DE1576009A1

DE1576009A1 - Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung in Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen und nach dem Verfahren arbeitende Maschinen

Info

Publication number: DE1576009A1
Application number: DE19671576009
Authority: DE
Inventors: Oblaender Dipl-Ing Kurt; Manfred Schaefer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-10-14
Filing date: 1967-10-14
Publication date: 1970-05-21

Description

"Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung in Mehrzylinder-" Einspritzbrennkraftmaschinen und nach dem Verfahren arbeitende Maschinen" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung in Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen mittels Druckgas sowie auf nach dem Verfahren arbeitende Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen.
Es sind Einspritzbrennkraftmaschinen bekannt, bei denen zum Zerstäuben des Kraftstoffes Druckluft aus dem Zylinder im Kompressionshub desselben verwendet wird. Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, eine für eine möglichst vollständige Verbrennung besonders wirksame Zerstäubung und Aufbereitung des Kraftstoffes auf eine für Mehrzylindermaschinen besonders geeignete einfache Weise zu erzielen.
Demgemäß besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß der in einen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffstrahl ganz oder teilweise durch einem anderen Zylinder entnommenes heißes Druckgas zerstäubt wird. Als Druckgas für die Kraftstoffaufbereitung dient insbesondere Expansions- oder Kompressionsgas, wobei der durch das Druckgas des anderen Zylinders zerstäubte Kraftstoffstrahl vorzugsweise im Ansaughub des zugeordneten Zylinders eingespritzt wird.
Das Druckgas kann unmittelbar zu der im Saugrohr (vor dem Einlaßventil) oder im Brennraum (hinter dem Einlaßventil) befindlichen Einspritzdüse für den einzuspritzenden Kraftstoffstrahl geleitet werden. Die Kraftstoffaufbereitung kann bei Zerstäubung des Kraftstoffstrahles durch Kompressionsgas noch weiter dadurch verbessert werden, daß durch Menge, Überströmzeit und Eintrittsstelle des Kompressionsgases die Gemischdichte im Zylinder so beeinflußt wird, daß sich eine bestimmte Schichtladung ergibt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung schematisch dargestellten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vierzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine zu entnehmen. Hierbei zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf den Motorblock mit den durch Überströmleitungen untereinander verbundenen Zylindern, Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den 2. und 3. Zylinder einer ersten Ausführungsform, Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch den 1 und 2. Zylinder einer zweiten Ausführungsform und Fig. 4 ein Zündfolgediagramm. In Fig. 1 sind die jeweils durch Überströmleitungen 10 bzw. 11 verbundenen Zylinder 12 (1, 2, 3, 4) der Vierzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine 13 mit der Zündfolge 1, 3, 4, 2 dargestellt. Die ausgezogenen Linien 10 bedeuten Überströmleitungen, in denen Expansionsgas von in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge um eine Kurbelwellenumdrehung nachfolgenden Zylinder zu deren Einspritzdüsen in den Ansaugleitungen oder Brennräumen geleitet wird. Die strichpunktierten Linien 11 bedeuten ferner - für eine andere Ausführungsform der Erfindung - überströmleitungen, in denen Kompressionsgas von den jeweils in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge nachfolgenden Zylinder zu deren Einspritzdüsen in den Ansaugleitungen oder Brennräumen geleitet wird.
In Fig. 4 ist ein Hub- und Zündfolgediagramm der einzelnen Zylinder dargestellt, wobei über zwei Kurbelwellenumdrehungen von 7200 Kurbelwinkel der Kolbenhub zwischen unterem Totpunkt (UT) und oberem Totpunkt (0T) jedes einzelnen Zylinders dargestellt ist. Der Zündpunkt jedes derselben ist am Ende eines jeden Kompressionshubes durch das mit der Zylinderangabe 1, 2, 3 oder 4 bezeichnete Zündzeichen angedeutet, desgleichen Ansaugen, Komprimieren, Expandieren und Ausschieben eines jeden Zylinders durch die in Fig. 4 gekennzeichnete Strichelung mit entsprechend umrandeter Zylinderziffer.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befindet sich die Einspritzdüse 14 im Saugrohr 15 vor dem Einlaßventil 16 des zweiten Zylinders mit dem Zylinderraum 17. Es soll Expansionsgas zur Aufbereitung des Kraftstoffes benutzt werden. Zu diesem Zweck wird z. B. im Expansionshub im Punkt A (Fig. 4) durch die Oberkante 18 des Kolbens 19 eine Steuerbohrung 20 in der Zylinderwand 21 geöffnet (Fig. 2), die über eine überströmleitung 22 mit dem Saugrohr 23 des 3. Zylinders mit dem Zylinderraum 24 verbunden ist. Abgas mit dem dieser Kolbenstellung entsprechenden Druck strömt in Pfeilrichtung zur Einspritzdüse 25, die von der Überströmleitung 22 ummantelt ist und zusammen mit dieser einen Ringraum 27 bildet. Der Kraftstoffstrahl 26 wird durch den mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit etwa konzentrisch austretenden Gasstrahl im Ringraum 27 bzw. an dessen Austrittsöffnung aufgerissen und unter Verdampfen der Kraftstofftröpfchen aufbereitet. Die Steuerbohrung 20 bleibt geöffnet, bis im Ausschubhub in B (Fig. 4) die Kolbenoberkante 18 die Bohrung 20 wieder schließt. Von A bis B besteht also Verbindung des Zylinderraumes des im Expansionshub befindlichen Zylinders 2 mit dem Saugkanal 23 von Zylinder 3. Ebenso besteht jedoch auch am Ende des Saughubes von Zylinder 2 von A1 bis B1 wieder Verbindung dieses Zylinders mit dem Saugrohr 23 von Zylinder 3, der sich nunmehr am Ende des Expansionshubes bzw. im Beginn des Ausschubhubes befindet. Im ungünstigsten Fall kann dabei aus dem Saugrohr 23 des 3. Zylinders Luft mitangesaugt werden bzw. im beginnenden Kompressionshub des zweiten Zylinders unter Strömungsumkehr Gemisch . aus dem zweiten Zylinder in die Leitung 22 übergeschoben werden. Dieses geht jedoch nicht verloren, sondern wird im Saugrohr 23 des 3. Zylinders vorgelagert. Anstelle der Kolbenoberkante 18 kann auch eine Bohrung 28 (strichpunktiert in Fig. 2 eingezeichnet) im Kolben 19 zur Steuerung der Bohrung 20 in der Zylinderwand 21 vorgesehen sein. Damit ist es möglich, je nach der Lage der Bohrungen in jedem gewünschten Zeitabschnitt eines Expansions- oder Kompressionshubes eine genau dosierte Menge Gas abzuleiten. Die Gasmenge ist abhängig vom Zeitquerschnitt und der Druckdifferenz zwischen Zylinder und Saugleitung. Um entsprechend der anderen erwähnten Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens Kompressionsgas von den jeweils in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge nachfolgenden Zylinder zur Zerstäubung des Kraftstoffstrahls verwenden zu können, ist beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Anordnung getroffen. Für diesen Fall werden z. B. der erste und der zweite Zylinder eines Vierzylinder-Einspritzmotors betrachtet. Im Kompressionshub des zweiten Zylinders 2 und Ansaughub des Zylinders 1 wird in Punkt D (Fig. 4) die Steuerbohrung 30 in der Zylinderwand 31 von der Steuerbohrung 32 im Kolben 33 geöffnet, und es strömt Luft-Kraftstoffgemisch mit dem in D herrschenden Druck durch die Überströmleitung 34 in Pfeilrichtung zu der in das Saugrohr 36 des ersten Zylinders einmündenden Einspritzdüse 35, die von der Überströmleitung 34 ummantelt ist. Im Punkt E wird die Verbindung des Brennraumes 38 des zweiten Zylinders zum Saugrohr 36 des ersten Zylinders geschlossen. Eine entsprechende Verbindung besteht jedoch in jedem Takt der Zylinder, also auch im Expansionshub des Zylinders 2 von E1 nach D1 (Fig. 4), und gleichzeitigem Kompressionshub des Zylinders 1 im.Ausschubhub des Zylinders 2 von D2 nach E2 und in dessen Saughub von E3 nach D3. Dabei kann u. U. von E1 nach D1 und von D2 nach E2 Abgas in das Saugrohr 36 des Zylinders 1 gelangen und dort vorgelagert werden. Von E3 nach D3 wird über das Saugrohr 36 des ersten Zylinders und die Überström.
Leitung 34 entgegen der Pfeilrichtung Gas in den Zylinderraum 38 des Zylinders 2 mitangesaugt. Das Einlaßventil von Zylinder 1 ist während dieser Zeiten geschlossen.
Durch die Wahl der Lage von D - E kann zu Beginn oder gegen Ende der Einspritzung ein fetteres Gemisch erzeugt werden. Weiter kann die Gemischdichte durch den Überströmquerschnitt und damit die Menge des Kompressionsgases und schließlich durch dessen Eintrittsstelle in den Zylinder beeinflußt werden. Damit läßt sich eine ganz bestimmte Schichtladung erzielen. Beispielsweise kann man gegen Ende der Einspritzung komprimiertes Gemisch durch die Überströmleitung in den Zylinder schieben. Damit ergibt sich zum Schluß des Ansaughubes im oberen Zylinderteil eine sehr zündwillige, kraftstoffreiche Schicht, die zuerst gezündet wird und die dann ihrerseits die kraftstoffärmeren Schichten zündet.
Ist die Einspritzdüse 39, 40 (gestrichelt gezeichnet in Fig. 3) im Brennraum bzw. Zylinderraum 38, 41 angebracht, so ist zweckmäßig ein Absperrorgan 42, 43 in die jeweilige Überströmleitung 34, 44 einzubauen, das von der Maschine so gesteuert wird, daß es eine Verbindung nur zwischen dem Kompressionshub und Ansaughub der betreffenden Zylinder freigibt, im übrigen jedoch diese Verbindung unterbricht.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung in Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen mittels Druckgas, dadurch gekennzeichnet, daß der in den einen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffstrahl ganz oder teilweise durch einem anderen Zylinder entnommenes heißes Druckgas zerstäubt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerstäubung des Kraftstoffstrahles ein Kompressionsgas aus dem anderen Zylinder entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Menge, Überströmzeit und Eintrittsstelle des Kompressionsgases die Gemischdichte im Zylinder so beeinflußt wird, daß sich eine bestimmte Schichtladung ergibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerstäubung des Kraftstoffstrahles ein Expansionsgas aus dem anderen Zylinder entnommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Druckgas des anderen Zylinders zerstäubte Kraftstoffstrahl im Ansaughub des zugeordneten Zylinders eingespritzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas aus dem anderen Zylinder unmittelbar zur Einspritzdüse für den einzuspritzenden Kraftstoffstrahl geleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Vierzylindermotor mit der Zündfolge 1-3-4-2 Kompressionsgas von den jeweils in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge nachfolgenden Zylinder zu den Einspritzdüsen in den Ansaugleitungen der jeweils zweitgenannten Zylinder geleitet wird. B.
Verfahren nach Anspruch 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Vierzylindermotor mit der Zündfolge 1-3-4-2 Expansionsgas von in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge um eine Kurbelwellenumdrehung nachfolgenden Zylinder zu den Einspritzdüsen in den Ansaugleitungen der jeweils zweitgenannten Zylinder geleitet wird.
9. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8 arbeitende Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder der Maschine jeweils mittels einer vom Kolben desselben direkt oder indirekt gesteuerten überströmleitung mit einer einem anderen Zylinder zugeordneten Einspritzdüse verbunden ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zylinderwand abzweigende Überströmleitung durch die Oberkante des Kolbens gesteuert wird.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zylinderwand abzweigende Überströmleitung durch eine Steuerbohrung im Kolben gesteuert wird.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmleitung koaxial zur Einspritzdüse ausmündet.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse von der Überströmleitung ummantelt ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmleitung zu einer im Saugrohr des zugeordneten Zylinders angeordneten Einspritzdüse führt.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmleitung zu einer im Brennraum angeordneten Einspritzdüse führt.