DE19622945A1 - Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Brennkraft­ maschinen für gasförmige Brennstoffe, bestehend aus einem Zylin­ der mit Kolben und einer Vorbrennkammer.

Es ist bereits ein Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen mit einer Vorbrennkammer bekannt, wobei in der Vorbrennkammer ein relativ fettes Brennstoff-Luft-Gemisch eingeleitet wird, die heiße Verbrennungsluft über einen Verbrennungskanal in den Hauptbrennraum einströmt und das in dem Hauptbrennraum befindliche magere Brennstoff-Luft-Gemisch zur Zündung bringt (DE 29 33 231). Dieses Verfahren ist jedoch nur zweckmäßig, wenn eine äußere Gemischbildung mit der Ansaugluft erfolgt. Die äußere Gemischbildung hat als Nachteil einen schlechteren Wirkungsgrad gegenüber Verfahren mit innerer Gemischbildung.

Weiterhin wurde ein Verfahren zum Betrieb von Verbrennungsmotoren mit gasförmigen Wasserstoff bekannt, wobei Wasserstoff sowohl durch äußere Gemischbildung, als auch ab einer bestimmten Lei­ stung durch zusätzliche Direkteinspritzung und damit innere Gemischbildung, dem Verbrennungsmotor zugeführt wird (DE 37 31 986).

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein erheblicher apparati­ ver Aufwand für das gleichzeitige Betreiben der inneren und äußeren Gemischbildung erforderlich ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb von Ver­ brennungsmotoren mit gasförmigen Brennstoffen vorzuschlagen, bei dem unter Vermeidung eines hohen apparativen Aufwandes ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein kleiner Teil des Brennstoffes solange über ein Rückschlagventil in die Vorbrennkammer geleitet wird, bis durch den sich vom unteren Totpunkt nach oben bewegenden Kolben ein Kompressionsdruck im Brennraum erzeugt wird, der größer ist als der Druck in der Vorbrennkammer, so daß Luft vom Brennraum über die Kanäle in die Vorbrennkammer gedrückt und das Rückschlagventil geschlossen wird, das in der Vorbrennkammer befindliche fette Brennstoff- Luft-Gemisch durch die Zündkerze gezündet, mit hohem Druck über die Kanäle in den Brennraum geleitet und mit dem im gleichen Zeitpunkt über das Brennstoffventil und Austrittsbohrungen nachströmenden Brennstoff intensiv vermischt, gezündet und voll­ ständig verbrannt wird.

Erfindungsgemäß wird die Hauptbrennstoffmenge zentral und mittig durch die Vorbrennkammer und über Austrittsbohrungen in den Brennraum geführt.

Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß durch Verbindung des Vorkammerverfahrens mit dem Verfahren der inneren Gemischbil­ dung sowohl ein hoher Wirkungsgrad als auch eine vollständige und schadstoffarme Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen mit an sich geringer Zündfähigkeit erreicht wird. Das Vorkammer­ verfahren mit dem Vorteil einer sicheren Zündung wird erstmalig für gasförmige Brennstoffe angewandt. Dadurch können gasförmige Brennstoffe, die gar nicht oder nur unzureichend während der Kompression im Brennraum zur Selbstzündung gebracht werden, gezündet und mit hohem Wirkungsgrad vollständig und abgasarm verbrannt werden. Durch die innere Gemischbildung wird der größt­ mögliche Wirkungsgrad dadurch erzielt, daß kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes unter hohem Druck stehender Brennstoff in den Brennraum eingebracht wird.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird über ein Rückschlagven­ til 1 der Vorbrennkammer 4 gasförmiger Brennstoff zugeführt, zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Kolben in der Nähe des unte­ ren Totpunktes befindet. Ab einem vom Rückschlagventil 1 bestimm­ ten Kompressionsdruck wird die Zufuhr des gasförmigen Brennstof­ fes beendet. Bei weiterer Kompression dringt komprimierte Luft über die Kanäle 6 in die Vorbrennkammer 4 ein und vermischt sich mit dem gasförmigen Brennstoff. Bei Erreichen des Zündzeit­ punktes wird das in der Vorbrennkammer 4 befindliche Brennstoff- Luft-Gemisch durch eine in die Vorbrennkammer 4 ragende Zündkerze 3 gezündet. Zum etwa selben Zeitpunkt wird das Brennstoffventil 2 geöffnet und die Hauptmenge des Brennstoffes über die Aus­ trittsbohrungen 7 in den Brennraum 5 eingeblasen. Durch die Verbrennung in der Vorbrennkammer 4 entsteht eine hohe Temperatur des verbrennenden Gemisches, was bewirkt, daß dieses heiße Ge­ misch in den Brennraum 5 über die Kanäle 6 einströmt und dort auf die aus dem Brennstoffventil 1 ausströmenden kalten Strahlen trifft. Dabei werden diese Strahlen gezündet und die gesamte im Brennraum 5 befindliche und die über das Brennstoffventil 1 nachströmende Brennstoffmenge verbrennt schadstoffarm mit hohem Wirkungsgrad.

Bezugszeichenliste

1 Rückschlagventil
2 Brennstoffventil
3 Zündkerze
4 Vorbrennkammer
5 Brennraum
6 Kanäle
7 Austrittsbohrungen

Claims (2)

1. Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen für gasförmige Brennstoffe bestehend aus einem Brennraum mit Kolben und einer Vorbrennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Teil des Brennstoffes solange über das Rückschlagventil (1) in die Vorbrennkammer (4) geleitet wird, bis durch den sich vom unteren Totpunkt nach oben bewegenden Kolben ein Kompressionsdruck im Brennraum (5) erzeugt wird, der größer ist als der Druck in der Vorbrennkammer (4), so daß Luft vom Brennraum (5) über die Kanäle (6) in die Vorbrennkammer (4) gedrückt und das Rückschlag­ ventil (1) geschlossen wird, das in der Vorbrennkammer (4) be­ findliche fette Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Zündkerze (3) gezündet, mit hohem Druck über die Kanäle (6) in den Brenn­ raum (5) geleitet und mit dem im gleichen Zeitpunkt über das Brennstoffventil (2) und die Austrittsbohrungen (7) nachströmen­ den Brennstoff intensiv vermischt, gezündet und vollständig verbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt­ brennstoffmenge zentral und mittig durch die Vorbrennkammer (4) über Austrittsbohrungen (7) in den Zylinder geleitet wird.