AT5936U1 - Verfahren zum betreiben einer mit brenngas als hauptbrennstoff betriebenen brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit Brenngas als Hauptbrennstoff betriebenen Brennkraftmaschine, wobei der Hauptbrennstoff in einen Brennraum eingebracht und durch einen Zündstrahl eines verbrennenden selbstzündbaren Zündkraftstoffes gezündet wird, und wobei der Zündkraftstoff in den Brennraum oder in eine mit dem Brennraum strömungsverbundene Vorkammer eingespritzt und selbstgezündet wird. Um bei einer nach dem Zündstrahlverfahren arbeitenden Brennkraftmaschine das Start- und Teillastverhalten zu verbessern und die Emissionen zu verringern, ist vorgesehen, dass als Zündkraftstoff ein selbstzündbares Flüssiggas, vorzugsweise Dimethylether, verwendet wird.
Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit Brenngas als Hauptbrennstoff betriebenen Brennkraftmaschine, wobei der Hauptbrennstoff in einen Brennraum eingebracht und durch einen Zündstrahl eines verbrennenden selbstzündbaren Zündkraftstoffes gezündet wird, und wobei der Zündkraftstoff in den Brennraum oder in eine mit dem Brennraum strömungsverbundene Vorkammer eingespritzt und selbstgezündet wird.
In mager betriebenen Gas-Brennkraftmaschinen wird zur Entflammung des Brenngas/Luft-Gemisches neben der konventionellen, elektrischen Funkenzündung auch das Zündstrahlverfahren angewandt. Dazu wird als Zündkraftstoff eine kleine Menge Dieselöl direkt in den Brennraum oder in eine Vorkammer eingespritzt. Dieses Dieselöl entzündet sich bei ausreichend hohen Verdichtungstemperaturen selbst und initialisiert in weiterer Folge die Verbrennung des Brenngas/Luft-Gemisches. Durch den hohen Energieinhalt der eingespitzten Dieselölmenge lässt sich dadurch eine verlässliche Verbrennungseinleitung und eine stabile Verbrennung mit geringen zyklischen Schwankungen realisieren.
Aus der DE 40 33 843 C2 ist eine Zweistoff-Brennkraftmaschine mit Gas als Hauptbrennstoff bekannt. Der Hauptbrennstoff wird durch einen selbstzündende flüssigen Zündbrennstoff gezündet, welcher in eine Vorkammer eingespritzt wird.
Der Vorteil der Einspritzung des Zündkraftstoffes in eine Vorkammer im Vergleich zur direkten Einspritzung in den Brennraum ist, dass die Menge an Dieselöl gering gehalten werden kann und somit die Partikel, vor allem aber die Stickoxidemissionen niedriger sind.
Im Vergleich zu einer elektrischen Funkenzündung hat das Zündstrahlverfahren, also die Zündung eines Hauptbrennstoffes durch einen verbrennenden Zündkraftstoff, den Nachteil höherer Stickoxid- und Partikelemissionen. Zudem ist der Motorstart beim Zündstrahlverfahren und kaltem Motor selbst dann problematisch, wenn eine zusätzliche Zund- oder Glühkerze als Starthilfe verwendet wird.
Zündstrahlmotoren mit einem entsprechend ausgelegten Einspritzsystem bieten die Möglichkeit, dass die gesamte Brennstoffenergie in Form von flüssigen Dieselkraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden kann, so dass optional ein Gas- und auch ein reiner Dieselbetrieb möglich ist (ZweistoffBrennkraftmaschine). Dies kann speziell bei limitierter Verfügbarkeit von Gas und/oder Diesel von besonderem Interesse sein.
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Neu entwickelte Flüssiggaskraftstoffe mit hoher Cetanzahl, beispielsweise Dimethylether (DME), weisen bei Umgebungstemperatur einen Dampfdruck unter 30 bar auf und können als selbstzündende Kraftstoffe eingesetzt werden.
Brennkraftmaschinen, welche mit Dimethylether betrieben werden, sind aus den Veröffentlichungen JP 2001115899 A, US 6, 119, 664 A, US 5, 816, 228 A, US 5, 626, 294 A und US 5, 485, 818 A bekannt. Aus der US 6, 287, 351 Bl ist eine Zweistoffverbrennung mit Acetylen als Hauptbrennstoff und einem Sekundärbrennstoff bekannt, welcher unter anderem Dimethylether sein kann. Durch den Sekundärbrennstoff soll der Einsatz von Acetylen als Hauptkraftstoff bei einer Brennkraftmaschine möglich gemacht werden, ohne dass bekannte Nachteile einer Acetylen-Verbrennung wie Frühzündung und Klopferscheinungen auftreten.
Dabei wird die Brennkraftmaschine mit dem Sekundärkraftstoff gestartet und nach einer Aufwärmphase mit dem Hauptkraftstoff Acetylen betrieben. Die Einspritzung des Sekundärkraftstoffes wird fortgesetzt, um Frühzündung und Klopfen zu verhindern. Dieses Verfahren unterscheidet sich wesentlich von dem der vorliegenden Anmeldung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem eine mit Gas als Hauptbrennstoff betriebene Brennkraftmaschine, welche nach dem Zündstrahlverfahren betrieben wird, die Emissionen zu vermindern und das Start- und Teillastverhalten zu verbessern.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass als Zündkraftstoff ein selbstzündbares Flüssiggas, vorzugsweise Dimethylether, verwendet wird.
Anstelle von Dieselöl wird somit Dimethylether (DME, CH3-0-CH3) als Kraftstoff für den Zündstrahl verwendet. Dimethylether kann dabei mit entsprechend modifizierten konventionellen Einspritzsystemen oder aber auch mit Common Rail Einspritzsystemen problemlos eingespritzt werden.
Dimethylether hat im Vergleich zum konventionellen Dieselkraftstoff eine deutlich höhere Zündwilligkeit. So beträgt die Cetanzahl (Mass für die Zündwilligkeit) für herkömmlichen Dieselkraftstoff etwa 50, jene von Dimethylether bis zu 70. Bei Verwendung von Dimethylether ergibt sich dadurch auch bei kaltem Motor ein deutlich besseres Startverhalten, wodurch auf Zündhilfen wie Zünd- und Glüh- kerzen weitgehend verzichtet werden kann. Weiters kann bei der Verwendung von Dimethylether ein stabilerer Motorlauf in der Teil- und Niedriglast erzielt werden. Zudem sind die Partikelemissionen durch den bereits direkt im Kraftstoff Dimethylether gebundenen Sauerstoff äusserst gering. Darüber hinaus kann eine signifikante Reduktion der Stickoxidemissionen erzielt werden.
Dadurch lassen sich Gasmotorkonzepte mit niedrigsten Emissionen realisieren.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 und 2 schematisch zwei für das erfindungsgemässe Verfahren geeignete Brennkraftmaschinen.
Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 mit einem hin-und hergehenden Kolben 2 einer nach dem Zündstrahlverfahren arbeitenden Brennkraftmaschine dargestellt, bei der der Zündkraftstoff direkt in den Brennraum 3 über eine Einspritzeinrichtung 4 eingespritzt wird. Durch den Temperatur- und Druckanstieg zufolge des aufwärtsgehenden Kolbens 2 wird der in den Brennraum 3 eingespritzte Zündkraftstoff selbstgezündet. Der Zündstrahl ist mit Bezugszeichen 5 bezeichnet.
Über den Einlasskanal 6 wird das Brenngas/Luft-Gemisch in den Brennraum 3 bei geöffnetem Einlassventil 7 eingebracht und durch den Zündstrahl 5 gezündet.
Nach erfolgter Verbrennung verlassen die Verbrennungsgase über den Auslasskanal 8 wieder den Brennraum 3.
Fig. 2 zeigt den Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine, bei der der Zündkraftstoff nicht direkt in den Brennraum 3, sondern über die Einspritzeinrichtung 4 in eine Vorkammer 9 eingespritzt wird. In der Vorkammer 9 wird der Zündkraftstoff in Folge des bei aufwärtsgehenden Kolben 2 zunehmenden Druckes und der steigenden Temperatur selbstgezündet. Über eine oder mehrere Übertrittsöffnungen 10 ist die Vorkammer 9 mit dem Brennraum 3 verbunden. Durch den Zündstrahl 5 verursachte Flammenfackein strömen durch die Übertrittsöffnung (en) 10 in den Brennraum 3 und entfachen dort das Brenngas/Luft-Gemisch. Die Verbrennungsgase verlassen den Brennraum 3 durch den Auslasskanal 8.
Claims (1)
- ANSPRUCH Verfahren zum Betreiben einer mit Brenngas als Hauptbrennstoff betriebenen Brennkraftmaschine, wobei der Hauptbrennstoff in einen Brennraum eingebracht und durch einen Zündstrahl eines verbrennenden selbstzündbaren Zündkraftstoffes gezündet wird, und wobei der Zündkraftstoff in den Brennraum oder in eine mit dem Brennraum strömungsverbundene Vorkammer eingespritzt und selbstgezündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Zündkraftstoff ein selbstzündbares Flüssiggas, vorzugsweise Dimethylether, verwendet wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0002502U AT5936U1 (de) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Verfahren zum betreiben einer mit brenngas als hauptbrennstoff betriebenen brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| AT0002502U AT5936U1 (de) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Verfahren zum betreiben einer mit brenngas als hauptbrennstoff betriebenen brennkraftmaschine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT5936U1 true AT5936U1 (de) | 2003-01-27 |
Family
ID=3479525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT0002502U AT5936U1 (de) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Verfahren zum betreiben einer mit brenngas als hauptbrennstoff betriebenen brennkraftmaschine |
Country Status (1)
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| AT (1) | AT5936U1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9109498B2 (en) | 2009-04-16 | 2015-08-18 | Ethanol Boosting Systems, Llc | Dimethyl ether (DME) enhanced gasoline engine |
| DE102014222419A1 (de) | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und selbstzündende Brennkraftmaschine |
| DE102016211792A1 (de) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Continental Automotive Gmbh | Gasbrennkraftmaschine mit Hilfsstartsystem und Verfahren zum Betreiben einer Gasbrennkraftmaschine |
-
2002
- 2002-01-18 AT AT0002502U patent/AT5936U1/de not_active IP Right Cessation
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| US9109498B2 (en) | 2009-04-16 | 2015-08-18 | Ethanol Boosting Systems, Llc | Dimethyl ether (DME) enhanced gasoline engine |
| EP2557301B1 (de) * | 2009-04-16 | 2018-02-14 | Ethanol Boosting Systems LLC | Mit Dimethylether (DME) verbesserter Dieselmotor |
| DE102014222419A1 (de) | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und selbstzündende Brennkraftmaschine |
| DE102016211792A1 (de) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Continental Automotive Gmbh | Gasbrennkraftmaschine mit Hilfsstartsystem und Verfahren zum Betreiben einer Gasbrennkraftmaschine |
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