DE3903474A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

Method for operating an internal combustion engine

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Abstract

Method for operating an internal combustion engine in which gas is removed from each cylinder in a predetermined angular range of the crankshaft, this gas is fed to a temporary store and is then fed back to the cylinder in another angular range of the crankshaft, the gas being removed from the cylinder after the end of combustion and being fed back from the temporary store before the beginning of compression. The advantages of this temporary storage of residual gas and recirculation of the latter at the beginning of the compression stroke are the achievement of a variable total charge mass in the combustion chamber while keeping the charge mass of fresh air the same. It is thereby possible to achieve a variable effective compression ratio. In the case of Otto engines, this means an improvement in part-load ranges close to idling, for example, an improvement in the thermal efficiency of about 30%. In addition, the ignition delay of compression-ignition internal combustion engines is shortened by the rise in the charge temperature. The emission of nitrogen oxides due to an increased proportion of inert gas in the total charge is reduced. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brenn­ kraftmaschine, wobei jedem Zylinder in einem vorbestimmten Drehwinkelbereich der Kurbelwelle Gas entnommen wird, dieses Gas einem Zwischenspeicher zugeführt und sodann in einem ande­ ren Drehwinkelbereich der Kurbelwelle dem Zylinder wieder zu­ geführt wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Brenn­ kraftmaschine zur Ausübung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for operating a burner engine, each cylinder in a predetermined Angle of rotation range of the crankshaft gas is taken from this Gas supplied to an intermediate storage and then in another ren range of rotation of the crankshaft to the cylinder again to be led. The invention further relates to a burner Engine for practicing this method.

Bei bekannten Verfahren der genannten Art wird dem Zylinder in einer Phase hohen Druckes Gas entnommen und in einen Zwischen­ behälter übergeleitet. Dieses Gas wird entweder zur Einbrin­ gung des Kraftstoffes in den Brennraum (Gemischeinblasung), oder, bei direkter Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum, zur Verbesserung der Verbrennung indem das Gas dem Einspritz­ strahl nachgeblasen wird, verwendet. Das Speichervolumen ist in beiden Fällen im Vergleich zum Hubvolumen im Hinblick auf die Aufgabe, die es zu erfüllen hat, verhältnismäßig klein.In known methods of the type mentioned, the cylinder is in gas is taken from a phase of high pressure and into an intermediate container transferred. This gas will either be brought in supply of fuel to the combustion chamber (mixture injection), or, with direct fuel injection into the combustion chamber, to improve combustion by gas injection blown jet is used. The storage volume is in both cases compared to the displacement in terms of the task it has to perform is relatively small.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Entnahme Speicherung und Wiederzuführung einer größeren Menge von Gas den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine, deren Kraft­ stoffverbrauch sowie deren Schadstoffemissionen zu verbessern. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das Gas dem Zylin­ der nach Brennende entnommen und aus dem Zwischenspeicher vor Beginn der Kompression und nach Einlaßventilschluß wieder zu­ geführt wird. Die Vorteile dieser Restgaszwischenspeicherung und Rückführung desselben bei Beginn des Verdichtungstaktes, sind die Erzielung einer variablen Gesamtladungsmasse im Brennraum bei festgehaltener Frischluftladungsmasse. Damit kann ein variables effektives Verdichtungsverhältnis erzielt werden. Bei Otto-Motoren bedeutet dies z.B. in leerlaufnahen Teillastgebieten eine Verbesserung des thermischen Wirkungs­ grades um etwa 30%. Außerdem tritt eine Verkürzung des Zünd­ verzuges bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen durch Anhe­ bung der Ladungstemperatur ein. Die Stickoxidemission zufolge eines erhöhten Anteiles an Inertgas an der Gesamtladung wird verringert. Weiters ist von Vorteil, daß das geometrische Verdichtungsverhältnis für den Motor ohne interner Abgasrück­ führung abgesenkt werden kann. Das Startverhalten wird auf­ grund der zufolge der Restgasüberschiebung möglichen hohen La­ dungsmasse sowie Ladungstemperatur verbessert.The present invention is based on the object Withdrawal storage and re-feeding of a larger quantity of gas the efficiency of the internal combustion engine, its power improve material consumption and their pollutant emissions. According to the invention this is done in that the gas is the cylin the one taken after the end of the burn and from the buffer before Compression begins and closes again after intake valve closes to be led. The advantages of this residual gas intermediate storage and return of the same at the beginning of the compression cycle, are the achievement of a variable total charge mass in the Combustion chamber with fresh air charge mass held. In order to can achieve a variable effective compression ratio will. For Otto engines, this means e.g. in near idle Partial load areas an improvement of the thermal effect degrees by about 30%. In addition, the ignition is shortened delay in self-igniting internal combustion engines by Anhe charge temperature. According to the nitrogen oxide emission an increased proportion of inert gas in the total charge decreased. Another advantage is that the geometric Compression ratio for the engine without internal exhaust gas return leadership can be lowered. The starting behavior is on  due to the possible high La dung mass and charge temperature improved.

Bei selbstzündenden mischungsgeregelten Brennkraftmaschinen ergibt sich durch die interne Abgasrückführung in Teillastge­ bieten ein partieller Aufladeeffekt. Dies deswegen, weil auf­ grund der herrschenden hohen Luftzahlen im Restgas noch ein ausreichender Anteil an unverbranntem Sauerstoff vorhanden ist.With self-igniting mixture-controlled internal combustion engines results from the internal exhaust gas recirculation in partial load offer a partial charging effect. This is because on due to the high air numbers in the residual gas Sufficient unburned oxygen present is.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Auslaßventil der Brennkraftmaschine nur auf einen Teil, z.B. 90% vom mög­ lichen Gesamthub geöffnet und dann sehr schnell bis auf einen Hub von z.B. 10% geschlossen werden, wobei im Zylinder der Brennkraftmaschine komprimiertes Gas über ein über die Nocken­ welle betätigtes Steuerventil in den Zwischenbehälter überge­ schoben wird, und die Rückführung in den Zylinder vor Beginn der Kompression über das Steuerventil erfolgt. Diese Lösung hat den Vorteil, daß für das Steuerventil keine Phasenver­ schiebung zur Kurbelwellenlage zufolge unterschiedlicher Brennraumdrücke benötigt wird.In a further embodiment of the invention, the outlet valve only part of the internal combustion engine, e.g. 90% of possible open overall stroke and then very quickly except for one Stroke of e.g. 10% are closed, with the cylinder in the Internal combustion engine compressed gas via a cam shaft-operated control valve transferred into the intermediate container is pushed, and return to the cylinder before beginning the compression takes place via the control valve. This solution has the advantage that there is no phase control for the control valve shift to crankshaft position according to different Combustion chamber pressures are required.

Eine Brennkraftmaschine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Zwischenbehälters weniger als 50%, vorzugsweise 15 bis 30% des Hubvolumens des Zylinders beträgt. Durch die relative Größe des Zwischenbehälters können die genannten Vorteile op­ timiert werden.An internal combustion engine for performing the invention The method is characterized in that the volume of the Intermediate container less than 50%, preferably 15 to 30% of the stroke volume of the cylinder. By the relative Size of the intermediate container, the advantages mentioned op be timed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, zwischen dem Zylinder und dem Zwischenspeicher ein Verbindungskanal vorgesehen ist, der mittels eines in ihm angeordneten Überströmventiles in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine steuerbar ist. Diese Betriebskenngröße kann vorzugsweise die Last und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Druck und/oder die Temperatur im Brennraum der Brennkraftmaschine sein.It is particularly advantageous if in a further embodiment of the invention, between the cylinder and the buffer a connection channel is provided, which by means of a in it arranged overflow valve depending on at least an operating parameter of the internal combustion engine is controllable. This operating parameter can preferably be the load and / or the speed of the internal combustion engine or the pressure and / or the temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Bei einer Steuerung des Überströmventiles in Abhängigkeit vom Druck im Brennraum der Brennkraftmaschine kann nach einem wei­ teren Merkmal der Erfindung die Betätigung des Überström­ ventiles zum Verlauf des Druckes im Zylinder phasenverschieb­ bar sein.When the overflow valve is controlled as a function of Pressure in the combustion chamber of the engine can after a white ter feature of the invention, the actuation of the overflow valves phase shift to the pressure in the cylinder be cash.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the drawings explained. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftma­ schine zur Ausübung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens im Schnitt durch die Zylinderachse, Fig. 1 shows a schematic representation of a Brennkraftma machine for carrying out the invention Ver proceedings in section through the cylinder axis,

Fig. 2 ein Funktionsdiagramm zur Brennkraftmaschine nach Fig. 1, Fig. 2 is a functional diagram of the internal combustion engine of FIG. 1,

Fig. 3 ein Detail einer erfindungsgemäßen Brennkraft­ maschine und Fig. 3 shows a detail of an internal combustion engine according to the invention and

Fig. 4 dazu ein Federdiagramm. Fig. 4 shows a spring diagram.

Fig. 5 zeigt Funktionskennlinien einer weiteren Aus­ führungsform der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung. Fig. 5 shows functional characteristics of a further embodiment of the internal combustion engine according to the invention.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Viertakt-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung ist der Zylinder mit 1, der Kolben mit 2 und der Zylinderkopf mit 3 bezeichnet. Der Ladungswechsel des Brennraumes 4 erfolgt über den durch das Einlaßventil 5 ge­ steuerten Einlaßkanal 6 bzw. über den Auslaßkanal 7, welcher durch das Auslaßventil 8 gesteuert wird. Im oder in Verbindung mit dem Zylinderkopf 3 ist ein Zwischenspeicher 9 angeordnet, der über den Verbindungskanal 10 mit dem Brennraum 4 verbunden ist. Das in diesem Verbindungskanal 10 angeordnete Überström­ ventil ist mit 11 bezeichnet. Das Volumen des Zwischenspei­ chers 9 beträgt weniger als 50% des Hubvolumens des Zylin­ ders 1, vorzugsweise jedoch 15 bis 30% davon.In the four-stroke internal combustion engine shown in FIG. 1 according to the invention, the cylinder is denoted by 1 , the piston by 2 and the cylinder head by 3 . The charge change of the combustion chamber 4 takes place via the inlet channel 6 controlled by the inlet valve 5 or via the outlet channel 7 , which is controlled by the outlet valve 8 . An intermediate store 9 is arranged in or in connection with the cylinder head 3 and is connected to the combustion chamber 4 via the connecting duct 10 . The arranged in this connecting channel 10 overflow valve is designated 11 . The volume of the intermediate storage 9 is less than 50% of the stroke volume of the cylinder 1 , but preferably 15 to 30% thereof.

Das Überströmventil 11 ist derart gesteuert, daß das Gas dem Zylinder nach Brennende entnommen, dem Zwischenbehälter 9 zu­ geleitet und aus dem Zwischenbehälter 9 vor Beginn der Kom­ pression dem Brennraum 4 wieder zugeleitet wird. Das Ein- und Ausströmen von Gas in den Zwischenbehälter 9 bzw. aus diesem Zwischenbehälter ist durch die Pfeile 12 bzw. 13 symbolisiert.The overflow valve 11 is controlled in such a way that the gas is removed from the cylinder after the end of the combustion, passed to the intermediate container 9 and fed from the intermediate container 9 to the combustion chamber 4 again before the compression commences. The inflow and outflow of gas into the intermediate container 9 or from this intermediate container is symbolized by the arrows 12 and 13 , respectively.

Fig. 2 zeigt zur Brennkraftmaschine nach Fig. 1, über dem Kur­ belwinkel für zwei Kurbelwellenumdrehungen aufgetragen, die Ventilerhebung 8′ des Auslaßventiles 8, die Ventilerhebung 5′ des Einlaßventils 5 sowie die Ventilerhebung 11′ des Über­ strömventils 11 in mm. Außerdem ist über dem Kurbelwinkel der Zylinderdruck 14 aufgetragen. Im ersten Kurbelwinkelab­ schnitt 0 bis 180°, der mit 15 bezeichnet ist, findet die Verbrennung bzw. das Expandieren im Zylinder 1 statt. Im zwei­ ten Abschnitt 16 der bis zum OT reicht, wird das Gas ausge­ schoben, im dritten Abschnitt 17 findet das Ansaugen und im vierten Abschnitt 18 bis zum OT das Verdichten statt. Fig. 2, the valve lift 8 'of the discharge valve 8, the valve lift 5' of the intake valve 5 and the valve projection 11 'of about strömventils 11 in mm showing the internal combustion engine according to Fig. 1, applied to the treatment belwinkel for two crankshaft revolutions. In addition, the cylinder pressure 14 is plotted over the crank angle. In the first crank angle section 0 to 180 °, which is denoted by 15 , the combustion or expansion takes place in cylinder 1 . In the second section 16 which extends to the TDC, the gas is pushed out, in the third section 17 the suction takes place and in the fourth section 18 to the TDC the compression takes place.

Wie ersichtlich, sind die Ventilerhebungen des Auslaßventiles und des Einlaßventiles etwa gleich groß und überschneiden sich bei 360° KW nur ganz wenig. Im KW-Bereich 19 zwischen etwa 60° und 100° wird das Überströmventil 11 von einem auf einer mit halber Motordrehzahl umlaufenden Nockenwelle sitzenden Nocken etwa 2 mm angehoben, wobei eine Verbindung zwischen Brenn­ raum 4 und Zwischenspeicher 9 entsteht. Dasselbe geschieht im KW-Bereich 20 zwischen 580° und 620° durch einen zweiten Noc­ ken. In der ersten Öffnungsperiode, vor dem Ende des Abschnit­ tes 15, wo noch ein Überdruck im Zylinder herrscht, strömt Gas aus dem Zylinder 1 in den Zwischenspeicher 9 ein. Umgekehrt strömt im Abschnitt 18, im KW-Bereich 20, das verdichtete Gas aus dem Zwischenspeicher 9 in den Brennraum 4, sodaß eine zu­ sätzliche Ladungsverdichtung unter Vermehrung des Zylinderin­ haltes stattfindet.As can be seen, the valve lifts of the exhaust valve and the intake valve are approximately the same size and overlap only slightly at 360 ° KW. In the KW range 19 between about 60 ° and 100 °, the overflow valve 11 is raised by a cam seated on a camshaft rotating at half the engine speed, about 2 mm, a connection between the combustion chamber 4 and the intermediate store 9 being created. The same happens in the KW range 20 between 580 ° and 620 ° by a second cam. In the first opening period, before the end of the section 15 , where there is still an overpressure in the cylinder, gas flows from the cylinder 1 into the intermediate store 9 . Conversely, in section 18 , in the KW area 20 , the compressed gas flows from the intermediate storage 9 into the combustion chamber 4 , so that an additional charge compression takes place with an increase in the cylinder content.

Das Überströmventil 11 kann auf verschiedene Weise (pneuma­ tisch, mechanisch, elektrisch, hydraulisch usw.) betätigt wer­ den.The overflow valve 11 can be actuated in various ways (pneumatic, mechanical, electrical, hydraulic, etc.).

Bei konstanten Steuerzeiten für das Überströmventil 11 ist der Druck im Zwischenspeicher 9 eine Funktion vom Motorbetriebszu­ stand. Je nach Last und Drehzahl ist nämlich der Zylinder­ druckverlauf in der Expansionsphase unterschiedlich.At constant control times for the overflow valve 11 , the pressure in the intermediate store 9 was a function of the engine operating condition. Depending on the load and speed, the cylinder pressure curve in the expansion phase is different.

Um diesem Phänomen bei Bedarf Rechnung zu tragen, kann im Rah­ men der Erfindung das Überströmventil 11 zum Zylinderdruckver­ lauf phasenverschiebbar betätigt werden. Es kann aber auch der Steuermechanismus für dieses Überströmventil 11 von der Last, der Drehzahl oder von Druck und Temperatur im Zylinder abhän­ gig gemacht werden.In order to take this phenomenon into account when required, the overflow valve 11 can be actuated in a phase-shifting manner for cylinder pressure control in the framework of the invention. But it can be done gig and the control mechanism for this relief valve 11 of the load, the speed or depen of pressure and temperature in the cylinder.

Ein einfaches mechanisches Ausführungsbeispiel einer vom Druck im Zylinder abhängigen Steuerung des Überströmventiles 11 ist in Fig. 3 dargestellt und in seiner Funktion in Fig. 4 näher erläutert. A simple mechanical exemplary embodiment of a control of the overflow valve 11 which is dependent on the pressure in the cylinder is shown in FIG. 3 and its function is explained in more detail in FIG. 4.

Das in Fig. 3 dargestellte Überströmventil 11 steuert den Ver­ bindungskanal 10 und ist als Tellerventil ausgebildet. Die wirksame Fläche des Ventiltellers 21 ist mit A bezeichnet. Das Überströmventil weist auf seinem dem Ventilteller ge­ genüberliegenden Ende einen hohlzylindrischen Ansatz 22 auf, der über seinen Zwischenboden 23 mit dem Schaft 24 des Über­ strömventils 11 fest verbunden ist. An der Unterseite des Zwi­ schenbodens 23 greift eine Schraubendruckfeder F 2 an, welche das Überströmventil 11 in Schließrichtung belastet.The overflow valve 11 shown in FIG. 3 controls the connection channel 10 and is designed as a poppet valve. The effective area of the valve plate 21 is designated A. The overflow valve has on its opposite end of the valve plate ge a hollow cylindrical projection 22 which is fixedly connected via its intermediate base 23 to the stem 24 of the overflow valve 11 . At the bottom of the inter mediate bottom 23 engages a helical compression spring F 2 , which loads the overflow valve 11 in the closing direction.

Über dem Überströmventil 11 befindet sich eine Nockenwelle 25, deren Achse 25′ die Achse 11′′ des Überströmventils 11 schnei­ det. Diese Nockenwelle 25 läuft mit halber Motordrehzahl um und weist zwei um etwa 180° versetzte Nocken 26 und 27 auf, von denen einer das Überströmen von Gas in den Zwischenspei­ cher 9 in der Expansionsphase und der andere das Einblasen des gespeicherten Gases in den Zylinder in der Verdichtungsphase steuert. Die Nocken 26 und 27 arbeiten mit einem Stößel 28 zu­ sammen, der ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet ist und durch die Schraubendruckfeder F 1, welche sich an der Oberseite des Zwischenbodens 23 abstützt, an die Nockenwelle 25 ange­ preßt wird und so mit dieser kraftschlüssig verbunden ist. Der maximale Hub des Stößels 28 gegenüber dem hohlzylindrischen Ansatz 22 ist mit H 1, der maximale Hub des hohlzylindrischen Ansatzes 22 gegenüber der Auflagefläche 29 der Feder F 2 ist mit H 2 bezeichnet.Above the relief valve 11 is a camshaft 25 , the axis 25 ', the axis 11 ''of the relief valve 11 schnei det. This camshaft 25 rotates at half the engine speed and has two cams 26 and 27 offset by approximately 180 °, one of which is the overflow of gas in the intermediate store 9 in the expansion phase and the other is the injection of the stored gas into the cylinder in the Compression phase controls. The cams 26 and 27 work together with a plunger 28 , which is also hollow-cylindrical and by the helical compression spring F 1 , which is supported on the top of the intermediate floor 23 , is pressed against the camshaft 25 and is thus positively connected to it. The maximum stroke of the plunger 28 with respect to the hollow cylindrical extension 22 is denoted by H 1 , the maximum stroke of the hollow cylindrical extension 22 with respect to the bearing surface 29 of the spring F 2 is denoted by H 2 .

Der Summenkraft aus Ventilkraft, bestimmt durch die Ventiltel­ lerfläche A und dem Druck p im Brennraum 4, sowie der Feder­ kraft F 2 wirkt die Federkraft F 1 entgegen, welche durch die Nocken 26 und 27 aus der gezeichneten Grundstellung heraus vergrößert wird.The total force from valve force, determined by the Ventiltel lerfläche A and the pressure p in the combustion chamber 4 , and the spring force F 2 counteracts the spring force F 1 , which is increased by the cams 26 and 27 from the basic position shown out.

Das Kräftediagramm enthält Fig. 4. Es sind hier die in Rich­ tung der Achse 11′′ des Überströmventiles 11 wirksamen Kräfte F über dem Hub H des Überströmventiles 11 bzw. der Zeit t aufge­ tragen. Ein gewünschter konstanter Zylinderdruckwert p bei Be­ ginn des Steuerventilhubes ergibt sich, wenn die Federkraft F 1 gleich der Summenkraft aus der dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechenden "Zylinderkraft F Z 1, FZ 2, ..." und der Federkraft F 2 wird. Das Steuerventil 11 öff­ net, wenn The force diagram contains Fig. 4. There are here in Rich direction of the axis 11 '' of the relief valve 11 forces F over the stroke H of the relief valve 11 or time t wear. A desired constant cylinder pressure value p at the start of the control valve stroke is obtained when the spring force F 1 is equal to the total force from the "cylinder force F Z 1 , FZ 2 , ..." corresponding to the respective operating state of the internal combustion engine and the spring force F 2 . The control valve 11 opens when

F₁ = F₂ + FZ₁
   = F₂ + FZ₂ usw. F ₁ = F ₂ + FZ ₁
= F ₂ + FZ ₂ etc.

ist. Die gewünschte konstante Öffnungskraft ist mit C bezeich­ net.is. The desired constant opening force is denoted by C.

Die Funktionsweise ist beispielsweise folgende: Aus der in Fig. 3 dargestellten Schließlage des Überströmventils 11 her­ aus wird die Spannung der Feder F 1 bei Drehung der Nockenwelle erhöht, sodaß das Überströmventil 11 bei einem bestimmten Zylinderdruck p öffnet. Bei Nachlassen der Federkraft F 1 in­ folge Weiterdrehung der Nockenwelle 25 überwiegt wiederum die "Zylinderkraft" und das Überströmventil 11 wird wieder ge­ schlossen. Bei höheren Lasten kann ohne weiteres erreicht wer­ den, daß dieses Überströmventil 11 nicht öffnet, weil der Druck p den hiefür notwendigen geringen Wert nicht erreicht. Das Öffnen und Schließen des Überströmventils 11 in den durch die beiden Nocken 26 und 27 bestimmten Punkten ist also abhän­ gig vom Druck p im Brennraum 4 und somit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine.The mode of operation is, for example, as follows: from the closed position of the overflow valve 11 shown in FIG. 3, the tension of the spring F 1 is increased when the camshaft rotates, so that the overflow valve 11 opens at a specific cylinder pressure p . When the spring force F 1 diminishes as a result of further rotation of the camshaft 25 , the “cylinder force” in turn predominates and the overflow valve 11 is closed again. At higher loads it can be easily achieved that the overflow valve 11 does not open because the pressure p does not reach the required low value. The opening and closing of the overflow valve 11 in the points determined by the two cams 26 and 27 is therefore dependent on the pressure p in the combustion chamber 4 and thus on the operating state of the internal combustion engine.

Dabei sind für beide durch die Nocken 26 und 27 gesteuerten Öffnungsphasen des Überströmventils 11 prinzipiell folgende Hubverläufe denkbar:In principle, the following stroke profiles are conceivable for both opening phases of the overflow valve 11 controlled by the cams 26 and 27 :

  • 1. Bei einem Nockenhub kleiner H 1 wird die Öffnung des Über­ strömventils lediglich durch den Zylinderdruck p + Feder F 1 bestimmt und kann für bestimmte Betriebszustände - beispiels­ weise im Vollastbetrieb - überhaupt entfallen.1. In a cam lift smaller H 1 is p strömventils the opening of the via only by the cylinder pressure + spring F 1 and may be determined for specific operating conditions - example, in full-load operation - even eliminated.
  • 2. Bei einem Nockenhub zwischen H 1 und H 1 + H 2 erfolgt in je­ dem Fall zu einem bestimmten von der Nockenkontur vorgegebenen Zeitpunkt eine Öffnung des Überströmventils 11. Dieser erzwun­ genen Öffnung kann jedoch - abhängig vom jeweils herrschenden Zylinderdruck p eine vom Zylinderdruck gesteuerte Öffnung vor­ ausgehen und/oder nachfolgen.2. In the case of a cam stroke between H 1 and H 1 + H 2 , the overflow valve 11 is opened in each case at a specific point in time specified by the cam contour. However, this forced opening can - depending on the prevailing cylinder pressure p - an opening controlled by the cylinder pressure start and / or follow.
  • 3. Schließlich ist es auch denkbar, asymmetrische Nocken 26 und 27 auszubilden, welche sich sowohl in ihrer Kontur als auch in ihrem Nockenhub unterscheiden um unterschiedliche Druckverhältnisse während dem Überströmen der Gase in den Zwi­ schenspeicher und deren Einblasen in den Zylinder durch unter­ schiedliche Öffnungszeiten ausgleichen zu können.3. Finally, it is also conceivable to form asymmetrical cams 26 and 27 , which differ both in their contour and in their cam stroke to compensate for different pressure conditions during the overflow of the gases in the intermediate storage and their blowing into the cylinder by different opening times to be able to.

Das in Fig. 5 dargestellte Verfahren unterscheidet sich von jenem nach Fig. 2 dadurch, daß das Auslaßventil 8 nurmehr z.B. 90% des Gesamthubes geöffnet und dann sehr schnell bis auf einen Hub von z.B. 10% geschlossen wird. Aufgrund der Aus­ schiebewirkung des Kolbens 2 der Brennkraftmaschine wird ein Druck p im Zylinder 1 aufgebaut. Dieser wird in den Zwischen­ speicher 9 übergeschoben. Auch in diesem Falle ist ein Über­ strömventil 11 vorhanden, welches aber im Vergleich zum Ver­ fahren nach Fig. 2 den Einlaß in den Zwischenspeicher we­ sentlich später steuert, nämlich zwischen 240 und 280° KW. Der KW-Bereich für das Einströmen in den Zwischenspeicher ist mit 29 bezeichnet. Vom Beginn der Überströmung bei 240° KW an weist die Zylinderdruckkurve 14 einen leichten Anstieg auf, weil der noch nicht ausgeschobene Ladungsteil wieder etwas komprimiert wird. Das Überströmen zum Zwischenbehälter wird wiederum von einer Nockenwelle gesteuert, analog wie bei der Ausführung nach Fig. 2. Auch das Überströmen vom Zwischenbe­ hälter 9 zum Zylinder während des Ansaugtaktes muß von einem Nocken gesteuert werden, analog wie in Fig. 2 dargestellt.The method shown in FIG. 5 differs from that according to FIG. 2 in that the outlet valve 8 is only opened, for example, 90% of the total stroke and then closed very quickly to a stroke of, for example, 10%. Due to the pushing action of the piston 2 of the internal combustion engine, a pressure p is built up in the cylinder 1 . This is pushed into the buffer 9 . In this case too, an overflow valve 11 is present, which, however, controls the inlet into the intermediate store considerably later, in comparison to the process according to FIG. 2, namely between 240 and 280 ° KW. The KW range for the inflow into the buffer is designated 29 . From the beginning of the overflow at 240 ° KW, the cylinder pressure curve 14 shows a slight increase because the loading part which has not yet been pushed out is compressed again somewhat. The overflow to the intermediate container is in turn controlled by a camshaft, analogously to the embodiment according to FIG. 2. Also the overflow from the intermediate container 9 to the cylinder during the intake stroke must be controlled by a cam, analogously to that shown in FIG. 2.

Für einen Dieselmotor mit einem Zylinderhubvolumen von 0.53 1 wurde der Effekt einer derartigen internen Abgasrückführung thermodynamisch berechnet. Damit ergaben sich für einen Teil­ lastpunkt von p mi = 3.48 bar bei 1300 U/min.The effect of such an internal exhaust gas recirculation was calculated thermodynamically for a diesel engine with a cylinder displacement of 0.53 1. This resulted in a partial load point of p mi = 3.48 bar at 1300 rpm.

Es gilt, daß mit dem abgesenkten geometrischen Ver­ dichtungsverhältnis von 16 : 1 in der Teillast mit interner Abgasrückführung das gleiche effektive Verdichtungsverhältnis von 20.5:1 gefahren wird, wie für den Standardausgangspunkt. Die Ladungstemperatur steigt auf 1155° K gegenüber 1036° K was eine Zündverzugsverkürzung um 1.3° KW von 5.4 auf 4.1° KW ent­ spricht. Richtung Nennleistung kann ohne interner Abgasrück­ führung mit dem geometrischen Verdichtungsverhältnis von 16:1 gefahren werden.It is true that with the lowered geometric ver sealing ratio of 16: 1 in partial load with internal Exhaust gas recirculation has the same effective compression ratio from 20.5: 1, as for the standard starting point. The charge temperature rises to 1155 ° K compared to 1036 ° K an ignition delay reduction of 1.3 ° KW from 5.4 to 4.1 ° KW speaks. Direction of nominal power can be achieved without an internal exhaust gas return leadership with the geometric compression ratio of Be driven 16: 1.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei je­ dem Zylinder in einem vorbestimmten Drehwinkelbereich der Kurbelwelle Gas entnommen wird, dieses Gas einem Zwi­ schenspeicher zugeführt und sodann in einem anderen Dreh­ winkelbereich der Kurbelwelle dem Zylinder wieder zuge­ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas dem Zy­ linder nach Brennende entnommen und aus dem Zwischenspei­ cher vor Beginn der Kompression wieder zugeführt wird.1. A method of operating an internal combustion engine, wherein gas is taken from the cylinder in a predetermined angle of rotation range of the crankshaft, this gas is supplied to an intermediate storage and then leads to the cylinder again in another angle of rotation range of the crankshaft, characterized in that the gas removed from the cylinder after the end of the burning and fed back from the intermediate storage tank before the start of the compression. 2. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil der Brennkraftmaschine nur auf einen Teil, z.B. 90% vom mög­ lichen Gesamthub geöffnet und dann sehr schnell bis auf einen Hub von z.B. 10% geschlossen wird, wobei im Zylin­ der der Brennkraftmaschine komprimiertes Gas über ein über die Nockenwelle betätigtes Steuerventil in den Zwischenbe­ hälter übergeschoben wird und die Rückführung in den Zy­ linder vor Beginn der Kompression über das Steuerventil erfolgt.2. Method for operating an internal combustion engine according to An saying 1, characterized in that the outlet valve of the Internal combustion engine only on one part, e.g. 90% of possible open and then very quickly up to a stroke of e.g. 10% is closed, in the Zylin the compressed gas of the internal combustion engine via a the camshaft-operated control valve in the intermediate area is pushed over and the return to the Zy linder before the start of compression via the control valve he follows. 3. Brennkraftmaschine zur Ausübung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Zwischenbehälters (9) weniger als 50%, vorzugsweise 15 bis 30% des Hubvolumens des Zylinders (1) beträgt.3. Internal combustion engine to carry out the method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the intermediate container ( 9 ) is less than 50%, preferably 15 to 30% of the stroke volume of the cylinder ( 1 ). 4. Brennkraftmaschine zur Ausübung des Verfahrens nach An­ spruch 1 und nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinder (1) und dem Zwischenspeicher (9) ein Verbindungskanal (10) vorgesehen ist, der mittels eines in ihm angeordneten Überströmventiles (11) in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebskenngröße der Brenn­ kraftmaschine steuerbar ist.4. Internal combustion engine for performing the method according to claim 1 and according to claim 3, characterized in that between the cylinder ( 1 ) and the intermediate storage ( 9 ) a connecting channel ( 10 ) is provided, which is arranged by means of an overflow valve ( 11 ) is controllable as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Betriebskenngröße die Last und/oder die Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine ist.5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized net that the operating parameter, the load and / or the rotation number of the internal combustion engine is. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betriebskenngröße Druck und/oder Tempe­ ratur im Brennraum (4) der Brennkraftmaschine sind.6. Internal combustion engine according to claim 4 or 5, characterized in that the operating parameter pressure and / or temperature in the combustion chamber ( 4 ) of the internal combustion engine. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigung des Überströmventiles (11) zum Verlauf des Druckes im Zylinder (1) phasenverschiebbar ist.7. Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the actuation of the overflow valve ( 11 ) for the course of the pressure in the cylinder ( 1 ) is phase shiftable.
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