DE3442628A1

DE3442628A1 - Schadstoffarmer integral-verbrennungsmotor mit dualtreibstoffzufuhr

Info

Publication number: DE3442628A1
Application number: DE19843442628
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. 8000 München Simon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1986-05-22

Description

SCHADSTOFFARMER INTEGRAL-VERBRENNUNGSMOTOR MIT DUAL- TREIBSTOFFZUFUHR . £..

BESCHREIBUNG

A) Stand der Technik

a) DIESELMOTORE

Dieselmotoren weisen während der Start-, Beschleunigungsund VoI1astphasen eine verstärkte Schadstoffemission auf. Insbesondere feste Rußbestandteile und angelagerte Zwischenprodukte stellen gegenüber Ottomotoren ungewünschte Komponenten des Verbrennungsvorganges dar. Diese Komponenten entstehen durch unvollständige Verbrennung bei nicht ausreichender Vermischung der Treibstoffe mit der komprimierten Luft vor dem Verbrennungsvorgang. Entsprechendes gilt für Rauch- und Geruchstoffe, wie bei Weiß- und Blau rauch.

Die Erfindung macht sich hier zur Aufgabe, die Gemischaufbereitung ^jor dem Verbrennungsvorgang deutlich zu verbessern und somit die Entstehung und den Ausstoß von Rauch und Ruß- sowie angelagerten Schadstoffen zu verhindern oder stark zu reduzieren. Außerdem kann die Leistung erhöht und der Wirkungsgrad verbessert werden.

b) OTTOMOTORE

Ottomotoren weisen gegenüber dem Diesel eine starke Begrenzung der Verdichtungsverhältnisse und Wirkungsgrade durch sonst klopfende Verbrennung auf. Auch können sie nur schwerlich im mageren Brennstoff/Luft-Verhältnis bis zur Zündgrenze betrieben werden. Eine Schichtladung ergab bisher ebenfalls unbefriedigende Ergebnisse. Daher wird der Ottomotor nach wie vor als Drosselmotor im Teil 1astbereich mit entsprechend reduzierten Wirkungsgraden betrieben.

EPO COPY

-s·

Die Erfindung macht sich hier zur Aufgabe, durch ein effektiveres Zündsystem den mageren X -Bereich ohne Drosselung bei Teillast wie beim Dieselmotor zu fahren, sowie die Verdichtung und den Wirkungsgrad anzuheben.

c) VIELSTOFF- UND MISCHTREIBSTOFFMOTORE

Vielstoffmotoren sind als abgewandelte Dieselmotoren kannt. Sie arbeiten aber bisher mit den gleich hohen Verdichtungsverhältnissen von 16 - 22 und spritzen die Treibstoffe auch erst gegen O.T. und Kompressionsende ein. Die Gemischbildungszeit ist nach wie vor sehr kurz. Es werden auch Fremd- und FunkenzIindungen hinzugefügt, die bei bestimmten zündfesten Treibstoffen ständig im Betrieb notwendig sind. Die Motoren sind noch etwas aufwendiger als übliche Dieselmotoren.

Gemischte Treibstoffe,wie z. B. 50/50%-Diesel/Benzin lassen sich von den meisten dieser Motore ebenfalls verarbeiten.

d) ROTATIONSKOLBENMOTORE

Rotationskolben- ζ. B. Wankelmotore konnten nach dem Otto-Prinzip im spezifischen Treibstoffverbrauch und in der Abgasemission nicht befriedigen. Als Dieselmotor konnten sie wegen des bis ca. 12 begrenzten Verdichtungsverhältnisses bisher nicht eingesetzt werden. Hinderlich ist dabei die ungünstig langgestreckte Brennraumform großer Oberflächen und der kleine Durchmesser des Antriebsritzel. Die vorliegende Erfindung schafft hier Verbesserungen im Ottoverfahren und macht den Motor nach dem Diesel verfahren erst möglich.

e) LINEAR-, FREIKOLBEN- und andere MOTORE

Diese Motore werden bisher nach dem üblichen Dieseloder Ottoverfahren in 2- oder 4-Takt ausgeführt. Analog können diese durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert werden.

EPO COPY

. 6>

B) Erfindungsgedanken

a) DIESELMOTOR

Erfindungsgemäß wird ein Teil der Treibstoffe der Verbrennungsluft bereits während des Ansaug- und Verdichtungsvorganges zugemischt. Diese Zumischung kann durch die bei Ottomotoren üblichen Vergaser- oder Einspritzsysteme erfolgen. Die hierbei zugeführte Treibstoffmenge wird so bemessen, daß das entstehende Treibstoff/Luftgemisch außerhalb der Zündgrenzen oder im mageren \ Bereich verbleibt. Während des Ansaug- und Verdichtungsvorganges wird dieser Treibstoffanteil vollständig vergast und mit der Verbrennungsluft vermischt. Dadurch entsteht am Ende des Kompressionshubes bei O.T. keine Selbstzündung dieses Teiltreibstoffes.

Erst kurz vor bzw. bei O.T. wird die übliche Dieseleinspritzanlage mit der gewünschten restlichen Treibstoffmenge betätigt. Die Zündung und Verbrennung setzt ein und zündet auch die vorher zugeführte und vergaste Teiltreibstoffmenge. Da die letztere weitgehend mit der Luft vermischt war, verbrennt sie fast vollständig ohne Rauch- und Rußbestandteile usw.

Nur die sogenannte Zündölmenge verbrennt nach der Einspritzung mit dem üblichen dieselspezifisehen Verdampfungs- und Verbrennungsvorgängen und einem bekannten Schadstoffantei1 Dieser Schadstoff- bzw. Rußanteil hängt wiederum stark von dem Verbrennungsverfahren, insbesondere aber von dem Luftüberschuß ab.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird um so ruß- bzw. schadstoffärmer arbeiten, je größer die primäre Teil treibstoffmenge und je kleiner die sekundäre Zündöl einspritz-Treibstoffmenge ist.

_EPO COPY

Auf jeden Fall wird die vom Motor ausgestoßene Rußmenge im gesamten Betriebsbereich geringer. Der Betriebsbereich bis zur Rauchgrenze wird sicher zu höheren Leistungen und Drehzahlen verschoben.

Die maximal möglichen primären Teil treibstoffmengen hängen in erster Linie von den Zündgrenzen*) des verwendeten Treibstoffes ab. Bei üblichen Vergasertreibstoffen sind diese weitgehend konstant und bekannt. Danach kann man sicher

eine Diesel/Benzin-Kraftstoffmenge bis zu einem A = 1.3 /1.5 ohne Selbstzündung bei der Kompression zuführen. Dies entspricht bereits etwa 3/4-Last eines Otto- bzw. fast Vollast eines üblichen Dieselmotors. Die geringe, minimal mögliche Zündölmenge von ca. 2 - 5 % verursacht hier noch keine nennenswerten Rußanteile. Erst bei höheren sekundär eingespritzten Treibstoffmengen, die dann nicht nur zur Zündung, sondern auch zur Leistungssteigerung zugeführt wurden, steigt der Rußanteil zunehmend bis X= 1 oder darüber.

Dieseltreibstoff verhält sich zwar anders als Vergasertreibstoff und besitzt veränderte Zündgrenzen. Aber auch der Dieseltreibstoff besitzt in bereits vergaster und vorgemischter Form Zündgrenzen *), die nach dem genannten Verfahren genutzt werden können (λ =1.5-1.6).

Bekannt ist u._;a., daß Dieselkraftstoff nach Einspritzung in den komprimierten Brennraum nur um die Treibstofftropfen herum in den Bereichen zündet, die momentan etwa ein stöchi ometrisches Brennstoff/Luft-Verhäl tni s von X = 1 aufwiesen. Dies ist der Fall, trotzdem der Dieselkraftstoff auf gute Zündwilligkeit hin ausgelegt ist, im Gegensatz zum Vergaserkraftstoff üblicher Ottomotoren.

Aber auch die Verdampfungsfähigkeit von Dieselkraftstoff erscheint bis zum Ende des Kompressionshubes ausreichend. Erfindungsgemäß soll hier eine Vorwärmung des Kraftstoffs,

*) mit Funkenzündung

EPO COPY'

. 8-

nötigenfalls eine Vorvergasung, die entsprechend notwendige gute Durchmischung des Kraftstoffgas/Luftgemisches gewährleisten. Siedebereich von Benzin/Diesel ca. 60-220/170-330 ⁰C. Das genannte Verfahren läßt sich erfindungsgemäß bei 4 Taktern bereits während der Ansaugphase anwenden, während bei 2 Taktern erst nach dem Schließen der Auspuffsch!itze während der Kompression der primäre Treibstoff eingespritzt oder eingeblasen wird. Der übliche Dieselmotor (Direkt und Vorkammer) benötigt die hohen Verdichtungsverhältnisse von 16 - 23 nur, um beim Kaltstart die anfänglichen Zündungen zu gewährleisten, während er im Heißbetrieb jedoch mit £ = 10 - 15 auskäme. Da bei einem reduzierten S- 10-15 sogar reduzierte Spalt- und Reibungsverluste und höhere optimale Wirkungsgrade erwartet werden können,sowie eine geringere Klopfneigung mit der voreingespritzten und verdampten 1. Teilkraftstoffmenge genutzt werden kann, wird erfindungsgemäß folgendes vorgeschlagen:

Bei Anwendung von Kraftstoffen mit empfindlichen oder weiten Zündgrenzen, (wie z. B. Methanol und Wasserstoff) oder zur Umgehung dieser Zündgrenzen wird alternativ nur zur Startphase ein entsprechend hohes Verdichtungsverhältnis und hohe sekundäre Treibstoffmenge gefahren. Nach der Startphase und während des Dauerbetriebes wird das Verdichtungsverhältnis wieder reduziert.

Falls man das Brennraumsystem mit einer Art Lanova-Vorkammer akzeptieren könnte, würde die Vorkammer relativ einfach durch eine Art Nadelventil wahlweise abgetrennt werden könner Nach der Warmlaufphase wird bei niedrigem Verdichtungsverhält nis, das eine Selbstzündung der Kraftstoffe bei dem verwendeten Luftverhältnis vermeidet, die primäre Treibstoffmenge wieder nach dem vorgenannten Verfahren zugeführt. Alternativ kann auch bei konstant niedrigem Verdichtungsverhältnis die Start- und Warmluftphase mit Fremdzündung überbrückt werden.

EPO COPY

• S-

Schließlich kann das vorgeschlagene Verfahren auch mit den verschiedenen bekannten Schichtladeverfahren kombiniert werden. Die primäre vergaste und vorgemischte Kraftstoffmenge kann bevorzugt in einem anderen Brennraumteil komprimiert werden als die sekundär eingespritzte Zündölkraftstoffmenge. Z. B. lassen sich hierbei auch Vorkammer und Hauptbrennkammer verschieden gewichtig nutzen. Während die sekundäre Zündtreibstoffmenge grundsätzlich in dem komprimierten Brennraum unter hohem Druck eingespritzt wird, kann die primäre Haupttreibstoffmenge auch unter Nieder- oder Mitteldruck in die Saugleitung oder den Zylinder zerstäubt werden. Bei einer Vorvergasung wird das Kraftstoffgas bevorzugt in die Saugleitung geblasen, um eine gute Durchmischung zu erreichen. Bei flüssiger Einspritzung sollte eine aktive Durchwirbeiung die Vermischung und Verdampfung beschleunigen. Eine Zerstäubung und Vermischung mit einem bekannten Vergasersystem würde wie üblich bevorzugt im Ansaugrohr angeordnet. Dies ist auch mit Dieselkraftstoff möglich, allerdings verläuft die anschließende Verdampfung träger und könnte durch Vorwärmung des Kraftstoffs, der Ansaugrohre oder der Saugluft aktiv unterstützt werden.

Bei der bevorzugten Einspritzung des Primärkraftstoffs (entsprechend den Otto/Benzin-Einspritzungs-Systemen) könnte ebenfalls durch Vorwärmung eine Zerstäubung und Vergasung beschleunigt werden. Dabei kann eine Vorheizung des Dieselkraftstoffs vor oder hinter der Einspritzpumpe geschehen, wobei hinter der Pumpe höhere Temperaturen als die des Kühlwassers gefahren werden können. Bei hohem Einspritzdruck könnte der Treibstoff nach der Pumpe mi ^Abgaswärme auf sehr hohe Temperaturen vorgeheizt werden. Ein weiterer Erfindungsgedanke betrifft die Verwendungsmöglichkeit von einer einzigen Hochdruckeinspritzpumpe und Einspritzdüse für Primär- und Sekundärtreibstoffmenge mit einem Doppel nocken. Die einzelne Einspritzdüse spritzt naturgemäß direkt in den Zylinder. Dabei sorgt der 1. Teil des Nockens

EPO COPY-

für eine Einspritzung des Primärtreibstoffs nach Schließen der Auslaßorgane und vor (oder während) der Kompression. Der zweite überhöhte Teil desselben Nockens sorgt für übliche Diesel zündung bzw. Zufuhr der Sekundärtreibstoffmenge, Dieses Verfahren gilt sowohl für direkt einspritzende Dieselmotoren ohne Vorkammer als auch für Vorkammer- bzw. Wirbelkammer-Motoren .

Es wurde bereits erläutert, daß das vorgeschlagene Verfahrer beim Dieselmotor durch nahezu vollständige Gemischbildung zi Beseitigung der Rußentwicklung auch im Vollastbetrieb führt. Das gleiche gilt für Blau- und Weißrauch bei Kaltsta» da hier im Ottoverfahren gestartet werden kann. Die übrige Schadstoffemission z. B. für NO wird ebenfalls deutlich verbessert: Bekannt ist vom Ottomotor, daß bei Λ ca. 1 die höchsten No -Werte, mit zunehmendem A aber stat abfallende NO -Werte auftreten. Dies liegt u. a. an dem Luf1 Überschuß, der die Verbrennungstemperaturen und Drücke abser Beim üblichen Dieselmotor herrscht dagegen ein inhomogenes Brennstoff/Luft-Gemisch vor, und um jedes Brennstofftropfehe herum tritt ein Verbrennungsvorgang von X ca. 1 auf mit den höchsten Verbrennungstemperaturen und NO -Raten. Die Vermi- und Luftüberschußerfölgt erst nach

der Verbrennung. Anders dagegen der erfindungsgemäß vorgeschlagene Dieselmotor, der mit überwiegend homogenem Gemiscf die geringe NO -Rate bei dem hohen Luftüberschuß ausnutzt. ] Gegensatz dazu steht auch der übliche Ottomotor der wegen df ZUndgrenzen*)einen Luf tüberschuß entsprechend X= 1.3 - 1.5 nicht überschreiten kann, währendder vorgeschlagene Dieselmotor nach wie vor X = 1.5 bis z. B. X = 5 verarbeitet und ausnutzt.

Durch die nahezu vollständige Gemischbildung und Verbrennung sowie das optimale Verdichtungsverhältnis wird auch ein höh ε rer Wirkungsgrad gegenüber dem vergleichbaren Dieselmotor erreicht.

Auch höhere Motorleistungen bei gleichem Hubraum können erreicht werden, da der vorgemischte Treibstoff höhere Dreh-

*) mit Funkenzündung

EPO COP¹

zahlen erlaubt und keine Rußgrenze erreicht, sowie mit . dem abgesenkten Verdichtungsverhältnis eine höhere Aufladung möglich wi rd.

Nach dem beschriebenen Verfahren Tassen sich neben den genannten üblichen Diesel- und Vergasertreibstoffen auch andere Treibstoffe, wie z. B. Methanol, Kerosin, Petroleum und sogar Schweröle, verarbeiten (siehe C) Vielstoffmotor). Alle vorgenannten Maßnahmen unterstützen das Ziel, einen Dieselmotor mit folgenden Vorteilen zu realisieren:

1. Deutliche Reduktion der Rußpartikel-Emisssion des Dieselmotors, (auf etwa ähnliche Werte wie die des Otto/Benzin-Motors) .

2. Kein Blau- und Weißrauch bei Kaltstart (durch Ottobetrieb)

3. Geringe Geräuschentwicklung bei Kaltstart und Betrieb (durch Ottobetrieb bei Start und Zündstrahl im Betrieb).

4. Geringere Baugewichte und Kosten (durch reduzierte Verdichtungsverhältnisse und Bauteilbeanspruchungen).

5. Höhere Leistung bei gleichem Hubvolumen (durch höhere Aufladung bei geringeren^)

(durch höhere Drehzahlen aufgrund besserer und schnellerer Verbrennung).

6. Höherer Gesamtwirkungsgrad, geringerer spez. Verbrauch (durch schnellere und vollständigere Verbrennung sowie optimal es £ = 11 - 15)

7. Geringere NO Schadstoff-Emissionen; (durch homogenes

Gemisch bei hohem (A) -Luftüberschuß),

EPO COPY Jt

•η-

b) OTTO-/BENZINMOTOR

Erfindungsgemäß wird hier die Fremd- bzw. Funkenzündung durch ein DieselzUndstrahl ersetzt bzw. ergänzt. Dabei soll die bisher übliche Niederdruck-Benzinzufuhr beibehalten und nur eine minimale Menge Zündstrahl-Diesel kraftstoff aus einem separaten Tank unter Hochdruck gegen O.T. eingespritzt werden.

Das Verdichtungsverhältnis kann dadurch auf E= 10 - 15 erhöht werden,ohne die Klopfgrenze überschreiten zu müssen. Außerdem kann auch jenseits der üblichen Zündgrenze (ca.X= 1.3 - 1.5) im sehr mageren Gemischbereich von Λ = 1.5 bis z. B. 5 noch sicher gezündet werden. Dieser Vorgang ist gut verständlich, wenn man vom Dieselmotor den Fall des Leerlaufs vergleicht, bei dem die minimale Treibstoffmenge bei höchstem Luftüberschuß sicher zündet. Durch die sehr hohe Zahl der Zündstrahl tropfen und ihre mögliche Durchdringung des Brennraumes werden auch die übrigen Benzin/Luft-Gemischanteile weitgehend mitgezündet und mitverbrannt. Erfindungsgemäß soll der Vermischungs- und Verbrennungsprozeß dabei durch gezielte Luftwirbel beeinflußt und unterstützt werden. Durch diesen geänderten Zünd- und Verbrennungsprozeß ergibt sich auch die reduzierte Klopfneigung der jeweils restlichen Treibstoffgemischanteile. Die dabei mögliche Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses auf £_ = 10 - 15 hängt von der Octanzahl des verwendeten Benzins sowie von der übrigen Motorkonstruktion Brennraumgestaltung und Luftwirbelintensität ab.

EPO COPY

3U2628 /13 ■

Der Motor wird in üblicher Art mit Benzinzufuhr, Drosselregelung und Fremd- bzw. Funkenzündung gestartet. Nach der Startbzw. Warmlaufphase, wenn durch das angehobene relativ hohe Verdichtungsverhältnis von £.=10-15 Klopfen einsetzt, wird auf Diesel zündstrahl umgeschaltet. Gleichzeitig kann die Drosselregelung mit Λ ca. 1.0 auf ungedrosselte Treibstoffmengenregel-ung mit λ ca. 1.5 - 5.0 oberhalb der üblichen Zündgrenzen übergegangen werden. Hierbei kommt eine geringere Klopfneigung und NO -Produktion durch das größere λ"bzw. höheren Luftüberschuß mit geringerer Spitzentemperatur zum Tragen. Außerdem ergeben sich höhere Wirkungsgrade z. B. bei erhöhtem ür und geringerem spez. Verbrauch. Lediglich bei großen A- bzw. Luftüberschußwerten kann der sinkende Ausbrenngrad des mageren Benzin/Luft-Gemisches auch den Gesamtwirkungsgrad negativ beeinflussen. In diesem Fall soll erfindungsgemäß die Brennraumdurchdringung des Zündstrahles und ein vergrößerter Zündstrahlanteil und/oder gezielte Luftwirbel den Ausbrenngrad anheben.

Die Erhöhung der Verdichtungsverhältnisse der Otto-Benzinmotore von 8-10 auf 11 - 15 und der Dieselmotore von 16 auf ebenfalls 11 - 15 erlaubt es, die Wirkungsgrade beider Motortypen, insbesondere bei kleineren PKW- und LKW-Motoren wegen der höheren Reibungsanteile, prinzipiell anzuheben. Der thermodynamisch bedingte generelle Wirkungsgradanstieg mit dem £ verhält sich zu den Reibungs- und Spaltverlusten gegenläufig. Von großem Einfluß sind dabei Größe und Drehzahl des Motors bzw. die Umfangs- und Kolbengeschwindigkeiten. Bei hohen Betriebsdrehzahlen sinkt das optimale £. ^und umgekehrt. Daher ergeben sich für beide Motortypen, je nach Bauart und Größe, bei üblichen Typen ein Ε-Opt, zwischen 11 - 15. Dies kann erfindungsgemäß auch zu einer Vereinheitlichungvon Diesel- und Ottomotoren führen, wobei dann für beide die optimal en Verdichtungsverhältnisse erreicht werden, die bisher für Otto- und Dieselmotoren gerade nicht möglich waren.

EPO COPY (A.

c) VIELSTOFF- UND MISCHTREIBSTOFFMOTOR

Im Gegensatz aber analog zu den vorherbeschriebenen Motorvarianten, die reinen Dieselkraftstoff in einem Dieselmotor verwenden oder Benzin als Haupttreibstoff in einem Benzinmotor jedoch mit Dieseltreibstoff-Zündstrahl verarbeiten, wird erfindungsgemäß ein Vielstoff- und/oder Mischtreibstoff motor definiert. Dieser kann jeden beliebigen Kraftstoff wie andere Vielstoffmotor, z. B. Methanol, Benzin, Kerosin, Salatöl, Dieselöl und Schweröl verarbeiten. Insbesondere nach dem vorhergenannten Verfahren, das Teilmengen des Kraft stoffes der Verbrennungsluft während des Ansaugens und/oder der Kompression zuführt und restliche Teilmengen mit einem Zündstrahl. Bei Schweröl wird möglicherweise auf höhere Vorheiztemperaturen der voreingespritzten Anteile übergegangen.

Eine weitere Variante besteht erfindungsgemäß darin, daß z, B. für die getrennten Kraftstoffantei1e ein und derselbe Kraftstoff aber als einheitliches z. B. Benzin/Diesel-Kraftstoffgemisch verwendet wird.

Während die Siedegrenzen von Benzin bei 50 - 220 ⁰C und von Diesel bei 170 - 330 ⁰C liegen, siedet der Mischtreibstoff dann von 50 - 330 ⁰C. Dieser Mischtreibstoff bietet folgende Vorteile:

1. Er bietet durch die niedersiedenden Komponenten eine ausreichende Verdampfungsfähigkeit, um als 1. Tei1 treibstoff menge eine Gemischaufbereitung des Kraftstoff/Luft-Gemisches zu betreiben.

2. Er besitzt eine ausreichende Selbstzündfähigkeit des Zündstrahles durch die hochsiedenden Anteile und deren langen Molekülketten.

3. Er besitzt eine höhere Seibstzündungs- oder Klopfgrenze als Dieselkraftstoff.

4. Er kann in weiten Grenzen des Mischungsverhältnisses nach Bedarf gemischt werden.

5. Bei.den Raffinerien fallen bei der Produktion immer beide Komponenten an, die genutzt werden müssen.

EPO COPY L

d) ROTATIONSKOLBENMOTORE

Bekannt ist, daß Rotationskolbenmotore, wie z. B. der Wankelmotor sowohl Probleme besitzt,als Dieselmotor mit hohem Verdichtungsverhältnis betrieben zu werden, als auch einen ausreichenden Wirkungsgrad als Benzinmotor zu erreichen. Letzteres wird u. a. durch die zerklüftete Brennraumform mit großer Oberfläche zum Hubraum und Brennraum verursacht. Durch Benzineinspritzung, Schichtladung und Turboaufladung sind in der letzten Zeit Fortschritte zu verzeichnen, eine Anwendung als Diesel bleibt aber bisher nicht möglich.

Hier kann erfindungsgemäß das vorgenannte Verfahren eine Lösung erbringen. Die Haupttreibstoffmenge wird der Ansaugluft zur intensiven Gemischaufbereitung zugeführt und komprimiert, während ein Zündstrahl den länglichen Brennraum möglichst weitgehend 'kusleuchtet", um das arme oder reiche Gemisch auszubrennen.

Der Motor wird wieder im tjttobetrieb kalt gestartet und nach dem Warmlaufen auf Zündstrahl umgeschaltet. Das Verdichtungsverhältnis kann nicht auf die für den Dieselkaltstart notwendige Höhe von .£ = 16 - 18 erhöht werden, aber auf die für das Verfahren bevorzugte Höhe von £ = 1 1 - 15. Der Wirkungsgrad erhöht sich. Otto- und Diesel betrieb mit großem Luftüberschuß und geringerer Schadstoffemission werden möglich. Auch im reinen Otto- bzw. Benzinbetrieb ergeben sich Vorteile durch höhere; Kompression und Aufladung bei reduzierter Klopfneigung.

EPO COPY

Claims

Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen, bei welchen in die angesaugte und komprimierte Verbrennungsluft der flüssige Kraftstoff gegen O.T. eingespritzt, vermischt, verdampft, selbst zündet und verbrannt wird, oder bei welchen der flüssige Kraftstoff zusammen mit der Luft angesogen, komprimiert und fremdgezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

1. Kraftstoffanteile während des Ansaug- und/oder Kompressionshubes in das Ansaugrohr und/oder dem Zylinder zugeführt aber gegen O.T. restliche 2. Kraftstoffantei Ie in den Brenn- ' raum eingespritzt werden.

Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die 1. Kraftstoffanteile unterhalb der Zündgrenze des Kraftstoff/Luft-Gemisches oder im mageren Bereich darübe zugeführt werden, während die 2. Kraftstoffanteile gegen O.T. das Gemisch anreichern, (gegebenenfalls) über die Zündgrenzen anheben und die Zündung bewirken.

Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1. u. 2. dadurch gekennzeichnet, daß die 1. und 2. Kraftstoffmengen aus dem gleichen flüssigen, selbstzündwi1ligen Dieselkraftstoff oder Kraftstoffgemisch bestehen. ;

Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1. u. 2. dadurch gekennzeichnet, daß die 1. Kraftstoffanteile aus "Otto"- ! Vergaserkraftstoffen und die 2. KraftstoffanteiIe aus selbst- _; zündenden Dieselkraftstoffen oder Gemischen bestehen. '

Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für : Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß eine konstante 2. Teilkraftstoffmenge den Leerlauf und/oder die Zündung bestreitet, während die Lastregelung von der Zufuhrmenge der 1. Kraftstoffanteile bestimmt wird.

Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die 1. und 2. Kraftstoffmengen im ganzen Lastbereich mitgeregelt und.die jeweiligen Anteile auf minimalen Schadstoff ausstoß und Kraftstoffverbrauch optimiert werden können.

EPO COPY

344262^

7. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1. bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die 1. und 2. Teilkraftstoffmengen von separaten oder je einer einzigen Einspritzpumpe aber mit 2

, oder mehr Nockenerhebungen auf dem Fördernocken oder elektrischer Steuerung über je eine einzige Einspritzdüse nacheinander in den Zylinder eingespritzt werden.

8. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für VerbreTinungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die 1. und/oder 2. Teilkraftstoff mengen zur besseren Zerstäubung und Verdampfung auf 100 - 400 ⁰C vorgeheizt werden.

9. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmengen ganz oder teilweise vorgeheizt werden und daß die Vorheizung vor oder nach der Einspritzung und unter hohem oder geringem Druck erfolgt.

10. Gem.i schauf bereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizung bei Kaltstart elektrisch und nach der Warmlauf phase des Motors durch Abgaswärme erfolgt.

11. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis auf 10 - 16 geändert wird, bis die 1. Tei1kraftstoffmengen noch ober- und/oder unterhalb der Zündgrenze zugeführt werden können, ohne Klopfen im Betrieb zu verursachen.

12. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu geringem Verdichtungsverhältnis der Kaltstart durch Fremdzündung und/oder KraftstoffhiIfen oder vorübergehende Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses überbrückt und während der Warmlauf phase aufrechterhalten wird.

13. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff-Zündstrahl entweder den Brennraum möglichst vollständig oder nur sektoral durchdringt und gezielte Luftwirbelbewegungen die Zündwirkung örtlich und zeitlich verteilen.

EPO. COF

14. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses der Hauptbrennraum von einem Nebenbrennraum wahlweise getrennt werden kann.

15. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die vorübergehende Abtrennung des Nebenbrennraumes z.B. von einem Nadelventil in den Verbindungskanal erfolgt, das im Normalbetrieb soweit zurück gezogen ist, um nicht zu behindern oder gestört zu werden.

16. Gemischaufbereitungs-, Zünd- und Verbrennungs-Verfahren für Verbrennungskraftmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichent, daß z.B. als Verbrennungsmotor sogenannte "Wankel"- oder Kreiskolbenmotoren Anwendung finden, die schwerlich dieselmotorisch übliche Verdichtungsverhältnisse zulassen.

EPO COPY