DE102005017564A1 - Kraftstoffanlage für eine Kolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Eine Kraftstoffanlage (48) für eine Kolben-Brennkraftmaschine (10) umfasst mindestens eine Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (20). Durch diese wird der Kraftstoff direkt in einen Brennraum (16) eingespritzt. Eine Sekundäreinrichtung (22) lässt mindestens zeitweise einen Teil des eingespritzten Kraftstoffes mindestens in die unmittelbare Nähe einer Entflammungseinrichtung (24) gelangen. Es wird vorgeschlagen, dass die Sekundäreinrichtung mindestens eine Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffanlage für eine Kolben-Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Kolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs.
  • Aus der DE 102 39 397 A1 ist bekannt, im Saugrohr einer Brennkraftmaschine zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen vorzusehen, wobei die eine flüssigen und die andere gasförmigen Kraftstoff in das Saugrohr einbringen kann. Die DE 102 49 954 A1 offenbart eine Kraftstoffversorgungsanlage für eine Brennkraftmaschine, bei der über eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung entweder ein Haupt- oder ein Startkraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden kann. Die gattungsbildende DE 44 41 092 A1 wiederum zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, von deren Einspritzstrahl ein Zündstrahl abzweigt, der in den Bereich einer Zündkerze gelangt, um auf diese Weise ein kraftstoffreiches Kraftstoff-Luft-Gemisch im Bereich des überspringenden Zündfunkens der Zündkerze bereitzustellen. Hierzu verfügt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung über eine Ausnehmung in einer Leitfläche.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffanlage und ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine sichere Entflammung des eingespritzten Kraftstoffes in allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Sekundäreinrichtung mindestens eine Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die gestellte Aufgabe entsprechend gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage wird ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes direkt auf die Entflammungseinrichtung, beispielsweise eine Zündkerze oder einen Glühstift, gerichtet, wobei die Drehmoment erzeugende Einspritzung durch die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung unbeeinflusst bleibt. Dies gestattet es, bereits mit einer minimalen Kraftstoffmenge, die im Bereich von < 1 Prozent einer Vollastmenge liegt, unabhängig von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine im Bereich der Entflammungseinrichtung ein immer zündfähiges Gemisch bereitzustellen. Insbesondere Brennraumdruck und Ladungsbewegung können die Entflammung kaum noch ungünstig beeinflussen.
  • In der Folge kann im Schichtbetrieb sowie im Homogen-Magerbetrieb mit sehr hohen Abgasrückführraten gearbeitet werden, was wiederum ein günstiges Emissionsverhalten zur Folge hat. Bei einer Brennkraftmaschine mit Aufladung kann eine schnellere Verbrennung realisiert werden, was wiederum eine Verringerung der Abgastemperatur zur Folge hat und letztlich den Verzicht auf eine Kraftstoffkühlung gestattet, bei gleichzeitig geringer Kohlenwasserstoff-Rohemission und niedrigen Temperaturen des Abgaskrümmers. Außerdem kann die Brennkraftmaschine mit einem sehr mageren Gemisch auch bei niedrigen Temperaturen gestartet werden, ohne dass das Emissionsverhalten ungünstig beeinflusst wird. Durch eine Einspritzung mittels der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann auch eine Nachzündung ausgelöst werden, die eine verbesserte Umsetzung in einem Abgaskatalysator gestattet. Schließlich gestattet es die Erfindung, eine kleinere Entflammungseinrichtung einzusetzen und diese so anzuordnen, dass sie weniger stark in den Brennraum der Brennkraftmaschine hineinragt, was eine störungsfreiere Ladungsbewegung ermöglicht.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage sind Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen an die gleiche Kraftstoffversorgung angeschlossen. Dabei kann bei einer Kraftstoffanlage mit einer Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung an die Kraftstoff-Sammelleitung oder an einen fluidisch davor liegenden Niederdruckbereich angeschlossen sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in den geringen Kosten.
  • Alternativ hierzu kann für die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine separate Kraftstoffversorgung vorgesehen sein, was den Einsatz besonders zündwilligen Kraftstoffes und damit eine noch sicherere Entflammung gestattet.
  • Zwischen Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Kraftstoffversorgung kann ein Überdruckventil angeordnet sein. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung an eine Kraftstoff-Sammelleitung angeschlossen ist. Hierdurch wird ein schneller Druckaufbau in der Kraftstoff-Sammelleitung erleichtert.
  • Die Verwendung eines Schnarrventils bei der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist preisgünstig und gestattet darüber hinaus eine hochfrequente und feine Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes.
  • Alternativ hierzu kann die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach dem Pumpe-Düse-Prinzip ausgebildet sein, was die Realisierung hoher Einspritzdrücke und somit ebenfalls eine gute Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes als feinen Nebel ermöglicht. Eine solche Einrichtung baut sehr einfach, wenn ein Kolben der Pumpe durch ein piezoelektrisches Stellglied gebildet wird oder mit einem solchen gekoppelt ist. Vor allem bei einer solchen Ausgestaltung kann das piezoelektrische Stellglied hochfrequent angesteuert werden, was wiederum das Zündstrahlgemisch hochfrequent anregt und so interne Bindungen aufbrechen hilft. Auf diese Weise kann aus einem normalen Kraftstoff in der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein besonders zündwilliger Startkraftstoff hergestellt werden.
  • Die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann auch ein Stoßwellenrohr umfassen, mit dem hohe Einspritzdrücke und damit kleine Flüssigkeitströpfchen realisiert werden können.
  • Die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann mindestens einen gerichteten Strahl erzeugen, vorzugsweise mit einer Kanalbildung in Richtung der zu zündenden Raumladung.
  • Insbesondere in letzterem Fall wird dann das zur Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung nächstliegende Ende des eingespritzten Strahles entzündet, so dass die Entflammung in Richtung der Raumladung fortschreitet.
  • Vorteilhaft ist ferner, wenn die Kraftstoffanlage eine Heizeinrichtung umfasst, mit der der einer Auslassöffnung der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführte Kraftstoff erwärmt wird, denn hierdurch wird eine nochmalige Verbesserung der Zerstäubung des Kraftstoffs erreicht.
  • Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Einspritzung durch die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, insbesondere von einem Brennverlauf, abhängt. Letztlich kann auf diese Weise sogar ein geschlossener Regelkreis gebildet werden, der beispielsweise den Druck und die Menge des von der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzten Kraftstoffes an die aktuellen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine anpasst. Hierdurch wird eine sichere Entflammung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffes bei gleichzeitig geringem Kraftstoffverbrauch ermöglicht.
  • Möglich ist ferner, dass eine Mehrfachentflammung durchgeführt wird, und dass zu jedem Entflammungsvorgang von der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung jeweils eine Kraftstoffmenge bereitgestellt wird. Vorteilhafterweise wird die besagte Kraftstoffmenge so gewählt, dass für einen nachfolgenden Entflammungsimpuls noch eine ausreichende Sauerstoffmenge im Bereich der Entflammungseinrichtung vorliegt. Durch die impulsartige Einspritzung des Kraftstoffes wird im Bereich der Entflammungseinrichtung eine Mikroturbulenz erzeugt, welche dort einen Gasaustausch ermöglicht oder zumindest verbessert.
  • Das besagte Verfahren kann als Computerprogramm auf einem Speicher eines Steuer- und/oder Regelgeräts abgespeichert sein, so dass bei seiner Anwendung das besagte Verfahren ausgeführt wird.
    •
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform einer Kraftstoffanlage mit einer Haupt- und einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Kraftstoffanlage mit einer Haupt- und einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
  • 3 einen teilweisen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
  • 4 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung; und
  • 5 einen teilweisen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Motorblock 12 und einen Zylinderkopf 14. Der Motorblock umfasst mehrere Zylinder mit jeweils einem Brennraum, von denen in 1 jedoch nur einer mit dem Bezugszeichen 16 dargestellt ist. Ihm ist ein Kolben 18 zugeordnet.
  • Im Bereich des Brennraums 16 sind im Zylinderkopf 14 eine Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20, eine Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 und eine Entflammungseinrichtung in Form einer Zündkerze 24 angeordnet. Alternativ kann als Entflammungseinrichtung auch ein Glühstift verwendet werden. Die Zündkerze 24 weist eine Zentralelektrode 26 und eine Außenelektrode 28 auf, die im Bereich ihres geringsten Abstandes einen Zündfunken 30 erzeugen können.
  • Während die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 so ausgerichtet ist, dass sie ungefähr in der Mitte des Brennraums 16 eine Kraftstoffwolke 32 mit einem relativ fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt, ist die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 so ausgerichtet, dass sie einen relativ engen und gerichteten Strahl 34 in Richtung jenes Bereichs der Zündkerze 24 abgibt, in dem der Zündfunken 30 erzeugt wird. Dabei sind Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 und Zündkerze 24 wiederum so zueinander angeordnet, dass der Strahl 34 nach der Zündkerze 24 in den Bereich der Kraftstoffwolke 32 gelangt, die von der Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 im Brennraum 16 erzeugt wurde.
  • Die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 und die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 sind bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an die gleiche Kraftstoffversorgung 36 angeschlossen. Diese umfasst einen Kraftstoffbehälter 38, aus dem eine Vorförderpumpe 40 den Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 42 fördert. Diese fördert den Kraftstoff unter hohem Druck in eine Kraftstoff-Sammelleitung 44 ("Rail"), an die wiederum die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 20 der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen sind. Die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 22 der einzelnen Zylinder sind an einen zwischen Vorförderpumpe 40 und Hochdruckpumpe 42 liegenden Niederdruckbereich 46 angeschlossen. Die Kraftstoffversorgung 36 und die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 20 sowie die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 22 bilden insgesamt eine Kraftstoffanlage 48.
  • Die Brennkraftmaschine 10 arbeitet folgendermaßen: In einem Schichtbetrieb wird beispielsweise zu Beginn eines Kompressionstaktes von der Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 die Kraftstoffwolke 32 erzeugt. Unmittelbar vor der geplanten Zündung wird dann der Strahl 34 von der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 auf die Zündkerze 24 gerichtet. Die dabei von der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 eingespritzte Kraftstoffmenge beträgt ungefähr 1 % der bei Volllast von der Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 eingespritzten Kraftstoffmenge. Durch den Zündfunken 30 wird der Strahl 34 entflammt, mit einer Flammausbreitung längs des Pfeils 50 zur Kraftstoffwolke 32 hin. Dies führt zu einer zuverlässigen Entflammung auch der Kraftstoffwolke 32.
  • In 1 erzeugt die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 einen Kraftstoffstrahl 34 Möglich ist aber auch die Erzeugung eines zerstäubten Kraftstoffnebels oder die Erzeugung einer Mehrzahl gerichteter Strahlen. Um die Zerstäubung des Kraftstoffes zu verbessern, ist zwischen dem Niederdruckbereich 46 und der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 eine Heizeinrichtung 52 angeordnet, welche den der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 zuströmenden Kraftstoff erwärmt.
  • Eine alternative Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 10 ist in 2 gezeigt. Dabei gilt hier wie nachfolgend, dass solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen vorhergehender Ausführungsbeispiele aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
  • Ein wesentlicher Unterschied der in 2 gezeigten Brennkraftmaschine zu jener von 1 besteht darin, dass die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 nicht an den Niederdruckbereich 46, sondern an die Kraftstoff-Sammelleitung 44 angeschlossen ist. Darüber hinaus ist zwischen Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 und Kraftstoff-Sammelleitung 44 ein Überdruckventil 54 angeordnet. Dieses wird von einem Steuer- und Regelgerät 56 angesteuert, welches wiederum Eingangssignale von verschiedenen Sensoren erhält, beispielsweise von einem Ionenstromsensor 58, welcher Information über die Brennspannung beziehungsweise den Brennverlauf liefert. Hierdurch kann beispielsweise der Einspritzdruck, in einem anderen Ausführungsbeispiel aber auch der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 an den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 angepasst werden.
  • Bei einer nochmals anderen Variante einer Brennkraftmaschine 10 gemäß 3 ist die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 an eine separate Kraftstoff-Sammelleitung 44b einer separaten Kraftstoffversorgung 36b angeschlossen. Diese Kraftstoffversorgung 36b kann einen speziellen, besonders leicht entflammbaren Sonderkraftstoff zur Verfügung stellen, beispielsweise Startkraftstoff aus einer Tankfraktionierung oder auch aus einem Reformer, wie er bei einer Auxiliary Power Unit als Vorprodukt erzeugt wird. Vorteilhaft sind dabei Kraftstoffe, die reich an Kohlenwasserstoffverbindungen sind und die leicht im Brennraum Wasserstoff zur Zündauslösung abspalten. Alternativ könnte die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 auch an die gleiche Kraftstoffversorgung wie die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeschlossen sein, jedoch mit einer katalytischen Umwandlung zur Erzeugung leicht entflammbarer Kohlenwasserstoffverbindungen (leichte Abspaltung von Wasserstoff im Brennraum).
  • Eine mögliche Ausführungsform einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 ist in 4 gezeichnet: Die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 ist als Pumpe-Düse-System ausgelegt mit einem Gehäuse 60, in dem ein piezoelektrisches Stellglied 62 angeordnet ist. Zwischen dem piezoelektrischen Stellglied 62 und dem Gehäuse 60 ist ein Förderraum 64 vorhanden, der über ein Rückschlagventil 66 und eine steuerbare Drossel 54 an eine in 4 nicht dargestellte Kraftstoffversorgung angeschlossen ist. Eine Auslassöffnung 68 verbindet den Förderraum 64 mit einem in 4 nicht gezeigten Brennraum.
  • Die in 4 gezeigte Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 arbeitet wie folgt: Zunächst wird das piezoelektrische Stellglied 62 so angesteuert, dass es eine minimale Länge aufweist. Über die Drossel 54 und das Rückschlagventil 66 wird der Förderraum 64 mit Kraftstoff gefüllt. Um eine Einspritzung durch die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 zu realisieren, wird das piezoelektrische Stellglied 62 so angesteuert, dass es schlagartig eine größere Länge aufweist. Hierdurch wird das Volumen des Förderraums 64 verringert und eine entsprechende Kraftstoffmenge durch die Auslassöffnung 68 ausgestoßen. Durch ein sukzessives und stufenweises Erhöhen der Länge des piezoelektrischen Stellglieds 62 können Einspritzungen auch in sehr kurz nacheinander liegenden Zeitabständen ausgelöst werden. Möglich ist sogar eine solch hochfrequente Ansteuerung des piezoelektrischen Stellglieds 62, dass hierdurch der Kraftstoff angeregt und interne Bindung aufgebrochen werden (Cracken).
  • Alternativ möglich, jedoch nicht dargestellt, könnten bei einer n-Zylinder-Brennkraftmaschine mit einem piezoelektrischen Stellglied Druckwellen in einer Kraftstoff-Sammelleitung erzeugt werden, und zwar entsprechend der jeweils für einen Zylinder 1 bis n gewünschten Zündeinspritzung. Mittels eines kostengünstigen Verteilerventils, beispielsweise eines Magnetventils, kann dann die Verteilung auf die einzelnen Zylinder vorgenommen werden. Außerdem kann das piezoelektrische Stellglied auch Nachimpulse für die Nacheinspritzung geringer Mengen zur Verfügung stellen, die beispielsweise zur Regenerierung eines Katalysators oder zu dessen Aufheizung nach einem Kaltstart verwendet werden können. Hierdurch ergeben sich geringere Anforderungen bezüglich Dynamik an den Aktuator der Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Eine in 5 gezeigte alternative Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 umfasst ein Schnarrventil 70. Bei diesem ist in einem Gehäuse 60 ein durch eine Feder 71 belasteter Ventilkolben 72 geführt, der mit einem kugeligen Ventilelement 74 mit kleinerer Druckfläche als der Ventilkolben 72 verbunden ist. Zwischen Ventilkolben 72 und Ventilelement 74 befindet sich ein Druckraum 76, der über ein Überdruckventil 54 an eine in 5 nicht dargestellte Kraftstoffversorgung angeschlossen ist.
  • Gelangt Kraftstoff mit einem bestimmten Druck in den Druckraum 76, wird der Ventilkolben 72 gegen die Kraft der Feder 71 bewegt, so dass das Ventilelement 74 vom entsprechenden Ventilsitz (ohne Bezugszeichen) frei kommt und Kraftstoff durch die Auslassöffnung 68 austreten kann. Hierdurch bricht jedoch der Druck im Druckraum 76 zusammen, so dass das Ventilelement über den Ventilkolben 72 von der Feder 71 wieder an seinen Ventilsitz gedrückt wird. In der Folge ergibt sich ein hochfrequentes Öffnen und Schließen des Schnarrventils 70 ("Schnarren").
  • Bei der in 6 gezeigten Variante ist die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 in die Zündkerze 24 in Form eines Stoßwellenrohres 78 integriert. Besonders dann, wenn als Kraftstoff für die Hilfs- Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 Erdgas verwendet wird, können hierdurch sehr hohe Einspritzdrücke gezielt werden.
  • Das hier vorgestellte Konzept kann auch die notwendige Zündauslösung bei einem Betrieb mit Direktstart verbessern. Auch bei einer Raumladungszündung ohne Zündauslösung durch die Funken einer Zündkerze kann das oben aufgezeigte Konzept Vorteile bringen: Der Zündstrahl kann nämlich auch mit hohem Druck und hoher Temperatur eingespritzt werden gemäß den Verhältnissen, die beim Verbrennungsprozess mit Diesel-Brennkraftmaschinen vorliegen, was eine sichere Entflammung in unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine ermöglicht. Auch hier lassen sich spezielle Kraftstoffmodifikationen einsetzen, um die Verbrennungsauslösung auch im erweiterten Arbeitsbereich zu gewährleisten.
  • Generell lässt sich das vorgeschlagene Konzept auch für eine verbesserte Saugrohreinspritzung mit beispielsweise erweitertem Magerbetrieb einsetzen. Ferner bedeutet bei einer Brennkraftmaschine mit Turbolader eine Verringerung des Zündverzugs sowie eine Verbesserung des Zündablaufs, welche mit dem vorgeschlagenen Konzept realisiert werden können, eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrads mit einer Absenkung der hohen Abgastemperatur unter Volllast. Es kann dann in jenen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine mit hohem Ladedruck auf ein fettes Gemisch mit Kraftstoffkühlung verzichtet werden.
  • Vorteile ergeben sich auch bei der Auslegung einer Zündanlage im Hinblick auf die Konstruktion der Zündkerze und der Zündspule. Die gestellten Anforderungen bei Standardkonzepten mit Benzin-Direkteinspritzung für den Schichtbetrieb lassen sich wesentlich reduzieren, da eine geringere Zündspannung und eine niedrigere Zündenergie realisiert werden können. Auch kann die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung zentral im Brennraum liegen, wodurch der Brennraum optimal erfasst werden kann, und die Zündkerze sowie die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung können dagegen versetzt angeordnet werden.
  • Auf Brennkraftmaschinen mit Gas-Direkteinblasung ist das vorliegende Konzept ebenfalls übertragbar, wobei bei einer Aufspaltung des schwer entflammbaren Methans eine vorherige Reformierung in Wasserstoff und Kohlenstoff für die Zündung vorteilhaft ist.

Claims (14)

  1. Kraftstoffanlage (48) für eine Kolben-Brennkraftmaschine (10), mit mindestens einer Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (20), die den Kraftstoff direkt in einen Brennraum (16) einspritzt, und mit einer Sekundäreinrichtung (22), welche mindestens zeitweise einen Teil des eingespritzten Kraftstoffs mindestens in die unmittelbare Nähe einer Entflammungseinrichtung (24) gelangen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäreinrichtung mindestens eine Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) umfasst.
  2. Kraftstoffanlage (48) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (20) und die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) an die gleiche Kraftstoffversorgung (36) angeschlossen sind.
  3. Kraftstoffanlage (48) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine separate Kraftstoffversorgung (36b), insbesondere für Erdgas oder Wasserstoff, für die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) umfasst.
  4. Kraftstoffanlage (48) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hilfs- Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) und Kraftstoffversorgung (36) ein Überdruckventil (54) angeordnet ist.
  5. Kraftstoffanlage (48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) ein Schnarrventil (70) umfasst.
  6. Kraftstoffanlage (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) nach dem Pumpe-Düse-Prinzip ausgebildet ist.
  7. Kraftstoffanlage (48) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben der Pumpe durch ein piezoelektrisches Stellglied (62) gebildet wird oder mit einem solchen gekoppelt ist.
  8. Kraftstoffanlage (48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) ein Stoßwellenrohr (78) umfasst.
  9. Kraftstoffanlage (48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) so ausgebildet ist, dass sie mindestens einen gerichteten Strahl (34) erzeugt.
  10. Kraftstoffanlage (48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heizeinrichtung (52) umfasst, mit der der einer Auslassöffnung (68) der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) zugeführte Kraftstoff erwärmt wird.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Kolben-Brennkraftmaschine (10), bei dem der Kraftstoff von mindestens einer Haupt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (20) direkt in einen Brennraum (16) eingespritzt wird, und bei dem mindestens zeitweise ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs mittels einer Sekundäreinrichtung (22) mindestens in die unmittelbare Nähe einer Entflammungseinrichtung (24) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens in die unmittelbare Nähe der Entflammungseinrichtung (24) gelangende Kraftstoff von mindestens einer Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) eingespritzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) so angesteuert wird, dass der Kraftstoff mit einer Frequenz zu Schwingungen derart angeregt wird, dass interne Bindungen des Kraftstoffs aufgebrochen werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung durch die Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (10), insbesondere von einem Brennverlauf, abhängt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrfachentflammung durchgeführt wird, und dass zu jedem Entflammungsvorgang von der Hilfs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) jeweils eine Kraftstoffmenge bereitgestellt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008029832B3 (de) * 2008-06-25 2010-02-11 Johannes Schwarz Golfschuhpaar
FR2985776A1 (fr) * 2012-01-18 2013-07-19 Vianney Rabhi Dispositif d'allumage par etincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne

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