DE3517177A1

DE3517177A1 - Brennkraftmaschine mit einspritzung von kraftstoff

Info

Publication number: DE3517177A1
Application number: DE19853517177
Authority: DE
Inventors: Helmut Nowack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1985-11-14

Description

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung von Kraftstoff.

Es ist die Aufgabe gestellt, eine Brennkraftmaschine der genannten Art mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, die umweltfreundlich arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des

Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 herausgestellt.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den Fig. 1"- 3 näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen

Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zweitaktmotor,

Fig. 2 als Detaildarstellung das Ventil des Zweitaktmotors gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine umschaltbare Einspritzpumpe gemäß der Erfindung.

Die dargestellte Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung ist ein Wärmekraftmotor mit sehr hohem Wirkungsgrad und arbeitet sehr umweltfreundlich. Es handelt sich um einen hoch verdichtenden Ein-Ventil Zweitaktmotor mit einer Wechseleinspritzung von

Kraftstoff und Wasser. Die Brennkraftmaschine hat zwei Einspritzpumpen. Eine erste Einspritzpumpe 1 für die Kraftstoffeinspritzung und eine zweite Einspritzpumpe 2 für die Wassereinspritzung. Diese Pumpe ist umschaltbar durch einen Zwei-Wege-Hahn 3 zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Wassereinspritzung. Beide Einspritzpumpen werden durch Zahnriemen 4 von der Kurbelwelle 5 angetrieben. Beim Zweitakter im Verhältnis 2 : und bei Viertakter im Verhältnis 4:1. Wird die Brennkraftmaschine gestartet, so spritzen beide Einspritzpumpen Kraftstoff in den Verbrennungsraum 6, und zwar die Einspritzpumpe 1 durch die Hochdruck-Kraftstoff zuführleitung 7 und die Kraftstoffeinspritzdüse 8 und in dem nächsten Arbeitstakt des Motorkolbens 9 die Einspritzpumpe 2 durch die Zufuhrleitung 10 und die Einspritzdüse 11. Durch die hoch verdichtete heiße Luft entzündet sich der fein zerstäubte Kraftstoff und verbrennt. Der Gasdruck steigt an. Der Kolben 9 wird nach unten gedrückt und zur Leistung gezwungen.

Hat die Brennkraftmaschine die Betriebstemperatur erreicht, so wird der Zwei-Wege-Hahn 3 auf die Wassereinspritzung umgeschaltet, so daß nunmehr in einem Arbeitstakt Kraftstoff und in dem nächsten Arbeitstakt Wasser in den Verbrennungsraum 6 eingespritzt wird. Durch die hoch verdichtete heiße Luft und das Berühren der heißen Wände des Verbrennungsraums 6 wird das in fein verteilter Form eingespritzte Wasser schnell verdampft und dehnt sich aus und drückt den Motorkolben 9 nach unten,d.h. dieser wird zur Arbeit gezwungen. Schon bei einer Tempe-

ratur von 310 C wird ein Dampfdruck von 100 atü erreicht. Bei Vollast und einer Temperatur von 400 C wird ein Spitzendruck von 224 atü erreicht. Durch die Wassereinspritzung wird die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine von innen gekühlt, so daß auf eine Kühlung von außen durch Luft oder Wasser verzichtet werden kann.

Vor Beginn des nächsten Arbeitstaktes wird wieder Kraftstoff in den Verbrennungsraum 6 eingespritzt, dieser entzündet sich durch die hoch verdichtete heiße Luft, verbrennt und heizt den Motor von innen wieder auf, so daß zum nächsten Arbeitstakt wieder Wasser eingespritzt werden kann. Diese Wechseleinspritzung von Kraftstoff und Wasser erfolgt über die weitere Betriebsdauer der Brennkraftmaschine.

Um noch besser die Energie des Kraftstoffes auszunutzen und um mehr Wasser einspritzen zu können, kann die Hochdruckwasserzufuhrleitung 10 durch den Auspuffkrümmer 12 geführt werden. Durch die heißen Abgase wird so das Einspritzwasser vorgewärmt.

Dieses hier beschriebene System der Wechseleinspritzung kann auch bei allen bekannten Einspritzmotoren angewandt werden, z.B. neben der Dieseleinspritzung auch bei der direkten Benzineinspritzung,

Bevor die Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung abgeschaltet wird, muß die Wassereinspritzpumpe 2 durch den Zwei-Wege-Hahn 3 auf Kraftstoff geschaltet

werden. Die Brennkraftmaschine muß jetzt so lange laufen, bis das Wasser aus der Einspritzanlage entfernt und vollständig durch Kraftstoff ersetzt ist. Diese Maßnahme verhindert Rostbildung in der Einspritzanlage sowie die Gefahr des Einfrieren; bei Frost. Die Einspritzung sollte nur mit enthärtetem Weichwasser betrieben werden. Nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine ist diese für eine erneute Ingangsetzung startbereit.

Der in Fig. 1 dargestellte Zweitaktmotor besitzt nur ein großes Ventil 13, das in Fig.2 genauer dargestellt ist und das mit zwei Trennblechen versehen ist, die unterhalb des Ventiltellers über die Verjüngung des Ventilschaftes aufgenietet sind. Die Trennwände 14 trennen beim Öffnen des Ventils 13 die vom Kapselgebläse vorverdichtete Luft von den Abgasen. Die Trennbleche 14 werden in einer Führung 15, die längs durch die Ventilführung bis zum Ventilsitz geht, geführt.

Wenn das Ventil 13 durch die Nockenwelle 16 geöffnet wird, so strömt auf der einen Seite Frischluft in den Zylinder und auf der anderen Seite entweichen die verbrannten Gase. Durch diese Ein-Ventil-Spülung wird ein guter Gaswechsel erreicht. Der Zylinder ist geschlossen und das erlaubt eine gute Schmierung des Kolbens und der Lauffläche durch eine Druckumlaufschmierung und verhindert hohen Ölverbrauch, so daß die Brennkraftmaschine umweltfreundlich arbeitet.

Die Einspritzpumpe für die Wassereinspritzung kann separat an der Brennkraftmaschine angebaut sein oder mit der Einspritzpumpe für Kraftstoff in einer Einheit gefertigt sein. Die beiden Einspritzpumpen werden durch die Kurbelwelle beim Zweitakter im Verhältnis von 2:1 und beim Viertakter im Verhältnis von 4:1 angetrieben. Sie drehen also nur halb so schnell wie die bisher bekannten Einspritzpumpen, die ausschließlich mit Kraftstoff arbeiten. Hierdurch wird erreicht, daß für einen Arbeitstakt Kraftstoff und für den nachfolgenden Arbeitstakt Wasser in den Verbrennungsraum unter hohem Druck von z.B.. 250 atü einspritzbar ist,

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Allstoff-Einspritzpumpe. Die Nockenwelle drückt über einen Rollstößel 17 den Pumpenkolben 18 nach oben und das darüber befindliche Motorenöl drückt den Trennkolben 19 ebenfalls nach oben, da das Einlaßventil 20 und das Nadelventil 21 geschlossen sind. Die darüber befindliche Flüssigkeit wird, da das Einlaßventil 22 geschlossen ist, durch das Druckventil 23 und die Druckleitung und die Einspritzdüse in den Verbrennungsraum eingespritzt. Das Nadelventil 21 dient zur Regelung der Einspritzmenge.

Die erfindungsgemäße Allstoff-Einspritzpumpe wird durch die Ölleitung 24 an die Druckumlaufschmierung des Motors angeschlossen. Das Öl gelangt durch das Einlaßventil 20 in den unteren Pumpen-

raum. Die durch das Nadelventil 21 ablaufende Ölmenge schmiert den unteren Teil der Pumpe und läuft durch die Rücklaufleitung 25 zurück zum Motor.

Durch den Zwei-Wege-Hahn 3 können zwei Flüssigkeiten wahlweise gepumpt werden. Der Trennkolben 19, der hydraulisch durch Motorenöl gedrückt wird und auch der Pumpenkolben 18 werden gut geschmiert, Daher ist eine lange Lebensdauer gewährleistet. Der Trennkolben 19 wird durch eine Druckfeder in die Grundstellung zurückgedrückt und dadurch saugt die Pumpe von selbst an. Beide Einspritzpumpen können separat gefertigt werden oder auch in einer Einheit. Die Wassereinspritzpumpe muß mit einem doppelt so großen Pumpenkolben gefertigt werden, um doppelt so viel Wasser wie Kraftstoff einzuspritzen.

Claims

Helmut Nowack
Regtweg 46

Minden

Brennkraftmaschine mit Einspritzung von Kraftstoff

Ansprüche:

l.\ Brennkraftmaschine mit Einspritzung von Kraftstoff,

dadurch gekennzeichnet,

daß nach Erreichen der Betriebstemperatur in den Verbrennungsraum(6)abwechselnd für einen Arbeitstakt Brennkraftstoff und für den nachfolgenden Arbeitstakt Wasser in fein verteilter Form einspritzbar ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine erste Einspritzpumpe (1) für die Kraftstoffeinspritzung und eine zweite Einspritzpumpe (2), die zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Wassereinspritzung umschaltbar ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die umschaltbare zweite Einspritzpumpe ein Zwei-Wege-Ventil 3 aufweist, da τ wahlweise eine Kraftstoffzuführleitung (7) oder eine Wasserzufuhrleitung (10) mit dem Einlaßventil (22) der Einspritzpumpe verbindet.