WO2002042620A1 - Brennkraftmaschine mit wenigstens einem zylinder und einem in diesem beweglichen hubkolben - Google Patents

Brennkraftmaschine mit wenigstens einem zylinder und einem in diesem beweglichen hubkolben Download PDF

Info

Publication number
WO2002042620A1
WO2002042620A1 PCT/DE2001/004299 DE0104299W WO0242620A1 WO 2002042620 A1 WO2002042620 A1 WO 2002042620A1 DE 0104299 W DE0104299 W DE 0104299W WO 0242620 A1 WO0242620 A1 WO 0242620A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
reciprocating piston
cylinder
engine according
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/004299
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Arndt
Hans Schlembach
Ulrich Benner
Udo Sieber
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to JP2002544524A priority Critical patent/JP2004514822A/ja
Priority to US10/181,770 priority patent/US20040031464A1/en
Priority to EP01997629A priority patent/EP1339957A1/de
Publication of WO2002042620A1 publication Critical patent/WO2002042620A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F02M31/135—Fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • an internal combustion engine is known with a reciprocating piston, in the reciprocating piston base of which a trough-shaped heat pipe (heat pipe) is installed for the purpose that an axially variably delimited by the reciprocating combustion chamber for the purpose of better gasification and combustion of fuel deliberately high temperature, which is, however, only slightly exceeded.
  • a heat pipe built into the cylinder head, which can be heated electrically by means of an electrical resistor in the form of a coil.
  • the electric heater has the advantage that, for example, the first injection
  • Heat pipe has an elevated temperature and that the fuel to be injected thereby is at least partially vaporizable and therefore more combustible.
  • this heat pipe can also be used as a starting aid for the internal combustion engine.
  • the embodiment with the trough-shaped The heat pipe on the reciprocating piston has no electrical heating and only becomes effective when heated by means of a burning fuel-air mixture.
  • the heat pipe carried by the reciprocating piston is not a starting aid.
  • Another internal combustion engine is known from the document DE 27 15 943 AI.
  • This has an ignition chamber that communicates with a so-called main combustion chamber, the wall of which is partly designed as a heat pipe and is equipped, for example, with an electrical resistance heater to promote the combustion of fuel.
  • a further ignition chamber is known from US 45 86 075 A, which is tempered like a heat pipe and has electrically heated ignition aids.
  • An injection nozzle for either diesel fuel or petrol fuel opens into the ignition chamber. If the ignition chamber is used for petrol, the ignition chamber is equipped with a spark plug. It can be considered a disadvantage that the communication of the ignition chamber with the main combustion chamber through narrow channels is burdened with flow resistances and corresponding energy losses. These energy losses cause fuel consumption. Therefore, an internal combustion engine equipped with direct fuel injection is often preferred.
  • the internal combustion engine with the characterizing features of claim 1 has the advantage that before
  • Direct injection of fuel into the selected cylinder heats a surface of the reciprocating piston on the combustion chamber to a temperature such that at least a portion of the fuel that hits the surface evaporates and mixes with air, thereby becoming electrically ignitable.
  • the characterizing features of claim 2 indicate an exemplary embodiment which can be produced, for example, using electrical resistance wire.
  • the characterizing features of claim 5 result in the advantage that low-loss inductive transmission of electrical energy to the ohmic resistor is possible.
  • the characterizing features of claim 7 result in an alignment of the elements involved that is favorable for energy transmission.
  • the characterizing features of claim 8 improve the concentration of magnetic flux lines in the region of the movable secondary winding, as a result of which the efficiency of the electrical energy transmission increases.
  • FIG. 1 shows a basic diagram with a stationary primary winding and a movable secondary winding and an ohmic resistor assigned to the secondary winding
  • Figure 2 shows a spatial arrangement on a reciprocating piston in accordance with the principle of Figure 1 and Figure 3 shows another embodiment and Figure 4 shows another principle.
  • FIG. 1 a section of the internal combustion engine 2 according to the invention, which here is, for example, an Otto engine, is shown schematically.
  • a cylinder 3, a reciprocating piston 4, a cylinder head 5, an injection nozzle 6, an electric spark plug 7, a primary winding 8, a secondary winding 9, an ohmic resistor 10 and a magnetic flux guide body 11 are shown in dash-dot lines.
  • the cylinder 3, the reciprocating piston 4 and the cylinder head 5 enclose a combustion chamber 12, the volume of which varies as a function of movements of the reciprocating piston 4.
  • the injection nozzle 6 opens into this combustion chamber 12 and targets the reciprocating piston 4.
  • the injection nozzle 6 can be supplied in a manner not shown from a device which provides fuel, for example gasoline fuel, with pressure.
  • the electrical spark plug 7 can be selected, for example, from the prior art has electrodes 13 and 14 which protrude into the combustion chamber 12 and form an ignition spark gap 15 between them.
  • the injection nozzle 6 could also be set up to inject diesel fuel to operate the internal combustion engine using the diesel method.
  • At least one gas inlet valve of a known type and at least one gas outlet valve of a known type are not shown.
  • the arrangement of a gas inlet valve and a gas outlet valve makes the internal combustion engine 2 a four-stroke internal combustion engine.
  • the invention is not limited to use in a four-stroke internal combustion engine, but can also be used in combination with a two-stroke internal combustion engine.
  • the design of an internal combustion engine as a two-stroke internal combustion engine is widely known, so that here too, for the sake of simplicity, a detailed description can be dispensed with.
  • an alternating current source can consist of a direct current source and a downstream inverter.
  • the secondary winding 9 is arranged in the reciprocating piston 4 in a vibration-proof manner.
  • the ohm 'see resistor 10 is electrically conductively connected to the secondary winding 9 and in this way forms an electrical circuit together with the secondary winding 9.
  • the primary winding 8 When the primary winding 8 is supplied with alternating current from the AC power source (not shown), it generates alternating magnetic fields which, when the secondary winding 9 is oriented sufficiently close to the primary winding 8 in the secondary winding 9, also generate alternating voltages and thus, thanks to the electrical circuit mentioned, alternating currents. So that as much as possible of the product that can be generated by means of the primary winding 8 from amps times the number of turns is converted into magnetic flux and of
  • Secondary winding 9 can be converted into voltage and current strength, is installed at least in the area of the cylinder head 5 and thereby within the primary winding 8 of the magnetic flux guide body 11 in the form of a rod-like component.
  • the length of this magnetic flux guide body 11 can be selected such that the magnetic flux guide body 11 protrudes from the cylinder head 5 into the combustion chamber 12 and, for example, dips into the secondary winding 9 with a free end 16, at least when the reciprocating piston 4 is in the end position on the cylinder head side or approaching it. This is clearly shown in Figure 1 because the rod-like
  • Magnetic flux guide body 11 passes through the secondary winding 9 over its entire length and protrudes with its free end 16 from the secondary winding 9.
  • the reciprocating piston 4 is shown in simplified form in the form of an external view with a reciprocating piston upper side 17, which in the exemplary embodiment is delimited over the surface, but in practice can also have a differently shaped delimitation.
  • An insulating layer 18 is attached to the piston top 17.
  • a plate-like radiator 19 is attached on the insulating layer 18.
  • the heater 19 contains the ohm ' see resistor 10. It is the expert in electrical 02/42620
  • the insulating layer 18 is designed as a thermal resistance between the heating element 19 and the piston top 17, such that a large part of the electrical energy supplied by the heating element 19 serves to heat the heating element 19, that is to say little of this electrical energy migrates into the lifting piston 4.
  • FIG. 3 shows an external view of an alternative
  • Reciprocating piston 4a on the upper piston side 17a of which an insulating layer 18a is in turn applied.
  • a radiator 19a is embedded in the insulating layer 18a and is covered towards the cylinder head 5 by a cover 20 which emits heat.
  • the cover 20 consists of a heat-conducting material, so that heat generated in the radiator 19a is predominantly absorbed by the cover 20 and therefore little of the heat generated by the radiator 19a leads to the heating of the reciprocating piston 4a through the insulating layer 18a.
  • the power supply to the radiators 19 or 19a causes a temperature rise to a surface 21 or 21a assigned to the respective cylinder head 5, as a result of which the respective surface 21 or 21a assumes a temperature which is above the respective temperature of the reciprocating piston 4 or 4a and also of the respectively assigned cylinder 3.
  • the temperatures of the surfaces 21 and 21a which are higher than the reciprocating pistons 4 and 4a and the cylinders 3, can be used for several things, namely on the one hand as a starting aid for an internal combustion engine with a conventional starter motor and on the other hand as a means of lowering carbon-hydrogen Proportions in the exhaust gas, as long as the internal combustion engine is not yet warm, and further as a fuel vaporization device for the purpose that the internal combustion engine can be started more reliably without a starter motor by means of a starting method, which is described in the publication DE 31 17 144 AI mentioned in the introduction to the description, for an multi-cylinder gasoline internal combustion engine.
  • the use of the heatable surfaces 21 and 21a if they are used as a starting aid, result in the advantage in a starting method using a starter motor that the starter motor is less difficult to form.
  • This of course has the advantage that the surfaces 21 and 21a, once electrically heated, subsequently serve to evaporate fuel, which improves combustion processes and thus leads to a reduction in the proportion of unburned fuel in the exhaust gas.
  • FIG. 4 shows an alternative exemplary embodiment of an internal combustion engine 2a to the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • a primary winding 8 is now arranged next to the movement path of the reciprocating piston 4 and thus in the height region of a cylinder 3a and is somehow attached to it.
  • the primary winding 8 can have a magnetic flux guide body 11a and the secondary winding 9 can have its own magnetic flux guide body 11b.
  • the invention can be transferred from the described Otto engine to a diesel engine.
  • the primary winding 8 and the secondary winding 9 it is possible, for example, to have at least one electrically conductive contact strip and one sliding contact aligned thereon, for example on the reciprocating piston. provide.
  • Another alternative would be to arrange a microwave transmitter on or in the cylinder head and to arrange a layer of microwave-sensitive material on the reciprocating piston for converting microwaves into thermal energy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, eine Einrichtung zur Aufnahme elektrischer Energie derart auszubilden, dass sie gemeinsam mit dem Hubkolben beweglich ist und wenigstens mittelbar mit elektrischer Energie versorgbar ist. Hierfür ist der Einrichtung ein mit dem Hubkolben (4) bewegbarer ohms'scher Widerstand (10) zugeordnet, der mit einer Sekundärwicklung (9) eines Übertrages zu einem Stromkreis zusammengeschüttet ist, wobei ein magnetisches Wechselfeld, das der Sekundärwicklung (9) zugeführt wird, erzeugt wird mittels einer vom Zylinderkopf (5) getragenen Primärwicklung (8). Die mit dem ohm'schen Widerstand (10) ausgerüstete Einrichtung dient zum wenigstens teilweisen Verdampfen von mittels der Einspritzdüse (6) eingespritztem Kraftstoff zum Zweck der Erleichterung des Startens der Brennkraftmaschine und zum Mindern des HC-Gehaltes von Verbrennungsgasen.

Description

02/42620
- 1 -
Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem in diesem beweglichen Hubkolben
Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Durch die Druckschrift DE 19 06 585 AI ist eine Brennkraftmaschine bekannt mit einem Hubkolben, in dessen Hubkolbenboden ein muldenförmiges Wärmerohr (heat-pipe) eingebaut ist zu dem Zweck, dass ein axial variabel von dem Hubkolben begrenzter Brennraum zwecks besserer Vergasung und Verbrennung von Kraftstoff eine gewollt hohe Temperatur annimmt, die aber höchstens unwesentlich überschritten wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine dieser Druckschrift DE 19 06 585 AI hat in den Zylinderkopf eingebaut ein Wärmerohr (heat-pipe) , das elektrisch heizbar ist mittels eines elektrischen Widerstands in Form einer Wendel. Die elektrische Heizung ergibt den Vorteil, dass beispielsweise schon vor einer ersten Einspritzung das
Wärmerohr eine erhöhte Temperatur aufweist und dass dadurch einzuspritzender Kraftstoff wenigstens zum Teil verdampfbar und dadurch besser verbrennbar ist. Insoweit ist dieses Wärmerohr auch als Starthilfe für die Brennkraftmaschine verwendbar. Das Ausführungsbeispiel mit dem muldenförmigen Wärmerohr am Hubkolben weist keine elektrische Heizung auf und wird erst wirksam durch Erwärmung mittels brennendem Kraftstoff-Luft-Gemisch. Insoweit ist das vom Hubkolben getragene Wärmerohr kein Starthilfsmittel.
Durch die Druckschrift DE 27 15 943 AI ist eine weitere Brennkraftmaschine bekannt. Diese besitzt eine mit einem sogenannten Hauptbrennraum kommunizierende Zündkammer, deren Wandung zum Teil als Wärmerohr (heat-pipe) ausgebildet ist und beispielsweise mit einer elektrischen Widerstandsheizung ausgestattet ist zur Begünstigung der Verbrennung von Kraftstoff.
Durch die Druckschrift US 45 86 075 A ist eine weitere Zündkammer bekannt, die wie ein Wärmerohr (heat-pipe) temperiert ist und elektrisch heizbare Zündhilfen aufweist. In die Zündkammer mündet eine Einspritzdüse entweder für Diesel-Kraftstoff oder Otto-Kraftstoff. Wenn die Zündkammer für Otto-Kraftstoff verwendet wird, ist die Zündkammer mit einer Zündkerze ausgestattet. Als nachteilig kann angesehen werden, dass das Kommunizieren der Zündkammer mit dem Hauptbrennraum durch enge Kanäle hindurch mit Strömungswiderständen und dementsprechenden Energieverlusten belastet ist. Diese Energieverluste verursachen Kraftstoffverbrauch. Deshalb wird eine mit Kraftstoff- Direkteinspritzung ausgerüstete Brennkraftmaschine häufig bevorzugt .
Durch die Druckschrift DE 3 117 144 AI ist eine mit Direkteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und dementsprechend mehreren Hubkolben bekannt. Diese Brennkraftmaschine ist als eine Viertakt- Maschine mit sechs Zylindern dargestellt und eingerichtet zum Starten ohne einen üblichen die Kurbelwelle drehenden Anlassmotor. Das Starten wird eingeleitet durch Aussuchen eines Zylinders, dessen Hubkolben anlässlich einer beginnenden Drehung der Kurbelwelle derjenige ist, der sich hierbei in einem Arbeitshub befindet. Der Start erfolgt durch Direkteinspritzung von Kraftstoff in den ausgesuchten Zylinder und durch elektrische Zündung des Kraftstoffs. Weil wegen des Stillstands des Hubkolbens insbesondere bei kalter Brennkraftmaschine eine Vermischung von Kraftstoff und im Zylinder vorhandener Luft nachteilig mangelhaft sein kann, kommt ein Anlaufen der Brennkraftmaschine gegebenenfalls nicht zu Stande.
Vorteile der Erfindung
Die Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass vor einer
Direkteinspritzung von Kraftstoff in den ausgesuchten Zylinder eine brennraumseitige Oberfläche des Hubkolbens auf eine Temperatur erwärmbar ist, derart, dass wenigstens ein Teil von diesem auf die Oberfläche treffenden Kraftstoff verdampft und sich mit Luft mischt und dadurch elektrisch zündbar wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennkraftmaschine möglich.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 geben ein Ausführungsbeispiel an, das sich beispielsweise unter Verwendung von elektrischem Widerstandsdraht herstellen lässt .
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 und des Anspruchs 4 ergeben den Vorteil, dass die Versorgung des ohm' sehen Widerstands mit Heizstrom ohne Verwendung von 02/42620
- 4 -
Kontaktleisten und Schleifkontakten oder anderen variable Abstände überbrückenden und dabei stromleitenden Elementen aus der Elektrotechnik erfolgt. Dies kommt der Funktionssicherheit auch über lange Betriebszeiträume der Brennkraftmaschine zugute.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 ergeben den Vorteil, dass eine verlustarme induktive Übertragung von elektrischer Energie zu dem ohm' sehen Widerstand möglich ist.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 ergeben eine technisch einfache und deshalb preisgünstige Anordnung des Magnet lussleitkörpers .
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 ergeben eine für die Energieübertragung günstige Ausrichtung der beteiligten Elemente.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 verbessern die Konzentration von Magnetflusslinien im Bereich der bewegbaren Sekundärwicklung, wodurch der Wirkungsgrad der elektrischen Energieübertragung ansteigt.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9 geben eine
Alternative an zu der induktiven Heizstromübertragung gemäß den Ansprüchen 2 bis 8.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 10 geben eine weitere Alternative an, die Schleifleisten und
Schleifkontakte gemäß dem Anspruch 9 vermeidet und dieserart einen Zuverlässigkeitsgrad erreichbar macht, der mit dem der induktiven Heizstromübertragung vergleichbar ist. Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein Prinzipbild mit einer ortsfesten Primärwicklung und einer beweglichen Sekundärwicklung und einem der Sekundärwicklung zugeordneten ohm' sehen Widerstand,
Figur 2 eine räumliche Anordnungsweise an einem Hubkolben in Übereinstimmung mit dem Prinzip der Figur 1 und Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel sowie Figur 4 ein weiteres Prinzipbild.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2, die hier beispielsweise eine Otto- Maschine ist, schematisiert dargestellt. Dabei sind strichpunktiert dargestellt ein Zylinder 3, ein in diesem verschiebbarer Hubkolben 4, ein Zylinderkopf 5, eine Einspritzdüse 6, eine elektrische Zündkerze 7, eine Primärwicklung 8, eine Sekundärwicklung 9, ein ohm' scher Widerstand 10 und ein Magnetflussleitkörper 11.
Der Zylinder 3, der Hubkolben 4 und der Zylinderköpf 5 umschließen einen Brennraum 12, dessen Volumen in Abhängigkeit von Bewegungen des Hubkolbens 4 variiert. Die Einspritzdüse 6 mündet in diesen Brennraum 12 und zielt dabei gegen den Hubkolben 4. Dabei ist die Einspritzdüse 6 in nicht dargestellter Weise versorgbar aus einer Einrichtung, die Kraftstoff, beispielsweise Otto-Kraftstoff, mit Druck zur Verfügung stellt. Die elektrische Zündkerze 7 ist beispielsweise aus dem Stand der Technik auswählbar und weist Elektroden 13 und 14 auf, die in den Brennraum 12 hineinragen und zwischen sich eine Zündfunkenstrecke 15 bilden. Alternativ könnte die Einspritzdüse 6 auch zum Einspritzen von Diesel-Kraftsto f eingerichtet sein zum Betreiben der Brennkraftmaschine im Diesel-Verfahren.
Anstelle der Zündkerze 7 könnte man eine Glühkerze einbauen.
Der Einfachheit halber nicht dargestellt ist wenigstens ein Gaseinlassventil von bekannter Art und wenigstens ein Gasauslassventil von bekannter Art. Die Anordnung von einem Gaseinlassventil und einem Gasauslassventil macht die Brennkraftmaschine 2 zu einer Viertakt-Brennkraftmaschine. Die Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung in einer Viertakt-Brennkraftmaschine beschränkt, sondern sie kann auch angewandt werden in Kombination mit einer Zweitakt- Brennkraftmaschine. Die Ausbildung einer Brennkraftmaschine als eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ist weithin bekannt, so dass auch hier der Einfachheit halber auf eine ausführliche Darstellung verzichtet werden kann.
Die Primärwicklung 8 ist mit ihrer Wickelachse vorzugsweise oder im wesentlichen parallel zu einer gedachten Längsachse des Zylinders 3 ausgerichtet starr in dem Zylinderkopf 5 befestigt und mit Wechselstrom versorgbar aus einer nicht dargestellten Wechselstromquelle. In an sich bekannter Weise kann eine solche Wechselstromquelle aus einer Gleichstromquelle und einem nachgeordneten Wechselrichter bestehen.
Bevorzugt in gleichachsiger Ausrichtung zu der
Primärwicklung 8 ist die Sekundärwicklung 9 im Hubkolben 4 rüttelfest angeordnet. Der ohm' sehe Widerstand 10 ist mit der Sekundärwicklung 9 elektrisch leitend verbunden und bildet dieserart zusammen mit der Sekundärwicklung 9 einen elektrischen Stromkreis. Wenn die Primärwicklung 8 von der nicht dargestellten Wechselstromquelle mit Wechselstrom versorgt wird, erzeugt sie magnetische Wechselfelder, die bei ausreichend naher Ausrichtung der Sekundärwicklung 9 zur Primärwicklung 8 in der Sekundärwicklung 9 Wechselspannungen und damit Dank des genannten elektrischen Stromkreises auch Wechselströme erzeugen. Damit möglichst viel von dem mittels der Primärwicklung 8 erzeugbaren Produkt aus Ampere mal Windungszahl in Magnetfluss umgewandelt und von der
Sekundärwicklung 9 in Spannung und Stromstärke umsetzbar ist, ist zumindest im Bereich des Zylinderkopfes 5 und dabei innerhalb der Primärwicklung 8 der Magnetflussleitkörper 11 in Form eines stabartigen Bauteiles eingebaut. Dabei kann die Länge dieses Magnetflussleitkörpers 11 derart gewählt werden, dass der Magnetflussleitkörper 11 aus dem Zylinderkopf 5 in den Brennraum 12 hineinragt und beispielsweise mit einem freien Ende 16 in die Sekundärwicklung 9 eintaucht, zumindest dann, wenn sich der Hubkolben 4 in der zylinderkopfseitigen Endlage befindet oder sich dieser nähert. Dies ist in der Figur 1 dadurch deutlich dargestellt, weil der stabartige
Magnetflussleitkörper 11 die Sekundärwicklung 9 auf ganzer Länge durchsetzt und dabei mit seinem freien Ende 16 aus der Sekundärwicklung 9 herausragt.
In der Figur 2 ist der Hubkolben 4 in Form einer Außenansicht vereinfacht dargestellt mit einer Hubkolbenoberseite 17, die im Ausführungsbeispiel ebenflächig begrenzt ist, aber in der Praxis auch eine anders geformte Begrenzung haben kann. Auf der Hubkolbenoberseite 17 ist eine Isolierschicht 18 befestigt. Und auf der Isolierschicht 18 ist ein plattenartiger Heizkörper 19 befestigt. Der Heizkörper 19 enthält den ohm' sehen Widerstand 10. Es ist dem Fachmann für elektrische 02/42620
Heizungen überlassen, den Heizkörper 19 und seinen ohm' sehen Widerstand 10 zu gestalten und elektrisch mit der Sekundärwicklung 9 zu verbinden. Die Isolierschicht 18 ist als ein Wärmewiderstand zwischen dem Heizkörper 19 und der Hubkolbenoberseite 17 ausgebildet, derart, dass ein großer Teil von dem Heizkörper 19 zugeführter elektrischer Energie der Erwärmung des Heizkörpers 19 dient, also wenig von dieser elektrischen Energie in den Hubkolben 4 abwandert.
Die Figur 3 zeigt eine Außenansicht eines alternativen
Hubkolbens 4a, auf dessen Hubkolbenoberseite 17a wiederum eine Isolierschicht 18a aufgebracht ist. Im Beispiel gemäß der Figur 3 ist ein Heizkörper 19a in die Isolierschicht 18a eingelassen und zum Zylinderkopf 5 hin von einem Heizwärme abgebenden Deckel 20 bedeckt. Der Deckel 20 besteht aus einem Wärme gut leitenden Werkstoff, so dass in dem Heizkörper 19a erzeugte Wärme überwiegend von dem Deckel 20 aufgenommen wird und also wenig von dieser mittels des Heizkörpers 19a erzeugten Wärme durch die Isolierschicht 18a zur Erwärmung des Hubkolbens 4a führt.
Erkennbar ist, dass durch Stromversorgung der Heizkörper 19 beziehungsweise 19a einem dem jeweiligen Zylinderkopf 5 zugeordnete Oberfläche 21 bzw. 21a einen Temperaturanstieg erfährt, wodurch die jeweilige Oberfläche 21 bzw. 21a eine Temperatur annimmt, die über der jeweiligen Temperatur des Hubkolbens 4 bzw. 4a und auch des jeweils zugeordneten Zylinders 3 liegt. Die gegenüber den Hubkolben 4 bzw. 4a und den Zylindern 3 höher liegenden Temperaturen der Oberflächen 21 bzw. 21a sind für mehrere Dinge nutzbar, nämlich einerseits als Starthilfe für eine Brennkraftmaschine mit einem herkömmlichen Anlassmotor und andererseits als ein Mittel zum Senken von Kohlen-Wasserstoff-Anteilen im Abgas, solange die Brennkraftmaschine noch nicht betriebswarm ist, und des weiteren als eine Kraftstoffverdampfungseinrichtung zu dem Zweck, dass ohne einen Anlassmotor die Brennkraftmaschine zuverlässiger startbar ist mittels eines Anlassverfahrens, das in der in der Beschreibungseinleitung genannten Druckschrift DE 31 17 144 AI beschrieben ist für eine ehrzylindrige Otto-Brennkraftmaschine. Erkennbar ist auch, dass die Verwendung der aufheizbaren Oberflächen 21 bzw. 21a dann, wenn sie zur Starthilfe verwendet werden, bei einem Anlassverfahren unter Verwendung eines Anlassmotors den Vorteil ergeben, dass der Anlassmotor weniger schwer ausbildbar ist. Hierbei ergibt sich natürlich der Vorteil, dass die einmal elektrisch aufgeheizten Oberflächen 21 bzw. 21a nachfolgend der Verdunstung von Kraftstoff dienen, was Verbrennungsvorgänge verbessert und dieserart zur Absenkung des Anteils von unverbranntem Kraftstoff im Auspuffgas führt.
In der Figur 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 2a zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 dargestellt. Der Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 besteht darin, dass eine Primärwicklung 8 nunmehr neben der Bewegungsbahn des Hubkolbens 4 und also im Höhenbereich eines Zylinders 3a und dabei irgendwie an diesem befestigt angeordnet ist. Hierbei kann die Primärwicklung 8 einen Magnetflussleitkörper 11a und die Sekundärwicklung 9 einen eigenen Magnetflussleitkörper 11b aufweisen.
Prinzipiell ist die Erfindung aus der beschriebenen Otto- Brennkraftmaschine übertragbar in eine Diesel- Brennkraftmaschine.
Alternativ zur Anordnung der Primärwicklung 8 und der Sekundärwicklung 9 kann man beispielsweise wenigstens eine elektrisch leitende Schleifleiste und einen auf dieser ausgerichteten Schleifkontakt, beispielsweise am Hubkolben, vorsehen. Eine weitere Alternative bestünde darin, am oder im Zylinderkopf einen Mikrowellensender anzuordnen und auf dem Hubkolben eine Schicht aus mikrowellensensitivem Material anzuordnen zur Umwandlung von Mikrowellen in Wärmeenergie.

Claims

Ansprüche
1. Brennkraftmaschine (2) mit wenigstens einem Zylinder (3) und einem darin beweglichen Hubkolben (4) , mit einem dem Zylinder (3) zugeordneten Zylinderkopf (5) , mit einer Direkteinspritzdüse (6) und mit einer am oder im
Hubkolben (4, 4a) befestigten Einrichtung, die eine zum Zylinderkopf (5) ausgerichtete temperierbare Oberfläche (21, 21a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eingerichtet ist zur wenigstens mittelbaren Aufnahme von elektrischer Energie, derart, dass die temperierbare Oberfläche (21, 21a) eine Temperatur annimmt, die höher ist als eine Temperatur des Zylinders (3) .
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8, 9) einen ohm' sehen Widerstand (10) aufweist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ohm'sche Widerstand (10) an eine
Sekundärwicklung (9) angeschlossen ist, dass die Sekundärwicklung (9) im Hubkolben (4, 4a) angeordnet ist und dass eine mit Wechselstrom versorgbare Primärwicklung (8) im Zylinderkopf (5) ruhend angeordnet ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ohm'sche Widerstand (10) an eine Sekundärwicklung (9) angeschlossen ist, dass die Sekundärwicklung (9) im Hubkolben (4, 4a) angeordnet ist und dass eine mit Wechselstrom versorgbare Primärwicklung
(8) am Zylinder (3) ruhend angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärwicklung (8) ein Magnetflussleitkörper (11) zugeordnet ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflussleitkörper (11) nach Art eines Stabes ausgebildet und von der Primärwicklung (8) umgeben ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stabartige Magnetflussleitkörper (11) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Zylinders (3) ausgerichtet ist und dass die
Sekundärwicklung (9) gleichac sig mit dem stabartigen Magnetflussleiter (11) ausgerichtet ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stabartige Magnetflussleitkörper
(11) aus dem Zylinderkopf (5) herausragt, derart, dass er wenigstens zeitweise in die vom Hubkolben (4, 4a) bewegbare Sekundärwicklung (9) hineinragt.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylinder (3) wenigstens eine Heizstrom führende Schleifleiste eingebettet ist und am Hubkolben wenigstens ein auf die Schleifleiste ausgerichteter Schleifkontakt angeordnet ist.
0. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur mittelbaren Aufnahme von elektrischer Energie eine von dem Hubkolben getragene Schicht aus einem mikrowellensensitiven Material aufweist und dass im Bereich des Zylinderkopfes (5) ein Mikrowellensender angeordnet ist.
PCT/DE2001/004299 2000-11-21 2001-11-20 Brennkraftmaschine mit wenigstens einem zylinder und einem in diesem beweglichen hubkolben WO2002042620A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002544524A JP2004514822A (ja) 2000-11-21 2001-11-20 少なくとも１つのシリンダと該シリンダ内を可動の往復動ピストンとを備えた内燃機関
US10/181,770 US20040031464A1 (en) 2000-11-21 2001-11-20 Internal combustion engine with at least one cylinder and a reciprocating piston which can move therein
EP01997629A EP1339957A1 (de) 2000-11-21 2001-11-20 Brennkraftmaschine mit wenigstens einem zylinder und einem in diesem beweglichen hubkolben

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10057630.3 2000-11-21
DE10057630A DE10057630A1 (de) 2000-11-21 2000-11-21 Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem in diesem beweglichen Hubkolben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002042620A1 true WO2002042620A1 (de) 2002-05-30

Family

ID=7664035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/004299 WO2002042620A1 (de) 2000-11-21 2001-11-20 Brennkraftmaschine mit wenigstens einem zylinder und einem in diesem beweglichen hubkolben

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20040031464A1 (de)
EP (1) EP1339957A1 (de)
JP (1) JP2004514822A (de)
DE (1) DE10057630A1 (de)
WO (1) WO2002042620A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106677952A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 福特环球技术公司 用于内燃发动机的电磁点火系统和具有点火系统的内燃发动机

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7628340B2 (en) 2006-02-27 2009-12-08 Continental Automotive Systems Us, Inc. Constant current zero-voltage switching induction heater driver for variable spray injection
US8967124B2 (en) 2006-03-21 2015-03-03 Continental Automotive Systems, Inc. Inductive heated injector using voltage transformer technology
US8695901B2 (en) 2006-03-22 2014-04-15 Continental Automotive Systems, Inc. Inductive heated injector using a three wire connection
EP2002112B1 (de) 2006-03-27 2012-05-16 Continental Automotive Systems US, Inc. Induktiver erhitzter injektor mit zusätzlicher spule
EP2002113A1 (de) * 2006-03-28 2008-12-17 Continental Automotive Systems US, Inc. Spule zur betätigung und erwärmung eines brennstoffinjektors
US8424501B2 (en) * 2006-12-07 2013-04-23 Contour Hardening, Inc. Induction driven ignition system
US7647907B2 (en) * 2006-12-07 2010-01-19 Contour Hardening, Inc. Induction driven ignition system
GB2449873B (en) * 2007-06-05 2009-07-29 Gm Global Tech Operations Inc Hybrid drive system for a vehicle and method of operating a hybrid drive system
RU2470177C1 (ru) * 2011-11-01 2012-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" Устройство для предварительного подогрева дизельного топлива

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1906585A1 (de) 1969-02-11 1970-08-20 Kofink Dr Ing Siegfried Einrichtung zur Vergasung und Verbrennung von Kraftstoff-Luft-Gemischen in Verbrennungsmotoren
DE2342152A1 (de) * 1973-08-21 1975-02-27 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur entflammung eines fluessigen bzw. gasfoermigen stoffes
DE2715943A1 (de) 1977-04-09 1978-10-12 Bosch Gmbh Robert Brennkraftmaschine mit einem hauptbrennraum und einer zuendkammer
DE3117144A1 (de) 1981-04-30 1982-11-18 Fa. Emil Bender, 5900 Siegen Anlassvorrichtung fuer einen mehrzylindrigen otto-motor
US4586075A (en) 1981-06-24 1986-04-29 Robert Bosch Gmbh Semiconductor rectifier
US4631455A (en) * 1983-11-15 1986-12-23 Taishoff Howard A Method and apparatus for converting a conventional internal combustion engine into a high speed electric motor and generator
EP0485610A1 (de) * 1990-06-04 1992-05-20 Nippon Clean Engine Research Institute Co., Ltd. Brennkraftmaschine des types entzündung durch anprall des brennstoffes gegen eine geheizte oberfläche und entzündungsverfahren durch anprall des brennstoffes gegen eine geheizte oberfläche
EP0817351A2 (de) * 1996-07-03 1998-01-07 Uniden Corporation Berührungsloses Ladegerät, Lader, Drahtloses elektrisches Gerät und berührungsloser Lader
JPH11190216A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Toyota Autom Loom Works Ltd ディーゼルエンジンの燃料燃焼方法及び燃焼装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1906585A1 (de) 1969-02-11 1970-08-20 Kofink Dr Ing Siegfried Einrichtung zur Vergasung und Verbrennung von Kraftstoff-Luft-Gemischen in Verbrennungsmotoren
DE2342152A1 (de) * 1973-08-21 1975-02-27 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur entflammung eines fluessigen bzw. gasfoermigen stoffes
DE2715943A1 (de) 1977-04-09 1978-10-12 Bosch Gmbh Robert Brennkraftmaschine mit einem hauptbrennraum und einer zuendkammer
DE3117144A1 (de) 1981-04-30 1982-11-18 Fa. Emil Bender, 5900 Siegen Anlassvorrichtung fuer einen mehrzylindrigen otto-motor
US4586075A (en) 1981-06-24 1986-04-29 Robert Bosch Gmbh Semiconductor rectifier
US4631455A (en) * 1983-11-15 1986-12-23 Taishoff Howard A Method and apparatus for converting a conventional internal combustion engine into a high speed electric motor and generator
EP0485610A1 (de) * 1990-06-04 1992-05-20 Nippon Clean Engine Research Institute Co., Ltd. Brennkraftmaschine des types entzündung durch anprall des brennstoffes gegen eine geheizte oberfläche und entzündungsverfahren durch anprall des brennstoffes gegen eine geheizte oberfläche
EP0817351A2 (de) * 1996-07-03 1998-01-07 Uniden Corporation Berührungsloses Ladegerät, Lader, Drahtloses elektrisches Gerät und berührungsloser Lader
JPH11190216A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Toyota Autom Loom Works Ltd ディーゼルエンジンの燃料燃焼方法及び燃焼装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 12 29 October 1999 (1999-10-29) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106677952A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 福特环球技术公司 用于内燃发动机的电磁点火系统和具有点火系统的内燃发动机

Also Published As

Publication number Publication date
US20040031464A1 (en) 2004-02-19
DE10057630A1 (de) 2002-05-23
EP1339957A1 (de) 2003-09-03
JP2004514822A (ja) 2004-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0260575B1 (de) Zündvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine
DE102015002189B4 (de) Benzindirekteinspritzmotor, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln desselben sowie Computerprogrammerzeugnis
DE102007051164A1 (de) Motorsystem mit verbessertem Wirkungsgrad
WO1984004567A1 (en) Device for the injection of fuel into combustion chambers
US7533643B2 (en) Induction driven ignition system
DE2503811A1 (de) Brennkraftmaschine
WO2002042620A1 (de) Brennkraftmaschine mit wenigstens einem zylinder und einem in diesem beweglichen hubkolben
DE102016112380A1 (de) Zündsystem mit Zusatzenergie und magerer Vorkammerverbrennung
EP0455256B2 (de) Glühkerze
DE3318459A1 (de) Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in brennraeume
DE2057972C3 (de) Für fremdgezündete Brennkraftmaschinen bestimmte Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den Kaltstart
DE102017214641B4 (de) Verbrennungsunterstützungsvorrichtung für Verbrennungsmotor
AT411484B (de) Kaltstarteinrichtung
DE19629171C2 (de) Zündanordnung für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor
JP2004529288A (ja) 液体およびガス状燃料の加熱およびダブル電磁分極のための方法および関連器具
DE19854776A1 (de) Verfahren zur Zündung eines Mehrzylinder-Hubkolbengasmotors durch Einblasen eines Zündgases
AT505183B1 (de) Zündeinrichtung für einen gasmotor sowie gasmotor
DE10393661T5 (de) Direkteinspritz-Gasmotor mit Zündhilfe
DE102016000436A1 (de) Zündungssystem mit einer steuerbaren Entlüftung der Vorkammer
WO2018099862A1 (de) Betriebsverfahren für eine brennkraftmaschine
AT413855B (de) Brennkraftmaschine
DE2259286C3 (de) Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102013201188A1 (de) Brennkraftmaschine mit Zündkerze und Verfahren zur Zündung einer derartigen Brennkraftmaschine
DD145943A1 (de) Kaltstartvorrichtung fuer eine luf verdichtende,selbstzuendende brennkraftmaschine
DE102007041401A1 (de) Verwendung von Halbleiterblockelementen zur Vorbeziehungsweise Erwärmung von Verbrennungsmotoren

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001997629

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2002 544524

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10181770

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001997629

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2001997629

Country of ref document: EP