (expansion stroke) vorzueh-operation of an internal combustion engine with a fuel or - as described in DE-OS 28 26 834 air mixture and with water injection and one during the ejection process.
Internal combustion engine to carry out the process, in these engine designs a water reserve mit folgenden sechs Takten: 40 servoir und Einrichtungen zur Vorwärmung des zuzuführenden Wassers vorgesehen, wie etwa ein Wärme-.1. Ansaugen des Gemisches, tauscher, der am Auspuffkrümmer angebracht ist undwith the following six cycles: 40 servoir and devices for preheating the feed Water provided, such as a heat .1. Intake of the mixture, exchanger, which is attached to the exhaust manifold and 2. Verdichtung und Zündung des Gemisches, das Wasser bzw. den zugeführten Wassernebel erhitzt2. Compression and ignition of the mixture that heats the water or the supplied water mist 3. erste Expansion der Verbrennungsgase, und in trockenen Heißdampf umv/andelt. Es ist aber3. First expansion of the combustion gases, and converts to dry superheated steam. But it is 4. Verdichtung der gesamten Verbrennungsgase un- 45 auch bekannt, das vorgewärmte Wasser anschließend ter gleichzeitiger Vergrößerung des Kompres- einem Hochdruck-Verdampfer zuzuführen und dort unsionsraumes, insbesondere durch Anordnung einer ter Ausnutzung der heißen Abgase auf einen über dem zusätzlichen Kompressionskammer im Zylinder, maximalen Verbrennungsdruck liegenden Dampfdruck4. Compression of the entire combustion gases, also known, the preheated water afterwards the simultaneous enlargement of the compressor to a high pressure evaporator and there the union space, in particular by arranging a ter utilization of the hot exhaust gases on one above the additional compression chamber in the cylinder, maximum combustion pressure lying vapor pressure 5. zweite Expansion der Füllung, · aufzuheizen, bevor der so erzeugte Wasserdampf im5. second expansion of the filling, · heating up before the water vapor generated in this way is in the 6. Ausstoß der Füllung. 50 Sattdampfbereich in den Verbrennungsraum einge6. Ejection of the filling. 50 saturated steam area in the combustion chamber speist wird (DE-OS 27 13 831).is fed (DE-OS 27 13 831). Die Maßnahmen bei Brennkraftmaschinen, der Ver- Allen oben beschriebenen Brennkraftmaschinen istThe measures for internal combustion engines that are common to all internal combustion engines described above brennungsluft, dem Kraftstoff oder dem Kraftstoff- gemeinsam, daß die einzelnen Phasen der Arbeitszyklen Luft-Gemisch nicht brennbare Stoffe, insbesondere prinzipiell unverändert ablaufen, indem beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, zuzuführen, haben überwie- 55 die vier Takte eines Viertaktmotors in der üblichen Weigend den Zweck, den Wirkungsgrad der bekannten se aufeinanderfolgen und lediglich zusätzlich, zu dem ^Brennkraftmaschinen zu verbessern, aber auch den jeweils definierten Zeitpunkt, Wasser eingespritzt oder Zweck, die in der Verbrennungsluft enthaltenen Schad- Dampf zugeführt wird, um einen größeren spezifischen stoffe zu reduzieren und der Klopfneigung der Maschi- Wärmeinhalt des Verbrennungsgas-Dampf-Gemisches he entgegenzuwirken. Die häufigste und wichtigste Ziel- 60 zu erhalten und die in mechanische Energie umgewan-Tichtung der bekannten Maßnahmen ist jedoch die Ver- delte Leistung zu erhöhen. Zum Unterschied dazu ist 'besserung der Energiebilanz durch Erhöhung des Wir- durch die DE-OS 29 05 899 ein kombinierter Verbrenkungsgrades. Denn bei Brennkraftmaschinen in der her- nungs-/Dampfmotor bekannt, bei dem ein dauernder kömmlichen Bauweise gehen — unabhängig davon, ob Wechsel von Verbrennung und Verdampfung im Zylinsie nach dem Viertakt- oder dem Zweitaktverfahren ar- 65 der stattfindet. Sobald sich Zylinderkopf, Zylinderwand beiten — etwa 70% der mit dem Kraftstoff zugeführten und Kolbenboden dprch die Verbrennungsvorgänge Energie in Form von heißen Abgasen und durch die des Kraf'tstoffgemisches genügend erhitzt haben, wird Kühlung ungenutzt verloren. in die komprimierte Luft Wasser anstelle von Kraft-Combustion air, the fuel or the fuel - in common that the individual phases of the air-mixture work cycle, non-combustible substances, in particular in principle run unchanged, for example by adding water or water vapor, the four strokes of a four-stroke engine have predominantly the usual way Purpose to improve the efficiency of the known se successively and only in addition to the ^ internal combustion engines, but also the respectively defined point in time, water injected or purpose, the harmful steam contained in the combustion air is supplied to reduce a larger specific substances and to counteract the knocking tendency of the machine. However, the most common and most important goal of maintaining the known measures and converting them into mechanical energy is to increase the performance. In contrast to this, there is an improvement in the energy balance by increasing the efficiency of DE-OS 29 05 899, a combined degree of combustion. This is because it is known in internal combustion engines in the conventional / steam engine, in which a permanent, conventional construction is possible - regardless of whether the alternation of combustion and evaporation in the cylinder takes place according to the four-stroke or the two-stroke process. As soon as the cylinder head and cylinder wall come together - around 70% of the fuel supplied with the piston and the piston crown as a result of the combustion processes have heated up enough energy in the form of hot exhaust gases and that of the fuel mixture, cooling is wasted. in the compressed air water instead of power
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