(51) Internationale Patentklassifikation ⁴ (11) Internationale Veröffentlichungsnummer: WO 89/ 07 F02B 19/02, F02M 53/06 AI (43) Internationales

Veröffentlichungsdatum 10. August 1989 (10.08

(21) Internationales Aktenzeichen: PCT/DE89/00056 NL (europäisches Patent), NO, SE (europäisches tent), SU, US.

(22) Internationales Anmeldedatum

30. Januar 1989 (30.01.89)

Veröffentlicht

Mit internationalem _^ Recherchenbericht.

(31) Prioritätsaktenzeichen: P 3802669.4 Vor Ablauf der für Änderungen der Ansprüche zug senen Frist. Veröffentlichung wird, wiederholt falls

(32) Prioritätsdatum: 29. Januar 1988 (29.01.88) derungen eintreffen.

(33) Prioritätsland: DE

(71)(72) Anmelder und Erfinder: SALEH, Abdel, Halim [DE/DE]; Ziegelfeldstr. 4, D-7890 Waldshut (DE).

(74) Anwalt: WEISS, Peter; Schlachthausstr. 1, D-7700 Sin¬ gen (DE).

(81) Bestimmungsstaaten: AT (europäisches Patent), AU, BE (europäisches Patent), BR, CH (europäisches Patent), DE (europäisches Patent), DK, FI, FR (europäisches Patent), GB (europäisches ^" Patent), HU, IT (europäi¬ sches Patent), JP, KR, LU (europäisches Patent),

(54) Title: PROCESS FOR OPERATING A SINGLE-CYLINDER OR MULTICYLINDER INTERNAL COMB STION ENGINE

(54) Bezeichnung: VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER EIN- ODER MEHRZYLINDERBRENNKRAFTM SCHINE

(57) Abstract

In a process for operating a single-cylinder or multicylinder internal combustion engine, in particular ith spo taneously igniting fuel, metered quantities of fuel are introduced into a combustion chamber. Prior to introduction into t combustion chamber, the metered fuel is injected into a hermetically sealed vaporization chamber (11), remains there f the duration of a cycle and is vaporized.

(57) Zusammenfassung

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Ein- oder Mehrzylinderbrennkraftmaschine, insbesondere mit selbstzü dendem Kraftstoff, wird einem Brennraum Kraftstoff dosiert zugeführt. Dieser dosierte Kraftstoff wird vor der Zufuhr den Brennraum in einem hermetisch abgeschlossenen Verdampfungsraum (11) eingespritzt und verbleibt dort für die Da er eines Kreisprozesses und verdampft.

Verfahren zum Betreiben einer Ein- oder Mehrzylinderbrenn- kraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ein- oder Mehrzylinderbrennkraft aschine, insbesondere mit selbstzündendem Kraftstoff, wobei einem Brennraum der Kraftstoff dosiert zugeführt wird, sowie eine Vorrich¬ tung zum Einbringen dieses dosierten zugeführten Kraft¬ stoffes.

Insbesondere Dieselkraftstoff wird in Viertakt-Verbrennungs¬ motoren durch direkte Einspritzung in den Verbrennungsraum gegen Ende des Verdichtungshubes der komprimierten Luft zugeführt und im Laufe des Arbeitshubes verbrannt. Zu Beginn der Verbrennung steigt der Druck zunächst an und erreicht im Laufe des Arbeitshubes sein Maximum.

Im weiteren Verlauf der Verbrennung während des Arbeits¬ hubes sinkt der Druck kontinuierlich ab. Die Abgase werden im Ausschubhub in die Umwelt ausgestoßen. Die Qualität der Verbrennung und damit der Umfang der Schadstoffemission ist direkt von der Qualität der Verbrennung innerhalb des Brennraumes abhängig. Diese wiederum wird vom 'mittleren Etarchmesser der Tropfen beim Zerstäuben oder in Dampfform und deren Verteilung bestimmt. Aus diesem Grunde wird bei den bekannten Einspritzdüsen der Kraftstoff vor der Zerstäubung unter hohem Druck komprimiert. Um möglichst kleine und gleich große Tropfen zu erzeugen, sind hohe Zerstäubungsdrücke (bis zu 1.500 bar) erforderlich. Diese hohen Drücke erfordern jedoch starke und kompliziert aufge¬ baute Zerstäuberdüsen, welche wiederum einem starken Ver- schleiß ausgesetzt sind. Zudem haben neuere Untersuchungen festgestellt, daß bei den Zerstäuberdüsen der mittlere Tropfendurchmesser eine untere Grenze besitzt, welche durch Kollision und Wiedervereinigung zu großen Tropfen bestimmt ist.

Trotz Anwendung von Mehrlochdüsen ist die Verteilung von Kraftstofftropfen bei der Zerstäubung ungenügend. Aus diesem Grunde wird gefordert, bei Vollast mit einem höheren Luftverhältnis als 1 zu arbeiten. ^' Dementsprechend ist die Motorleistung unbefriedigend.

Ferner haben die Einspritz- und Verbrennungsdauer einen großen Einfluß auf die Leistung des Motors, da sich die Verbrennung weit in den Arbeitshub hinein erstreckt.

Die starke Abhängigkeit der Schadstoffemission, wie HC, CO und Ruß, von der Zerstäubungsgualität und die Schwierig¬ keiten, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, haben zur Anwendung anderer Verfahren geführt, wie beispielsweise der Film- und Vorkammerverbrennung, Glühkerzenvorwärmung

und Zündungsverbrennung oder zur Anwendung der Abgasrück¬ führung in direkt einspritzenden Dieselmotoren. Diese Maßnahmen sorgen für einen mehr oder weniger geringen Anteil von Verdampfung des Kraftstoffes vor der Verbrennung, wobei die zu dieser Verdampfung benötigte Wärme zunächst aus Glühkerzen oder umgebenden Wänden entzogen wird. Da die für die Verdampfung verfügbare Zeit sehr kurz ist, ist der so erzielte Anteil an verdampftem Kraftstoff und dementsprechend die Verbesserung der Abgasqualität äußerst gering. Außerdem ist ein komplizierter Aufbau und eine Einbuße an Leistung unvermeidlich.

Damit die Rußemission die vorgegebenen gesetzlichen Grenz¬ werte einhält, ist in diesen herkömmlichen Systemen eine Nachverbrennung mit Hilfe von Katalysatoren erforderlich geworden. Die Minderung der Leistung um 10% bis 20%, die • Kaltabfahrtbeschleunigung und eine Zunahme des Kraftstoff¬ verbrauches sind dabei unvermeidlich. Eine Anwendung des sogenannten Super-Diesel-Kraftstoffes, wie er seit kurzem von der Mineralδlindustrie angeboten wird, hat nach neuesten Messungen kaum eine Wirkung auf die Reduzierung von Ru߬ emissionen gezeigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese beschriebe- nen Nachteile zu beheben und vor allem die Abgasqualität zu verbessern, eine höhere Leistung des Motors, insbesondere eine höhere Liter-Leistung zu erzielen und einen robusteren, von einer Zerstäubungsqualität, Einspritzzeit und -dauer unabhängigen Betrieb einer Brennkraftmaschine zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren der oben genannten Art, bei dem der dosierte Kraftstoff vor der Zufuhr in den Brennraum in einen (hermetisch) geschlossenen Verdampfungsraum ^' eingespritzt und dort für die Dauer eines Kreisprozesses verbleibt und verdampft wird.

Dies bedeutet, daß dem Brennraum nur verdampfter Kraftstoff in feinst verteilter Form zugeführt wird. Dieser feinst verteilte, verdampfte Kraftstoff verbrennt schnell und weitestgehend ruß- bzw. Schadstoffarm. Die vollständige Verdampfung ist vor allem auf die relativ lange Verweil¬ dauer des Kraftstoffes in dem Verdampfungsraum zurückzu¬ führen. Die Verweildauer beträgt beinahe 720 Kurbelwellen¬ winkel. Die Dosierung des Kraftstoffes, welche in den Verdampfungsräum eingespritzt wird, erfolgt je nach Motortyp.

Dem im Verdampfungsraum eingeschlossenen Kraftstoff muß zum Zwecke der Verdampfung in irgendeiner Form Wärme zuge¬ führt werden, wobei die dafür erforderliche Wärmemenge je nach Verfahren etwa 1,5 bis 2,5% des Heizwertes des Kraftstoffes beträgt. Zum einen ist daran gedacht, kompri¬ miertes Gas aus dem Brennraum einem Speicherraum zuzuführen, welcher die Verdampfungskammer ummantelt. Über die Wand zwischen Speicherraum und Verdampfungsraum wird die Wärme übertragen. Bevorzugt erfolgt das Einbringen des kompri- mierten Gases in den Speicherraum zu dem Zeitpunkt, in welchem im Brennraum selbst der maximale Druck und die . maximale Temperatur herrscht. Dieselben Eigenschaften werden dem Gas in den Speicherraum mitgegeben.

Da das Gas in dem Speicherraum seine Wärme an den Ver¬ dampfungsraum abgibt, kühlt es ab, so daß das abgekühlte Gas vor dem Einlaß des neuen, heißen Gases bei einem neuen Kreislauf aus dem Speicherraum entlassen werden sollte. Aus diesem Grund wird der Speicherraum mit Beginn des Verdichtungshubes des nachfolgenden Kreislaufprozesses kurzzeitig zur Entleerung geöffnet.

Ferner soll der Innendruck des Verdampfungsraumes erhöht werden. Damit ist eine Erhöhung des Innendruckes zusätzlich zu der Druckerhöhung durch die Verdampfung des Kraftstoffes selbst gemeint.

Bevorzugt wird dem Verdampfungsräum ein den Kammerinnendruck erhöhendes Medium aus einem Speicherraum od. dgl. zugeführt. Dieser Speicherraum kann separat von dem Verdampfungsraum angeordnet sein und auch getrennt von dem Verbrennungs- kreislauf des Motors versorgt-werden. In der Regel wird als druckerhδhendes Medium ein Gas zu verwenden sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt jedoch das Zuführen des druckerhöhenden Mediums direkt aus dem Brenn- räum über entsprechende Ventile, wobei somit das Medium komprimierte Frischluft und/oder komprimierte Abgase sind.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird dagegen ein inertes Gas oder ein Wasserdampf unter hohem Druck von außen dem Verdampfungsraum zugeführt. Dies wird vorwiegend bei Großmotoren meist im sogenannten Stationär¬ betrieb Anwendung finden, jedoch ist es auch für große LKW-Motoren gedacht.

Eine entsprechende Vorrichtung zum Einbringen von insbe¬ sondere selbstzündendem Kraftstoff in einen Brennraum einer Ein- oder Mehrzylinderbrennkraft aschine mittels einer Einspritzdüse für dosiert zugeführten Kraftstoff weist zwischen der Einspritzdüse und dem Brennraum einen Verdampfungsräum auf. Selbstverständlich ist es denkbar, daß Einspritzdüse, Verdampfungsraum und Brennraum getrennt voneinander angeordnet und nur über entsprechende Leitungen verbunden sind. Notwendig ist in jedem Fall, daß der Kraft¬ stoff aus der Einspritzdüse nur über ein Steuerventil in den Verdampfungsräum gelangt und auch eine entsprechende Ausblasδffnung aus dem Verdampfungsräum zum Brennraum durch ein Ventil verschließbar ist.

Bevorzugt wird allerdings, daß sich der Verdampfungsraum in einem Verdampfungsraumgehäuse befindet, welches direkt mit der Einspritzdüse verbunden ist.

Ferner wird der Einfachheit und auch der Effizienz wegen sich als günstig erweisen, wenn der Verdampfungsraum direkt an den Brennraum anschließt bzw. sog. teilweise in ihn eingreift.

Bei der räumlichen Kombination von Einspritzdüse und Ver¬ dampfungsraumgehäuse ist es dann auch möglich, die beiden Ventile miteinander zu koppeln und so ihre Steuerung zu vereinfachen. Erfindungsgemäß dient hierfür eine Düsennadel, welche zusammen mit dem Einspritzdüsengehäuse das eine Ventil und zusammen mit dem Verdampfungsraumgehäuse das andere Ventil bildet. Diese Düsennadel durchsetzt mit einem Nadelkolben den Verdampfungsräum und verschließt mit einer Nadelspitze die Ausblasöffnung. Andererseits greift der Nadelkolben auch in das Einspritzdüsengehäuse ein und ist dort in einer Durchgangsbohrung geführt. Diese Durchgangsbohrung erweitert sich nach einer Steuerkante trichterförmig, so daß Einspritznuten, welche in den Nadel¬ kolben eingeformt sind, nach dem Überfahren der Steuerkante eine Verbindung zwischen einem Raum für flüssigen Kraft¬ stoff und dem Verdampfungsräum herstellen. Durch die axiale Verschiebung dieser Einspritznut kann der Zeitpunkt ge¬ steuert werden, bei welchem die Einspritzung in den Ver¬ dampfungsraum erfolgt. Deshalb ist es möglich, daß zuerst das Ausblasventil durch Abheben der Nadelspitze öffnet und so der bereits verdampfte Kraftstoff in den Brennraum ausgeblasen werden kann. Erst nach einem weiteren Verschie¬ ben der Düsennadel erfolgt ein Öffnen des Ventils zum Einspritzen von dosiert zugeführten flüssigen Kraftstoff.

Ferner soll dem Nadelkolben nach der Steuerkante eine Hülse aufgeschoben sein, die zur Steuerkante hin eine konische Abschrägung aufweist. Die konische Abschrägung entspricht bezüglich ihrer Außenkonturen der trichterfδrmi- gen Erweiterung, so daß durch Abschrägung und Erweiterung das zweite Ventil gebildet wird.

Bevorzugt steht der dosiert zugeführte flüssige Kraftstoff in einer Ringkammer vor dem zweiten Ventil an, wobei diese Ringkammer den Nadelkolben bzw. die Hülse umgibt. Hierbei ist innerhalb der Ringkammer entweder der Nadelkolben oder die Hülse bezüglich ihres Durchmessers erweitert, so daß die hierdurch erzeugte Abschrägung eine Druckfläche für den in die Ringkammer eindringenden Kraftstoff- bildet. Hierdurch wird auf einfache Weise die Betätigung der Düsen¬ nadel möglich, da unter Druck eingeführter Kraftstoff auf die Druckfläche wirkt und die Düsennadel zum Öffnen der Ventile verschiebt. Das Verschieben geschieht in der ^• -- Regel gegen den Druck einer Gegenfeder.

Bevorzugt soll sich jedoch auch die Hülse über eine Druck- oder Tellerfeder od. dgl. Kraftspeicher gegen einen mit dem Nadelkolben verbundenen Nadelsσhaft abstützen. Hierdurc werden Paßungenauigkeiten der beiden getrennten Ventile ausgeglichen.

In einem Ausführungsbeispiel ist daran gedacht, daß dieser hermetisch verschlossene Verdampfungsräum ausschließlich über die Ausblasöffnung mit dem Brennraum in Verbindung steht und nur eine weitere Verbindung über das beschriebene Ventil mit der Leitung für flüssigen Kraftstoff besitzt. Der Druck innerhalb des Verdampfungsraumes wird dann aus¬ schließlich durch den verdampften Kraftstoff bestimmt und die erforderliche Wärme nur durch den Mantel des Ver¬ dampfungsraumgehäuses zugeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform steht dagegen der Verdampfungsraum zusätzlich noch mit einem Speicherraum für Frischluft und/oder Abgase in Verbindung. Dieser Spei¬ cherraum kann separat angeordnet sein, wobei er wiederum bevorzugt durch die Frischluft bzw. Abgase aus dem Brennraum gefüllt wird. Es ist jedoch auch daran gedacht, den Ver-

dampfungsraum über ein Ventil direkt mit dem Brennraum zu verbinden, so daß Frischluft bzw. heiße Abgase dann in den Verdampfungsraum eindringen können, wenn der Druck des Brennraumes über demjenigen des Verdampfungsraumes liegt. Dies ist der Zeitpunkt, in dem der Verdampfungsraum entleert ist, dagegen im Brennraum der höchste Druck und die höchste Temperatur herrscht.

Des weiteren ist auch daran gedacht, in den Verdampfungs- räum über einen entsprechenden Kanal heißen Wasserdampf einzuführen. Dieser heiße Wasserdampf vermischt sich mit -.- dem verdampften Brennstoff und trägt zu einer besseren Verbrennung bei. Zur Erzeugung des heißen Wasserdampfes hat es sich als ratsam erwiesen, das Wasser vorher durch Teile der Abgasleitung zu führen, so daß die Abgaswärme zur Erhitzung des Wassers benutzt wird. Kurz vor dem Ein¬ dringen des Wasserdampfes in den Verdampfungsräum wird das heiße Wasser über eine Drosselstrecke geführt, so daß danach entspannter heißer Wasserdampf in den Verdamp- fungsräum gelangt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Verdampfungsräum von einem Speicherraum ummantelt, welcher über Öffnungen mit dem Brennraum in Verbindung steht. Diese Öffnungen sind durch entsprechende Ventile verschließbar. Ebenfalls zum Zeitpunkt des höchsten Druckes bzw. der höchsten Temperatur wird dieses Ventil geöffnet, so daß heiße Abgase in den Speicherraum gelangen können und so zu einer Erwärmung des Verdampfungsraumgehäuses beitragen. Sobald diese Gase abgekühlt sind, werden sie über das Ventil wieder in den Brennraum entlassen, bevor der Speicherraum neu mit heißen Abgasen gefüllt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung des Druckverlaufes in einem Brennraum eines Motorzylinders sowie in einem erfindungsgemäßen Verdampf ngsräum;

Fig. 2 eine diagrammartige Darstellung der Massen- und Druckverteilung der Verbrennungsluft bzw. der Verteilung und Massendurchflußrate der Verbrennungs¬ luft zwischen einem Brennraum, einem Verdampfungs¬ raum und einem Speicherraum in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teilbereiches eines Motorzylinders mit einer Vorrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in einen Verbrennungs- räum;

Fig. weitere Ausführungsbeispiele von Darstellungen 4 - 8 entsprechend Figur 3;

Fig. 9 eine Diagrammdarstellung des voraussichtlichen

Druckverlaufes bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. verschiedene Ausführungsformen von erfindungsge- 10-13 mäßen Vorrichtungen zum Einbringen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum eines Motorzylinders;

Fig. 14 ein Diagramm zur Steuerung der Tätigkeit zwischen Verdampfungsraum und Brennraum;

Fig. weitere Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen

15-18 zum Einbringen von Kraftstoff in einen Brennraum.

In den Figuren 3 bis 8 ist der Teilbereich eines Motor- zylinders gezeigt, wobei mit 1 ein Zylinder angedeutet ist. In diesem Zylinder gleitet ein Kolben 2, wobei je nach Stellung des Kolbens 2 ein variabler Brennraum 3 gebildet wird.

Diesem Brennraum 3 ist wiederum eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen von Kraftstoff zugeordnet, wobei es sich gemäß den Figuren 3 bis 6 um eine Einspritz¬ düse 8 handelt, während gemäß den Figuren 7 und 8 zwischen einer Einspritzdüse 7 und dem Brennraum 3 noch ein Ver- dampfungsraum 11 bzw. eine Vorkammer 10 eingeschaltet ist.

Mit 4 ist ein Frischluftstrom angedeutet, welcher beim Ansaugen des Kolbens 2 in den Brennraum 3 gelangt und beim Verdichten in einen Luftspeicherraum 5 eingebracht wird.

In Figur 8 ist ferner eine Glühkerze 6 der Vorkammer 10 zugeordnet. Eine eigentliche Zündkerze, welche die Zündung des entsprechenden Kraftstoffgemisches im Brennraum 3 bewirkt, ist nicht näher dargestellt.

Vom Luftspeicherraum 5 führen gemäß den Figuren 3, 7 und 8 Einstrδmkanäle zur Einspritzdüse 8 bzw. in den Verdamp- fungsraum 11 bzw. die Vorkammer 10. Zum Brennraum 3 hin ist dagegen der Luftspeicherraum 5 durch ein entsprechendes Einweg- Durchflußventil 17 verschlossen. Ein weiteres Ausblasventil 12 befindet sich zwischen dem Verdampfungsraum 11 und dem Brennraum 3.

Grundlegend zur Erläuterung des vorliegenden erfindungs¬ gemäßen Verfahrens ist der Druckverlauf der Gase in einem Brennraum, wie dies in Figur 1 mit der Kurve A dargestellt ist. Im Kurbelwellenwinkelbereich von 0° bis 180° findet der Saughub, im Winkelbereich von 180° bis 360° der Ver¬ dichtungshub, im Winkelbereich von 360° bis 540° der Ar¬ beitshub und im Winkelbereich von 540° bis 720° der Aus¬ schubhub statt. Beim Verdichtungshub steigt der Druck an. Kurz vor 360° erfolgt die Zündung, wobei nochmals durch die explosionsartige Verbrennung des Kraftstoffes im Brennraum der Druck erheblich zunimmt und nach Durch- laufen eines Maximums infolge der Bewegung des Kolbens nach unten und damit die Vergrößerung des Brennraumes 3 wieder abnimmt. Beim Ausschieben des Abgases zwischen 540° und 720° ist der Druck relativ niedrig.

In den Figuren 3 bis 6 und 8 ist ein sogenanntes "Direkt"- Verfahren gezeigt, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch direkt in den Brennraum 3 eingespritzt wird. Während des Saughubes strömt Frischluft in den Zylinder 1 ein, welche dann im Verdichtungshub des Kolbens 2 komprimiert wird. Gegen Ende des Verdichtungshubes wird der Kraftstoff in Form eines vordosierten Strahles eingespritzt. Gemäß Figur 1, Kurve A ist der maximale Druck im Brennraum 3 kurz nach Einsetzen der Verbrennung gegeben. In diesem Augenblick wird im Teilbereich von einem Punkt b bis zu einem Punkt c der Kurve A ein sehr geringer Teil der Frischluft außerhalb des Brennraumes 3 bzw. der Verbrennungszone des einge¬ spritzten Strahles in einen Luftspeicherraum 5 eingedrückt, wie dies durch die entsprechenden Pfeile angedeutet ist. In dem Speicherraum 5 steigt dann der Druck gemäß den Kurven B, C und D in Figur 1 an. Anschließend soll in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel diese gespeicherte Luft mit dem einzubringenden Kraftstoff vermischt werden. Dies geschieht gegen Ende des Verdichtungshubes etwa bei dem mit g gekennzeichneten Punkt.

Die gespeicherte Luft strömt in die Einspritzdüse 8 bzw. den Verdampfungsraum 11 bzw. die Vorkammer 10. Dort ver¬ mischt sie sich mit dem komprimierten, auszublasenden Kraftstoff. Be.im Ausströmen der Luft aus dem Speicherraum sinkt selbstverständlich der Druck in dem Luftspeicher¬ raum 5 ab, wobei die Höhe des Druckes in dem Speicherraum 5 von dem maximalen Druck im Zylinder wiederum abhängig ist.

Nach Ablauf des Arbeits- und Ausschubhubes wird erneut

Frischluft angesaugt und im Verdichtungshub komprimiert.

Die Kurve B deutet den Druckverlauf im Speicherraum 5 bei Vollast im "Direkf'-Verfahren an, die Kurve C bei Teillast und die Kurve D ebenfalls bei Vollast im "Direkf'- Verfahren, jedoch bei langsamer Entleerung.

Demgemäß ist der Druck in dem Speicherräum 5 bei Vollast nach Kurve B höher als bei Teillast nach Kurve C. Nach Kurve D läuft die Luftzufuhr zur Einspritzdüse kontinuier¬ lich und der Druck sinkt laufend ab.

Entsprechend dem "Direkt"-Verfahren gemäß den Figuren 3 bis 6 bildet sich so vor dem Eintritt in den Brennraum 3 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch und bei dem Ausführungs¬ beispiel gemäß Figur 8 ein Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch.

Beim Eintritt in den Brennraum 3 erreicht das Gemisch die kritische Strömungsgeschwindigkeit, wodurch das Gemisch in sehr feine, in der Verbrennungsluft homogen verteilte

Kraftstofftropfen übergeht. Der mittlere Tropfendurchmesser ist, wie dies für die Schallzerstäubung bekannt ist, klei¬ ner als 10 Mikrometer. Es wird eine Wolke aus sehr feinen, durch Luft voneinander getrennten Tropfen erzeugt. Dieser Zustand verhindert eine Kollision und Wiedervereinigung der Tropfen und führt zu einer sehr schnellen Verbrennung.

Der wolkenfδrmig aus der Einspritzdüse 8 ausströmende Gemischstrahl verursacht eine Zirkulationsströmung der komprimierten Luft im Brennraum 3. Dadurch wird bei Voll¬ last die gesamte Luft von der Verbrennung erfaßt und so ein niedriges Luftverhältnis zugelassen, welches knapp über 1 liegt. Dies ergibt eine höhere Leistung pro Liter, insbesondere wenn das Verfahren bei Dieselmotoren mit Dieselkraftstoff Anwendung findet.

Dadurch, daß der Strahl der Einspritzdüse 8 ein größeres Volumen besitzt und aus fein zerstäubten, nebeiförmig verteilten Tropfen besteht, wird nach Austritt des Strahls eine starke Verwirbelung im Brennraum 3 erzeugt. Der Brenn¬ raum 3 wird vor dem Verbrennen mit dem Kraftstoffnebel gefüllt. Die Verbrennung geht rasch voran, wesentlich schneller als bei den bekannten Verfahren zum Verbrennen von Dieselkraftstoff. Der entsprechende Vorgang ist in dem Diagramm nach Figur 9 dargestellt. Die Kurven E, F und G zeigen den Verbrennungskreisprozeß der Direkt-Ein- spritzung und des Vorkammerverfahrens. Die Kurve H stellt dagegen den zu erwartenden Verlauf nach dem erfindungsge¬ mäßen Verfahren dar.

Im übrigen wird jeder Tropfen des Kraftstoffes von seiner Verbrennungsluft eingehüllt, so daß im Moment der Ver¬ brennung jeder Tropfen unabhängig von der Last ein örtliches Luftverhältnis von größer als 1 besitzt. Dadurch wird die Rußbildung vermindert und die Abgasqualität verbessert. In bekannten Dieselmotoren findet dagegen eine Verbrennung bei einem Luftverhältnis von kleiner als 1 statt.

Das Verfahren führt außerdem bereits in der Düse 8 zu einer Vorwärmung des Kraftstoffes, ergibt eine höhere Zündwilligkeit und ermöglicht die Verbrennung von Kraft- Stoffen niedriger Cetanzahl. Die Verbrennung läuft schneller

ab, wobei gemäß Figur 9 mit einer höheren thermischen Leistung zu rechnen ist.

Es ist zu beachten, daß die "kritische" Strömung für zwei- phasige Gemische wesentlich niedrigere Drücke benötigt als für die bekannten einphasigen Systeme. Daher können die später bei den Figuren 10 bis 13 beschriebenen Ausfüh¬ rungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei niedrige¬ ren Drücken betrieben werden, was zur Vereinfachung des gesamten Aufbaus des Kraftstoffeinspritzsystemes beiträgt. .

Wie durch die Pfeile in den Figuren 3 bis 8 angedeutet, fließt zu Beginn der Verbrennung und bei maximalem Druck Frischluft von außerhalb der Verbrennungszone in den Luft- speicherraum 5 und wird dort gespeichert. Somit bleibt die Luftmenge bei der Verbrennung gleich. Es findet lediglich eine Verschiebung der zur Zerstäubung notwendigen Luftmenge zum nachfolgenden Verbrennungskreislauf hin und insbesondere im Vorkammerverfahren gemäß Figur 8 eine Verschiebung der Verbrennungsfront in Bewegungsrichtung statt. Diese Art der Frischluftverschiebung steigert die Homogenität und beschleunigt die Verbrennung. Durch Anordnung des Luftspeicherraumes 5 in unmittelbarer Nähe der Abgase kann die gespeicherte Frischluft erhit.zt werden. De ent- sprechend steigt der Druck im Speicherraum 5 an, was für die zweiphasige Zerstäubung von zusätzlichem Vorteil ist.

Eine wesentliche Verbesserung ist allerdings durch das sogenannte "Indirekt"-Verfahren zu erreichen, welches in Figur 7 schematisch angedeutet ist. Dort mündet die eigentliche Einspritzdüse 7 in einen der Vorkammer 10 ähnlichen geschlossenen Verdampfungsräum 11, in welchem der dosiert zugeführte Kraftstoff verdampft wird, bevor er in den Brennraum 3 gelangt. Die zeitlichen Abläufe des Druckes in diesem "Indirekt''-Verfahren sind in Figur 1

ebenfalls über den jeweiligen Kurbelwellenwinkel aufge¬ tragen, wobei die Kurven I, K und L den Druck im Verdamp¬ fungsraum 11 darstellen.

Das Diagramm unterhalb der Kurbelwellenwinkelangäbe zeigt die Kurven M, N, 0 und P, aus denen zu entnehmen ist, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Düse 7 in den Verdampfungsraum 11 zu einem Zeitpunkt a eingespritzt wird, in welchem der entsprechende Kolben 2 gemäß der Kurve A gerade den Arbeitshub durchläuft. Bis zum Ende des nächsten Verdichtungshubes des entsprechenden Kolbens hat der dosierte und zerstäubte Kraftstoff genügend Zeit, um in dem Verdampfungsraum 11 zu verdampfen, wodurch der Gasdruck im Verdampfungsraum 11 entsprechend den Kurven I, K und L erheblich ansteigt.

Der Einspritzzeitpunkt a wird deshalb so eingestellt, daß der Kraftstoff im Verdampfungsräum 11 total verdampft ist. Da diese verfügbare Zeit sich über mehr als 3 Kolben- hübe ausdehnt, ist es nicht notwendig, den Einspritzzeit¬ punkt a dem Drehzahl- und Lastverhältnis anzupassen.

Am Ende des Verdichtungshubes öffnet das Ausblasventil 12 und das gasförmige Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Verdampfungsraum 11 strömt schlagartig in den Brennraum aus. Ein durch die Eigenschaft des Verbrennungskreislaufes eines Dieselmotors bedingtes Ergebnis ist, daß sich der Gegendruck der Frischluft in dem Zylinder zu dem Zeitpunkt g der Kraftstoffdampfausströmung aus dem Verdampfungsräum 11 kaum ändert und daher auf die dosierte Kraftstoffmenge keinen Einfluß hat. Wie im übrigen das Ausblasventil 12 ausgestaltet ist, soll von nebengeordneter Bedeutung sein. Beispielsweise ist eine elektromagnetische Verstellung eines Nadelventils oder ein mechanisch über die Nocken- wellendrehzahl angetriebener Schieber denkbar. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind später beschrieben.

1 Im Brennraum 3 vermischt sich das gasförmige Kraftstoff- Luft-Gemisch mit der komprimierten Frischluft und bildet vor dem Verbrennen ein in der Verbrennungszone homogenes Gemisch, welches schneller und vollkommener als in den

5 bekannten Verfahren verbrennt. Dadurch wird die Abgas¬ qualität wesentlich verbessert..und die Rußbildung weitest- gehend verhindert. Dadurch, daß der Kraftstoff schneller verbrennt (siehe Kurve H in Figur 9) , werden höhere ^' Drücke, geringere KühlungsVerluste und höhere Leis _. tung erreicht. 10 Dennoch sind, wie bereits erwähnt, die erforderlichen

Einspritzdrücke niedriger und erfordern hinsichtlich des -. Einspritzzeitpunktes (a in Figur 1) keine genaue Einstel¬ lung. Die Verdampfungswärme wird durch Kühlung der Brennwand entzogen und nicht, wie üblich, der Verbrennungswärme.

15

Prinzipiell ist es möglich, dieses "Indirekt"'-Verfahren auch ohne Luftbeteiligung und nur durch Verdampfung des Kraftstoffes auszuführen, wie dies noch später beschrieben wird.

ΣΏ:

Der Druckverlauf im Luf speicherraum 5 ist im übrigen in Figur 1 durch die Kurven M, N und 0 dargestellt. Durch den Druckanstieg im Brennraum 3 strömt Frischluft in den Speicherraum 5. ein und wird dort gespeichert. Dadurch

25 steigt im Zeitraum b bis c der Druck im Speicherraum 5. Dieser Anstieg ist vom maximalen Druck des Verbrennungs¬ raumes abhängig. Daher ist der Druckanstieg im Speicherraum 5 bei niedriger Last gemäß der Kurve 0 in Figur 1 niedriger als bei Vollast entsprechend den Kurven M und N. In der g _j Kurve M liegen die Punkte a und c zusammen. Dabei stellt Punkt a den frühest möglichen Einspritzzeitpunkt dar.

Der Massenstrom zwischen dem Speicherraum 5, dem Brennraum 3 und dem Verdampfungsraum 11 im "Indirekt"'-Verfahren gg ist in Figur 2 für drei Verbrennungskreisprozesse angegeben.

Bei einer NichtVermischung der Luft im Speicherraum 5 wird die gerade in den Speicherraum einströmende Frischluft zur Zerstäubung des Kraftstoffes mittels der Düse 7 im nächsten Kreisprozeß verwendet. Das erzeugte Kraftstoff- Luft-Gemisch nimmt nach seiner Verdampfung an der Verbren¬ nung im übernächsten Kreisprozeß teil.

Der Luftspeicherraum 5 kann beliebig ausgestaltet sein. Gemäß Figur 3 ist er um die Düse 8 vorgesehen. Bei den Figuren 4 bis 6 befindet er sich in der Düse selbst, nach den Figuren 7 und 8 ist er ein von der Düse getrennter Raum.

Die sogenannten zweiphasigen Einspritzdüsen unterscheiden sich von den bekannten Kraftstoffeinsprit.zdüsen durch die Luftströmung in der Düse. In den Figuren 10 bis 13 sind Querschnitte dieser Düsen zumindest teilweise darge¬ stellt. Gemäß Figur 10 wird hier das Ausblasventil 12 von einer Düsennadel 14 gebildet. Die Luft wird innerhalb der Düsennadel -14 in einem Kanal 20 herangeführt und strömt durch Verschieben einer Scheibe 19 beim Anheben der Düsen¬ nadel 14 aus. Der Kraftstoff wird neben der Düsennadel 14 im Zulaufkanal 15 herangeführt.

Auch bei der Figur 11 dient eine Düsennadel 14 zur Her¬ stellung des Ausblasventils. Die Zuführung von Luft erfolgt hier durch separate Lufteinströmkanäle 18.

In Figur 12 dagegen ist ein Speicherraum 13 als Ringkanal um den Zulaufkanal 15 herum angeordnet. Einerseits steht er über Lufteinstrδmδffnungen 16 mit dem Brennraum 3 in Verbindung, andererseits besitzt er entsprechende Einstrδm- kanäle 9 und 18 zum Zulaufkanal 15 bzw. einem dem Ausblas¬ ventil vorgeschalteten Düsenraum.

Sowohl der Speicherraum 13 in Figur 12 wie auch die Ein¬ strömkanäle 9 in Figur 13 sind durch entsprechende Ventil¬ elemente verschließbar.

Der von der Nadel 14 im Verdampfungsräum 11 eingeschlossene Kraftstoff enthält vor und nach der Einspritzzeit eine Menge Luft. Nur der über den Zulauf anal 15 erneut zuge- - führte Kraftstoff beinhaltet während der Einspritzzeit keine Luft, zieht dagegen bei seiner beschleunigten Strömung Luft erst aus dem Speicherraum 5 bzw. 13 mit sich. Diese Anordnung verhindert, daß am Ende des Einspritzvorganges -- an der Düse Tropfen hängen bleiben.

Dadurch, daß das Volumen der einzuspritzenden Kraftstoff- menge im Verhältnis zur Luftmenge im Verbrennungsraum nur einige Promill beträgt, ist die notwendige Luftmenge zur zweiphasigen Zerstäubung sehr gering.

Ist jedoch mit der Anwendung des Verfahrens eine starke " Verwirbelung und Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Ge¬ misches beabsichtigt, so muß das Volumen des Speicherraums 5 bzw. 13 dementsprechend bei der Auslegung größer gewählt werden.

In den Figuren 15 bis 18 sind besonders bevorzugte Aus¬ führungsbeispiele der Vorrichtung zum Einbringen von Kraft¬ stoff in den Zylinder eines Motors gezeigt:

Die Vorrichtung Rl gemäß Figur 15 weist ein Einspritzge- häuse 23 auf, welches unter Einschaltung einer entsprechen¬ den Ringdichtung 35 mit einem Verdampfungsgehäuse 24 ver¬ bunden ist. Die Düsennadel 14 durchsetzt sowohl das Ein¬ spritzgehäuse 23 wie auch den Verdampfungsräum 11 und bildet mit einer Spitze 36, welche eine Ausblasδffnung 37 verschließt, das Ausblasventil 12.

Im Bereich des Einspritzgehäuses 23 ist die Düsennadel

14 von einer Hülse 22 umfangen, mittels welcher ein zweites Ventil 26 ausgebildet wird. Hierzu besitzt die Hülse 22 eine dem Verdampfungsräum 11 zugewandte, sich verjüngende, konische Abschrägung 38, welche einem entsprechenden Trich¬ ter 39, der in eine Durchgangsbohrung 40 übergeht, angepaßt ist. Zwischen Trichter 39 und Durchgangsbohrung 40 befindet sich eine Steuerkante 41, welche beim Verschieben der Düsennadel 14 in Richtung x von Einspritznuten 28 in einem Nadelkolben 21 überfahren wird. Diese Nuten enden einerseits im Ve dampfungsräum 11 in Prallnuten 33, andererseits =.- stellen sie beim Verschieben der Düsennadel 14 in Richtung x eine Verbindung zwischen dem Verdampfungsraum 11 und einer Ringkammer 29 dar, welche zum Sammeln von über eine entsprechende Leitung 42 herbeigeführten, dosierten flüssi¬ gen Kraftstoff dient.

Paßungenauigkeiten zwischen dem Ausblasventil 12 und dem Ventil 26 werden im übrigen dadurch ausgeglichen, daß sich die Hülse 22 über entsprechende Druckfedern 31 gegen einen Nadelschaft 43 abstützt. Die Druckfedern 31 können Teller- oder Schraubenfedern sein.

Das Verfahren dieser sogenannten geschlossenen Verdampfung besteht in folgendem:

Dosierter Kraftstoff gelangt über die Leitung 42 in die Ringkammer 29. Infolge einer weiteren Hülsenabschrägung 44 wird durch das Einbringen des Kraftstoffes in die Ring- kammer 29 ein Druck auf die Hülse 22 in Richtung x ausgeübt, der wiederum auf den Nadelschaft 43 übertragen wird. Hier¬ durch verschiebt sich die Düsennadel 14 zusammen mit der Hülse 22 in Richtung x, so daß die Nadelspitze 36 die Ausblasöffnung 27 freimacht. Hierdurch kann der im vorange- gangenen Kreisprozeß in den Verdampfungsräum eingespritzte

und innerhalb dieses Kreisprozeßzeitraumes in dem Verdamp¬ fungsraum 11 verdampfte Kraftstoff unter hohem Druck in den Brennraum 3 strahlenförmig ausströmen und wird nach einem kurzen Zündverzug verbrannt. Dieser Zündverzug ist wesentlich kürzer als bei der bekannten herkömmlichen

Einspritzung von flüssigem Kraftstoff, insbesondere von Dieselkraftstoff in DieselVerbrennungsmotoren.

Beim Verschieben der Düsennadel 14 in Richtung x erfolgt gleichzeitig ein Abheben der Hülse 22 von dem trichter¬ förmigen Ventilsitz 39 in dem Einspritzgehäuse 23. Da -.- ferner die Einspritznuten 28 die Steuerkante 41 dieses Sitzventils 26 überfahren, wird eine Verbindung zwischen Verdampfungsraum 11 und Ringkammer 29 hergestellt, so daß dosierter flüssiger Kraftstoff in Form von Strahlen in den Verdampfungsräum 11 strömen kann und dort an der Wand einen Film bildet. Durch axiale Verschiebung der Einspritznuten 28 in dem Nadelkolben 21 kann der Beginn der Einspritzung gegenüber dem Ausblasvorgang um einige Kurbelwellenwinkel verzögert werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Durch das Einströmen von dosiertem Kraftstoff in den Ver¬ dampfungsraum und durch dessen Verdampfung entsteht ein Druck in dem Verdampfungsraum 11, welcher wesentlich höher ist als der im Brennraum herrschende maximale Gasdruck. Wird dann die Ausblasöffnung 27 geöffnet, so dringt der verdampfte Kraftstoff sehr schnell in den Brennraum 3 ein, so daß sich der Druck in dem Verdampfungsräum 11 in etwa dem Druck im Brennraum 3 angleicht.

Je nach Art des Motoraufbaus und des eigentlichen Ver¬ brennungsverfahrens hat es sich bei diesem vereinfachten Ausführungsbeispiel erwiesen, daß die mittlere Gastemperatur des Kraftstoffes im Verdampfungsräum 11 nicht ausreichend

hoch ist, um eine Verdampfung des Kraftstoffes bei diesen hohen Druckverhältnissen zu ermöglichen. Zudem ist eine Zufuhr von zusätzlicher Verdampfungswärme nur auf den Arbeitshub begrenzt. Während des Ausschubhubes haben die Gase im Brennraum 3 durch ihre Entspannung zu niedrige

Temperaturen und zu niedrige Wärmeübergangskoeffizienten, so daß keine nennenswerte Wärmeübertragung auf das Ver¬ dampfungsgehäuse bzw. den Verdampfungsraum 11 stattfinden kann.

Diesem Nachteil hilft das Ausführungsbeispiel R2 gemäß ■-■ Figur 16 ab. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Verdampfungsraum 11 bzw. das Verdampfungsgehäuse 24 von dem aus Figur 12 bekannten Speicherraum 13 ummantelt. Dieser Speicherraum 13 besitzt zum Brennraum 3 hin eine Öffnung 45, welche in der gezeigten Gebrauchslage von dem Kegel 46 eines Sitzventils 47 verschlossen ist. Ein Öffnen der Öffnung 45 erfolgt über eine nur schematisch angedeutete Steuerung 48, wobei über eine Ventilstange 49 der Kegel 46 angehoben wird.

Bei dieser Vorrichtung R2 wird kurz nach Beginn des Ver¬ dichtungshubes die Öffnung 45 des Speicherraumes 13 zum Brennraum 3 hin kurz geöffnet, so daß die unter hohem Druck im Speicherraum 13 noch vorhandenen Gase, denen jedoch bereits ein Großteil ihrer Wärme vom Verdampfungs¬ gehäuse 24 entzogen wurde, aus dem Speicherraum 13 in den Brennraum 3 ausströmen können. Danach wird bis zum Beginn der Verbrennung die Öffnung 45 geschlossen gehalten.

Wie oben beschrieben, wird gegen Ende des Verdichtungs¬ hubes durch ein Verschieben der Düsennadel 14 das Ausblas¬ ventil 12 geöffnet. Das Ausblasen des Kraftstoffdampfes aus dem Verdampfungsräum 11 in den Brennraum 3 beginnt. Gleichzeitig oder kurz danach beginnt das Einspritzen von dosiertem flüssigen Kraftstoff in den Verdampfungsräum 11.

Im oberen Totpunkt des Kolbens 2 wird der Speicherraum

13 durch Öffnen des Sitzventils 47 geöffnet, so daß heiße Gase aus dem Brennraum 3 unter hohem Druck in den Speicher¬ raum 13 einströmen können. In diesem Speicherraum 13 ver- bleiben diese heißen Gase nach dem sofortigen Schließen der Öffnung 45, welches kurz nach Ablauf des maximalen Druckes in dem Brennraum 3 geschieht, bis zum Beginn des Verdichtungshubes des nächsten Kreisprozesses.

Somit erfolgt hier die Füllung des Speicherraumes 13 in einem fortgeschrittenen Stadium der Verbrennung, wobei die heißen Gase hauptsächlich aus Abgasen bestehen. Somit besteht die Aufgabe des Speicherraumes 13 nur in einer Verschiebung eines Teils der Wärmeenergie aus der Verbren- nung bis zum Beginn der Verbrennung des nächsten Kreis¬ prozesses. Dennoch bewirken die aus dem ßpeicherraum 13 freigelassenen Abgase bei der nachfolgenden Verbrennung eine Korrektur des ansonsten sehr kurze gewordenen Zünd¬ verzuges und einen größeren Zeitraum zum homogenen Vertei- len vor der Verbrennung. Die Rußbildung der Abgase bewirkt auch eine Herabsetzung der Flammentemperatur und dadurch eine Verminderung der Stickoxide in den Abgasen.

Die Wärmeübertragung aus dem Speicherraum 13 erfolgt über das Verdampfungsgehäuse 24, wodurch sich auch eine Umwand¬ lung des flüssigen Kraftstoffes zu Dampf im überkritischen Bereich vollzieht und eine Verkokung nicht stattfinden kann.

Bei diesem Verfahren werden von den herkömmlichen Einspritz¬ düsen bekannte Nachteile ausgeschaltet, wie z. B. Einfluß der Düsenlochänderung durch Alterung auf die Zerstäubungs¬ qualität, Geometrie des Einspritzstrahles, Rußablagerung, Verkokung, Trompetenbildung, Erfordernis von zu hohen Zerstäubungsdrücken (bis 1.500 bar), Ölfilmverdünnung mit flüssigem Kraftstoff usw..

Durch eine weitere bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung

R3 entsprechend Figur 17 erfolgt eine sogenannte geschlosse¬ ne Verdampfung mit Abgasrückführung. Wie oben beschrieben, wird zum Ausblasen des Kraftstoffdampf s aus dem Verdamp- fungsraum 11 die Düsennadel durch einen Anstieg des Druckes in der Ringkammer 29 angehoben, indem die Hülse 22 die Düsennadel 14 gegen den Druck einer nicht näher gezeigten Feder bewegt. Die Ausblasδffnung 27 wird freigegeben und ein Gemisch aus Kraftstoffdampf und Abgasen strömt aus dem Verdampfungsräum 11 in den Brennraum 3. Gleichzeitig oder kurz danach beginnt die erneute Einspritzung von dosiertem flüssigen Kraftstoff in den Verdampfungsraum 11.

Während des Ausblasens haben die Gase im Verdampf ngsräum stets die gleiche Zusammensetzung. Nur der Gasdruck nimmt im Verdampfungsräum 11 infolge der Entleerung ab. Am Ende des Ausblasens gleicht sich der Druck im Verdampfungsräum 11 demjenigen im Brennraum 3 an. Nunmehr schließt das Ausblasventil 12 durch Rückführung der Düsennadel 14. Da jetzt die Verbrennung im Brennraum 3 beginnt, steigt der Druck im Brennraum 3 stark an, so daß er höher ist als der Druck im Verdampfungsraum 11. Aus diesem Grund öffnet sich ein nur schematisch angedeutetes Ventil 50, so daß heiße Gase aus dem Brennraum 3 in den Verdampfungs- . räum 11 gelangen können. Diese heißen Gase sind Produkte der Verbrennung im Brennraum 3 und bestehen daher haupt¬ sächlich aus Abgasen. Diese heißen Abgase strömen solange in den Verdampfungsraum 11 hinein bis wiederum ein Druckaus¬ gleich zwischen Brennraum 3 und Verdampfungsraum 11 stattge- funden hat, wonach das Ventil 50 schließt. Somit ist das Schließen des Ventils erst nach Ablauf des maximalen Gas¬ druckes im Brennraum 3 im Laufe des Arbeitshubes möglich. Daher haben auch die zum Verdampfungsraum 11 geführten Abgase einen Druck und eine Temperatur, welche gleich dem maximalen Druck und der maximalen Temperatur im Brenn-

räum 3 ist. Entsprechend muß diese Temperatur zwischen der Flammentemperatur und der mittleren Gastemperatur im Brennraum 3 zu diesem Zeitpunkt liegen.

Bis zum nächsten Ausblasen im nächsten Verbrennungsprozeß bleibt der Verdampfungsraum 11 hermetisch geschlossen. Dieser Zeitraum ist ausreichend, um den flüssigen Kraftstoff durch die Wärme der heißen, rückgeführten Gase zu verdamp¬ fen, wodurch wiederum der Druck in dem Verdampfungsraum soweit erhöht wird, daß das Gasgemisch aus dem Dampf des dosierten Kraftstoffes und den rückgeführten Abgasen in - der vorgesehenen Ausblaszeit in den Brennraum 3 befördert werden kann.

Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 15 und 16 ist hier die Verdampfungstemperatur des Kraft¬ stoffes wesentlich niedriger und dementsprechend der Tempe¬ raturunterschied für den Wärmetransport größer. Die Wärme¬ belastung sowohl des flüssigen Kraftstoffes als auch des Verdampfungsgehäuses 24 ist niedriger. Die rückgeführten

Abgase wirken als eine Art Verdünnungsgas und sorgen daher für eine bessere Verteilung des Kraftstoffdampfes. Im Vergleich zu herkömmlichen Abgasrückführungen haben diese Abgase ein höheres Energiepotential, erfordern keinen technischen Aufwand und besitzen einen höheren Wirkungsgrad, da sie nur am gewünschten Ort vorhanden sind. Sie beein¬ trächtigen keinesfalls den Füllgrad des Brennraumes oder die Leistung des Zylinders.

^In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung

R4 gemäß Figur 18 ist eine geschlossene Verdampfung von Kraftstoff mit WasserdampfZuführung gezeigt. Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 17 durch die Abgas¬ rückführung ein Teil der Wärme aus der Verbrennung in dem laufenden Kreisprozeß zur Verdampfung des flüssigen

Kraftstoffes vor der nächsten Verbrennung eingesetzt wird und die zurückgeführten Abgase als Druckgas zum Ausblasen des verdampften Kraftstoffes in dem nächsten Verbrennungs¬ zyklus benutzt werden, kann zu diesem Zwecke auch ein anderes inertes Gas Anwendung finden, welches unter hohem Druck in den Verdampfungsraum 11 eingefüllt wird. Damit die notwendigen Gasmengen gering gehalten werden und damit das Verfahren wirtschaftlich wird, sollte dieses inerte Gas ein niedriges Molekulargewicht haben. Die Anwendung von Wasser bietet dabei die zusätzliche Möglichkeit, die Wärmerückgewinnung aus den Abgasen zu verwirklichen.

Erfindungsgemäß wird Wasser von einer nicht gezeigten Hochdruckpumpe über eine Leitung den einzelnen Vorrichtungen R4 zugeführt. Diese Leitung kann bevorzugt in einem Abgas¬ krümmer (d. h. an der heißesten Stelle außerhalb eines Zylinders) verlegt sein, so daß das Wasser auf die Abgas¬ temperatur erhitzt wird. Danach gelangt das Wasser in einen Kanal 51 innerhalb des Einspritzgehäuses 23 und strömt kontinuierlich über eine Drosselstrecke 52. Nach diesere Drosselstrecke 52 wird das hocherhitzte Wasser durch Entspannung in Wasserdampf umgewandelt und gelangt über einen Einfüllstutzen 53 in den Verdampf ngsräum 11.

Wie bereits oben zu den anderen Verfahren beschrieben, wird zunächst das Ausblasventil 12 geöffnet. Hierdurch strömt dampfförmiges Kraftstoff-Wasser-Gemisch solange aus dem Verdampfungsraum 11 bis der Verdampfungsraum 11 sich bezüglich seines Innendruckes demjenigen des Brenn- raumes 3 angeglichen hat. Gleichzeitig oder kurz danach erfolgt ein Einspritzen von dosiertem Kraftstoff in den Verdampfungsraum 11. Am Ende dieser Einspritzung sind sowohl Ausblasventil 12 wie auch Ventil 26 wieder geschlos¬ sen. Allerdings bleibt der Anschluß an den Kanal 51 zur Zuführung von Wasserdampf geöffnet, so daß sich dieser

1 Wasserdampf in dem Verdampfungsraum 11 mit dem verdampften Kraftstoff vermischen kann. Ähnlich wie bei den Abgas¬ rückführungen bewirkt die Wasserdampfzufuhr zum Verdamp¬ fungsraum 11 eine Senkung der Verdampfungstemperatur des

5 Kraftstoffes. ^' Der vorhandene Temperaturunterschied reicht dann aus, um die gesamte Kraftstoff-Dosis zu verdampfen.

Auch bei diesem Verfahren bewirkt die Zuführung von Wasser¬ dampf eine Korrektur des ansonsten stark reduzierten Zünd- 0 zuges und ergibt eine bessere Verteilung des Kraftstoff¬ dampfes .durch Verdünnung mit dem Wasserdampf. Hierdurch - ^■ wird die Rußbildung zusätzlich reduziert. Im Vergleich zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen werden hier keine Ventile oder Speicherräume benötigt. 5

Die entsprechenden Kurvenverläufe sind in Figur 14 darge¬ stellt. Mit A wiederum ist der Druckverlauf im Brennraum 3 gekennzeichnet. P ist der Druckverlauf im Verdampfungs¬ raum 11 der Ausführungsbeispiele Rl und R2, Q derjenige 0 im Verdampfungsraum 11 des Ausführungsbeispiels R3 und

R derjenige im Verdampfungsraum 11 des Ausführungsbeispiels R4. Mit S ist der Druckverlauf im Speicherraum 13 des Ausführungsbeispiels R2 angedeutet. Im unteren Diagramm zeigt die Kurve T den Temperaturverlauf im Speicherraum

25 13 von R2, während die Kurven U und V die Wärmeübertragungs¬ rate im Verdampfungsräum 11 der Ausführungsbeispiele Rl und R2 darstellt.

Hervorzuheben ist, daß durch den Einbau der erfindungs- 30. gemäßen Vorrichtung auch der Kaltstart des Motors wesentlich erleichtert ist und zudem auf ein Vorglühen und damit auf einen Einbau von Glühkerzen verzichtet werden kann.

Bekanntermaßen ist beim Kaltstart kein Kraftstoffdampf 35 unter hohem Druck verfügbar. D. h. beim Öffnen des Ausblas-

ventils 12 während dem ersten Ausblasen beim Kaltstart fließt durch die Ausblasöffnung 27 Frischluft in den Ver¬ dampfungsraum 11 hinein. Durch Drosselung dieser Luft beim Einströmen durch die Ausblasδffnung 27 in den ansonsten geschlossenen Verdampfungsraum 11 steigt die Temperatur der Frischluft an und wird höher als die Lufttemperatur im Brennraum 3. Diese erwärmte Luft bleibt zusammen mit dem eingespritzten dosierten Kraftstoff einen Kreislauf lang in dem Verdampfungsräum 11 eingeschlossen, wobei eine Verbrennung dieses Gemisches stattfindet. Diese Ver¬ brennung in dem Verdampfungsräum 11 bei der ersten Umdrehung der Kurbelwelle sorgt durch die dadurch entstehende Ver¬ brennungswärme für die Verdampfung des restlichen Kraft- stoffanteils, für eine Anhebung des Gasdruckes in dem Verdampfungsraum 11 auf den erforderlichen Wert und führt eine Erwärmung des Verdampfungsgehäuses 24 auf den Wert bei normalem Folgebetrieb. Nach dieser Umdrehung hat somit die erfindungsgemäße Vorrichtung samt Verdampfungsräum 11 einen Zustand wie bei Normalbetrieb erreicht.