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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist der
DE 10 2013 016 503 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist dabei mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbar, das heißt beispielsweise als Gasmotor ausgebildet, und weist wenigstens einen Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders auf. Bei dem Verfahren wird mittels eines Injektors innerhalb eines Arbeitsspiels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eine vorgebbare Menge des gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum direkt eingeblasen. Zum Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs werden mittels des Injektors wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete und zeitlich aufeinanderfolgende Einblasungen innerhalb des Arbeitsspiels durchgeführt. Dies bedeutet, dass das Einblasen der Menge des Kraftstoffs direkt in den Brennraum wenigstens einmal oder mehrmals unterbrochen wird.
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Ferner offenbart die
DE 10 2013 219 982 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit Gas als Treibstoff, wobei die Brennkraftmaschine einen Brennraum aufweist, in welchen das Gas direkt eingespritzt beziehungsweise eingeblasen wird. Durch das direkte Einbringen beziehungsweise Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum wird eine so genannte innere Gemischbildung der als Gasmotor ausgebildeten Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine bewirkt, da sich der gasförmige Kraftstoff erst in dem Brennraum mit Luft vermischt, wodurch ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird.
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Im Gegensatz dazu ist aus dem allgemeinen Stand der Technik auch eine so genannte äußere Gemischbildung bei Gasmotoren bekannt. Hierbei wird der gasförmige Kraftstoff nicht direkt in den Brennraum, sondern in ein Ansaugelement stromauf des Brennraums eingeblasen. Ein solches Ansaugelement wird üblicherweise als Saugrohr bezeichnet und ist von Luft durchströmbar, die mittels eines in dem Brennraum translatorisch bewegbar aufgenommenen Kolbens angesaugt wird. Die angesaugte Luft durchströmt das Ansaugelement und strömt in der Folge in den Brennraum ein. Hierbei findet somit eine Vermischung des gasförmigen Kraftstoffs mit der in den Brennraum einströmenden Luft bereits stromauf, das heißt außerhalb des Brennraums statt. Die innere Gemischbildung wird üblicherweise auch als Direkteinblasung bezeichnet, wobei die äußere Gemischbildung üblicherweise auch als Saugrohreinblasung bezeichnet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zumindest in einem Betriebsbereich nach dem Miller-Prinzip betrieben wird. Das Miller-Prinzip wird üblicherweise auch als Miller-Prozess oder Miller-Kreisprozess bezeichnet.
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Die als Gasmotor ausgebildete Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Einlasskanal auf, über welchen Luft in den beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum einströmt. Dem Einlasskanal ist ein Gaswechselventil in Form eines so genannten Einlassventils zugeordnet, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbar ist. In der Schließstellung ist der Einlasskanal durch das Einlassventil fluidisch versperrt, so dass keine Luft aus dem Einlasskanal in den Brennraum einströmen kann. In der Offenstellung gibt das Einlassventil den Einlasskanal frei, so dass Luft aus dem Einlasskanal in den Brennraum einströmen kann.
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Ferner ist in dem Brennraum ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen, welcher zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) bewegbar ist. Im Rahmen eines Ansaughubs oder Ansaugtakts bewegt sich der Kolben aus seinem oberen Totpunkt in Richtung seines unteren Totpunkts, wobei das Einlassventil zumindest während eines Teilbereichs des Ansaughubs des Kolbens geöffnet ist, so dass mittels des Kolbens während des Ansaughubs Luft über den freigebenden Einlasskanal mittels des Kolbens in den Brennraum angesaugt wird.
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Dieses Ansaugen der Luft in den Brennraum wird auch als Ansaugtakt bezeichnet. Das Miller-Prinzip zeichnet sich nun dadurch aus, dass das Einlassventil schon während des Ansaugtakts beziehungsweise Ansaughubs geschlossen wird, was eine unvollständige Brennraumfüllung zur Folge hat. Mit anderen Worten wird das Einlassventil im Gegensatz zu einem konventionellen Ottomotor während des Ansaughubs beziehungsweise Ansaugtakts wesentlich früher geschlossen, wodurch im Vergleich zu einem späteren Schließen des Einlassventils Ladungswechselverluste und somit der Kraftstoffverbrauch der als Gasmotor ausgebildeten Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine reduziert werden können.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Miller-Prinzip, welches auch als Miller-Verfahren bezeichnet wird, bei herkömmlichen Ottomotoren unter geringer Ladungsbewegung und dadurch schlechter Gemischaufbereitung und langsamer Verbrennung leidet. Dies kann zum Beispiel zu unvollständiger Energieumsetzung, verringertem Wirkungsgrad, erhöhten Schadstoffemissionen und erhöhter Laufunruhe führen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird diesen Problemen jedoch dadurch entgegengewirkt, dass nicht etwa genau eine Einblasung durchgeführt wird, in deren Rahmen die Menge des gasförmigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum eingeblasen wird, sondern im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden innerhalb des Arbeitsspiels die zeitlich voneinander beabstandeten Einblasungen als Teileinblasungen durchgeführt und zwar während des Betriebsbereichs beziehungsweise in dem Betriebsbereich, in dem die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine erfindungsgemäß nach dem Miller-Prinzip betrieben wird.
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Durch das Durchführen der Teileinblasungen wird die Menge des gasförmigen Kraftstoffs, die innerhalb des einen Arbeitsspiels insgesamt in den Brennraum eingeblasen wird, in wenigstens zwei Teilmengen aufgeteilt. Durch eine erste der Einblasungen wird eine erste Teilmenge des Kraftstoffs innerhalb des Arbeitsspiels direkt in den Brennraum eingeblasen. Durch die zeitlich auf die erste Einblasung beziehungsweise Teileinblasung folgende zweite Einblasung beziehungsweise Teileinblasung wird eine zweite Teilmenge des gasförmigen Kraftstoffs innerhalb des einen Arbeitsspiels in den Brennraum direkt eingeblasen. Die in den Brennraum angesaugte Luft wird durch das direkte Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum mit dem gasförmigen Kraftstoff vermischt, woraus ein Kraftstoff-Luft-Gemisch resultiert. An den Ansaugtakt schließt sich ein weiterer Takt der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, in welchem das Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels des sich in Richtung seines oberen Totpunkt bewegenden Kolbens komprimiert wird. Ferner wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch beispielsweise per Fremdzündung, das heißt mittels einer Zündeinrichtung wie beispielsweise einer Zündkerze, gezündet. Der Zeitpunkt, zu dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird, wird auch als Zündzeitpunkt bezeichnet. Vorzugsweise erfolgt die erste Einblasung relativ früh vor der Zündung beziehungsweise dem Zündzeitpunkt, wodurch sich eine lange Gemischbildungszeit und eine gute Homogenisierung ergeben. Die zweite beziehungsweise letzte Einblasung erfolgt kurz vor oder während der Zündung und erzeugt eine hohe Turbulenz. Dadurch nimmt die Flammengeschwindigkeit zu und die Entflammungsdauer und die Brenndauer werden verkürzt. Insgesamt lässt sich somit ein besonders effizienter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren, so dass der Kraftstoffverbrauch durch eine schnellere und vollständige Energieumsetzung reduziert werden kann. Ferner können die Schadstoffemissionen reduziert werden und es kann eine verbesserte Laufruhe der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine dargestellt werden.
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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. ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wobei wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einblasungen durchgeführt werden, in deren Rahmen gasförmiger Kraftstoff mittels eines Injektors direkt in einen Brennraum der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eingeblasen wird, und wobei die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine nach dem Miller-Prinzip betrieben wird.
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Die einzige Fig. zeigt ein Diagramm 10 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftwagens, insbesondere Personenkraftwagens, welcher mittels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist als Gasmotor ausgebildet und wird somit mit einem gasförmigen Kraftstoff betrieben. Bei diesem gasförmigen Kraftstoff kann es sich um Erdgas beziehungsweise CNG (Compressed Natural Gas) handeln. Der gasförmige Kraftstoff wird beispielsweise in einem Kraftstofftank gespeichert, wobei der gasförmige Kraftstoff in flüssiger Form in dem Kraftstofftank gespeichert sein kann.
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Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders sowie einen Kolben, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist. Dabei ist der Kolben zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt translatorisch bewegbar. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst auch eine Kurbelwelle, mit welcher der Kolben über ein Pleuel gelenkig gekoppelt ist. Die Kurbelwelle ist beispielsweise an einem Kurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert. Durch die gelenkige Kopplung des Kolbens mit der Kurbelwelle können die translatorischen Bewegungen des Kolbens im Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.
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Dem Zylinder ist wenigstens ein Injektor zugeordnet, mittels welchem der gasförmige Kraftstoff direkt in den Zylinder eingebracht, das heißt eingeblasen werden kann. Der Injektor wird auch als Einblasventil bezeichnet. Da der gasförmige Kraftstoff mittels des Injektors direkt in den Zylinder eingeblasen wird, sind bei der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eine Direkteinblasung und somit eine innere Gemischbildung vorgesehen.
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Grundsätzlich ist die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als Viertakt-Motor ausgebildet, wobei der Kolben im Rahmen eines Arbeitsspiels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einen Ansaugtakt, einen darauffolgenden Verdichtungstakt, einen darauffolgenden Arbeitstakt und einen darauffolgenden Ausstoßtakt durchführt. Ein solches Arbeitsspiel erstreckt sich dabei über genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle, das heißt über 720 Grad Kurbelwinkel [°KW].
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Dem Zylinder sind erste Gaswechselventile in Form von Einlassventilen zugeordnet. Ferner ist den Einlassventilen jeweils ein Einlasskanal zugeordnet, über welchen Luft, insbesondere im Ansaugtakt, mittels des Kolbens in den Zylinder angesaugt werden kann. Die Einlassventile sind jeweils zwischen wenigstens einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar beziehungsweise bewegbar. In der Offenstellung ist der Zylinder fluidisch mit den Einlasskanälen und über diese mit einem Saugrohr verbunden, so dass der Kolben Luft über das Saugrohr und die Einlasskanäle in den Zylinder ansaugen kann. Dies bedeutet, dass die Einlassventile in ihrer Offenstellung die Einlasskanäle freigeben, so dass die Luft aus dem Saugrohr durch die Einlasskanäle und weiter aus den Einlasskanälen in den Zylinder einströmen kann. In der jeweiligen Schließstellung ist der Zylinder mittels der Einlassventile von den Einlasskanälen getrennt, da die Einlasskanäle mittels der Einlassventile fluidisch versperrt sind.
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Dem Zylinder sind ferner zweite Gaswechselventile in Form von Auslassventilen zugeordnet. Auch die Auslassventile sind zwischen wenigstens einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar. In der Offenstellung geben die Auslassventile jeweils einen Auslasskanal frei, so dass die Auslasskanäle mit dem Zylinder fluidisch verbunden sind. In der Schließstellung der Auslassventile sind die Auslasskanäle mittels der Auslassventile fluidisch versperrt, so dass der Zylinder von den Auslasskanälen getrennt ist.
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Beim Durchführen des Ansaugtakts bewegt sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt. Die Einlassventile sind zumindest während eines Teils des Ansaugtakts geöffnet, so dass dadurch die Luft vom Kolben angesaugt wird. Die Luft durchströmt das Saugrohr und die Einlasskanäle und von diesen in den Zylinder. Dabei umströmt die Luft beispielsweise die geöffneten Einlassventile. Werden die Einlassventile daraufhin geschlossen und führt der Kolben seinen Verdichtungstakt durch, wobei er sich von seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt, so wird die Luft verdichtet.
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Innerhalb des Arbeitsspiels wird mittels des Injektors eine vorgebbare Menge des gasförmigen Kraftstoffs direkt in den Zylinder eingeblasen. Diese Menge wird auch als Gesamtmenge bezeichnet. Durch dieses Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs in den Zylinder bildet sich im Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches im Rahmen des Verdichtungstakts verdichtet, das heißt komprimiert wird. Das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels einer Zündeinrichtung, beispielsweise mittels einer Zündkerze, gezündet. Mit anderen Worten ist eine Fremdzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches vorgesehen. Innerhalb des Arbeitsspiels erreicht der Kolben zweimal aufeinander folgend seinen oberen Totpunkt. Derjenige dieser oberen Totpunkte, in dessen Bereich das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird, wird auch als oberer Zündtotpunkt 12 (Zünd-OT oder ZOT) bezeichnet. Mit anderen Worten wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch beispielsweise vor dem oberen Totpunkt, im oberen Totpunkt oder nach dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts gezündet, so dass der obere Totpunkt des Verdichtungstakts auch als oberer Zündtotpunkt 12 (ZOT) bezeichnet wird. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird dabei zu einem vorgebbaren Zündzeitpunkt gezündet.
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Durch die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird eine Verbrennung bewirkt, so dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch expandiert. Dabei bewegt sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt wieder in seinen unteren Totpunkt. An diesen Arbeitstakt schließt sich der Ausstoßtakt an, wobei sich der Kolben wieder von seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt. Hierbei werden die Auslassventile zumindest zeitweise geöffnet, so dass Abgas, welches aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert, mittels des Kolbens aus dem Zylinder in die Auslasskanäle ausgeschoben werden kann.
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Auf der Abszisse 14 des Diagramms 10 ist die Drehstellung der Kurbelwelle in der Einheit Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt 12 [°KW vor ZOT] aufgetragen. Auf der Ordinate 16 des Diagramms 10 ist der im Zylinder herrschende Druck aufgetragen. Ein in das Diagramm 10 eingetragener Verlauf 18 charakterisiert den Verlauf des im Zylinder herrschenden Drucks während der Drehung der Kurbelwelle.
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Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wird innerhalb des Arbeitsspiels die vorgebbare Gesamtmenge durch wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete und somit zeitlich aufeinander folgende Einblasungen in den Zylinder direkt eingeblasen. Eine erste dieser Einblasungen ist in der Fig. mit 20 bezeichnet. Die zeitlich auf die erste Einblasung 20 folgende, zweite Einblasung ist in der Fig. mit 22 bezeichnet. Dadurch, dass die Gesamtmenge nicht mittels genau einer zusammenhängenden Einblasung, sondern mittels der zeitlich voneinander beabstandeten Einblasungen 20 und 22 in den Zylinder eingeblasen wird, erfolgt im Rahmen des Verfahrens eine Aufteilung der Gesamtmenge auf die Einblasungen 20 und 22 und somit auf Teilmengen. Die Einblasungen 20 und 22 werden auch als Teileinblasungen bezeichnet, wobei mittels der ersten Einblasung 20 eine erste Teilmenge des gasförmigen Kraftstoffs und mittels der zweiten Einblasung 22 eine zweite Teilmenge des gasförmigen Kraftstoffs in den Zylinder eingeblasen wird. Diese Teilmengen beziehungsweise ihre Summe ergibt die zuvor genannte Gesamtmenge. Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zumindest in einem Betriebsbereich nach dem Miller-Prinzip betrieben wird. Dabei ist es vorgesehen, dass in diesem Betriebsbereich, in welchem die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine nach dem Miller-Betrieb betrieben wird, auch die zuvor beschriebenen Teileinblasungen durchgeführt werden. Dadurch kann eine besonders schnelle und vollständige Energieumsetzung realisiert werden, so dass der Kraftstoffverbrauch der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden kann. Ferner können die Schadstoffemissionen gering gehalten werden und es kann eine besonders gute Laufruhe dargestellt werden.
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Der Gasmotor kann mit unterschiedlichen Nockenprofilen, das heißt mit einer variablen Ventilsteuerung betrieben werden. Die Einlassventile werden beispielsweise jeweils wahlweise mittels eines Standard-Nockens oder eines Miller-Nockens betätigt und somit aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt, wobei beispielsweise im Rahmen des variablen Ventiltriebs zwischen dem Standard-Nocken und dem Miller-Nocken umgeschaltet werden kann. Bei einem Standard-Nocken handelt es sich um einen großen Nocken mit beispielsweise bei Ottomotoren üblicher Breite. Der Miller-Nocken wird auch als FES-Nocken bezeichnet und ist als gegenüber dem Standard-Nocken kleinerer Nocken mit verringerter Breite ausgebildet. Das Miller-Prinzip wird auch als Miller-Verfahren oder als frühes Einlass-Schließen (FES) bezeichnet, wobei das Miller-Verfahren vorzugsweise als Teillastverfahren durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass der zuvor genannte Betriebsbereich, in welchem die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen nach dem Miller-Prinzip betrieben wird, vorzugsweise ein Teillastbereich der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist. Im Teillastbereich wird im Vergleich zu einem dazu unterschiedlichen Betriebsbereich auf den jeweiligen Miller-Nocken umgeschaltet, so dass die Einlassventile im Teillastbereich mittels des jeweiligen FES-Nockens beziehungsweise Miller-Nockens betätigt werden. Mit anderen Worten kann im Teillastbereich zur Reduzierung der Ladungswechselverluste auf den jeweiligen FES-Nocken umgeschaltet werden. Für den Betriebsbereich mit dem jeweiligen FES-Nocken wird dann vorzugsweise folgende Einblasestrategie angewendet:
Erfolgt die Einblasung bei geöffneten Einlassventilen, so kann dadurch eine weitere Entdrosselung und folglich eine Reduzierung der Ladungswechselverluste erzielt werden. Deshalb ist eine Einblasung bei geöffneten Einlassventilen, zumindest für den größten Teil der gesamten Menge, welche auch als Einblasemenge bezeichnet wird, anzustreben. Die frühe erste Einblasung 20, das heißt eine Einblasung relativ lange vor dem Zündzeitpunkt, und damit verbunden eine lange Gemischbildungszeit ist bei einem Gasbeziehungsweise Erdgasmotor problemlos möglich, da hier im Vergleich zum Benzinmotor beziehungsweise Ottomotor eine Benetzung von Brennraumwänden durch flüssigen Kraftstoff nicht eintreten kann.
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Es ist deshalb außerdem ein Einblasebeginn kurz nach dem Öffnen der Einlassventile anzustreben, vorzugsweise spätestens 280 Grad Kurbelwinkel vor ZOT. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Beginn der ersten Einblasung 20 beziehungsweise Teileinblasung spätestens 280 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt 12 liegt. Für die erste Einblasung 20 wird vorzugsweise eine relativ große Teilmenge gewählt, so dass zum Zündzeitpunkt im gesamten Zylinder ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch vorliegt. Dies wird beispielsweise erreicht, in dem mindestens 60 Prozent der Gesamtmenge bei der ersten Einblasung 20 in den Zylinder eingebracht wird.
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Die zweite beziehungsweise letzte Einblasung 22 erfolgt vorzugsweise kurz vor oder auch während der Zündung und erzeugt eine hohe Turbulenz. Dadurch nimmt die Flammengeschwindigkeit zu, die Entflammungsdauer und die Brenndauer werden verkürzt. Das Ende der zweiten beziehungsweise letzten Einblasung 22 liegt vorzugsweise maximal 60 Grad Kurbelwinkel vor der Zündung, das heißt dem Zündzeitpunkt. Da für die zweite beziehungsweise letzte Einblasung 22 nur eine sehr kurze Gemischbildungszeit zur Verfügung steht, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Teilmenge höchstens 40 Prozent der Gesamtmenge beträgt. Mit anderen Worten sollte die zweite Teilmenge 40 Prozent der Gesamtmenge nicht überschreiten. Zumindest ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verhältnis von erster Teilmenge zu zweiter Teilmenge mindestens drei zu zwei beträgt.
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Die Gaswechselventile und der Injektor sind beispielsweise an einem Zylinderkopf der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen gehalten beziehungsweise gelagert, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Injektor (Gaseinblasventil) zentral im Zylinderkopf angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Gaseinblasventil nach außen öffnet. Der Injektor umfasst beispielsweise ein Ventilelement in Form einer Ventilnadel zum Verschließen und Freigeben wenigstens einer Öffnung, über die der gasförmige Kraftstoff in den Zylinder eingeblasen wird. Das Ventilelement beziehungsweise Ventilnadel wird dabei bezogen auf den Injektor nach außen in Richtung des Zylinders, das heißt beispielsweise in den Zylinder hinein geöffnet. Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn als Injektor ein elektromagnetisch betätigbares Gaseinblasventil beziehungsweise Injektor verwendet wird. Ein solcher elektromagnetisch betätigbarer Injektor kann besonders gut getaktet angesteuert werden, so dass sich die Einblasung und auch zeitlich kurz hintereinander durchführen lassen.
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Ferner kann dadurch die Menge, insbesondere die jeweilige Teilmenge, des in den Zylinder einzublasenden Kraftstoffs besonders präzise eingestellt werden. Vorzugsweise liegt der Einblasedruck, mit dem der Kraftstoff in den Zylinder eingeblasen wird, in einen Bereich von einschließlich 6 bis einschließlich 16 bar, wobei es sich um einen Absolutdruck handelt. Wie bereits angedeutet, ist vorzugsweise ein variabler Ventiltrieb vorgesehen, so dass die Einlassventile in dem genannten Betriebsbereich, insbesondere Teillastbereich, mittels des Miller-Nockens und in einem davon unterschiedlichen Betriebsbereich mittels des Standard-Nockens betätigt werden. Somit ist eine Umschaltung von dem Standard-Nocken auf ein anderes Nockenprofil in Form des Miller-Nockens realisierbar, um dadurch die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine nach dem Miller-Prinzip beziehungsweise Miller-Verfahren zu betreiben. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, das Miller-Verfahren durch eine andere variable Ventilsteuerung zu realisieren. Hierbei sind beispielsweise eine elektromagnetische Ventilsteuerung, eine elektrohydraulische Ventilsteuerung oder unterschiedliche mechanische Verstellsysteme denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Diagramm
- 12
- oberer Zündtotpunkt
- 14
- Abszisse
- 16
- Ordinate
- 18
- Verlauf
- 20
- erste Einblasung
- 22
- zweite Einblasung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013016503 A1 [0002]
- DE 102013219982 A1 [0003]
