DE3332600A1 - Method for preventing the knocking of spark ignition engines - Google Patents

Method for preventing the knocking of spark ignition engines

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DE3332600A1
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Otto Heinrich Graf 8901 Altenmünster Hagenburg
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Method for preventing the knocking of combustion engines functioning on the spark ignition principle in which a liquid anti-knocking agent, preferably water with an admixture of alcohol is added to the combustion air before it is mixed with the fuel by injection or spraying into the intake line for the working air or the working chamber of the engine.

Description

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Verfahren zur Vermeidung des Klopfens von Ottomotoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung des Klopfens bei im Ottobetrieb arbeitenden Verbrennungsmotoren. Method for Avoiding Knocking of Gasoline Engines The Invention relates to a method for avoiding knocking when working in gasoline engines Internal combustion engines.

Beim Reaktionsablauf im Brennraum von Ottomotoren kann, wenn nicht geeignete Kraftstoffe mit Verzweigungs-oder Ringstruktur und daher größere Reaktionsträgheit oder den Reaktionsablauf verlangsamenden Zusatze, wie organischen Metallverbindungen verwendet werden, es zur Bildung unkontrollierten Flammenfronten und isolierter Selbstentzündungen, also Dieselprozessen des Kraftstoffes, dem sogenannten den Motor schädigenden Klopfen kommt.During the course of the reaction in the combustion chamber of gasoline engines, if not suitable fuels with branching or ring structure and therefore greater inertia or additives that slow down the course of the reaction, such as organic metal compounds used it to form uncontrolled flame fronts and more isolated Self-ignition, i.e. diesel processes of the fuel, the so-called the engine damaging knocking comes.

Zu dessen Vermeidung werden klopffeste Kraftstoffe mit geeigneten die Reaktion verlangsamenden Molekülstrukturen eingesetzt, die naheliegenderweise an sich und in ihrer Herstellung teuer sind, oder sogenannte Klopfbremsen oder Antiklopfmittel. Letztere sind die Reaktion eines an sich nicht klopffesten Kraftstoffes verlangsamenden Zusätze, vorzugsweise flüssiges Bleitetraäthyl, das bei der Verbrennung des Kraftstoffes unter Druck und Hitze zerfällt, wobei das erhaltene Blei in feinstem Bleistab mit den Abgasen an die Atmosphäre abgegeben wird.To avoid this, knock-resistant fuels are mixed with suitable the reaction slowing down molecular structures used, which is obvious are expensive per se and to produce, or so-called knock brakes or anti-knock agents. The latter are the reaction of a non-knock-proof fuel that slows down Additives, preferably liquid Tetraethyl lead, which is produced by incineration of the fuel decomposes under pressure and heat, whereby the lead obtained is extremely fine Lead rod is released into the atmosphere with the exhaust gases.

Die Giftigkeit sowohl des Bleitetraäthyls wie des im Fahrzeugbetrieb in sehr großen Mengen in die Atmosphäre gelangenden Bleistaubes verbietet an sich dieses Verfahren. Andere bekannt gewordene Antiklopfmittel sind wiederum kostspielig und das Problem des Ersatzes des Bleis ist, sofern es nicht von der Motorenkonstruktion her umgangen werden kann, bisher im wesentlichen aus Wirtschaftlichkeitsgründen ungelöst.The toxicity of both tetraethyl lead and vehicle operation In itself, lead dust that gets into the atmosphere in very large quantities is prohibited This method. Other known anti-knock agents are again expensive and the problem is of replacing the lead unless it is from the engine design can be circumvented, so far essentially for reasons of economy unsolved.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Erzeugung klopffreier Verbrennung des Kraftstoffes in Ottomotoren mit billigen und überall verfügbaren Kraftstoffzusätzen.The object of the invention is to provide a method for Generation of knock-free combustion of the fuel in gasoline engines with cheap and fuel additives available everywhere.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine für den Verbrennungsvorgang an sich inerte Flüssigkeit hoher Wärmekapazität der Verbrennungsluft unmit bar und unvermischt mit dem Kraftstoff durch Einspritzen oder Versprühen in die Kraftstoffansaugleitung des Motors oder dessen Arbeitsraum beigegeben wird.This object is achieved according to the invention in that one for the combustion process itself, an inert liquid of high heat capacity in the combustion air directly and unmixed with the fuel by injecting or spraying into the fuel intake line of the engine or its working space is added.

Es ist vorteilhaft, daß dieses Mittel eine geringe Oberflächenspannung und leichte Dispergierbarkeit in der Verbrennungsluft aufweist.It is advantageous that this agent has a low surface tension and has easy dispersibility in the combustion air.

Das erfindungsgemäße Antiklopfmittel kann Wasser oder Wasser mit einem seine Oberilàchenspannung herabsetzenaer Alkohol sein.The anti-knock agent according to the invention can be water or water with a reduce its surface tension or be alcohol.

Das erfindungsgemäße Antiklopfmittel kann in den Ansaugstutzen für die Verbrennungsluft vor oder nach dem Vergaser oder unmittelbar im Ansaugtakt in den Arbeitsraum des Motors eingespritzt werden. Letzteres kann beispielsweise über eine Bohrung im Zylinder an einer Stelle geschehen, die erst gegen Ende des Ansaugtaktes auf- und zu Beginn des Verdichtungstaktes vom Kolben wieder abgesteuert wird.The anti-knock agent according to the invention can be in the suction port for the combustion air before or after the carburetor or directly in the intake stroke be injected into the working space of the engine. The latter can, for example, via a hole in the cylinder is done at a point that is only towards the end of the intake stroke up and is turned off again by the piston at the beginning of the compression stroke.

Bei Motoren, bei denen Kraftstoff gegen Ende des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, kann das erfindungsgemäße Antiklopfmittel ebenfalls zweckmäßigerweise kurz vor der Einspritzung des Kraftstoffes in den Verdichtungsraum über eine weitere Einspritzpumpe zugeführt werden, wenn die Kompressionstemperatur bereits dessen Verdampfungspunkt erreicht hat.For engines that use fuel towards the end of the compression stroke is injected, the anti-knock agent according to the invention can also expediently shortly before the fuel is injected into the compression chamber via another Injection pump can be supplied when the compression temperature is already there Has reached the evaporation point.

Es ist zweckmäßig, die jeweilige Menge des der Verbrennungsluft beigegebenen erfindungsgemäßen Antiklopfmittels entsprechend dem Betriebszustand i des Motors zu dosieren oder die Beigabe auf die Betriebszustände zu beschränken, in denen eine Klopfgefahr besteht, was analog bekannten elektronischen Zündeinstellungssystemen, die einzelne maßgebliche Parameter des Betriebszustandes in ihre Berechnung einbeziehen, gesteuert werden kann.It is advisable to add the amount of air added to the combustion air Anti-knock agent according to the invention corresponding to the operating state i of the engine to dose or to limit the addition to the operating conditions in which a There is a risk of knocking, which is analogous to known electronic ignition timing systems, which include the individual relevant parameters of the operating condition in their calculation, can be controlled.

Ebenso kann damit eine jeweilige Anpassung an den zur Verfügung stehenden Kraftstoff erfolgen.It can also be used to make a respective adaptation to the available Fuel.

Es ist jedoch in allen Fällen notwendig, daß das erfindungsgemäße Antiklopfmittel nicht dem Kraftstoff selbst beigegeben wird, so daß auf seine Vermischbarkeit mit diesem keine Rücksicht genommen zu werden braucht und vor allem eine nach dem jeweiligen Betriebszustand erforderliche Dosierung möglich ist.However, it is necessary in all cases that the invention Anti-knock agent is not added to the fuel itself, so that its miscibility there is no need to be taken into account with this and, above all, one after that the required dosage is possible in each operating state.

Die Wirkungsweise des Mittels hat man sich so vorzustellen, daß durch die Verdampfung des eingespritzten Antiklopfmittels durch die Kompressionswärme deren Energie in einem solchen Maß verbraucht wird, daß im Zeitpunkt der Zündung im Verbrennungsraum an keiner Stelle eine zur Selbstentzündung des Kraftstoffes neigendes Temperaturniveau besteht und die Zündung allein im kontrollierter Weise in einer einzigen Flammenfront über die Zündkerze erfolgt. Die im Kompressionstakt damit verbrauchte Verdampfungsenergie wird im Expansionstakt durch die Dehnung des Dampfes des Antiklopfmittels und dessen Rekondensation zurückgewonnen.The mode of action of the remedy has to be imagined in such a way that through the evaporation of the injected anti-knock agent due to the heat of compression whose energy is consumed to such an extent that at the time of ignition At no point in the combustion chamber could the fuel spontaneously ignite There is a tendency for the temperature level and the ignition alone in a controlled manner takes place in a single flame front over the spark plug. The one in the compression stroke thus consumed evaporation energy is in the expansion stroke by the expansion of the Vapor of the anti-knock agent and its recondensation recovered.

Das erfindungsgemäße Verfahren steht in entscheidendem Gegensatz zu dem an sich bekannten Einspritzen von Wasser in den Verbrennungsraum des Motors zur Kühlung der Wände des Arbeitsraumes bei Uberhitzungen, also einer Kühlung des Motors von innen, da dieses Verfahren nur in den Fällen angewendet wurde und auch sinnvoll war, wo eine äußere Kühlung, z. B. des Ventilbereiches in Hochleistungsphasen oder bei überlastungen, z. B.The method according to the invention is in critical contrast to the injection of water, known per se, into the combustion chamber of the engine to cool the walls of the work space in the event of overheating, i.e. cooling the Motor from the inside, as this procedure was used only in the cases and also made sense where external cooling, e.g. B. the valve area in high-performance phases or in the event of overloads, e.g. B.

bei Rennmaschinen, nicht ausreichte. Dieses Einspritzen von Wasser wurde jedoch nie zur Bekämpfung der Klopneigung angewendet, vor allem weil bei Betrieben, die-derartige lokale überhitzungen mit sich brachten, ohnehin mit Spezialkraftstoffen gefahren wurde, bei denen eine Klopfneigung kein Problem war.in racing machines, not enough. This injection from However, water was never used to combat the tendency to knock, mainly because in factories that brought with them such local overheating, anyway Special fuels were used for which a tendency to knock was not a problem.

Claims (8)

Verfahren zur Vermeidung des Klopfens von Ottomotoren Patentansprüche: Ö Verfahren zur Vermeidung des Klopfens bei im Ottobetrieb arbeitenden Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein für den Verbrennungsvorgang an sich inertes flüssiges Antiklopfmittel hoher Wärmekapazität der Verbrennungsluft unmittelbar und unvermischt mit dem Kraftstoff beigegeben wird.Method for avoiding knocking of gasoline engines Patent claims: Ö Procedure for avoiding knocking in internal combustion engines operating in gasoline mode, characterized in that a liquid which is inert per se for the combustion process Anti-knocking agent with high heat capacity of the combustion air directly and unmixed is added with the fuel. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiklopfmittel eine geringe Oberflächenspannung aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the anti-knock agent has a low surface tension. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiklopfmittel Wasser ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the anti-knock agent Water is. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser ein Alkohol zugesetzt ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the water an alcohol is added. 5. Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4 dadurch gekennzeichnet, daß das Antiklopfmittel in die Ansaugleitung für die Verbrennungsluft eingespritzt oder -gesprüht wird.5. The method according to claim 1,2,3,4, characterized in that the Anti-knock agent injected into the intake line for the combustion air or - is sprayed. 6. Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel in den Arbeitsraum des Motors im Ansaugtakt eingespritzt oder -gesprüht wird.6. The method according to claim 1,2,3,4, characterized in that the Working fluid is injected or sprayed into the working space of the engine in the intake stroke will. 7. Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiklopfmittel in den Arbeitsraum des Motors im Kompressionstakt eingespritzt wird.7. The method according to claim 1,2,3,4, characterized in that the Anti-knock agent is injected into the working chamber of the engine in the compression stroke. 8. Verfharn nach Anspruch 1,2,3,4,5,6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beigabe des Antiklopfmittels zur Verbrennungsluft in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und/oder der Qualität des jeweils verwendeten Kraftstoffes erfolgt.8. Verfharn according to claim 1,2,3,4,5,6, characterized in that the addition of the anti-knock agent to the combustion air depending on the operating status of the engine and / or the quality of the fuel used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5400746A (en) * 1993-06-21 1995-03-28 Odex, Inc. Internal combustion

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