[go: up one dir, main page]

AT506447B1 - Verfahren für den verbrennungsgaswechsel (spülung) in einer zweitakt-brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren für den verbrennungsgaswechsel (spülung) in einer zweitakt-brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
AT506447B1
AT506447B1 AT0037509A AT3752009A AT506447B1 AT 506447 B1 AT506447 B1 AT 506447B1 AT 0037509 A AT0037509 A AT 0037509A AT 3752009 A AT3752009 A AT 3752009A AT 506447 B1 AT506447 B1 AT 506447B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
piston
tdc
inlet
cylinder
valve
Prior art date
Application number
AT0037509A
Other languages
English (en)
Other versions
AT506447A1 (de
Inventor
Anton Stadler
Original Assignee
Anton Stadler
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 Anton Stadler filed Critical Anton Stadler
Publication of AT506447A1 publication Critical patent/AT506447A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT506447B1 publication Critical patent/AT506447B1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/20—Means for reducing the mixing of charge and combustion residues or for preventing escape of fresh charge through outlet ports not provided for in, or of interest apart from, subgroups F02B25/02 - F02B25/18
    • 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
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/145—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke with intake and exhaust valves exclusively in the cylinder head
    • 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
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/20—Means for reducing the mixing of charge and combustion residues or for preventing escape of fresh charge through outlet ports not provided for in, or of interest apart from, subgroups F02B25/02 - F02B25/18
    • F02B25/24—Inlet or outlet openings being timed asymmetrically relative to bottom dead-centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • 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
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • 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
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • 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
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Um ein Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer aufgeladenen Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jedem Zylinder (1) mindestens ein im Zylinderkopf (10) angeordnetes Ein- und Auslassventil (3, 4) zugeordnet ist, bei dem ein Kolben (2) im Zylinder (1) Hubbewegungen zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) ausführt, und gegenüber dem Zylinderkopf (10) einen Zylinderraum (11) mit veränderlichem Volumen einschließt, der Gaswechsel (Spülung) mittels der Ein- und Auslassventile (3, 4) gesteuert wird und mittels eines Aufladesystems das Einlassdruckniveau über das Auslassdruckniveau angehoben wird, wobei der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) endet anzugeben, das eine effektive Spülung ermöglicht und bei dem die bei der Verbrennung anfallende Energie möglichst effektiv genutzt wird, also der Wirkungsgrad verbessert wird, ist vorgesehen, dass der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) beginnt.

Description

österreichisches Patentamt AT506 447B1 2010-08-15
Beschreibung
VERFAHREN FÜR DEN VERBRENNUNGSGASWECHSEL (SPÜLUNG) IN EINER ZWEI-TAKT-BRENNKRAFTMASCHINE
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jedem Zylinder mindestens ein im Zylinderkopf angeordnetes Ein- und Auslassventil zugeordnet ist, ein Kolben im Zylinder Hubbewegungen zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) ausführt und gegenüber dem Zylinderkopf einen Zylinderraum mit veränderlichem Volumen einschließt, der Gaswechsel (Spülung) mittels der Ein- und Auslassventile gesteuert und mittels eines Aufladesystems das Einlassdruckniveau über das Auslassdruckniveau angehoben wird, wobei der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT endet.
[0002] Zweitakt-Brennkraftmaschinen weisen gegenüber den im allgemeinen üblichen Viertakt-Brennkraftmaschinen wegen der nur halb so großen Zahl der Arbeitstakte, beziehungsweise Hubbewegungen des Kolbens pro Takt einen wesentlich geringeren Reibleistungsanteil (bezogen auf die abgegebene Leistung) auf. Sie können deshalb in diesem Zusammenhang mit den Bestrebungen, den Kraftstoffverbrauch zu optimieren, eine sinnvolle und vorteilhafte Antriebsvariante darstellen.
[0003] Es ist auch schon bekannt geworden, die bei üblichen Zweitaktbrennkraftmaschi-nen verwendeten Schlitzsteuerungen für den Ein- und Auslass durch Ventile zu ersetzen, so dass, der grundsätzliche Aufbau einer derartigen Zweitakt-Brennkraftmaschine nicht mehr wesentlich von demjenigen einer Viertakt-Brennkraftmaschine abweicht.
[0004] Um bei den notwendigerweise sehr kurzen Ventilöffnungs- und Schließzeiten noch einen ausreichend guten Ladungswechsel und eine zufrieden stellende Spülung zu erzielen, ist es aber in jedem Fall erforderlich, das Einlassdruckniveau mit Hilfe eines Aufladesystems über das Auslassdruckniveau anzuheben.
[0005] Das Problem bei derartigen Zweitakt-Brennkraftmaschinen ist unter anderem auch das Erreichen einer wirkungsvollen Spülung des Arbeits- bzw. Zylinderraums, wenn das unter Druck einströmende Frischgas während der nur kurzen Überschneidungsperioden zwischen den Ein-und Auslassventilen das verbrannte Gas über die Auslassventile aus zu schieben versucht. Beim Spülvorgang soll also verbranntes Gas möglichst weitgehend aus dem Zylinder entfernt werden, zugleich ist man jedoch bemüht, die Frischgasverluste, d.h. einen Verlust an Spülgas äußerst gering zu halten.
[0006] Beispielsweise ist ein solcher Zweitaktverbrennungsmotor aus der DE 2701272 C2 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Gaswechsel werden die Verbrennungsgase am Ende der Expansion des Kolbens und zu Beginn des Kompressionshubes des Kolbens ausgewechselt. Es soll so zwar eine vollständige Ausspülung des Verbrennungsgases möglich sein, jedoch bestehen Zweifel, ob aufgrund der geometrischen Ausbildung des Zylinderraums während des wie voran beschriebenen Gaswechsels diese Forderung erfüllbar ist, insbesondere bei gleichzeitig minimalen Spülgasverlusten.
[0007] Die DE 40 12 474 A1 zeigt eine gemischverdichtende Zweitakt-Brennkraftmaschine mit zumindest einem Ein- und Auslassventil je Brennraum zum Ladungswechsel und Brennraumspülung durch Frischgaszufuhr bei Überschneidung der Öffnungszeiten von Ein- und Auslassventil, wobei der Schließzeitpunkt des Einlassventils den Beginn des Verdichtungshubes, dagegen der Öffnunszeitpunkt des Auslassventils das Ende des Arbeitshubes im Brennraum definieren.
[0008] Aus der US 4 995 348 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Ein- und Auslassventil pro Brennraum bekannt. Mittels eines Verdichters wird das Frischgas unter Druck dem Brennraum zugeführt. 1/6 österreichisches Patentamt AT506 447B1 2010-08-15 [0009] Um aber eine niedrige Schadstoffemission, einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und auch ein akzeptables Leerlaufverhalten zu erzielen, ist eine gute Spülung des Zylinderraums, d.h. dass der Frischluftstrom vom Einlassventil den Abgasstrom effektiv über das Auslassventil aus dem Zylinderraum spülen kann, unbedingt erforderlich.
[0010] Der Erfindung liegt dem gegenüber somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Abführung der Verbrennungsgase aus dem Zylinder anzugeben, das eine effektive Spülung ermöglicht und bei dem die bei der Verbrennung anfallende Energie möglichst effektiv genutzt wird, also der Wirkungsgrad der gattungsgemäßen Zweitakt-Brennkraftmaschine effektiv verbessert wird.
[0011] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
[0012] Bisher wurden wie oben beschrieben beim Zweitaktverfahren also der Verbrennungsgaswechsel ohne einer zusätzlichen Kurbelwellenumdrehung realisiert, in dem die Verbrennungsgase am Ende der Expansion und zu Beginn des Kompressionshubes ausgewechselt werden. Damit ist der Expansionstakt des Kolbens, also die Hubbewegung des Kolbens von OT nach UT recht kurz und die bei der Verbrennung auftretende Energie nur eingeschränkt nutzbar.
[0013] Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik ausschließlich in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (also im Kompressionstakt) endet und beginnt, kann der Expansionstakt wesentlich länger gestaltet werden als der Kompressionstakt. Damit verbessert sich der Wirkungsgrad. Die Geometrie des Zylinderraums ist hinsichtlich eines effektiven Spülvorgangs wesentlich verbessert, d.h. die Spülqualität ist wegen der vereinfachten Geometrie deutlich verbessert, ohne dass hinsichtlich der Ausbildung des Frischluft- und Abgasstroms aufwendige Maßnahmen vorgenommen werden müssen.
[0014] In einer weiterhin bevorzugten Ausführung ist der Zylinderraum während des Gaswechsels (Spülung) bezüglich der Kolbenachse breiter als hoch.
[0015] Die Unteransprüche beinhalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
[0016] Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben.
[0017] Die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Gaswechsels (Spülung) in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine sind in der einzigen Figur mit der Detailnummerierung 1 bis 5 aufeinanderfolgend von links nach rechts dargestellt.
[0018] Kennzeichnung 2 stellt einen in üblicherweise an der Kurbelwelle mittels eines Pleuels angelenkten Kolben dar, der in dem Zylinder 1 auf- und abgleitend geführt ist und gegenüber dem Zylinderkopf 10 einen Zylinderraum 11 mit veränderlichem Volumen einschließt. In diesen Zylinderraum 11 mündet ein durch ein Einlassventil 3 gesteuerter Einlasskanal sowie ein durch ein Auslassventil 4 gesteuerter Auslasskanal. Die Ventile 3 und 4 werden in an sich bekannter Weise von einer Nockenwelle betätigt, die jedoch im Gegensatz zu der Nockenwelle einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle dreht.
[0019] Um nun zu erreichen, dass das über das Einlassventil 3 einströmende Frischgas beziehungsweise die Frischluft möglichst gut den Zylinderraum 11 durchströmt und, ohne sich mit dem verbrannten Abgas des vorausgehenden Arbeitstaktes (Detail 1) allzu sehr zu vermischen, dieses Abgas bei geöffnetem Auslassventil 4 möglichst vollständig aus dem Zylinderraum 11 hinaustreibt, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Dazu dient zum einen eine Einlassdruckerhöhung mittels eines hier nicht weiter dargestellten Aufladesystems, das als Abgasturbolader oder als Kompressor ausgebildet sein kann.
[0020] Dabei ist es je nach Größe der Brennkraftmaschine möglich, jeweils mehrere Ein-und Auslassventile 3, 4 im Zylinderkopf 10 anzuordnen, die einen entsprechenden großflächigen Ein- und Auslass bilden. 2/6 österreichisches Patentamt AT506 447 B1 2010-08-15 [0021] Mit OT ist der obere Totpunkt des Kolbens 2 bezeichnet, mit UT der untere Totpunkt.
[0022] Um die Erfindung besser zu verdeutlichen ist hier exemplarisch ein Zweitaktmotor skizziert, bei dem ein Zylinder 1 einen Kolbenhub von 44 cm mit einem Kolbendurchmesser von 32 cm erlaubt.
[0023] Detail 1 der Figur zeigt den Expansionstakt (Pfeil 8), beziehungsweise den so genannten Arbeitshub, bei dem der Kolben 2 sich von OT nach UT bewegt und die Ein- und Auslassventile 3, 4 geschlossen bleiben.
[0024] Detail 2 zeigt den Kolben 2 in UT, Pfeil 9 deutet jedoch an, dass die Hubbewegung des Kolbens 2 von UT nach OT beginnt, wobei während der Hubbewegung 9 das Auslassventil 4 öffnet (A), während das Einlassventil 3 noch geschlossen bleibt. Die Auspuffgase entspannen sich dabei bis in die Nähe des Abgasgegendrucks.
[0025] Detail 3 zeigt die den Zylinderraum 11 begrenzende Oberseite des Kolbens 2 während der Hubbewegung 9 in einer Position, die 9,2 cm vor OT liegt, d.h., bei der der Zylinderraum 11 eine Höhe von 9,2 cm aufweist. In dieser Position des Kolbens 2 öffnet das Einlassventil 3 (B). Das heißt, dass bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung 9 des Kolbens 2 von UT nach OT von ca. 25%, was hier in guter Näherung, wenn man davon ausgeht, dass die Hubbewegung 9 von UT nach OT (genauso wie die Hubbewegung 8 von OT nach UT) 180° Kurbelwinkel umfasst, etwa 54° Kurbelwinkel vor OT entspricht, das Einlassventil 3 bei gleichzeitig bereits geöffnetem Auslassventil 4 geöffnet wird. Die unter Druck eintretende Frischluft beziehungsweise das Frischgas verdrängt die Auspuffgase, wobei eine teilweise Vermischung der Frischgase mit dem Abgas eintritt und Teile der Frischluft beziehungsweise der Mischgase über das Auslassventil entweichen. Es entsteht ein U-förmiger Strom aus Frischluftstrom 6 und Abgasstrom 7 vom Einlassventil 6 zum Auslassventil 7 über die Breite des Zylinderraums 11.
[0026] Detail 4 zeigt den Kolben 2 während der Bewegung 9 in einer Position, bei der wiederum die Oberseite des Kolbens 2 eben 7,2 cm vor OT liegt, d.h, bei der der Zylinderraum 11 eine Höhe von 7,2 cm aufweist, wobei bei dieser Position des Kolbens 2 das Auslassventil 4 geschlossen wird (C), d.h. dass das Auslassventil 4 bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung des Kolbens 2 von UT nach OT von ca. 16%, was in guter Näherung jetzt analog zu den voran gemachten Ausführungen etwa 48° Kurbelwinkel vor OT entspricht, bei gleichzeitig noch geöffnetem Einlassventil 3 geschlossen wird. Es tritt damit weiter unter erhöhtem Ladedruck stehende Frischluft ein, die den Zylinderraum 11 auffüllt. Durch das noch geöffnete Einlassventil 3 wird weiter vorverdichtetes Gas in den Zylinder gepresst, so dass dieser eine kräftige Aufladung erfährt.
[0027] Detail 5 zeigt den Kolben 2 während der Hubbewegung 9 in einer Position, bei der die Oberseite des Kolbens 2 etwa bei 4,2 cm vor UT liegt, also die Höhe des Zylinderraums 11 eben 4,2 cm beträgt, wobei bei dieser Position des Kolbens 2 auch das Einlassventil 3 geschlossen ist (D), d.h. dass das Einlassventil 3 bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung des Kolbens 2 von UT nach OT von ca. 10%, das analog zum voran gesagten etwa 36° Kurbelwinkel vor OT entspricht, ebenfalls wieder geschlossen wird.
[0028] Detail 1 zeigt wieder den eigentlichen Beginn der Kompressionsphase, d.h, das Einlassventil 3 schließt kurz vor OT, der Kolben 2 verdichtet dann das Gas weiter, bis am OT die Zündung erfolgt, entweder durch eine Zündkerze oder durch das Einspritzen von Dieselkraftstoff. Detail 1 zeigt also wieder wie ganz links der Figur den Arbeitshub 8 von OT nach UT, bei dem Ein- und Auslassventile 3, 4 während der Hubbewegung 8 geschlossen bleiben.
[0029] All diese Schritte, d.h. die spezielle Steuerung der Ein- und Auslassventile 3, 4 tragen dazu bei, einen Frischluftstrom 6 zu erzeugen, der in der Lage ist, innerhalb kurzer Zeit, nämlich des für den Spülvorgang zur Verfügung stehende Kurbelwinkelbereichs die in den Zylinder 11 vorhandenen Abgase durch das geöffnete Auslassventil 4 durch einen Abgasstrom 7 in den Auslasskanal zu drängen.
[0030] Der gesamte Gaswechsel (Spülung) findet beim angegebenen Ausführungsbeispiel in einem Zylinderraum 11 statt, dessen Breite immer 32cm beträgt und dessen Höhe sich zwi- 3/6 österreichisches Patentamt AT506 447 B1 2010-08-15 sehen 9,2cm und 7,2cm bewegt, also der Zylinderraum 11 während des Gaswechsels (Spülung) bezüglich der Kolbenachse immer breiter ist als hoch.
[0031] Desweiteren wird der Gaswechsel (Spülung) im oberen Drittel der Hubbewegung 9 des Kolbens 2 von UT nach OT begonnen und beendet.
[0032] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mittels eines Regelkreises aus Sensoren und mindestens eines Stellgliedes das Auslassdruckniveau in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus geregelt.
[0033] Im einfachen Fall verfügt die Brennkraftmaschine über einen ausreichend bekannten Regelkreis, der mindestens jeweils einen Sensor zum Erfassen des Druckniveaus vor dem Einlassventil 3 und nach dem Auslassventil 4 umfasst, wobei die Sensoren per Kennlinienvergleich und Regelkreis mit einem Stellglied kommunizieren, das in bekannter Weise durch ein Regelverfahren aktivierbar ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Druck also auf eine bestimmte Größe geregelt, um die Spülung konstant zu halten.
[0034] Bevorzugt wird das Verhältnis von Einlass- und Auslassdruckniveau konstant gehalten.
[0035] Als Stellglied kann eine Drosselklappe im Zustrom zum Einlassventil 3 zur Regelung des Einlassdruckniveaus oder eine variable Turbinengeometrie oder ein Wastegate des Aufladesystems zur Regelung des Auslassdruckniveaus verwendet werden.
[0036] Bevorzugt kann eine Lastregelung durch die Regelung des Auslassdruckniveaus vorgenommen werden. Für die Lastregelung gilt, dass bei halber Motorleistung die gleichen Druckverhältnisse wie bei Volllast gelten sollen. Als Stellglied zur Regelung des Auslassdruckniveaus kann natürlich auch eine Drosselklappe im Abgastrakt verwendet werden.
[0037] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine bezüglich des Zylinders 1 interne Abgasrückführung (AGR) der Brennkraftmaschine durch die Regelung des Abgasdruckniveaus in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus dahingehend beeinflusst werden, dass die AGR zur Lastregelung oder zum Anwärmen eines Brenngases verwendet wird, so dass eben heißes Abgas in Abhängigkeit des geregelten Auslassdruckniveaus gezielt im Zylinderraum 11 belassen werden kann.
[0038] Beim Gaswechsel (Spülung) verbleiben in etwa 40 Volumen-% des Abgases im Zylinderraum 11, d.h. der Abgasstrom 7 der durch den Frischluftstrom 6 ausgespült wird, umfasst ca. 60 Volumen-% des Abgasvolumens. Somit kann man durch die Druckniveauregelung die interne AGR hinsichtlich der Motorleistung beeinflussen. Die Richtgröße ist hier das Verhältnis von Abgasdruck zu Frischgasdruck. Auf diese Weise werden die Spülverluste niedrig gehalten. 1 Zylinder 2 Kolben 3 Einlassventil 4 Auslassventil 5 Einspritzdüse, bzw. Zündvorrichtung 6 Frischluftstrom 7 Abgasstrom 8 Hubbewegung des Kolbens von OT nach UT 9 Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT 10 Zylinderkopf 11 Zylinderraum OT oberer Todpunkt UT unterer Todpunkt A Öffnen des Auslassventils B öffnen des Einlassventil C Schließen des Auslassventils D Schließen des Einlassventils 4/6

Claims (12)

  1. österreichisches Patentamt AT506 447B1 2010-08-15 Patentansprüche 1. Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer aufgeladenen Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jedem Zylinder (1) mindestens ein im Zylinderkopf (10) angeordnetes Ein- und Auslassventil (3,4) zugeordnet ist, bei dem ein Kolben (2) im Zylinder (1) Hubbewegungen zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) ausführt, und gegenüber dem Zylinderkopf (10) einen Zylinderraum (11) mit veränderlichem Volumen einschließt, der Gaswechsel (Spülung) mittels der Ein- und Auslassventile (3, 4) gesteuert wird und mittels eines Aufladesystems das Einlassdruckniveau über das Auslassdruckniveau angehoben wird, wobei der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) endet dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) beginnt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) im oberen Drittel der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) endet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) im oberen Drittel der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) beginnt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (11) während des Gaswechsels (Spülung) bezüglich der Kolbenachse breiter ist als hoch.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung (9) des Kolbens (2) von UT nach OT von ca. 25% das Einlassventil (3) bei gleichzeitig bereits geöffnetem Auslassventil (4) geöffnet wird, das Auslassventil (4) bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung (9) des Kolbens (2) von UT nach OT von ca. 16% bei gleichzeitig noch geöffnetem Einlassventil (3) geschlossen wird, und dass das Einlassventil (3) bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung (9) des Kolbens (2) von UT nach OT von ca. 10% ebenfalls wieder geschlossen wird und Ein- und Auslassventil (3,4) während der Hubbewegung (8) des Kolbens (2) von OT nach UT geschlossen bleiben.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Regelkreises aus Sensoren und eines Stellgliedes das Auslassdruckniveau in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus geregelt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Einlass-und Auslassdruckniveau konstant gehalten wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied eine Drosselklappe im Zustrom zum Einlassventil (3) verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lastregelung der Brennkraftmaschine durch die Regelung des Auslassdruckniveaus vorgenommen wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied eine variable Turbinengeometrie oder ein Wastegate des Aufladesystems in Form eines Turboladers zur Regelung des Auslassdruckniveaus verwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet dass als Stellglied zur Regelung des Auslassdruckniveaus eine Drosselklappe im Abgastrakt verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich des Zylinderraums (11) interne Abgasrückführung (AGR) durch die Regelung des Abgasdruckniveaus in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus dahingehend beeinflusst wird, dass die interne AGR zur Lastregelung oder zum Anwärmen eines Brenngases verwendet werden kann. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/6
AT0037509A 2008-03-13 2009-03-09 Verfahren für den verbrennungsgaswechsel (spülung) in einer zweitakt-brennkraftmaschine AT506447B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008014249A DE102008014249A1 (de) 2008-03-13 2008-03-13 Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT506447A1 AT506447A1 (de) 2009-09-15
AT506447B1 true AT506447B1 (de) 2010-08-15

Family

ID=40510215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT0037509A AT506447B1 (de) 2008-03-13 2009-03-09 Verfahren für den verbrennungsgaswechsel (spülung) in einer zweitakt-brennkraftmaschine

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2009222060A (de)
KR (1) KR20090098667A (de)
CN (1) CN101532419A (de)
AT (1) AT506447B1 (de)
DE (1) DE102008014249A1 (de)
FI (1) FI20095214A7 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102392734B (zh) * 2011-10-21 2013-09-11 李永红 活塞式发动机气缸活塞运动控制方法及实现该方法的设备
JP2020041481A (ja) 2018-09-11 2020-03-19 川崎重工業株式会社 発電システム及びそれを備える推進装置
CN111896067B (zh) * 2020-08-05 2022-04-12 中车青岛四方车辆研究所有限公司 风缸、容积测量系统及容积测量方法
EP4253738B1 (de) 2022-03-31 2024-04-24 Martin Buchberger Verfahren zum betreiben eines getaktet angetriebenen kolbenmotors

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE320397C (de) * 1914-01-20 1920-04-16 Louis Renault Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit einem parallel zum Verbrennungszylinder angeordneten Pumpenzylinder ohne schaedlichen Raum
FR2308792A2 (fr) * 1975-04-24 1976-11-19 France Etat Perfectionnements apportes aux installations a moteur a combustion interne suralimente, notamment a moteur diesel suralimente
FR2338385A1 (fr) 1976-01-15 1977-08-12 Melchior Jean Perfectionnements aux moteurs a combustion interne a deux temps
EP0169209A1 (de) * 1983-12-13 1986-01-29 LENAHAM, James Verbrennungsmotor
FR2589518B1 (fr) * 1985-11-06 1987-12-24 Melchior Jean Perfectionnements aux moteurs a combustion interne a deux temps et procede de mise en oeuvre
JPH086586B2 (ja) * 1987-02-16 1996-01-24 トヨタ自動車株式会社 ２サイクル内燃機関
JPH0619807Y2 (ja) * 1987-04-24 1994-05-25 マツダ株式会社 エンジンの掃気装置
JP3486912B2 (ja) * 1992-12-14 2004-01-13 マツダ株式会社 エンジンの掃気装置
CA2194196A1 (en) * 1996-12-31 1998-06-30 Douglas Ayres Internal combustion engines utilizing complete unit charge air/fuel injection

Also Published As

Publication number Publication date
FI20095214L (fi) 2009-09-14
FI20095214A7 (fi) 2009-09-14
FI20095214A0 (fi) 2009-03-04
DE102008014249A1 (de) 2009-09-24
AT506447A1 (de) 2009-09-15
CN101532419A (zh) 2009-09-16
JP2009222060A (ja) 2009-10-01
KR20090098667A (ko) 2009-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3437330C2 (de)
DE112006003727T5 (de) Steuergerät für einen Verbrennungsmotor der Vormischkompressionsselbstzündungsbauart
DE3903474A1 (de) Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine
DE10394147T5 (de) Luft- und Brennstoffversorgungssystem für einen Verbrennungsmotor
EP1576268A1 (de) Verfahren zum aufheizen eines abgaskatalysators einer mit kraftstoff-direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschine
DE102017120512B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffmotors für ein Kraftfahrzeug
DE112014004939T5 (de) Steuervorrichtung für Kompressionszündungsmotor
WO2015110257A2 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie verfahren zum betreiben einer hubkolbenbrennkraftmaschine
AT506447B1 (de) Verfahren für den verbrennungsgaswechsel (spülung) in einer zweitakt-brennkraftmaschine
EP3404237A1 (de) Verfahren zum betreiben eines grossdieselmotors sowie grossdieselmotor
DE102013113167A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
EP3084197B1 (de) Verfahren zum betreiben einer hubkolben-verbrennungskraftmaschine
EP3196446B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine
EP2831400B1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine
DE102005014673A1 (de) Verfahren zum Regeln der Rezirkulation der Auslassgase eines aufgeladenen Motors mit innerer Verbrennung und ein solches Verfahren nutzender Motor
DE102007042405A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102015200047B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung
WO2018046212A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung der nach einem gaswechselvorgang im zylinder einer brennkraftmaschine verbleibenden restgasmasse und/oder der während eines gaswechselvorgangs in den abgaskrümmer der brennkraftmaschine gespülten spülluftmasse
DE102012111626B4 (de) Brennkraftmaschine, Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben derselben
DE4108454C2 (de) Zeittaktmechanismus für das Einlaßventil eines Viertaktmotors
EP4077897B1 (de) Gemischzuführsystem für einen verbrennungsmotor mit quantitativer gemischregelung
DE10203340A1 (de) Zweitaktbrennkraftmaschine
EP3101256B1 (de) Magerbetrieb im leerlauf zur partikelzahlreduzierung
DE102019128935A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102006047515A1 (de) Zweitakt-Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20140309