DD294538A5 - Viertakt-brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzsystem, einem Stufenkolben und einem durch diesen gebildeten Vorverdichtungsraum. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dasz in der Zylinderlaufbuchse im oberen Drittel des Hubes ein Vorauslaszschlitz angeordnet ist, der ueber einen Kanal mit dem durch den Stufenkolben gebildeten Ringraum in Verbindung steht und dieser durch ein Steuerelement zum Befuellen des Ringraumes mit Abgas oder zum UEberstroemen des in diesen gebildeten Abgas-Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder freigebbar ist. Fig. 1{Viertakt-Brennkraftmaschine, gemischverdichtend; Brennstoffeinspritzsystem; Vorverdichtungsraum; Auslaszkanal; Stufenkolben; Vorauslasz; Ringraum; Zylinderwand; Steuerelement}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzsystem, einem Stufenkolben und einem durch diesen gebildeten Vorverdichtungsraum.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine Lösung ist aus der DE-OS 2901815 bekannt. Eine Viertakt-Brennkraftmaschine weist ein zusätzliches Einlaßventil in Verbindung mit einem Stufenkolben auf, mit dem es möglich ist, unabhängig von der Verwendung der Kurbelgehäusepumpe für die Beaufschlagung des ersten Einlaßventiles einen vollkommen getrennten, zweiten Einlaßtrakt zu erstellen, der über den Ringraum, der durch den Stufenkolben mit dem Zylinder gebildet wird, versorgt wird. Dabei wird erfindungsgemäß dieser zweite Einlaßtrakt mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt, mit welchem eine Schichtladung im Brennraum erzeugt werden kann. Bekannt ist weiterhin aus der DE-OS 2847731 eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine, die nach dem Zweitaktprinzip arbeitet, mit einem durch einen Stufenkolben gebildeten Ringraum, der in seinem unteren Bereich über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für brennstoffreiches Gemisch verbunden ist. Dabei ist ein zusätzlicher Überströmkanal im Zylinder bis zum Zylinderkopf und im Zylinderkopf bis hin zum Brennraum geführt und durch ein von der Kurbelwelle gesteuertes Einlaßventil absperrbar. Durch die Steuerung des fetten Kraftstoffgemisches über ein Einlaßventil im Zylinderkopf ist es möglich, den Zeitpunkt für das Einströmen dieses zündfähigen Gemisches exakt zu steuern, so daß keine Verluste an Frischgas aus dem Brennraum beispielsweise durch den noch geöffneten Auslaßkanal möglich sind, und weiterhin kann dieses fette Gemisch gezielt in den Bereich der Zündkerze gebracht werden.

Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß das fette Kraftstoff-Luft-Gemisch einen sehr hohen Anteil der flüssigen Phase aufweist und dieser erst im Zylinder in die dampfförmige Phase überführt werden muß. Das führt zu einer hohen Gemischinhomogenität und zu einer unstetigen Verbrennung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gemischbildungsvorgänge zu verbessern und ein nahezu vollständiges₍sich in der Gasphase befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch zu bilden. Des weiteren sollen die Brennkraftmaschinen hinsichtlich ihrer Abgasemission verbessert werden.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Spülung des Zylinders mit Luft und einer getrennten Einbringung eines zündfähigen Gemisches in einer nahezu vollständigen Gasphase eine Reduzierung der Abgasemission zu erreichen und die Gemischhomogenität zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Zylinderlaufbuchse im oberen Drittel des Hubes ein Vorauslaßschlitz angeordnet ist, der über einen Kanal mit dem durch den Stufenkolben gebildeten Ringraum in Verbindung steht

und dieser durch ein Steuerelement zum Befallen des Ringraumes mit Abgas oder zum Überströmen des in diesen gebildeten Abgas-Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder freigebbar ist. Die Freigabe des Kanals erfolgt nur bei geschlossenem Aus- bzw. Einlaßventil. Dem Ringraum ist eine Einspritzdüse zugeordnet.

Bei der Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunktes wird der Vorauslaß durch den Kolben

freigegeben und der Kanal durch das Steuerelement geöffnet. Der Ringraum füllt sich mit Abgas. '

Nach dem Durchlaufen des unteren Totpunktes schließen sich in an sich bekannte Weise das Ausstoßen des Abgases und das Ansaugen reiner Luft in den Zylinder der Brennkraftmaschine an. Das Einspritzen des Kraftstoffes in den mit Abgas befüllten Ringraum erfolgt während des Ansaugtaktes.

Während des Verdichtungstaktes wird gleichzeitig das Kraftstoff-Abgas-Gemisch im Ringraum und die sich im Zylinder befindliche Luft vorverdichtet. Nachdem der Kolben die Hälfte des Weges in Richtung des oberen Totpunktes zurückgelegt hat,

öffnet das Steuerelement den Kanal und das vorverdichtete Kraftstoff-Abgas-Gemisch strömt in den Zylinder. Dadurch entsteht im Zylinder ein sehr homogenes Gemisch. Durch die Verwendung von Luft zur Spülung und der Kraftstoffeinspritzung in das sich in der Ringkammer befindliche heiße Abgas wird eine Kraftstoffreduzierung sowie eine Senkung der Schadstoffemission erreicht.

AusfOhrungsbeisplel Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1: Schnitt durch eine Einzylinder-Verbrennungskraftmaschine nach dem Viertaktprinzip mit Stufenkolben.

Der Stufenkolben 1 weist in seinem oberen Bereich einen kleineren Durchmesser - der Zylinderbohrung entsprechend - auf, während am unteren Ende die Stufe angeordnet- mit einem entsprechend größeren Durchmesser in dar abgesetzten Zylinderbuchse gleitend- ist. Gemäß Figur 1 ist der Stufenkolben in der unteren Totpunktlage dargestellt. Im Zylinderkopf 2 sind das Auslaßventil 3 und dac Einlaßventil 4, die in an sich bekannter Weise angesteuert werden, angeordnet. Der Ringraum 5 wird gebildet durch den Schaft des oberen Teils des Kolbens 1 (kleiner Durchmesser) und der abgesetzten Zylinderlaufbuchse mit der darin gleitenden Stufe des unteren Teils des Stufenkolbens 1 (großer Durchmesser). Der Ringraum 5 ist über einen Kanal 6 mit dem Zylinder 7 verbunden. Ein Drehschieber 8 steuert den Durchlaß durch den Kanal 6. Der Kanal 6 mündet in den Zylinder 7 am oberen Ende des unteren Drittels des Hubes. In der unteren Totpunktlage weist der Ringraum sein größtes Volumen und in der oberen Totpunktlage des Stufenkolbens 1 sein kleinstes Volumen auf

Nachfolgend wird anhand der dargestellten Figur 1 die Wirkungsweise ausgeführt.Nach der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bewegt sich der Kolben vom oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunktes. Nach Freigabe des Vorauslaßschlitzos 9 und Öffnen des Drehschiebers 8 strömt Abgas in den Ringraum 5. Anschließend wird der Kanal 6 durch den Drehschieber wieder verschlossen. Während des Auspuffhubes bewegt sich der Stufenkolben 1 von der unteren Totpunktstellung in die obere Totpunktstellung und verdrängt über das offene Auslaßventil 3 das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch. Das Einlaßventil 4 ist dabei geschlossen. Im daran anschließenden Saughub wird bei offenem Einlaßventil 4 Luft in den Zylinder 7 angesaugt. Kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes wird über die Einspritzdüse 10 Kraftstoff in den Ringraum 5 eingespritzt. Dadurch wird bei gleichzeitiger Druckerhöhung ein homogenes sich nahezu vollständig in der Gasphase befindliches Abgas-Kraftstoff-Gemisch gebildet. Der sich daran anschließende Kompressionshub des Stufenkolbens 1 bewirkt zum einen die Verdichtung der in den Brennraum eingeströmten Luft und zum anJeren eine Vorverdichtung des sich im Ringraum 5 befindlichen Kraftstoff-Abgas-Gemisches. Zum Überschieben des Gemisches mit erhöhtem Druck wird gegen Ende der ersten Hälfte de Hubes der Drehschieber 8 im Kanal 6 geöffnet. Im Zylinder 7 erfolgt die weitere Vermischung mit der Luft zu einem zündfähigen homogenen Abgas-Kraftstoff-Luft-Gemisch. Dieses wird bei der Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens weiter verdichtet und bei Erreichen des oberen Totpunktes gezündet.

Claims (2)

1. -1- 294 Patentansprüche:

   1. Viertakt-Brennkraftmaschine mit äußerer Gemischbildung und Luftspülung mit einem im oberen Bereich einen kleineren Durchmesser aufweisenden Stufenkolben, einen durch diesen gebildeten Ringraum und einen vom Ringraum zum Brennraum führenden Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderlaufbuchse im oberen Drittel des Hubes ein Vorauslaßschlitz angeordnet ist, der über einen Kanal mit dem durch den Stufenkolben gebildeten Ringraum in Verbindung steht und dieser durch ein Steuerelement zum Befüllen des Ringraumes mit Abgas oder zum Überströmen des in diesen gebildeten Abgas-Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder freigebbar ist.
2. 2. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe des Kanals nur bei geschlossenem Aus- bzw. Einlaßventil erfolgt.