-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, die insbesondere durch Verbrennung von Erdgas angetrieben wird, sowie eine entsprechende Brennkraftmaschine.
-
Brennkraftmaschinen, die durch Gas, insbesondere Erdgas betrieben werden, d. h. Gasmotoren, können bei niedrigem Stickoxidemissionsniveau eine gegenüber herkömmlichen Brennstoffen, wie bspw. Diesel, verbesserte Leistungsabgabe bzw. erhöhte Effizienz erreichen. Da Erdgas in der Regel günstiger angeboten wird als bspw. Diesel, sind Gasmotoren ferner wirtschaftlicher als herkömmliche Diesel- oder Benzinmotoren.
-
Bei einem Betrieb einer Brennkraftmaschine wird traditionell zwischen einem dieselmotorischen und einem ottomotorischen Brennverfahren unterschieden. Während bei dieselmotorischen Brennverfahren eine Diffusionsverbrennung erfolgt, d. h. ein Verbrennungsvorgang, bei dem Luft und Dieselöl vor einer Verbrennung nicht oder nur marginal vermischt werden, basiert ein ottomotorisches Brennverfahren in der Regel auf einer homogenen Gemischbildung mit bspw. Gas als Brennstoff.
-
Sowohl das dieselmotorische als auch das ottomotorische Brennverfahren zeigen Vor- und Nachteile. Die für das dieselmotorische Brennverfahren typtische Diffusionsverbrennung verhindert ein potentielles Klopfen, d. h. Motorklopfen, sowie Zündaussetzer einer entsprechenden Brennkraftmaschine, so dass eine Regelung des Brennverfahrens qualitativ erfolgen kann. Ferner läuft ein dieselmotorisches Brennverfahren sehr stabil bei allen Luftverhältnissen mit einem Lambdawert größer 1 ab. Dieselmotoren zeigen ein gutes Transientverhalten und können auch ohne Drosselklappe betrieben werden.
-
Nachteilig bei Verwendung von dieselmotorischen Brennverfahren sind, bedingt durch ein ungünstiges, d. h. hohes Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff, hohe Partikelemissionen sowie entsprechend hohe Emissionen von Kohlenstoffdioxid und, bedingt durch das Brennverfahren mit diffusiver Verbrennung, hohe Stickoxidemissionen.
-
Vorteile eines ottomotorischen Brennverfahrens ergeben sich aus einer Flammenfrontverbrennung, die bei sogenannten Magermotoren eine sehr geringe Stickoxidemission ohne Rußentstehung ermöglicht. Weiterhin ergeben sich, bedingt durch ein günstiges, d. h. niedriges Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff im Brennstoff, niedrige Kohlenstoffdioxid-Emissionen sowie, bei Verwendung von bspw. Erdgas als Brennstoff, niedrige Brennstoffkosten.
-
Bei einem ottomotorischen Brennverfahren ist eine qualitative Regelung der ablaufenden Verbrennung nur in gegenüber dem dieselmotorischen Brennverfahren reduziertem Maße möglich, so dass sich ein schlechteres Transient-, d. h. Ansprechverhalten, ergibt. Somit ergibt sich bei ottomotorischen Brennverfahren ein relativ enges Betriebsfenster bezüglich eines Luftverhältnisses, das auch als fahrbares Lambdaband bezeichnet wird und auf der einen Seite durch Klopfen und auf der anderen Seite durch Zündaussetzer charakterisiert ist. Daher muss zur Leistungsregelung eines ottomotorisches Brennverfahrens eine quantitative Anpassung einer Füllung einer jeweiligen Hauptbrennkammer erfolgen, die in der Regel über ein Drosselorgan, wie bspw. eine Drosselklappe, erfolgt, wodurch es zu hohen Ladungswechselverlusten während eines Drosselbetriebs kommt. Aufgrund einer potentiellen Klopfanfälligkeit sind ottomotorische Brennverfahren stark von der Qualität, d. h. einer Methan- bzw. Oktanzahl, des verwendeten Brennstoffs abhängig.
-
Eine weitere Möglichkeit zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bietet sich durch eine dieselmotorische Verbrennung, bei der Gas, wie bspw. Erdgas, als Brennstoff verwendet wird, wie es in der Druckschrift
CA 253 99 05 C beschrieben wird. Bei der dieselmotorischen Verbrennung mit Gas handelt es sich wie bei einem klassischen Dieselmotor um einen diffusiven Brennvorgang.
-
Erdgas hat eine geringe Neigung zur Selbstentzündung und entzündet sich daher nur bei sehr hohen Temperaturen. Um Gas in einer Brennkraftmaschine dennoch zu entflammen, wird bei allen gängigen Verfahren eine kleine Menge Diesel als ”Piloteinspritzung” zur Entflammung des Gases eingesetzt werden.
-
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung.
-
Es wird somit ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Hauptbrennkammer vorgestellt, bei dem sich in die mindestens eine Hauptbrennkammer eingebrachter Brennstoff, d. h. der Hauptbrennstoff, der den Großteil der in den Brennraum eingebrachten Energie aufweist, an einer Flammsäule bzw. einem Flammkern entflammt, so dass der während der Verbrennung eingebrachte Hauptbrennstoff in einer Diffusionsverbrennung verbrennt, wobei die Flammsäule mittels durch eine Zündeinrichtung gezündetem „Zündstoff” erzeugt wird und wobei der Zündstoff und der Brennstoff von einem gleichen Brennstofftyp sind. Während bei herkömmlichen dieselmotorischen Brennverfahren, die Gas als Brennstoff nutzen, Dieselöl als Zündstoff verwendet wird, sieht das vorgestellte Verfahren eine Verwendung von Gas als Zündstoff, d. h. als Kraftstoff zur Zündung des in die Hauptbrennkammer eingebrachten Brennstoffs, vor. Als Zündstoff ist im Kontext des vorgestellten Verfahrens ein Kraftstoff- bzw. Brennstoffteil zu verstehen, der zum Entflammen von in die Hauptbrennkammer eingebrachtem Brennstoff verwendet und durch die Zündeinrichtung gezündet wird.
-
Durch Verwendung von Gas als Zündstoff bei einem dieselmotorischen Brennverfahren mit Gas als Brennstoff ergeben sich die Vorteile des dieselmotorischen Verbrennungsverfahrens mit Gas als Brennstoff ohne die Nachteile einer Verbrennung von Diesel als Zündstoff. Durch Verwendung lediglich eines Brennstoffs, der sowohl die Brennkraftmaschine antreibt als auch zur Erzeugung einer Flammsäule verwendet wird, können Vorrichtungen zum Einbringen von Diesel als Zündstoff vermieden werden, da lediglich Gas zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird.
-
Um die Vorteile des dieselmotorischen und des ottomotorischen Brennverfahrens ohne deren Nachteile zu kombinieren, sieht das vorgestellte Verfahren vor, dass ein räumlich stark begrenzter Zündkern, d. h. einer Flammenfront zum Entflammen von Brennstoff, der wiederum die jeweilige Brennkraftmaschine antreibt, erzeugt wird. Dazu wird ein Zündstoff in lediglich einen Teil eines jeweiligen Brennraums bzw. eine Vorkammer der jeweiligen Brennkraftmaschine eingebracht und über eine Zündeinrichtung gezündet. Dieser erste Teil der Verbrennung läuft wie bei einem klassischen ottomotorischen Brennverfahren ab. Dies bedeutet, dass es sich um eine sich ausbreitende Flammenfront bzw. um aus der Vorkammer austretende Flammkeulen oder Fackelstrahlen handelt, die bezogen auf die Hauptbrennkammer jedoch nur lokal vorhanden sind. In der frühen Phase der Verbrennung kommt es in der Regel nicht zu motorischem Klopfen, da diesbezüglich kritische Zustände bezüglich Druck und Temperatur in der Hauptbrennkammer nicht erreicht werden. Da sich außerhalb der durch die Flammkeulen definierten lokalen Zone im Brennraum nur Luft befindet, wird es auch im weiteren Verlauf der Verbrennung, d. h. des Verbrennungsprozesses, nicht zu einem Klopfen kommen, da dessen Ursprung immer in Reaktionen in unverbranntem Brennstoff, wie bspw. Erdgas, liegt. Es ist denkbar, dass der Zündstoff bspw. über eine Hochdruckgaseindüsung durch bspw. einen Injektor in einen Bereich um eine Zündeinrichtung, wie bspw. eine Zündkerze, eingebracht werden kann, so dass sich um die Zündeinrichtung eine zündfähige Gemischwolke bildet, die durch die Zündeinrichtung gezündet werden kann, so dass die oben beschriebene Flammenfront entsteht. Bei ausreichend großer Flammsäule oder nach einer definierten Dauer oder in Abhängigkeit einer Stellung eines in der Hauptbrennkammer schwingenden Kolbens kann Brennstoff bspw. unter Hochdruck in die Flammsäule eingebracht, d. h. eingedüst, werden. Der Brennstoff entflammt sich an der Flammsäule und verbrennt entsprechend diffusiv.
-
Unter einem Zündstoff ist im Kontext des beschriebenen Verfahrens eine insbesondere im Verhältnis zu einem jeweiligen Brennstoff kleine Menge an Brennstoff zu verstehen, die bspw. in einer Gemischwolke in die Brennkraftmaschine, d. h. bspw. in eine Hauptbrennkammer oder eine Vorkammer, eingebracht und dort gezündet wird. Ein Zündstoff basiert im Kontext des vorgestellten Verfahrens auf dem gleichen Kraftstoff wie der eingesetzte Brennstoff, d. h. auf Gas.
-
Unter einem Brennstoff ist im Kontext des vorgestellten Verfahrens ein in der Hauptbrennkammer zu verbrennender und durch den Zündstoff zu entflammender Kraftstoff, insbesondere Gas, d. h. Erdgas, zu verstehen.
-
In einer möglichen Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Zündstoff lediglich in einen Teilbereich der Hauptbrennkammer eingebracht wird, so dass sich die durch den Zündstoff gebildete Flammsäule auf einen Teil der mindestens einen Hauptbrennkammer beschränkt.
-
Um eine für ein Entflammen des Brennstoffs geeignete Flammsäule bzw. Flammenfront, zu erzeugen, kann der Zündstoff, d. h. die zur Zündung vorgesehene Menge an Gas, sowohl direkt in die Hauptbrennkammer oder in eine mit der Hauptbrennkammer verbundene Vorkammer eingebracht und dort bspw. über eine Zündkerze gezündet werden. In beiden Fällen dient der gezündete Zündstoff dazu, in die Hauptbrennkammer eingebrachten Brennstoff zu entflammen und eine Brennkraftmaschine dadurch anzutreiben. Der Zündstoff kann als reiner Brennstoff in den Brennraum bzw. die Vorkammer eingebracht werden. Eine Vormischung des Zündstoffs mit Verbrennungsluft vor der Einbringung in die Hauptbrennkammer ist genauso denkbar und wird insbesondere bei einer Vorkammer bevorzugt, da auf diese Weise starke Inhomogenitäten und lokal zu starker Sauerstoffmangel vermieden werden können, was Rußbildung und Ablagerungen in der Vorkammer minimiert. Weiterhin ist eine Mischung des Brennstoffs mit Luft noch vor Einbringung in die Hauptbrennkammer denkbar, wodurch ein Sauerstoffanteil im Brennstoff erhöht wird, was grundsätzlich zu einer erhöhten Verbrennungsgeschwindigkeit führt.
-
In einer möglichen Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Brennstoff, nach einer Zündung des Zündstoffs, über eine Hochdruckgaseindüsung in die mindestens eine Hauptbrennkammer eingebracht wird.
-
Um eine Diffusionsverbrennung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Brennstoff bspw. über Injektoren oder Einspritzventile in die Hauptbrennkammer eingebracht wird. Der Brennstoff kann bspw. an verschiedenen Seiten um eine Flammsäule herum eingebracht bzw. eingedüst werden, so dass eine schnelle und diffusive Verbrennung entsteht.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Flammsäule in einer Vorkammer der mindestens einen Hauptbrennkammer durch die Zündeinrichtung gezündet wird.
-
Durch Verwendung einer Vorkammer kann der Zündstoff und dessen Entflammungsverhalten bspw. durch Zuführung von Sauerstoff sehr genau kontrolliert werden. Ferner kann eine Vorkammer zusätzlich mit bspw. Luft gespült werden, so dass eine in der Vorkammer angeordnete Zündkerze nicht überhitzt und eine dadurch verlängerte Betriebsdauer erreicht wird.
-
In einer möglichen Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Vorkammer durch mindestens ein in der Vorkammer beweglich angeordnetes Element zeitweise verschlossen wird.
-
Eine Möglichkeit, den Verbrennungsprozess in der Hauptbrennkammer zu kontrollieren, besteht bspw. darin, dass ein Übergang, d. h. eine oder mehrere Übertrittsbohrung, von einer Vorkammer in die Hauptbrennkammer zeitweise verschlossen werden, so dass dem in der Vorkammer gezündeten Zündstoff erst dann eine Expansion, d. h. ein Übertritt in die Hauptbrennkammer, ermöglicht wird, wenn bspw. die Hauptbrennkammer zumindest teilweise mit Brennstoff befüllt ist. Durch das zeitweise Verschließen der Vorkammer kann sich in der Vorkammer ein Überdruck bilden, der den gezündeten Zündstoff ggf. aus der Vorkammer in die Hauptbrennkammer treibt und den in die Hauptbrennkammer eingebrachten Brennstoff dadurch sehr schnell entzündet.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass der Vorkammer durch eine zusätzliche Luftversorgung Luft zur Kühlung zugeführt wird.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Brennstoff Erdgas gewählt wird.
-
Da sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Gasmotoren eignet, kann als Brennstoff ein natürliches Gas, wie bspw. Erdgas oder auch Autogas, d. h. Compressed Natural Gas (CNG) bzw. Liquefied Petroluelm Gas (LPG) verwendet werden. Insbesondere bevorzugt sind Brennstoffe, die sich mit geringem Aufwand auf ein hohes Druckniveau komprimieren lassen. Daher ist ganz besonders Flüssigerdgas bzw. Liquefied Natural Gas (LNG) geeignet, das sich mittels Verdampfer ohne Zusatzkomprimierung auf ein erforderliches Druckniveau bringen lässt. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass das Druckniveau zumindest für den in die Hauptbrennkammer einzubringenden Brennstoff deutlich über in der jeweiligen Hauptbrennkammer anliegenden Drücken liegt. Je nach Anwendung und Lastpunkt des jeweiligen Brennverfahrens sollte in diesem Zusammenhang ein zum Einbringen des Brennstoffs in die Hauptbrennkammer verwendeter Druck größer als 100 bar sein. Höhere Drücke verbessern in aller Regel, wie bei Dieselmotoren, eine Güte der Diffusionsverbrennung, sodass die Höhe des maximalen Druckes lediglich technischer und sicherheitstechnischer Limitierung unterliegt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sowohl der Zündstoff als auch der in die Hauptbrennkammer einzubringende Brennstoff aus dem gleichen Gas bestehen, d. h. identisch sind. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen Betrieb eines Gasmotors ermöglicht, bei dem ausschließlich eine Sorte Brennstoff, d. h. bspw. Erdgas, zum Betrieb des Gasmotors verwendet wird.
-
Bevorzugt wird auch der Einsatz einer vorzugsweise gekühlten Abgasrückführung bei dem voranstehend beschriebenen Verfahren, um die im Gegensatz zum ottomotorischen Magergasbrennverfahren höheren Stickoxidemissionen zu reduzieren.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens ist vorgesehen, dass der in die Hauptbrennkammer eingebrachte Brennstoff in Abhängigkeit einer Stellung eines sich in der Hauptbrennkammer bewegenden Kolbens entflammt wird.
-
Um ein möglichst effizientes Entflammen von in die Hauptbrennkammer eingebrachtem Brennstoff zu ermöglichen, ist denkbar, dass der Zündstoff in der Hauptbrennkammer eine Flammsäule bildet, an deren Seiten Brennstoff in die Hauptbrennkammer eingebracht wird, so dass der in die Hauptbrennkammer eingebrachte Brennstoff durch die Flammsäule entflammt wird und in einer Diffusionsverbrennung abbrennt. Dabei kann die Flammenfront bspw. durch eine oder mehrere Öffnungen, d. h. Übertrittsbohrungen, aus der Vorkammer in die Hauptbrennkammer expandieren, so dass sich eine entsprechende Anzahl von Verbrennungsprozessen in der Hauptbrennkammer bildet, wodurch sich insbesondere eine Diffusionsverbrennung innerhalb der Hauptbrennkammer schnell und effizient durchführen lässt.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine wahlweise ottomotorisch oder dieselmotorisch betrieben wird.
-
Durch Verwendung einer Zündeinrichtung zum Zünden des Zündstoffs kann, bei einer Versorgung mit Gas von ausreichend hoher Qualität bzw. einer hohen Methanzahl, ein Direktzündungsbetrieb realisiert werden. Bei einem derartigen Direktzündungsbetrieb, wie er für Ottomotoren typisch ist, wird der komplette Brennraum durch eine Flammenfront erfasst. Weiterhin kann bei Zufuhr von Gas minderer Qualität oder einem Klopfen der jeweiligen Brennkraftmaschine eine Flammsäule erzeugt werden, in die das Brenngas, wie voranstehend beschrieben, unter hohem Druck eingedüst wird, so dass der Brennstoff bzw. das Brenngas diffusiv verbrennt. Für eine derartige Umschaltstrategie sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig, da die Hochdruckgaseindüsung für den Hauptbrennstoff während eines Saughubes angesteuert werden kann und somit eine ausreichende Zeitspanne zur Gemischhomogenisierung für die ottomotorische Verbrennung vorhanden ist. Es ist weiterhin denkbar, dass ein jeweiliger Betriebsmodus in Abhängigkeit von Randbedingungen durch einen Fahrer bzw. Nutzer ausgewählt wird und bspw. über ein Steuergerät gesteuert wird.
-
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem eine Hauptbrennkammer umfassenden Zylinder, wobei ein in die Hauptbrennkammer einzubringender Zündstoff durch eine Zündeinrichtung zu zünden ist, so dass sich ein in die Hauptbrennkammer einzubringender Brennstoff durch eine aus gezündetem Zündstoff entstehende Flammsäule zu entflammen und diffusiv zu verbrennen ist, wobei Zündstoff und Brennstoff von einem gleichen Brennstofftyp sind.
-
Die vorgestellte Brennkraftmaschine kann ausschließlich mit Gas, d. h. bspw. Erdgas, betrieben werden. Im Gegensatz zu einem Verfahren mit Zündöl, welches nur bei ausreichend hoher Temperatur gezündet werden kann, was dieseltypische Verdichtungsverhältnisse voraussetzt, können bei dem hier beschriebenen Verfahren deutlich niedrigere Verdichtungsverhältnisse aus dem ottomotorischen Bereich gewählt werden, was Vorteile bezüglich Leistungsdichte, die unter anderem eine Funktion des maximal zulässigen Spitzendruckes ist, bieten kann. Insbesondere bei einem Einsatz einer Abgasrückführung stellt dies einen großen Vorteil dar. Des Weiteren kann das Verdichtungsverhältnis so gewählt werden, dass die voranstehend erwähnte Wechselstrategie zwischen ottomotorischen und dieselmotorischen Brennverfahren sinnvoll ermöglicht wird.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass die Zündeinrichtung aus der folgenden Liste an Zündeinrichtungen ausgewählt ist: Zündkerze, Laser, Coronazündung oder Glühstift.
-
Zum Zünden des Zündstoffs kann jede technisch geeignete Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere mindestens eine Zündkerze, verwendet werden.
-
Durch Verwendung einer Zündkerze kann der in die Vorkammer eingebrachte Brennstoff zeitlich exakt und bspw. in Abhängigkeit einer aktuellen Stellung eines in der Hauptbrennkammer schwingenden Kolbens gezündet werden, so dass der in die Hauptbrennkammer eingebrachte Brennstoff entsprechend zeitlich präzise durch eine Flammsäule entflammt wird.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass ein einziger Brennstofftank sowohl die Vorkammer als auch die Hauptbrennkammer mit Brennstoff versorgt.
-
Um die vorgestellte Brennkraftmaschine ausschließlich mit Brennstoff eines Typs zu betreiben, ist vorgesehen, dass der Brennstoff aus einem gemeinsamen Brennstofftank entnommen wird und bspw. in getrennten Kanälen sowohl der Vorkammer als auch der Hauptbrennkammer zugeführt wird. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang ein unterschiedliches Druckniveau zwischen dem Gas für den Zündstoff und dem in die Hauptbrennkammer einzubringenden Brennstoff bzw. Gas. Das Druckniveau lässt sich beispielsweise mittels eines Druckregelventils bzw. einer Drosseleinheit bzw. getrennten Druckerzeugungen realisieren.
-
Weitere Vorteile oder Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der vorgestellten Brennkraftmaschine.
-
2 zeigt die Brennkraftmaschine aus 1 mit einer Luftzufuhr zu einer von der Brennkraftmaschine umfassten Vorkammer.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der vorgestellten Brennkraftmaschine mit einer temporär verschließbaren Vorkammer.
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
-
Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine umfasst eine an einer Hauptbrennkammer 1 angeordnete Vorkammer 3, wobei die Vorkammer 3 eine Einspritzvorrichtung 5 zum Einbringen von Zündstoff in die Vorkammer 3 sowie eine Zündeinrichtung 7, in diesem Fall eine Zündkerze, umfasst.
-
Durch die Einspritzvorrichtung 5 in die Vorkammer 3 eingebrachter Zündstoff, d. h. Brenngas, wird durch die Zündeinrichtung 7 gezündet, so dass sich der entzündete Zündstoff in der Vorkammer 3 ausdehnt, d. h. expandiert, und durch Übertrittsbohrungen 9, wie durch Pfeile 11 veranschaulicht, in die Hauptbrennkammer 1 strömt bzw. expandiert. Dies bedeutet, dass durch die Übertrittsbohrungen 9 eine Flammsäule aus gezündetem Zündstoff in die Hauptbrennkammer 1 strömt.
-
Durch einen Injektor 13 wird, sobald die Flammsäule in die Hauptbrennkammer 1 eintritt, Brennstoff in die Hauptbrennkammer 1 eingespritzt, der sich an der Flammsäule entflammt. Durch eine während des Entflammungsprozesses des Brennstoffs frei werdende Energie wird ein Kolben 15 ausgelenkt und die Brennkraftmaschine dadurch angetrieben.
-
Da die Flammsäule den in die Hauptbrennkammer 1 eingebrachten Brennstoff entflammt und dieser daraufhin diffusiv verbrennt, spielt eine Gasqualität des in die Hauptbrennkammer einzubringenden Brennstoffs eine untergeordnete Rolle, da es weder zu Klopfen noch zu Zündaussetzern kommt.
-
Die in 2 dargestellte Brennkraftmaschine umfasst zusätzlich zu den in 1 dargestellten Komponenten eine Luftleitung 17, durch welche die Vorkammer 3 mit frischer Luft versorgt wird, so dass in der Vorkammer 3 gezündeter Zündstoff sehr heiß und schnell, ggf. in einer vorgemischten Gemischwolke aus Brennstoff und Luft verbrennt, und sich eine durch die Flammsäule in die Hauptbrennkammer 1 transportierte Energiemenge bzw. Flammeindringtiefe erhöht. Ein Erhöhen der in die Hauptbrennkammer 1 eingebrachten Energiemenge bzw. Flammeindringtiefe führt zu einem schnelleren Entflammen und einer entsprechend verbesserten Verbrennung des in die Hauptbrennkammer 1 eingebrachten Brennstoffs bzw. einer erhöhten Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine.
-
Die in 3 dargestellte Brennkraftmaschine umfasst eine Hauptbrennkammer 31, die durch ein bewegliches Ventil 32 geteilt werden kann, so dass ein Teilbereich 33 entsteht, in dem Zündstoff durch eine Zündeinrichtung 34, in diesem Fall eine Zündkerze, gezündet wird. Dabei kann das Ventil 32 bspw. durch einen Mechanismus derart bewegt werden, dass das Ventil 32 den Teilbereich 33 gegenüber der Hauptbrennkammer 31 verschließt und sich erst bei einem durch den Mechanismus vorgegebenen Druck durch in dem Teilbereich 33 ablaufende Verbrennungsprozesse öffnet. Durch die Öffnungsbewegung des Ventils 32 kann eine durch die Verbrennungsprozesse entstehende Flammsäule, vermittelt durch den in dem Teilbereich 33 anliegenden Druck, durch Übertrittsöffnungen 35 in die Hauptbrennkammer 31 expandieren und dort eingebrachten Brennstoff entflammen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
