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Die Erfindung betrifft einen Ottomotor für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ottomotors gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
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Derartige Ottomotoren und Verfahren zum Betreiben von Ottomotoren sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und aus dem Serienfahrzeugbau, beispielsweise aus Kraftwagen von Marke Mercedes-Benz, bereits hinlänglich bekannt. Ein solcher Ottomotor weist wenigstens einen Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders auf. Ferner weist der Ottomotor wenigstens eine nach außen öffnende Einspritzdüse zum direkten Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffs in den Brennraum auf. Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben des Ottomotors wird mittels der nach außen öffnenden Einspritzdüse ein flüssiger Kraftstoff direkt in den Brennraum des Ottomotors eingespritzt. Mit anderen Worten ist der Ottomotor als direkteinspritzender Ottomotor ausgebildet, bei welchem der flüssige Kraftstoff direkt in den Brennraum und nicht etwa in ein stromauf des Brennraums angeordnetes Saugrohr eingespritzt wird.
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Wie allgemein bekannt ist, zeichnet sich ein Ottomotor dadurch aus, dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum fremdgezündet wird. Hierdurch unterscheidet sich der Ottomotor von einem Dieselmotor, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum infolge einer Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches selbst zündet. Im Gegensatz dazu ist beim Ottomotor eine Fremdzündung des Gemisches vorgesehen.
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Der Ottomotor weist gegenüber dem Dieselmotor insbesondere die Vorteile auf, dass der Ottomotor filigraner, das heißt mit geringeren Wanddicken ausgestaltet werden kann. Beispielsweise kann ein den Brennraum zumindest teilweise begrenzender Zylinderblock des Ottomotors wesentlich filigraner und somit gewichtsgünstiger als ein Zylinderblock des Dieselmotors ausgestaltet werden. Zudem ist bei einem Dieselmotor im Vergleich zu einem Ottomotor ein wesentlich aufwendigeres, insbesondere kostenintensiveres, Einspritzsystem erforderlich, um den flüssigen Kraftstoff beim Dieselmotor unter einen sehr hohen Druck zu setzen. Dies ist erforderlich, damit der flüssige Kraftstoff beim Dieselmotor mit sehr hohen Drücken in den Brennraum eingespritzt werden kann. Erst durch derartig hohe Drücke ist es nämlich möglich, eine hinreichend feine Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffs beim Dieselmotor zu erreichen, um dadurch den flüssigen Kraftstoff beim Dieselmotor hinreichend für die Selbstzündung des Gemisches aufzubereiten.
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Die Einspritzdüse wird üblicherweise auch als „Injektor” oder als „Einspritzelement” bezeichnet. Die Einspritzdüse weist beispielsweise ein von flüssigem Kraftstoff durchströmbares Gehäuse sowie ein Ventilelement auf, welches üblicherweise auch als „Ventilnadel” bezeichnet wird. Das Ventilelement ist relativ zu dem Gehäuse zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung insbesondere translatorisch bewegbar. In der Schließstellung unterbleibt eine durch die Einspritzdüse bewirkte Kraftstoffeinspritzung, da mittels des Ventilelements in der Schließstellung wenigstens eine von dem flüssigen Kraftstoff durchströmbare Austrittsöffnung fluidisch versperrt ist. In der Offenstellung ist die Austrittsöffnung freigegeben, so dass mittels der Einspritzdüse eine Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum bewirkt wird.
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Unter einer „nach außen öffnenden Einspritzdüse” ist dabei eine Einspritzdüse zu verstehen, bei welcher das Ventilelement von der Schließstellung in die Offenstellung nach außen, das heißt aus dem Gehäuse heraus in Richtung des Brennraums bewegbar ist. Mit anderen Worten wird das Ventilelement relativ zum Gehäuse aus der Schließstellung in die Offenstellung nach außen, das heißt aus dem Gehäuse heraus in Richtung des Brennraums bewegt, um dadurch eine Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum zu bewirken. Hierdurch wird beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen ringförmige Austrittsöffnung freigegeben, so dass der flüssige Kraftstoff unter Ausbildung eines zumindest im Wesentlichen kegelförmigen Kraftstoffstrahls direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
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Die
DE 10 2008 047 710 A1 offenbart eine bivalente Brennkraftmaschine, mit mindestens einem ersten Brennraum, mindestens einem ersten Benzin-Injektor für flüssigen Brennstoff je Brennraum sowie mindestens einem Ansaugrohr, an welchem ein Gas-Einblasventil angeordnet ist, wobei der Benzin-Injektor einen Ventilkörper aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass der Ventilkörper des Benzin-Injektors derart ausgeführt ist, dass ein in dem jeweiligen Brennraum aufgebauter Druck den Ventilkörper in Schließrichtung belastet.
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Die
DE 200 19 379 U1 offenbart einen Vielstoffmotor, welcher beispielsweise als Zündstrahl-Gasmotor ausgebildet ist. Der Vielstoffmotor kann aufgrund von Zündung durch Zündstrahl mittels Dieselkraftstoffdirekteinspritzung wahlweise mit Diesel oder gasförmigen Brennstoffen, vorzugsweise Erdgas, betrieben werden. Dabei ist es vorgesehen, dass der Zündkraftstoffdiesel direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ottomotor und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ottomotors der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders effizienter Betrieb mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch und geringen Emissionen des Ottomotors realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ottomotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Ottomotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders effizienter Betrieb mit nur geringen Emissionen und einem geringen Kraftstoffverbrauch des Ottomotors realisieren lässt, ist es erfindungsgemäße vorgesehen, dass der Ottomotor als Zündstrahl-Gasmotor mit wenigstens einem Einblaselement zum Einbringen eines gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum ausgebildet ist. Dabei ist mittels der Einspritzdüse Dieselkraftstoff als der flüssige Kraftstoff in den Brennraum einspritzbar. Der Dieselkraftstoff ist dabei unter Ausbildung eines Zündstrahls zum Zünden eines Gemisches in den Brennraum einspritzbar, wobei das Gemisch Luft und den mittels des Einblaselements eingebrachten, gasförmigen Kraftstoff umfasst.
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Mit anderen Worten ist der erfindungsgemäße Ottomotor als bivalenter, Ottomotor mit Direkteinspritzung ausgebildet. Die nach außen öffnende Einspritzdüse wird jedoch nicht zum direkten Einspritzen von Ottokraftstoff in den Brennraum verwendet, sondern die nach außen öffnende Einspritzdüse wird zum direkten Einspritzen von Dieselkraftstoff in den Brennraum verwendet. Der vorzugsweise in nur geringen Mengen direkt in den Brennraum eingespritzte Dieselkraftstoff wird als Zündkraftstoff verwendet, mittels welchem das den gasförmigen Kraftstoff und Luft umfassende Gemisch fremdgezündet wird. Daher weist der erfindungsgemäße Ottomotor das einen Ottomotor auszeichnende Charakteristikum auf, dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form des den gasförmigen Kraftstoff und Luft umfassenden Gemisches nicht etwa durch Selbstzündung, sondern durch Fremdzündung gezündet wird. Diese Fremdzündung wird nun jedoch nicht durch eine Zündkerze und einen mittels der Zündkerze erzeugbaren Zündfunken, sondern durch den Dieselkraftstoff, das heißt durch den Zündstrahl bewirkt.
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In dem Brennraum entsteht nämlich nicht nur das den gasförmigen Kraftstoff und Luft umfassende Gemisch, sondern es entsteht auch ein den Dieselkraftstoff und Luft umfassendes, weiteres Gemisch. Dieses weitere Dieselkraftstoff-Luft-Gemisch wird nach dem hinlänglich bekannten Funktionsprinzip eines Dieselmotors infolge einer Verdichtung des weiteren Gemisches durch Selbstzündung gezündet. Mit anderen Worten zündet das weitere Gemisch selbst. Durch diese Selbstzündung des weiteren Gemisches wird die Zündung des ersten, den gasförmigen Kraftstoff und Luft umfassenden Gemisches bewirkt.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Ottomotor, das heißt eine grundsätzlich auf den Betrieb als Ottomotor konstruktiv ausgelegte Verbrennungskraftmaschine nicht etwa einen Dieselmotor als Zündstrahl-Gasmotor zu betreiben. Der Ottomotor weist im Vergleich zu einem Dieselmotor ein wesentlich geringeres Gewicht auf, da beispielsweise ein den Brennraum zumindest teilweise begrenzender Zylinderblock besonders filigran, das heißt mit nur geringen Wanddicken ausgestaltet werden kann. Darüber hinaus weist der Ottomotor ein Einspritzsystem zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs (Dieselkraftstoff) auf, welches im Vergleich zu einem Einspritzsystem eines Dieselmotors wesentlich kostengünstiger ist. Mit anderen Worten kann bei dem Zündstrahl-Gasmotor ein Brennraum und Einspritzsystem von einem Ottomotor übernommen werden.
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Aufgrund der Verwendung der nach außen öffnenden Einspritzdüse lässt sich trotz der Verwendung des Einspritzsystems des Ottomotors eine hinreichende Aufbereitung des Dieselkraftstoffs schaffen, so dass der Dieselkraftstoff beziehungsweise das weitere, den Dieselkraftstoff umfassende Gemisch durch Selbstzündung zündet und in der Folge die Zündung des ersten Gemisches bewirken kann. Mittels der nach außen öffnenden Einspritzdüse, welche auch als „nach außen öffnende Düse” bezeichnet wird, können nämlich besonders geringe Mengen des Dieselkraftstoffs in den Brennraum eingespritzt werden, um dadurch eine Entflammung zu bewirken. Darüber hinaus lässt sich mittels der nach außen öffnenden Einspritzdüse eine besonders feine Zerstäubung mit nur sehr geringer Tröpfchengröße des Dieselkraftstoffs bewirken, so dass sich ein besonders effizienter Betrieb mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch und geringen Emissionen darstellen lässt. Der Dieselkraftstoff wird vorzugsweise mittels der Einspritzdüse unter Ausbildung eines zumindest im Wesentlichen kegelförmigen Zündstrahls in den Brennraum eingespritzt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Zündstrahl kegelförmig ausgebildet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zündstrahl-Gasmotor wird der in den Brennraum direkt eingespritzte Dieselkraftstoff lediglich zum Zünden des ersten Gemisches verwendet, und nicht etwa zum tatsächlichen Antreiben beispielsweise eines in dem Brennraum aufgenommenen Kolbens. Zum Antreiben des Kolbens wird im Wesentlichen das erste Gemisch verwendet. Mittels des Kolbens wird das erste Gemisch verdichtet. Da das erste Gemisch gasförmigen Kraftstoff und nicht etwa flüssigen Kraftstoff umfasst und der erfindungsgemäße Ottomotor demzufolge als Gasmotor betrieben wird, kann im Vergleich zu einem mit flüssigem Kraftstoff betreibbaren Ottomotor eine wesentlich höhere Verdichtung des ersten Gemisches realisiert werden. Insbesondere kann eine besonders hohe Verdichtung des ersten Gemisches realisiert werden, da zum Fremdzünden des ersten Gemisches Dieselkraftstoff genutzt wird. Daher muss keine Rücksicht auf die Klopfgrenze genommen werden, so dass sich ein besonders effizienter Betrieb des Ottomotors realisieren lässt.
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Darüber hinaus kann die Gefahr, dass es zu einer Verkokung der Einspritzdüse kommt, besonders gering gehalten werden, da mittels der Einspritzdüse eine zumindest im Wesentlichen kontinuierliche Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Ferner neigt eine nach außen öffnende Düse aufgrund des Selbstreinigungseffekts dieser Düsen nur in geringem Masse zur Verkokung. Diesbezüglich weist der erfindungsgemäße Ottomotor Vorteile gegenüber Gasmotoren auf, die für spezielle Betriebsbedingungen wie den Start oder einen Notlauf mit einem System zur Direkteinspritzung von Benzin ausgestattet sind. Bei diesen Gasmotoren ist eine Zündkerze vorgesehen, welche einem hohen Verschleiß unterliegt. Darüber hinaus kann die Einspritzdüse verkoken, insbesondere dann, wenn die Einspritzdüse als Mehrlochventil ausgebildet ist.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ottomotors ist, dass eine Zündkerze zum Zünden eines Gemisches im Brennraum nicht vorgesehen und nicht erforderlich ist. Dies ist der Fall, da das erste Gemisch mittels des weiteren Gemisches fremdgezündet wird, wobei das weitere Gemisch durch Selbstzündung gezündet wird.
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Da im Vergleich zu einem Ottomotor die Zündkerze entfallen kann, kann an die Stelle der Zündkerze das Einblaselement treten. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass eine Aufnahme, in der herkömmlicherweise die Zündkerze angeordnet ist, zum zumindest teilweisen Aufnehmen und Haltern des Einblaselements verwendet wird.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Einspritzdüse als Piezoinjektor ausgebildet. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass die Einspritzdüse als direkt angetriebener Piezoinjektor ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, besonders geringe Mengen des Dieselkraftstoffs mit einem sehr kleinen Tröpfchenspektrum einzuspritzen, ohne dass der Dieselkraftstoff unter besonders hohen Druck, wie er beispielsweise bei Dieselmotoren vorgesehen ist, gesetzt werden müsste. Dadurch können die Kosten des Einspritzsystems besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus lässt sich aufgrund der feinen Zerstäubung des Dieselkraftstoffs ein besonders effizienter und emissionsarmer Betrieb des Ottomotors realisieren.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Einblaselement zum direkten Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum zur inneren Gemischbildung und nicht etwa in ein stromauf des Brennraums angeordnetes Saugrohr eingeblasen wird. Dadurch ist ein besonders effizienter Betrieb realisierbar.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das Einblaselement zur äußeren Gemischbildung in ein Leitungsteil des Saugrohrs eingebracht. Vorteilhafterweise kann der im Saugrohr eingebrachte gasförmige Kraftstoff sich besonders gut mit der Luft vermischen, so dass mit der äußeren Gemischbildung ein besonders homogenes Gemisch im Brennraum vorliegt, wodurch Abgasemissionen gesenkt werden können.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Brennraum als Dachbrennraum ausgebildet ist. Hierdurch kann eine effiziente Verbrennung mit nur sehr geringen Emissionen realisiert werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Ottomotor zum Bewirken einer Tumble-Strömung der in den Brennraum einströmenden Luft ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Luft oder – beispielsweise bei äußerer Gemischbildung – das die Luft und den gasförmigen Kraftstoff umfassende Gemisch zumindest im Wesentlichen tumbleförmig oder walzenförmig in den Brennraum einströmt.
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Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art, wobei es zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs des Ottomotors erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Ottomotor als Zündstrahl-Gasmotor betrieben wird. Dabei wird mittels wenigstens eines Einblaselements ein gasförmiger Kraftstoff in den Brennraum eingebracht. Mittels der Einspritzdüse wird Dieselkraftstoff als der flüssige Kraftstoff unter Ausbildung eines Zündstrahls in den Brennraum eingebracht, wobei mittels des Zündstrahls ein Gemisch, welches Luft und den eingebrachten, gasförmigen Kraftstoff umfasst, gezündet wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ottomotors sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines Ottomotors für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Brennraum und mit wenigstens einer nach außen öffnenden Einspritzdüse zum direkten Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffs in den Brennraum, wobei der Ottomotor als Zündstrahl-Gasmotor mit wenigstens einem Einblaselement zum Einbringen eines gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum ausgebildet ist.
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Die Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine in Form eines im Ganzen mit 10 bezeichneten Ottomotors eines Kraftwagens. Der Ottomotor 10 dient zum Antreiben des Kraftwagens und ist als Vier-Zylinder-Reihenmotor ausgebildet. Hierbei weist der Ottomotor 10 einen Zylinderblock 12 auf, welcher auch als „Motorblock” bezeichnet wird. Durch den Zylinderblock 12 sind vier Brennräume in Form von Zylindern 14 des Ottomotors 10 gebildet.
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Der Ottomotor 10 ist als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst eine in der Fig. nicht dargestellte Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle. Die Kurbelwelle ist an einem Kurbelgehäuse des Ottomotors 10 um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert, wobei das Kurbelgehäuse durch den Zylinderblock 12 gebildet sein kann.
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Im jeweiligen Zylinder 14 ist ein Kolben angeordnet, welcher im jeweiligen Zylinder 14 relativ zu diesem translatorisch bewegbar ist. Die Kolben sind über jeweilige Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, so dass die translatorischen Bewegungen der Kolben in den Zylindern 14 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.
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Der Ottomotor 10 umfasst auch einen Ansaugtrakt 16, in welchem ein Saugrohr 18 angeordnet ist. Während des Betriebs des Ottomotors 10 saugt dieser mittels der Kolben Luft aus der Umgebung an. Diese Luft strömt durch das Saugrohr 18 und wird von dem Saugrohr 18 auf die jeweiligen Zylinder 14 verteilt.
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Den Zylindern 14 ist jeweils eine nach außen öffnende Einspritzdüse in Form eines nach außen öffnenden, direkt angetriebenen Piezoinjektors 20 zugeordnet. Mittels des jeweiligen Piezoinjektors 20 ist ein flüssiger Kraftstoff in Form von Dieselkraftstoff in den jeweiligen Zylinder 14 direkt einspritzbar. Der Piezoinjektor 10 kann, wie in der Figur angedeutet, in einer seitlichen Lage zu einer Zylindermittelachse des Zylinders 14 angeordnet sein. Bevorzugt wird eine im Wesentlichen zentrale Anordnung des Piezoinjektors 20 zum Zylinder 14.
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Um nun einen besonders effizienten Betrieb mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch und nur geringen Emissionen des Ottomotors 10 zu realisieren, ist der Ottomotor 10 als Zündstrahl-Gasmotor ausgebildet. Mit anderen Worten wird der Ottomotor 10 als Zündstrahl-Gasmotor gemäß einem Zündstrahlverfahren betrieben. Hierzu weist der Ottomotor 10 Einblaselemente 22 zum Einbringen eines gasförmigen Kraftstoffs in den jeweiligen Zylinder 14 auf. Die Einblaselemente 22 werden auch als „Einblas-Ventile” bezeichnet. Bei dem gasförmigen Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um Erdgas, insbesondere um CNG (Compressed Natural Gas). Es ist auch denkbar als gasförmigen Kraftstoff LNG (Liquefied Natural Gas) oder LPG (Liquefied Petroleum Gas) einzusetzen.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass der gasförmige Kraftstoff mittels der Einblaselemente 22 nicht direkt in die Zylinder 14, sondern stromauf der Zylinder 14 in das Saugrohr 18 eingeblasen wird. Der in das Saugrohr 18 eingeblasene, gasförmige Kraftstoff vermischt sich mit der das Saugrohr 18 durchströmenden Luft, so dass der gasförmige Kraftstoff mittels der das Saugrohr 18 durchströmenden und in die Zylinder 14 einströmenden Luft in die Zylinder 14 transportiert wird. Somit entsteht ein in die Zylinder 14 gelangendes erstes Gemisch, welches den gasförmigen Kraftstoff und den eingebrachten, gasförmigen Kraftstoff umfasst.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass der gasförmige Kraftstoff in jeweilige Leitungsteile 24 des Saugrohrs 18 eingebracht wird. Somit entsteht das die Luft und den gasförmigen Kraftstoff umfassende, erste Gemisch bereits stromauf der Zylinder 14 in den jeweiligen Leitungsteilen 24, 50 dass beim Ottomotor 10 im Hinblick auf das erste Gemisch eine äußere Gemischbildung verwirklicht ist. Das bereits in den jeweiligen Leitungsteilen 24 gebildete, erste Gemisch strömt vorzugsweise walzenförmig oder tumbleförmig, das heißt nach Art einer Tumble-Strömung, in die Zylinder 14 ein, welche vorzugsweise als Dachbrennräume ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Homogenisierung des jeweiligen ersten Gemisches in den Zylindern 14 realisieren.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird der gasförmige Kraftstoff mittels der Einblaselemente 22 direkt ein die Zylinder 14 eingeblasen. Da beim erfindungsgemäßen Ottomotor 10 eine Zündkerze entfallen kann, kann an die Stelle der Zündkerze das Einblaselement 22 treten.
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Im Zuge des Zündstrahlverfahrens wird mittels der Piezoinjektoren 20 Dieselkraftstoff unter Ausbildung eines jeweiligen Zündstrahls in die Zylinder 14 direkt eingespritzt. Mittels dieses jeweiligen Zündstrahls wird das jeweilige erste Gemisch in den Zylindern 14 gezündet.
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Das jeweilige erste Gemisch wird nämlich mittels des jeweiligen Kolbens verdichtet. Wird nun mittels des jeweiligen Piezoinjektors 20 flüssiger Kraftstoff in Form des Dieselkraftstoffs direkt in den jeweiligen Zylinder 14 eingespritzt, so wird ein weiteres Gemisch im jeweiligen Zylinder 14 gebildet, wobei das jeweilige weitere Gemisch den Dieselkraftstoff und Luft umfasst. Aufgrund der jeweiligen, durch den jeweiligen Kolben bewirkten Verdichtung erfolgt eine Selbstzündung des Dieselkraftstoffs beziehungsweise des weiteren Gemisches. Mittels dieser Selbstzündung des weiteren Gemisches wird das jeweilige erste Gemisch im Zylinder 14 gezündet, so dass das erste Gemisch verbrannt wird. Infolge der Verbrennung kommt es zu einer Expansion, mittels welcher der jeweilige Kolben von seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt wird.
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Der Zündstrahl beziehungsweise das weitere Gemisch wird somit zumindest im Wesentlichen zur Zündung des ersten Gemisches verwendet, wobei das erste Gemisch zumindest im Wesentlichen zum Antreiben des jeweiligen Kolbens und somit zum Antreiben der Kurbelwelle verwendet wird.
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Der Ottomotor 10 weist somit das charakteristische Funktionsmerkmal eines Ottomotors auf, wonach das erste Gemisch durch Fremdzündung gezündet wird. Diese Fremdzündung wird bei dem Ottomotor 10 nun jedoch nicht mittels einer Zündkerze und eines Zündfunkens, sondern durch die Selbstzündung des weiteren Gemisches beziehungsweise des Zündstrahls bewirkt. Somit können Zündkerzen und ein Zündsystem zum Zünden des jeweiligen ersten Gemisches vermieden werden, so dass der Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht des Ottomotors 10 besonders gering gehalten werden können. Dadurch, dass der Ottomotor 10 als Gasmotor betrieben wird, kann ferner ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden, da besonders hohe Verdichtungen verwirklicht werden können.
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Aus der jeweiligen Verbrennung des ersten Gemisches resultiert Abgas, das aus den Zylindern 14 über jeweilige Auslasskanäle 26 eines Abgastrakts 28 des Ottomotors 10 abgeführt wird.
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Der jeweilige Piezoinjektor 20 weist beispielsweise ein Gehäuse und ein relativ zu dem Gehäuse bewegbares Ventilelement in Form einer Düsennadel auf. Die Düsennadel ist beispielsweise relativ zu dem Gehäuse translatorisch zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung ist wenigstens eine Austrittsöffnung des jeweiligen Piezoinjektors 20 fluidisch versperrt, so dass in der Schließstellung keine Kraftstoffeinspritzung mittels des jeweiligen Piezoinjektors 20 bewirkt wird. In der Offenstellung ist die Austrittsöffnung freigegeben, so dass dadurch mittels des jeweiligen Piezoinjektors 20 der Dieselkraftstoff direkt in den jeweiligen Zylinder 14 eingespritzt wird.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass als die Austrittsöffnung ein Ringspalt, das heißt eine zumindest im Wesentlichen ringförmige Durchströmöffnung freigegeben wird, welche von dem Dieselkraftstoff durchströmbar ist. Hierdurch wird der Dieselkraftstoff unter Ausbildung eines zumindest im Wesentlichen kegelförmigen Kraftstoffstrahls (Hohlkegelstrahl) beziehungsweise Zündstrahls in den jeweiligen Zylinder 14 direkt eingespritzt. Somit lässt sich eine besonders feine Zerstäubung des Dieselkraftstoffs realisieren. Darüber hinaus können dadurch besonders geringe Mengen des Dieselkraftstoffs in den Zylinder 14 direkt eingespritzt werden. Mittels der Piezoinjektoren 20 lässt sich somit eine besonders feine Zerstäubung des Dieselkraftstoffs realisieren, obwohl der Ottomotor 10 kein Diesel-Einspritzsystem aufweist, mit welchem Dieselmotoren üblicherweise ausgestattet sind und mittels welchen der Dieselkraftstoff unter besonders hohe Drücke gesetzt werden könnte. Auch hierdurch lassen sich die Kosten des Ottomotors 10 besonders gering halten. Dadurch, dass infolge der Verwendung der Piezoinjektoren 20 besonders kleine Kraftstoffmengen zur Entflammung des ersten Gemisches eingespritzt werden können, können der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Ottomotors 10 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ottomotor
- 12
- Zylinderblock
- 14
- Zylinder
- 16
- Ansaugtrakt
- 18
- Saugrohr
- 20
- Piezoinjektor
- 22
- Einblaselement
- 24
- Leitungsteil
- 26
- Auslasskanal
- 28
- Abgastrakt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008047710 A1 [0007]
- DE 20019379 U1 [0008]
