DE2507142A1 - Verfahren zum durchlaufen eines kreisprozesses in mit kraftstoff-luftgemisch betriebenen brennkraftmaschinen mit gleichraumverbrennung - Google Patents

Verfahren zum durchlaufen eines kreisprozesses in mit kraftstoff-luftgemisch betriebenen brennkraftmaschinen mit gleichraumverbrennung

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    • 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
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
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    • F02B1/06—Methods of operating
    • 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
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Description

2507U2
Dr Ing h c F PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT - 7 STUTTGART 40 (ZUFFENHAUSEN) - PORSCHESTRASSE 42
S 63
Verfahren zum Durchlaufen eines Kreisprozesses in mit Kraftstoff-Luftgemisch bet-!ebenen Brennkraftmaschinen mit Gl ei chraumverbrennung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchlaufen eines Kreisprozesses in mit Kraftstoff-Luftgemisch betriebenen Brennkraftmaschinen mit Gleichraumverbrennung, umfassend einen Ansaug-, Verdichtungs-, Dehnungs- und Ausschiebetakt.
Die Kreisprozesse von Otto, Diesel und Seiliger sind für die Verbrennungsmotoren die maßgebenden. Der Kreisprozeß von Otto weist eine adiabate Verdichtung, eine isochore Verbrennung, eine adiabate Expansion und eine isochore Wärmeabfuhr auf. Während der isochoren Verbrennung wird hierbei das gesamte Kraftstoff-Luftgemisch verbrannt, wodurch eine sich ungünstig auf die NO-Emission auswirkende hohe Spitzentemperatur des Kreisprozesses erzielt wird. Beim Kreisprozeß nach Diesel wird Luft adiabatisch so stark verdichtet, daß der erst in der oberen Totlage des Zylinders fein zerstäubt eingebrachte Kraftstoff sich an der Verdichtungswärme von selbst rasch entzündet. Diese starke Wärmeentwicklung hat ebenfalls eine sich ungünstig auf die NO-Emission auswirkende Spitzentemperatur des Kreisprozesses zur Folge. Der Kreisprozeß von Seiliger besteht aus einer adiabaten Kompression, einer isochoren und einer isobaren Wärmezufuhr, einer adiabaten Expansion und einer isochoren Wärmeabfuhr. Ebenso wie bei den Kreisprozessen von Otto und Diesel fällt die Arbeitstemperatur bei Seiliger während der adiabaten Ex-
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Vorsitzender des Aufsichtsrats: Or Ing h c Ferdinand Porsche Vorstand: Dr Emst Fuhrmann. Heinz Branitzki , LarS O C Π ΓΠ1 Q t Sitz der Geseilschaft Stuttgart - Registergericht: Amtsgericht Stuttgart.HRB-Nr 5211 ■ Telefon 0711/8203-1 · Telex 07-21871 Porscheauto Stuttgart · Postfach 400640
ORIGINAL
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pansion ab, wodurch eine Nachoxydation des unverbrannten Kraftstoff-Luftgemisches stark beeinträchtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Durchlaufen eines Kreisprozesses von Kraftstoff-Luftgemisch in Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei dem die Abgasemission gegenüber den Kreisprozessen von Otto, Diesel und Seiliger verbessert ist, ohne den gesamten Wirkungsgrad nennenswert zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem isobaren Ansaugtakt das Kraftstoff-Luftgemisch während des Verdichtungstaktes adiabatisch verdichtet wird, während des folgenden Dehnungstaktes bei einer isochoren Verbrennung bis zur Erreichung des Spitzendruckes innerhalb des Kreisprozesses unter Zuführung einer Wärmemenge Q-, nur eine Teilmenge des Kraftstoff-Luftgemisches verbrannt, zur Erzielung einer isothermen Expansion die Restmenge des Kraftstoff-Luftgemisches unter Zuführung einer Wärmemenge Q2 verbrannt und eine Wärmemenge Q3 isochor abgeführt wird, und sich daran ein isobarer Ausschiebetakt anschließt. Dadurch ist ein Verfahren zum Durchlaufen eines Kreisprozesses in mit Kraftstoff-Luftgemisch betriebenen Brennkraftmaschinen mit Gleichraumverbrennung geschaffen, der mit gegenüber den Kreisprozessen von Otto, Diesel und Seiliger niedrigeren Spitzendrücken und Spitzentemperaturen bei gleicher zugeführter Wärme abläuft, so daß die gebildete NO-Emission vermindert wird. Darüber hinaus wird die Arbeitstemperatur aufgrund der isothermen Expansion gegenüber den Arbeitstemperaturen beim Expansionstakt von Otto, Diesel und Seiliger höher gehalten, wodurch eine Nachoxydation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des unverbrannten Kohlenmonoxyds während des Expansions- und Ausschiebetaktes erfolgt. Der geringen Verminderung des thermischen Wirkungsgrades beim Kreisprozeß mit isothermer Expansion steht neben der Verbesserung der Abgasemission ein höherer mechanischer Wirkungsgrad und eine infolge der niedrigeren Spitzendrücke
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geringere Bauteilbeanspruchung gegenüber. Als vorteilhaft hat sich erwiesen5 daß das während der isochoren Verbrennung verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch annähernd 80 bis 90 % und das während der isothermen Expansion verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch annähernd 10 bis 20 % des gesamten Kraftstoff-Luftgemisches eines Kreisprozesses verbrannt wird.
In der Zeichnung ist das Verfahren zum Durchlaufen des erfindungsgemäßen Kreisprozesses in mit Kraftstoff-Luftgemisch betriebenen Brennkraftmaschinen mit Gleichraumverbrennung durch ein PV-Diagramm veranschaulicht.
Auf der Abszisse 1 ist das Volumen V und auf der Ordinate 2 der Druck P eingetragen. In der Phase 3 von a bis b des Kreisprozesses erfolgt das Ansaugen des Kraftstoff-Luftgemisches (Ansaugtakt). In der Phase 4 von b bis c wird das Kraftstoff-Luftgemisch adiabatisch verdichtet (Verdichtunjgstakt). In der Phase 5 von c bis d erfolgt eine isochore Verbrennung von etwa 80 bis 90 % des Kraftstoff-Luftgemisches, wobei dem Kreisprozeß die Wärmemenge Qi zugeführt wird. Während dieses Verbrennungsvorganges wird der Spitzendruck P1 verbunden mit der Spitzentemperatur innerhalb des Kreisprozesses erzielt. In der Phase 6 von d bis e erfolgt eine isotherme Expansion, die durch die Verbrennung des restlichen Kraftstoff-Luftgemisches in dieser Phase bewirkt wird. Hierbei wird dem Kreisprozeß die Wärmemenge Q2 zugeführt. Daran schließt sich die Phase 7 von e bis f des Auspuffens an, wobei die Wärmemenge Q3 (Q3 = Q1 + Q2) isochor abgeführt wird. Die Phase 7 bildet zusammen mit den Phasen 6 und 6 den Dehnungstakt. Daran schließt sich die Phase 8 von f bis a des isobaren Ausschiebens an (Ausschiebetakt). Die isochore Verbrennungsphase von c bis d^ eines Kreisprozesses nach Otto ist strichpunktiert dargestellt. Da hierbei das gesamte Kraftstoff-Luftgemisch verbrannt wird, ist der Spitzendruck Pg und die Spitzentemperatur zwangsläufig ungleich höher als bei dem erfindungsgemäßen Kreisprozeß, wenn die gesamte zugeführte Wärmemenge beim erfindungs·
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gemäßen Kreisprozeß und z.B. beim Kreisprozeß nach Otto gleich ist. Dadurch wird die NO-Emission und die Bauteilbeanspruchung erhöht. Die ebenfalls strichpunktiert dargestellte adiabate Expansionsphase von d-, bis ei beim Kreisprozeß nach Otto bewirkt gleichzeitig einen Temperaturabfall, wodurch eine Nachoxydation des unverbrannten Kraftstoff-Luftgemisches stark beeinträchtigt wird.
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Claims (2)

  1. 2507U2
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    Patentansprüche
    ί l.j Verfahren zum Durchlaufen eines Kreisprozesses in mit KraTtstoff-Luftgemisch betriebenen Brennkraftmaschinen mit Gleichraumverbrennung, umfassend einen Ansaug-, Verdichtungs-, Dehnungs- und Ausschiebetakt, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem isobaren Ansaugtakt (a-b) das Kraftstoff-Luftgemisch während des Verdichtungstaktes (b-c) adiabatisch verdichtet wird, während des folgenden Dehnungstaktes (c-f) bei einer isochoren Verbrennung bis zur Erreichung des Spitzendruckes (P1) innerhalb des Kreisprozesses unter Zuführung einer Wärmemenge (Q^) nur eine Teilmenge des Kraftstoff-Luftgemisches verbrannt, zur Erzielung einer isothermen Expansion die Restmenge des Kraftstoff-Luftgemisches unter Zuführung einer Wärmemenge (Q2) verbrannt und eine Wärmemenge (Q3) isochor abgeführt wird, und sich daran ein isobarer Ausschiebetakt (f-a) anschließt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das während der isochoren Verbrennung verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch annähernd 80 bis 90 % und das während der isothermen Expansion verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch annähernd 10 bis 20 % des gesamten Kraftstoff-Luftgemisches eines Kreisprozesses verbrannt wird.
    609836/0047
    L e e r s e i t e
DE19752507142 1975-02-19 1975-02-19 Verfahren zum durchlaufen eines kreisprozesses in mit kraftstoff-luftgemisch betriebenen brennkraftmaschinen mit gleichraumverbrennung Pending DE2507142A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102005050197A1 (de) * 2005-10-18 2007-04-19 Helmut Obieglo Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zu deren Betrieb

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FR2355998A1 (fr) 1978-01-20

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