DE3688847T2 - Einrichtung zum Einlass von Druckgasen in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine. - Google Patents
Einrichtung zum Einlass von Druckgasen in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einführen eines Gas es unter Druck in eine Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung ermöglichen es, wenn sie angewendet werden auf einen Motor mit Fremdzündung, daß sie eine Verbesserung der Einleitung der Verbrennung und eine Erhöhung der Brenngeschwindigkeit durch Einführen von Gas (Luft oder ein vergastes Gemisch oder ggf. verbrannte Gase) benachbart den Elektroden der Zündkerze und des Zündaugenblicks gewährleisten.
- Die Vorrichtung nach der Erfindung nutzt den Druck und ggf. die Druckwelleneffekte der verbrannten Gase während des Entspannens in einem Zylinder, um eine gewisse Menge Luft oder vergastes Gemisch, ggf. mit verbrannten Gasen, benachbart der Zündkerze eines anderen Zylinders zu injizieren.
- So betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Zylinder, Mitteln zum Speisen der Zylinder mit Brennstoff, wenigstens eine Leitung, die sich von den Brennstoffspeisemitteln unterscheidet, die einen Zylinder mit der Brennkammer eines anderen Zylinders verbindet, wobei die Brennkammer wenigstens eine Zündkerze umfaßt und die Leitung ein intermittierendes Verschlußorgan umfaßt und in die Brennkammer benachbart der Zündkerze mündet.
- Genauer hat die Erfindung eine Vorrichtung zum Einführen von Gas unter Druck in eine Brennkammer einer solchen Brennkraftmaschine zum Gegenstand. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der US-A-4 503 817.
- Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung zum Einführen von Gas unter Druck dadurch aus, daß das Verschlußorgan sich öffnet, während die in der Brennkammer enthaltenen Gase in Phase bei Ende der Kompression sind und daß die Achse der Leitung in Höhe der Brennkammer gegen die Elektroden dieser Zündkerze gerichtet ist, derart, daß ein Geschwindigkeitsgradient um die Elektroden der Zündkerze herum realisiert werden kann, was die Einleitung der Verbrennung begünstigt.
- Dieses Verschlußorgan läßt den Durchgang von Gas nur in Richtung dieser Leitung gegen die Brennkammer zu.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das in die Brennkammer mündende Ende der Leitung derart orientiert, daß die Gase in Richtung der Zündkerze eingeführt werden, was nicht der Fall bei der in der deutschen Patentschrift DE 1 576 009 beschriebenen Vorrichtung ist.
- Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, einen Gradienten von Geschwindigkeiten um Elektroden der Zündkerze herum zu realisieren, was die Einleitung der Verbrennung begünstigt. Darüber hinaus ermöglicht sie die Realisierung eines Konzentrationsgradienten der Charge benachbart der Elektroden der Zündkerze, wenn die aus der in den Zylinder mündenden Leitung stammenden Gase mit Brennstoff angereichert sind.
- Dies ist ebenfalls nicht offenbart in dem Dokument US-A-4 503 817, das ein System zum Einspritzen oder Injizieren von Luft und/oder vergastem Gemisch in eine Brennkammer beschreibt, wobei das System es ermöglicht, eine doppelte Strömung um die Zündkerze herum hervorzurufen.
- Erfindungsgemäß kann der Schlitz an dem Ende der Leitung auf der Seite des zweiten Zylinders vorzugsweise eine Form derart haben, daß er die Verwendung des Drucks der verbrannten Gase und ggf. Druckwelleneffekte begünstigt.
- Darüber hinaus werden der Ort des in die Brennkammer des ersten Zylinders mündenden Endes und seine Geometrie, die die Form und die Richtung des Strahls festlegen, mit dem Ziel definiert, die Verbesserung der Verbrennung zu erreichen.
- Man verläßt auch nicht den Rahmen der Erfindung, wenn die Leitung in ihrem dichten Teil und unter Druck eine Vorrichtung zur Anreicherung mit Brennstoff umfaßt.
- Die Erfindung ist angewendet auf einen Motor, der wenigstens zwei Zylinder umfaßt. Man verbindet über die Leitung eine Öffnung oder einen Schlitz eines Zylinders mit einer in die Brennkammer eines anderes Zylinders mündenden Öffnung.
- Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Einführen von Gas unter Druck in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine, die wenigstens zwei Zylinder umfaßt.
- Die Vorrichtung umfaßt eine Leitung und wenigstens ein Organ zum intermittierenden Verschluß, wobei die Leitung diesen Zylinder und diese Brennkammer über dieses Verschlußorgan in Verbindung setzt. Dieser Zylinder umfaßt wenigstens eine Zündkerze. Die Achse dieser Leitung in Höhe des Zylinders ist gegen die Elektroden der Zündkerze gerichtet.
- Die Vorteile der Erfindung werden deutlich im Verfolg der Beschreibung, die anhand eines nicht als begrenzend anzusehenden Ausführungsbeispiels in bezug auf die beiliegenden Figuren gegeben wird, in denen: - Fig. 1 schematisch und im Schnitt einen Mehrzylindermotor, ausgestattet mit einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt, - die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Schlitzes und seine Verbindung mit einer Leitung.
- Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine, die mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist.
- Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen ersten Zylinder, der an seinem oberen Teil durch den Zylinderdeckel 2 geschlossen ist. Im ersten Zylinder bewegt sich der Kolben 3 und definiert die Brennkammer 4.
- Ein Schlitz 5 ist in der Wand eines zweiten Zylinders 1a belassen. Vorzugsweise ist eine Winkelverschiebung zwischen dem ersten und zweiten Zylinder vorgesehen. Eine bei 6 schematisierte Leitung verbindet dann den Schlitz 5, der im zweiten Zylinder 1a ausgebildet ist, mit der Brennkammer 4 des ersten Zylinders 1 über ein Verschlußorgan 7.
- Dieses Verschlußorgan 7, beispielsweise ein Ventil (das durch eine Nocke gesteuert werden kann) oder ein Rückschlagventil oder ein Schieber ermöglicht es, die Leitung 6 bei gewissen Perioden des Zyklus vor der Öffnung 8 zu verschließen, der Öffnung, die in die Kammer 4 benachbart der Zündkerze 9 mündet. Die die Öffnung 8 speisende Leitung ist derart orientiert, daß die Gase gegen die Elektroden der Zündkerze 9 gerichtet sind, wie dies durch den Pfeil 8a der Fig. 1 verdeutlicht ist, der im wesentlichen der Achse der Leitung 6 in Höhe des ersten Zylinders 1 entspricht.
- Dies ermöglicht die Realisierung eines Geschwindigkeitsgradienten um die Elektroden der Zündkerze, was die Einleitung der Verbrennung begünstigt. Im übrigen ermöglicht dies, wenn die aus der Öffnung 8 stammenden Gase mit Kraftstoff angereichert sind, einen Brennstoffkonzentrationsgradienten um Elektroden der Zündkerze herum zu realisieren, was ebenfalls günstig für die Einleitung der Verbrennung ist. Eine solche Ausbildung ermöglicht ein günstiges Funktionieren des Motors mit allgemein armem oder durch die recyclisierten Gase verdünntem Gemisch, wie dies bei gewissen Motoren stattfindet. Selbstverständlich ist diese Recyclisierung der Verbrennungsgase völlig unabhängig von der Leitung 6, die nur geringe Durchsätze überträgt.
- Die Arbeitsweise des Motors nach der Erfindung soll nun mit bezug auf Fig. 1 beschrieben werden. Beim Öffnen des Schlitzes 5 durch den Kolben 3a des zweiten Zylinders befindet sich der zweite Zylinder 1a in der Entspannungsphase und der erste Zylinder 1 in der Kompressionsphase, derart, daß die verbrannten Gase bei einem erhöhten Druck den Inhalt der Leitung 6 gegen das Verschlußorgan 7 schieben.
- Darüber hinaus können für den Fall, wo das Verschlußorgan 7 ein automatisches Rückschlagorgan, beispielsweise eine Klappe oder ein Ventil, ist, während der Kompressionsphase des Zylinders 1a, während der Zylinder 1 sich in Saugphase befindet, die verbrannten Gase, die die Leitung 6 anschließend an die oben beschriebene Injektion, die während des vorhergehenden Zyklus stattgefunden hat, enthalten könnte, durch die frischen Gase ausgespült werden, die im Zylinder 1a eingeschlossen sind. So könnte vor der bereits beschriebenen Injektion die Leitung 6 dann praktisch nur frische Gase enthalten. Das gleiche gilt, wenn das Verschlußorgan 7 ein fremdgesteuertes Organ ist, um sich gleichzeitig während dieser Phase der Spülung der Leitung 6 und während der Injektionsphase zu öffnen.
- Allgemein wird nach der Erfindung das Verschlußorgan 7 geöffnet, während der Zylinder, dessen Ausrüstung es ist, sich bei Ende der Kompressionsphase befindet, und die Energie, die dazu dienen wird, die in der Leitung 6 enthaltenen Gase zu überführen, stammt aus der Differenz des Drucks P&sub2;-P&sub1; zwischen den Entspannungsgasen eines Zylinders und den Kompressionsgasen eines anderen Zylinders.
- Um im übrigen einen maximalen Druckwelleneffekt bei öffnen des Schlitzes 5 zu nützen, kann vorgesehen sein, diesem und bei seiner Verbindung mit der Leitung 6 die geeignete Form, die diese Effekte zu erhöhen gestattet, zu geben. Ein Beispiel ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt, wobei eine konvergente Form benützt wird. Fig. 2 zeigt die Form des Schlitzes 5, wie er von einem im Innern des Zylinders befindlichen Beobachter gesehen wurde. Fig. 3 zeigt den in Fig. 1 angegebenen Schnitt AA.
- Schließlich kann auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, ein zusätzliches Verschlußorgan (nicht dargestellt) längs der Leitung 6 hinzuzufügen oder auch eine Leitung und ein Rückschlagventil, das in Beziehung mit einer Gasquelle steht oder auch eine Kombination dieser beiden zusätzlichen Vorrichtungen.
- Allgemein hat die Leitung 6 nicht die Rolle, die Gesamtheit des Brennstoffs in den Motor einzuspritzen sondern, wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, die Einleitung der Verbrennung durch Erzeugen eines Geschwindigkeitsgradienten um Elektroden der Zündkerze und/oder durch Erzeugen eines Gradienten von Konzentrationen um Elektroden der Zündkerze zu begünstigen, indem hierin eine Anreicherung mit Brennstoff erfolgt. In diesem Fall umfaßt selbstverständlich die Leitung 6 ein Brennstoffeinführungsorgan. So enthält in dem Augenblick, wo die Leitung 6 ihren Strahl gegen die Elektroden der Zündkerze 9 richtet, um die Einleitung der Verbrennung zu begünstigen, normalerweise dieser erste Zylinder ein Luft- und Brennstoffgemisch und ist darüber hinaus in seiner Kompressionsphase. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verschlußorgan geschlossen gerade bevor das Zündorgan die Zündkerze zündet, und dies insbesondere in dem Fall, wo das Verschlußorgan gesteuert wird.
- Auch kann eine Brennstoffanreicherungsquelle längs der Leitung 6 angeordnet werden, wobei die Auslegung des Schlitzes 5 und seine Verbindung mit der Leitung 6 so ausgelegt sind, daß die Druckwelleneffekte erhöht werden.
- Die Erfindung ist anwendbar auf sämtliche Typen von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, die wenigstens zwei Zylinder aufweisen, und sie ermöglicht die Regelung der inneren Aerodynamik der in den Zylindern des Motors enthaltenen Charge, wenn diese mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet sind.
- Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich das Verschlußorgan 7 in Offenstellung, während der Zylinder, dessen Ausrüstung es darstellt, sich in Kompressionsphase befindet.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Einführen von Gas unter Druck in eine
Brennkammer (4) einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem
ersten und einem zweiten Zylinder (1, 1a), Mitteln zur Speisung
dieser Zylinder mit Brennstoff, wenigstens einer Leitung (6),
die sich von diesen Mitteln zur Brennstoffspeisung
unterscheidet, welche einen Zylinder mit dieser Brennkammer (4) eines
anderen Zylinders verbindet, wobei diese Brennkammer wenigstens
eine Zündkerze (9) umfaßt und diese Leitung ein
intermittierendes Verschlußorgan (7) aufweist und in diese Brennkammer (4)
benachbart dieser Zündkerze mündet, dadurch gekennzeichnet, daß
dieses Verschlußorgan (7) sich öffnet, wenn die in dieser
Brennkammer (4) enthaltenen Gase bei Ende der Kompression in Phase
sind und daß die Achse dieser Leitung (6) in Höhe der
Brennkammer (4) gegen die Elektroden dieser Zündkerze (9) derart
gerichtet ist, daß ein Geschwindigkeitsgradient um die Elektroden der
Zündkerze realisiert werden kann, was die Einleitung der
Verbrennung begünstigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie ein zusätzliches Verschlußorgan umfaßt, das längs dieser
Leitung (6) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine zusätzliche Leitung
und eine mit einer Gasquelle verbundene die Rückströmung
verhindernde Einrichtung umfaßt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Form eines in der Wandung des
zweiten Zylinders (1a) ausgesparten Schlitzes (5) zur Verbindung
mit dieser Leitung (6) so ausgelegt ist, daß der
Druckwelleneffekt beim Öffnen dieses Schlitzes erhöht wird.
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