AT511872A1 - Hubkolben-Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Hubkolben-Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Brennkraftmaschine Download PDF

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AT511872A1 ATA963/2012A AT9632012A AT511872A1 AT 511872 A1 AT511872 A1 AT 511872A1 AT 9632012 A AT9632012 A AT 9632012A AT 511872 A1 AT511872 A1 AT 511872A1
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Abstract

Hubkolben-Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, welche nach dem Dieselprozesses arbeitet und wenigstens einen Zylinder (10), in dem ein mit einer Kurbelwelle (11) verbundener Hubkolben (12) angeordnet ist, eine Luftzuführeinrichtung (21) zum Bereitstellen von Verbrennungsluft in dem Zylinder, und eine Kraftstoffeinspritzanordnung (30) aufweist zum Einspritzen eines LPG-Kraftstoffes aus einem LPG-Kraftstoffreservoir (40) und eines Diesel-Kraftstoffes aus einem Diesel- Kraftstoffreservoir (50), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen von Verbrennungsluft und Verdichten dieser indem Zylinder, und Einspritzen von Diesel-Kraftstoff und LPG-Kraftstoff mittels der Kraftstoffeinspritzanordnung in die verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder, wobei vor dem Einspritzen von Diesel-Kraftstoff und LPG-Kraftstoff der Diesel-Kraftstoff über eine Kraftstoffmischeinrichtung (60) mit dem LPG-Kraftstoff vermischt wird, so dass eine homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und Diesel-Kraftstoff hergestellt wird, und anschließend die Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder eingespritzt wird.

Description

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Die Erfindung betrifft eine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgestaltete Hubkolben-Brennkraftmaschine zum Bereitstellen von Antriebsenergie unter Nutzung des Dieselprozesses sowie ein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 ausgestaltetes Verfahren zum Betreiben einer nach dem Dieselprozesses arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine.
Eine Hubkolben-Brennkraftmaschine und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind aus DE 603 17 482 T2 bekannt.
Im Folgenden werden mögliche Ausführungsvarianten einer Hubkolben-Brennkraftmaschine für den Betrieb mit LPG (Liquefied Petroleum Gas, im deutschen Sprachraum auch Autogas oder Campinggas genannt) als Kraftstoff beschrieben. LPG ist ein Gemisch aus den Hauptbestandteilen Propan (C3H8) und Butan (C4H10). Die Hubkolben-Brennkraftmaschine ist z.B. als ein Viertakt-Großmotor ausgebildet.
Hubkolben-Brennkraftmaschinen können nach dem Betriebsverfahren unterschieden werden. Die am meisten verbreiteten Betriebsverfahren sind der Dieselprozess und der Ottoprozess. Der Dieselprozess ist durch eine innere Gemischbildung (Einspritzung von Kraftstoff im oberen Totpunkt nach Verdichtungsende) und eine Selbstentzündung des Kraftstoffes durch die hohe Temperatur der Verbrennungsluft bei Verdichtungsende gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu ist der Ottoprozess durch eine äußere Gemischbildung (in einem zentralen Vergaser oder individuell in den Saugrohren der Zylinder) und durch eine Fremdzündung (durch Zündkerzen oder ähnliche Zündquellen) gekennzeichnet. Bei Ottomotoren finden sich auch Ausführungen mit innerer Gemischbildung („Direkteinspritzer"), wobei diese jedoch im Gegensatz zum Dieselprozess während des Verdichtungstaktes erfolgt.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht in der Wahl des 2
Verdichtungsverhältnisses. Der Wirkungsgrad beider Betriebsverfahren wird durch ein höheres
Verdichtungsverhältnis positiv beeinflusst. Die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses eines Ottomotors ist jedoch dadurch begrenzt, dass im Betrieb das Phänomen des sogenannten „Klopfens" auftreten kann. Klopfen entsteht unter hohen Drücken und Temperaturen bei Zündbeginn und wirkt sich durch einen übermäßig raschen Druckanstieg im Zylinder während des Zündvorganges aus, wobei dieser Druckanstieg eine starke zusätzliche thermische und mechanische Belastung auf die Bauteile des Brennraumes ausübt. Zusätzlich zum Verdichtungsverhältnis und den thermischen Bedingungen im Moment der Zündung hängt die Klopfneigung wesentlich vom gewählten Kraftstoff ab, dessen Klopfverhalten durch die sogenannte Oktanzahl wiedergegeben wird. Dieselmotoren benötigen grundsätzlich ein höheres Verdichtungsverhältnis als Ottomotoren, um die für die SelbstZündung des Kraftstoffes erforderliche Verdichtungsendtemperatur sicherzustellen.
Um beurteilen zu können, ob und mit welchem Verfahren ein Brennstoff motorisch verbrannt werden kann, sind verfahrensspezifisch die folgenden Eigenschaften wichtig. Für die ottomotorische Verbrennung sollte ein Kraftstoff klopffest sein (thermisch stabil, hohe Oktanzahl) und einen möglichst niedrigen Siedetemperaturbereich haben. Für die dieselmotorische Verbrennung hingegen sollte ein Kraftstoff möglichst zündwillig sein (niedrige Zündtemperatur, hohe sogenannte Cetanzahl) und ferner gute
Schmiereigenschaften besitzen (letzteres aus rein technischen Gründen, da die Einspritzung unter hohen Drücken erfolgt und die Schmierung der Einspritzorgane sehr wichtig ist).
Benzin besteht hauptsächlich aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, die gut die gewünschten Kriterien eines Ottokraftstoffes erfüllen. Dieselkraftstoff hingegen ist 3 ein Gemisch aus langkettigen, gesättigten Kohlenwasserstoffen (Paraffine), die gut die gewünschten Kriterien für die dieselmotorische Verbrennung erfüllen.
Ein Gemisch aus Propan und Butan (nachfolgend PG genannt) weist im Vergleich zu Benzin eine höhere Klopffestigkeit auf und ist damit, zumal in der Gasphase, in der das Gemisch bei Umgebungsbedingungen vorliegt, sehr gut für die Verbrennung in Ottomotoren geeignet, die für die Verbrennung von Benzin ausgelegt sind. Dies wird beispielsweise im Automobilbereich praktiziert, wo herkömmliche Benzinmotoren mit einer Verdampfungseinheit ausgerüstet und damit für den Betrieb mit Autogas ertüchtigt werden.
Moderne Großmotoren, wie sie zum Beispiel für Kraftwerksanwendungen und Schiffsantriebsanwendungen eingesetzt werden, sind üblicherweise Dieselmotoren. Auch mit diesen Großmotoren kann Gas nach dem Ottoprozess verbrannt werden, indem eine äußere Gemischbildungsvorrichtung (z.B. Saugrohreindüsung} und eine Fremdzündanlage (Kerzenzündung oder Pilotölzündung durch Einspritzung eines Diesel-Zündstrahles) installiert wird. Allerdings sind die Verdichtungsverhältnisse dieser Großmotoren so hoch, dass ein klopffreier Ottobetrieb mit PG nicht dargestellt werden kann. Vielmehr müsste das Verdichtungsverhältnis auf für den Ottoprozess übliche Werte reduziert werden, wodurch allerdings die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad der Großmotoren sinken und damit ein wirtschaftlicher Betrieb ausgeschlossen werden würde.
Alternativ kann vorgesehen werden, dass das PG nach dem Dieselverfahren verbrannt wird, indem es, dem Prinzip der inneren Gemischbildung folgend, flüssig (also als LPG) und unter hohem Druck im oberen Totpunkt (OT) nach dem Verdichtungstakt (Zünd-OT) eingespritzt wird. Allerdings ist 4 LPG nicht zündwillig genug, um sich bei der Verdichtungsendtemperatur im Zylinder zu entzünden, so dass ein vollständiger Dieselprozess ebenfalls nicht darstellbar ist. Um dem zu begegnen, kann jedoch eine Fremdzündung vorgesehen werden. Damit entspricht das Betriebsverfahren einem Mischverfahren zwischen Otto- und Dieselmotor, wobei die Art der Gemischbildung dem Dieselprozess entspricht, die Art der Zündung hingegen dem Ottoprozess entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die ohne Fremdzündung mit LPG als Kraftstoff betreibbar ist. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 bereitzustellen, mit dem die Hubkolben-Brennkraftmaschine ohne Fremdzündung mit LPG als Kraftstoff betreibbar ist.
Die o.g. Aufgaben werden mit einer Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 bzw. mit einem Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird bereitgestellt eine Hubkolben-Brennkraftmaschine zum Bereitstellen von Antriebsenergie unter Nutzung des Dieselprozesses, aufweisend: wenigstens einen Zylinder, in dem ein mit einer Kurbelwelle verbundener Hubkolben angeordnet ist, eine Luftzuführeinrichtung zum Bereitstellen von über den Hubkolben zu verdichtender Verbrennungsluft in dem Zylinder, und eine Kraftstoffeinspritzanordnung zum in verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder Einspritzen eines LPG-Kraftstoffes aus einem LPG-Kraftstoffreservoir und eines Diesel-Kraftstoffes aus einem Diesel-Kraftstoffreservoir. Die 5 erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kraftstoffmischeinrichtung vorgesehen ist, die sowohl mit dem LPG-Kraftstoffreservoir als auch mit dem Diesel-Kraftstoffreservoir fluidverbunden ist und die eingerichtet ist, eine homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und Diesel-Kraftstoff herzustellen, wobei die Kraftstoffeinspritzanordnung mit der
Kraftstoffmischeinrichtung fluidverbunden ist und eingerichtet ist, die Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder einzuspritzen.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine ist die Kraftstoffmischeinrichtung eingerichtet, zum Herstellen der homogenen Kraftstoffemulsion einem in seiner Größe von einem Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine abhängigen LPG-Kraftstoff-Volumenstrom einen in seiner Größe dazu geringeren Diesel-Kraftstoff-Volumenstrom beizumischen.
Der Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine kann z.B. von einem Lastzustand, Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit usw., gekennzeichnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine ist die
Kraftstoffmischeinrichtung eingerichtet, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms weniger als 25 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms beträgt. Bevorzugt liegt die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 1 bis 15 Prozent, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 10 Prozent, der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine ist die 6
Kraftstoffmischeinrichtung eingerichtet, so dass sie die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms im Verhältnis zur Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms in Abhängigkeit von dem Betriebszustand (wie z.B. dem Lastzustand) der Hubkolben-Brennkraftmaschine variiert, um eine für den jeweiligen Betriebszustand ausreichende Zündfähigkeit der Kraftstoffemulsion bei minimalem Diesel-Kraftstoff-Anteil in der Kraftstoffemulsion zu gewährleisten.
Gemäß noch einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine ist diese als Viertakt-Großmotor, wie z.B. für Kraftwerksanwendungen und Schiffsantriebsanwendungen eingesetzt, ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben einer nach dem Dieselprozesses arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine, welche wenigstens einen Zylinder, in dem ein mit einer Kurbelwelle verbundener Hubkolben angeordnet ist, eine Luftzuführeinrichtung zum Bereitstellen von Verbrennungsluft in dem Zylinder, und eine Kraftstoffeinspritzanordnung aufweist zum Einspritzen eines LPG-Kraftstoffes aus einem LPG-Kraftstoffreservoir und eines Diesel-Kraftstoffes aus einem Diesel-
Kraftstof freservoir . Gemäß der Erfindung weist das Verfahren auf: Bereitstellen von Verbrennungsluft und Verdichten dieser in dem Zylinder, Einspritzen von Diesel-Kraftstoff mittels der Kraftstoffeinspritzanordnung in die verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder, Einspritzen von LPG-Kraftstoff mittels der Kraftstoffeinspritzanordnung in die verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Einspritzen von Diesel-Kraftstoff und LPG-Kraftstoff der Diesel-Kraftstoff über eine Kraftstoffmischeinrichtung mit dem LPG-Kraftstoff vermischt wird, so dass eine homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und Diesel-Kraftstoff 7 hergestellt wird, und anschließend die Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder eingespritzt wird.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt, indem einem in seiner Größe von einem Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine abhängigen LPG-Kraftstoff-Volumenstrom ein in seiner Größe dazu geringerer Diesel-Kraftstoff-Volumenstrom beigemischt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms weniger als 25 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms beträgt. Bevorzugt wird die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 1 bis 15 Prozent, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 10 Prozent, der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms liegt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms im Verhältnis zur Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms in Abhängigkeit von dem Betriebszustand (wie z.B. dem Lastzustand) der Hubkolben-Brennkraftmaschine variiert, um eine für den jeweiligen Betriebszustand ausreichende Zündfähigkeit der Kraftstoffemulsion bei minimalem Diesel-Kraftstoff-Anteil in der Kraftstoffemulsion zu gewährleisten.
Im Fazit wurde von den Erfindern erkannt, dass es für die Verbrennung von PG bzw. LPG von Vorteil wäre, dem Dieselprozess möglichst nahe zu kommen und die Notwendigkeit der Fremdzündung zu umgehen. Zu diesem Zweck wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dem • ft · ft ft · * · · • ft* « ft »IM · ft «
8 LPG-Kraftstoff vor der Einspritzung in den Zylinder eine geringe Menge Diesel-Kraftstoff homogen beizumischen und anschließend die Kraftstoffemulsion einzuspritzen. Der anteilige Diesel-Kraftstoff verleiht der Kraftstoffemulsion die gewünschten Selbstzündeigenschaften, die dem LPG-Kraftstoff allein fehlen. Die homogene Mischung beider Anteile stellt sicher, dass sich die Kraftstoffemulsion in Bezug auf das Zündverhalten und den Brennverlauf exakt wie ein reiner Diesel-Kraftstoff verhält, was durch eine Fremdzündung (ungeachtet ob durch Funken oder Zündstrahl) durch die lokale Zündquelle und die Ungleichzeitigkeit von Einspritzung und Zündung nicht erreicht werden könnte.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben.
Fig.l zeigt eine schematische Ansicht einer
Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
Wie in Fig.l gezeigt, weist gemäß der Erfindung eine nach dem Dieselprozesses arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 wenigstens einen Zylinder 10, in dem ein mit einer Kurbelwelle 11 verbundener Hubkolben 12 verschiebbar in einer Laufbuchse 13 angeordnet ist, eine Luftaustauschanordnung 20, eine Kraftstoffeinspritzanordnung 30, ein LPG-Kraftstoffreservoir 40 (z.B. einen LPG-Tank bzw. -Druckbehälter), ein Diesel-Kraftstoffreservoir 50 (z.B. einen Dieseltank), eine 9
Kraftstoffmischeinrichtung 60 und bei Bedarf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 70 auf.
Die Luftaustauschanordnung 20 weist eine Luftzuführeinrichtung 21 (z.B. in Form eines Lufteinlassventils) zum Bereitstellen von über den Hubkolben 12 zu verdichtender Verbrennungsluft in dem Zylinder 10 und eine Auslasseinrichtung 22 (z.B. in Form eines Luftauslassventils) zum Auslassen von Abgasen aus dem Zylinder 10 auf. Die Luftzuführeinrichtung 21 und die Luftauslasseinrichtung 22 werden z.B. von einer Nockenwelle (nicht gezeigt) betätigt bzw. geöffnet und geschlossen.
Die Kraftstoffeinspritzanordnung 30 ist eingerichtet zum in verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder 10 Einspritzen eines LPG-Kraftstoffes aus dem LPG-Kraftstoffreservoir 40 und eines Diesel-Kraftstoffes aus dem Diesel-Kraftstoffreservoir 50. Die Kraftstoffeinspritzanordnung 30 weist bevorzugt eine Einspritzdüse bzw. einen Injektor auf.
Die Kraftstoffmischeinrichtung 60 ist über eine Kraftstoffdruckleitung 41 mit dem LPG-Kraftstoffreservoir 40 fluidverbunden, so dass der Kraftstoffmischeinrichtung 60 LPG-Kraftstoff (d.h. Flüssiggas) zuführbar ist.
Die Kraftstoffmischeinrichtung 60 ist außerdem über eine Kraftstoffdruckleitung 51 mit dem Diesel-Kraftstoffreservoir 50 fluidverbunden, so dass der Kraftstoffmischeinrichtung 60 Diesel-Kraftstoff zuführbar ist.
Die Kraftstoffmische.inrichtung 60 ist eingerichtet, unter Beibehaltung des für den flüssigen Aggregatzustand des Butan-Propan-Gasgemisches notwendigen Druckes eine homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und Diesel-Kraftstoff herzustellen. 10
Die Kraftstoffmischeinrichtung 60 ist über eine Kraftstoffdruckleitung 61 mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 70 fluidverbunden, und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 70 ist über eine Kraftstoffdruckleitung 71 mit der Kraftstoffeinspritzanordnung 30 fluidverbunden. Die Kraftstoffeinspritzanordnung 30 ist eingerichtet, die von der Kraftstoffmischeinrichtung 60 bereitgestellte Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder 10 einzuspritzen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftstoffmischeinrichtung 60 eingerichtet, zum Herstellen der homogenen Kraftstoffemulsion einem in seiner Größe von einem Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 abhängigen LPG-Kraftstoff-Volumenstrom einen in seiner Größe dazu geringeren Diesel-Kraftstoff-Volumenstrom beizumischen. Dies geschieht bevorzugt so, dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms weniger als 25 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftstoffmischeinrichtung 60 so eingerichtet, dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 1 bis 15 Prozent, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 10 Prozent, der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms liegt.
Bevorzugt ist die Kraftstoffmischeinrichtung 60 so eingerichtet, dass sie die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms im Verhältnis zur Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms in Abhängigkeit von dem Betriebszustand (wie z.B. einem Lastzustand) der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 variiert, um eine für den jeweiligen Betriebszustand ausreichende Zündfähigkeit der Kraftstoffemulsion bei minimalem Diesel-Kraftstoff-Anteil in der Kraftstoffemulsion zu gewährleisten. 11
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 als Viertakt-Großmotor, wie z.B. für Kraftwerksanwendungen und Schiffsantriebsanwendungen eingesetzt, ausgebildet. Alternativ kann die Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 auch als Zweitakt-Großmotor ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 weist zumindest die folgenden Schritte auf: Bereitstellen von Verbrennungsluft und Verdichten dieser in dem Zylinder 10, und Einspritzen von Diesel-Kraftstoff und LPG-Kraftstoff mittels der Kraftstoffeinspritzanordnung 30 in die verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder 10, wobei vor dem Einspritzen von Diesel-Kraftstoff und LPG-Kraftstoff der Diesel-Kraftstoff über die Kraftstoffmischeinrichtung 60 mit dem LPG-Kraftstoff vermischt wird, so dass die homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und Diesel-Kraftstoff hergestellt wird, und anschließend die Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder 10 eingespritzt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt, indem dem in seiner Größe von dem Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 abhängigen LPG-Kraftstoff-Volumenstrom der in seiner Größe dazu geringere Diesel-Kraftstoff-Volumenstrom beigemischt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms weniger als 25 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms beträgt. Bevorzugt liegt die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 1 bis 15 Prozent, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 10 Prozent, der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms. 12 ··*·
Bevorzugt wird die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms im Verhältnis zur Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms in Abhängigkeit von dem Betriebszustand (wie z.B. dem Lastzustand) der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 variiert, um eine für den jeweiligen Betriebszustand ausreichende Zündfähigkeit der Kraftstoffemulsion bei minimalem Diesel-Kraftstoff-Anteil in der Kraftstoffemulsion zu gewährleisten.
Aus der vorausgehenden Beschreibung der Erfindung ist für den Fachmann klar, dass sich die Prinzipien der Erfindung ohne Einschränkung auch auf eine nach dem Dieselprozess arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern und ein entsprechendes Betriebsverfahren dazu übertragen lassen. In diesem Fall kann für jeden Zylinder eine eigene Kraftstoffmischeinrichtung vorgesehen sein oder kann für alle Zylinder gemeinsam eine einzige Kraftstoffmischeinrichtung vorgesehen sein. 13
Bezugszeichenliste I Hubkolben-Brennkraftmaschine 10 Zylinder II Kurbelwelle 12 Hubkolben 13 Laufbuchse 20 Luftaustauschanordnung 21 Luftzuführeinrichtung 22 Luftauslasseinrichtung 30 Kraftstoffeinspritzanordnung 40 LPG-Kraftstoffreservoir 41 Kraftstoffdruckleitung 50 Diesel-Kraftstoffreservoir 51 Kraftstoffdruckleitung 60 Kraftstoffmischeinrichtung 61 Kraftstoffdruckleitung 70 Hochdruck-Kraftstoffpumpe 71 Kraftstoffdruckleitung

Claims (5)

14 Patentansprüche 1. Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) zum Bereitstellen von Antriebsenergie unter Nutzung des Dieselprozesses, aufweisend: wenigstens einen Zylinder (10), in dem ein mit einer Kurbelwelle (11) verbundener Hubkolben (12) angeordnet ist, eine Luftzuführeinrichtung (21) zum Bereitstellen von über den Hubkolben (12) zu verdichtender Verbrennungsluft in dem Zylinder (10), und eine Kraftstoffeinspritzanordnung (30) zum in verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder (10) Einspritzen eines LPG-Kraftstoffes aus einem LPG-Kraftstoffreservoir (40) und eines Diesel-Kraftstoffes aus einem Diesel-Kraftstoffreservoir (50), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffmischeinrichtung (60) vorgesehen ist, die sowohl mit dem LPG-Kraftstoffreservoir (40) als auch mit dem Diesel-Kraftstoffreservoir (51) fluidverbunden ist und die eingerichtet ist, eine homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und/oder Diesel-Kraftstoff herzustellen, wobei die Kraftstoffeinspritzanordnung (30) mit der Kraftstoffmischeinrichtung (60) fluidverbunden ist und eingerichtet ist, die Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder (10) einzuspritzen.
2. Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftstoffmischeinrichtung (60) eingerichtet ist, zum Herstellen der homogenen Kraftstoffemulsion einem in seiner Größe von einem Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) abhängigen LPG-Kraftstoff-Volumenstrom 25 einen in seiner Größe dazu geringeren Diesel-Kraftstoff-Volumenstrom beizumischen. Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Kraftstoffmischeinrichtung (60) eingerichtet ist, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms weniger als 25 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms beträgt. Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Kraftstoffmischeinrichtung (60) eingerichtet ist, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 1 bis 15 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms liegt. Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Kraftstoffmischeinrichtung (60) eingerichtet ist, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 5 bis 10 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms liegt. Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) als Viertakt-Großmotor ausgebildet ist. Verfahren zum Betreiben einer nach dem Dieselprozesses arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine (1), welche wenigstens einen Zylinder (10), in dem ein mit einer Kurbelwelle (11) verbundener Hubkolben (12) angeordnet ist, eine Luftzuführeinrichtung (21) zum Bereitstellen von Verbrennungsluft in dem Zylinder (10), und eine Kraftstoffeinspritzanordnung (30) aufweist zum Einspritzen eines LPG-Kraftstoffes aus einem LPG-Kraftstoffreservoir (40) und eines Diesel-Kraftstoffes aus einem Diesel-Kraftstoffreservoir (50), und wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen von Verbrennungsluft und Verdichten dieser 16 • * in dem Zylinder (10), Einspritzen von Diesel-Kraftstoff mittels der Kraftstoffeinspritzanordnung (30) in die verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder (10), Einspritzen von LPG-KraftStoff mittels der Kraftstoffeinspritzanordnung (30) in die verdichtete Verbrennungsluft in dem Zylinder (10), dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einspritzen von Diesel-Kraftstoff und LPG-Kraftstoff der Diesel-Kraftstoff über eine Kraftstoffmischeinrichtung (60) mit dem LPG-Kraftstoff vermischt wird, so dass eine homogene Kraftstoffemulsion aus LPG-Kraftstoff und Diesel-Kraftstoff hergestellt wird, und anschließend die Kraftstoffemulsion in den wenigstens einen Zylinder (10) eingespritzt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt wird, indem einem in seiner Größe von einem Betriebszustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) abhängigen LPG-Kraftstoff-Volumenstrom ein in seiner Größe dazu geringerer Diesel-Kraftstoff-Volumenstrom beigemischt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt wird, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms weniger als 25 Prozent der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms beträgt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die homogene Kraftstoffemulsion hergestellt wird, so dass die Größe des Diesel-Kraftstoff-Volumenstroms in einem Bereich von 1 bis 15 Prozent, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 10 Prozent, der Größe des LPG-Kraftstoff-Volumenstroms liegt.
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