Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102010037743B4 - Operating procedure for a two-stroke engine - Google Patents

Operating procedure for a two-stroke engine Download PDF

Info

Publication number
DE102010037743B4
DE102010037743B4 DE102010037743.0A DE102010037743A DE102010037743B4 DE 102010037743 B4 DE102010037743 B4 DE 102010037743B4 DE 102010037743 A DE102010037743 A DE 102010037743A DE 102010037743 B4 DE102010037743 B4 DE 102010037743B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cylinder
fuel
piston
fresh air
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102010037743.0A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010037743A1 (en
Inventor
Tran Van-Khanh
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102010037743.0A priority Critical patent/DE102010037743B4/en
Publication of DE102010037743A1 publication Critical patent/DE102010037743A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010037743B4 publication Critical patent/DE102010037743B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/028—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation for two-stroke engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor (1), bei dem- an einem unteren Totpunkt (UT) eines in einem Zylinder (2) oszillierenden Kolbens (3), Frischluft (9) über eine in einer Zylinderwandung vorgesehene Einlassöffnung (4) rotierend einströmt,- die einströmende Frischluft (9) einen Teil vom Abgas über eine im Zylinderkopf (5) angeordnete Auslassöffnung (6) verdrängt,- nach dem Schließen der Ein- und Auslassöffnung (4,6) ein zentrales Einspritzen von Kraftstoff (13) durch eine zentral im Zylinderkopf angeordnete (Einspritz-)Düse (7) erfolgt,- sich der eingespritzte Kraftstoff (13) zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas vermischt und aufgrund dessen Temperatur verdampft,- sich der verdampfte Kraftstoff (13), das Abgas und die rotierende Frischluft (9) vermischen, bevor der Kolben (3) den oberen Totpunkt (OT) und damit den Zündzeitpunkt erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff (13) derart eingespritzt wird, dass er nicht mit der Zylinderwandung in Kontakt tritt.Operating method for a two-stroke engine (1), in which - at a bottom dead center (BDC) of a piston (3) oscillating in a cylinder (2), fresh air (9) flows in rotatingly via an inlet opening (4) provided in a cylinder wall, - the incoming fresh air (9) displaces part of the exhaust gas via an outlet opening (6) arranged in the cylinder head (5), - after the inlet and outlet opening (4,6) have been closed, a central injection of fuel (13) through a central injection in the cylinder head arranged (injection) nozzle (7) takes place, - the injected fuel (13) initially mixes with the exhaust gas still present and evaporates due to its temperature, - the evaporated fuel (13), the exhaust gas and the rotating fresh air (9) mix before the piston (3) reaches top dead center (TDC) and thus the ignition point, characterized in that the fuel (13) is injected in such a way that it does not come into contact with the cylinder wall.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Betriebsverfahren arbeitenden Zweitaktmotor.The present invention relates to an operating method for a two-stroke engine. The invention also relates to a two-stroke engine operating according to this operating method.

Aus der DE 10 2006 047 515 A1 ist ein Zweitaktmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Arbeitszylinder bekannt, in dem ein Kolben oszillierend bewegbar angeordnet ist. Zusätzlich ist ein Auslasskanal oberhalb eines oberen Totpunkts des Kolbens vorgesehen, der in den Arbeitszylinder mündet sowie zumindest zwei Einlasskanäle, welche benachbart oberhalb eines unteren Totpunkts des Kolbens in den Arbeitszylinder münden, so dass sich im Betrieb des Zweitaktmotors eine Gleichstromspülung des Arbeitszylinders ergibt. Einer der Einlasskanäle ist dabei als Spülkanal derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass sich ein Hauptvektor der Bewegung von aus dem Spülkanal in den Arbeitszylinder strömender Frischluft aus einem parallel zu einer Mittellängsachse des Arbeitszylinders in Richtung des oberen Totpunkt des Kolbens verlaufender erster Vektor sowie aus einem senkrecht zur Mittellängsachse des Arbeitszylinders entlang einer die Mittellängsachse des Arbeitszylinders schneidenden Linie verlaufenden zweiten Vektor zusammensetzt. Generell soll hierdurch eine verbesserte Spülung im stationären sowie im dynamischen Betrieb sowie eine Abgasstöchiometrieregelung ermöglicht werden.From the DE 10 2006 047 515 A1 a two-stroke engine, in particular in a motor vehicle with at least one working cylinder is known in which a piston is arranged to be movable in an oscillating manner. In addition, an outlet channel is provided above a top dead center of the piston, which opens into the working cylinder, as well as at least two inlet channels, which open into the working cylinder adjacent above a bottom dead center of the piston, so that a direct current flushing of the working cylinder results when the two-stroke engine is in operation. One of the inlet channels is arranged or designed as a scavenging channel in such a way that a main vector of the movement of fresh air flowing from the scavenging channel into the working cylinder comes from a first vector running parallel to a central longitudinal axis of the working cylinder in the direction of the top dead center of the piston and from a perpendicular to the central longitudinal axis of the working cylinder along a line intersecting the central longitudinal axis of the working cylinder, the second vector is composed. In general, this should enable improved purging in stationary and dynamic operation as well as exhaust gas stoichiometry control.

Aus der DE 101 00 054 A1 , der DE 35 10 770 C2 , der EP 0 204 687 A2 und der EP 0 198 816 A2 ist ebenfalls ein Zweitaktmotor mit einem Arbeitszylinder, einem in dem Arbeitszylinder oszillierend bewegenden Kolben, einem oberhalb des oberen Totpunkts angeordneten Auslasskanal zum Ausstoßen von Abgasen und einem oberhalb des unteren Totpunkts angeordneten Einlasskanal zur Gleichstromspülung des Arbeitszylinders bekannt, wobei der Einlasskanal bzw. die Einlassöffnung derart ausgeführt sind, dass die Frischluft rotierend in den Arbeitszylinder einströmt. Gemäß DE 101 00 054 A1 vermischt sich der in den Arbeitszylinder eingespritzte Kraftstoff zunächst mit dem im Arbeitszylinder noch vorhandenen Restabgas und verdampft aufgrund dessen Temperatur. Anschließend vermischen sich die rotierende Frischluft, das Restabgas und der verdampfte Kraftstoff.From the DE 101 00 054 A1 , of the DE 35 10 770 C2 , of the EP 0 204 687 A2 and the EP 0 198 816 A2 A two-stroke engine is also known with a working cylinder, a piston moving in an oscillating manner in the working cylinder, an outlet duct located above top dead center for discharging exhaust gases and an inlet duct located above bottom dead center for flushing the working cylinder with direct current, the inlet duct or the inlet opening being designed in this way are that the fresh air flows rotatingly into the working cylinder. According to DE 101 00 054 A1 the fuel injected into the working cylinder initially mixes with the residual exhaust gas still present in the working cylinder and evaporates due to its temperature. Then the rotating fresh air, the residual exhaust gas and the evaporated fuel mix.

Aus der DE 10 2007 025 285 A1 ist ein Zweitaktmotor mit einer inneren Gasgemischbildung bekannt. Hierbei bringt eine Einspritzvorrichtung Kraftstoff erst zu dem Zeitpunkt in einen Zylinder des Zweitaktmotors ein, an dem der Kolben bei seiner Bewegung zum oberen Totpunkt eine Ansaugöffnung, eine Auslassöffnung sowie eine verbrennungsraumseitige Öffnung des mindestens einen Überströmkanals verschlossen hat und keine Verbindung zwischen Verbrennungsraum und Kurbelgehäuse mehr besteht. Hierdurch sollen insbesondere die Leistung des Zweitaktmotors verbessert sowie eine gesteigerte Abgasqualität erreicht werden.From the DE 10 2007 025 285 A1 a two-stroke engine with an internal gas mixture formation is known. In this case, an injection device only injects fuel into a cylinder of the two-stroke engine at the point in time at which the piston has closed an intake opening, an outlet opening and an opening on the combustion chamber side of the at least one transfer channel and there is no longer any connection between the combustion chamber and the crankcase . In particular, this is intended to improve the performance of the two-stroke engine and to achieve an increased exhaust quality.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein verbessertes Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor anzugeben, das insbesondere eine bessere Verbrennung und damit eine gesteigerte Leistung sowie eine verringerte Schadstoffemission ermöglichen.The present invention is concerned with the problem of specifying an improved operating method for a two-stroke engine which, in particular, enables better combustion and thus increased performance as well as reduced pollutant emissions.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Kompressionstakt bei einem Zweitaktmotor wie folgt zu gliedern: Zunächst strömt an einem unteren Totpunkt eines in einem Zylinder oszillierenden Kolbens des Zweitaktmotors Frischluft über eine in einer Zylinderwandung vorgesehene Einlassöffnung rotierend ein. Dies bedeutet, dass die in den Brennraum einströmende Frischluft mit Drall in den Brennraum einströmt. Dabei verdrängt die einströmende Frischluft einen Teil vom noch im Brennraum vorhandenen Abgas über eine im Zylinderkopf angeordnete Auslassöffnung. Durch eine Bewegung des Kolbens ausgehend vom unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunkts wird zunächst die Einlassöffnung geschlossen, woraufhin auch die im Zylinderkopf angeordnete Auslassöffnung geschlossen wird. Nach dem Schließen der beiden Öffnungen erfolgt ein zentrales Einspritzen von Kraftstoff durch eine zentral im Zylinderkopf angeordnete Düse, insbesondere Einspritzdüse. Hierbei vermischt sich der eingespritzte Kraftstoff zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas des vorherigen Arbeitstakts und verdampft aufgrund der hohen Temperatur des noch im Brennraum vorhandenen Abgases unmittelbar. Durch die Rotation der einströmenden Frischluft und das unmittelbare Verdampfen des Kraftstoffs aufgrund des heißen Abgases, vermischen sich der verdampfte Kraftstoff, das Abgas und die Frischluft zu einem homogenen Kraftstoff-Abgas-Frischluftgemisch bevor der Kolben den oberen Totpunkt und damit den Zündzeitpunkt erreicht. Hierdurch können eine besonders homogene Durchmischung des vorgenannten Gemisches und damit eine besonders leistungsstarke und saubere Verbrennung erreicht werden. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren arbeitende Zweitaktmotoren im Vergleich zu herkömmlichen Zweitaktmotoren leistungsstärker und zugleich emissionsärmer sind.The present invention is based on the general idea of structuring a compression stroke in a two-stroke engine as follows: First, fresh air flows in rotatingly at a bottom dead center of a piston of the two-stroke engine oscillating in a cylinder via an inlet opening provided in a cylinder wall. This means that the fresh air flowing into the combustion chamber flows into the combustion chamber with a swirl. The incoming fresh air displaces some of the exhaust gas that is still in the combustion chamber via an outlet opening in the cylinder head. By moving the piston starting from bottom dead center in the direction of top dead center, the inlet opening is initially closed, whereupon the outlet opening arranged in the cylinder head is also closed. After the two openings have been closed, fuel is injected centrally through a nozzle, in particular an injection nozzle, arranged centrally in the cylinder head. The injected fuel initially mixes with the exhaust gas that is still present from the previous work cycle and immediately evaporates due to the high temperature of the exhaust gas that is still present in the combustion chamber. Due to the rotation of the incoming fresh air and the immediate evaporation of the fuel due to the hot exhaust gas, the evaporated fuel, the exhaust gas and the fresh air mix to form a homogeneous mixture of fuel, exhaust gas and fresh air before the piston reaches top dead center and thus ignition point. In this way, a particularly homogeneous thorough mixing of the aforementioned mixture and thus particularly powerful and clean combustion can be achieved. This offers the particular advantage that two-stroke engines working with the operating method according to the invention are more powerful and at the same time lower in emissions compared to conventional two-stroke engines.

Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen nach dem im vorigen Absatz beschriebenen Betriebsverfahren arbeitenden Zweitaktmotor anzugeben, mit einem in einem Zylinder oszillierenden Kolben, einer Einlassöffnung zur Frischluftzufuhr, die in einer Zylinderwandung angeordnet ist, einer im Zylinderkopf angeordneten Auslassöffnung sowie einer zentral im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse. Die Einlassöffnung ist dabei oberhalb des unteren Totpunkts angeordnet, wogegen die Auslassöffnung im Zylinderkopf oberhalb des oberen Totpunkts angeordnet ist. Durch die zentral im Zylinderkopf angeordnete Einspritzdüse erfolgt eine besonders homogene Vermischung mit dem heißen noch im Brennraum vorhandenen Abgas und damit ein schlagartiges Verdampfen des eingespritzten Kraftstoffes, ohne dass dieser beispielsweise mit den Brennraumwänden in Kontakt tritt. Erfindungswesentlich ist hierzu insbesondere die zentral im Zylinderkopf angeordnete Einspritzdüse.The invention is further based on the general idea, one after the previous The two-stroke engine operating method described in the paragraph, with a piston oscillating in a cylinder, an inlet opening for supplying fresh air, which is arranged in a cylinder wall, an outlet opening arranged in the cylinder head and an injection nozzle arranged centrally in the cylinder head. The inlet opening is arranged above the bottom dead center, whereas the outlet opening in the cylinder head is arranged above the top dead center. The injection nozzle located centrally in the cylinder head results in a particularly homogeneous mixing with the hot exhaust gas still in the combustion chamber and thus sudden evaporation of the injected fuel without it coming into contact with the combustion chamber walls, for example. For this purpose, the injection nozzle arranged centrally in the cylinder head is essential to the invention.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des Zweitaktmotors, ist der Kolben zum Brennraum hin kegelförmig ausgebildet. Die kegelförmige Ausbildung bewirkt dabei im Zusammenspiel mit der Einlassöffnung eine Drallbewegung der einströmenden Frischluft, wodurch eine besonders gute Vermischung der einströmenden Frischluft mit dem noch im Brennraum vorhandenen Abgas sowie dem eingespritzten Kraftstoff erfolgt. Diese homogene Durchmischung des Kraftstoff-Abgas-Frischluftgemisches wiederum ist Grundlage für eine effektive, gleichmäßige und vollständige Verbrennung, woraus die gesteigerte Leistungsfähigkeit und gleichzeitig die verringerte Schadstoffemission resultieren. Selbstverständlich ist in diesem Sinne auch die Einlassöffnung derart ausgebildet, dass die Frischluft mit einem Drall in den Zylinder einströmen kann. Das Einströmen der Frischluft erfolgt somit im Wesentlichen tangential in dem Zylinder.In a further development of the two-stroke engine according to the invention, the piston is conical towards the combustion chamber. The conical design, in conjunction with the inlet opening, causes the inflowing fresh air to swirl, which results in particularly good mixing of the inflowing fresh air with the exhaust gas still in the combustion chamber and the injected fuel. This homogeneous mixing of the fuel-exhaust-gas-fresh air mixture is in turn the basis for an effective, even and complete combustion, which results in the increased efficiency and at the same time the reduced pollutant emissions. Of course, in this sense, the inlet opening is also designed in such a way that the fresh air can flow into the cylinder with a swirl. The fresh air flows in essentially tangentially in the cylinder.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematischShow each schematically

  • 1 einen Zylinder eines erfindungsgemäßen Zweitaktmotors in einer Frischlufteinströmphase, 1 a cylinder of a two-stroke engine according to the invention in a fresh air inflow phase,
  • 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch während einer Kompressionsphase, 2 a representation as in 1 , but during a compression phase,
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch unmittelbar vor einem Zündzeitpunkt, 3 a representation as in 2 , but immediately before an ignition point,
  • 4 ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Arbeitstaktes mit einer Expansions- und einer Kompressionsphase. 4th a diagram for the schematic representation of a work cycle with an expansion and a compression phase.

Entsprechend den 1-3, weist ein erfindungsgemäßer Zweitaktmotor 1 einen in einem Zylinder 2 oszillierenden Kolben 3 auf, der sich zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT hin- und herbewegt. In einer Zylinderwandung des Zylinders 2 ist eine Einlassöffnung 4 angeordnet, wogegen in einem Zylinderkopf 5 des Zylinders 2 eine Auslassöffnung 6 vorgesehen ist. Im Zylinderkopf 5 ist darüber hinaus an zentraler Stelle eine Einspritzdüse 7 zum Einspritzen von Kraftstoff 13 in einen Brennraum 8 angeordnet. Betrachtet man die 1-3, so kann man erkennen, dass der Kolben 3 zum Brennraum 8 hin kegelförmig ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Einlassöffnung 4 in der Wandung des Zylinders 2 derart ausgebildet, dass Frischluft 9 mit einem Drall in den Zylinder 2 einströmt. Die Einlassöffnung 4 ist dabei oberhalb des unteren Totpunkts UT angeordnet, wogegen die Auslassöffnung 6 oberhalb des oberen Totpunkts OT angeordnet ist.According to the 1-3 , has a two-stroke engine according to the invention 1 one in a cylinder 2 oscillating piston 3 on, which is between a top dead center OT and a bottom dead center UT moved back and forth. In a cylinder wall of the cylinder 2 is an inlet port 4th arranged, whereas in a cylinder head 5 of the cylinder 2 an outlet port 6th is provided. In the cylinder head 5 is also an injection nozzle at a central point 7th for injecting fuel 13 into a combustion chamber 8th arranged. If you look at the 1-3 so you can see that the piston 3 to the combustion chamber 8th is designed to be conical. In addition is the inlet port 4th in the wall of the cylinder 2 designed such that fresh air 9 with a twist in the cylinder 2 flows in. The inlet opening 4th is above bottom dead center UT arranged, whereas the outlet opening 6th above top dead center OT is arranged.

Der erfindungsgemäße Zweitaktmotor 1 wird dabei nach einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betrieben, welches ebenfalls gemäß den 1-3 dargestellt ist. In den 1-3 sind dabei einzelne Stadien der Kompressionsphase des Zweitaktmotors 1 gezeichnet.The two-stroke engine according to the invention 1 is operated according to an operating method according to the invention, which is also according to the 1-3 is shown. In the 1-3 are individual stages of the compression phase of the two-stroke engine 1 drawn.

Gemäß der 1 erfolgt das Einströmen von Frischluft 9 über die Einlassöffnung 4 sofern sich der Kolben 3 am unteren Totpunkt UT bzw. knapp oberhalb des unteren Totpunkts UT befindet. Das Einströmen der Frischluft 9 erfolgt dabei derart, dass diese rotierend in den Brennraum 8 einströmt und zugleich einen Teil des sich noch im Brennraum 8 vom vorherigen Arbeitstakt befindlichen Abgases über die im Zylinderkopf 5 angeordnete Auslassöffnung 6 verdrängt. Gemäß der 1 ist dabei der Brennraum 8 in zwei Zonen unterteilt, nämlich in eine Abgaszone 10 unterhalb des Zylinderkopfs 5 und eine Frischluftzone 11 oberhalb des Kolbens 3 und unterhalb der Abgaszone 10.According to the 1 fresh air flows in 9 via the inlet port 4th provided the piston 3 at bottom dead center UT or just above bottom dead center UT is located. The inflow of fresh air 9 takes place in such a way that it rotates into the combustion chamber 8th flows in and at the same time part of it is still in the combustion chamber 8th from the previous work cycle via the exhaust gas in the cylinder head 5 arranged outlet opening 6th repressed. According to the 1 is the combustion chamber 8th divided into two zones, namely an exhaust zone 10 below the cylinder head 5 and a fresh air zone 11 above the piston 3 and below the exhaust zone 10 .

Gemäß der 2 hat sich der Kolben 3 bereits soweit vom unteren Totpunkt UT nach oben bewegt, dass er die Einlassöffnung 4 verschlossen hat, wobei die Auslassöffnung 6 ebenfalls vom Ventil 12 bereits geschlossen wurde. Gemäß der 2 erfolgt in diesem Stadium bereits ein Einspritzen von Kraftstoff 13 durch die zentral am Zylinderkopf 5 angeordnete Einspritzdüse 7 und zwar derart, dass der eingespritzte Kraftstoff 13 an keiner Stelle eine Wandung des Zylinders 2 trifft. Beim Einspritzen des Kraftstoffs 13 vermischt sich dieser zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas in der Abgaszone 10 und verdampft aufgrund der hohen Temperatur des noch vorhandenen Abgases unmittelbar. Hierbei können nach dem Schließen der Auslassöffnung 6 durch das Ventil 12 sowohl eine Einfach- als auch eine Mehrfacheinspritzung während der Gemischbildungsphase erfolgen. Der erste eingespritzte Kraftstoff 13 vermischt sich dabei - wie vorher erwähnt - mit dem im Zylinder 2 zurückgehaltenen heißen Abgas und zwar bevor sich dieser mit der eingeströmten Frischluft 9 vermischen kann. Hierdurch erfolgt auch eine Kettenreaktion, wodurch eine gewisse Energieumsetzung erfolgt, insbesondere falls erwünscht, um die Temperatur im Zylinder 2 zu erhöhen. Der Restgasanteil im Zylinder 2 wird dabei sowohl durch eine Druckdifferenz zwischen dem Zylinder 2 und einem sich an die Auslassöffnung 6 anschließenden Auslasskanal 14 bestimmt, als auch durch eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung 6 und schließlich durch das Schließen des Ventils 12.According to the 2 has the piston 3 already so far from bottom dead center UT moved up that he opened the inlet port 4th has closed, the outlet opening 6th also from the valve 12 has already been closed. According to the 2 At this stage, fuel is already being injected 13 through the one centrally on the cylinder head 5 arranged injection nozzle 7th in such a way that the injected fuel 13 no wall of the cylinder at any point 2 meets. When injecting the fuel 13 this initially mixes with the exhaust gas still present in the exhaust gas zone 10 and evaporates immediately due to the high temperature of the exhaust gas that is still present. Here, after closing the outlet opening 6th through the valve 12 Both a single and a multiple injection take place during the mixture formation phase. The first fuel injected 13 mixes - as mentioned before - with that in the cylinder 2 retained hot exhaust gas before it meets the fresh air that has flown in 9 can mix. This also results in a chain reaction, as a result of which a certain amount of energy is converted, in particular, if desired, by the temperature in the cylinder 2 to increase. The residual gas in the cylinder 2 is both due to a pressure difference between the cylinder 2 and one to the outlet opening 6th subsequent outlet channel 14th determined, as well as by a cross-sectional area of the outlet opening 6th and finally by closing the valve 12 .

Durch die zentrale Anordnung der Einspritzdüse 7 im Zylinderkopf 5 und das zentrale Einspritzen des Kraftstoffs 13 wird dieser optimal im Brennraum 8 verteilt, ohne die umliegenden Wände des Zylinders 2 zu kontaktieren. Gemäß der 3 ist nun der Kolben 3 kurz vor Erreichen seines oberen Totpunkts OT gezeigt, wobei der Brennraum 8 bereits stark verkleinert und damit das sich darin befindliche Abgas-Frischluft-Kraftstoff-Gemisch bereits stark verdichtet ist. In diesem Stadium vermischen sich der verdampfte Kraftstoff 13, das Abgas in der Abgaszone 10 sowie die rotierende Frischluft 9 zu einem homogenen Gemisch und zwar bevor der Kolben 3 den oberen Totpunkt OT und damit den Zündzeitpunkt erreicht. Das Einspritzen von Kraftstoff 13 kann selbst in dieser Phase bzw. in diesem Stadium noch andauern, muss aber für die Homogenisierung vor der Zündung frühzeitig beendet werden. Durch dieses homogene Vermischen des Kraftstoffs 13, des Abgases und der rotierenden Frischluft 9 kann eine besonders gute Verbrennung und damit auch eine geringe Schadstoffemission erreicht werden. Die Einspritzmenge und die Einspritzdauer können dabei last- und/oder drehzahlabhängig erfolgen. Durch die Temperatur des noch im Zylinder 2 vorhandenen Abgases sowie den Kompressionsdruck des Kolbens 3 kann das Kraftstoff-Abgas-Frischluft-Gemisch auf seine Selbstzündtemperatur erhitzt werden. Insbesondere jedoch kann das Kraftstoff-Abgas-Frischluft-Gemisch nahezu auf seine Selbstzündtemperatur erhitzt und mittels Raumzündung, beispielsweise mittels Einstrahlung von Mikrowellen, gezündet werden.Due to the central arrangement of the injection nozzle 7th in the cylinder head 5 and the central injection of the fuel 13 this is optimal in the combustion chamber 8th distributed without the surrounding walls of the cylinder 2 to contact. According to the 3 is now the piston 3 shortly before reaching its top dead center OT shown, the combustion chamber 8th already greatly reduced in size and thus the exhaust-gas-fresh-air-fuel mixture contained therein is already highly compressed. At this stage, the evaporated fuel mixes 13 , the exhaust gas in the exhaust zone 10 as well as the rotating fresh air 9 to a homogeneous mixture before the piston 3 the top dead center OT and thus reached the ignition point. Injecting fuel 13 can continue even in this phase or at this stage, but must be ended early for the homogenization before the ignition. This homogeneous mixing of the fuel 13 , the exhaust gas and the rotating fresh air 9 particularly good combustion and thus also low pollutant emissions can be achieved. The injection quantity and the injection duration can be dependent on the load and / or speed. Due to the temperature of the still in the cylinder 2 Existing exhaust gas and the compression pressure of the piston 3 the fuel / exhaust / fresh air mixture can be heated to its auto-ignition temperature. In particular, however, the fuel / exhaust gas / fresh air mixture can be heated almost to its auto-ignition temperature and ignited by means of room ignition, for example by means of radiation from microwaves.

Betrachtet man die 4, so kann man die Bewegung des Kolbens zwischen dem oberen Totpunkt OT über dem unteren Totpunkt UT und wieder zum oberen Totpunkt OT verfolgen. An eine Verbrennungsphase 15 schließen sich dabei eine Ladungswechselphase 16 sowie eine Kompressionsphase 17 an. Die Verbrennungsphase 15 wird dabei auch als Expansionsphase bezeichnet. Zum Beginn der Ladungswechselphase 16 erfolgt dabei noch vor Erreichen des unteren Totpunkts UT des Kolbens 3 ein Öffnen des Ventils 12, was als Auslassöffnung AÖ bezeichnet ist. Wenig später erfolgt das Öffnen der Einlassöffnung 4, was als Einlassöffnung EÖ bezeichnet ist. In gleicher Weise erfolgt nach Überschreiten des unteren Totpunkts UT ein Schließen der Einlassöffnung 4, was als Einlassschließung ES bezeichnet ist, und anschließend ein Schließen der Auslassöffnung 6, was als Auslassschließung AS bezeichnet ist. Zwischen dem Auslassöffnen AÖ und dem Auslassschließen AS kann eine variable Auslasssteuerzeit 18 sowie eine variable Einlassöffnungsfläche 19 als auch eine variable Auslassöffnungsfläche 20 liegen.If you look at the 4th so you can see the movement of the piston between top dead center OT above bottom dead center UT and back to top dead center OT follow. A combustion phase 15th a gas exchange phase follows 16 as well as a compression phase 17th on. The combustion phase 15th is also referred to as the expansion phase. At the beginning of the gas exchange phase 16 takes place before the bottom dead center is reached UT of the piston 3 an opening of the valve 12 what as an outlet port AÖ is designated. The inlet opening opens a little later 4th what as an inlet port EÖ is designated. It takes place in the same way after the bottom dead center has been exceeded UT closing the inlet opening 4th what as inlet closure IT and then closing the outlet opening 6th what as an outlet closure AS is designated. Between the outlet opening AÖ and the outlet closing AS can have a variable exhaust timing 18th as well as a variable inlet opening area 19th as well as a variable outlet opening area 20th lie.

Generell kann mit dem erfindungsgemäßen Zweitaktmotor 1 bzw. dem zugehörigen erfindungsgemäßen Betriebsverfahren eine homogene Gemischbildung und damit eine saubere und leistungsstarke Verbrennung des Gemischs erreicht werden, sowie ebenfalls eine reduzierte Schadstoffemission.In general, with the two-stroke engine according to the invention 1 or the associated operating method according to the invention, a homogeneous mixture formation and thus a clean and powerful combustion of the mixture can be achieved, as well as reduced pollutant emissions.

Claims (8)

Betriebsverfahren für einen Zweitaktmotor (1), bei dem - an einem unteren Totpunkt (UT) eines in einem Zylinder (2) oszillierenden Kolbens (3), Frischluft (9) über eine in einer Zylinderwandung vorgesehene Einlassöffnung (4) rotierend einströmt, - die einströmende Frischluft (9) einen Teil vom Abgas über eine im Zylinderkopf (5) angeordnete Auslassöffnung (6) verdrängt, - nach dem Schließen der Ein- und Auslassöffnung (4,6) ein zentrales Einspritzen von Kraftstoff (13) durch eine zentral im Zylinderkopf angeordnete (Einspritz-)Düse (7) erfolgt, - sich der eingespritzte Kraftstoff (13) zunächst mit dem noch vorhandenen Abgas vermischt und aufgrund dessen Temperatur verdampft, - sich der verdampfte Kraftstoff (13), das Abgas und die rotierende Frischluft (9) vermischen, bevor der Kolben (3) den oberen Totpunkt (OT) und damit den Zündzeitpunkt erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff (13) derart eingespritzt wird, dass er nicht mit der Zylinderwandung in Kontakt tritt.Operating method for a two-stroke engine (1) in which - at a bottom dead center (BDC) of a piston (3) oscillating in a cylinder (2), fresh air (9) flows in rotatingly via an inlet opening (4) provided in a cylinder wall, - the incoming fresh air (9) displaces part of the exhaust gas via an outlet opening (6) arranged in the cylinder head (5), arranged (injection) nozzle (7) takes place, - the injected fuel (13) initially mixes with the exhaust gas still present and evaporates due to its temperature, - the evaporated fuel (13), the exhaust gas and the rotating fresh air (9) mix before the piston (3) reaches top dead center (TDC) and thus the ignition point, characterized in that the fuel (13) is injected in such a way that it does not come into contact with the cylinder wall. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzen von Kraftstoff (13) bis unmittelbar vor dem Erreichen des Zündzeitpunkts erfolgt.Operating procedures according to Claim 1 , characterized in that fuel (13) is injected until immediately before the ignition point is reached. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzmenge und eine Einspritzdauer last- und/oder drehzahlabhängig erfolgt.Operating procedures according to Claim 1 or 2 , characterized in that an injection quantity and an injection duration are dependent on the load and / or speed. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Temperatur des noch im Zylinder (2) vorhandenen Abgases und dem Kompressionsdruck des Kolbens (3) das Kraftstoff-Abgas-Luft-Gemisch nahezu auf seine Selbstzündtemperatur erhitzt wird.Operating procedure according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the temperature of the exhaust gas still present in the cylinder (2) and the compression pressure of the piston (3) heats the fuel-exhaust-gas-air mixture almost to its auto-ignition temperature. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kompressionsphase (17) des Kolbens (3) eine Ein- oder eine Mehrfacheinspritzung an Kraftstoff (13) erfolgt.Operating procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a single or multiple injection of fuel (13) takes place during the compression phase (17) of the piston (3). Mit einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 betriebener Zweitaktmotor (1), mit - einem in einem Zylinder (2) oszillierenden Kolben (3), - einer Einlassöffnung (4) zur Frischluftzufuhr, die in einer Zylinderwandung vorgesehen ist, - einer im Zylinderkopf (5) angeordneten Auslassöffnung (6), - einer zentral im Zylinderkopf (5) angeordneten (Einspritz-)Düse (7).With an operating procedure according to one of the Claims 1 to 5 operated two-stroke engine (1), with - a piston (3) oscillating in a cylinder (2), - an inlet opening (4) for supplying fresh air, which is provided in a cylinder wall, - an outlet opening (6) arranged in the cylinder head (5), - An (injection) nozzle (7) arranged centrally in the cylinder head (5). Zweitaktmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) zum Brennraum (8) hin kegelförmig ausgebildet ist.Two-stroke engine after Claim 6 , characterized in that the piston (3) is conical towards the combustion chamber (8). Zweitaktmotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) derart ausgebildet ist, dass die Frischluft (9) mit einem Drall in den Zylinder (2) einströmt.Two-stroke engine after Claim 6 or 7th , characterized in that the inlet opening (4) is designed such that the fresh air (9) flows into the cylinder (2) with a swirl.
DE102010037743.0A 2010-09-23 2010-09-23 Operating procedure for a two-stroke engine Expired - Fee Related DE102010037743B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010037743.0A DE102010037743B4 (en) 2010-09-23 2010-09-23 Operating procedure for a two-stroke engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010037743.0A DE102010037743B4 (en) 2010-09-23 2010-09-23 Operating procedure for a two-stroke engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010037743A1 DE102010037743A1 (en) 2012-03-29
DE102010037743B4 true DE102010037743B4 (en) 2020-10-15

Family

ID=45804373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010037743.0A Expired - Fee Related DE102010037743B4 (en) 2010-09-23 2010-09-23 Operating procedure for a two-stroke engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010037743B4 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0198816A2 (en) * 1985-04-05 1986-10-22 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Two-stroke internal-combustion engine
EP0204687A2 (en) * 1985-06-07 1986-12-10 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Two-stroke internal-combustion engine
DE3510770C2 (en) * 1985-03-25 1987-08-06 Gebrueder Sulzer Ag, Winterthur, Ch
DE4228517A1 (en) * 1992-08-27 1994-03-03 Man Nutzfahrzeuge Ag Diesel engine
DE10100054A1 (en) * 2001-01-02 2002-07-04 Bartsch Christian Conventionally-valved, directly- or indirectly-injected, diesel or petrol four-stroke engine, has tangential entry port for flushing air, promoting intense swirl in charge
DE10203340A1 (en) * 2002-01-29 2003-07-31 Bayerische Motoren Werke Ag Two-stroke internal combustion engine has freely adjustable opening and closing time point for gas changing valve for closing fresh gas inlet opening in cylinder head
DE102006047515A1 (en) * 2006-10-07 2008-04-10 Volkswagen Ag Double-acting internal combustion (IC) engine for motor vehicle, locates vertical component of main vector of fresh air flow from spin channel close to top dead center of piston in cylinder
DE102007025285A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Günther, Andreas Two-stroke internal combustion engine operating method, involves closing inlet and outlet ports and combustion chamber-sided opening of transfer port by piston when piston moves to upper dead centre at time point

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3510770C2 (en) * 1985-03-25 1987-08-06 Gebrueder Sulzer Ag, Winterthur, Ch
EP0198816A2 (en) * 1985-04-05 1986-10-22 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Two-stroke internal-combustion engine
EP0204687A2 (en) * 1985-06-07 1986-12-10 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Two-stroke internal-combustion engine
DE4228517A1 (en) * 1992-08-27 1994-03-03 Man Nutzfahrzeuge Ag Diesel engine
DE10100054A1 (en) * 2001-01-02 2002-07-04 Bartsch Christian Conventionally-valved, directly- or indirectly-injected, diesel or petrol four-stroke engine, has tangential entry port for flushing air, promoting intense swirl in charge
DE10203340A1 (en) * 2002-01-29 2003-07-31 Bayerische Motoren Werke Ag Two-stroke internal combustion engine has freely adjustable opening and closing time point for gas changing valve for closing fresh gas inlet opening in cylinder head
DE102006047515A1 (en) * 2006-10-07 2008-04-10 Volkswagen Ag Double-acting internal combustion (IC) engine for motor vehicle, locates vertical component of main vector of fresh air flow from spin channel close to top dead center of piston in cylinder
DE102007025285A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Günther, Andreas Two-stroke internal combustion engine operating method, involves closing inlet and outlet ports and combustion chamber-sided opening of transfer port by piston when piston moves to upper dead centre at time point

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BASSHUYSEN, Richard van: Handbuch Verbrennungsmotor. 4. Auflage. Wiesbaden : Vieweg und Teubner, 2007. S. 536: Bild 12-25. - ISBN 978-3-8348-0227-9 *
BAUER, Horst: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / BOSCH. 22. Auflage. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 1998. 506. - ISBN 3-540-62219-5 *
WOSCHNI, G.: Verbrennungsmotoren - Skriptum zur Vorlesung. 2. Auflage. München : Eigenverlag TU München, 1988. Seite 67, Bild 3.37; Seite 101-110; Seite 169, Bild 7.67. - ISBN -- *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010037743A1 (en) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10009180C2 (en) Process for producing a homogeneous mixture for self-igniting internal combustion engines and for controlling the combustion process
EP1180211B1 (en) Method for injecting fuel and injection valve for carrying out said method
DE2510101A1 (en) COMBUSTION ENGINE WITH CIRCULATION VALVE
DE4219955B4 (en) Two-stroke internal combustion engine for engine chainsaws
DE102015221286A1 (en) Flushing device for flushing an antechamber of an internal combustion engine, internal combustion engine with a purging device and method for operating an internal combustion engine with a purging device
WO2015110257A2 (en) Reciprocating piston internal combustion engine, and method for operating a reciprocating piston internal combustion engine
EP1099846B1 (en) Method for operating a four stroke diesel engine
DE102017120512B4 (en) Method of operating a hydrogen engine for a motor vehicle
EP1255030B1 (en) Two stroke diesel engine
DE1576030C3 (en) Internal combustion engine with an evaporation chamber designed as a spark plug antechamber
DE2747884A1 (en) IC engine cam timing modification system - uses pulleys on sliding arms to vary effective length of drive belt
DE102008033420B4 (en) Method for operating a two-stroke engine and apparatus for carrying out this method
EP2677141A1 (en) Method for operating a two stroke diesel engine and two-stroke diesel motor
DE102010037743B4 (en) Operating procedure for a two-stroke engine
DE102011050087A1 (en) Reciprocating internal combustion engine for vehicle, has fuel injection valve that is formed axially between top dead center and bottom dead center of piston
DE2227440A1 (en) MULTI-STAGE COMBUSTION PROCESS FOR COMBUSTION MACHINERY WITH INTERNAL COMBUSTION
DE10161853A1 (en) Internal combustion engine with direct injection
DE102015009898A1 (en) Method for operating a reciprocating internal combustion engine
DE19802626C1 (en) Method of operating Diesel internal combustion engine
DE102015204505A1 (en) Method for operating a spark-ignited, direct-injection internal combustion engine and spark-ignited, direct-injection internal combustion engine
DE2306375A1 (en) COMBUSTION ENGINE OPERATED WITH CHARGE STRATIFICATION
DE102013016503A1 (en) Method for operating reciprocating internal combustion engine for motor vehicle, involves performing insufflation within range from including four thundered twenty up to ninety degrees of crank angles, before top dead center of piston
WO2020064817A1 (en) Internal combustion engine having adjustable linking of its engine units
EP0071776A1 (en) Two-stroke internal-combustion engine
DE102015209479B4 (en) Diesel engine and method for operating a diesel engine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee