DE102011003909A1 - Zweitaktbrennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents

Zweitaktbrennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben Download PDF

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Abstract

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit mehreren in einem Dieselbetrieb betreibbaren Zylindern (11), wobei jeder Zylinder eine Laufbuchse (12) mit einem in derselben bewegbaren Kolben (13) umfasst, wobei einem unteren Abschnitt (15) der Laufbuchse Ladelufteinlassöffnungen (16) zugeordnet sind, über die dann, wenn der Kolben (13) die Ladelufteinlassöffnungen in einem unteren Totpunkt bzw. in einem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens benachbarten Positionsbereich frei gibt, Ladeluft in einen von der Laufbuchse definierten Verbrennungsraum einführbar ist, und wobei einem oberen Abschnitt (19) eines jeden Zylinders mindestens ein Auslassventil (20) für Abgas und mindestens ein Hauptinjektor (21) zur Zuführung von Kraftstoff für den Dieselbetrieb bei einem relativ hohen Druck zugeordnet ist, wobei die Zylinder (11) alternativ zum Dieselbetrieb in einem Gasbetrieb betreibbar sind, wobei hierzu jedem Zylinder mindestens eine Gaseinlassöffnung (22) zugeordnet ist, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiligen Zylinder dann einführbar ist, wenn sich der Kolben im unteren Totpunkt und/oder in dem zu dem unteren Totpunkt benachbarten Positionsbereich befindet, sodass der Kraftstoff für den Gasbetrieb in die Ladeluft bei einem relativ geringen Druck einbringbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Zweitaktbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Aus der DE 20 2004 002 185 U1 ist eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bekannt, die für den Dieselbetrieb geeignet ist. Jeder Zylinder verfügt über eine Laufbuchse mit einem in der Laufbuchse bewegbaren Kolben, wobei der Kolben an einer Kolbenstange montiert ist, welche durch ein Querhaupt und eine Verbindungsstange mit einem Zapfen einer Kurbelwelle verbunden ist. Nach diesem Stand der Technik sind einem unteren Abschnitt der Laufbuchse eines jeden Zylinders Ladelufteinlassöffnungen, die auch als Spülluftöffnungen bezeichnet werden, zugeordnet, wobei über die Ladelufteinlassöffnungen dann, wenn der Kolben des jeweiligen Zylinders die jeweiligen Ladelufteinlassöffnungen in einem unteren Totpunkt bzw. in einem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens benachbarten Positionsbereich desselben frei gibt, Ladeluft in einen von der Laufbuchse des jeweiligen Zylinders definierten Verbrennungsraum des jeweiligen Zytinders einführbar ist. Weiterhin ist es aus diesem Stand der Technik bereits bekannt, dass einem oberen Abschnitt eines jeden Zylinders, insbesondere einem oberen Abschnitt der Laufbuchse oder einer die Laufbuchse abschließenden Zylinderabdeckung des jeweiligen Zylinders, einerseits mindestens ein Auslassventil für Abgas und andererseits mindestens ein Hauptinjektor zur Zuführung von Kraftstoff für den Dieselbetrieb zugeordnet ist, wobei über den oder jeden Hauptinjektor der Kraftstoff für den Dieselbetrieb in die bereits verdichtete Ladeluft bei einem relativ hohen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders, also dann, wenn sich der Kolben in einem zum oberen Totpunkt des Kolbens benachbarten Positionsbereich desselben befindet, eingebracht werden kann. Es erfolgt eine Selbstzündung des Kraftstoffs für den Dieselbetrieb.
  • Derartige für den Dieselbetrieb geeignete Zweitaktbrennkraftmaschinen, die im Dieselbetrieb insbesondere Schweröl als Kraftstoff verwenden und typischerweise als sogenannte Großdieselverbrennungsmotoren auf Containerschiffen oder dergleichen zum Einsatz kommen, stoßen im Betrieb relativ viel Stickoxide und Ruß aus, sodass die Einhaltung strenger Emissionsgrenzwerte durch solche Zweitakt brennkraftmaschinen Schwierigkeiten bereitet. Es besteht daher Bedarf an einer Zweitaktbrennkraftmaschine, die weniger Stickoxide und Ruß ausstößt und demnach auch strengere Emissionsgrenzwerte einhalten kann.
  • Hievon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Zweitaktbrennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind die Zylinder zusätzlich zum Dieselbetrieb oder alternativ in einem reinen Gasbetrieb betreibbar, wobei hierzu jedem Zylinder mindestens eine Gaseinlassöffnung zugeordnet ist, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb, insbesondere Erdgas, in den jeweiligen Zylinder dann einführbar ist, wenn sich der Kolben des jeweiligen Zylinders im unteren Totpunkt und/oder in einem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens benachbarten Positionsbereich desselben befindet, sodass der Kraftstoff für den Gasbetrieb in die Ladeluft bei einem relativ geringen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einbringbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Zweitaktbrennkraftmaschine ist also nicht nur für den Dieselbetrieb, sondern zusätzlich zum Dieselbetrieb alternativ auch in einem reinen Gasbetrieb betreibbar. Im Gasbetrieb kann insbesondere Erdgas als Kraftstoff verwendet werden, der sauberer verbrannt werden kann als zum Beispiel Schweröl, wodurch im Gasbetrieb die Emissionen der Zweitaktbrennkraftmaschine im Vergleich zum Dieselbetrieb deutlich reduziert werden können.
  • Zur Gewährleistung des Gasbetriebs ist jedem Zylinder mindestens eine Gaseinlassöffnung zugeordnet, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiligen Zylinder einführbar ist, nämlich dann, wenn sich der Kolben des jeweiligen Zylinders im unteren Totpunkt und/oder in dem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens benachbarten Positionsbereich desselben befindet. Kraftstoff für den Gasbetrieb ist in die Ladeluft bei einem relativ geringeren Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einbringbar.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Gemischbildung für den Gasbetrieb im Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders bei relativ geringem Druck erfolgt, sodass demnach der Kraftstoff für den Gasbetrieb außerhalb der Zylinder nicht auf einen hohen Druck verdichtet werden muss. Ein Kraftstoffversorgungssystem für den Kraftstoff des Gasbetriebs muss dann nur relativ geringe Drücke bereit stellen, wodurch dasselbe gegenüber einem Kraftstoffversorgungssystem, das mit relativ hohen Einspritzdrücken arbeitet und den Kraftstoff für den Gasbetrieb analog zum Kraftstoff für den Dieselbetrieb benachbart zu einem oberen Totpunkt des Kolbens des jeweiligen Zylinders bei einem relativ hohen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders in den Verbrennungsraum einbringen würde, geringere Sicherheitsanforderungen erfüllen muss und in der technischen Ausführung einfacher ist.
  • Vorzugsweise ist die oder jede Gaseinlassöffnung, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiligen Zylinder einführbar ist, einem unteren Abschnitt der Laufbuchse des jeweiligen Zylinders zugeordnet.
  • Dann, wenn die oder jede Gaseinlassöffnung dem unteren Abschnitt der Laufbuchse zugeordnet ist, nimmt dieselbe bzw. nehmen dieselben im oberen Bereich des jeweiligen Zylinders, dem schon mindestens ein Auslassventil und mindestens ein Hauptinjektor zugeordnet sind, keinen Bauraum ein, wodurch die konstruktive Umsetzung der Erfindung vereinfacht wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedem Zylinder weiterhin mindestens ein Pilotinjektor zugeordnet, über den im Gasbetrieb zur Fremdzündung des verdichteten Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs für den Gasbetrieb Dieselkraftstoff bei einem relativ hohen Druck im Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders in das Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch für den Gasbetrieb einbringbar ist.
  • Die Zündung des Ladeluft-Kraftstoff Gemischs im Gasbetrieb erfolgt über eine Fremdzündung, wozu Dieselkraftstoff über mindestens einen Pilotinjektor bei eifem relativ hohen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders in das Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch für den Gasbetrieb eingebracht wird. Über den oder jeden Pilotinjektor kann der zur Fremdzündung benötigte Dieselkraftstoff feiner dosiert werden als über den oder jeden für den Dieselbetrieb vorhandenen Hauptinjektor. Dadurch ist es möglich, den für die Fremdzündung über den oder jeden Pilotinjektor eingebrachten Dieselkraftstoff fein zu dosieren und so im Gasbetrieb Emissionen auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Zweitaktbrennkraftmaschine ist in Anspruch 8 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1: eine schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine;
  • 2: einen schematisierten Querschnitt durch die Zweitaktbrennkraftmaschine der 1 entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1; und
  • 3: eine schematisierte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine.
  • 1 und 2 zeigen schematisierte Ansichten einer erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine 10 im Bereich eines Zylinders 11 derselben, wobei die Zweitaktbrennkraftmaschine 10 bzw. die Zylinder 11 derselben einerseits für einen Dieselbetrieb und zusätzlich zum Dieselbetrieb oder alternativ in einem reinen Gasbetrieb betreibbar sind. Jeder Zylinder 11 der erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine 10 verfügt über eine Laufbuchse 12, in welcher ein Kolben 13 bewegbar aufgenommen ist. Der Kolben 13 bewegt sich in der Laufbuchse 12 zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt desselben hin und her. Der Kolben 13 ist an einer Kolbenstange 14 montiert und greift über die Kolbenstange 14 typischerweise in Analogie zur DE 20 2004 002 185 U1 an einer Verbindungsstange und über die Verbindungsstange an einem Zapfen einer Kurbelwelle an.
  • 1 kann entnommen werden, dass einem unteren Abschnitt 15 der Laufbuchse 12 mehrere Ladelufteinlassöffnungen 16 zugeordnet sind. Die Ladelufteinlassöffnungen 16 sind dabei über den Umfang der Laufbuchse 12 verteilt. Über die Ladelufteinlassöffnungen 16 ist dann, wenn der Kolben 13 des jeweiligen Zylinders 11 die Ladelufteinlassöffnungen 16 in einem unteren Totpunkt desselben bzw. in einem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens 13 benachbarten Positionsbereich desselben frei gibt, Ladeluft in einen von der Laufbuchse 12 des jeweiligen Zylinders 11 definierten Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders einbringbar, wobei die über die Ladelufteinlassöffnungen 16 in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 einbringbare Ladeluft von einem Ladeluftsammler 18 eines (oder auch mehrerer) im Detail nicht gezeigten Abgasturboladers bereitgestellt wird.
  • Einem oberen Abschnitt 19 jedes Zylinders 11 der Zweitaktbrennkraftmaschine 10, insbesondere einem oberen Abschnitt der Laufbuchse 12 bzw. einer die Laufbuchse 12 abschließenden Zylinderabdeckung 28, ist mindestens ein Auslassventil 20 für Abgas und mindestens ein Hauptinjektor 21 zur Zuführung von Kraftstoff für den Dieselbetrieb in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 zugeordnet.
  • Über den oder jeden Hauptinjektor 21 ist der Kraftstoff für den Dieselbetrieb in die bereits verdichtete Ladeluft bei einem relativ hohen Druck im Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 einbringbar, also dann, wenn sich der Kolben 13 im oberen Totpunkt bzw. in einem zum oberen Totpunkt benachbarten Positionsbereich befindet.
  • Im Dieselbetrieb erfolgt eine Selbstzündung des bei hohem Druck in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 eingespritzten Kraftstoffs für den Dieselbetrieb, wobei als Kraftstoff für den Dieselbetrieb insbesondere Schweröl dient.
  • Die erfindungsgemäße Zweitaktbrennkraftmaschine, nämlich die Zylinder 11 derselben, sind nicht nur für den Dieselbetrieb, sondern zusätzlich zum Dieselbetrieb alternativ in einem Gasbetrieb betreibbar. Hierzu ist jedem Zylinder 11 mindestens eine Gaseinlassöffnung 22 zugeordnet, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb, insbesondere Erdgas, in den jeweiligen Zylinder 11, nämlich in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11, einführbar ist, nämlich erfindungsgemäß dann, wenn sich der Kolben 13 des jeweiligen Zylinders 11 im unteren Totpunkt und/oder in einem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens 13 benachbarten Positionsbereich desselben befindet, sodass der Kraftstoff für den Gasbetrieb in die Ladeluft bei einem relativ geringen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 einbringbar ist.
  • Ein Kraftstoffversorgungssystem für den Gasbetrieb kommt demnach mit relativ geringen Einspritzdrücken für den Kraftstoff des Gasbetriebs, insbesondere das Erdgas aus, da, wie bereits erwähnt, der Kraftstoff für den Gasbetrieb im unteren Totpunkt und/oder in dem zum unteren Totpunkt benachbarten Positionsbereich des Kolbens in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird. Hierdurch muss das Kraftstoffversorgungssystem für den Gasbetrieb nur geringere Sicherheitsanforderungen erfüllen und kann auch einfacher als bisher ausgeführt werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die oder jede Gaseinlassöffnung 22, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiliges Zylinder 11 der Zweitaktbrennkraftmaschine 10 einführbar ist, einem unteren Abschnitt 29 der Laufbuchse 12 de jeweiligen Zylinders 11 zugeordnet, nämlich im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 derart, dass jede Gaseinlassöffnung 22 eine Ladelufteinlassöffnung 16 ersetzt bzw. einnimmt. Der unter Abschnitt 29 der Laufbuchse 12 entspricht dann dem unteren Abschnitt 15 der Laufbuchse 12.
  • So zeigt 2 ein Ausführungsbeispiel, in welchem drei über den Umfang der Laufbuchse 12 verteilte Ladelufteinlassöffnungen 16 als Gaseinlassöffnungen 22 umfunktioniert sind, nämlich dadurch, dass jeder der nunmehr als Gaseinlassöffnung 22 dienenden Ladelufteinlassöffnung 16 ein separates Gasventil 23 zugeordnet ist.
  • Diese Gasventile 23 sind vorzugsweise in die nunmehr als Gaseinlassöffnungen 22 dienenden Ladelufteinlassöffnungen 16 eingesetzt und mit einem den jeweiligen Zylinder 11 bzw. die Laufbuchse 12 desselben radial außen umgebenden Gaskanal 24 verbunden, über den Kraftstoff für den Gasbetrieb ausgehend von einem Kraftstoffversorgungssystem 25 der Zweitaktbrennkraftmaschine 10 für den Gasbetrieb zugeführt werden kann.
  • Der jedem Zylinder 11 zugeordnete Gaskanal 24 steht mit dem für alle Zylinder 11 gemeinsamen Kraftstoffversorgungssystem 25 für den Gasbetrieb über eine Gasleitung 26 in Verbindung.
  • Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel 1 und 2 ist es auch möglich, dass den Gaseinlassöffnungen 22 eines jeden Zylinders 11 jeweils ein gemeinsames Gasventil zugeordnet ist, welches dann zum Beispiel in die Gasleitung 26 integriert sein kann.
  • Dann, wenn wie im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 einige der Ladelufteinlassöffnungen 16 als Gaseinlassöffnungen 22 umfunktioniert sind, wird zwar die über die verbleibenden Ladelufteinlassöffnungen 16 in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 einbringbare Ladeluftmenge etwas reduzierte, bestehende Zweitaktbrennkraftmaschinen können jedoch mit geringem Aufwand im Sinne der Erfindung umgerüstet werden. Hierzu müssen lediglich in einige der Ladelufteinlassöffnungen 16, die dann als Gaseinlassöffnungen 22 dienen, Gasventile 23 eingesetzt und mit dem Kraftstoffversorgungssystem 25 für den Gasbetrieb gekoppelt werden.
  • Die Zündung des Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs für den Gasbetrieb erfolgt im Gegensatz zum Dieselbetrieb nicht über eine Selbstzündung desselben, sondern vielmehr über eine Fremdzündung, wozu jedem Zylinder 11 weiterhin mindestens ein Pilotinjektor 27 zugeordnet ist, über den im Gasbetrieb zur Fremdzündung des verdichteten Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs Dieselkraftstoff bei einem relativ hohen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 in das verdichtete Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch des Gasbetriebs einbringbar ist.
  • In 1 ist der Pilotinjektor 27 dabei dem oberen Abschnitt 19 des Zylinders 11 zugeordnet, wobei über den oder jeden Pilotinjektor 27 Kraftstoff, nämlich Dieselkraftstoff, feiner dosiert werden kann als über den oder jeden Hauptinjektor 21. Hierdurch kann zum Fremdzünden des Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs im Gasbetrieb dem verdichteten Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch eine exakt definierte, geringe Dieselkraftstoffmenge zugeführt werden, wodurch die zur Fremdzündung benötigte Dieselkraftstoffmenge auf ein absolutes Minimum reduziert wird. Hierdurch können auch Emissionen im Gasbetrieb weiter reduziert werden.
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zweitaktbrennkraftmaschine 10', deren grundsätzlicher Aufbau dem der Zweitaktbrennkraftmaschine 10 der 1 und 2 entspricht, weshalb zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden.
  • Nachfolgend wird nur auf solche Details eingegangen, durch die sich das Ausführungsbeispiel der 3 vorn Ausführungsbeispiel der 1 und 2 unterscheidet. Hinsichtlich aller übrigen Details wird auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 und 2 verwiesen.
  • Im Ausführungsbeispiel der 3 sind Gaseinlassöffnungen 22 wiederum dem unteren Abschnitt 29 der Laufbuchse 12 des jeweiligen Zylinders 11 zugeordnet, die Gaseinlassöffnungen 22 werden jedoch nicht durch umfunktionierte Ladelufteinlassöffnungen 16 bereitgestellt, vielmehr sind im Ausführungsbeispiel der 3 separate Gaseinlassöffnungen 22 vorhanden, die unmittelbar oberhalb der Ladelufteinlassöffnungen 16 und damit des Abschnitts 15 in die Laufbuchse 12 des jeweiligen Zylinders 11 eingebracht sind.
  • Diese Ausgestaltung verfügt über den Vorteil, dass sämtliche Ladelufteinlassöffnungen 16 zur Zuführung von Ladeluft zur Verfügung stehen, sodass dass die Ladeluftmenge, die über die Ladelufteinlassöffnungen 16 in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 eingebracht werden kann, durch die Gaseinlassöffnungen 22 nicht beschränkt wird.
  • Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass dann Gas über die oder jede Gaseinlassöffnung 22 erst dann in den Verbrennungsraum 17 bei relativ geringem Druck innerhalb desselben eingebracht wird, wenn die Ladelufteinlassöffnungen 16 durch den Kolben 13 wieder versperrt sind, sodass also keinerlei Gefahr besteht, dass Gas durch die Lufteinlassöffnungen 16 aus dem Verbrennungsraum 17 in den Bereich des Ladeluftsammlers 18 gelangen kann. Es besteht jedoch auch im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 so gut wie keine Gefahr, dass Gas aus dem Verbrennungsraum 17 in den Bereich des Ladeluftsammlers 18 gelangt.
  • Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 10 bzw. 10' ist demnach sowohl im Dieselbetrieb als auch im Gasbetrieb betreibbar.
  • Im Dieselbetrieb der Zweitaktbrennkraftmaschine 10 bzw. 10' wird Kraftstoff für den Dieselbetrieb, insbesondere Schweröl, in die bereits verdichtete Ladeluft bei bzw. mit einem relativ hohen Druck in die Zylinder 11 unter Selbstzündung des Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs für den Dieselbetrieb eingebracht, nämlich über den oder jeden Hauptinjektor 21 des jeweiligen Zylinders 11.
  • Im Gasbetrieb der Zweitaktbrennkraftmaschine 10 bzw. 10' wird Kraftstoff für den Gasbetrieb, insbesondere Erdgas, in die noch nicht oder nur geringfügig verdichtete Ladeluft bei bzw. mit einem relativ geringen Druck in die Zylinder 11 eingebracht.
  • Im Dieselbetrieb sind die Gaseinlassöfnungen 22 der Zylinder 11 inaktiv bzw. das oder jedes Gasventil 23 des jeweiligen Zylinders 11 ist verschlossen. Im Dieselbetrieb wird der Kraftstoff für den Dieselbetrieb vorzugsweise zusätzlich zu den Hauptinjektoren 21 auch über den oder jeden Pilotinjektor 27 des jeweiligen Zylinders 11 in den Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders 11 eingebracht, um so zu verhindern, dass die Pilotinjektoren 27 im Dieselbetrieb verblocken.
  • Im Gasbetrieb sind die Gaseinlassöfnungen 22 aktiv, die Hauptinjektoren 21 der Zylinder 11 sind hingegen inaktiv. Lediglich die Pilotinjektoren 27 der Zylinder 11 sind im Gasbetrieb der Zweitaktbrennkraftmaschine 10 bzw. 10' aktiv, um zur Fremdzündung des verdichteten Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs für den Gasbetrieb Dieselkraftstoff in den Verbrennungsraum 17 der Zylinder einzubringen. Der Dieselkraftstoff für die Fremdzündung wird vorzugsweise bei bzw. mit einem hohen Druck in den Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders 11 in das Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch des Gasbetriebs eingebracht.
  • Erfindungsgemäß wird demnach im Gasbetrieb Kraftstoff für den Gasbetrieb, insbesondere Erdgas, im Bereich des unteren Totpunkts bzw. benachbart zum unteren Totpunkt des jeweiligen Kolbens 13 in den jeweiligen Zylinder 11 eingebracht Dies kann mit einem relativ geringen Druck erfolgen, da dann, wenn sich der Kolben 13 des jeweiligen Zylinders 11 im Bereich des unteren Totpunkts desselben befindet, im Verbrennungsraum 17 des jeweiligen Zylinders ein relativ geringer Druck herrscht. Ferner wird hierdurch eine gute Verteilung des Kraftstoffs für den Gasbetrieb in der Ladeluft bei der Bewegung des Kolbens 13 in Richtung auf den oberen Totpunkt gewährleistet, um so zur Zündung des Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs ein homogenes Gemisch bereitzustellen. Wie bereits erwähnt, wird in das homogene, verdichtete Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch für den Gasbetrieb über mindestens einen Pilotinjektor 27 Dieselkraftstoff zur Fremdzündung eingebracht, nämlich im Bereich des oberen Totpunkts bzw. benachbart zum oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens 13.
  • Der zur Einbringung des Brennstoffs für den Gasbetrieb benötigte Einspritzdruck ist lediglich etwas höher als der Druck der Ladeluft, sodass Sicherheitsanforderungen an das Kraftstoffversorgungssystem 25 für den Gasbetrieb gering sind.
  • Die geometrische Anordnung der Gaseinlassöffnungen 22 und Gasventile 23 im unteren Abschnitt 15 zw. 29 der Laufbuchse 12 der Zylinder 11 verfügt über den Vorteil, dass im oberen Abschnitt 19 des jeweiligen Zylinders 11, in welchem bereits das oder jedes Auslassventil 20, der oder jeder Hauptinjektor 21 sowie der oder jeder Pilotinjektor 27 positioniert sind, kein weiterer Bauraum für die Einbringung des Kraftstoffs für den Gasbetrieb, insbesondere für die Einbringung von Erdgas, benötigt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 10'
    Zweitaktbrennkraftmaschine
    11
    Zylinder
    12
    Laufbuchse
    13
    Kolben
    14
    Kolbenstange
    15
    unterer Abschnitt
    16
    Ladelufteinlassöffnung
    17
    Verbrennungsraum
    18
    Ladeluftsammler
    19
    oberer Abschnitt
    20
    Abgasventil
    21
    Hauptinjektor
    22
    Gaseinlassöffnung
    23
    Gasventil
    24
    Gaskanal
    25
    Kraftstoffversorgungssystem
    26
    Gasleitung
    27
    Pilotinjektor
    28
    Zylinderabdeckung
    29
    unterer Abschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (10)

  1. Zweitaktbrennkraftmaschine mit mehreren in einem Dieselbetrieb betreibbaren Zylindern (11), wobei jeder Zylinder (11) eine Laufbuchse (12) mit einem in der Laufbuchse (12) bewegbaren Kolben (13) umfasst, wobei einem unteren Abschnitt (15) der Laufbuchse (12) eines jeden Zylinders (11) Ladelufteinlassöffnungen (16) zugeordnet sind, über die dann, wenn der Kolben (13) des jeweiligen Zylinders (11) die jeweiligen Ladelufteinlassöffnungen (16) in einem unteren Totpunkt bzw. in einem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens (13) benachbarten Positionsbereich desselben frei gibt, Ladeluft in einen von der Laufbuchse (12) des jeweiligen Zylinders (11) definierten Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einführbar ist, und wobei einem oberen Abschnitt (19) eines jeden Zylinders (11) mindestens ein Auslassventil (20) für Abgas und mindestens ein Hauptinjektor (21) zur Zuführung von Kraftstoff für den Dieselbetrieb, insbesondere von Schweröl, in die bereits verdichtete Ladeluft bei einem relativ hohen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (11) zusätzlich zum Dieselbetrieb, oder alternativ in einem reinen Gasbetrieb betreibbar sind, wobei hierzu jedem Zylinder mindestens eine Gaseinlassöffnung (22) zugeordnet ist, über die Kraftstoff für den Gasbetrieb, insbesondere Erdgas, in den jeweiligen Zylinder (12) dann einführbar ist, wenn sich der Kolben des jeweiligen Zylinders im unteren Totpunkt und/oder in dem zu dem unteren Totpunkt des Kolbens (13) benachbarten Positionsbereich desselben befindet, sodass der Kraftstoff für den Gasbetrieb in die Ladeluft bei einem relativ geringen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einbringbar ist.
  2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Gaseinlassöffnung (22), über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiligen Zylinder (11) einführbar ist, einem unteren Abschnitt (29) der Laufbuchse (12) des jeweiligen Zylinders (11) zugeordnet ist.
  3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Gaseinlassöffnung (22), über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiligen Zylinder (11) einführbar ist, jeweils ein Ladelufteinlassöffnung (16), über die Ladeluft in einen von der Laufbuchse (12) des jeweiligen Zylinders definierten Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einführbar ist, ersetzt bzw. einnimmt.
  4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Gaseinlassöffnung (22), über die Kraftstoff für den Gasbetrieb in den jeweiligen Zylinder (11) einführbar ist, oberhalb der Ladelufteinlassöffnungen (16), über die Ladeluft in einen von der Laufbuchse des jeweiligen Zylinders definierten Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einführbar ist, in die Laufbuchse (12) des jeweiligen Zylinders eingebracht ist.
  5. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gaseinlassöffnung (22) eines jeden Zylinders ein separates Gasventil (23) zugeordnet ist.
  6. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass allen Gaseinlassöffnungen (22) eines jeden Zylinders ein gemeinsames Gasventil zugeordnet ist.
  7. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zylinder (11) weiterhin mindestens ein Pilotinjektor (27) zugeordnet ist, über den im Gasbetrieb zur Fremdzündung des verdichteten Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs Dieselkraftstoff bei einem relativ hohen Druck im jeweiligen Verbrennungsraum (17) des jeweiligen Zylinders (11) in das Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch einbringbar ist.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, insbesondere einer Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einem Dieselbetrieb der Zweitaktbrennkraftmaschine Kraftstoff für den Dieselbetrieb, insbesondere Schweröl, in die bereits verdichtete Ladeluft bei einem relativ hohen Druck in die Zylinder unter Selbstzündung des Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gasbetrieb Kraftstoff für den Gasbetrieb, insbesondere Erdgas, in die noch nicht oder nur geringfügig verdichtete Ladeluft bei einem relativ geringen Druck in die Zylinder eingebracht wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasbetrieb zur Fremdzündung des Ladeluft-Kraftstoff-Gemischs Dieselkraftstoff bei einem relativ hohen Druck im Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders in das Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch eingebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Dieselbetrieb bei inaktiven Gaseinlassöffnungen Kraftstoff für den Dieselbetrieb über Hauptinjektoren und vorzugsweise auch über Pilotinjektoren in die Zylinder eingebracht wird, wohingegen im Gasbetrieb bei inaktiven Hauptinjektoren Kraftstoff für den Gasbetrieb über die Gaseinlassöffnungen und zur Fremdzündung Dieselkraftstoff über die Pilotinjektoren in die Zylinder eingebracht wird.
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