DE4236719A1

DE4236719A1 - Controlling output and power characteristic of IC engines - enriching air intake with oxygen@ supplied from reservoir of capacity comparable with fuel tank.

Info

Publication number: DE4236719A1
Application number: DE4236719A
Authority: DE
Inventors: Andrej Dr Jordanov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1993-05-19

Abstract

The addn. of pure oxygen to the fuel/air mixt. permits an increase in the amt. of fuel supplied for a stoichiometric mixt. with consequent increase in the rate of liberation of chemical energy. In engines with controlled catalytic converters a temporary over-boost can be achieved, e.g. by kickdown or as a substitute for normal automatic transmission. USE/ADVANTAGE - Esp. in motor vehicle engines, a fivefold increase in max. useful output is theoretically attainable with instantaneous power and torque freely adjustable within that range and in very short times under electronic controlù

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Leistungs- und Kraft charakteristika von Verbrennungsmotoren.The invention relates to a method for controlling the power and force characteristics of internal combustion engines.

Prinzipiell gesehen kann die Erhöhung der Nutzleistung von Verbrennungsmotoren das Ergebnis eines höheren Kraftstoffverbrauchs sein oder aus einer rationelleren Nutzung der üblichen Menge Kraftstoffenergie resultieren. Diese zwei Seiten der Umwandlung der chemischen Energie eines Brennstoffes in mechanische Leistung des Motors werden in der Praxis immer weiter vervollkommnet.In principle, the increase in the useful output of internal combustion engines can be the result of higher fuel consumption or a more rational one Use of the usual amount of fuel energy results. These two sides of the Converting the chemical energy of a fuel into mechanical power of the engine are constantly being perfected in practice.

Die Optimierung des Verbrennungsprozesses wird durch spezielle Formen des Brennraumes, durch Optimierung der Position der Zündkerze oder durch Wirbe lung des Kraftstoff-Luft-Gemisches praktiziert. Gegenwärtig ist diesbezüglich, vom chemie-energetischen Standpunkt gesehen, ein Optimum erreicht - die gesamte in den Hubraum eingeführte Brennstoffmenge wird verbrannt. Das ist u. a. eine der Voraussetzungen für die effektive Arbeit des Abgaskatalysators.The optimization of the combustion process is achieved through special forms of Combustion chamber, by optimizing the position of the spark plug or by swirls practiced the fuel-air mixture. In this regard, from Seen chemical-energetic point of view, reached an optimum - the whole in the amount of fuel introduced is burned. That is u. a. one of the Requirements for the effective work of the catalytic converter.

Akustisch abgestimmte und umstellbare Ansaug- oder Auslaufkanäle, Vielventil technik und verschiedene Arten von Aufladung sind Verfahren, die in den Brenn raum eine größere Menge Kraftstoff-Luft-Gemisch bringen, bzw. auch dazu beitra gen, mehr Energie freizusetzen.Acoustically coordinated and convertible intake or outlet channels, multi-valve Technology and various types of charging are processes that are used in the burning process bring a larger amount of fuel-air mixture, or contribute to it release more energy.

All diese Verfahren erhöhen die Nutzleistung des Verbrennungsmotors, bleiben je doch ihrem Wesen nach durch die chemische Zusammensetzung der Luft be schränkt und erlauben bezüglich der Dynamik der Reaktion beim Gasgeben noch weitere Verbesserungen.All of these methods increase the useful output of the internal combustion engine, but remain but by its nature by the chemical composition of the air limits and still allow regarding the dynamics of the reaction when accelerating further improvements.

Mit dem Ziel, die Prozesse so zu modifizieren, daß bei Notwendigkeit eine erhöhte Menge chemischer Energie im Brennraum freigesetzt werden kann, soll das erfin dungsgemäße Verfahren einen prinzipiell anderen Modus der Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entwickeln. Dieser soll eine mehrfache Erhöhung der vom Verbrennungsmotor erreichbaren maximalen Nutzleistung liefern. Dabei soll die momentane Leistung, vor allem aber das Drehmoment, in den Grenzen zwi schen konventionellem Wert und dem maximalen erreichbaren Wert frei einstellbar bleiben. Die Zeit für das Einstellen soll sehr kurz gehalten werden.With the aim of modifying the processes so that if necessary an increased The amount of chemical energy that can be released in the combustion chamber is to be invented Process according to the invention a fundamentally different mode of processing the Develop a fuel-air mixture. This is said to be a multiple increase in deliver maximum usable power achievable by the internal combustion engine. In doing so the current output, but above all the torque, in the limits between conventional value and the maximum achievable value freely adjustable stay. The time for setting should be kept very short.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Erhöhung der Leistung und des Drehmoments dadurch erreicht, daß zu der Luft, die für die Herstellung des Kraftstoff-Luft-Gemisches notwendig ist, Sauerstoff hinzugeführt wird. Die Ausgangskonzentration von etwa 20% Sauerstoff in der Luft kann so theoretisch auf fast 100% gebracht werden. Diese erhöhte Sauerstoffkonzentration setzt eine Erhöhung der Kraftstoffmenge im stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Gemisch vor aus. Beim Verbrennen dieses Gemisches, das durch einen erhöhten Heizwert ge kennzeichnet ist, wird eine entsprechend größere Menge chemischer Energie aus dem Ausgangshubraum freigesetzt. Als eine erste wesentliche Folge davon wird das Drehmoment, bzw. die mechanische Leistung erhöht. Diese Umschaltung von konventioneller auf erhöhte Energieabgabe erfolgt innerhalb einer sehr kurzen Zeit, für die nur das Ansprechen der Einspritzsysteme für Sauerstoff und Zusatzbrenn stoff maßgebend ist. Die momentan erreichte Drehzahl spielt dabei eine unter geordnete Rolle.According to the inventive method, the increase in performance and the torque achieved by adding to the air used for the manufacture of the fuel-air mixture is necessary, oxygen is added. The Initial concentration of about 20% oxygen in the air can theoretically brought to almost 100%. This increased oxygen concentration sets one Increase in the amount of fuel in the stoichiometric fuel-air mixture out. When burning this mixture, which is due to an increased calorific value is marked, a correspondingly larger amount of chemical energy is emitted released the original displacement. As a first essential consequence of this the torque or the mechanical power increases. This switching from conventional to increased energy delivery takes place within a very short time, for which only the response of the injection systems for oxygen and additional combustion material is decisive. The currently reached speed plays an under ordered role.

Eine kurzzeitige mäßige Erhöhung der abgegebenen mechanischen Leistung (over boost) ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für KFZ-Motoren mit geregel tem Katalysator auch ohne spezielle Vorbereitung möglich. Wenn in die Luftein saugleitung des Motors ein kleiner Zusatzstrom Sauerstoff eingeblasen wird, erhöht die Elektronik der Lambda-Sonde die Zufuhr des Kraftstoffs und realisiert da durch die in der Erfindung beschriebenen Bedingungen. A brief, moderate increase in the mechanical power output (over boost) is regulated according to the inventive method for motor vehicle engines catalytic converter also possible without special preparation. When in the air suction line of the motor, a small additional flow of oxygen is injected, increased the electronics of the lambda probe supply the fuel and implement it there by the conditions described in the invention.

Unabhängig vom Typ des Motors ist es zwecks Beschränkung des Sauerstoffver brauchs vorteilhaft, das Einblasen nicht auf Dauer zu betreiben. Eine Möglichkeit ist, das Sauerstoffsystem nur beim intensiven Beschleunigen einzuschalten - z. B. beim Ansprechen der Kickdownautomatik oder anstatt dieser Automatik.Regardless of the type of engine, it is used to limit the oxygen consumption need advantageous not to operate the blowing permanently. A possibility is to switch on the oxygen system only when accelerating intensely - e.g. B. when the automatic kickdown is activated or instead of this automatic.

Wird eine ausreichend große Reserve von Sauerstoff im KFZ mitgeführt, ist es möglich, das Verfahren auf Dauer zu benutzen. Somit wird die Abhängigkeit der momentan erreichten Leistung und des Drehmoments von der Drehzahl nicht ein deutig - es tritt noch die Abhängigkeit vom zugeführten Sauerstoff hinzu. So ent steht die Möglichkeit, den Motor derart zu steuern, daß in bestimmten Grenzen die Abhängigkeit seines Drehmoments von der laufenden Drehzahl aufgehoben wird. Als eine der Folgen davon wird die Zahl der notwendigen Kraftübersetzungen des Automobils reduziert, im Idealfall bis 1.If a sufficiently large reserve of oxygen is carried in the vehicle, it is possible to use the procedure permanently. Thus the dependency of the power and torque currently not reached by speed clear - there is also a dependency on the oxygen supplied. So ent there is the possibility to control the motor in such a way that the Dependence of its torque on the running speed is canceled. One of the consequences of this is the number of force translations required Automobile reduced, ideally to 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert die Leistungs- und Kraftcharakteristi ka von Verbrennungsmotoren.The method according to the invention improves the performance and force characteristics ka of internal combustion engines.

Das Verfahren findet dort Anwendung, wo vom konventionellen Verbrennungsmo tor eine erhöhte Leistung und eine verbesserte Dynamik bei erhaltener Kompakt heit des Motors gefordert werden.The process is used wherever conventional combustion engines Tor increased performance and improved dynamics while maintaining compact of the engine.

Es erlaubt theoretisch eine fünffache Erhöhung der vom Verbrennungsmotor gelie ferten maximalen Nutzleistung. Dabei kann die momentane Leistung bzw. das Drehmoment in den Grenzen zwischen konventionellem Wert und dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren maximal erreichbaren Wert frei eingestellt werden. Die Zeit für das Einstellen kann sehr kurz gehalten werden, weil für sie im wesent lichen die Ansprechzeit der verwendeten elektronischen Steuersysteme maßgebend ist.Theoretically, it allows a five-fold increase in the internal combustion engine fers maximum useful output. The current performance or the Torque in the boundaries between the conventional value and that after the maximum achievable value according to the invention can be freely set. The time for hiring can be kept very short because for them essentially the response time of the electronic control systems used is decisive is.

Claims

1. A method for controlling the performance and power characteristics of combus- tion engines, characterized in that the increase in the calorific value of the fuel-air mixture achieved by adding oxygen to the intake air and a subsequent adjustment of the amount of fuel to this enriched with oxygen Air is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that in particular Series engines for motor vehicles when the mechanical and chemical load on the Components of the internal combustion engine should be limited and measures for the economical consumption of the oxygen supply can be taken, the modifi adorned procedure only used as an over boost with intensive acceleration will, e.g. B. only when the automatic kickdown is activated or as a replacement Automatic.

3. The method according to claim 1, characterized in that in particular Automotive engines with improved mechanical stability and corrosion constancy of their components and under the condition that the oxygen supply for a distance sufficient that is comparable to that through the fuel supply left centered distance, the dependence of the torque on the running rotation number is canceled by the continuously controlled injection of oxygen and improves the running culture of the engine and the number of necessary power ratios is reduced.

4. The method according to claim 1, characterized in that in particular Automotive engines with turbocharging by modifying the composition of the fuel-air mixture also the dynamic characteristics of the engine are accordingly well preserved at low engine speeds.