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DE1091378B - Control method for a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine - Google Patents

Control method for a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine

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Publication number
DE1091378B
DE1091378B DEB22427A DEB0022427A DE1091378B DE 1091378 B DE1091378 B DE 1091378B DE B22427 A DEB22427 A DE B22427A DE B0022427 A DEB0022427 A DE B0022427A DE 1091378 B DE1091378 B DE 1091378B
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DE
Germany
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combustion chamber
air
amount
auxiliary
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Pending
Application number
DEB22427A
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German (de)
Inventor
Neil Otto Broderson
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren für eine gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit Zeitpunktfremdzündung mit einem Hauptbrennraum und einer damit über eine Verengung verbundenen die Zündkerze enthaltenden Hilfsbrennkammer, deren Volumen kleiner oder zumindest nicht wesentlich größer als dasjenige des Hauptbrennraumes bei oberer Totpunktstellung des Kolbens ist, wobei über den gesamten Lastbereich die in den Zylinder eingebrachte Verbrennungsluftmenge etwa konstant bleibt und lediglich eine Änderung der Kraftstoffmenge erfolgt, ferner' zumindest ein Teil der Kraftstoffmenge während des Verdichtungshubes in die Hilfsbrennkammer eingespritzt wird, alles derart, daß im gesamten Lastbereich stets ein zündbares Gemisch in der Hilfsbrennkammer vorhanden ist und das Gemisch in der Hauptbrennkammer mit abnehmender Belastung ärmer wird.The invention relates to a control method for a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine External ignition with a main combustion chamber and a connected via a constriction the Spark plug containing auxiliary combustion chamber, the volume of which is smaller or at least not significantly larger than that of the main combustion chamber at top dead center position of the piston, with over the entire Load range the amount of combustion air introduced into the cylinder remains approximately constant and only a change in the amount of fuel takes place, furthermore at least part of the amount of fuel during of the compression stroke is injected into the auxiliary combustion chamber, everything in such a way that in the entire load range there is always an ignitable mixture in the auxiliary combustion chamber and the mixture in the Main combustion chamber becomes poorer with decreasing load.

Das Regelverfahren nach der Erfindung arbeitet in der Weise, daß bei einer Maschine mit Einbringung zumindest eines Teiles der Verbrennungsluft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemisches über die Hilfsbrennkammer das im ganzen Lastbereich zündbare Gemisch in dieser Kammer dadurch erreicht wird, daß die Kraftstoffeinspritzung in die Hilfskammer bezüglich Einspritzmenge und/oder Aufteilung des Einspritzbogens im Kurbeldiagramm auf Ansaug- und Verdichtungstakt entsprechend geändert wird.The control method according to the invention works in such a way that in a machine with introduction at least part of the combustion air or a fuel-air mixture via the auxiliary combustion chamber the ignitable mixture in this chamber in the entire load range is achieved in that the Fuel injection into the auxiliary chamber with regard to the injection quantity and / or distribution of the injection arc is changed accordingly in the crank diagram on the intake and compression stroke.

Der Unterschied des Verfahrens nach der Erfindung gegenüber einem früher vorgeschlagenen Verfahren liegt in der Art der Regelung der Kraftstoffmenge. Gemäß der Erfindung wird die Kraftstoffeinspritzung in die Hilfsbrennkammer geändert, während bei dem älteren Verfahren die unmittelbar in den Hauptbrennraum eingebrachte: Kraftstoffmenge verändert wird. Dabei bleibt bei dem älteren Verfahren die in die Vorkammer eingespritzte Menge im ganzen Lastbereich konstant, da ja auch die in die Hilfsbrennkammer eingebrachte Luftmenge stets dieselbe ist und daher im ganzen Regelbereich ein gleiches zündfähiges Gemisch in der Vorkammer vorhanden ist. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß bei Teillast eine gößere Menge an Brennstoff erspart bleibt, als dies bei bekannten Verfahren möglich ist.The difference between the method according to the invention and a previously proposed method lies in the way in which the amount of fuel is regulated. According to the invention, the fuel injection changed into the auxiliary combustion chamber, while in the older method the one directly into the main combustion chamber introduced: amount of fuel is changed. With the older method, the one in the antechamber remains The injected quantity is constant over the entire load range, since that is also the amount introduced into the auxiliary combustion chamber The amount of air is always the same and therefore the same ignitable mixture over the entire control range is present in the antechamber. The method according to the invention has the advantage that at part load a larger amount of fuel is saved than is possible with known methods.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung wird die gesamte Verbrennungsluftmenge über die Hilfsbrennkammer eingebracht und die Lage des Einspritzbogens im Kurbeldiagramm derart geändert, daß mit abnehmender Last der im Verdichtungstakt liegende Bogenteil größer und der im Ansaugtakt liegende Bogenteil kleiner wird. Dies wird unten an Hand der Beispiele 1 bis 5 und der Fig. 1 bis 3 noch näher erläutert.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the entire amount of combustion air is Introduced via the auxiliary combustion chamber and the position of the injection arc in the crank diagram changed in such a way that with decreasing load the arc part lying in the compression stroke increases and the part of the arch in the intake stroke becomes smaller. This is illustrated below using Examples 1 to 5 and FIGS. 1 to 3 explained in more detail.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird mit Regelverfahren
für eine gemis diver dichtende
Viertakt-Brennkraftmaschine
In one embodiment of the invention, control methods are used
for a gemis diver poet
Four-stroke internal combustion engine

Anmelder:Applicant:

Neil Otto Broderson,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)
Neil Otto Broderson,
Rochester, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Germershausen, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Neue Mainzer Str. 49/51
Representative: Dr. W. Germershausen, patent attorney,
Frankfurt / M., Neue Mainzer Str. 49/51

Neil Otto Broderson, Rochester, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
Neil Otto Broderson, Rochester, NY (V. St. A.),
has been named as the inventor

Ausnahme desjenigen Lastbereiches, der weniger als die doppelte Leerlauf-Kraftstoffmenge erfordert, die Hälfte der Kraftstoffmenge während des Verdichtungstaktes in die Hilfsbrennkammer eingespritzt wird und die andere Hälfte während des Ansaugtaktes in den Hilfsbrennraum eingespritzt oder als Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Verbrennungsräume eingebracht wird. Auch dies wird unten an Hand der Beispiele 6 bis 8 und der Fig. 4 und 5 näher beschrieben.Except for the load range that requires less than twice the idle fuel quantity that Half of the amount of fuel is injected into the auxiliary combustion chamber during the compression stroke and the other half during the intake stroke injected into the auxiliary combustion chamber or introduced into the combustion chambers as a fuel-air mixture will. This is also described in more detail below with reference to Examples 6 to 8 and FIGS. 4 and 5.

Für eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein Teil des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft gemischt in mit steigender Motorbelastung zunehmender Menge in die Verbrennungsräume eingebracht wird und der in die Hilfsbrennkammer eingespritzte Kraftstoffanteil vollständig während des Verdichtungstaktes einger spritzt wird, ändert man gemäß dem Verfahren nach der Erfindung die Einspritzmenge und die mit der Luft eingebrachte Kraftstoffmenge derart, daß mit abnehmender Last der prozentuale Anteil der Einspritzmenge an der Gesamtmenge stärker ansteigt als dies bei konstanter Einspritzmenge der Fall wäre. Dies wird an Hand der Beispiele 9 bis 11 unten noch näher erläutert.For an internal combustion engine in which part of the fuel is mixed with the combustion air in with increasing engine load, an increasing amount is introduced into the combustion chambers and the in the auxiliary combustion chamber injected fuel is fully adjusted during the compression stroke is injected, one changes according to the method according to the invention, the injection quantity and that with the Air introduced amount of fuel such that with decreasing load the percentage of the injection amount in the total amount increases more strongly than would be the case with a constant injection amount. This is explained in more detail below with reference to Examples 9 to 11.

Für eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein Teil des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft gemischt in mit steigender Motorbelastung zunehmender Menge in die Verbrennungsräume eingebracht wird und die in die Hilfsbrennkammer eingespritzte Kraftstoffmenge im ganzen Lastbereich konstant ist, wird gemäß dem Verfahren nach der Erfindung die Lage des Einspritzbogens im Kurbeldiagramm derart geändert, daß mit abnehmender Last der im Verdichtungstakt liegendeFor an internal combustion engine in which some of the fuel is mixed with the combustion air in with increasing engine load, an increasing amount is introduced into the combustion chambers and the in the auxiliary combustion chamber injected fuel amount is constant in the entire load range, is according to the The method according to the invention changed the position of the injection arc in the crank diagram in such a way that with decreasing load the one lying in the compression stroke

009 628/108009 628/108

Bogenteil größer und der im Ansaugtakt liegende Bogenteil kleiner wird. Dies wird unten an Hand der Beispiele 12 bis 14 näher beschrieben.The arc part becomes larger and the arc part in the intake stroke becomes smaller. This is illustrated below using the Examples 12 to 14 are described in more detail.

Zur Erfindung gehört außerdem auch eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des oben beschriebenen Regelverfahrens mit dem Kennzeichen, daß das Volumen der Hilfsbrennkammer 10 bis 50% des Volumens des gesamten Verbrennungsraumes bei oberer Totpunktstellung des Kolbens ist.The invention also includes an internal combustion engine for performing the above Control method with the indicator that the volume of the auxiliary combustion chamber 10 to 50% of the Volume of the entire combustion chamber at top dead center position of the piston.

Das Regelverfahren sowie die Brennkraftmaschine nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnung wie folgt näher erläutert. In der Zeichnung istThe control method and the internal combustion engine according to the invention are illustrated with reference to the drawing explained in more detail below. In the drawing is

Fig. 1 ein Schnitt durch die Verbrennungsräume der Brennkraftmaschine nach der Linie 1-1 von Fig. 2, in Richtung der Pfeile gesehen,Fig. 1 is a section through the combustion chambers of the internal combustion engine along the line 1-1 of Fig. 2, in Seen in the direction of the arrows,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,Fig. 2 is a section along the line 2-2 of Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm der Arbeitsweise eines Viertaktmotors gemäß der Erfindung,Fig. 3 is a diagram of the operation of a four-stroke engine according to the invention,

Fig. 4 ein Schnitt durch eine Brennkraftmaschine mit anderer Ausbildung der Verbrennungsräume,4 shows a section through an internal combustion engine with a different configuration of the combustion chambers,

Fig. 5 ein Diagramm, das das Verhältnis von Brennstoffzufuhr zur Kolbenstellung bei einer bezeichnenden beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung darstellt, undFig. 5 is a diagram showing the relationship of fuel supply to piston position in a significant represents an exemplary embodiment of the invention, and

Fig. 6 ein das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Hauptbrennraum, im Hilfsbrennraum und im gesamten Brennraum zeigendes Diagramm mit Angabe des zum Klopfen neigenden Bereiches.6 shows the air-fuel ratio in the main combustion chamber, in the auxiliary combustion chamber and in the whole Diagram showing the combustion chamber with details of the area prone to knocking.

In den Fig. 1 und 2 stellt 1 die den Zylinder bildenden Wände dar, in dem der hin und her gehende Kolben 2 einer Viertakt-Verbrennungskraftmaschine untergebracht ist. Die Bezugsnummer 3 zeigt eine abgesetzte Wand, die zusammen mit dem Zylinderkopf 4 einen Hilfsverbrennungsraum 5 bildet. Der Hauptverbrennungsraum 6 liegt über Kolben 2. Ein Einlaßventil 7 ist für den Zutritt von Luft oder einem Gemisch von Luft und Brennstoff während des Ansaughubes des Kolbens vorgesehen, und dieses Ventil ist zeitlich so zu betätigen, wie bei Viertaktmotoren üblich. Das Auspuffventil 8 liegt im Zylinderkopf über dem Kolben und arbeitet auch wie üblich, um den Austritt der Verbrennungsprodukte beim Auspufftakt zu gestatten. Eine Zündvorrichtung 9 befindet sich in der Seitenwand 3 und erstreckt sich in den Hilfsverbrennungsraum, um das darin befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch zwischen dem Verdichtungstakt und dem Arbeitstakt, wenn der Kolben am oder in der Nähe des oberen Totpunktes ist, zu zünden. Die zeitliche Folge der Zündung wird in der üblichen Weise eingestellt. Eine Einspritzdüse 10 dient dazu, den Brennstoff oder ein fettes Gemisch von Brennstoff und Luft in den Hilfsverbrennungsraum 5 einzuspritzen oder darin zu versprühen. Eine Brennstoffpumpe (nicht dargestellt) liefert abgemessene und veränderliche Brennstoffmengen und spritzt diese in bestimmten Zeitabständen durch die Düse in den Hilfsverbrennungsraum ein. Die eingespritzte Brennstoffmenge und der Zeitraum der Einspritzung sind einstellbare Veränderliche, wie in folgendem eingehender erläutert wird.In Figs. 1 and 2, 1 represents the walls forming the cylinder in which the reciprocating Piston 2 of a four-stroke internal combustion engine is housed. The reference number 3 shows a remote one Wall which, together with the cylinder head 4, forms an auxiliary combustion chamber 5. The main incinerator 6 is above piston 2. An inlet valve 7 is for the admission of air or a mixture of air and fuel is provided during the intake stroke of the piston, and this valve is To be timed as usual with four-stroke engines. The exhaust valve 8 is located in the cylinder head above the piston and also works as usual to prevent the combustion products from escaping during the exhaust stroke to allow. An ignition device 9 is located in the side wall 3 and extends into the auxiliary combustion chamber to the fuel-air mixture located therein between the compression stroke and to fire the power stroke when the piston is at or near top dead center. the The timing of the ignition is set in the usual way. An injection nozzle 10 is used to inject the fuel or a rich mixture of fuel and air into the auxiliary combustion chamber 5 or to spray in it. A fuel pump (not shown) provides metered and variable Amounts of fuel and injects them at certain time intervals through the nozzle into the auxiliary combustion chamber a. The amount of fuel injected and the injection period are adjustable Variables, as explained in more detail below.

Während des Betriebes wird Luft oder ein Gemisch von Luft und Brennstoff beim Ansaugtakt durch das Einlaßventil 7 in den Verbrennungsraum gesaugt. Diese Luft wird für den Betrieb bei niedriger Arbeitsleistung nicht gedrosselt, sondern für alle Betriebsbedingungen ungedrosselt angesaugt.During operation, air or a mixture of air and fuel is drawn through the during the intake stroke Inlet valve 7 sucked into the combustion chamber. This air is used to operate at low work rates not throttled, but sucked in unthrottled for all operating conditions.

Zumindest ein Teil des verwendeten Brennstoffes wird durch Düse 10 in den Hilfsverbrennungsraum 5 eingespritzt. Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung ist die zeitliche Einstellung des Zeitraumes für die Einspritzung des Brennstoffes sowie die entsprechend der vom Motor geforderten Arbeitsleistung eingespritzte Brennstoffmenge.At least part of the fuel used is fed into the auxiliary combustion chamber 5 through the nozzle 10 injected. An essential characteristic of the invention is the timing of the period for the injection of the fuel as well as the work performance required by the engine amount of fuel injected.

Die Brennstoffeinspritzdüse muß nicht die dargestellte Stellung aufweisen, wenn sie nur so liegt, daß der Brennstoff in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt wird. So kann sie z. B. an der halsförmig verengten Verbindungsstelle des Hauptverbrennungsraumes und des Hilfsverbrennungsraumes liegen oderThe fuel injector need not have the position shown if it is only so that the fuel is injected into the auxiliary combustion chamber. So she can z. B. at the neck-shaped narrowed Connection point of the main combustion chamber and the auxiliary combustion chamber are or

ίο in der Seitenwand des Hauptverbrennungsraumes mit Richtung auf den Hilfsverbrennungsraum.ίο in the side wall of the main combustion chamber Direction towards the auxiliary combustion chamber.

Fig. 3 stellt graphisch dar, wie ein Viertaktmotor gemäß der Erfindung betrieben wird. Die Kurve ist sinusförmig und zeigt die Stellung des Kolbens in bezug auf das Schwungrad. Auf der Kurve sind der Zeitpunkt der Zündung und die verschiedenen Zeiträume der Brennstoffeinspritzung angegeben.Fig. 3 graphically illustrates how a four-stroke engine is operated in accordance with the invention. The curve is sinusoidal and shows the position of the piston in relation to the flywheel. They are on the curve The time of ignition and the various periods of fuel injection are given.

Wird geringe Arbeitsleistung gefordert, wie bei Leerlauf des Motors, ist sehr wenig Brennstoff erforderlich. Unter diesen Bedingungen kann der gesamte Brennstoff während des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt werden. So kann z. B. die Brennstoffeinspritzung an irgendeinem Punkt I begonnen und an irgendeinem Punkt Y beendet werden. Der gesamte so eingespritzte Brennstoff bleibt im wesentlichen infolge des Einströmens der Luft aus dem Hauptverbremiungsraum im Hilfsverbrennungsraum. Die Menge an eingespritztem Brennstoff wird derart eingestellt, daß zum Zeitpunkt der Zündung ein leicht brennbares Gemisch sich neben der Zündstelle befindet. Der Hauptverbrennungsraum enthält im wesentlichen nur Luft. Durch diese Betriebsweise ist es möglich, ein zündfähiges brennbares Gemisch im Zündmoment, wenn der Funken überspringt, zu haben. Diese Mischung reicht aus, um den Motor im Leerlauf zu halten. Die gesamte Brennstoffladung ist bedeutend geringer, als erforderlich wäre, wenn der Brennstoff vor der Einführung in den Zylinder mit der Luft gemischt würde.If little work is required, such as when the engine is idling, very little fuel is required. Under these conditions, all of the fuel can be injected into the auxiliary combustion chamber during the compression stroke. So z. B. the fuel injection can be started at any point I and terminated at any point Y. All of the fuel thus injected remains in the auxiliary combustion chamber essentially as a result of the inflow of air from the main combustion chamber. The amount of fuel injected is adjusted so that at the time of ignition there is an easily combustible mixture next to the ignition point. The main combustion chamber contains essentially only air. This mode of operation makes it possible to have an ignitable, combustible mixture at the moment of ignition when the spark jumps over. This mixture is enough to keep the engine idling. The total fuel load is significantly less than would be required if the fuel were mixed with the air prior to introduction into the cylinder.

Der mittlere Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung kann als der Punkt des Taktes festgesetzt werden, an dem die Hälfte des Brennstoffes in den Verbrennungsraum eingespritzt worden ist. In bezug auf den zwischen I und I' eingespritzten Brennstoff kann er durch einen Punkt M in Fig. 3 dargestellt werden. Soll der Motor eine bis zu einem Höchstwert zunehmende Arbeitsleistung abgeben, wird der Mittelpunkt des Zeitraums der Brennstoffeinspritzung vorverlegt. Das kann man erreichen, indem man den Zeitpunkt, an dem die Einspritzung beginnt, vorverlegt, wobei der Zeitpunkt, an dem die Einspritzung endet, gleichgehalten wird, wodurch gleichzeitig die je Arbeitsspiel eingespritzte Brennstoffmenge erhöht wird; oder aber man nimmt eine Vorverlegung des mittleren Zeitpunkts der Brennstoffeinspritzung gleichzeitig mit einer Erhöhung der Menge des eingespritzten Brennstoffs in irgendeiner anderen geeigneten Weise vor.The mean time of fuel injection can be set as the point in the cycle at which half of the fuel has been injected into the combustion chamber. With respect to the fuel injected between I and I ', it can be represented by a point M in FIG. If the engine is to deliver a work output that increases up to a maximum value, the midpoint of the fuel injection period is brought forward. This can be achieved by bringing forward the point in time at which the injection begins, whereby the point in time at which the injection ends is kept the same, whereby at the same time the amount of fuel injected per work cycle is increased; or the mean timing of the fuel injection is brought forward simultaneously with an increase in the amount of fuel injected in some other suitable manner.

Der Zeitraum der Brennstoffeinspritzung kann vorverlegt werden, bis der Einspritzbeginn einen Punkt II auf der Kurve erreicht, der etwa bei 20% des Kolbenabwärtsweges im Ansaughub liegt. Dieser Punkt kann unter Vollastbetriebsbedingungen erreicht werden. Bei allen Betriebsbedingungen wird die Einspritzung vorzugsweise nicht beendet, bis der Verdichtungstakt begönnen hat, obgleich es bei manchen Motorkonstruktionen wünschenswert sein kann, unter einigen Lastverhältnissen den gesamten Brennstoff beim Ansaugtakt einzuspritzen. Wird der letzte Teil der Einspritzung während des Verdichtungstaktes vorgenommen, so wird das Gemisch im HilfsverbrennungsraumThe period of fuel injection can be brought forward until the start of injection reaches point II reached on the curve, which is about 20% of the piston downward travel in the intake stroke. This point can can be achieved under full load operating conditions. Injection is preferred in all operating conditions does not finish until the compression stroke has begun, although it does on some engine designs It may be desirable, under some load conditions, to use all of the fuel on the intake stroke inject. If the last part of the injection is carried out during the compression stroke, so is the mixture in the auxiliary combustion chamber

etwas fetter sein als das im übrigen Verbrennungsraum. be slightly fatter than that in the rest of the combustion chamber.

An Hand der Fig. 1 und 2 werden folgende Beispiele erläutert, bei denen der gesamte Brennstoff in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt und die gesamte Luft durch diesen Raum zugeführt wird.The following examples are explained with reference to FIGS. 1 and 2, in which the entire fuel in injected into the auxiliary combustion chamber and all air is supplied through this space.

Beispiel 1
Vollast
example 1
Full load

In diesem Beispiel wird angenommen, daß der Hauptverbrennungsraum 6 und der Hilfsverbrennungsraum 5 des Motors in Fig. 1 und 2 ein gleiches Volumen aufweisen, wenn der Kolben am oberen Totpunkt ist, wobei die Summe der Volumina sich auf hundertfünfzig willkürliche Einheiten beläuft. Ferner wird angenommen, daß das geeignete Gemisch für Vollastbetrieb aus 150 Teilen Luft und 10 Teilen Brennstoff im ganzen Verbrennungsraum besteht.In this example, it is assumed that the main combustion space 6 and the auxiliary combustion space 5 of the engine in Figs. 1 and 2 have the same volume when the piston is at top dead center where the sum of the volumes is one hundred and fifty arbitrary units. Further it is assumed that the suitable mixture for full load operation is 150 parts of air and 10 parts There is fuel in the entire combustion chamber.

Die Brennstoffeinspritzung ist zeitlich so eingestellt, daß die eine Hälfte des Brennstoffs während des Ansaugtaktes des Kolbens und die restliche Hälfte während des Verdichtungstaktes eingeführt wird. Am Ende des Ansaugtaktes besteht in 5 und 6 das Gemisch aus 5 Teilen Brennstoff und 150 Teilen Luft, d.h. ein Gemisch von 30: 1. 5 Teile Brennstoff werden während des Verdichtungstaktes entweder direkt in den Hilfsverbrennungsraum oder in den. Weg des Gemisches eingeführt, das der Kolben aus der Hauptverbrennungskammer in die Hilfsverbrennungskammer preßt. Im Zündmoment ist das Gemisch wie folgt verteilt: Im Hauptverbrennungsraum befinden sich 2,5 Teile Brennstoff, die während des Ansaugtaktes eingeführt wurden, und 75 Teile Luft (Gemisch 30: 1); im Hilfsverbrennungsraum befinden, sich 7,5 Teile Brennstoff, von dem 2,5 Teile im Ansaugtakt eingeführt und 5,0 Teile im Verdichtungstakt hinzugefügt wurden, sowie 75 Teile Luft (Gemisch 10:1). Die Gemischverteilung im Zündmoment wird nachfolgend tabellenmäßig angegeben:The fuel injection is timed so that half of the fuel is used during the intake stroke of the piston and the remaining half is introduced during the compression stroke. At the At the end of the intake stroke, in 5 and 6, the mixture consists of 5 parts of fuel and 150 parts of air, i.e. a mixture of 30: 1. 5 parts of fuel are either direct during the compression stroke in the auxiliary combustion chamber or in the. Path of the mixture introduced by the piston from the main combustion chamber presses into the auxiliary combustion chamber. At the moment of ignition, the mixture is distributed as follows: In the main combustion chamber there are 2.5 parts of fuel introduced during the intake stroke and 75 parts of air (mixture 30: 1); In the auxiliary combustion chamber there are 7.5 parts of fuel, of which 2.5 parts are introduced in the intake stroke and 5.0 parts were added in the compression stroke, as well as 75 parts of air (mixture 10: 1). the Mixture distribution in the ignition moment is given in the following table:

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Brf
eingespi
Saugtakt
Share Brf
input
Suction cycle
mnstofr
■itzt im
Verdich
tungstakt
mnstofr
■ now in
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Haupt-
Hilfs-
Head-
auxiliary
75
75
75
75
2,5
2,5
2.5
2.5
55 30:1
10:1
30: 1
10: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 55 55 15:115: 1

Durch Änderung der Brennstoffeinspritzungszeit in bezug auf den Zeitpunkt des Wechsels von Ansaugen zu Verdichten ist es möglich, fast jedes gewünschte Verteilungsverhältnis des Brennstoffs zwischen den beiden Verbrennungsräumen zu erreichen, und zwar innerhalb der Grenzen von einer gleichförmigen Brennstoff verteilung im gesamten Verbrennungsraum bis zu einer Verteilung, bei der sich im Hauptverbrennungsraum kein und im Hilfsverbrennungsraum der gesamte Brennstoff befindet. Durch Einspritzen des gesamten Brennstoffes während des Ansaugtaktes ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes innerhalb des gesamten Verbrennungsraumes. Durch Einspritzen des gesamten Brennstoffes während des Verdichtungstaktes gelangt im wesentlichen, kein Brennstoff in den Hauptverbrennungsraum, da der Brennstoff im wesentlichen vollständig im Hilfsverbrennungsraum verbleibt. Dazwischenliegende Brennstoffverteilungsverhältnisse werden erzielt, indem der Zeitraum der Brennstoffeinspritzung derart verändert wird, daß der Wechsel von Ansaugen zu Verdichten während des Einspritzzeitraumes stattfindet.By changing the fuel injection timing with respect to the timing of the change from intake It is possible to compress almost any desired distribution ratio of the fuel between the to reach both combustion chambers, within the limits of a uniform one Fuel distribution in the entire combustion chamber up to a distribution in which there is no in the main combustion chamber and in the auxiliary combustion chamber all fuel is located. By injecting all of the fuel during the intake stroke results in an even distribution of the fuel within the entire combustion chamber. By injecting all of the fuel during the compression stroke essentially, no fuel in the main combustion chamber as the fuel is essentially all of the fuel remains in the auxiliary combustion chamber. Intermediate fuel distribution ratios are achieved by changing the fuel injection period such that the change from Suction to compression takes place during the injection period.

In obigem Beispiel ist nur der Vollastbetrieb unter Verwendung einer Gesamtmischung von 15 :1 beschrieben. Der Vorteil des Vollastbetriebes mit zwei verschieden starken Gemischen in einem gemeinsamen Verbrennungsraum ist der, daß ein Klopfen umgangen oder zumindest auf ein Mindestmaß herabgesetztIn the example above, only full load operation using an overall mixture of 15: 1 is described. The advantage of full load operation with two mixtures of different strengths in one Combustion chamber is one that bypasses knocking or at least minimizes it

ίο wird. In der Nähe der Zündvorrichtung wird eine verhältnismäßig fette Mischung aufrechterhalten, um eine sofortige Verbrennung sicherzustellen, während im übrigen Verbrennungsraum, entfernt von der Zündvorrichtung, eine magere Mischung vorhanden ist, die einem Klopfen entgegensteht. Diese unterschiedliche Verteilung wird bei Zufuhr von Brennstoff und Luft in Verhältnissen erzielt, die die höchste Arbeitsleistung ergeben.ίο will. A Maintain a relatively rich mixture to ensure an instant burn while in the rest of the combustion chamber, away from the ignition device, there is a lean mixture that prevents knocking. This different Distribution is achieved with the supply of fuel and air in proportions that allow the highest work output result.

Beispiel 2
Halblast
Example 2
Half load

Bei den üblichen Ansaug-Verbrennungskraftmaschinen, die ein vorgefertigtes Luft-Brennstoff-Gemisch von Vergasern od. dgl. ansaugen, ergibt sich bei Herabsetzung der Brennstoffmenge ohne Herabsetzung der Luftmenge ein mageres Gemisch. Demzufolge ergibt, sich, wenn für eine schwache Arbeitsleistung nur 5 Teile Brennstoff zu 150 Teilen Luft hinzugefügt werden, ein Gemisch von 30:1, das zu mager ist, um zufriedenstellend, wenn überhaupt, zu zünden. Man kann zur Verringerung der in den Zylinder gelangenden Luft in dem Maße, in dem die Brennstoffmenge verringert wird, drosseln. Das führt aber durch Verringerung des Luftvolumens im Zylinder unbedingt zu einer entsprechend geringeren Verdichtung und vermindert den Wirkungsgrad der Umwandlung der Wärmeenergie in Nutzleistung sehr. Wird in dem Motor des Beispiels 1 der Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung derart verzögert, daß der gesamte Brennstoff (in diesem Beispiel 5 Teile) während der Verdichtung eingeführt wird, so ist das brennbare Gemisch direkt vor dem Zündmoment auf den. Hilfsverbrennungsraum beschränkt. Im Moment der Zündung wäre dann die Verteilung des Brennstoffs zwischen dem Hilfs- und dem Hauptverbrennungsraum wie folgt:In the usual intake internal combustion engines, which suck in a prefabricated air-fuel mixture from carburetors or the like, results from a reduction the amount of fuel without reducing the amount of air a lean mixture. Hence, when only 5 parts of fuel are added to 150 parts of air for poor work performance a 30: 1 mixture which is too lean to ignite satisfactorily, if at all. Man can reduce the amount of air entering the cylinder as the amount of fuel is reduced, throttle. However, this necessarily leads to a reduction in the volume of air in the cylinder to a correspondingly lower compression and reduces the conversion efficiency of the Thermal energy in useful output very much. In the engine of Example 1, it becomes the timing of fuel injection delayed so that all of the fuel (in this example 5 parts) during compression is introduced, the flammable mixture is on the immediately before the ignition moment. Auxiliary combustion chamber limited. At the moment of ignition, the fuel would then be distributed between the auxiliary and main combustion chambers as follows:

Verbrennungs
raum
50
Combustion
space
50
Teile
Luft
Parts
air
Teile Br<
eingespi
Saugtakt
Parts Br <
input
Suction cycle
:nnstoff
-itzt im
Verdich
tungstakt
: nnstoff
-sits in
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Haupt-
Hilfs-
Head-
auxiliary
75
75
75
75
- 55 15:115: 1
55 Insgesamt ... 55 Total ... 150150 - 30:130: 1

Am Ort der Zündung im Hilfsverbrennungsraum bestände dann ein zündfähiges Gemisch von 15 :1 Im Hauptverbrennungsraum wäre nur Luft eingeschlossen. Indem sich auf diese Weise der Brennstoff nur in der Nähe der Zündvorrichtung befindet, kann ein mageres Durchschnittsgemisch von 301:1 wirksam verwandt werden, ohne durch Drosseln der Luft eine Verdichtungsminderung in Kauf zu nehmen. Auch ein Klopfen wird umgangen, indem man erreicht, daß entfernt von der Zündstelle ein mageres Gemisch vorhanden ist, so daß vor der sich von der Zündstelle ausbreitenden Brennschicht das unverbrannte Gemisch immer zu mager ist, um plötzlich unter Klopferscheinung zu explodieren.At the point of ignition in the auxiliary combustion chamber, there would then be an ignitable mixture of 15: 1. Only air would be trapped in the main combustion chamber. Since the fuel is only located in the vicinity of the ignition device in this way, a lean average mixture of 30 1 : 1 can be used effectively without having to accept a reduction in compression by throttling the air. Knocking is also avoided by ensuring that a lean mixture is present away from the ignition point, so that in front of the burning layer spreading from the ignition point the unburned mixture is always too lean to suddenly explode with the phenomenon of knocking.

Beispiel 3
Leerlauf
Example 3
idle

Dieses Beispiel bildet mit den Beispielen 4 und 5 eine Reihe. In diesen drei Beispielen gelten folgende Bedingungen:This example forms a series with Examples 4 and 5. In these three examples, the following apply Conditions:

1. Volumen des gesamten
= 150 Einheiten.
1. Volume of the whole
= 150 units.

VerbrennungsraumesCombustion chamber

2. Geringste für den Leerlauf erforderliche Brennstoffmenge = 2 Teile.2. Smallest amount of fuel required for idling = 2 parts.

3. Optimalgemisch an der Zündstelle im Zündmoment = 15 :1.3. Optimal mixture at the ignition point at the ignition moment = 15: 1.

Der Verbrennungsraum des Motors ist derart bemessen, daß die geringste für den Leerlauf erforderliche Brennstoffmenge im Zündmoment als ein Luft-Brennstoff-Gemisch von 15 :1 vollständig im Hilfsverbrennungsraum enthalten ist. Es ist demnach erforderlich, daß der Hilfsverbrennungsraum ein Fünftel des Gesamtvolumens des Verbrennungsraumes bei oberer Totpunktstellung des Kolbens ausmacht bzw. daß er ein Volumen von 30 Einheiten besitzt. Die Anordnung der Kammern kann die in Fig. 1 und 2 dargestellte sein bei entsprechender Anpassung der relativen Größen der Räume 5 und 6.The combustion chamber of the engine is dimensioned so that the least necessary for idling Amount of fuel at the moment of ignition as an air-fuel mixture of 15: 1 completely in the auxiliary combustion chamber is included. It is therefore necessary that the auxiliary combustion space is one fifth of the total volume of the combustion chamber at top dead center position of the piston or that it has a volume of 30 units. The arrangement of the chambers can be that shown in FIGS with appropriate adjustment of the relative sizes of rooms 5 and 6.

Unter Leerlaufbedingungen werden während des Verdichtungstaktes 2 Teile Brennstoff in den Hilfsverbrennungsraum eingeführt. In nachstehender Tabelle werden die im Zündmoment im Verbrennungsraum herrschenden Verhältnisse angeführt.Under idling conditions, 2 parts of fuel are fed into the auxiliary combustion chamber during the compression stroke introduced. The table below shows the ignition moment in the combustion chamber prevailing conditions.

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bre
eingespi
Saugtakt
Share Bre
input
Suction cycle
nnstoff
itzt im
Verdich
tungstakt
nnstoff
now in
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Haupt-
Hilfs-
Head-
auxiliary
120
30
120
30th
- 0
2
0
2
15:115: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 - 22 75:175: 1

Große Brennstoffersparnis wird unter Leerlaufverhältnissen erzielt, da tatsächlich ein durchschnittliches Luft-Brennstoff-Gemisch von 75:1 verbrannt wird, das unter den Betriebsbedingungen ohne eine richtige Brennstoffverteilung praktisch nicht brennbar ist.Great fuel savings are achieved under idle conditions, since in fact an average one Air-fuel mixture of 75: 1 is burned under the operating conditions without a proper one Fuel distribution is practically non-combustible.

Beispiel 4
Teillast
Example 4
Partial load

Es wird angenommen, daß 6 Teile Brennstoff für den Bedarf ausreichen, um den Motor von Beispiel 3 bei der Bedingung mittlerer Arbeitsleistung zu betreiben. Der mittlere Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung wird vorverlegt, bis 5 Teile Brennstoff während des Ansaugtaktes und 1 Teil während des Verdichtungstaktes eingespritzt werden. Das ergibt im Zündmoment eine in folgender Tabelle angeführte Verteilung des Brennstoffes:It is believed that 6 parts of fuel are sufficient to power the engine of Example 3 to operate in the condition of medium work performance. The mean time of fuel injection is brought forward to 5 parts of fuel during the intake stroke and 1 part during the compression stroke be injected. At the moment of ignition, this results in a distribution of the as shown in the following table Fuel:

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bn
eingespi
Saugtakt
Parts Bn
input
Suction cycle
:nnstoff
-itzt im
Verdich
tungstakt
: nnstoff
-sits in
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Haupt-
Hilfs-
Head-
auxiliary
120
30
120
30th
4
1
4th
1
11 30:1
15:1
30: 1
15: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 55 11 25:125: 1

Im Hilfsverbrennungsraum wird ein optimales Luft-Brennstoff-Gemisch von 15 :1 aufrechterhalten und anderswo im Verbrennungsraum ein mageres Gemisch von 30:1.An optimal air-fuel mixture of 15: 1 is maintained in the auxiliary combustion chamber and elsewhere in the combustion chamber a lean mixture of 30: 1.

Beispiel 5Example 5

VollastFull load

Die oberste Grenze der Arbeitsleistung des Motors, die bei Vorhandensein einer Mischung von 15 :1 imThe uppermost limit of the work output of the engine, which in the presence of a mixture of 15: 1 im

ίο Zündmoment am Zündcrt besteht, wird erreicht, wenn 10 Teile Brennstoff während des Ansaugtaktes des Motors vollständig in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt werden. Hierdurch wird eine im wesentlichen vollständige Mischung und gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes mit der Luft erreicht. Im Zündmoment ist die Verteilung der Mischung zwischen den beiden Räumen die aus folgender Tabelle ersichtliche:ίο There is an ignition moment at the ignition device, is reached when 10 parts of fuel completely in the auxiliary combustion chamber during the intake stroke of the engine be injected. This results in essentially complete mixing and uniform distribution of the fuel reached with the air. At the moment of ignition the distribution of the mixture is between the two rooms that can be seen from the following table:

20
Verbrennungs
raum
20th
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bn
eingespi
Saugtakt
Parts Bn
input
Suction cycle
«instofF
•itzt im
Verdich
tungstakt
«InstofF
• now in
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstofi-
Verhältnis
Air-
Fuel
relationship
Haupt-
Hilfs-
Head-
auxiliary
120
30
120
30th
88th ■—■ - 15:1
15:1
15: 1
15: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 1010 - 15:115: 1

Um ein Höchstmaß an Arbeitsleistung bei niedrigster Klopfneigung zu erreichen, kann es erwünscht sein, die Gesamtmenge an eingespritztem Brennstoff etwas unter 10 zu halten und den Zeitraum der Brennstoffeinspritzung um ein: geringes bis zu einem Punkt zu verzögern, wo der letzte Teil des Brennstoffes während des Verdichtungstaktes eingespritzt und im wesentlichen im Hilfsverbrennungsraum zurückgehalten wird, um dort ein Gemisch von 15 :1 beizubehalten. Im Hauptverbrennungsraum ist dann das Gemisch etwas schwächer, und ein Klopfen wird dadurch auf ein Mindestmaß beschränkt.In order to achieve maximum work performance with the lowest tendency to knock, it may be desirable be to keep the total amount of fuel injected slightly below 10 and the period of fuel injection around a: low to a point to delay where the last part of the fuel is injected during the compression stroke and in the is retained essentially in the auxiliary combustion chamber in order to maintain a mixture of 15: 1 there. The mixture in the main combustion chamber is then somewhat weaker and this results in knocking limited to a minimum.

Es kann, um bei einem Höchstmaß an Arbeitsleistung das Klopfen auf ein Mindestmaß zu beschränken, erwünscht sein, eine etwas andere Einstellung der in den beiden Verbrennungsräumen bestehenden Gemische vorzusehen. Vorausgesetzt, daß ein Gemisch von insgesamt 15 : 1 gewünscht wird, können 10 Teile Brennstoff wie folgt eingespritzt werden: 8,75 Teile während des Ansaugtaktes und 1,25 Teile während des Verdichtungstaktes. Dann wäre im Zündmoment die Verteilung bei solchen Betriebsbedingungen die in folgender Tabelle aufgeführte:In order to keep knocking to a minimum while working at the highest level, a slightly different setting of the mixtures existing in the two combustion chambers may be desirable to be provided. Provided that a total of 15: 1 mixture is desired, 10 parts can be used Fuel to be injected as follows: 8.75 parts during the intake stroke and 1.25 parts during the compression stroke. Then that would be at the moment of ignition Distribution under such operating conditions is as shown in the following table:

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bn
eingespi
Saugtakt
Parts Bn
input
Suction cycle
nnstoff
itzt im
Verdich
tungstakt
nnstoff
now in
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
60 Haupt-
Hilfs-
60 main
auxiliary
120
30
120
30th
7
1,75
7th
1.75
1,251.25 17,14:1
10:1
17.14: 1
10: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 8,758.75 1,251.25 15:115: 1

Im Hilfsverbrennungsraum bestände ein relativ fettes Gemisch von 10:1 und anderswo im Verbrennungsraum ein mageres von 17,14 :1.There would be a relatively rich mixture of 10: 1 in the auxiliary combustion chamber and elsewhere in the combustion chamber a meager 17.14: 1.

In vorstehenden Beispielen sind der EinfachheitThe examples above are for simplicity

halber die Sachlage komplizierende Faktoren, wie Diffusion und Konvektion, nicht besonders in Betracht gezogen worden. Diese Faktoren wirken sich infactors complicating the situation, such as diffusion and convection, are not particularly taken into account been drawn. These factors act in

ι oai 5i\s ι oai 5i \ s

bezug auf die angewandten Grundlagen: jedoch nicht aus. Praktisch läßt sich keine scharfe Abgrenzung zwischen den Mischungen im Haupt- und Hilfsverbrennungsraum erzielen. Statt dessen besteht zwischen den beiden Räumen ein Gebiet, in dem der Übergang von einem auf das andere Mischungsverhältnis eher allmählich ist. Das ist wünschenswert, da die Ausbreitung der Brennschicht durch den Verbrennungsraum dadurch eher glatt verläuft.with regard to the principles applied: but not off. In practice, there is no clear demarcation between the mixtures in the main and auxiliary combustion chambers. Instead, there is between the two rooms an area in which the transition from one to the other mixing ratio is rather gradual. This is desirable as the combustion layer spreads through the combustion chamber therefore runs rather smoothly.

Allgemein kann man sagen, daß während des Ansaugtaktes zugeführter Brennstoff gleichmäßig über beide Räume der Verbrennungskammer verteilt wird, wogegen während des Verdichtungstaktes eingespritzter Brennstoff im wesentlichen vollständig im Hilfsverbrennungsraum zurückgehalten wird. In der Praxis kann jedoch diese Verteilung wegen der vielen möglichen Formen doppelräumiger Verbrennungsräume, der Stellung und Arbeitsweise der Einlaß- und Auspuffventile, der örtlichen Anordnung der Brennstoffeinspritzdüse und anderen Faktoren etwas abgeändert sein. Die geeignetste Konstruktion eines Verbrennungsraumes für die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung zum Betreiben von Verbrennungskraftmaschinen sollte es der einströmenden Luft ermöglichen, durch sämtlichen während des Ansaug- as hubes in den Hilfsverbrennnngsraum eingespritzten Brennstoff zu gehen, um eine gleichmäßige Verteilung dieses Brennstoffes innerhalb des gesamten Verbrennungsraumes zu bewirken.In general, it can be said that the fuel supplied during the intake stroke is evenly distributed over both spaces of the combustion chamber is distributed, while injected during the compression stroke Fuel essentially completely in the auxiliary combustion chamber is held back. In practice, however, this distribution may be possible because of the many possible Forms of double-volume combustion chambers, the position and mode of operation of the inlet and exhaust valves, the location of the fuel injector and other factors be. The most suitable construction of a combustion chamber for the application of the method according to of the invention for operating internal combustion engines, it should be the incoming air allow through all during the suction stroke of fuel injected into the auxiliary combustion chamber to ensure even distribution to effect this fuel within the entire combustion chamber.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Motor ist für die Zuführung von Luft oder Luft-Brennstoff-Gemischen sowohl zum Hilfsverbrennungsraum als auch unmittelbar zum Hauptverbrennungsraum Sorge getragen. In Fig. 4 stellt 11 die Wände des Zylinders und 12 den Kolben einer Viertakt-Verbrennungskraftmaschine dar. Der Zylinderkopf 13 umfaßt einen Hauptverbrennungsraum 14 einschließlich eines abgesetzten Teiles, wie bei den üblichen L-Kopf-Motoren. Im abgesetzten Teil befindet sich ein Haupteinlaßventil 15 und ein nicht dargestelltes Auspuffventil. Der Zylinderkopf 13 ist mit einem Hilfskopf 16 versehen, der z. B. in die übliche Zündkerzenöffnung eingepaßt sein kann. Er bildet einen Hilfsverbrennungsraum 17, der durch Durchgang 18 mit dem Hauptverbrennungsraum 14 verbunden ist. Der Hilfskopf 16 ist mit einer Brenn-Stoffeinspritzdüse 19, einer Zündkerze 20 und einem Hilfseinlaßventil 21 versehen. Werden: Luft-Brennstoff-Gemische während des Ansaugtaktes durch beide Ventile zugelassen, werden beide, das Haupteinlaßventil 15 und das Hilfseinlaßventil 21, vorzugsweise mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, die an eine geeignete Vorrichtung zum Mischen von Luft und Brennstoff angeschlossen ist.In the engine shown in Fig. 4 is for the supply of air or air-fuel mixtures Care is taken both for the auxiliary combustion chamber and directly to the main combustion chamber. In Fig. 4 shows 11 the walls of the cylinder and 12 the piston of a four-stroke internal combustion engine The cylinder head 13 comprises a main combustion chamber 14 including a remote part, as with the usual L-head motors. In the remote part there is a main inlet valve 15 and a exhaust valve not shown. The cylinder head 13 is provided with an auxiliary head 16 which, for. B. in the Usual spark plug opening can be fitted. It forms an auxiliary combustion chamber 17 through which Passage 18 is connected to the main combustion chamber 14. The auxiliary head 16 is provided with a fuel injector 19, a spark plug 20 and an auxiliary intake valve 21 are provided. Become: air-fuel mixtures allowed through both valves during the intake stroke, both become the main intake valve 15 and the auxiliary inlet valve 21, preferably connected to a common line which is connected to a suitable device for mixing air and fuel is connected.

Die folgenden weiteren Beispiele beziehen sich auf den Betrieb eines Motors der in Fig. 4 dargestellten Art, bei dem das Volumen des Hilfsverbrennungsraumes 20% des Volumens des gesamten Verbrennungsraumes beträgt, wenn der Kolben am oberen Totpunkt ist. Die Beispiele sollen darüber hinaus noch besonders die Regelung des während des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzten Brennstoffanteils zeigen. Dies geschieht, um im Hauptverbrennungsraum bei allen geforderten Arbeitsleistungen nicht klopfende Gemische zu erzielen, wobei im Hilfsverbrennungsraum stets ein, zündfähiges Gemisch vorhanden ist.The following further examples relate to the operation of an engine of the type shown in FIG Type in which the volume of the auxiliary combustion chamber 20% of the volume of the entire combustion chamber when the piston is at the top Is dead center. The examples are also intended to specifically regulate the during the compression stroke show the proportion of fuel injected into the auxiliary combustion chamber. This is done in order to to achieve non-knocking mixtures in the main combustion chamber with all required work, an ignitable mixture is always present in the auxiliary combustion chamber.

Es wird angenommen, daß das Gesamtvolumen des Verbrennungsraumes 150 Gewichtseinheiten Luft entspricht und daß die kritische Klopfzone Luft-Brennstoff-Gemische von 10 :1 bis 25 :1 umfaßt.It is assumed that the total volume of the combustion chamber corresponds to 150 weight units of air and that the critical knock zone comprises air-fuel mixtures from 10: 1 to 25: 1.

Beispiel 6Example 6

VollastFull load

Bei Vollast wird die Hälfte der gesamten Brennstoffladung dem Verbrennungsraum während des Ansaugtaktes entweder durch Einspritzung in den Hilfsraum oder durch Einlaß in die Kammern als Gemisch mit Luft zugeführt, und die Hälfte der Ladung wird während des Verdichtungstaktes in den Hilf sraum eingespritzt. At full load, half of the total fuel load is transferred to the combustion chamber during the intake stroke either by injection into the auxiliary space or by inlet into the chambers as a mixture with air, and half of the charge is injected into the auxiliary space during the compression stroke.

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Br<
eingeb
Saugtakt
Parts Br <
enter
Suction cycle
:nnsto£E
rächt
Verdich
tungstakt
: nnsto £ E
avenges
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Hilfs-
Haupt-
auxiliary
Head-
30
120
30th
120
1
4
1
4th
55 5:1
30:1
5: 1
30: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 55 55 15:115: 1

Beispiel 7 HalblastExample 7 half load

Bei Halblast wird die Hälfte der gesamten Brennstoffladung wieder während des Ansaugtaktes zugeführt und die Hälfte in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt.At half load it becomes half of the total fuel load again supplied during the intake stroke and half into the auxiliary combustion chamber injected.

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bn
eingeb
Saugtakt
Parts Bn
enter
Suction cycle
:nnstoff
rächt
Verdich
tungstakt
: nnstoff
avenges
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Hilfs-
Haupt-
auxiliary
Head-
30
120
30th
120
0,5
2
0.5
2
2,52.5 10:1
60:1
10: 1
60: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 2,52.5 2,52.5 30:130: 1

Beispiel 8 LeerlaufExample 8 idling

Bei Leerlauf wird die gesamte Brennstoffladung, die sich auf 20% der Brennstoff ladung bei Vollast beläuft, während des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt.When idling, the entire fuel charge, which amounts to 20% of the fuel charge at full load, is transferred to the auxiliary combustion chamber during the compression stroke injected.

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bn
einget
Saugtakt
Parts Bn
united
Suction cycle
Minstoff
rächt
Verdich
tungstakt
Minstoff
avenges
Condemnation
cycle
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Hilfs-
Haupt-
auxiliary
Head-
30
120
30th
120
- 22 15:1
100% Luft
15: 1
100% air
Insgesamt ...All in all ... 150150 22 75:175: 1

In Fig. 5 wird entsprechend den Bedingungen der Beispiele 6, 7 und 8 die Änderung des Zeitpunkts und des Zeitraumes der Einspritzung in bezug auf Winkelstellung der Kurbel und Kolbenhub in einem Diagramm dargestellt.In Fig. 5, according to the conditions of Examples 6, 7 and 8, the change in time and the period of injection in relation to the angular position of the crank and piston stroke in a diagram shown.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, aus der die Änderung der Luft-Brennstoff-Verhältnisse mit der Arbeitsleistung im Hauptverbrennungsraum und im Hilfsverbrennungsraum gemäß den Beispielen 6, 7 und 8 ersichtlich ist. Aus dieser graphischen Darstellung geht deutlich hervor, wie vermieden wird, daß im Haupt- und Hilfsverbrennungsraum bei hohen Lasten Luft-Brennstoff-Gemische der kritischen Klopfzone vorhanden sind. Hierdurch wird es möglich, sehrFig. 6 is a graph showing the change in air-fuel ratios with the Work performance in the main combustion chamber and in the auxiliary combustion chamber according to Examples 6, 7 and 8 can be seen. From this graph it is clear how to avoid that in the main and auxiliary combustion chambers at high loads, air-fuel mixtures of the critical knock zone available. This makes it possible, very much

009 628/108009 628/108

itit

hohe Drücke und entsprechend erhöhte Arbeitsleistungen sogar mit verhältnismäßig empfindlichen Brennstoffen ohne Klopfen anzuwenden.high pressures and correspondingly increased work rates even with relatively sensitive fuels to apply without knocking.

Die folgenden weiteren Beispiele 9, 10 und 11 beschreiben eine Änderung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Hiernach werden in die Verbrennungsräume mit Zunahme der geforderten Arbeitsleistung zunehmende Brennstoffanteile mit der Luft eingeführt, und weitere Anteile werden ganz während des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt. Dabei werden die derart eingespritzten Mengen im Verhältnis zum gesamten zugeführten Brennstoff geändert, um im Hilfsverbrennungsraum bei jeder geforderten Arbeitsleistung ein zündfähiges Gemisch zu erhalten. Das Volumenverhältnis der Verbrennungsräume und die angenommenen Bedingungen sind dieselben wie bei den Beispielen 6 und 8.The following further Examples 9, 10 and 11 describe a change in the process according to FIG Invention. After this, the incineration chambers increase as the workload increases increasing proportions of fuel are introduced with the air, and further proportions are entirely during the compression stroke injected into the auxiliary combustion chamber. The quantities injected in this way are thereby changed in relation to the total fuel supplied to in the auxiliary combustion chamber to obtain an ignitable mixture for every required work performance. The volume ratio of the combustion chambers and the assumed conditions are the same as in Examples 6 and 8.

Beispiel 9
Vollast
Example 9
Full load

Bei Vollast werden 96% der Brennstoffladung mit der Luftladung in die Verbrennungsräume eingeführt, und 4°/o der Brennstoffladung werden während des Verdichtungstaktes in die Hilfsverbrennungskammer eingespritzt.At full load, 96% of the fuel load is introduced into the combustion chambers with the air charge, and 4% of the fuel charge is put into the auxiliary combustion chamber during the compression stroke injected.

des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt.of the compression stroke is injected into the auxiliary combustion chamber.

5 Verbrennungs
raum
5 combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Bn
angesaugt
Parts Bn
sucked in
mnstoff
ein
gespritzt
mnstoff
a
injected
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Hilfs-
10 Haupt-
auxiliary
10 main
30
120
30th
120
0,75
3
0.75
3
1,251.25 15:1
40:1
15: 1
40: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 3,753.75 1,251.25 30:130: 1

Verbrennungs
raum
Combustion
space
Teile
Luft
Parts
air
Teile Brt
angesaugt
Share Brt
sucked in
:nnstofi
ein
gespritzt
: nnstofi
a
injected
Luft-
Brennstoff-
Verhältnis
Air-
Fuel-
relationship
Hilfs-
Haupt-
auxiliary
Head-
30
120
30th
120
1,92
7,68
1.92
7.68
0,40.4 12,93 :1
15,62:1
12.93: 1
15.62: 1
Insgesamt ...All in all ... 150150 9,69.6 0,40.4 15:115: 1

Die Brennstoff-Luft-Verhältnisse können natürlich, wie im Beispiel 5 erwähnt, geändert werden.The fuel-air ratios can of course, as mentioned in Example 5, be changed.

Beispiel 10
Halblast
Example 10
Half load

Bei Halblast werden 75 % der Brennstoffladung mit der Luftmenge eingeführt, und 25% werden während Beispiel 11
Leerlauf
At half load, 75% of the fuel load is introduced with the amount of air, and 25% is introduced during Example 11
idle

Bei Leerlauf wird die gesamte Brennstoffladung, die sich auf 20% der Brennstoffladung bei Vollast beläuft, wie im Beispiel 8 während des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt.When idling, the entire fuel load, which is 20% of the fuel load at full load, as in Example 8, injected into the auxiliary combustion chamber during the compression stroke.

Die Beispiele 12, 13 und 14 beschreiben eine weitere Änderung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Hiernach werden mit Zunahme der geforderten Arbeitsleistung zunehmende Brennstoffanteile mit der Luft in die Verbrennungsräume, wie bei den Beispielen 9 bis 11, eingeführt, und gleichbleibende Brennstoffmengen werden in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt, wobei der Zeitpunkt der Einspritzung mit zunehmender Arbeitsleistung vorverlegt wird, um die während des Verdichtungstaktes eingespritzte Menge abzuändern und im Hilfsverbrennungsraum bei jeder geforderten Arbeitsleistung ein zündbares Gemisch zu erhalten. Das Volumenverhältnis der Verbrennungsräume und die angenommenen Bedingungen sind dieselben wie bei den Beispielen 6 bis 11.Examples 12, 13 and 14 describe a further modification of the process according to the invention. After that With an increase in the required work performance, increasing proportions of fuel with the air are in the combustion chambers, as in Examples 9 to 11, introduced, and constant amounts of fuel are injected into the auxiliary combustion chamber, the time of injection increasing with Work output is brought forward by the amount injected during the compression stroke to be changed and an ignitable mixture to be added in the auxiliary combustion chamber for every required work performance obtain. The volume ratio of the combustion chambers and the assumed conditions are the same as in Examples 6 to 11.

Beispiel 12
Vollast
Example 12
Full load

Bei Vollast werden 80% der Brennstoffladung mit der Luftladung in die Verbrennungsräume eingeführt, und 20% der Brennstoffladung werden in den Hilfsverbrennungsraum eingespritzt, und zwar drei Viertel während des Ansaugtaktes und ein Viertel während des Verdichtungstaktes.At full load, 80% of the fuel charge is introduced into the combustion chambers with the air charge, and 20% of the fuel charge is injected into the auxiliary combustion chamber, three quarters during the intake stroke and a quarter during the compression stroke.

VerbrennungsraumCombustion chamber Teile LuftShare air angesaugtsucked in Teile Brennstoff
eingespritzt im
Saugtakt [Verdichtungstakt
Parts of fuel
injected in
Suction cycle [compression cycle
0,50.5 Luft-Brennstoff-
Verhältnis
Air fuel
relationship
Hilfs- auxiliary 30
120
30th
120
1,6
6,4
1.6
6.4
0,3
1,2
0.3
1.2
0,50.5 12,5 :1
~16:1
12.5: 1
~ 16: 1
Haupt- Head- 150150 8,08.0 1,51.5 15:115: 1 Insgesamt All in all

Beispiel 13Example 13

Halblast brennungsraum eingespritzt, wobei 37,5% der 40%Half-load combustion chamber injected, with 37.5% of the 40%

Bei Halblast werden 60% des Brennstoffs mit der während des Ansaugtaktes eingespritzt werden undAt half load, 60% of the fuel is injected with during the intake stroke and

Luft eingeführt, und 40% werden in den Hilfsver- 60 62,5% während des Verdichtungstaktes.Air is introduced and 40% is added to the auxiliary 60-62.5% during the compression stroke.

VerbrennungsraumCombustion chamber Teile LuftShare air angesaugtsucked in Teile Brennstoff
eingespritzt im
Saugtakt [Verdichtungstakt
Parts of fuel
injected in
Suction cycle [compression cycle
1,251.25 Luft-Brennstoff-
Verhältnis
Air fuel
relationship
Hilfs- auxiliary 30
120
30th
120
0,6
2,4
0.6
2.4
0,15
0,6
0.15
0.6
1,251.25 15:1
40:1
15: 1
40: 1
Haupt- Head- 150150 33 0,750.75 30:130: 1 Insgesamt All in all

ι uyιι uyι

Beispiel 14
Leerlauf
Example 14
idle

Bei Leerlauf wird die gesamte Brennstoffladung, die sich auf 20% der Brennstoffladung bei Vollast beläuft, wie in den Beispielen 8 und 11 während des Verdichtungstaktes in den Hilfsverbrennungsrautn eingespritzt.At idle, the total fuel load, which amounts to 20% of the fuel load at full load, as in Examples 8 and 11 during the The compression stroke is injected into the auxiliary combustion air.

Um die Erläuterung klar und einfach zu gestalten, ist die Erfindung in ihrer Anwendung auf einen Motor mit einem einzigen Zylinder beschrieben worden; selbstverständlich bezieht sich die Erfindung auch auf Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschinen.In order to make the explanation clear and simple, the invention is applied to an engine has been described with a single cylinder; of course, the invention also relates to Multi-cylinder internal combustion engines.

Der Brennstoff kann mit einer geringen Luftmenge gemischt sein und durch die Düse eingespritzt werden. Die zur Anwendung gelangende Luftmenge ist vorzugsweise nicht ausreichend, um mit dem Brennstoff eine brennbare Mischung zu bilden.The fuel can be mixed with a small amount of air and injected through the nozzle. The amount of air used is preferably not sufficient for the fuel to form a flammable mixture.

Die Düse zum Einspritzen des Brennstoffs ist kein besonderer Gegenstand der Erfindung. Es kann irgendeine der wohlbekannten, zur Zeit erhältlichen Brennstoffeinspritzdüsen sein, sie sollte aber vorzugsweise in der Lage sein, einen äußerst feinen, fast gasförmigen Brennstoffnebel zu erzeugen.The nozzle for injecting the fuel is not a particular subject of the invention. It can be any one of the well-known currently available fuel injectors, but it should preferably be be able to produce an extremely fine, almost gaseous fuel mist.

Zur Durchführung des Regelverfahrens ist die Brennkraftmaschine mit Vorrichtungen zur Änderung der je Spiel eingespritzten Brennstoffmenge versehen, zusammen mit Vorrichtungen zur Änderung des mittleren Zeitpunkts der Brennstoffeinspritzung, je nach Änderung der vom Motor geforderten Arbeitsleistung. Diese Vorrichtungen sind nicht Gegenstand der Erfindung und können von irgendeinem bekannten Typ sein.To carry out the control method, the internal combustion engine is equipped with devices for changing the amount of fuel injected per game, together with devices for changing the average Time of fuel injection, depending on the change in the work required by the engine. These devices are not the subject of the invention and can be of any known type be.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Regel verfahren für eine gemisch verdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit Zeitpunktfremdzündung mit einem Hauptbrennraum und einer damit über eine Verengung verbundenen die Zündkerze enthaltenden Hilfsbrennkammer, deren Volumen kleiner oder zumindest nicht wesentlich größer als dasjenige des Hauptbrennraumes bei oberer Totpunktstellung des Kolbens ist, wobei über den gesamten Lastbereich die in den Zylinder eingebrachte Verbrennungsluftmenge etwa konstant bleibt und lediglich eine Änderung der Kraftstoffmenge erfolgt, ferner zumindest ein Teil der Kraftstoffmenge während des Verdichtungshubes in die Hilfsbrennkammer eingespritzt wird, alles derart, daß im gesamten Lastbereich stets ein zündbares Gemisch in der Hilfsbrennkammer vorhanden ist und das Gemisch in der Hauptbrennkammer mit abnehmender Belastung ärmer wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Maschine mit Einbringung zumindest eines Teiles der Verbrennungsluft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemisches über die Hilfsbrennkammer (5 bzw. 17) das im ganzen Lastbereich zündbare Gemisch in dieser Kammer dadurch erreicht wird, daß die Kraftstoffeinspritzung in die Hilfskammer bezüglich Einspritzmenge und/oder Aufteilung des Einspritzbogens im Kurbeldiagramm auf Ansaug- und Verdichtungstakt entsprechend geändert wird.1. Rule procedure for a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine with spark ignition with a main combustion chamber and an auxiliary combustion chamber containing the spark plug connected to it via a constriction, whose Volume smaller or at least not significantly larger than that of the main combustion chamber is the top dead center position of the piston, with the in the cylinder over the entire load range The amount of combustion air introduced remains approximately constant and only changes the Fuel amount takes place, furthermore at least part of the fuel amount during the compression stroke is injected into the auxiliary combustion chamber, everything in such a way that always in the entire load range there is an ignitable mixture in the auxiliary combustion chamber and the mixture in the main combustion chamber becomes poorer with decreasing load, characterized in that in one machine with the introduction of at least part of the combustion air or a fuel-air mixture the ignitable mixture in the entire load range via the auxiliary combustion chamber (5 or 17) this chamber is achieved in that the fuel injection into the auxiliary chamber with respect to Injection quantity and / or distribution of the injection arc in the crank diagram on the intake and compression stroke is changed accordingly. 2. Regel verfahren nach Anspruch 1 für eine Brennkraftmaschine, bei welcher die gesamte Kraftstoffmenge in die Hilfsbrennkammer eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Verbrennungsluftmenge über die Hilfsbrennkammer eingebracht und die Lage des Einspritzbogens im Kurbeldiagramm derart geändert wird, daß mit abnehmender Last der im Verdichtungstakt liegende Bogenteil größer und der im ίο Ansaugtakt liegende Bogenteil kleiner wird (Beispiele 1 bis 5 und Fig. 1 bis 3).2. Rule method according to claim 1 for an internal combustion engine, in which the entire Amount of fuel is injected into the auxiliary combustion chamber, characterized in that the entire Amount of combustion air introduced via the auxiliary combustion chamber and the position of the injection arc is changed in the crank diagram in such a way that with decreasing load that in the compression stroke The arch part lying on the ground becomes larger and the arch part lying in the intake stroke becomes smaller (examples 1 to 5 and Figs. 1 to 3). 3. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme desjenigen Lastbereiches, der weniger als die doppelte Leerlauf-Kraftstoffmenge erfordert, die Hälfte der Kraftstoffmenge während des Verdichtungstaktes in die Hilfsbrennkammer (17) eingespritzt wird und die andere Hälfte während des Ansaugtaktes in den Hilfsbrennraum eingespritzt oder als Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Verbrennungsräume eingebracht wird (Beispiele 6 bis 8 und Fig. 4, 5).3. Control method according to claim 1, characterized in that with the exception of that load range which requires less than twice the amount of idle fuel, half the amount of fuel is injected into the auxiliary combustion chamber (17) during the compression stroke and the the other half is injected into the auxiliary combustion chamber during the intake stroke or as a fuel-air mixture is introduced into the combustion chambers (Examples 6 to 8 and Figs. 4, 5). 4. Regelverfahren nach Anspruch 1 für eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein Teil des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft gemischt in mit steigender Motorbelastung zunehmender Menge in die Verbrennungsräume eingebracht wird und der in die Hilfsbrennkammer eingespritzte Kraftstoffanteil vollständig während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmenge und die mit der Luft eingebrachte Kraftstoffmenge derart geändert werden, daß mit abnehmender Last der prozentuale Anteil der Einspritzmenge an der Gesamtmenge stärker ansteigt, als dies bei konstanter Einspritzmenge der Fall wäre (Beispiele 9 bis 11).4. Control method according to claim 1 for an internal combustion engine, in which part of the Fuel mixed with the combustion air in increasing with increasing engine load Amount is introduced into the combustion chambers and that injected into the auxiliary combustion chamber Fuel proportion is completely injected during the compression stroke, characterized in that that the injection amount and the amount of fuel introduced with the air are changed in such a way be that with decreasing load, the percentage of the injection amount of the total amount increases more than would be the case with a constant injection quantity (Examples 9 to 11). 5. Regelverfahren nach Anspruch 1 für eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein Teil des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft gemischt in mit steigender Motorbelastung zunehmender Menge in die Verbrennungsräume eingebracht wird und die in die Hilfsbrennkammer eingespritzte Kraftstoffmenge im ganzen Lastbereich konstant ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Einspritzbogens im Kurbel diagramm derart geändert wird, daß mit abnehmender Last der im Verdichtungstakt liegende Bogenteil größer und der im Ansaugtakt liegende Bogenteil kleiner wird (Beispiele 12 bis 14).5. Control method according to claim 1 for an internal combustion engine, in which part of the Fuel mixed with the combustion air in increasing with increasing engine load Amount is introduced into the combustion chambers and that injected into the auxiliary combustion chamber Fuel amount is constant in the entire load range, characterized in that the location of the injection arc in the crank diagram is changed in such a way that with decreasing load the im The arc part lying on the compression stroke becomes larger and the arc part lying in the intake stroke becomes smaller (Examples 12-14). 6. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Regelverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Hilfsbrennkammer (5 bzw. 17) 10 bis 50% des Volumens des gesamten Verbrennungsraumes bei oberer Totpunktstellung des Kolbens ist.6. Internal combustion engine for performing the control method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the volume of the auxiliary combustion chamber (5 or 17) 10 to 50% of the Volume of the entire combustion chamber at top dead center position of the piston. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 391 788, 410 697,
790, 823 071;
German Patent Nos. 391 788, 410 697,
790, 823 071;
deutsche Patentanmeldung D 2334 Ia/46 a2 (bekanntgemacht am 5. 7. 1951);German patent application D 2334 Ia / 46 a 2 (published on July 5, 1951); britische Patentschrift Nr. 639 634.British Patent No. 639,634. In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 022 051.
Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 022 051.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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