DE69306082T2 - Füllungsverfahren für einen verbrennungsmotor mit selbstzündung - Google Patents

Füllungsverfahren für einen verbrennungsmotor mit selbstzündung

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Füllungsverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, der aufweist:
  • wenigstens eine Arbeitskammer, die durch eine Brennkammer und das variable Volumen gebildet wird, das im Inneren eines Zylinders durch einen Kolben und einen Zylinderkopf begrenzt wird,
  • Auspuffverteilmittel und Einlaßverteilmittel, die es gestatten, diese Arbeitskammer jeweils zyklisch mit einer ersten Kavität, die die in der Arbeitskammer gebildeten Verbrennungsgase aufnimmt, und danach und/oder gleichzeitig mit einer mit Frischluft versorgten zweiten Kavität zu verbinden, und
  • Mitteln zum Zuführen von Brennstoff unter Druck in die Brennkammer.
  • Bei Motoren mit innerer Verbrennung der oben genannten Art (siehe WO-A- 87/04217) wird der Brennstoff unter Druck in die Brennkammer eingespritzt, wenn sich der Kolben in der Nähe des oberen Totpunktes (OT) befindet, das heißt, wenn das oben genannte variable Volumen in der Nähe seines Minimalwertes ist. Die adiabatische Kompression der in dem Zylinder eingeschlossenen Luft heizt diese Luft so stark auf, daß ihre Temperatur die Selbstzündungstemperatur des eingespritzten Brennstoffs übersteigt.
  • Der fein zerstäubte Brennstoff wird in der Form von Tröpfchen in die Brennkammer zugeführt. Beim Durchtritt durch das umgebende Milieu verdampft jedes Tröpfchen, und der Brennstoffdampf diffundiert in dieses Milieu unter Bildung einer Zone, in der die Bedingungen für die Selbstzündung erreicht werden, so daß die Entzündung des Brennstoffs spontan stattfindet. Die Zeit, die im Verlauf jedes Zyklus zwischen dem Beginn der Brennstoffeinspritzung und dem Beginn der Verbrennung vergeht, wird "Zündverzögerung" genannt.
  • Diese erste Phase der Verbrennung ist sehr heftig: der mit heißer Luft vorgemischte Brennstoffdampf (unter den für die Selbstzündung erforderlichen Druck- und Temperaturbedingungen) entzündet sich massenhaft. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist sehr hoch, und sehr rasch hat jedes teilweise verdampfte Tröpfchen den gesamten Sauerstoff verbraucht, der in der mit dem Dampf vermischten Luft enthalten ist. Da die Mischung nicht homogen ist, hat in so kurzer Zeit die nicht gemischte Luft angesichts ihrer Entfernung vom Zentrum der Verbrennung (dem Tröpfchen) keine Zeit, in die Verbrennung einzutreten. Sehr schnell kommt deshalb die Reaktion zum Stillstand, oder sie verlangsamt sich zumindest aufgrund der Verknappung des verfügbaren Sauerstoffs. Diese Phase der Massenverbrennung (unkontrollierte Verbrennung) wird "Vormischverbrennung" genannt (auf Englisch "pre-mix combustion").
  • Die bereits vorhandenen oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs unter hohem Druck erzeugten oder durch die Ausdehnung der heißen Gase aufgrund der heftigen chemischen Reaktion während dieser ersten Phase der Verbrennung hervorgerufenen Bewegungen von Luft und Brennstoff ermöglichen den Fortgang der exothermen Reaktion. Diese entwickelt sich danach in kontrollierter Weise, dank des Massetransports durch Diffusion aus brennstoffreichen Zonen in Richtung auf brennstoffarme Zonen, das heißt, in Richtung auf die Zonen, in denen der Sauerstoffgehalt erhöht ist. Diese Phase der Verbrennung durch Diffusion wird "Diffusionsflammenverbrennung" genannt. Sie ist wesentlich langsamer und vollzieht sich im Rhythmus der Vermischungen, die durch die Relativbewegungen von Luft und Brennstoff in der Arbeitskammer aufrecht erhalten werden.
  • Die Graphiken a, b, c und d in der beigefügten Figur 1 illustrieren die oben beschriebenen Phänomene. Diese Graphiken haben als gemeinsame Abszisse den Kurbelwinkel α in bezug auf eine vorgegebenen Winkelposition, wobei die gemeinsame Ordinatenachse Y dem OT des Kolbens entspricht. Die Graphik "a" zeigt die Änderung des Druckes in dem Zylinder des Motors, in durchgezogenen Linien (Kurve A), wenn eine Verbrennung stattfindet, und in gestrichelten Linien (Kurve B), wenn keine Verbrennung stattfindet. Die Graphik "b" zeigt die Änderung der Position der Einspritznadel (Kurve C), die Teil der oben genannten Mittel zum Zuführen des Brennstoffs unter Druck ist, und sie läßt die Zündverzögerung τ erkennen, die als Winkelabstand ausgedrückt ist zwischen der Winkelstellung der Kurbelwelle, die dem Beginn der Zufuhr des Brennstoffs entspricht, und derjenigen, die dem Beginn der Zündung entspricht, der anhand der Freisetzung von Wärme festgestellt wird. In der Graphik "c" ist auf der Ordinate die momentane Wärmefreisetzung aufgetragen, wobei das erste Gebiet D der Vormischverbrennung entspricht und das zweite Gebiet E der Diffusionsflammenverbrennung entspricht. In der Graphik "d" ist schließlich auf der Ordinate die kumulierte Wärmemenge aufgetragen, als Prozentsatz der insgesamt während eines Zyklus freigesetzten Wärme, so daß die so erhaltene Kurve F folglich eine Tangente an den Wert 100 % bildet.
  • Je länger die Zünderverzögerung ist, desto größer ist die vor der Entzündung eingespritzte Brennstofftmenge, Was zu den folgenden Nachteilen führt:
  • - heftige Verbrennung und damit Geräuschbildung (Klopfen des Dieselmotors) und Vibrationen, die durch die abrupte Änderung des Druckes in der Arbeitskammer erzeugt werden (was zu Materialermüdung, Klappern und Kolbenbrüchen führt);
  • - Bildung von Stickoxiden NOX, die sehr umweltschädlich sind (ein wesentlicher Teil des NOX wird in der Zone gebildet, in der sich die Vormischverbrennung vollzieht und in der während einer längeren Periode hohe Temperaturen herrschen).
  • Die Konstrukteure von Dieselmotoren sind deshalb bemüht, die Zündverzögerung zu verringern (beispielsweise durch Verzögerung des Zeitpunkts, an dem der Brennstoff zugeführt wird), wobei man jedoch bemüht ist, die in den oder die Zylinder eingeleitete Frischluft zu kühlen, um deren Dichte zu erhöhen und möglichst nicht die Zyklustemperaturen zu überschreiten, oberhalb derer eine übermäßige Tendenz zur Stickoxidbildung besteht, was in der Tendenz die Zündverzögerung erhöht. Die bisher vorgeschlagenen Lösungen waren nicht voll zufriedenstellend, insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Emission von Partikeln und Rauch im Auspuffgas.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Problem der Verkürzung der Zündverzögerung grundsätzlich zu lösen, ohne jedoch die Zyklustemperaturen zu überschreiten, oberhalb derer die Erzeugung von Stickoxiden zu groß wird, und dadurch nicht nur die oben genannten Nachteile zu überwinden, sondern auch die Verbrennung "rustikalerer" Brennstoffe zu ermöglichen, die insbesondere eine kleinere Cetanzahl haben und somit kostengünstiger herzustellen sind.
  • Zu diesem Zweck ist das im Oberbegriff angegebene Füllungsverfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilmittel so betätigt werden, daß während des Prozesses bestehend aus Ausstoßen der Verbrennungsgase und teilweisem Ersetzen derselben durch Frischluft, durch Öffnen der Auspuff- und Einlaßverteilmittel, ein beträchtlicher Teil der Verbrennungsgase des vorherigen Zyklus in der Arbeitskammer zurückgehalten wird, wobei dieser Prozeß im Fall eines Viertaktmotors das Umladen und im Fall eines Zweitaktmotors das Spülen ist,
  • die Verbindung zwischen der zweiten Kavität und der Arbeitskammer, wenn die Einlaßverteilmittel in der Öffnungsstellung sind, einerseits und die Form der Wände der Arbeitskammer andererseits so ausgebildet sind, daß, wenn aufgrund der Relativbewegung des Kolbens das Volumen der Arbeitskammer minimal wird, der Strom der Frischluft so in die Brennkammer eintritt, daß eine intensive Rotationsbewegung des Arbeitsfluids im Inneren der Brennkammer hervorgerufen wird, wobei die Frischluft dank der durch diese Rotationsbewegung und des Dichteunterschieds zwischen der Frischluft und den Verbrennungsgasen erhaltenen Zentrifugation der Frischluft so weit wie möglich daran gehindert wird, sich im Inneren der Brennkammer mit den darin zurückgehaltenen Verbrennungsgasen zu vermischen, und daß in dieser Brennkammer eine zentrale Zone, in der die Konzentration der Verbrennungsgase und die Temperatur maximal sind, und eine Randzone gebildet wird, in der die Konzentration der Frischluft maximal und die Temperatur minimal ist, und
  • die oben genannten Mittel zum Zuführen von Brennstoff unter Druck so ausgebildet sind, daß der Brennstoff wenigstens am Beginn jeder Einspritzperiode direkt in die oben genannte zentrale Zone eingespritzt wird.
  • Vorzugsweise beträgt die Masse der von einem Zyklus zum anderen in der Arbeitskammer zurückgehaltenen Verbrennungsgase wenigstens 10 %, vorzugsweise 15 % der Masse des Arbeitsfluids, das in dieser letzteren Kammer in dem Moment enthalten ist, in dem die Verbindungen zwischen dieser und der einen und der anderen der oben genannten Kavitäten im Verlauf jedes Zyklus gerade unterbrochen worden ist, wenn der Motor wenigstens annähern mit seiner Nominalgeschwindigkeit läuft.
  • Auf diese Weise wird, wie anhand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert werden wird, eine Verbrennung organisiert, deren Zündverzögerung extrem kurz oder gar null ist (selbst bei Verwendung von niedrig raffinierten Brennstoffen, die als "rustikal" bezeichnet werden), aufgrund der beträchtlichen Erhöhung der Temperatur des Milieus, in das der Brennstoff eingespritzt wird, so daß er praktisch augenblicklich verdampft. Nichtsdestoweniger wird die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids auf vernünftigen Werten gehalten, was eine erhöhte Dichte und folglich eine erhthte spezifische Leistung und eine niedrige Erzeugungsrate von Stickoxiden ermöglicht. Außerdem wird das überhitzte gasförmige Milieu von den Wänden der Brennkammer ferngehalten, durch das Vorhandensein einer Zwischenschicht aus Frischluft, was eine thermische Überbeanspruchung des Motors verhindert und die Verluste an den Wänden begrenzt.
  • Es ist zu bemerken, daß die Erfindung den allgemein bei der Konstruktion von Dieselmotoren akzeptierten Prinzipien zuwiderläuft, wonach die Fachleute sich darum bemühen, eine maximale Reinheit der Frischluft im Arbeitsfluid zu erreichen, statt nur eine relativ geringe Reinheit (90 %, wenn nicht 85 % oder gar noch weniger, bezogen auf die Masse) anzustreben und den Brennstoff in einer Zone einzuspritzen, wo die Konzentration von Verbrennungsgas, das von einem Zyklus zum anderen zurückgehalten wurde, maximal ist, wobei daran zu erinnern ist, daß bei einem Motor mit Verdichtungszündung das Verbrennungsgas noch einen nennenswerten Anteil an freiem Sauerstoff enthält.
  • Gemäß einer besonders überraschenden Weiterbildung wählt man die Temperatur der eingelassenen Luft und den Anteil der von einem Zyklus zum nächsten in der Arbeitskammer zurückgehaltenen Gase unter Berücksichtigung der übrigen Betriebsparameter des Motors so, daß, wenn die zurückgehaltenen Gase und die Frischluft vor der Einspritzung des Brennstoffs vermischt würden, die Temperatur des so erhaltenen Gemisches im Augenblick der Einspritzung kleiner sein könnte als die Temperatur, bei der die Selbstentzündung des Brennstoffs stabil und ohne übermäßige Erzeugung von Verbrennungsrückständen stattfindet. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß sie es gestattet, die frische Ansaugluft intensiv zu kühlen (um die thermische Belastung der Wände zu begrenzen und die maximalen Temperaturen des Zyklus auf Werte zu begrenzen, bei denen es noch nicht zu einer übermäßigen Bildung von giftigen Stickoxiden kommt) und zugleich ein effektiv verringertes Volumenverhältnis zu erreichen (um die mechanische Belastung der Teile zu begrenzen), wobei jedoch die Bedingungen für die perfekte Selbstentzündung mit verringerter Zündverzögerung erhalten bleiben.
  • Ebenso ist es vorteilhaft, die Temperatur der eingelassenen Luft und den Anteil der von einem Zyklus zum anderen in der Arbeitskammer zurückgehaltenen Gase in Anbetracht der übrigen Betriebsparameter des Motors so zu wählen, daß die maximale mittlere Temperatur des Arbeitsfluids nicht den Wert in der Größenordnung von 1500 ºC überschreitet, von dem an die Erzeugung von NOX übermäßig groß wird.
  • Die Erfindung ist vorzugsweise bei Motoren anwendbar die mit einem Zweitaktzyklus arbeiten.
  • Bevorzugt werden die oben genannten Verteilmittel so betätigt, daß das Volumen der in die Arbeitskammer eingeleiteten Frischluft kleiner ist als das Volumen der Arbeitskammer in dem Augenblick, in dem die Auspuff- und Einlaßventilmittel im Verlauf eines Zyklus gerade in ihre Schließstellung zurückgekehrt sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften Konstruktion werden die Einlaßverteilmittel im wesentlichen durch Einlaßöffnungen gebildet, die mit der oben genannten zweiten Kavität in Verbindung stehen und in dem Teil der Seitenwand des Zylinders ausgebildet sind, der von dem Kolben durchlaufen wird und durch diesen freigegeben wird, wenn das Volumen der Arbeitskammer in der Nähe eines Maximalwertes ist, wobei diese Einlaßöffnungen in bezug auf eine Normale zu dieser Seitenwand in der Nähe dieser Einlaßöffnungen derart geneigt sind, daß die oben genannte Rotationsbewegung erzeugt wird; außerdem werden die Auspuffverteilmittel durch wenigstens ein Auslaßventil gebildet, das in dem oben genannten Zylinderkopf ausgebildet und so angeordnet ist, daß es den zentralen Bereich desselben freiläßt und es gestattet, in diesem Bereich die Mittel zum Zuführen des Brennstoffs unter Druck anzuordnen. In diesem Fall wird die Brennkammer bevorzugt durch den Raum gebildet, der durch den Zylinderkopf, die oben genannte Seitenwand und den Kolben begrenzt wird, wenn sich dieser in der Nähe der Position befindet, die dem minimalen Wert des Volumens der Arbeitskammer entspricht. Die Stirnfläche des Kolbens, die die Brennkammer mit begrenzt und die vorzugsweise eine Rotationsfläche ist, und der kleinste Wert des Abstandes zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf sind vorzugsweise von der Art, daß die durch das Zusammenwirken zwischen der Stirnfläche des Kolbens und dem Zylinderkopf erzeugten Radialbewegungen des Arbeitsflulds so weit wie möglich reduziert sind. Auf diese Weise wird die Vermischung der Frischluft mit den rezirkulierten Verbrennungsgasen so weit wie möglich reduziert.
  • Die Erfindung wird im einzelnen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • Figur 1 zeigt Graphiken, die bereits oben kommentiert wurden.
  • Figuren 2 und 3 zeigen schematisch die Temperatur- und Volumenverteilung in der Arbeitskammer vor der Verdichtung (am UT) bzw. zum Zeitpunkt des Beginns der Brennstoffeinspritzung (am OT) gemäß einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllungsverfahrens.
  • Figuren 4 und 5 entsprechen jeweils den Figuren 2 und 3, betreffen jedoch ein Füllungsverfahren, das herkömmlichen Verfahren vergleichbar ist.
  • Figuren 6 und 7 zeigen schematisch, in einem axialen Schnitt bzw. einem Querschnitt längs der Linie VII-VII in Figur 6, einen Zweitaktmotor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dessen Kolben sich in der Nähe des UT befindet.
  • Figur 8 zeigt den Motor nach Figuren 6 und 7, dessen Kolben sich in der Nähe des OT befindet, wo die Einspritzung und Entzündung des Brennstoffs erfolgt.
  • Figur 9 zeigt die Verteilung der Temperaturen, der Frischluft und des Sauerstoffs unter den Bedingungen der Figur 8.
  • Figuren 10 und 11 zeigen schematisch einen Zweitaktmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform, im axialen Schnitt in der Symmetrieebene P in Figur 11 bzw. in einer zu dieser Symmetrieebene senkrechten Ebene, wobei sich der Kolben dieses Motors in der Nähe des UT befindet.
  • Figur 12 ist eine perspektivische Ansicht des Motors nach Figuren 10 und 11, wobei sich der Kolben dieses Motors in der Nähe des OT befindet.
  • Figuren 13 bis 15 sind Schließdiagramme der Auslaß- und Einlaßventile in einem Viertaktmotor zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Figuren 16 bis 18 zeigen schematisch eine erste Variante für die Erzeugung der Drehbewegung der Ansaugluft, jeweils in Seitenansichten in zwei zueinander senkrechten Richtungen bzw. in der Draufsicht.
  • Figuren 19 bis 21 einerseits und Figuren 22 bis 24 andererseits zeigen schematisch eine zweite und dritte Variante zur Erzeugung einer Drehbewegung der Ansaugluft, jeweils in Ansichten entsprechend denen nach Figuren 16 bis 18.
  • Bevor das erfindungsgemäße Füllungsverfahren im einzelnen beschrieben wird, erscheint es als zweckmäßig, anhand der Skizzen nach Figuren 2 bis 5 die Ziele und Resultate dieses Verfahrens gegenüber denen nach dem Stand der Technik abzugrenzen.
  • Diese Skizzen illustrieren anhand von Flächenänderungen die Änderungen des Volumens der Arbeitskammer. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sorgt man dafür, daß sich in der Arbeitskammer in der Nähe des unteren Totpunktes eine zentrale Zone G bildet, in der die Konzentration der aus dem vorherigen Zyklus stammenden Verbrennungsgase maximal ist, und eine Randzone H, in der die Konzentration der Frischluft maximal ist (Figur 2). Unter der Annahme, daß der Motor aufgeladen ist, kann man die Temperatur der Frischluft (in der Zone H) auf etwa 80 ºC und die Temperatur der Verbrennungsgase (in der Zone G) auf etwa 600 ºC schätzen. In der Nähe des oberen Totpunktes, das heißt, nach der Verdichtung und in dem Augenblick, in dem die Einspritzung erfolgt, existieren eine zentrale Zone G' und eine Randzone H' mit kleineren Volumen und erhöhten Temperaturen (Figur 3). Bei den Verdichtungsverhältnissen heutiger Motoren in der Größenordnung von 6 und einem (massebezogenen) Anteil der von einem Zyklus zum anderen zurückgehaltenen Verbrennungsgase von 20 % liegt die Temperatur in der zentralen Zone G' nunmehr in der Größenordnung von 1483 ºC, während die Temperatur in der Randzone H' in der Größenordnung von 437 ºC liegt. Erfindungsgemaß erfolgt die Einspritzung in der zentralen Zone G', deren Temperatur stark erhöht ist, während die Temperatur der Randzone H' moderat bleibt, was die Wände des Zylinders gegen starke thermische Überlastung schützt.
  • Unter denselben Annahmen, jedoch bei Vermischung der Frischluft und der zurückgehaltenen Verbrennungsgase erhält man, gemäß herkömmlichen Füllungsverfahren (unter der Annahme, daß Vorkehrungen zum Zurückhalten der Verbrennungsgase von einem Zyklus zum anderen entsprechend der Erfindung getroffen wurden) Volumen 1 am unteren Totpunkt (Figur 4) und I' am oberen Totpunkt (Figur 5) mit jeweils relativ homogener Zusammensetzung und Temperatur, wobei die Temperatur des Arbeitsfluids von etwa 184 ºC (Figur 4) auf etwa 646 ºC (Figur 5) ansteigt. Man erkennt einerseits, daß die Einspritzung (Figur 5) in ein Volumen mit einer Temperatur (etwa 646 ºC) erfolgt, die wesentlich niedriger ist als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (etwa 1483 ºC, Figur 3), und das andererseits die Randtemperatur deutlich erhöht ist (etwa 646 ºC in Figur 5 anstelle von etwa 437 ºC in Figur 3), die Folgen dieser Temperaturunterschiede sind oben dargelegt worden.
  • Es ist gemäß der Erfindung sogar möglich, den Anteil der von einem Zyklus zum nächsten in der Arbeitskammer zurückgehaltenen Gase so zu wählen, daß, wenn man die zurückgehaltenen Gase und die Frischluft vor der Einspritzung des Brennstoffs mischen würde, die Temperatur des so erhaltenen Gemisches kleiner wäre als die Temperatur, bei der die Selbstentzündung des Brennstoffs stabil und ohne übermäßige Erzeugung von Verbrennungsrückständen stattfindet. Ein Zahlenbeispiel dieser Weiterbildung (die in der Zeichnung nicht dargestellt ist) wird nachfolgend gegeben:
  • - Temperatur der in die Arbeitskammer eingeleiteten Frischluft: 50 ºC;
  • - Temperatur der Verbrennungsgase: 600 ºC;
  • - Masseverhältnis der in dem Arbeitsfluid enthaltenen Frischluft am Beginn der Verdichtung: 90 %;
  • - effektives Volumenverhältnis: 5;
  • - Temperatur des gasförmigen Fluids nach der Verdichtung, wenn sich die Frischluft und die zurückgehaltenen Verbrennungsgase vor der Brennstoffeinspritzung vermischt hätten: 436 ºC;
  • - Temperatur der Luft in der Randzone H gemäß der Erfindung, nach der Verdichtung: 342 ºC;
  • - Temperatur des Gases in der zentralen Zone G' gemäß der Erfindung, nach der Verdichtung: 1389 ºC.
  • Anhand dieses zweiten Beispiels erkennt man, daß es dank der erfindungsgemäßen Schichtung des Gases und ohne die übrigen Betriebsparameter des Motors zu ändern möglich ist, die Temperatur des gasförmigen Milieus, in das der Brennstoff eingespritzt wird, von einem niedrigen Wert (436 ºC), bei dem weißer Rauch im Auspuffgas entsteht und die Selbstentzündung problematisch ist, auf einen erhöhten Wert (1389 ºC) zu bringen, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.
  • Die Erfindung wird nunmehr mit bezug auf Figuren 6 und 7 beschrieben, die schematisch einen Zweitaktmotor zeigen. Dieser Motor weist auf:
  • - wenigstens eine Arbeitskammer 1, die durch eine Brennkammer 2 und das variable Volumen 3 gebildet wird, das im Inneren eines Zylinders 4 durch einen Kolben 5 und einen Zylinderkopf 6 begrenzt wird;
  • - Auspuffverteilmittel und Einlaßverteilmittel, die es gestatten, die Arbeitskammer 1 zyklisch mit einer ersten Kavität 8, die die in der Arbeitskammer 1 gebildeten Verbrennungsgase aufnimmt, und nachfolgend und/oder gleichzeitig mit einer mit Frischluft versorgten zweiten Kavität 9 zu verbinden; im allgemeinen wird die erste Kavität 8 durch einen Auspuffverteiler und die zweite Kavität 9 durch einen Ansaugverteiler gebildet, der durch einen (nicht gezeigten) Turbolader mit Frischluft versorgt wird; und - Mittel 10 zum Zuführen von Brennstoff unter Druck in die Brennkammer 2.
  • Bei der in Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsform werden die Auspuffverteilmittel durch wenigstens ein im Zylinderkopf 6 ausgebildetes Auslaßventil 11 gebildet, und die Einlaßverteilmittel werden durch Öffnungen 12 gebildet, die in dem Teil der Seitenwand 13 des Zylinders 4 ausgebildet sind, der von dem Kolben 5 durchlaufen und von diesem zyklisch freigegeben wird, wenn sich das Volumen der Arbeitskammer 1 in der Nähe seines Maximalwertes befindet.
  • Erfindungsgemäß werden die Verteilmittel 11 und 5, 12 so betätigt, daß während des Prozesses, in dem durch gleichzeitiges Öffnen der Verteilmittel 11 und 5, 12 die Verbrennungsgase ausgestoßen und teilweise durch Frischluft ersetzt werden, das heißt, während der Spülphase, wenn es sich um einen Zweitaktmotor handelt, ein wesentlicher Teil der Verbrennungsgase aus dem vorherigen Zyklus in der Arbeitskammer 1 zurückgehalten wird.
  • Die Verbindung zwischen der zweiten Kavität 9 und der Arbeitskammer 1, wenn sich die Einlaßverteilmittel 5, 12 in der Öffnungsstellung befinden, einerseits, und die Form der Wände der Arbeitskammer 1 andererseits, sind außerdem so ausgebildet, daß der Strom der Frischluft, während das Volumen der Arbeitskammer 1 aufgrund der Relativbewegung des Kolbens 5 minimal wird, so in die Brennkammer 2 eintritt, daß eine intensive Rotationsbewegung des Arbeitsfluids im Inneren der Brennkammer 2 erzeugt wird, wodurch dank der durch diese Rotationsbewegung erreichten Zentrifugation der Frischluft und dank des Dichteunterschiedes zwischen der Frischluft und den Verbrennungsgasen so weit wie möglich verhindert wird, daß sich die Frischluft im Inneren der Brennkammer 2 mit den darin zurückgehaltenen Verbrennungsgasen vermischt, und daß in dieser Brennkammer die erwähnte zentrale Zone G gebildet wird, in der die Konzentration der Verbrennungsgase maximal ist, und die erwähnte Randzone H, in der die Konzentration der Frischluft maximal ist.
  • Schließlich werden die genannten Mittel 10 zum Zuführen des Brennstoffs so betätigt, daß der Brennstoff zumindest am Beginn jeder Einspritzperiode direkt in die zentrale Zone G eingespritzt wird.
  • Es ist oben erwähnt worden, daß während der Spülphase ein wesentlicher Teil der Verbrennungsgase aus dem vorherigen Zyklus in der Arbeitskammer 1 zurückgehalten wird. Dies bedeutet, daß die Masse der so zurückgehaltenen Verbrennungsgase vorteilhafterweise wenigstens 10 %, vorzugsweise wenigstens 15 %, insbesondere 20 % der Masse des in dieser Kammer 1 enthaltenen Arbeitsfluids beträgt, und zwar in dem Augenblick im Verlauf jedes Zyklus, in dem die Verbindungen dieser Kammer mit beiden Kavitäten 8 und 9 gerade unterbrochen worden sind. Dieser Grenzwert für den Prozentsatz gilt wohlverstanden dann, wenn der Motor wenigstens annähernd mit seiner Nominalgeschwindigkeit läuft, und insbesondere außerhalb der Anlaßperioden.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist jede der Öffnungen 12 in bezug auf eine Normale N (Figur 7) der Seitenwand 13, die sich in der Nähe der betreffenden Öffnung 12 befindet, so geneigt, daß die oben erwähnte Rotationsbewegung erzeugt wird, wie durch Pfeile in Figur 7 angedeutet wird. Genauer ist jede Öffnung annähernd symmetrisch zu einer zur Achse des Zylinders 4 senkrechten Ebene (etwa der Schnittebene VII-VII in Figur 6), und die Normale N ist parallel zu dieser Ebene oder darin enthalten. Weiterhin ist das Auslaßventil 11 oder jedes dieser Auslaßventile (wenigstens zwei in dem in Figur 6 gezeigten Beispiel) so angeordnet, daß es den zentralen Bereich des Zylinderkopfes 6 freiläßt, so daß in diesem Bereich die Mittel 10 zum Zuführen des Brennstoffs angeordnet werden können.
  • In diesem Fall wird die Brennkammer 2 durch den Raum gebildet, der begrenzt wird durch den Zylinderkopf 6, die Seitenwand 13 des Zylinders 4 und den Kolben 5, wenn dieser sich in der Nähe der Position befindet, die dem minimalen Volumen der Arbeitskammer 1 entspricht. In Figur 6 ist die Stirnfläche 14 des Kolbens 5, die die Brennkammer 2 mit begrenzt, wenn sich der Kolben 5 in der oben definierten Position befindet, strichpunktiert eingezeichnet, und der Kolben 5 an seinem UT ist in durchgezogenen Linien eingezeichnet.
  • Vorzugweise hat die Brennkammer 2 eine Rotationsform, und der kleinste Wert "e" des Abstands zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderkopf 6 während der Bewegung des Kolbens ist so gewählt, daß die durch das Zusammenwirken der Stirnfläche 14 des Kolbens 5 mit dem Zylinderkopf 6 erzeugten Radialbewegungen des Arbeitsfluids soweit wie möglich reduziert werden. Zu diesem Zweck sind die Oberfiäche 14 und die Decke 15 des Zylinderkopfes so parallel wie möglich, und sie können insbesondere beide eben sein.
  • Figur 8 zeigt den Motor nach Figuren 6 und 7 im Moment der Einspritzung und der Entzündung des Brennstoffs, während Figur 9 mit "a" die lokalen Temperaturänderungen des Arbeitsfluids, mit "b" die Änderungen der Luftkonzentration (in Gew. %) des Arbeitsfluids in Abhängigkeit vom Abstand zur Achse X-X des Zylinders 4, im gleichen Maßstab wie in Figur 8 gemessen, und mit "c" die Konzentration des freien Sauerstoffs im Arbeitsfluid auf denselben Abszissen wie die Kurve "b" zeigt. In Figuren 9a und 9b sind die Zahlenwerte des oben mit Bezug auf Figur 3 beschriebenen Beispiels angegeben.
  • Es wird jetzt auf die Ausführungsform nach Figuren 10 bis 12 Bezug genommen, bei der die Auspuff- und Einlaßverteilmittel beide durch Auslaßventile 11 und Einlaßventile 16 gebildet werden, die im Zylinderkopf 6 ausgebildet sind.
  • In diesem Fall wird die Arbeitskammer 2 durch eine vorzugsweise rotationssymmetrische Ausnehmung 19 gebildet, die im Zylinderkopf 6 ausgebildet ist und in der sich der Kopf 17 des Einlaßventils 16 befindet. Diese Ausnehmung steht mit dem von dem Kolben 5 durchlaufenen Volumen 3 über einen Kanal 18 in Verbindung, dessen Wände so angeordnet sind, daß der Strom der Frischluft auf den Kolben 5 gerichtet wird, wenn die Auslaß und Einlaßventile 11, 16 gleichzeitig geöffnet sind und der Kolben 5 sich in den Positionen befindet, die den Werten des Volumens 3 in der Nähe des Maximalwertes entsprechen (Figuren 10 und 11). Die Zufuhrmittel 10 befinden sich in der Ausnehmung 19.
  • Das Auslaßventil 11 befindet sich vorzugsweise unter der Decke 15 des Zylinderkopfes. Die Ausnehmung 19 und das Volumen 3 stehen miteinander durch den Kanal 18 in Verbindung, dessen Wände so angeordnet sind, daß der Strom der in das Volumen 3 eingeleiteten Frischluft, wenn die Auslaß- und Einlaßventile 11, 16 gleichzeitig geöffnet sind und der Kolben 5 sich in der Nähe der Position (in Figuren 10 und 11 gezeigt) befindet, die dem maximalen Volumen der Arbeitskammer 1 entspricht, in Richtung auf den Kolben 5 und tangential zu dem Teil der Seitenwand 13 des Zylinders gerichtet wird, der am weitesten von dem Auslaßventil 11 entfernt ist. Hierdurch wird jegliche Gefahr vermindert, daß die Frischluft direkt zur Auslaßseite durchgeleitet wird.
  • Weiter bevorzugt sind die Wände des Kanals 18 so orientiert, daß der auf den Kolben 5 gerichtete Luftstrom eine Richtung hat, die in bezug auf die Bewegungsachse des Kolbens 5 und in einer zur Seitenwand des Zylinders tangentialen Ebene, die vorzugsweise in der Nähe der am weitesten von dem Auslaßventil entfernten Mantellinie Z verläuft (Figur 10) um einen Winkel A geneigt ist (Figur 11), so daß eine schraubenförmige Bewegung dieses Luftstroms in dem Volumen zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderkopf 6 erzeugt wird (siehe die Pfeile in Figuren 10 und 11, die die Zirkulation der Frischluft andeuten).
  • Bevorzugt ist der Kanal 18 noch so geformt, daß, wenn sich der Kolben 5 hebt, das Arbeitsfluid vorwiegend tangential zu einer Umfangswand des Kanals 18 in die Brennkammer injiziert wird, so daß eine Rotationsbewegung in dieser Ausnehmung um deren Rotationsachse herum erzeugt wird, wie durch Pfeile in Figur 12 angedeutet wird.
  • Es ist zweckmäßig, die Zufuhrmittel 10 in die Brennkammer 2 oder in die Ausnehmung 19 münden zu lassen, gegenüberliegend zu dem Einlaßventil 16, in der zentralen Zone der Ausnehmung 19, wie in Figur 12 angedeutet ist.
  • Schließlich sind Mittel vorgesehen, die der Luft eine Drehbewegung erteilen, wie durch Pfeile f in Figuren 10 und 11 angedeutet wird, wenn sie in die Ausnehmung 19 eintritt. Diese Mittel sind in der französischen Patentanmeldung Nr.90 06781 vom 31. Mai 1990 beschrieben worden (FR-A-2 662 745) und können beispielsweise durch eine schraubenförmige Schaufelanordnung 21 gebildet werden, die direkt stromaufwärts des Ventilsitzes 22 des Einlaßventils 16 angeordnet ist.
  • Um der Luft eine Drehbewegung zu erteilen, kann man auch auf eine der folgenden Lösungen zurückgreifen:
  • a) wie in Figuren 16 bis 18 gezeigt ist, liegt die Achse Y-Y der rotationssymmetrischen Ausnehmung 19 annähernd in einer zur Achse X-X des Zylinders 4 senkrechten Ebene, ohne diese Achse X-X zu schneiden, und der Überströmkanal 18 mündet vorzugsweise tangential zu der Wand des Zylinders 4 in der Nähe der Mantellinie Z desselben, die am weitesten vom Auslaßventil 11 entfernt ist;
  • b) wie in Figuren 19 bis 21 gezeigt ist, ist die Ausnehmung 19 rotationssymmetrisch zu einer Achse Y-Y, die zu der Achse X-X des Zylinders 4 senkrecht ist und diese vorzugsweise schneidet (oder in unmittelbarer Nähe derselben verläuft), der Uberströmkanal 18 mündet tangential zur Wand des Zylinders 4 in der Nähe der Mantellinie Z dieses Zylinders, die am weitesten von dem Aulaßventil 11 entfernt ist, und die Seitenwände des Überströmkanals sind im wesentlichen parallel zueinander und um einen Winkel β in bezug auf die Achse X-X des Zylinders 4 in einer zu diesem Zylinder 4 tangentialen Ebene geneigt, die vorzugsweise durch die am weitestens von dem Auslaßventil 11 entfernte Mantellinie Z verläuft;
  • c) wie in Figuren 22 bis 24 gezeigt ist, ist die Ausnehmung 19 rotationssymmetrisch zu der Achse Y-Y, die in einer zu der Achse X-X des Zylinders 4 senkrechten Ebene liegt und diese vorzugsweise schneidet (oder in unmittelbarer Nähe derselben verläuft); der Überströmkanal 18 mündet tangential zu der Wand des Zylinders 4; die Achse V-V, die parallel zu der Achse X-X des Zylinders 4 ist und durch die Mitte der Mündung des Überströmkanals 18 geht, schneidet die Symmetrieachse Y-Y der Ausnehmung 19 nicht.
  • In dem Vorstehenden ist angenommen worden, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Zweitaktmotor angewandt wird, doch kann es ebenso auch bei einem Viertaktmotor verwendet werden, bei dem die Auspuffverteilmittel im allgemeinen wenigstens ein Auslaßventil aufweisen und die Einlaßverteilmittel wenigstens ein Einlaßventil 16 aufweisen.
  • Bei einem Viertaktmotor wird die Zurückhaltung der Verbrennungsgase dadurch erreicht, daß die Einlaß- und Auslaßverteilmittel so gesteuert werden, daß die vollständige Verdrängung der Gase aus dem Zylinder vermieden wird oder die Gase wieder zurückgesaugt werden, bevor der Prozeß des Einlasses von Frischluft während der Absenkbewegung des Kolbens einsetzt.
  • Es genügt in diesem Fall, das Schließdiagramm der Einlaß- und Auslaßventile zu beschreiben, um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die bekannten Viertaktmotoren an das erfindungsgemäße Verfahren anzupassen, anhand der Figuren 13 bis 15, die in Abhängigkeit des Winkels α der Kurbelwelle oder Hauptwelle des Motors die jeweiligen Öffnungshübe des Auslaßventils (in durchgezogenen Linien) und des Einlaßventils (in gestrichelten Linien) darstellen.
  • Gemäß dem Diagramm nach Figur 13 gibt es ein vorzeitiges Schließen des Auslaßventils und ein verzögertes Öffnen des Einlaßventils Die Auspuffverteilmittel werden geschlossen (FE), bevor das Volumen der Arbeitskammer 1 minimal wird, und die Einlaßverteilmittel öffnen sich erst (OA) während der Bewegung des Kolbens 5, die der Vergrößerung dieses Volumens entspricht, in dem Moment, in der die Hauptwelle des Motors eine Position hat, die in bezug auf die dem kleinsten Wert dieses Volumens entsprechende Position im wesentlichen symmetrisch zu dejenigen Position ist, die dem Schließen der Auspuffverteilmittel entspricht. "OE" bezeichnet das Öffnen des Auspuffventils und "FA" das Schließen des Einlaßventils.
  • Bei dem Diagramm nach Figur 14 werden die Auspuffverteilmittel geschlossen (bei FE&sub1;), wenn das Volumen der Arbeitskammer 1 in der Nähe seines minimalen Wertes liegt, weil die Gefahr besteht, daß die Auspuffverteilmittel an dem Kolben 5 anstoßen, danach werden sie wieder geöffnet, wenn das Volumen seinen Minimalwert erreicht und dann überschreitet, und erneut geschlossen bei (FE&sub2;), während die Einlaßverteilmittel beginnen, sich zu öffnen, und sich der Kolben auf seinem Weg zur Vergrößerung des genannten Volumens befindet. Man verwendet zu diesem Zweck eine Auslaß-Nockenwelle mit zwei Nocken, so daß ein Teil der verdrängten Gase wieder zurückgesaugt wird.
  • Das Diagramm nach Figur 15 ist eine Variante desjenigen nach Figur 14, die dem Fall entspricht, das keine Gefahr besteht, daß der Kolben 5 an den Auspuffverteilmitteln anstößt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Auslaßsteuerung durch einen Kugelhahn anstelle eines Ventils erfolgt oder mit Hilfe eines Ventils erfolgt, das in einem Dom oder einer von der Hauptkammer getrennten Kammer angeordnet ist. Es ist dann nicht notwendig, die Auspuffverteilmittel vorübergehend zu schließen, wie ein Vergleich der Diagramme nach Figuren 14 und 15 zeigt.

Claims (20)

1. Füllungsverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, der aufweist:
wenigstens eine Arbeitskammer, die durch eine Brennkammer und das variable Volumen gebildet wird, das im Inneren eines Zylinders durch einen Kolben und einen Zylinderkopf begrenzt wird,
Auspuffverteilmittel und Einlaßverteilmittel, die es gestatten, diese Arbeitskammer jeweils zyklisch mit einer ersten Kavität, die die in der Arbeitskammer gebildeten Verbrennungsgase aufnimmt, und danach und/oder gleichzeitig mit einer mit Frischluft versorgten zweiten Kavität zu verbinden, und
Mitteln zum Zuführen von Brennstoff unter Druck in die Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verteilmittel so betätigt werden, daß während des Prozesses bestehend aus Ausstoßen der Verbrennungsgase und teilweisem Ersetzen derselben durch die Frischluft, durch Öffnen der Auspuff- und Einlaßverteilmittel, ein beträchtlicher Teil der Verbrennungsgase des vorherigen Zyklus in der Arbeitskammer zurückgehalten wird,
die Verbindung zwischen der zweiten Kavität und der Arbeitskammer, wenn die Einlaßverteilmittel in der Öffnungsstellung sind, einerseits und die Form der Wände der Arbeitskammer andererseits so ausgebildet sind, daß, wenn aufgrund der Relativbewegung des Kolbens das Volumen der Arbeitskammer minimal wird, der Strom der Frischluft so in die Brennkammer eintritt, daß eine intensive Rotationsbewegung des Arbeitsfluids im Inneren der Brennkammer hervorgerufen wird, wobei die Frischluft dank der durch diese Rotationsbewegung und des Dichteunterschieds zwischen der Frischluft und den Verbrennungsgasen erhaltenen Zentrifugation der Frischluft soweit wie möglich daran gehindert wird, sich im Inneren der Brennkammer mit den darin zurückgehaltenen Verbrennungsgasen zu vermischen, und daß in dieser Brennkammer eine zentrale Zone, in der die Konzentration der Verbrennungsgase und die Temperatur maximal sind, und eine Randzone gebildet wird, in der die Konzentration der Fischluft maximal und die Temperatur minimal ist, und
die oben genannten Mittel zum Zuführen von Brennstoff unter Druck so ausgebildet sind, daß der Brennstoff wenigstens am Beginn jeder Einspritzperiode direkt in die oben genannte zentrale Zone eingespitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der von einem Zyklus zum anderen in der Arbeitskammer zurückgehaltenen Verbrennungsgase wenigstens gleich 10 %, vorzugsweise 15 % der Masse des Arbeitsfluids ist, das in dieser letzteren Kammer in dem Moment enthalten ist, in dem die Verbindungen zwischen dieser und der einen und der anderen der oben genannten Kavitäten im Verlauf jedes Zyklus gerade unterbrochen worden ist, wenn der Motor wenigstens annähernd mit seiner Nominalgeschwindigkeit läuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Ansaugluft und den Anteil der von einem Zyklus zum anderen in der Arbeitskammer zurückgehaltenen Gase in Anbetracht der übrigen Betriebsparameter des Motors so wählt, daß, wenn man die zurückgehaltenen Gase und die Frischluft vor der Einspritzung des Brennstoffs mischen würde, die Temperatur des so erhaltenen Gemisches im Augenblick der Einspritzung kleiner sein könnte als diejenige, bei der die Selbstentzündung des Brennstoffs stabil und ohne übermäßige Erzeugung von Verbrennungsrückständen stattfindet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Ansaugluft und den Anteil der in der Arbeitskammer von einem Zyklus zum anderen zurückgehaltenen Gase in Anbetracht der übrigen Betriebsparameter des Motors so wählt, daß die mittlere maximale Temperatur des Arbeitsfluids nicht den Wert in der Größenordnung von 1500 ºC überschreitet, von dem an die Erzeugung von NOX exzessiv wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit einem Zweitaktzyklus arbeitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genannten Verteilmittel so betätigt werden, daß das Volumen der in die Arbeitskammer eingeleiteten Frischluft kleiner ist als das Volumen der Arbeitskammer in dem Augenblick, in dem die Auspuff- und Einlaßverteilmittel im Verlauf eines Zyklus gerade in ihre Schließstellung zurückgekehrt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßverteilmittel im wesentlichen durch Einlaßöffnungen gebildet werden, die mit der oben genannten zweiten Kavität in Verbindung stehen und in dem Teil der Seitenwand des Zylinders ausgebildet sind, der von dem Kolben durchlaufen wird und durch diesen freigegeben wird, wenn das Volumen der Arbeitskammer in der Nähe seines Maximalwertes ist, wobei diese Einlaßöffnungen in bezug auf eine Normale zu dieser Seitenwand der Nähe dieser Einlaßöffnungen derart geneigt sind, daß die oben genannte Rotationsbewegung erzeugt wird, und
daß die Auspuffverteilmittel durch wenigstens ein Auspuffventil gebildet werden, das in dem oben genannten Zylinderkopf ausgebildet und so angeordnet ist, daß es den zentralen Bereich desselben freiläßt und es gestattet, in diesem Bereich die Mittel zum Zuführen des Brennstoffs unter Druck anzuordnen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer durch den Raum gebildet wird, der durch den Zylinderkopf, die oben genannte Seitenwand und den Kolben begrenzt wird, wenn sich dieser in der Nähe der Position befindet, die dem minimalen Wert des Volumens der Arbeitskammer entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2) eine Rotationsform hat und der kleinste Wert (e) des Abstands zwischen dem Kolben (5) und dem Zylinderkopf (6) so ist, daß die durch das Zusammenwirken zwischen der Stirnfläche (14) des Kolbens (5) und dem Zylinderkopf (6) erzeugten Radialbewegungen des Arbeitsfluids so weit wie möglich reduziert sind.
10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffverteilmittel und die Einlaßverteilmittel beide durch in dem Zylinderkopf ausgebildete Ventile gebildet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genannte Brennkammer durch eine vorzugsweise rotationssymmetrische Ausnehmung gebildet wird, die in dem Zylinderkopf ausgebildet ist und in der sich der Kopf des Einlaßventils befindet, welche Ausnehmung mit dem von dem Kolben durchlaufenen Volumen über einen Kanal in Verbindung steht, dessen Wände so angeordnet sind, daß der Strom der Frischluft auf den Kolben gerichtet wird, wenn die Auspuff- und Einlaßventile gleichzeitig geöffnet sind und der Kolben sich in Positionen befindet, die Werten des Volumens der Arbeitskammer in der Nähe des Maximalwertes entsprechen, und daß die Form des oben genannten Kanals so ist, daß, wenn sich der Kolben wieder aufwärts bewegt, das Arbeitsfluid in der Hauptsache tangential zu einer Umfangswand dieses Kanals in die Brennkammer injiziert wird, so daß eine Rotationsbewegung des Arbeitsfluids in dieser Ausnehmung um ihre Achse herum erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen des Brennstoffs unter Druck sich in der oben genannten Ausnehmung befinden, wobei sich das Auspuffventil vorzugsweise in dem genannten Zylinderkopfdeckel befindet, diese Ausnehmung und das genannte Volumen über einen Kanal miteinander in Verbindung stehen, dessen Wände so angeordnet sind, daß der Strom der in die Arbeitskammer eingeleiteten Frischluft, wenn die Auspuff- und Einlaßventile gleichzeitig offen sind und der Kolben sich in der Nähe der Position befindet, die dem maximalen Volumen der Arbeitskammer entspricht, in Richtung auf den Kolben und tangential zu dem Teil der Seitenwand des Zylinders gerichtet wird, der von dem Auspuffventil am weitesten entfernt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des oben genannten Kanals so orientiert sind, daß der Strom der auf den Kolben gerichteten Frischluft eine Richtung hat, die in bezug auf die Bewegungsachse dieses Kolbens so geneigt ist, daß eine schraubenförmige Bewegung des Luftstroms in dem zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf eingeschlossenen Volumen induziert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen von Brennstoff unter Druck in der zentralen Zone der Ausnehmung gegenüberliegend zu einem Einlaßventil in die Brennkammer münden.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der oben genannten rotationssymmetrischen Ausnehmung annähernd in einer zur Achse des Zylinders senkrechten Ebene liegt und nicht durch diese Achse geht, wobei der Transferkanal vorzugsweise tangentlal zu der Wand des Zylinders in der Nähe der am weitesten vom Auspuffventil entfernten Mantellinie mündet (Figuren 16 bis 18).
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der oben genannten rotationssymmetrischen Ausnehmung zur Achse des Zylinders senkrecht ist und diese vorzugsweise schneidet (oder in ihrer unmittelbaren Nähe verläuft), der Transferkanal tangential zu der Wand des Zylinders in der Nähe der Mantellinie dieses Zylinders mündet, die am weitesten vom Auspuffventil entfernt ist, und die Seitenwände des Transferkanals im wesentlichen zueinander parallel und in bezug auf die Achse des Zylinders in einer zu dem Zylinder tangentialen Ebene geneigt sind, die vorzugsweise durch die am weitesten vom Auspuffventil entfernte Mantellinie verläuft (Figuren 19 bis 21).
17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der oben genannten rotationssymmetrischen Ausnehmung in einer zur Achse des Zylinders senkrechten Ebene liegt und diese letztere Achse vorzugsweise schneidet (oder in ihrer unmittelbaren Nähe verläuft), der Transferkanal tangential zur Wand des Zylinders mündet und die zur Achse des Zylinders parallele und durch die Mitte der Mündung des Transferkanals gehende Achse nicht die Rotationssymmetrieachse der Ausnehmung schneidet (Figuren 22 bis 24).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit einem Viertaktzyklus arbeitet.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffverteilmittel geschlossen sind, bevor das Volumen der Arbeltskammer minimal ist, und die Einlaßverteilmittel sich während der Bewegung des Kolbens, die der Vergrößerung des oben genannten Volumens entspricht, erst in dem Moment öffnen, in dem die Hauptwelle des Motors eine Position hat, die in bezug auf die dem kleinsten Wert dieses Volumens entsprechende Position symmetrisch zu der Position ist, die dem Schließen der Auspuffverteilmittel entspricht.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffverteilmittel geschlossen sind, wenn das Volumen der Arbeitskammer in der Nähe seines minimalen Wertes ist, falls die Gefahr besteht, daß der Kolben an den Auspuffverteilmitteln anstößt, sich dann wieder öffnen, wenn dieses Volumen seinen minimalen Wert erreicht und dann überschreitet, und sich erneut schließen, wenn die Einlaßverteilmittel sich zu öffnen beginnen und der Kolben sich auf dem Weg der Vergrößerung des genannten Volumens befindet.
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