DE4305468C2

DE4305468C2 - Arbeitsverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4305468C2
Application number: DE4305468A
Authority: DE
Inventors: Herbert Heitland; Krzysztof Wislocki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2013-02-24
Also published as: US5505172A; DE4305468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für einen Verbrennungsmotor, bei welchem im Zylinder 1 befindliche Restabgase verdichtet werden und in die verdichteten Restabgase ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch eingebracht und gezündet wird, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch und die Restabgase expandieren und die Abgase teilweise ausgelassen werden. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des Motors im Teillastbereich zu erhöhen und die Schadstoffemissionen abzusenken. DOLLAR A Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Auslassen der Abgase derart erfolgt, daß die je Zyklus ausgelassene Abgasmenge der Abgasmenge entspricht, welche durch die Verbrennung des im folgenden Zyklus in den Zylinder 1 eingebrachten Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch in eine zentral, begrenzte Zone 7 des Brennraumes innerhalb der Restabgase eingebracht wird, wobei ein das brennbare Kraftstoff-Luft-Gemisch umgebender Restabgasmantel erzeugt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Heutige Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge weisen, bedingt durch ihr Arbeitsverfahren, eine Anzahl von Nachtei len auf. Insbesondere Ottomotoren mit Leistungsregelung durch Drosselung haben niedrige Teillastwirkungsgrade auf grund der Ladungswechselverluste. Durch die hohen maximalen Verbrennungsdrücke und -temperaturen, auch im Teillastbe reich, entsteht sowohl bei Otto- als auch bei Dieselmotoren ein hoher Stickoxidanteil im Abgas. Bei modernen Dieselmoto ren werden Stickoxidemissionen schon durch Abgasrückführung reduziert. Das Ausschieben der Abgase aus dem Brennraum und das Rückführen der Abgase in den Brennraum erzeugt zusätzli che Strömungsverluste. Das Verbrennen des in dem gesamten Brennraum befindlichen Luft-Kraftstoffgemisches entlang einer dünnen flächenförmigen Verbrennungsfront (Flame Transversing the Charge = FTC) verläuft häufig unvollstän dig, woraus wiederum Wirkungsgradverluste und unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den Abgasen resultieren. Häufig er lischt die Flamme auch in der Nähe der Kolben- oder Zylin derwand vorzeitig (Wandeffekt), wodurch sich erneut der Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe erhöht. Die Kohlen wasserstoffe müssen mittels eines Oxidationskatalysators nachbehandelt werden. Weiterhin sind heutige Motoren jeweils auf einen bestimmten, im allgemeinen begrenzt verfügbaren fossilen Brennstoff ausgelegt und daher nicht für den Ein satz alternativer Brennstoffe geeignet.

Die DE-PS 246 607 offenbart beispielsweise ein Ar beitsverfahren, bei dem zur Vermeidung von Flamm-Rückschlä gen aus dem Brennraum ein nicht näher bezeichneter Restgas teil vor der Gemischzufuhr in dem Zylinder verbleibt. Eine Wirkungsgraderhöhung oder Schadstoffreduzierung wird durch dieses Verfahren nicht erzielt. Weitere Teilaspekte des oben beschriebenen Arbeitsverfahrens sind in der DE-PS 395 989 und der US-PS 4,872,433 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Arbeitsverfahren für einen Zweitakt-Verbrennungsmotor zu schaffen, der die ge nannten Nachteile bekannter Motoren reduziert oder besei tigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach der Expansion der Zylinderladung wird lediglich dieje nige Abgasmenge aus dem Zylinder ausgelassen, welche im folgenden Zyklus durch die Verbrennung des in den Zylinder eingebrachten Luft-Kraftstoffgemisches entsteht. Durch das selektive Auslassen der unbedingt notwendigen Abgasmenge reduzieren sich im Teillastbereich die Strömungsverluste. Eine Reduktion der Strömungsverluste ist selbst im Vergleich zu ungedrosselten Dieselmotoren festzustellen, da bei diesen immer die gesamte Zylinderladung ausgestoßen wird.

Weiterhin verbleiben im Zylinder nach dem Auslaßvorgang Restabgase, welche komprimiert werden. In diese Restabgase wird ein brennbares Luft-Kraftstoffgemisch eingebracht, wobei dessen Vermischung mit den Restabgasen minimiert wird, um eine vollständige Durchbrennung des Gemisches nach der Zündung zu gewährleisten. Die beim Zünden des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches freigesetzte Wärme wird sowohl dem Gemisch als auch dem Restabgasmantel zugeführt, so daß der gesamte Druck- und Temperaturanstieg innerhalb des Brenn raumes geringer ist als bei einer reinen Gemischladung des Brennraumes. Hierdurch wird die Entstehung von Stickoxiden reduziert und kann bei entsprechendem Gemisch/Restabgas- Verhältnis ganz unterdrückt werden.

Die Leistungsregelung geschieht bei dem erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren ausschließlich durch die Menge des einge brachten Luft-Kraftstoffgemisches ohne Drosselung. Die aus dem Zylinder auszulassende Abgasmenge ist das Abgasvolumen, welches die Verbrennungsprodukte des Luft-Kraftstoffgemi sches bei Auslaßtemperatur und -druck haben. Da auch Aus laßtemperatur und -druck gewissen lastabhängigen Schwankun gen unterworfen sind, kann das theoretisch auszulassende Abgasvolumen von der tatsächlich ausgelassenen Abgasmenge kurzzeitig abweichen. Diese Abweichungen sind unerheblich, solange über die gesamte Betriebsdauer die Massenbilanz im Zylinder gleich Null ist. Die Steuerung des kontrollierten Auslassens der bestimmten Abgasmenge kann durch Absperrorga ne in den Auslaßkanälen erfolgen, welche durch eine geeigne te Meßeinrichtung, ähnlich der bekannten Kennfeld-Motor steuerungen gesteuert sind, erfolgen.

Dadurch, daß das Luft-Kraftstoffgemisch während der Ver brennung von den kalten Kolben- und Zylinderwänden getrennt ist, erlischt die Flamme nicht an den Wänden, und es ent stehen weniger unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Weiterhin dämpfen die Restabgase die Schallübertragung aus der Ver brennungszone auf die Zylinder- und Kolbenwand, so daß die Geräuschentwicklung reduziert wird. Durch das Einbringen des brennbaren Luft-Kraftstoffgemisches in den relativ heißen, mit Restabgasen gefüllten Brennraum, eignet sich das erfin dungsgemäße Arbeitsverfahren hervorragend zum Selbstzün dungsbetrieb und zur Verwendung unterschiedlicher Brenn stoffe (Vielstoff-Fähigkeit).

Bevorzugt verläuft die Expansion der Zylinderladung derart, daß sich die brennenden Gase wenig mit den im unten und außen liegenden Bereich des Brennraums befindlichen Rest abgasen vermischen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die frisch verbrannten Gase beim nächsten Arbeitstakt im Zylin der verweilen, während nur die älteren Restabgase beim Ladungswechsel ausgelassen werden. Durch das Verweilen der Abgase während eines weiteren Arbeitszyklus im Brennraum werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe nachoxidiert, und im Abgas enthaltene Stickoxid-Moleküle können, in Abhängigkeit von dem Temperatur- und Druckverlauf, zurückgebildet werden.

Für das Minimieren der Vermischung von Luft-Kraft stoffgemisch mit den Restabgasen sowie die Expansion der Zylinderladung mit minimaler Vermischung der brennenden Gase mit den Restabgasen werden zwei Lösungen vorgeschlagen, nämlich das Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 2 und das Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 3.

Bei dem Arbeitsverfahren gemäß Anspruch 2 erfolgt die Tren nung von Gemisch und Restabgasen auf strömungstechnischer Weise durch Drallerzeugung, ähnlich den Gemischschichtungs verfahren bei bekannten Schichtlademotoren. Hierzu strömen die ausgelassenen Abgase im wesentlichen tangential aus dem Zylinder, so daß in den verbleibenden Restabgasen eine Drallströmung erzeugt wird. Das Luft-Kraftstoffgemisch wird zentral in diese Drallströmung eingebracht und wird nur langsam durch die Reibungskräfte an der Trennfläche zwischen der Gemischladung und den Restabgasen in eine Drehbewegung versetzt. Die Restabgase verweilen aufgrund der Zentrifugal kräfte hauptsächlich im äußeren Bereich des Brennraumes. Auch nach der Verbrennung bleibt aufgrund des größeren Dralls der Restabgase deren Konzentration in der Nähe der Zylinderwände hoch, und die Verbrennungsprodukte verweilen während der Expansion im wesentlichen in dem Bereich nahe der Brennraumachse. So wird gewährleistet, daß beim Aus lassen hauptsächlich die Restabgase ausgelassen werden und die Verbrennungsprodukte für einen weiteren Arbeitstakt im Brennraum verweilen. Durch eine muldenförmige Ausbildung des Kolbenbodens, wobei der Randbereich des Kolbens mit der Innenwandung des Zylinderkopfes bei OT-Stellung (oberer Totpunkt) einen engen Spalt bildet, läßt sich durch das Herausdrücken der Restabgase aus diesem Randbereich die Drehgeschwindigkeit der Drallströmung erhöhen (Quensch- Effekt).

Bei dem Arbeitsverfahren nach Anspruch 3 wird das Luft- Kraftstoffgemisch räumlich von den im Zylinder befindlichen Restabgasen getrennt. Hierzu wird es in einen im oberen Bereich des Zylinders angeordneten Vorbrennraum eingebracht, wobei die Restabgase von dem Luft-Kraftstoffgemisch durch eine Öffnung axial nach unten aus dem Vorbrennraum heraus in den restlichen Brennraum geschoben werden. Bei der Verbren nung treten die Verbrennungsprodukte ebenfalls aus dieser unteren Öffnung axial aus und strömen in eine Mulde im Kolbenboden, welche den Vorbrennraum in der OT-Stellung umfaßt. Anschließend strömen die Verbrennungsprodukte ent lang der Kolbenkontur zu den Auslaßkanälen in der Zylin derwand. Die Vermischung von den Verbrennungsprodukten mit den Restabgasen ist hierbei ebenfalls recht gering, so daß das ausgelassene Abgas im wesentlichen aus Restabgasen besteht und die Verbrennungsprodukte für einen weiteren Arbeitszyklus im Brennraum verweilen.

Für das Einbringen des Luft-Kraftstoffgemisches bieten sich mehrere Verfahren an. Ähnlich dem Dieselverfahren kann zuerst eine bestimmte Luftmenge in die begrenzte Zone des Brennraumes eingebracht werden, in die anschließend eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Alternativ kann der Kraftstoff mit Druckluft zusammen in die begrenzte Zone des Brennraumes eingeblasen werden. Bei einem bevorzugten Ar beitsverfahren wird zuerst eine bestimmte Luftmenge in die begrenzte Zone des Brennraumes eingeblasen und der Kraft stoff in einen kleinen Vormischraum eingespritzt, in dem er mit dort eingebrachter Luft ein fettes Luft-Kraftstoffge misch bildet, welches sich an den Wänden des Vormischraumes aufwärmt, so daß erste Reaktionen stattfinden. Dieses rea gierende Gemisch wird mittels Druckluft in die in der be grenzten Zone des Brennraumes eingebrachte Luft eingeblasen, so daß sich die bei der Reaktion entstehenden Radikale gleichmäßig in der begrenzten Zone verteilen. Anschließend wird durch Selbst- oder Fremdzündung eine sogenannte turbu lente Strahlverbrennung (Pulst Jet Combustion = PJC) in Gang setzen. Ähnliche Einblassysteme, zum Beispiel das sogenannte PJC-Generator-System oder der Pulst Air-Blast Atomizer sind in der Schrift "The Future of Combustion in Engines", Inter national Conference on Combustion in Engines, I. Mech. E, London 1992, beschrieben. Hier ist auch ausgeführt, daß die PJC-Verbrennung eine sehr viel intensivere Verbrennung des Gemisches und daher geringere Schadstoffkonzentrationen zur Folge hat. Die bei der PJC-Verbrennung auftretenden Druck spitzen werden durch den die brennbaren Gase umgebenden Restabgasmantel gedämpft auf die Zylinderwandung und auf den Kolbenboden übertragen.

Zweitakt-Verbrennungsmotoren, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten können, werden nachfolgend beschrieben. Zur Gemisch-Restabgastrennung ist der Motor mit im unteren Bereich der Zylinderwand angeordneten, im wesentlichen tangential abführenden Auslaßkanälen und einer Einbring vorrichtung für das Luft-Kraftstoffgemisch im zentralen Bereich des Zylinderkopfes versehen, wobei in den Auslaßka nälen ein steuerbares Absperrorgan angeordnet ist. Die Ein bringvorrichtung für das Luft-Kraftstoffgemisch ist vorzugs weise eine Einblasdüse zur Erzeugung einer PJC-Verbrennung. Durch einen mit einer Mulde versehenen Kolben wird der Drall in der Zylinderladung durch den Quensch-Effekt erhöht.

Der Zweitakt-Verbrennungsmotor für die Durchführung des Arbeitsverfahrens nach Anspruch 3 weist einen im mittleren Bereich des Zylinderkopfes angeordneten Vorbrennraum mit einer axial nach unten verlaufenden Austrittsöffnung auf, in den ein Luftzuführkanal und eine Kraftstoffzuführvorrichtung münden. Der Kolben ist mit einer Kolbenmulde versehen, welche den Vorbrennraum in OT-Stellung des Kolbens umgreift. Die seitliche Kolbenmuldenwand weist einen Abstand zur Zylinderwand auf und deckt in UT-Stellung des Kolbens die Auslaßkanäle zumindest teilweise ab. Hierdurch wird verhin dert, daß bei der Expansion die Verbrennungsprodukte direkt zur Zylinderwand strömen. Zur Steuerung des kontrollierten Auslassens der bestimmten Abgasmenge ist in den Auslaßkanä len ein steuerbares Absperrorgan angeordnet. Dieses Absperr organ kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Drehschie ber sein, dessen Drehwinkel bezüglich der Kurbelwelle ver änderbar ist. Der Drehwinkel kann so versetzt sein, daß der Drehschieber bei offenen Auslaßkanälen nur während eines kurzen Zeitraumes offen ist und so bei Teillast nur eine geringe Abgasmenge ausgelassen wird. Ist die Öffnung des Drehschiebers mit der Öffnung der Auslaßkanäle synchroni siert, so wird die maximale Abgasmenge ausgelassen und der Motor läuft auf Vollast.

Alternativ eignet sich natürlich jedes andere elektronisch steuerbare Ventil, welches über ein Motorkennfeld in Ab hängigkeit von dem Betriebspunkt die ausströmende Abgasmenge regelt. Eine letzte Wirkungsgradverbesserung läßt sich dadurch erreichen, daß die den Brennraum begrenzenden Flä chen, insbesondere Kolben- und Zylinderwände, aus wärmei solierenden Werkstoffen bestehen oder zumindest damit be schichtet sind. Hierfür eignen sich vorzugsweise keramische Werkstoffe.

In der folgenden Zeichnungsbeschreibung werden zwei Aus führungsbeispiele eines Motors zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 bis 3 die schematische Darstellung eines Zweitakt- Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 8 in Seitenansicht (a) und Draufsicht (b) im Schnitt bei verschiedenen Kolbenstellungen und

Fig. 4 bis 7 die schematische Darstellung eines Zwei takt-Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 11 in geschnittener Seitenansicht bei verschiedenen Drehwinkeln der Kurbelwelle.

In den Fig. 1 bis 3 ist der Zylinder 1 und der Kolben 2 des Zweitakt-Verbrennungsmotors schematisch dargestellt. In den Zylinder 1 münden im unteren Bereich des Brennraumes die Auslaßkanäle 3 tangential ein. Die sich an die Auslaßkanäle 3 anschließenden steuerbaren Absperrorgane sind in diesen Figuren nicht dargestellt. Im zentralen Bereich des Zylin derkopfes 4 ist die Einbringvorrichtung 5 für das Luft- Kraftstoffgemisch schematisch dargestellt. Sie kann zum Beispiel aus einer ventilgesteuerten Druckluftzuführleitung in Kombination mit einer konventionellen Dieseleinspritzdüse bestehen. Vorzugsweise wird die Einbringvorrichtung 5 von einer Luft-Kraftstoff-Einblasdüse gebildet, mit der der Kraftstoff in einem Druckluftstrom in den Brennraum einge blasen wird.

Bei einem Arbeitstakt werden zuerst die mit einem Drall behafteten Restabgase verdichtet, wobei sich die Drallge schwindigkeit durch das Ausquetschen der Abgase in den Randbereichen des Brennraums erhöht. Dieser Quensch-Effekt wird dadurch erzeugt, daß sowohl der Zylinderkopf 4 als auch der Kolbenboden 6 eine Mulde aufweisen, wobei die Randberei che des Kolbenbodens 6 mit den Randbereichen des Zylinder kopfes 4 bei OT-Stellung des Kolbens 2 (Fig. 1) einen engen Spalt bilden.

Während der Kompression wird mit der Einbringvorrichtung 5 die Luft-Kraftstoffgemischfüllung 7 in den mit Restabgasen gefüllten Brennraum eingeblasen. Da die Luft-Kraftstoffge mischladung 7 nicht mit einem Drall behaftet ist, vermischt sie sich in ihren Randbereichen nur geringfügig mit den Restabgasen.

Während der Expansion dehnt sich die brennende Gemischladung 7' zwar aus (Fig. 2), vermischt sich aber weiterhin nur geringfügig mit den drallbehafteten Restabgasen. Insbesonde re im Bereich der Wandung des Zylinders 1 ist die Konzentra tion der Restabgase am höchsten. Daher werden beim Auslassen der bestimmten Abgasmenge in der UT-Stellung des Kolbens (Fig. 3) auch vornehmlich die Restabgase ausgelassen, wobei die frisch entstandenen Verbrennungsprodukte im zentralen Bereich des Zylinders 1 verweilen.

Der in den Fig. 4 bis 7 dargestellte Zweitakt-Verbrennungs motor ist mit einem Vorbrennraum 8 am Zylinderkopf 4' verse hen. Der Vorbrennraum 8 weist eine untere axiale Austritts öffnung 9 auf, die in den Zylinder 1' führt. Die Gemischein bringvorrichtung 5' setzt sich zusammen aus einem ventilge steuerten Luftzuführkanal 10 und einer Kraftstoffeinblasvor richtung, bestehend aus einem Vormischraum 11, in den eine ventilgesteuerte Druckluftzuführleitung 12 und eine Kraft stoffeinspritzdüse 13 führen.

Der Kolbenboden weist eine große, den Vorbrennraum 8 in der OT-Stellung des Kolbens umgreifende Kolbenmulde 14 auf. Die Außenseite 15 der Kolbenmuldenwand deckt in der UT-Stellung des Kolbens die Auslaßkanäle 3' in axialer Richtung ab und hat einen radialen Abstand zur Zylinderwand 16, so daß sich in der UT-Stellung des Kolbens 2' ein ringförmiger, zu den Auslaßkanälen 3' führender Strömungsquerschnitt für die Abgase bildet. Hierdurch wird gewährleistet, daß beim Aus lassen der Abgase hauptsächlich die alten Restabgase aus dem Zylinder 1' ausströmen, wobei die Verbrennungsprodukte, die sich im zentralen Bereich des Zylinders 1' sowie in der Kolbenmulde 14 befinden, im Zylinder 1' verweilen.

Schließlich sind in den Fig. 4 bis 7 auch die Absperrorgane 17 dargestellt, die hier von Drehschiebern gebildet werden. Die Drehschieber können entweder von der Kurbelwelle ange trieben sein oder elektronisch steuerbar sein.

Bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors gemäß den Fig. 4 bis 7 beginnt im Bereich der OT-Stellung (Fig. 4) die Verbrennung durch Selbst- oder Fremdzündung in dem Vorbrenn raum 8. Die brennenden Gase strömen durch die Austrittsöff nung 9 aus dem Vorbrennraum 8 in die Kolbenmulde 14 des Kolbens 2' aus und treiben die Restabgase im Brennraum in die Randbereiche, insbesondere zwischen der Außenseite 15 der Kolbenmulde 14 und der Zylinderwand 16.

Im Bereich der UT-Stellung des Kolbens 2' (Fig. 5 und 6) werden bei geöffneten Auslaßkanälen 3' die Restabgase aus dem Zylinder 1' herausgeleitet, wenn die Absperrorgane 17 geöffnet sind. Bei Vollast sind die Absperrorgane 17 offen zuhalten, solange die Auslaßkanäle 3' durch den Kolben 2' nicht verschlossen werden. In diesem Fall treten auch einige der Verbrennungsprodukte durch die Auslaßkanäle 3' aus und verbleiben nicht während des nächsten Brennzyklus im Zylin der 1'.

Während des Auslassens der Restabgase wird das Ventil 18 in dem Luftzuführkanal 10 geöffnet, so daß Frischluft in den Vorbrennraum 8 einströmen kann. Während der UT-Stellung des Kolbens bzw. während der Kompressionsphase wird auch mit der Kraftstoffeinspritzdüse 13 Kraftstoff in den Vormischraum 11 eingespritzt. Der optimale Zeitpunkt für die Kraftstoffein spritzung ist in Versuchen festzustellen.

Während der Kompressionsphase erwärmt sich das fette Luft- Kraftstoffgemisch in dem Vormischraum 11 und beginnt zu reagieren. Durch Öffnen des Ventils 19 in der Druckluftzu führleitung 12 wird das fette Luft-Kraftstoffgemisch, in dem sich die ersten Radikale gebildet haben, in den mit Frisch luft gefüllten Vorbrennraum 8 eingeblasen (Fig. 4) und dort gezündet. Alternativ können die Reaktionen im Vormischraum 11 so intensiv sein, daß das Gemisch schon hier zündet. Der Durchlaßkanal zwischen dem Vormischraum 11 und dem Vorbrenn raum 8 ist vorzugsweise mit einem Rückschlagventil (nicht dargestellt) versehen, um ein Rückströmen der Gase in den Vormischraum 11 zu verhindern. An die Zündung schließt sich ein neuer Expansionstakt an.

Eine Zündvorrichtung ist in den Zeichnungen nicht darge stellt, da der erfindungsgemäße Motor sowohl mit Selbstzün dung als auch mit Fremdzündung arbeiten kann. Die Selbstzün dung wird bei dem Motor gemäß den Fig. 1 bis 3 in der Trennschicht zwischen dem Gemisch 7 und den heißen Restab gasen erfolgen. Bei dem Motor gemäß den Fig. 4 bis 7 erfolgt die Selbstzündung an den heißen Wänden des Vorbrenn raums 8. Für die Warmlaufphase ist in der das Gemisch 7 aufnehmenden, begrenzten Zone des Brennraumes bzw. in dem Vorbrennraum eine Glühvorrichtung vorzusehen. Soll der Motor mit Kraftstoff betrieben werden, der nur durch Fremdzündung entzündbar ist, so ist in der das Gemisch 7 aufnehmenden begrenzten Zone des Brennraumes bzw. in dem Vorbrennraum 8 eine Zündvorrichtung, z. B. eine Zündkerze oder ein Plasmastrahl-Zündsystem, anzuordnen.

Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens reduziert sich nicht auf die zwei beschriebenen Ausführungs beispiele. Insbesondere Variationen der bekannten Schichtla demotoren eignen sich für das erfindungsgemäße Zweitakt-Ar beitsverfahren mit Gemisch-Abgas-Schichtladung (Mixture-Exhaust-Stratified-Charge MESC).

Bezugszeichenliste

1

,

1

'Zylinder

2

,

2

'Kolben

3

,

3

'Auslaßkanal

4

,

4

'Zylinderkopf

5

,

5

'Gemischeinbringvorrichtung

6

Kolbenboden

7

Luft-Kraftstoff-Gemischladung

7

'brennende Gemischladung

8

Vorbrennraum

9

Austrittsöffnung

10

Luftzuführkanal

11

Vormischraum

12

Druckluftzuführleitung

13

Kraftstoffeinspritzdüse

14

Kolbenmulde

15

Außenseite des Kolbens

16

Zylinderwand

17

Absperrorgan

18

Ventil

19

Ventil

Claims

1. Arbeitsverfahren für einen Verbrennungsmotor, bei welchem im Zylinder (1, 1') befindliche Restabgase verdichtet werden und in die verdichteten Restabgase ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch eingebracht und gezün det wird, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch und die Restabgase expandie ren und die Abgase teilweise ausgelassen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslassen der Abgase derart erfolgt, daß die je Zyklus ausgelassene Abgasmenge der Abgasmenge entspricht, welche durch die Verbrennung des im folgenden Zyklus in den Zylinder (1, 1') eingebrachten Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht und das Luft-Kraftstoff- Gemisch in eine zentrale, begrenzte Zone des Brennraumes innerhalb der Restabgase eingebracht wird, wobei ein das brennbare Kraftstoff-Luft- Gemisch umgebender Restabgasmantel erzeugt wird.

2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase im wesentlichen tangential aus dem Zylinder (1) abgeführt werden, so daß in den im Zylinder (1) verbleibenden Restabgasen eine Drallströ mung erzeugt wird, in die das Luft-Kraftstoff-Gemisch zentral eingebracht wird.

3. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einen zentral im oberen Bereich des Zylinders (1') angeordneten Vorbrennraum (8) eingebracht wird, welcher bei OT Stel lung des Kolbens (2') von einer Kolbenmulde (14) umfaßt wird, wobei die Brenngase beim Expandieren axial aus dem Vorbrennraum (8) in die Kol benmulde (14) strömen und anschließend radial aus der Kolbenmulde (14) zu den Auslaßkanälen (3') in der Zylinderwand strömen.

4. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Einbringen des Luft-Kraftstoff-Gemisches aus den fol genden Schritten besteht:

a) Einbringen einer bestimmten Luftmenge in die begrenzte Zone des Brennraumes und
b) Einbringen einer bestimmten Kraftstoffmenge in die Luftmenge im Brennraum.

5. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kraftstoff zusammen mit Druckluft in die begrenzte Zone des Brennraumes eingeblasen wird, wobei sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch intensiv vermischt.

6. Arbeitsverfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß der Kraftstoff in einen Vormischraum (11) einspritzt wird, in dem der Kraftstoff mit dort eingebrachter Luft ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch bildet, und dieses fette Luft-Kraftstoff-Gemisch mittels Druckluft in die Luftmenge in der begrenzten Zone im Brennraum eingeblasen wird, wenn der Kolben (2, 2') sich im Bereich der OT-Stellung befindet.