DD294540A5

DD294540A5 - MIXING CHAMBER ENGINE

Info

Publication number: DD294540A5
Application number: DD34074890A
Authority: DD
Inventors: Cornel Stan; Reiner Helge
Original assignee: Th Zwickau,De; Motorradwerk Zschopau,De
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1991-10-02
Also published as: DE4116303A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mischkammermotor, der im Otto-Verfahren arbeitet. Der Mischkammermotor ist dadurch gekennzeichnet, dasz eine als rotierende Walze ausgebildete Mischkammer einem Zylinder zugeordnet ist, wobei die Schlitze in der Walze bei der Rotation die Verbindungskanaele zum Zylinder hin freigeben bzw. verschlieszen. Fig. 2{Mischkammermotor; Otto-Verfahren; Mischkammer; rotierende Walze; Zylinder; Schlitze; Verbindungskanaele}The invention relates to a mixing chamber motor, which operates in the Otto process. The mixing chamber motor is characterized in that a mixing chamber formed as a rotating roller is associated with a cylinder, wherein the slots in the roller during rotation release the connecting channels towards the cylinder. Fig. 2 {mixing chamber motor; Otto-method; Mixing chamber; rotating roller; Cylinder; slots; Verbindungskanaele}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Mischkammermotor, der im Otto-Verfahren arbeitet.The invention relates to a mixing chamber motor, which operates in the Otto process.

Charakteristik der bekannten technischen Lo*'<ngenCharacteristic of the known technical loops

Bekannt ist aus der WO 89/01568 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Einbringung des Kraftstoffes in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei verdichtetes Gas während eines Arbeitszyklus aus dem Zylinder entnommen, zwischengespeichert und im darauffolgenden Arbeitszyklus zusammen mit dem Kraftstoff in den Zylinder eingebracht wird. Dabei sind folgende Schritte vorgesehen: a) zeitlich steuerbare Entnahme einer kleinen Menge, insbesondere 2 bis 6cm³ verdichteten heißen Gases über ein in den Brennraum des Zylinders öffnendes Ventil, b) Speicherung des entnommenen heißen Gases in einem Ventilraum des Ventils, c) Einspritzen von Kraftstoff in das heiße Gas, d) Einblasen des gespeicherten Kraftstoff-Gasgemisches durch das in den Zylinder öffnende Ventil. Das Verfahren wird durch eine Einrichtung realisiert, welche ein Einblaseventil mit einem ventilseitigen und einem ventilabgewandten Raum aufweist, dessen in den Brennraum der Brennkraftmaschine öffnendes Ventil den Gasaustausch zwischen dem Brennraum und dem ventilseitigen Raum steuert, wobei der ventilseitige Raum als Gasspeicher für das aus dem Brennraum entnehmbare Gas dient, wobei der ventilseitige Raum über zumindest ein Rückschlagventil mit dem ventilabgewandten Raum verbunden ist, in welchen eine Druckerzeugungseinheit Kraftstoff fördert. Der Nachteil dieser Lösung besteht im konstruktiven Aufwand für die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Des weiteren wird durch den Kolben beim Kompressionshub die zu verdichtende Luft bzw. das sich im Zylinder bildende Kraftstoff-Luftgemisch in den ventilseitigen Raum gedrückt werden. Dazu muß das Ventil über einen längeren Zeitraum geöffnet sein. Die Einspritzung von Kraftstoff unter einem hohen Druck bewirkt im ventilseitigen Raum eine weitere Druckerhöhung, wodurch eine relativ hohe Zuhaltekraft des Ventils aufgebracht werden muß, um zu verhindern, daß nach der Druckentlastung durch den Auspufftakt nicht schon vorzeitig das Gemisch in den Zylinder eindringen kann.It is known from WO 89/01568 a method and a device for introducing the fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein compressed gas taken during a work cycle from the cylinder, cached and introduced in the subsequent cycle together with the fuel in the cylinder. The following steps are provided: a) timely controllable removal of a small amount, in particular 2 to 6 cm ³ compressed hot gas via a valve opening into the combustion chamber of the cylinder, b) storage of the withdrawn hot gas in a valve chamber of the valve, c) injection of Fuel into the hot gas, d) blowing the stored fuel gas mixture through the valve opening into the cylinder. The method is realized by a device having a Einblaseventil with a valve-side and a valve facing away from the valve in the combustion chamber of the internal combustion engine valve controls the gas exchange between the combustion chamber and the valve-side room, wherein the valve-side space as a gas storage for the from the combustion chamber removable gas is used, wherein the valve-side space is connected via at least one check valve with the valve facing away from space, in which a pressure generating unit promotes fuel. The disadvantage of this solution consists in the design effort for the device for carrying out the method. Furthermore, the air to be compressed or the fuel-air mixture forming in the cylinder are pressed into the valve-side space by the piston during the compression stroke. For this purpose, the valve must be open over a longer period. The injection of fuel under a high pressure causes in the valve-side space a further pressure increase, whereby a relatively high clamping force of the valve must be applied to prevent that after the pressure relief by the exhaust stroke not prematurely, the mixture can penetrate into the cylinder.

Die verbesserte Verdampfung und Zerstäubung des Kraftstoffes im Sinne einer guten Gemischbildung basiert nur auf dem Zustand der Luft am Ende.der Kompression, insbesondere auf die dabei erreichte Temperatur. Dabei werden Gemischbildungsbedingungen wie bei direkteinspritzenden Ottomotoren mit allen dazu gehörenden Randproblemen erreicht. Es wird lediglich gegenüber derartigen Motoren nur die Dauer der Gemischbildung verlängert.The improved evaporation and atomization of the fuel in the sense of good mixture formation is based only on the state of the air at the end of the compression, in particular on the temperature reached thereby. This mixture preparation conditions are achieved as in direct injection gasoline engines with all the associated edge problems. It is only compared to such engines only the duration of mixture formation extended.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine sowie eine Verringerung der Schadstoffemission erzielbar ist.The aim is to provide a method for operating an internal combustion engine, in which an improvement in the efficiency of the internal combustion engine and a reduction in pollutant emissions can be achieved.

-2- 294 540 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 294 540 Presentation of the Essence of the Invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Ottoverfahren anzugeben, welches mit konstruktiv einfachen Mitteln angewendet werden kann und einen guten Spülerfolg gewährleistet, wobei eine Verbesserung hinsichtlich eines schadstoffarmen und sparsameren Betriebes gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen erzielt wird.Object of the present invention is to provide a method for operating an internal combustion engine in the Ottover method, which can be applied with simple design means and ensures good flushing, with an improvement in terms of low-emission and more economical operation over conventional internal combustion engines is achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine als rotierende Walze ausgebildete Mischkammer einem Zylinder zugeordnet ist, wobei die Schlitze in der Walze bei der Rotation die Verbindungskanäle zum Zylinder hin freigeben bzw. verschließen. Der Schlitz in der Zylinderwand zum Einlassen des Abgases in die Mischkammer ist höher angeordnet als die beiden Schlitze zum Einlassen des Gemisches von der Mischkammer in den Zylinder. Der Schlitz in der Walze steuert nacheinander das Einlassen des Abgases in die Mischkammer und das Einbringen des Kraftstoffes durch eine offene Düse. Der einzubringende Kraftstoff ist durch eine Drosselregulierung im Kraftstoffstrang, die vor oder nach der Förderpumpe angeordnet ist, oder bei Einsatz einer konventionellen Einspritzanlage in bekannter Weise dosierbar. Die Lagerung der als rotierende Walze ausgelegten Mischkammer ist als Gleitlagerung ausgeführt. Der Antrieb der Mischkammer erfolgt von der Kurbelwelle aus durch Zahnriemen. Dadurch ist es möglich, die Schlitzsteuerung der Walze der Schlitzsteuerung des Kolbens im Zylinder anzupassen. Die Mischkammer kann aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein.According to the invention the object is achieved in that a mixing chamber designed as a rotating roller is associated with a cylinder, wherein the slots in the roller during rotation release the connecting channels to the cylinder or close. The slit in the cylinder wall for introducing the exhaust gas into the mixing chamber is arranged higher than the two slits for admitting the mixture from the mixing chamber into the cylinder. The slot in the roller sequentially controls the admission of the exhaust gas into the mixing chamber and the introduction of the fuel through an open nozzle. The fuel to be introduced is metered by a throttle regulation in the fuel line, which is arranged before or after the feed pump, or when using a conventional injection system in a known manner. The storage of designed as a rotating roller mixing chamber is designed as a sliding bearing. The drive of the mixing chamber takes place from the crankshaft through toothed belts. This makes it possible to adapt the slot control of the roller to the slot control of the piston in the cylinder. The mixing chamber may be formed of a ceramic material.

Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt durch eine offene Düse mit einem geringfügig höheren Druck als der Abgasdruck in die Mischkammer des Motors. Die gleiche Schlitzsteuerung, die den Einlaß des Abgases in die Mischkammer steuert, steuert auch die Öffnung zur offenen Düse. Erst nach der Spülung des Zylinders mit reiner Luft und dem Schließen des Auslasses, also während des Beginns des Kompressionstaktes, werden durch die in der Walze angeordneten weiteren beiden Schlitze die Verbindungskanäle zum Zylinder freigegeben. Entsprechend dem Verlauf der Zustandsänderung eines Verbrennungsmotors ist der in der Mischkammer gespeicherte Druck höher als der Kompressionsdruck zum Zeitpunkt des Öffnens der beiden Schlitze. Dadurch ist das Eindringen des in der Mischkammer gebildeten gasförmigen Kraftstoff-Abgas-Gemisches in den Zylinder möglich. Das Kraftstoff-Abgas-Gemisch ist als fettes Gemisch ausgelegt und wird im Zylinder mit der Luft verdünnt. Die Temperatur des in der Mischkammer gespeicherten Abgases bewirkt dabei eine gute Kraftstoffzerstäubung und somit eine schnelle Homogenisierung dieses fetten Kraftstoff-Abgas-Gemisches in der frischen Luft. Durch die boiden in Richtung der Zündkerze weisenden Kanäle wird ein zündfähiges Gemisch direkt in den Bereich der Zündkerze gebracht.The fuel is injected through an open nozzle at a slightly higher pressure than the exhaust gas pressure into the mixing chamber of the engine. The same slot control which controls the inlet of the exhaust gas into the mixing chamber also controls the opening to the open nozzle. Only after the flushing of the cylinder with clean air and the closing of the outlet, so during the beginning of the compression stroke, the connecting channels are released to the cylinder by the arranged in the roller further two slots. According to the progress of the state change of an internal combustion engine, the pressure stored in the mixing chamber is higher than the compression pressure at the time of opening the two slits. As a result, the penetration of the gaseous fuel-exhaust gas mixture formed in the mixing chamber into the cylinder is possible. The fuel-exhaust mixture is designed as a rich mixture and is diluted in the cylinder with the air. The temperature of the exhaust gas stored in the mixing chamber causes a good fuel atomization and thus a rapid homogenization of this rich fuel-exhaust gas mixture in the fresh air. Through the boids pointing in the direction of the spark plug channels an ignitable mixture is brought directly into the area of the spark plug.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. It shows

Fig. 1: Anordnung der KanäleFig. 1: Arrangement of the channels

Fig. 2: Schnitt durch den erfindungsgemäßen MischkammermotorFig. 2: section through the mixing chamber motor according to the invention

Fig.3: Anordnung der Öffnungen in der Mischkammer.Fig.3: Arrangement of the openings in the mixing chamber.

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eins Zweitaktmotors mit Mischkammer (Fig. 2) naher erläutert werden. Während er Entlastung öffnet der Kolben zuerst einen Kanal 1, wodurch das Abgas in eine zylindrische Kammer (Mischkammer) 6 gelangt. Der Zugang in die Mischkammer 6 erfolgt über ein Fenster 2 in der rotierenden Walze 7, die von der Kurbelwelle aus über einen Zahnriemen angetrieben wird. Nach dem Schließen des Kanals 1 wird mit dem gleichen Fenster 2 der Walze 7 die Verbindung der Mischkammer 6 mit der offenen Düse 9 hergestellt. Über die Leitung 10 wird von einer elektrisch angetriebenen Förderpumpe Kraftstoff zur Düse 9 gefördert. Die Förderpumpe wird mit einer konstanten Drehzahl betrieben. Der in die Mischkammer 6 eingespritzte Kraftstoff wird in der Wirbelbewegung des Abgases mitgenommen. Durch die Wirbelintensität bzw. Abgastemperatur erfolgt eine gute Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffes, wobei das Verhältnis Abgas/Kraftstoff einem sehr fetten Gemisch entspricht. Während dessen findet im Zylinder 8 der klassische Ladungswechselvorgang eines Zweitaktmotors statt. Nach dem Öffnen des Auslaßkanals 3 öffnen die Überströmkanäle 4; 5. Es erfolgt der übliche Spülvorgang mit reiner Luft. Die Vorverdichtung der Spülluft erfolgt in an sich bekannter Weise über den Kurbelkasten oder über ein Gebläse. Nach dem Schließen des Auslaßkanals 3 und der Überströmkanäle 4; 5 wird durch Öffnen der Schlitze 11; 12 (Fig.3) in der Walze 7 die Verbindung der Mischkammer 6 mit den Gemischeinlaßkanälen freigegeben. Da infolge der Schlitz- bzw. Fensterhöhen im Zylinder 8 (Fig. 1) und der Steuerung durch die Walze 7 der Druck in der Mischkammer 7 höher liegt als zu diesem Zeitpunkt im Zylinder 8, strömt das Kraftstoff-Abgas-Gemisch in den Zylinder 8 und wird dort mit reiner Luft zu einem zündfähigen Gemisch verdünnt. Durch Drosselregelung in der Kraftstoff- bzw. Luftleitung wird stets - im Vollast - oder Teillastbereich - das gewünschte Gemisch erreicht.The solution according to the invention will be explained in more detail with reference to a two-stroke engine with mixing chamber (FIG. 2). During discharge, the piston first opens a channel 1, whereby the exhaust gas enters a cylindrical chamber (mixing chamber) 6. The access into the mixing chamber 6 via a window 2 in the rotating roller 7, which is driven by the crankshaft via a toothed belt. After closing the channel 1, the compound of the mixing chamber 6 with the open nozzle 9 is produced with the same window 2 of the roller 7. Via the line 10 is conveyed by an electrically driven pump fuel to the nozzle 9. The feed pump is operated at a constant speed. The injected into the mixing chamber 6 fuel is taken in the swirling motion of the exhaust gas. By the vortex intensity or exhaust gas temperature is a good atomization and evaporation of the fuel, wherein the ratio exhaust gas / fuel corresponds to a very rich mixture. During this time, the classic charge cycle of a two-stroke engine takes place in cylinder 8. After opening the outlet channel 3, the overflow channels 4 open; 5. It is the usual flushing with clean air. The pre-compression of the scavenging air takes place in a manner known per se via the crankcase or via a blower. After closing the outlet channel 3 and the overflow 4; 5 is opened by opening the slots 11; 12 (Figure 3) in the roller 7, the connection of the mixing chamber 6 released with the mixture inlet channels. As a result of the slot or window heights in the cylinder 8 (Fig. 1) and the control by the roller 7, the pressure in the mixing chamber 7 is higher than at this time in the cylinder 8, the fuel-exhaust gas mixture flows into the cylinder eighth and is diluted there with pure air to an ignitable mixture. Throttling control in the fuel or air line always achieves the desired mixture - in the full load or partial load range.

Claims

1. Mischkammermotor, im Otto-Verfahren arbeitend, mit einer Einrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum mit einer Pumpe zur Förderung des Kraftstoffes, einer Einheit ζ jr Entnahme von Gas aus dem Zylinder, einem Gasspeicher zur Speicherung des Gases sowie einer Einheit zum Einblasen des Gases und des geförderten Kraftstoffes in den Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß eine als rotierende Walze ausgebildete Mischkammer einem Zylinder zugeordnet ist, wobei die Schlitze in der Walze bei der Rotation die Verbindungskanäle zum Zylinder hin freigeben bzw. verschließen.1. Mixing chamber engine, operating in the Otto process, with a device for introducing fuel into the combustion chamber with a pump for conveying the fuel, a unit Ent jr removal of gas from the cylinder, a gas storage for storing the gas and a unit for blowing of the gas and the conveyed fuel into the cylinder, characterized in that a mixing chamber designed as a rotating roller is associated with a cylinder, wherein the slots in the roller during rotation release the connecting channels towards the cylinder.

2. Mischkammermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz in der Zylinderwand zum Einlassen des Abgases in die Mischkammer höher angeordnet ist als die beiden Schlitze zum Einlassen des Gemisches von der Mischkammer in den Zylinder.Second mixing chamber motor according to claim 1, characterized in that the slot in the cylinder wall for introducing the exhaust gas into the mixing chamber is arranged higher than the two slots for admitting the mixture from the mixing chamber into the cylinder.

3. Mischkammermotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichne', daß der Schlitz (2) in der Walze das Einlassen des Abgases in die Mischkammer und das Einbringen des Kraftstoffes durch eine offene Düse steuert.3. mixing chamber motor according to claim 1 and 2, characterized marked ', that the slot (2) in the roller controls the admission of the exhaust gas into the mixing chamber and the introduction of the fuel through an open nozzle.

4. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einzubringende Kraftstoff durch eine Drosselregulierung im Kraftstoffstrang, die vor oder nach der Förderpumpe angeordnet ist, dosierbar ist.4. mixing chamber motor according to claim 1 to 3, characterized in that the fuel to be introduced is metered by a throttle regulation in the fuel line, which is arranged before or after the feed pump.

5. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der als rotierende Walze ausgelegten Mischkammer als Gleitlagerung ausgeführt ist.5. mixing chamber motor according to claim 1 to 3, characterized in that the bearing of the designed as a rotating roller mixing chamber is designed as a sliding bearing.

6. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Mischkammer von der Kurbelwelle aus durch Zahnriemen erfolgt.6. mixing chamber motor according to claim 1 to 3, characterized in that the drive of the mixing chamber from the crankshaft is made by toothed belt.

7. Mischkammermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet ist.7. mixing chamber motor according to claim 1 to 3, characterized in that the mixing chamber is formed of a ceramic material.