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DE3228680A1 - Method for the internal combustion of a mixture in a piston-type internal combustion engine, and an internal combustion engine for carrying out the method - Google Patents

Method for the internal combustion of a mixture in a piston-type internal combustion engine, and an internal combustion engine for carrying out the method

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Publication number
DE3228680A1
DE3228680A1 DE19823228680 DE3228680A DE3228680A1 DE 3228680 A1 DE3228680 A1 DE 3228680A1 DE 19823228680 DE19823228680 DE 19823228680 DE 3228680 A DE3228680 A DE 3228680A DE 3228680 A1 DE3228680 A1 DE 3228680A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
valve
filling
combustion chamber
engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19823228680
Other languages
German (de)
Inventor
Herwart 7312 Kirchheim Schwenk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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.)
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19823228680 priority Critical patent/DE3228680A1/en
Publication of DE3228680A1 publication Critical patent/DE3228680A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242Variable control of the exhaust valves only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/08Modifying distribution valve timing for charging purposes
    • F02B29/083Cyclically operated valves disposed upstream of the cylinder intake valve, controlled by external means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
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    • F02D13/028Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation for two-stroke engines
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • 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)

Abstract

Published without abstract.

Description

j Dr.-Ing. Heldj Dr.-Ing. hero

Lindachallee 9, 7312 Kirchheim/Teck europäischen PatentamtLindachallee 9, 7312 Kirchheim / Teck European Patent Office

REPRESENTATIVES BEFORE IREPRESENTATIVE BEFORE I

, EUROPEAN PATENT OFRCE, EUROPEAN PATENT OFRCE

MANDATAIRES PRES L'OFFIC EUROPEEN DES BREVETSMANDATAIRES PRES L'OFFIC EUROPEEN DES BREVETS

Verfahren zur inneren VerbrennungInternal combustion process

Lange Str. 51, D-7000 StuttgaiLange Str. 51, D-7000 Stuttgai

eines Stoff gemisches in einem Tel. (0711) 296310 u. 297295a substance mixture in a Tel. (0711) 296310 and 297295

„ , . j Telex 0722312 (patwod)",. j Telex 0722312 (patwod)

Kolben-Verbrennungsmotor und Telegrammadresse:Piston combustion engine and telegram address:

Verbrennungsmotor zum Durchführen tix0722312woiffStuttgartInternal combustion engine to carry out tix0722312woiffStuttgart

PA Dr. Brandes: Sitz MüncherPA Dr. Brandes: Müncher headquarters

des Verfahrens techn. beistand /of couN!of the process techn. assistance / of couN!

Dipl.-Chem. Dr. BrandesDipl.-Chem. Dr. Brandes

27. Juli 1982 487375 kwsJuly 27, 1982 487 375 kws

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inneren Verbrennung eines Stoffgemisches in einem Kolben-Verbrennungsmotor, bei dem im Zuge der den Brennraum vergrößernden Füllbewegung des Kolbens ein Unterdruck im Brennraum erzeugt und dieser mit mindestens einem gasförmigen Bestandteil des Stoffgemisches gefüllt wird, das :M-oi;fgemisch bei einer dieser Bewegung entgegen gesetzten Bewegung- des Kolbens im Brennraum komprimiert, gezündet und für die Arbeitsleistung des Kolbens expandiert wird und bei welchem Verfahren die Füllmenge des gasförmigen Bestandteils und/oder die Menge eines vorzugsweise als Energieträger für das Stoffgemisch vorgesehenen flüssigen oder gasförmigen zweiten Bestandteils desselben in Abhängigkeit von der Motorleistung gesteuert wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor zum Durchführen eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for the internal combustion of a mixture of substances in a piston internal combustion engine, in the course of the filling movement that enlarges the combustion chamber of the piston creates a vacuum in the combustion chamber and this is filled with at least one gaseous component of the mixture of substances, the: M-oi; f mixture counter to this movement set movement - the piston is compressed in the combustion chamber, ignited and expanded for the work performance of the piston and in which process the filling quantity of the gaseous component and / or the amount of a preferably provided as an energy carrier for the mixture of substances liquid or gaseous second component thereof is controlled as a function of the engine power. aside from that the invention relates to an internal combustion engine for carrying out such a method.

In Anbetracht der weltweiten Anwendung derartiger Verfahren für den Betrieb von Verbrennungsmotoren ist bekanntlich das Erzielen eines möglichst hohen Wirkungsgrades,, d.h. eine möglichst gute Ausnutzung des als EnergieträgerIn view of the worldwide use of such methods for the operation of internal combustion engines is known Achieving the highest possible degree of efficiency, i.e. the best possible utilization of the energy source

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Bestätigung verbindlichConfirmation binding

vorgesehenen Kraftstoffs, von überragender wirtschaftlicher Bedeutung, zumal die Ressourcen an geeigneten Energieträgern begrenzt sind. Es ist daher üblich, Verbrennungsmotoren sowohl so auszulegen und zu betreiben, daß die äußere Motor-Verlustleistung, d.h. der Aufwand für Reibung, Betrieb von Hilfsmaschinen usw.,möglichst gering bleibt als auch für einen möglichst hohen thermischen Wirkungsgrad beim Verbrennung sver fahren zu sorgen. Eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads versucht man beispielsweise durch Verwendung thermisch höher belastbarer Bauteile zu erreichen, die einen sicheren Betrieb des Motors bei geringerer Abfuhr von Wärmeenergie über das Kühlsystem ermöglichen sollen. Ferner ist es bekannt, den thermischen Wirkungsgrad durch Vergrößern des Verdichtungsverhältnisses zu erhöhen. Ein besserer Wirkungsgrad ergibt sich dabei u.a. deshalb, weil bei größerem Verdichtungsverhältnis die Teilchen des Stoffgemischs bei der komprimierenden Bewegung des Kolbens enger zusammengedrückt und heißer werden, so daß es zu einer besseren Vermischung zwischen dem ersten gasförmigen Bestandteil und dem als Energieträger vorgesehenen zweiten Bestandteil kommt,dies insbesondere, wenn es sich um einen flüssigen Energieträger handelt, dessen Kraftstoff-Tröpfchen dabei weitergehend vergast werden, wodurch die Verbrennung rascher und vollkommener verläuft. Außerdem hat der bei größerem Verdichtungsverhältnis relativ kleinere Verdichtungsraum eine kleinere kühlende Oberfläche, so daß der Wärmeverlust über die Motorvände an das Kühlsystem entsprechend geringer ist.provided fuel, of paramount economic importance, especially since the resources of suitable energy carriers are limited. It is therefore common practice to design and operate internal combustion engines in such a way that the external engine power loss, i.e. the effort for friction, operation of auxiliary machines, etc., remains as low as possible as well as for to ensure the highest possible thermal efficiency in the combustion process. An improvement in the thermal Efficiency is attempted, for example, by using components that can withstand higher thermal loads to enable safe operation of the engine with less dissipation of thermal energy via the cooling system. Further it is known to increase the thermal efficiency by increasing the compression ratio. A better one One of the reasons why efficiency is achieved is because the particles in the mixture of substances are at a higher compression ratio During the compressive movement of the piston, the piston will be squeezed closer together and become hotter, so that there will be better mixing comes between the first gaseous component and the second component provided as an energy carrier, this especially if it is a liquid energy source whose fuel droplets are further gasified the combustion is faster and more complete. In addition, it has a higher compression ratio relatively smaller compression space has a smaller cooling surface, so that the heat loss through the engine walls the cooling system is correspondingly lower.

Den bekannten, den thermischen Wirkungsgrad erhöhenden Maßnahmen sind jedoch verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt.The known measures to increase the thermal efficiency are, however, subject to relatively narrow limits.

wird versucht, möglichst wenig Wärme über das Kühlsystem abzuführen, so leidet, auch wenn thermisch hoch belastbare Bauteile verwendet werden, die Standfesticrkeit des Motors im Betrieb. Die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses hat ebenfalls Grenzen. Beispielsweise ist das Verdichtunqsverhältnis eines Otto-Motors nach oben begrenzt durch die Forderung nach "klopffreiem Lauf". Bei einem Diesel-Motor er-an attempt is made to dissipate as little heat as possible via the cooling system, so the stability of the motor suffers, even if components that are thermally highly resilient are used operational. There are also limits to increasing the compression ratio. For example, the compression ratio of a gasoline engine limited by the requirement for "knock-free running". With a diesel engine

"■-■-:3-22868"■ - ■ - : 3-22868

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gibt sich eine entsprechende Begrenzung durch die Forderung nach nicht zu hoher Beanspruchung der Triebwerksteile, leichter und billiger Bauart des Motors und nicht zu rauhem Lauf.there is a corresponding limitation by the requirement after the engine parts are not subjected to excessive stress, the engine is lighter and cheaper and not too rough Run.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbrennungsverfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, bei dessen Anwendung eine über das bei den üblichen Verfahren Erreichbare weit hinausgehende zusätzliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreichbar ist.The invention is based on the object of a combustion method of the type in question, if it is applied, one that can be achieved using the usual procedures far-reaching additional improvement in efficiency can be achieved.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Füllmenge des gasförmigen ersten Bestandteils des Stoffgemisches unabhängig von der Leistungssteuerung wesentlich herabzusetzen. Diesem Verfahren liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, das Verbrennungsverfahren so zu gestalten, daß das verbrennende Stoffgemisch innerhalb des Brennraums weit vollständiger expandiert werden kann, als dies bei den üblichen Verfahren möglich ist. Dadurch, daß erfindungsgemäß mit äußerst geringer Füllung gearbeitet wird, steht innerhalb des Brennraums im Verhältnis zur Füllmenge, d.h. zum Volumen der Füllung, ein größeres Expansionsvolumen (das dem Hubraumvolumen entspricht) zur Verfügung, d.h., es ist die Möglichkeit geschaffen, daß das verbrennende Stoffgemisch während der Arbeitsabgabe stärker 5 expandieren kann. Das Herabsetzen der Füllmenge, d.h. das Vergrößern des Expansions- oder Hubraumvolumens gegenüber dem Füllmengenvolumen,bewirkt aufgrund der besser ausgenutzten Expansion eine vollständigere Energieumsetzung innerhalb des Systems. Der Energieinhalt des stärker entspannten und daher kühleren Abgases ist geringer als bei den üblichen Verfahren. Es ergibt sich nicht nur eine geringere Verlustwärmeabfuhr aufgrund der verringerten Abgastemperatur, sondern es ist auch durch den Kolben eine geringere Arbeit für das Ausstoßen des Abgases aufzuwenden, da wegen der vollständi-5 geren Entspannung ein geringerer Gas-Gegendruck oder Abgas-In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that additional measures be taken to the filling amount of the gaseous first constituent of the mixture of substances regardless of the Significantly lower power control. This process is based on the general idea, the combustion process to be designed in such a way that the burning substance mixture is expanded far more completely within the combustion chamber than is possible with the usual procedures. The fact that according to the invention worked with an extremely low filling there is a larger amount within the combustion chamber in relation to the filling quantity, i.e. the volume of the filling Expansion volume (which corresponds to the displacement volume) is available, i.e. the possibility is created that the burning substance mixture can expand more strongly 5 during the task. The lowering of the filling quantity, i.e. the Increasing the expansion or displacement volume compared to the filling volume, caused due to the better utilized Expansion a more complete energy conversion within the system. The energy content of the more relaxed and therefore cooler exhaust gas is less than with the usual method. Not only does this result in less heat dissipation due to the reduced exhaust gas temperature, but there is also less work for the piston due to the Expend ejecting the exhaust gas, since due to the complete relaxation a lower gas back pressure or exhaust gas

Restdruck vorhanden ist," der beim Ausstoßen überwunden werden muß. Außerdem ist das Auspuffgeräusch aufgrund der dem Ausstoßen vorausgehenden, starken Expansion der Gase wesentlich vermindert.There is residual pressure, "which will be overcome during ejection got to. In addition, the exhaust noise is significant due to the large expansion of the gases prior to exhaust reduced.

Die zusätzlichen Maßnahmen, um die gewünschte Füllraenge unabhängig von der Leistungssteuerung herabzusetzen, können darin bestehen, daß bei der den Brennraum vergrößernden Füllbewegung des Kolbens ein zusätzlicher Unterdruck erzeugt wird, der sich im wesentlichen nur auf den Brennraum beschränkt. Es werden dabei also Maßnahmen getroffen, die den Zustrom des gasförmigen Bestandteils zum Brennraum behindern, wobei diese Maßnahmen, um den zusätzlichen Unterdruck nur auf den Brennraum zu beschränken, unmittelbar im Bereich der Einlaßöffnung desselben zur Anwendung gebracht werden. Dementsprechend handelt es sich um Maßnahmen, die sich von den üblicherweise zur Leistungssteuerung vorgesehenen, die Füllmenge beispielsweise durch Drosselwirkung beeinflussenden Maßnahmen, etwa Drosselklappen von Vergasern oder Einspritzanlagen, die an den Gaswegen in einem größeren Abstand von der Einlaßöffnung des Brennraums angeordnet sind, unterscheiden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann ein die Füllmenge herabsetzender, zusätzlicher Unterdruck im Brennraum durch Schließen eines Absperrorgans erzeugt werden, das im Bereich der Einlaßöffnung angeordnet ist. Bei einem Motor mit Steuerorganen zur arbeitstaktmäßig erfolgenden Steuerung des Gaswechsels, insbesondere einem Viertakt-Motor, kann dabei das der Einlaßöffnung zugeordnete Einlaßventil als Absperrorgan zum Erzeugen des zusätzlichen Unterdrucks benutzt werden, indem das Einlaßventil so gesteuert wird, daß es während eines beträchtlichen Teils der den Brennraum vergrößernden Füllbewegung des Kolbens geschlossen gehalten wird.The additional measures to the desired filling volume independently to reduce the power control can consist in the fact that the filling movement enlarging the combustion chamber of the piston an additional negative pressure is generated, which is essentially limited to the combustion chamber. Measures are therefore taken to prevent the flow of the gaseous component into the combustion chamber, these measures, in order to limit the additional negative pressure only to the combustion chamber, directly in the area of the Inlet opening of the same can be used. Accordingly, these are measures that differ from the usually provided for power control, influencing the filling quantity, for example, by a throttle effect Measures, such as throttle valves of carburetors or injection systems, which are on the gas paths at a greater distance of the inlet opening of the combustion chamber are arranged, differentiate. In the method according to the invention, the fill quantity reducing, additional negative pressure in the combustion chamber can be generated by closing a shut-off device in the area the inlet port is arranged. In the case of an engine with control organs for controlling the gas exchange, in particular a four-stroke engine, that takes place in terms of working cycles the inlet valve assigned to the inlet opening can be used as a shut-off device to generate the additional negative pressure, by controlling the intake valve to remain open during a substantial portion of the combustion chamber enlarging fill movement of the piston is kept closed.

Anstelle eines im Bereich der Einlaßöffnung vorgesehenen Absperrorgans, beispielsweise eines Einlaßventils, kann derInstead of one provided in the area of the inlet opening Shut-off device, for example an inlet valve, can

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Unterdruck auch durch eine in der Gasführung nahe vor der Einlaßöffnung des Brennraums angeordnete Drosseleinrichtung erzeugt werden. Dabei kann eine steuerbare Drosseleinrichtung verwendet werden, deren Drosselwirkung beispielsweise drehzahlabhängig gesteuert wird. Die Verwendung eines Absperrorgans, beispielsweise eines Einlaßventils, zum Erzeugen des zusätzlichen, die Füllmenge bei der Füllbewegung des Kolbens begrenzenden Unterdrucks hat jedoch gegenüber einer Einlaßdrossel den Vorteil, daß die bei der den Brennraum vergrößernden Bewegung des Kolbens von diesem gegen den erzeugten Unterdruck zu leistende Arbeit bei der anschließenden komprimierenden Bewegung des Kolbens im wesentlichen wiedergewonnen wird, weil bei geschlossenem Absperrorgan der Unterdruck im Brennraum bei der komprimierenden Bewegung des Kolbens so lange treibend wirkt, bis dieser zuvor aufgebaute Unterdruck im Zuge der komprimierenden Kolbenbewegung wieder abgebaut ist.Negative pressure also through a throttle device arranged in the gas duct close to the inlet opening of the combustion chamber be generated. A controllable throttle device can be used, the throttling effect of which, for example is controlled depending on the speed. The use of a shut-off device, for example an inlet valve, to generate of the additional, the filling amount during the filling movement of the piston limiting negative pressure has compared to a Inlet throttle has the advantage that the movement of the piston against the piston, which increases the size of the combustion chamber, is produced Vacuum work to be done in the subsequent compressive movement of the piston essentially is recovered because when the shut-off device is closed, the negative pressure in the combustion chamber during the compressing movement of the piston acts as a driving force until this previously built up negative pressure in the course of the compressing piston movement is dismantled again.

Anstatt einen zusätzlichen Unterdruck im Brennraum bei der füllenden Bewegung des Kolbens zu erzeugen, kann zum Herabsetzen der Füllmenge so vorgegangen werden, daß ein Teil des gasförmigen ersten Bestandteiles, z.B. Luft, während der komprimierenden Bewegung des Kolbens aus dem Brennraum abgeblasen wird. Bei nach dem Viertakt-Prinzip arbeitenden Otto-Einspritzmotoren oder Diesel-Motoren kann das Abblasen 5 der Luft über das Auslaßventil erfolgen, das während der komprimierenden Bewegung des Kolbens für einen geeigneten Zeitraum geöffnet und sodann wieder geschlossen wird, bevor der Kraftstoff eingespritzt wird. Bei Zweitakt-Einspritzmotoren kann ein zusätzliches Abblasventil zu diesem Zweck Verwendung finden.Instead of creating an additional negative pressure in the combustion chamber during the filling movement of the piston, it can be used to reduce it the filling quantity can be proceeded in such a way that a part of the gaseous first constituent, e.g. air, during the compressive movement of the piston is blown out of the combustion chamber. When working on the four-stroke principle Otto injection engines or diesel engines, the blowing off 5 of the air can be done via the outlet valve, which during the compressive movement of the piston is opened for a suitable period of time and then closed again before the fuel is injected. In the case of two-stroke injection engines, an additional blow-off valve can be used for this purpose Find use.

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Als wesentlich ist zu bemerken, daß die beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Maßnahmen zur Füllmengenbegrenzung zusammen mit den bisher üblichen Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrads anwendbar sind. So kann beispielsweise zusätzlich eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades durch Verwendung thermisch höher belastbarer Bauteile erreicht werden. Auch ist das Prinzip der Wirkungsgradverbesserung durch möglichst hohe Verdichtung ohne weiteres verwirklichbar, indem die Größe des Verdichtungsraums relativ zum Hubraumvolumen so gewählt wird, daß sich bei der erfindungsgemäß vorgesehenen, herabgesetzten Füllung der gewünschte Verdichtungsenddruck ergibt. Es ist ersichtlich, daß die beim erfindungsgemäßen Verfahren herabgesetzte Brennraumfüllung an sich eine Lelstungsverringerung des Verbrennungsmotors bedeutet. Wegen des stark erhöhten Wirkungsgrades des Verfahrens wirkt sich diese Leistungseinbuße jedoch nicht besonders kraß aus und kann ohne weiteres durch Hubraumvergrößerung ausgeglichen werden.It should be noted as essential that the measures for limiting the filling quantity provided in the method according to the invention can be used together with the previously customary measures to improve efficiency. For example in addition, an improvement in the thermal efficiency by using more thermally more resilient Components can be achieved. The principle of efficiency improvement is also through the highest possible compression easily feasible by choosing the size of the compression space relative to the displacement volume so that that in the case of the reduced filling provided according to the invention, the desired final compression pressure is obtained. It can be seen that the combustion chamber filling, which is reduced in the method according to the invention, in itself results in a reduction in performance of the internal combustion engine means. Because of the greatly increased efficiency of the process However, this performance loss is not particularly blatant and can easily be compensated for by increasing the displacement will.

Ein zum Durchführen des Verfahrens geeigneter Kolbenverbrennungsmotor mit einer für die Steuerung der Motorleistung vorgesehenen Einrichtung zum Beeinflussen der Füllmenge des gasförmigen ersten Bestandteils des Stoffgemisches, der bei der Füllbewegung des Kolbens dem Brennraum zuführbar ist, ist erfindungsgemäß durch eine die Füllmenge unabhängig von der Leistungssteuerung wesentlich herabsetzende Begrenzereinrichtung gekennzeichnet.A reciprocating internal combustion engine suitable for carrying out the method with a device provided for controlling the engine output for influencing the filling quantity of the gaseous The first component of the mixture of substances that can be fed to the combustion chamber during the filling movement of the piston is according to the invention by means of a limiter device which significantly reduces the filling quantity independently of the power control marked.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.The invention is explained in detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 und 2 Diagramme des ArbeitsFigs. 1 and 2 are diagrams of the work

spiels eines Viertakt-Verbrennungsverfahrens gemäß dem Stande der Technik bzw. gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;game of a four-stroke combustion process according to the prior art or according to an embodiment of the method according to the invention;

Fig. 3 einen im Bereich des Einlaßventils verFig. 3 is a ver in the region of the inlet valve

laufenden, stark schematisch vereinfacht gezeichneten Vertikalschnitt eines Viertakt-Ottomotors für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;running, highly schematically simplified drawn vertical section of a four-stroke gasoline engine for the application of the method according to the invention;

Fig. 4 einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt einesFIG. 4 shows a section similar to FIG. 3

Viertakt-Ottomotors zur Durchführung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels des Verfahrens undFour-stroke gasoline engine for implementing a modified embodiment of the procedure and

Fig. 5 einen stark schematisch vereinfacht gezeichneten Vertikalschnitt eines Zwei5 shows a very schematically simplified vertical section of a pair

takt-Ottomotors für Benzineinspritzung, der für die Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist.stroke gasoline engine for gasoline injection, which is used to carry out an exemplary embodiment of the method according to the invention is provided.

5 Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Kurbelwelle 11 eines Viertakt-Verbrennungsmotors, deren Kurbel 6 durch eine Pleuelstange 7 mit dem Kolben 15 eines Zylinders 8 verbunden ist und während des Betriebes des Motors in Richtung eines Pfeiles 13 umläuft. Der Zylinder 8 weist ein Einlaßventil 19 und ein Auslaßventil 20 auf, die von den nicht dargestellten Nocken einer zur Ventilsteuerung vorgesehenen,5 Figs. 1 and 2 show a crankshaft 11 of a four-stroke internal combustion engine, the crank 6 of which is connected to the piston 15 of a cylinder 8 by a connecting rod 7 and rotates in the direction of arrow 13 during operation of the engine. The cylinder 8 has an intake valve 19 and an outlet valve 20, different from those not shown Cam of a valve intended for valve control,

ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle, die während des Betriebes umläuft, gegen die Kraft von in Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Ventilfedern geöffnet werden.camshaft also not shown, which during of operation, are opened against the force of valve springs, not shown in FIGS. 1 and 2.

Die Winkelstellungen der Kurbel 6 sind auf einer Spirallinie 17 angegeben. Hierbei sind die von der Kurbel während des etwa zweimaligen Umlaufs in Richtung des Pfeils 13 nacheinander eingenommenen Stellungen wie folgt angegeben: The angular positions of the crank 6 are indicated on a spiral line 17. Here are those of the crank during of the approximately twice rotation in the direction of arrow 13 successively assumed positions indicated as follows:

Eö Öffnen des Einlaßventils 19 OT oberer Totpunkt des Kolbens 15 UT unterer Totpunkt des Kolbens 15 ES Schließen des Einlaßventils 19 ZZ Zündung des komprimierten Gasgemisches im Zylinder 8
AÖ öffnen des Auslaßventils 20 AS Schließen des Auslaßventils 20.
Eö opening of the inlet valve 19 OT top dead center of the piston 15 UT bottom dead center of the piston 15 ES closing of the inlet valve 19 ZZ ignition of the compressed gas mixture in cylinder 8
AÖ open the outlet valve 20 AS close the outlet valve 20.

Das Arbeitsspiel beginnt bei der mit EÖ bezeichneten Kurbelstellung mit dem Öffnen des Einlaßventils 19. Bei geschlossenem Auslaßventil 20 wird bei der nun folgenden Drehbewegung der Kurbelwelle 11 in Richtung des Pfeils 13, wenn sich der Kolben 15 nach überlaufen des oberen Kolben-Totpunkts OT nach abwärts bewegt, eine Gasmenge über das geöffnete Einlaßventil 19 zum Brennraum 21 zugeführt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten üblichen Verfahren bleibt das Einlaßventil 19 geöffnet, bis die Drehstellung ES der Kurbel 6 von 35° bis 45 nach dem unteren Totpunkt UT erreicht ist. Bei nunmehr geschlossenem Einlaßventil 19 und Auslaßventil 20 wird durch die Bewegung des Kolbens 15 der Inhalt des Brennraums komprimiert und kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts bei der Zündstellung ZZ gezündet. Während des nun anschließenden Arbeitshubs, in dessen Zuge sich der Kolben 15 vom oberen Totpunkt OT gegen den unteren Totpunkt UT hin bewegt, sind beide Ventile 19 und 20 geschlossen, bisThe work cycle begins with the crank position marked EÖ with the opening of the inlet valve 19. With the outlet valve 20 closed, the following rotary movement of the crankshaft 11 in the direction of arrow 13 when the piston 15 has passed the top piston dead center OT moved downwards, a quantity of gas is supplied to the combustion chamber 21 via the open inlet valve 19. at the usual method shown in Fig. 1, the inlet valve 19 remains open until the rotary position ES of the crank 6 from 35 ° to 45 after bottom dead center UT is reached. With the inlet valve 19 and outlet valve now closed 20, the movement of the piston 15 compresses the contents of the combustion chamber and shortly before reaching the upper one Ignited dead center at ignition position ZZ. During the subsequent working stroke, in the course of which the Piston 15 from top dead center OT to bottom dead center Moved towards BDC, both valves 19 and 20 are closed until

:3-2286 8Ό : 3-2286 8Ό

das Auslaßventil 20 etwa 45° vor Erreichen des unteren Totpunkts UT bei der Stellung Aö öffnet. Das Auslaßventil 20 bleibt für das anschließend erfolgende Ausstoßen des abgebrannten Inhalts des Brennraums 21 nunmehr geöffnet, bis der Kolben 15 wieder den oberen Totpunkt OT überschritten hat und die Kurbelstellung AS erreicht ist. Die beim üblichen Verfahren angewandten Steuerzeiten der Ventile 19 und 20, wie sie in Fig. 1 eingezeichnet sind, sind beispielsweise aus "Lueger", Lexikon der Technik, 4. Aufl., Bd. 7, Seite 517, zu entnehmen. Fig. 1 zeigt den Kolben 15 während der Füllbewegung, wobei die Kurbel 6 eine Drehstellung von etwa 120° nach OT hat. Wie mit einer gestrichelten Linie 23 angedeutet ist, liegt diese Stellung etwa in der Mitte zwischen der Öffnungsstellung EÖ und der Schließstellung ES des Einlaßventils 19, so daß der Füllvorgang bei der weiteren Bewegung des Kolbens 15 bis zum unteren Totpunkt UT forgesetzt wird und es zu der beim bekannten Verfahren erstrebten, möglichst guten Füllung des Brennraums 21 kommt.the outlet valve 20 opens about 45 ° before reaching the bottom dead center UT in the position Aö. The exhaust valve 20 remains open for the subsequent expulsion of the burnt contents of the combustion chamber 21 until the Piston 15 has again exceeded top dead center OT and the crank position AS is reached. The usual The control times of the valves 19 and 20 applied to the method, as shown in FIG. 1, are for example from "Lueger", Lexikon der Technik, 4th ed., Vol. 7, page 517, to be found. Fig. 1 shows the piston 15 during the filling movement, wherein the crank 6 has a rotational position of about 120 ° after TDC. As indicated by a dashed line 23 is, this position is approximately in the middle between the open position EÖ and the closed position ES of the inlet valve 19, so that the filling process continues with the further movement of the piston 15 to bottom dead center UT and the best possible filling of the combustion chamber 21, which is aimed for in the known method, occurs.

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Von dem herkömmlichen Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren, wie bereits erwähnt, dadurch, daß mit verringerter Füllung des Brennraums 21 gearbeitet wird. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Herabsetzung der Füllmenge dadurch erreicht wird, daß das Einlaßventil 19, das für den Füllvorgang bei dem dargestellten Beispiel bei der gleichen Kurbelstellung Eö wie beim herkömmlichen Verfahren geöffnet wird, wesentlich früher geschlossen wird als beim herkömmlichen Verfahren. Der mit ES bezeichnete Schließpunkt liegt, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, etwa 60 nach dem oberen Totpunkt OT. Bei der in Fig. 2 gezeigten Drehstellung der Kurbel 6 ist der Schließpunkt ES, wie durch die gestrichelte Linie 23 verdeutlicht wird, bereits überschritten, d.h., das Einlaßventil 19 ist bereits geschlossen, so daß bei der weiteren, gegen den unteren Totpunkt UT hin gerichteten Bewegung des Kolbens 15 im Brennraum 21 keine Vergrößerung der Füllmenge,sondern lediglich ein zusätzlicher Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck zieht nach Uberschreiten des unteren Totpunkts UT den Kolben 15 nach aufwärts, d.h., die zum Erzeugen des zusätzlichen Unterdrucks vom Kolben 15 aufgewendete Arbeit wird, von den Verlusten abgesehen, beim Beginn des komprimierenden Hubs wiedergewonnen. Der komprimierende Hub des Kolbens 15 beginnt also zunächst mit dem Abbau des zuvor herrschenden zusätzlichen Unterdrucks und anschließendem Aufbau des Verdichtungsdrucks. Das Volumen des Verdichtungsraums des Brennraums 21 ist im Verhältnis zum Hubraumvolumen so gewählt, daß, obwohl der komprimierende Hub mit Unterdruck begonnen wird, bei Erreichen des oberen Totpunkts OT der gewünschte Verdichtungsenddruck erreicht ist. Wie beim herkömmlichen Verfahren erfolgt kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts OT die Zündung am mit ZZ bezeichneten Zündpunt. Bei der anschließenden Verbrennung kommt es, da eine im Verhältnis zum Hubraumvolumen wesentlieh herabgesetzte Füllmenge verbrannt wird, zu einer weitThe method according to the invention differs from the conventional method Method, as already mentioned, in that the combustion chamber 21 is filled with a reduced amount. Fig. 2 shows an embodiment of the method according to the invention, in which the reduction in the filling quantity what is achieved is that the inlet valve 19, which is used for the filling process in the example shown, is at the same crank position Eö as with the conventional method is opened, is closed much earlier than with the conventional method Procedure. As can be seen from FIG. 2, the closing point designated ES is approximately 60 after top dead center OT. In the rotational position of the crank 6 shown in FIG. 2, the closing point ES is as indicated by the dashed line Line 23 is illustrated, has already been exceeded, i.e. the inlet valve 19 is already closed, so that there is no increase in the movement of the piston 15 in the combustion chamber 21 towards the bottom dead center BDC the filling quantity, but only an additional negative pressure is generated. This negative pressure pulls after being exceeded the bottom dead center BDC the piston 15 upwards, i.e., the work expended to generate the additional negative pressure from the piston 15, apart from the losses, recovered at the start of the compressive stroke. The compressing one The stroke of the piston 15 therefore initially begins with the reduction of the previously prevailing additional negative pressure and subsequent build-up of the compression pressure. The volume of the compression chamber of the combustion chamber 21 is in proportion chosen for the displacement volume so that, although the compressing stroke is started with negative pressure, when it is reached the desired compression end pressure is reached after top dead center OT. As with the traditional procedure, takes place briefly before reaching top dead center OT the ignition at the ignition point marked ZZ. During the subsequent incineration there is, since a filling quantity that is substantially reduced in relation to the cubic capacity volume is burned, to a large extent

schon innerhalb des Brennraums 21 stärkeren Expansion/und damit zu einer weit verbesserten Energieausnutzung gegenüber dem bekannten Verfahren. Da das stärker entspannte Abgas nach der Verbrennung beim erfindungsgemäßen Verfahren leichter ausgestoßen werden kann, kann für das Auslaßventil der Öffnungspunkt Aö in bestimmten Fällen beim erfindungsgemäßen Verfahren näher beim unteren Totpunkt UT liegen als bei dem bekannten Verfahren. Die für den jeweiligen Anwendungsfall bestgeeigneten Ventilsteuerzeiten lassen sich beim erfindungsgemäßen Verfahren^ ebenso wie bei den üblichen Verfahren,durch Versuche, wie sie zur Motorenoptmierung üblicherweise durchgeführt werden, genau ermitteln.already within the combustion chamber 21 stronger expansion / and thus a much improved one Energy utilization compared to the known method. Since the more relaxed exhaust gas after combustion in the invention Process can be ejected more easily, the opening point Aö in certain cases for the outlet valve method according to the invention are closer to bottom dead center UT than at the known method. The most suitable valve control times for the respective application can be found in the method according to the invention as with the usual procedures, through experiments, exactly how they are usually carried out for engine optimization.

Anstatt den zusätzlichen Unterdruck am Ende des Füllhubs zu erzeugen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wo das Einlaßventil im Bereich des oberen Totpunktes OT geöffnet und bereits lange vor Erreichen des unteren Totpunktes UT geschlossen wird, könnte der zusätzliche Unterdruck durch verspätetes öffnen des Einlaßventils 19 erzeugt werden. Es könn te auch jeder beliebige Abschnitt zwischen oberem Totpunkt OT und unterem Totpunkt UT als gegenüber dem Stand der Technik verkürzter Öffnungsbereich des Einlaßventils 19 vorgesehen sein, wenn Versuche ergeben, daß ein bestimmter,zwischei den Punkten OT und UT liegender Bereich für einen betreffenden Motor besonders vorteilhaft ist.Instead of creating the additional negative pressure at the end of the filling stroke, as shown in Fig. 2, where the inlet valve opened in the area of top dead center OT and closed long before bottom dead center BDC was reached the additional negative pressure could be generated by delayed opening of the inlet valve 19. It can te also any section between top dead center OT and bottom dead center UT as compared to the prior art Shortened opening area of the inlet valve 19 can be provided if tests show that a certain, between the area lying at the points OT and UT is particularly advantageous for a relevant engine.

Fig. 3 zeigt einen Viertakt-Ottomotor, bei dem das Stoff 5 gemisch im Brennraum 21 mittels einer Zündkerze 31 für die Verbrennung gezündet wird. Von der Ventilsteuerung ist ledig lieh ein dem Einlaßventil 19 zugeordneter Einlaßnocken 33 dargestellt, der auf einer in üblicher Weise mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle 11 umlaufenden Nockenwelle angeordnet ist. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wird die verringerte Füllung des Brennraums 21, wie bei dem Beispiel von Fig. 2, durch während des Füllhubes nur kurzzeitig erfolgendes öffnen des Einlaßventils 19 erzeugt. Zu diesemFig. 3 shows a four-stroke Otto engine, in which the substance 5 mixture in the combustion chamber 21 by means of a spark plug 31 for the Combustion is ignited. Only one intake cam 33 assigned to the intake valve 19 is borrowed from the valve control shown, which is arranged on a camshaft rotating in the usual way at half the speed of the crankshaft 11 is. In the example shown in FIG. 3, the reduced filling of the combustion chamber 21 is, as in the example of Fig. 2, generated by opening the inlet valve 19 only briefly during the filling stroke. To this

Zweck ist der Nocken 33 mit einem verhältnismäßig spitzen Nockenprofil 35 versehen, das bei der mit dem Pfeil 13 angegebenen Drehrichtung der Kurbelwelle 11 und der mit einem Pfeil 37 angegebenen Drehrichtung des Nockens 33 das Ventilende 39 bei der eingezeichneten Drehstellung der Kurbel 6 von 90° nach OT bereits freigegeben hat, so daß das Einlaßventil 19 durch die Wirkung seiner Ventilfeder 41 bei dieser Stellung bereits wieder geschlossen ist. Bei dem weiteren Füllhub des Kolbens 15 wird im Brennraum 21 in erstrebter Weise also der zusätzliche Unterdruck erzeugt. For this purpose, the cam 33 is provided with a relatively pointed cam profile 35, which in the case of the arrow 13 specified direction of rotation of the crankshaft 11 and the with an arrow 37 indicated direction of rotation of the cam 33, the valve end 39 in the indicated rotational position of the Crank 6 has already released from 90 ° after TDC, so that the inlet valve 19 by the action of its valve spring 41 is already closed again in this position. With the further filling stroke of the piston 15 in the combustion chamber 21 so the additional negative pressure is generated in the desired manner.

Fig. 3 zeigt mit strichpunktierter Linie als alternative Maßnahme, die im Brennraum 21 während der Füllbewegung des Kolbens 15 den zusätzlichen Unterdruck erzeugt, eine an der Einlaßöffnung vorgesehene Verengung 43, die als Drosseleinrichtrang beim Füllhub des Kolbens 15 einen füllungsmindernden Unterdruck erzeugt, auch wenn das Einlaßventil 19 geöffnet ist. Bei diesem mit strichpunktierter Linie angedeuteten, abgewandelten Ausführungsbeispiel kann daher auch mit den in Fig. 1 dargestellten üblichen Steuerzeiten gearbeitet der zusätzliche Unterdruck also ausschließlich durch die Drosselwirkung der Verengung 43 erzeugt werden. Anstelle des mit 35 bezeichneten spitzen Profils des Nockens 33 kann dementspechend zur Steuerung des Einlaßventils 19 ein normaler Nocken mit üblichem Profil Verwendung finden.Fig. 3 shows with a dash-dotted line as an alternative measure, which in the combustion chamber 21 during the filling movement of the Piston 15 generates the additional negative pressure, a constriction 43 provided at the inlet opening, which acts as a throttle device During the filling stroke of the piston 15, a filling-reducing negative pressure is generated, even when the inlet valve 19 is open. In this modified exemplary embodiment, indicated by a dash-dotted line, it is therefore also possible with the in Fig. 1, the usual control times shown, the additional negative pressure worked exclusively through the throttling effect the constriction 43 are generated. Instead of the pointed profile of the cam 33 denoted by 35, accordingly to control the inlet valve 19, a normal cam with a conventional profile is used.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 3 mit gestrichelter Linie angedeuteten Ausführungsbeispiel prinzipiell entspricht. Der die Füllmenge herabsetzende zusätzliche Unterdruck im Brennraum 21 wird also nicht durch Wahl der entsprechenden Ventilsteuerzeiten des Einlaßventils 19 erreicht, sondern durch eine zusätzliche Drosseleinrichtung in Form eines Drosselventils 45, das im Bereich der Einlaßöffnung des Brennraums 21 angeordnet ist, so daß sich der beim Füllhub erzeugte zusätzliche Unterdruck im wesentlichenFIG. 4 shows an exemplary embodiment which in principle corresponds to the exemplary embodiment indicated in FIG. 3 with a dashed line is equivalent to. The additional negative pressure in the combustion chamber 21, which reduces the filling quantity, is therefore not determined by choice the corresponding valve timing of the inlet valve 19 is achieved, but by an additional throttle device in the form of a throttle valve 45 which is arranged in the region of the inlet opening of the combustion chamber 21, so that the additional negative pressure essentially generated during the filling stroke

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auf den Bereich des Brennraums 21 beschränkt. Durch Verschieben des Drosselventils 45 in Richtung seines Ventilschafts ist die Öffnungsgröße verstellbar, d.h. die Drosselwirkung steuerbar. Die Größe des zusätzlichen Unterdrucks, und damit die Füllmengenbegrenzung/ läßt sich somit auf den gewünschten Wert einstellen, gegebenenfalls drehzahlabhängig optimieren. Bei allen Ausführungsbeispielen, bei denen der zusätzliche Unterdruck nicht durch Wahl der Steuerzeiten des Einlaßventils 19, sondern durch eine Drosseleinrichtung an der Einlaßöffnung vorgenommen wird,kann anstelle des spitzen Nockens 3 3 von Fig. 3 ein normaler Einlaßnocken 47 mit üblichem Nockenprofil verwendet werden.limited to the area of the combustion chamber 21. By moving the throttle valve 45 in the direction of its valve stem, the size of the opening can be adjusted, ie the throttling effect can be controlled. The size of the additional negative pressure, and thus the filling quantity limitation , can thus be set to the desired value and, if necessary, optimized as a function of the speed. In all embodiments in which the additional negative pressure is made not by choosing the timing of the inlet valve 19, but by a throttle device at the inlet port, a normal inlet cam 47 with a customary cam profile can be used instead of the pointed cam 33 of FIG.

Das in Fig. 4 als Tellerventil dargestellte Drosselventil 45 könnte durch einen Drehschieber oder ein ähnliches steuerbares Absperrorgan ersetzt sein. Alternativ könnte als Drosseleinrichtung auch das Einlaßventil 19 selbst vorgesehen sein, indem ein Einlaßnocken verwendet wird, der nur einen eine begrenzte Einlaßöffnung freigebenden, sehr geringen Ventilhub erzeugt, was eine entsprechende Drosselwirkung zur Folge hat.The throttle valve shown in Fig. 4 as a poppet valve 45 could be replaced by a rotary valve or a similar controllable shut-off device. Alternatively it could be as Throttle device can also be provided for the intake valve 19 itself by using an intake cam which is only a very small one exposing a limited inlet opening Valve lift generated, which has a corresponding throttling effect.

Bei Verbrennungsmotoren, bei denen reine Luft beim komprimierenden Hub verdichtet und der als Energieträger dienende Kraftstoff in die verdichtete Luft eingespritzt wird, also bei Zweitakt- oder Viertakt-Ottomotoren mit direkter Benzineinspritzung in den Brennraum sowie bei Zweitakt- und Viertakt-Dieselmotoren, kann als Maßnahme zur Begrenzung der Füllmenge während des komprimierenden Hubs des Kolbens ein Teil der Luft aus dem Brennraum 21 abgeblasen werden. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zweitakt-Ottomotors für direkte Benzineinspritzung in den Brennraum 21 mittels einer Einspritzdüse 51. Dabei ist als Abblasventil ein Drehschieber 53 vorgesehen, dessen Drehstellung arbeitstaktmäßig von der Kurbelwelle 11 steuerbar ist. Der Drehschieber 53 mündet mit einem Abblasschlitz 55In internal combustion engines, where pure air is used when compressing Stroke is compressed and the fuel serving as an energy carrier is injected into the compressed air, i.e. with two-stroke or four-stroke gasoline engines with direct fuel injection into the combustion chamber, as well as two-stroke and four-stroke diesel engines, can be used as a measure To limit the filling quantity, some of the air is blown out of the combustion chamber 21 during the compressing stroke of the piston will. Fig. 5 shows an embodiment of a two-stroke Otto engine for direct fuel injection into the Combustion chamber 21 by means of an injection nozzle 51. A rotary slide 53 is provided as a blow-off valve, its rotary position Can be controlled by the crankshaft 11 in terms of the work cycle. The rotary valve 53 opens with a blow-off slot 55

in den Brennraum 21 an einer Stelle, die oberhalb der Mündung des Überströmkanals 57 (Einlaßschlitze und Auslaßschlitze sind in Fig. 5 nicht dargestellt) gelegen ist. Während eines Teils des komprimierenden Hubs des Kolbens 15 ist der Schlitz 55 vom Kolben 15 freigegeben, so daß bei geöffnetem Drehschieber 53 Luft abgeblasen wird. Vor Annäherung des Kolbens 15 an den oberen Totpunkt wird der Schlitz 55 vom Kolben geschlossen, so daß die restliche Luft im Brennraum 21 während des verbleibenden Teils der Kolbenbewegung verdichtet wird. In die verdichtete Luft wird dann durch die Düse 51 Kraftstoff eingespritzt und durch die Zündkerze 31 gezündet. Da das Schließen des Abblasschlitzes 55 durch den Kolben selbst gesteuert ist, braucht auf die Einstellung des Schließzeitpunkts für den Drehschieber 53 selbst nicht besonderes Augenmerk gerichtet zu werden.into the combustion chamber 21 at a point above the mouth of the overflow channel 57 (inlet slots and outlet slots are not shown in Fig. 5) is located. During part of the compressive stroke of the piston 15, the slot 55 is released by the piston 15, so that when the rotary valve 53 is open, air is blown off. before Approaching the piston 15 to the top dead center, the slot 55 is closed by the piston, so that the remaining Air in the combustion chamber 21 is compressed during the remaining part of the piston movement. In the compressed air is then fuel is injected through the nozzle 51 and ignited by the spark plug 31. Since the closing of the vent slot 55 is controlled by the piston itself, the setting of the closing time for the rotary valve 53 itself needs to be set not to be given special attention.

Bei kraftstofffreie Luft verdichtenden Motoren mit einem gesteuerten Auslaßventil, also bei Viertakt-Otto-Einspritzmotoren oder Viertakt-Dieselmotoren, kann das Auslaßventil selbst als Abblasventil vorgesehen sein, das während eines Teils des komprimierenden Hubs geöffnet wird. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist der Auslaßnocken der Ventilsteuerung mit einem zweiten Profil, das eine dem Profil 3 5 des Einlaßnockens 33 von Fig. 3 ähnlich spitze Gestalt besitzt, versehen, um das Auslaßventil während des komprimierenden Hubs verhältnismäßig kurzzeitig zu öffnen, damit gerade so viel Luft abgeblasen wird, daß die gewünschte Verringerung der Füllmenge erreicht wird. Im übrigen können die gleichen Steuerzeiten wie bei den üblichen Verfahren angewendet werden, also beispielsweise die in Fig. 1 gezeigten Steuerzeitan, wobei lediglich während des komprimierenden Hubs zwischen dem unteren Kolben-Totpunkt UT und dem oberen Totpunkt OT das Auslaßventil 20 zusätzlich geöffnet und wieder geschlossen wird.In fuel-free air-compressing engines with a controlled Exhaust valve, i.e. in four-stroke Otto injection engines or four-stroke diesel engines, can be the exhaust valve itself be provided as a relief valve which is opened during part of the compressive stroke. In such Embodiments is the exhaust cam of the valve control with a second profile, one of the profile 3 5 of the inlet cam 33 of Fig. 3 has a similar pointed shape, provided around the exhaust valve during the compressive stroke to open relatively briefly so that just enough air is blown off that the desired reduction in Filling level is reached. Otherwise, the same timing can be used as with the usual procedures, Thus, for example, the control time shown in Fig. 1, with only during the compressive stroke between the lower piston dead center UT and the upper dead center OT the exhaust valve 20 is additionally opened and closed again will.

- 15/Patentansprüche -- 15 / claims -

Leersei teBlank page

Claims (23)

PatentansprücheClaims Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inneren Verbrennung eines Stoffgemisches in einem Kolben-Verbrennungsmotor, bei dem im Zuge einer den Brennraum vergrößernden Füllbewegung des Kolbens ein Unterdruck im Brennraum erzeugt wird, dieser mit mindestens einem gasförmigen Bestandteil des Stoffgemisches gefüllt wird, das Stoffgemisch bei einer dieser Bewegung entgegengesetzten Bewegung des Kolbens im Brennraum komprimiert, gezündet und für die Arbeitsleistung des Kolbens expandiert wird und bei welchem Verfahren die Füllmenge des gasförmigen Bestandteils und/oder die Menge eines vorzugsweise als Energieträger für das Stoffgemisch vorgesehenen flüssigen oder gasförmigen zweiten Bestandteils desselben in Abhängigkeit von der Motorleistung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Füllmenge des gasförmigen ersten Bestandteils des Stoffgemisches unabhängig von der Leistungssteuerung wesentlich herabzusetzen.The invention relates to a method for the internal combustion of a mixture of substances in a piston internal combustion engine, in which a negative pressure is generated in the combustion chamber during a filling movement of the piston that enlarges the combustion chamber and filled with at least one gaseous component of the mixture of substances, the mixture of substances in one of these Movement opposite movement of the piston in the combustion chamber is compressed, ignited and expanded for the work performance of the piston and in which process the filling amount of the gaseous component and / or the amount of a liquid or gaseous second component of the same, which is preferably provided as an energy carrier for the mixture of substances, depending on the Engine power is controlled, characterized in that additional measures are taken to significantly reduce the filling amount of the gaseous first constituent of the mixture of substances independently of the power control. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen getroffen werden, durch die bei der Füllbewegung des Kolbens ein zusätzlicher Unterdruck erzeugt wird, der sich im wesentlichen nur auf den Brennraum beschränkt.2. The method according to claim 1, characterized characterized in that measures are taken through which an additional negative pressure during the filling movement of the piston is generated, which is essentially limited to the combustion chamber. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Füllung herabsetzender zusätzlicher Unterdruck durch Schließen eines Absperrorgans erzeugt wird, das im Bereich der Einlaßöffnung angeordnet ist, durch die der gasförmige erste Bestandteil in den Brennraum eintritt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an additional negative pressure reducing the filling is generated by closing a shut-off device which is arranged in the region of the inlet opening through which the gaseous first component enters the combustion chamber. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit Steuerorganen zur arbeitstaktmäßig erfolgenden Steuerung des Gaswechsels das der Einlaßöffnung zugeordnete Steuerorgan als Absperrorgan zum Erzeugen des4. The method according to claim 3, characterized in that in the case of an engine with control elements for controlling the gas exchange according to the work cycle, that of the inlet opening assigned control element as a shut-off device for generating the zusätzlichen Unterdrucks benutzt wird.additional negative pressure is used. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit einem steuerbaren Einlaßventil dieses für das Erzeugen des zusätzlichen Unterdrucks während eines beträchtlichen Teils der Füllbewegung des Kolbens in der die Einlaßöffnung verschließenden Schließstellung gehalten wird.5. The method according to claim 4, characterized in that in an engine with a controllable inlet valve this for generating the additional negative pressure during a considerable part of the filling movement of the piston in the closed position closing the inlet opening is held. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Hubkolbenmotor das Einlaßventil für den Füllhub bereits weit vor Erreichen des dem Ende des Füllhubes züge-6. The method according to claim 5, characterized in that in a reciprocating engine, the inlet valve for the filling stroke long before the end of the filling stroke is reached ordneten unteren Kolben-Totpunkts geschlossen wird.assigned lower piston dead center is closed. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Hubkolbenmotor das Einlaßventil erst weit nach dem dem Beginn des Füllhubes zugeordneten oberen Totpunkt des Kolbens geöffnet wird.7. The method according to claim 5, characterized in that in a reciprocating engine, the inlet valve only well after the top dead center of the piston associated with the beginning of the filling stroke is opened. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil bei einem Drehwinkel der Kurbelwelle von weniger als η · 10° nach dem dem'Beginn des Füllhubes des Kolbens zugeordneten oberen Totpunkt geschlossen wird, wobei η eine der ganzen Zahlen von eins bis siebzehn bedeutet.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the inlet valve at a rotation angle of the crankshaft of less than η · 10 ° after the top dead center associated with the beginning of the filling stroke of the piston where η is one of the integers from one to seventeen. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil bei einem Drehwinkel der Kurbelwelle von weniger als 120 nach dem oberen Totpunkt, vorzugsweise von9. The method according to claim 8, characterized in that the inlet valve at a rotation angle of the crankshaft of less than 120 after top dead center, preferably from weniger als 90° nach dem oberen Totpunkt, geschlossen wird.less than 90 ° after top dead center, is closed. 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Unterdruck durch eine in der Gasführung nahe vor der Einlaßöffnung des Brennraums angeordnete Drosseleinrichtung erzeugt wird.10. The method according to claim 2, characterized in that the additional negative pressure by a close in the gas guide Throttle device arranged in front of the inlet opening of the combustion chamber is produced. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine steuerbare Drosseleinrichtung verwendet und deren Drosselwirkung vorzugsweise drehzahlabhängig gesteuert wird.11. The method according to claim 10, characterized in that a controllable throttle device is used and its Throttle effect is preferably controlled as a function of the speed. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,12. The method according to claim 1, characterized in that daß bei einem Hubkolbenmotor, bei dem Luft als gasförmiger erster Bestandteil des Stoffgemisches im Brennraum komprimiert wird, als zusätzliche Maßnahme zum Herabsetzen der
Füllmenge ein Teil der Luft während der komprimierenden Bewegung des Kolbens aus dem Brennraum abgeblasen wird.
that in a reciprocating engine, in which air is compressed as a gaseous first component of the mixture of substances in the combustion chamber, as an additional measure to reduce the
Filling quantity some of the air is blown out of the combustion chamber during the compressing movement of the piston.
13. Kolbenverbrennungsmotor zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einer für die Steuerung der Motorleistung vorgesehenen Einrichtung zum
Beeinflussen der Füllmenge des gasförmigen ersten Bestandteils des Stoffgemisches, der bei der Füllbewegung
13. Piston internal combustion engine for performing the method according to one of claims 1 to 12 with a device provided for controlling the engine output
Influencing the filling amount of the gaseous first constituent of the mixture of substances during the filling movement
des Kolbens dem Brennraum zuführbar ist, gekennzeichnet
durch eine die Füllmenge unabhängig von der Leistungssteuerung wesentlich herabsetzende Begrenzereinrichtung.
of the piston can be fed to the combustion chamber
by means of a limiter device which significantly reduces the filling quantity independently of the power control.
14. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Begrenzereinrichtung eine bei der Füllbewegung des KoI-bens (15) einen zusätzlichen Unterdruck im Brennraum (21)
erzeugende Einrichtung vorgesehen ist.
14. Motor according to claim 13, characterized in that as a limiter device during the filling movement of the KoI-ben (15) an additional negative pressure in the combustion chamber (21)
generating device is provided.
15. Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzereinrichtung ein im Bereich der Einlaßöffnung · des Brennraums (21) angeordnetes, steuerbares Absperrorgan aufweist, das während eines wesentlichen Teils der Füllbewegung des Kolbens (15) in die Schließstellung überführbar ist.15. Motor according to claim 14, characterized in that the limiter device has a controllable shut-off element arranged in the region of the inlet opening of the combustion chamber (21) which can be moved into the closed position during a substantial part of the filling movement of the piston (15) is. 16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit einem der Steuerung des Gaswechsels dienenden, mittels einer Ventilsteuerung betätigbaren Einlaß-16. Motor according to claim 15, characterized in that in the case of an engine with an inlet valve which is used to control the gas exchange and can be actuated by means of a valve control ventil (19) dieses als Absperrorgan zum Erzeugen des zusätzlichen Unterdrücke vorgesehen und durch die Ventilsteuerung während eines wesentlichen Teils der Füllbewegung des Kolbens (15) in die Schließstellung steuerbar ist.valve (19) this as a shut-off device to generate the additional Negative pressures are provided and controlled by the valve control during a substantial part of the filling movement of the piston (15) can be controlled into the closed position. 17. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzereinrichtung eine Drosseleinrichtung (43, 45) aufweist, die in dem der Zufuhr des gasförmigen ersten Bestandteils dienenden Saugrohr, der Einlaßöffnung eng benachbart, angeordnet ist.17. Motor according to claim 13, characterized in that the limiter device has a throttle device (43, 45) in which the supply of the gaseous first component serving suction pipe, the inlet opening is arranged closely adjacent. 18. Motor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine steuerbare Drosseleinrichtung in Form eines Drosselventils (45), eines Drehschiebers oder einer Drosselklappe vorgesehen ist.18. Motor according to claim 17, characterized in that a controllable throttle device in the form of a throttle valve (45), a rotary valve or a throttle valve is provided. 19. Motor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit einem für die Steuerung des Gaswechsels dienenden, durch eine Ventilsteuerung betätigbaren Einlaßventil (19) dieses als Drosseleinrichtung vorgesehen und durch die Ventilsteuerung mit nur geringem, vorzugsweise drehzahlabhängig veränderbarem Öffnungshub betätigbar ist.19. Motor according to claim 18, characterized in that in the case of an engine with an inlet valve which is used to control the gas exchange and can be actuated by a valve control (19) this is provided as a throttle device and, by virtue of the valve control, with only little, preferably speed-dependent variable opening stroke is actuated. 20. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor, bei dem Luft als gasförmiger erster Bestandteil des Stoffgemisches im Brennraum (21) komprimiert wird,eine das Abblasen von Luft aus dem Brennraum (21) während der komprimierdnen Bewegung des Kolbens (15) ermöglichende Begrenzereinrichtung vorgesehen ist.20. Motor according to claim 13, characterized in that in the case of an engine in which air is compressed as a gaseous first component of the mixture of substances in the combustion chamber (21) is, a blow-off of air from the combustion chamber (21) during the compressive movement of the piston (15) possible Limiter device is provided. 21. Motor nach Anspruch 20,. dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit einem zur Steuerung des Gaswechsels dienenden, mittels einer Ventilsteuerung betätigbaren Auslaßventil (20) dieses als Begrenzereinrichtung zum Abblasen komprimierter Luft vorgesehen und durch die Ventilsteuerung während eines Teils der komprimierenden Bewegung des Kolbens (15) in die Offenstellung überführbar ist.21. Motor according to claim 20 ,. characterized in that in an engine with one for controlling the gas exchange serving, actuated by means of a valve control outlet valve (20) this as a limiting device for blowing off compressed air is provided and controlled by the valve control during part of the compressive movement of the piston (15) can be moved into the open position. 22. Motor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweitakt-Hubkolbenmotor ein arbeitstaktmäßig steuerbares Abblasventil (53) vorhanden ist, über das Luft während des komprimierenden Hubs des Kolbens (15) ausblasbar ist.22. Engine according to claim 20, characterized in that in a two-stroke reciprocating engine a controllable working cycle Blow-off valve (53) is present, through which air can be blown out during the compressing stroke of the piston (15) is. 23. Motor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Abblasventil (53) in den Brennraum (21) mit einer vom Kolben (15) überfahrbaren Schlitzöffnung (55) mündet, die so angeordnet ist, daß sie vom Kolben (15) im Zuge des komprimierenden Hubes vor Erreichen des oberen Kolben-Totpunktes (OT) verschlossen ist.23. Engine according to claim 22, characterized in that the blow-off valve (53) in the combustion chamber (21) with one from Piston (15) traversable slot opening (55) opens which is arranged so that it from the piston (15) in the course of the compressing Stroke is closed before reaching the top piston dead center (TDC).
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