DE2942294A1

DE2942294A1 - IC engine running on alcohol - has fuel injected during suction stroke to secure reliable ignition of fuel

Info

Publication number: DE2942294A1
Application number: DE19792942294
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 6148 Heppenheim Dietrich
Original assignee: Motoren Werke Mannheim Ag Vorm Benz Abt Stat Motorenbau 6800 Mannheim; Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1979-10-19
Filing date: 1979-10-19
Publication date: 1981-04-30

Abstract

The engine has a cylinder (2) with a liner (1). Cooling water spaces (3) are provided between the cylinder and liner. A piston (5) reciprocates within the liner. The crown of the piston has a recess (8). The cylinder is closed by a head (9) which has an inlet valve (10) for combustion air. The head also contains an exhaust valve, a fuel injector (13) and a threaded hole (16) for a sparking plug. The alcohol fuel is injected during the suction stroke. It evaporates and cools the sides of the liner and is then compressed with the air. It is ignited by the sparking plug immediately before top dead centre (O.T.).

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAUDIPL-ING. H. STEHMANN DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU D-8500 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-< TELEFON 0911 /203727 TELEX 06/23135D-8500 NUREMBERG ESSENWEINSTRASSE 4- <TELEPHONE 0911/203727 TELEX 06/23135

Nürnberg, I8.1o.79 18/48Nuremberg, I8.1o.79 18/48

MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, vorm. BENZ Abt. stat. Motorenbau, Carl-Benz-Straße 5, 6800 Mannheim 1MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, formerly BENZ department stat. Engine construction, Carl-Benz-Strasse 5, 6800 Mannheim 1

Verfahren zum Verbrennen von zündunwilligen Kraftstoffen in Viertakt-Kolbenmotoren mit Kraftstoffeinspritzung Process for the combustion of non-ignitable fuels in four-stroke piston engines with fuel injection

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Mit zunehmender Verknappung mineralischer Rohöle wird es zunehmend wichtiger, alternative Kraftstoffe unter anderem auch für Verbrennungsmotoren zu finden. Hierfür bieten sich das aus Kohle gewinnbare Methanol für Länder mit großen Kohlevorkommen und das aus Pflanzen gewinnbare Äthanol für klimatisch begünstigte Länder mit der Möglichkeit einer hohen Biomasseproduktion an.With the increasing scarcity of mineral crude oils, it is becoming increasingly important to use alternative fuels also found for combustion engines. The methanol that can be extracted from coal is ideal for this Countries with large coal reserves and the ethanol that can be extracted from plants for climatically favored countries with the possibility of high biomass production.

Beiden Kraftstoffen ist gemeinsam, daß sie im Vergleich zu den mineralischen Kraftstoffen Dieselöl bzw. Benzin einen geringeren Heizwert haben*, daß sie aber für Verbrennungs-Kolbenmaschinen noch einsetzbar sind. Die hohe Klopffestigkeit der Alkohole (Methanol und Äthanol) läßt sich in fremdzündenden Ottomotoren durch Steigerung des Verdichtungsverhältnisses zu einer Verbrauchs-Both fuels have in common that they are compared to the mineral fuels diesel oil or gasoline have a lower calorific value *, but can still be used for internal combustion piston engines. the high knock resistance of alcohols (methanol and ethanol) can be increased in spark ignition engines the compression ratio to a consumption

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verbesserung ausnützen. Derartige für Alkoholbetrieb optimierte Ottomotoren erreichen Wirkungsgrade, die denen von Dieselmotoren nahekommen. Ottomotoren, und zwar auch solche, die mit Alkohol betrieben werden, sind durch vier wesentliche Eigenschaften gekennzeichnet, nämlich Verwendung klopffester Kraftstoffe, äußere Gemischbildung durch Vergaser oder Saugrohreinspritzung, Ansaugung eines Kraftstoff-Luftgemisches und Fremdzündung des angesaugten Kraftstoff-Luftgemisches.take advantage of improvement. Such gasoline engines optimized for alcohol operation achieve efficiencies that come close to those of diesel engines. Otto engines, including those that run on alcohol, are characterized by four essential properties, namely use of knock-proof fuels, external mixture formation by carburetor or manifold injection, suction of a fuel-air mixture and external ignition of the sucked in fuel-air mixture.

Es sind auch bereits Verfahren bekannt geworden, zündunwillige Kraftstoffe, wie Äthanol, in Dieselmotoren einzusetzen. Da Alkohole und somit auch Äthanol im Vergleich zu normalen Dieselkraftstoffen wesentlich höhere Zündtemperaturen aufweisen, haben sie extrem niedere Cetan-Zahlen, was bedeutet, daß diese Kraftstoffe sehr zündunwillig sind. Andererseits liegen die Verdampfungswärmen von Alkoholen und insbesondere die von Äthanol erheblich höher als die von normalem Dieselkraftstoff. Um bei Einsatz von Äthanol in Dieselmotoren Zündaussetzer zu vermeiden, sind schon verschiedene Maßnahmen zur Steigerung der Kompressionstemperatüren angewandt worden, nämlich Steigerung des Verdichtungsverhältnisses, Drosselung und Vorwärmung der Ansaugluft, Abgasrückführung und Heißkühlung. Wie Untersuchungen gezeigt haben, reicht jede Einzelmaßnahme der vorgenannten Art nicht aus, um Teillastbetrieb ohne Zündaussetzer zu gewährleisten.Processes have also already become known to use non-ignitable fuels, such as ethanol, in diesel engines to use. Because alcohols and thus also ethanol are essential compared to normal diesel fuels Having higher ignition temperatures, they have extremely low cetane numbers, which means that these fuels are very unwilling to ignite. On the other hand, the heat of vaporization of alcohols and especially the of ethanol is considerably higher than that of normal diesel fuel. To do with the use of ethanol in diesel engines To avoid misfiring, various measures to increase the compression temperature have already been applied been, namely increasing the compression ratio, throttling and preheating of the intake air, exhaust gas recirculation and hot cooling. As studies have shown, any individual measure of the aforementioned type is sufficient not off to ensure partial load operation without misfiring.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits bekannt geworden, Äthanol über einen Vergaser oder eine Niederdruckeinspritzung der Ansaugluft beizugeben, also eine äußere Gemischbildung zwischen Äthanol und Luft vorzunehmen. Die Zündung erfolgt dann durch eine Hochdruckeinspritzung von herkömmlichem Dieselöl. Als nachteilig ist hierbei anzusehen, daß der ÄthanolanteilTo avoid these disadvantages, it has already become known to use ethanol via a carburetor or a low-pressure injection to be added to the intake air, i.e. to create an external mixture between ethanol and air. Ignition is then carried out by high-pressure injection of conventional diesel oil. as The disadvantage here is that the ethanol content

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nicht über 2 5 bis 4o % der gesamten Kraftstoffmenge gesteigert v/erden kann, da sich sonst eine klopfende Verbrennung einstellt.not increased by more than 2 5 to 4o% of the total amount of fuel v / can earth, otherwise a knocking combustion occurs.

Eine wesentliche Steigerung des Äthanolanteils wurde mit einem Zweistoffbetrieb erreicht, bei dem Alkohol einerseits und konventioneller Dieselkraftstoff als Zündkraftstoff andererseits mittels völlig voneinander getrennter Hochdruck-Einspritzsysteme am Ende der Kompressionsphase in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wurde. Dieser Verbesserung steht jedoch der Nachteil eines erheblichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwandes gegenüber. Hinzukommt, daß Düsen für den Zündkraftstoff relativ leicht verkoken, weil nur relativ geringe Kraftstoffmengen durch diese Düsen jeweils eingespritzt werden, so daß Uberhitzungen die Verkokung einleiten. In der Patentanmeldung P 29 24 128.9 ist bereits eine Einrichtung zur Einspritzung von Zündkraftstoff einerseits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseits für Dieselmotoren beschrieben, bei der nur eine Düse für das nacheinander erfolgende Einspritzen des Zündkraftstoffes und des Hauptkraftstoffes ausgebildet ist, wobei zur Förderung des Zündkraftstoffes zur Düse eine im Vergleich zur Hochdruckeinspritzpumpe als Niederdruckpumpe ausgebildete Pumpe vorgesehen ist und wobei das Einspritzen des Zündkraftstoffes durch den Druck des Hauptkraftstoffes erfolgt, bevor dieser seinen hohen Einspritzdruck erreicht hat. Es erfolgt also eine Vorlagerung des Hauptkraftstoffes vor den Zündkraftstoff. Dieselmotoren, und zwar auch derartige, für den Einsatz von zündunwilligem Kraftstoff ausgebildete Dieselmotoren, zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:Verwendung zündwilliger Kraftstoffe zumindest als Zündkraftstoffe, Ansaugung von Frischluft, innere Gemischbildung am Ende der Kompressionsphase,A significant increase in the proportion of ethanol was achieved with a two-fuel operation, with alcohol on the one hand and conventional diesel fuel as ignition fuel on the other hand by means of completely separate High-pressure injection systems are injected into the combustion chamber of the cylinder at the end of the compression phase became. However, this improvement has the disadvantage of a considerable structural and manufacturing technology Overhead. In addition, nozzles for the ignition fuel coke relatively easily, because only relatively small amounts of fuel are injected through these nozzles, so that overheating causes coking initiate. In the patent application P 29 24 128.9 a device for the injection of ignition fuel is already on the one hand and non-ignitable main fuel on the other hand for diesel engines described in the only one nozzle is designed for the successive injection of the ignition fuel and the main fuel is, with a compared to the high pressure injection pump to deliver the ignition fuel to the nozzle designed as a low pressure pump is provided and wherein the injection of the ignition fuel through the pressure of the main fuel takes place before it has reached its high injection pressure. It takes place So a pre-storage of the main fuel before the ignition fuel. Diesel engines, including those Diesel engines designed for the use of non-ignitable fuel are characterized by the following Features from: Use of ignitable fuels at least as ignition fuel, intake of fresh air, internal mixture formation at the end of the compression phase,

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Selbstzündung des eingespritzten Kraftstoffes.Auto-ignition of the injected fuel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß die hohen Verdampfungswärmen der zündunwilligen Kraftstoffe zur Verbesserung der Verbrennungsvörgänge unter Beibehaltung der dieselmotorischen Qualitätsregelung ausgenutzt werden. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die Art der inneren Gemischbildung wird erreicht, daß eine intensive innere Kühlung der Zylinder, und zwar insbesondere an thermisch hoch beanspruchten Bauteilen, vorgenommen wird. Dadurch wird die Wärme, die sonst als Verlustwärme durch Kühlung nach außen abgeführt werden muß, als Verdampfungswärme für den Alkohol ausgenutzt. Der Verbesserung der Kühlung des Motors steht also gleichzeitig eine Verringerung der Verlustwärme und damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades gegenüber. Weiterhin wird eine Leistungssteigerung des Motors erreicht, da der Liefergrad infolge der Temperaturabsenkung der Zylinderfüllung erhöht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahren handelt es sich also um ein Hybridverfahren, bei dem Elemente des Otto-Verfahrens und Elemente des Diesel-Verfahrens eingesetzt werden. Wesentlich ist, daß zumindest ein Teil des zündunwilligen Kraftstoffes während der Ansaugphase bereits in den Verbrennungsraum eingespritzt wird, wobei es auf jeden Fall zweckmäßig ist, eine direkte Einspritzung vorzunehmen. Eine indirekte Einspritzung in eine Vorkammer sollte nur dann vorgenommen werden, wenn es sich auch hierbei um eine quasi-direkte Einspritzung handelt, wie bei dem bekannten Verfahren nach der DE-PS 26 34 (entsprechend US-Ser. No. 817 526).The invention is based on the object of developing a method of the generic type so that the high Heat of evaporation of the non-ignitable fuels to improve the combustion processes while maintaining the diesel engine quality control can be exploited. This task is made possible by the distinguishing features of claim 1 solved. The type of internal mixture formation ensures that an intensive internal mixture is achieved Cooling of the cylinder, in particular on components subject to high thermal loads, is carried out. As a result, the heat that would otherwise have to be dissipated to the outside as heat loss by cooling, as Heat of evaporation exploited for the alcohol. The improvement in the cooling of the engine is also available at the same time a reduction in heat loss and thus an improvement in efficiency compared to. Farther an increase in engine performance is achieved because the degree of delivery is due to the lowering of the temperature of the cylinder charge is increased. The combustion method according to the invention is therefore a Hybrid process in which elements of the Otto process and elements of the diesel process are used. It is essential that at least some of the unwilling to ignite fuel is already in during the intake phase the combustion chamber is injected, it being expedient in any case, a direct injection to undertake. An indirect injection into an antechamber should only be carried out if it is this is also a quasi-direct injection, as in the known method according to DE-PS 26 34 (corresponding to U.S. Ser. No. 817,526).

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Durch die Einspritzung zumindest eines Teils des Kraftstoffes während der Ansaugphase wird auch eine besonders intensive Gemischbildung erreicht, insbesondere dann, wenn während des Einströmens der Luft in den Verbrennungsraum eine ganz besonders intensive Luftbewegung vorhanden ist. Hierdurch wird auch die Gefahr verringert; daß sich Alkohol an den Zylinderwänden niederschlägt, was zu einer Verschlechterung der SchmierfUmbildung und damit einer Verschlechterung der Schmiereigenschaften führen würde.The injection of at least part of the fuel during the intake phase also makes one special Intensive mixture formation is achieved, especially when the air is flowing into the combustion chamber there is a particularly intense movement of air. This also reduces the risk; that alcohol is deposited on the cylinder walls, which leads to a deterioration in the formation of the lubricant and thus a deterioration in the lubricating properties would lead.

Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 2 wird eine besonders intensive Kühlung von thermisch hochbelasteten Bauteilen erreicht.Due to the measures according to claim 2, a particularly intensive cooling of thermally highly stressed Components achieved.

Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3 wird weiter verhindert, daß sich Alkohol in nicht verdampfter Form an. den Zylinderwänden niederschlägt.The measures according to claim 3 further prevent alcohol from not evaporating Shape. precipitates the cylinder walls.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, in verschiedenartiger Weise das bei Alkoholbetrieb generell bestehende Problem zu lösen, die aufgrund des geringen Heizwertes der Alkohole für einen Verbrennungsvorgang notwendige größere Menge Alkohol in den Verbrennungsraum einzuspritzen. Da für die Gemischbildung fast die gesamte Ansaugphase und fast die gesamte Kompressionsphase zur Verfügung stehen, können in besonders vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Maßnahmen nach den Ansprüchen 4 und 5 angewendet werden.The inventive method makes it possible in various Way to solve the problem generally existing with alcohol, due to the low Calorific value of the alcohols necessary for a combustion process larger amount of alcohol in the combustion chamber inject. Since almost the entire intake phase and almost the entire compression phase are available for mixture formation, it is particularly advantageous to use Further development of the method according to the invention, the measures according to claims 4 and 5 be applied.

den
Die Maßnahmen nach/Ansprüchen 6 bis 8 haben im Grundsatz den Effekt, daß der Kraftstoff in zwei Teilmengen, die unterschiedlich groß sein können, eingespritzt wird. Dies hat zur Folge, daß bei einer Umrüstung eines Dieselmotors auf das erfindungsgemäße Verbrennungsverfahrenthe
The measures according to / claims 6 to 8 basically have the effect that the fuel is injected in two partial quantities, which can be of different sizes. This has the consequence that when a diesel engine is converted to the combustion method according to the invention

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der Plungerdurchmesser der Einspritzpumpe nicht verändert zu werden braucht, da ja zwei Einspritzungen erfolgen. Es bedarf lediglich einer Änderung der Nockenwelle der Einspritzpumpe. Da die Einspritzzeit für die zweite Teilmenge hierbei auf jeden Fall kürzer ist als die Einspritzzeit bei einem konventionellen Dieselmotor, kann diese Art der Einspritzung dazu verwendet werden, die Drehzahl des Motors im Vergleich zu konventionellen Dieselmotoren zu steigern, ohne daß die Gefahr von klopfenden Verbrennungen auftritt. Weiterhin lassen sich durch diese Doppeleinspritzung Schichtladeeffekte des Gemisches verbrennungstechnisch ausnutzen.the plunger diameter of the injection pump does not need to be changed, since there are two injections. All that is required is a change in the camshaft of the injection pump. Since the injection time for the the second part is definitely shorter than the injection time for a conventional diesel engine, this type of injection can be used to increase the engine speed compared to conventional ones To increase diesel engines without the risk of knocking burns. Furthermore, you can through this double injection, utilize stratified charge effects of the mixture in terms of combustion.

Die Zündung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Zündkerze oder auch durch gesonderte Einspritzung eines Zündkraftstoffes erfolgen. In diesem Sinn kann auch letzteres als Fremdzündung angesehen werden.The ignition can in the method according to the invention be done by spark plug or by separate injection of an ignition fuel. In this sense can the latter can also be viewed as external ignition.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigenFurther details of the invention emerge from the description of exemplary embodiments on the basis of FIG Drawing. Show it

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Zylinder mit Zylinderkopf eines Motors,1 shows a vertical cross section through a cylinder with a cylinder head of an engine,

Fig. 2 ein p-t-Diagramm eines Motors,2 shows a p-t diagram of a motor,

Fig. 3 ein Einspritzdiagramm für eine erste Ausführungsform der Erfindung,3 shows an injection diagram for a first embodiment of the invention,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Nockenwelle einer Einspritzpumpe zur Erzeugung einer Einspritzung nach Fig. 3,4 shows a cross section through a camshaft of an injection pump for generating an injection according to Fig. 3,

Fig. 5 ein Einspritzdiagramm einer weiteren Verfahrensvariante, 5 shows an injection diagram of a further variant of the method,

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■l·■ l ·

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Nockenwelle einer Einspritzpumpe für ein Einspritzverfahren nach Fig. 5_f 6 shows a cross section through the camshaft of an injection pump for an injection method according to FIG. 5 _f

Fig. 7 ein Einspritzdiagramm einer weiteren Verfahrensvariante und 7 shows an injection diagram of a further variant of the method and

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Nockenwelle einer Einspritzpumpe für ein Einspritzverfahren nach Fig. 7.8 shows a cross section through a camshaft of an injection pump for an injection method according to FIG Fig. 7.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Zylinderlaufbüchse 1 eines Zylinders 2 eine s Viertakt-Verbrennungsmotors. Zwischen der Zylinderlaufbüchse 1 und dem Zylinder 2 sind Kühlwasserkanäle 3 ausgebildet. In der Zylinderlaufbüchse 1 ist ein in Richtung seiner Mittellängsachse 4 bewegbarer Kolben 5 angeordnet, der in üblicher Weise mittels Kolbenringen 6 gegenüber der Zylinderlaufbüchse 1 abgedichtet ist.Fig. 1 shows a simplified representation of a cylinder liner 1 of a cylinder 2 of a four-stroke internal combustion engine. Between the cylinder liner 1 and the Cylinder 2, cooling water channels 3 are formed. In the cylinder liner 1 is a in the direction of its central longitudinal axis 4 movable piston 5 arranged, which in the usual way by means of piston rings 6 opposite the Cylinder liner 1 is sealed.

Im Kolbenboden 7 ist eine Mulde 8 ausgebildet.A depression 8 is formed in the piston head 7.

Die Endpunkte der hin- und hergehenden Kolbenbewegung sind als unterer Totpunkt (UT) und oberer Totpunkt (OT) in Fig. 1 angedeutet.The end points of the reciprocating piston movement are as bottom dead center (BDC) and top dead center (OT) indicated in Fig. 1.

Der Zylinder 2 ist in der Nähe des OT durch einen Zylinderkopf 9 verschlossen, in dem ein Einlaßventil 1o angebracht ist. Das Einlaßventil verbindet den durch die Zylinderlaufbüchse 1, den Zylinderkopf 9 und den Kolbenboden 7 begrenzten Verbrennungsraum 11 und einen durch den Zylinderkopf 9 führenden Ansaugkanal 12 für Verbrennungsluft miteinander, wenn es geöffnet ist, bzw. trennt es die beiden voneinander, wenn es geschlossen ist. Ein im Zylinderkopf 9 ebenfalls ange-The cylinder 2 is closed in the vicinity of TDC by a cylinder head 9 in which an inlet valve 1o is appropriate. The inlet valve connects through the cylinder liner 1, the cylinder head 9 and the Combustion chamber 11 delimited by piston crown 7 and an intake duct 12 leading through cylinder head 9 for combustion air with each other when it is open, or it separates the two from each other when it is open closed is. A also located in the cylinder head 9

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brachtes Auslaßventil zum Verbinden des Verbrennungsraumes 11 mit einem Auslaßkanal zum Ausschieben der Abgase, ist in der Zeichnung nicht dargestellt. In dem Zylinderkopf ist weiterhin eine Einspritzdüse 13 zur Direkt-Einspritzung eines Kraftstoffes in den Verbrennungsraum 11, d.h. in die Mulde 8 im Kolbenboden 7, vorgesehen.Brachtes exhaust valve for connecting the combustion chamber 11 with an exhaust duct for pushing out the Exhaust gases is not shown in the drawing. In the cylinder head there is also an injection nozzle 13 for Direct injection of a fuel into the combustion chamber 11, i.e. into the recess 8 in the piston head 7, is provided.

Die Einspritzdüse 13 ist mit einer nur schematisch angedeuteten Leitung 14 mit dem zugeordneten Zylinder einer Einspritzpumpe 15 verbunden. Insoweit als es bisher beschrieben ist, handelt es sich dem Aufbau nach um einen Viertakt-Dieselmotor mit Direkteinspritzung.The injection nozzle 13 is with an only schematically indicated line 14 with the associated cylinder Injection pump 15 connected. In so far as it has been described so far, it is the structure of a Four-stroke diesel engine with direct injection.

Abweichend von diesem Diesel-Prinzip ist im Zylinderkopf eine Bohrung 16 ausgebildet, in die eine Fremzündungseinrichtung eingeschraubt wird. Es kann sich hierbei um eine Zündkerze 17a, deren Zündkontakt beim Verbrennungsraum liegt, handeln, oder um eine Zündöldüse 17b, die in allgemein bekannter Weise zündwilligen Kraftstoff in die Kolbenmulde 8 spritzt.Deviating from this diesel principle, a bore 16 is formed in the cylinder head, into which a spark ignition device is screwed in. It can be a spark plug 17a, the ignition contact of which is in the combustion chamber is, act, or an ignition oil nozzle 17b, which in general In a known manner, ignitable fuel injects into the piston recess 8.

In dem Diagramm nach Fig. 2 ist der Druck ρ im Verbrennungsraum 11 über der Zeit t, also auch über der jeweiligen Stellung des Kolbens 5 dargestellt, von der jeweils nur die Endpunkte UT-OT dargestellt sind. Hiernach werden während der Ausschubphase I, während der der Kolben 5 sich vom UT zum OT bewegt, bei geöffnetem Auslaßventil die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 11 mit einem Druck ausgeschoben, der etwas über Atmosphärendruck liegt. Während der sich anschließenden Ansaugphase II, während der der Kolben 5 sich vom OT zum UT bewegt, wird bei geöffnetem EinlaßventilIn the diagram according to FIG. 2, the pressure ρ is in the combustion chamber 11 over the time t, that is also shown over the respective position of the piston 5, of the respective only the endpoints UT-OT are shown. After that, during the extension phase I, during the the piston 5 moves from BDC to TDC, the combustion gases from the combustion chamber when the exhaust valve is open 11 pushed out with a pressure that is slightly above atmospheric pressure. During the subsequent Intake phase II, during which the piston 5 moves from TDC to BDC, is when the inlet valve is open

10 Luft in den Verbrennungsraum 11 eingesaugt. Während der anschließenden Kompressionsphase III wird bei einer Bewegung des Kolbens vom UT zum OT und bei geschlossenem Einlaß- und Auslaßventil die im Verbrennungsraum10 air is sucked into the combustion chamber 11. While the subsequent compression phase III is when the piston moves from BDC to TDC and when it is closed Inlet and outlet valves in the combustion chamber

11 befindliche Luft komprimiert. Am Ende dieser Kompressionsphase III setzt die Verbrennung eines in den Verbrennungsraum 11 eingebrachten Kraftstoffes ein. Diese11 compressed air located. At the end of this compression phase III begins the combustion of a fuel introduced into the combustion chamber 11. These

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Einbringung des Kraftstoffes und seine Zündung wird nachfolgend noch näher erläutert. Die Verbrennung führt auch schon bei einer Kolbenbewegung vom OT zum UT zu einer Druckerhöhung und dann zu einem Druckabfall. Hierbei, handelt es sich um die Expansionsphase IV, an die^sich wiederum eine erneute Ausschubphase I anschließt. The introduction of the fuel and its ignition will be explained in more detail below. The burn leads even with a piston movement from TDC to BDC to a pressure increase and then to a pressure drop. This is the expansion phase IV, which in turn is followed by a renewed extension phase I.

Bei einer ersten Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffs, und zwar eines zündunwilligen Kraftstoffs, insbesondere Äthanol, während der Ansaugphase II. Diese Einspritzphase a, während der die gesamte für den nachfolgenden Verbrennungsvorgang erforderliche Kraftstoffmenge durch die Einspritzdüse 13 in den Verbrennungsraum direkt eingespritzt wird, ist in Fig. 3 in der richtigen Abszissen-Zuordnung zu Fig. 2 dargestellt. Wie sich aus der Fig. 4 ergibt, ist der zugehörige Nocken 18 der Nockenwelle 19 der Einspritzpumpe 15 verhältnismäßig flach ausgebildet und erstreckt sich dafür über einen verhältnismäßig großen Umfangswinkel der Nockenwelle. Die Einspritzung der Kraftstoffmenge bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also als Niederdruckeinspritzung. Die Zündung mittels der Zündkerze 17a bzw. der Zündöldüse 17b erfolgt - wie üblich - unmittelbar vor OT der Kompressionsphase III, wie durch den Zündpunkt Zp in Fig. 3 angedeutet ist.In a first embodiment according to FIGS. 3 and 4, the fuel is injected, namely a non-ignitable fuel, in particular ethanol, during intake phase II the combustion chamber is injected directly, is shown in FIG. 3 in the correct abscissa assignment to FIG. 2. As can be seen from FIG. 4, the associated cam 18 of the camshaft 19 of the injection pump 15 is designed to be relatively flat and for this purpose extends over a relatively large circumferential angle of the camshaft. In this exemplary embodiment, the fuel quantity is injected as a low-pressure injection. The ignition by means of the spark plug 17a or the ignition oil nozzle 17b takes place - as usual - immediately before TDC of the compression phase III, as indicated by the ignition point Zp in FIG. 3.

Bei der Variante nach den Fig. 5 und 6 erfolgt eine Teileinspritzung b während der Ansaugphase und eine zweite Teileinspritzung c am übergang von der Kompressionsphase III zur Expansionsphase IV. Die Zündung mittels der Zündkerze 17a bzw. der Zündöldüse 17b erfolgt hier während der Teileinspritzung c, wo der Zündpunkt Zp eingezeichnet ist.In the variant according to FIGS. 5 and 6, a partial injection b takes place during the intake phase and a second partial injection c at the transition from the compression phase III to the expansion phase IV. The ignition by means of the spark plug 17a or the ignition oil nozzle 17b takes place here during the partial injection c, where the ignition point Zp is shown.

Wie sich aus Fig. 6 ergibt, sind hierbei an der Nockenwelle 19 der Einspritzpumpe 15 zwei Nocken 2o, 21As can be seen from FIG. 6, there are two cams 2o, 21 on the camshaft 19 of the injection pump 15

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angebracht, die für eine Hochdruckeinspritzung ausgebildet sind. Der Nocken 2o bewirkt die Einspritzung b während der Ansaugphase II, während der Nocken 21 die Einspritzung c am Übergang von der Kompressionsphase III zur Expansionsphase IV steuert.attached, which are designed for high pressure injection. The cam 2o causes the injection b during the intake phase II, during the cam 21 the injection c at the transition from the compression phase III controls to expansion phase IV.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 erfolgt wiederum eine Teileinspritzung d während der Ansaugphase II, während am übergang von der Kompressionsphase III zur Expansionsphase IV eine weitere Teileinspritzung e stattfindet. Während dieser zweiten Einspritzung erfolgt auch die Zündung am Zündzeitpunkt Zp. Wie sich aus Fig. 8 ergibt, erfolgt die erste Teileinspritzung d als Niederdruckeinspritzung, d. h. der an der Nockenwelle 19 hierfür ausgebildete Nocken 22 ist sehr flach und über einen verhältnismäßig großen Winkel ausgebildet, während der zweite, für die zweite Teileinspritzung e vorgesehene Nocken 2 3 entsprechend steil für eine Hochdruckeinspritzung ausgebildet ist.In the embodiment according to FIGS. 7 and 8 takes place again a partial injection d during intake phase II, during the transition from the compression phase III to the expansion phase IV a further partial injection e takes place. During this second injection takes place also the ignition at the ignition point Zp. As can be seen from FIG. 8, the first partial injection d takes place as low pressure injection, d. H. the cam 22 formed for this purpose on the camshaft 19 is very flat and formed over a relatively large angle, during the second, for the second partial injection e provided cam 2 3 is designed correspondingly steep for a high pressure injection.

Zur Vervollständigung sei darauf hingewiesen, daß die Einspritzpumpe 15 in der üblichen Weise seitlich am Kurbelgehäuse 24 des Motors angeflanscht ist und ebenfalls in der allgemein üblichen Weise angetrieben wird.To complete it should be noted that the injection pump 15 in the usual way laterally is flanged to the crankcase 24 of the engine and is also driven in the usual manner will.

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Claims

PATENT LAWYERS
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NÜRNBERG ESSE N WEINST R ASSE 4-6 TELEFON O? U / 20 37 27 TElEX Oi / 23135D-8500 NUREMBERG ESSE N WEINST R ASSE 4-6 TELEPHONE O? U / 20 37 27 TElEX Oi / 23135

Nuremberg, 18.1ο.79 18/48

MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, formerly BENZ department stat. Motorenbau, Carl-Benz-Strasse 5, 6 8oo Mannheim 1

Expectations

iy Method for burning fuels which are unwilling to ignite in four-stroke piston engines with fuel injection, characterized in that the fuel is at least partially injected directly during the intake phase.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fuel injection begins approximately at the beginning of the intake phase.

3. The method according to claim 1, characterized in that the injection takes place in a depression in the piston head.

4. The method according to claim 1, characterized in that the entire amount of fuel is injected during the intake phase.

5. The method according to claim 1, characterized in that the fuel is injected with low pressure during the intake process.

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ORIGINAL INSPECTED

6. The method according to claim 1, characterized in that the fuel is injected in partial quantities during the suction phase and at the end of the compression phase.

7. The method according to claim 6, characterized in that one subset is injected during the suction phase with low pressure and the other subset at the end of the compression phase with high pressure.

8. The method according to claim 6, characterized in that the two subsets are injected at high pressure.

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