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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
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Angesichts beständig zunehmender Kraftstoffpreise geht ein Bestreben bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen sowie Verfahren zum Betreiben derselben dahin, die Verbrennungsenergie im Brennraum möglichst effektiv in Bewegungsenergie zu wandeln. Dabei zeigt sich, dass die räumliche Entwicklung der Verbrennung im Brennraum von Brennkraftmaschinen typischerweise sphärisch, also kugelförmig erfolgt. Insbesondere geht die Verbrennung typischerweise von einer mehr oder weniger punktförmigen Entflammungsstelle, entweder dem Ort einer Fremdzündung oder einem Injektor für selbstzündenden Brennstoff aus, wobei eine Formung der Verbrennungsentwicklung noch maximal durch eine Wandungsgeometrie, insbesondere eine Kolbenoberfläche in dem Brennraum erfolgt. Dabei ist die räumliche Entwicklung der Verbrennung in gleicher Weise gegen eine Zylinderwandung wie gegen den Kolben gerichtet, sodass ein nicht unbeträchtlicher Teil der Verbrennungsenergie verlorengeht.
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Aus
DE 10 2008 044 243 A1 geht eine Brennkraftmaschine hervor, die einen Brennraum mit einem von einem Einlassventil verschließbaren Einlass für Verbrennungsluft und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit zwei dem mindestens einen Brennraum zugeordneten Kraftstoffeinspritzventilen aufweist, von denen ein Kraftstoffeinspritzventil aus seitlicher Einbaulage und ein Kraftstoffeinspritzventil aus zentraler Einbaulage unter Hochdruck stehenden Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt.
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Aus
DE 35 01 236 C1 geht ein Zylinderdeckel für eine Kolbenbrennkraftmaschine hervor, wobei im Betrieb der Kolbenbrennkraftmaschine mit einem nicht selbstzündenden Hauptbrennstoff und einem zusätzlichen Zündbrennstoff die Einspritzung eines der beiden Brennstoffe über rotationssymmetrisch zur Zylinderachse angeordnete, periphere Einspritzdüsen erfolgt, während der zweite Brennstoff durch eine zentrale Düse eingespritzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche wenigstens einen Brennraum aufweist, in dem ein Kolben verlagerbar geführt ist. Die Brennkraftmaschine weist weiterhin eine Einspritzanordnung zum Einspritzen von Brennstoff direkt in den Brennraum auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Einspritzanordnung so angeordnet ist, und/oder dass die Einspritzanordnung durch eine Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine derart ansteuerbar ist, dass mit der Einspritzanordnung ein inhomogenes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in dem Brennraum erzeugbar ist, wobei das inhomogene Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch bei einer Entflammung desselben eine asphärisch auf den Kolben ausgerichtete Druckwelle erzeugt. Die Einspritzanordnung weist einen zentral auf der Mittelachse des Brennraums angeordneten Injektor auf, der eingerichtet ist, um eine erste Einspritzung mit einem ersten Einspritzwinkel zur Mittelachse des Brennraums durchzuführen, und um zeitlich nach der ersten Einspritzung eine zweite Einspritzung mit einem zweiten Einspritzwinkel zur Mittelachse des Brennraums durchzuführen, wobei der zweite Einspritzwinkel von dem ersten Einspritzwinkel verschieden ist. Auf diese Weise kann eine gerichtete Verbrennung erzeugt werden, die auf dem Kolben hin ausgerichtet ist. Dadurch wird die seitliche Zylinderumfangswandung weniger mit dem Verbrennungsdruck beaufschlagt, und entsprechende Verluste werden verringert, vorzugsweise minimiert. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine gesteigert und der Brennstoffverbrauch gesenkt werden.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in Form einer Hohlladung erzeugbar ist. Das entflammbare Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch ist also in der Geometrie einer Hohlladung in dem Zylinder anordenbar, wodurch es möglich ist, die Verbrennung zielgerichtet auf den Kolben auszurichten.
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Die Entflammung des Gemischs kann durch Fremdzündung, insbesondere durch Funkenzündung, Coronazündung, Laserzündung, oder in anderer geeigneter Weise bewirkt werden. Besonders bevorzugt wird die Entflammung des Gemischs aber durch Selbstzündung, insbesondere nach dem Dieselverfahren, oder durch Zündstrahlzündung, das heißt durch Einspritzen eines Zündöls, beispielsweise Diesel oder Dimethylether, bewirkt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um die Einspritzanordnung so anzusteuern, dass ein inhomogenes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in dem Brennraum, insbesondere in Form einer Hohlladung, erzeugbar ist, wobei das inhomogene Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch bei Entflammung desselben eine asphärisch auf den Kolben ausgerichtete Druckwelle erzeugt. Die Steuereinrichtung ist also insbesondere zur entsprechenden räumlich-geometrischen Gemischerzeugung spezifisch eingerichtet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einspritzanordnung so angeordnet und/oder durch die Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist, dass das Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in Form einer Hohlladung erzeugbar ist, deren kegelförmige Aussparung auf den Kolben ausgerichtet ist. Eine Hohlladung zeichnet sich insbesondere durch eine solche kegelförmige Aussparung aus, wobei das brennbare Gemisch um einen - im Fall der hier vorgeschlagenen Brennkraftmaschine gedachten - Kegel angeordnet ist. Die Symmetrieachse des Kegels definiert bei einer Hohlladung eine Richtung, in welcher eine maximale Druck- und/oder Kraftentfaltung erfolgt. Diese Symmetrieachse ist im vorliegenden Fall auf den Kolben hin ausgerichtet, sodass die maximale, durch die Verbrennung erzeugte Druckkraft auf den Kolben wirkt. Dadurch kann die Effektivität der Verbrennung in Hinblick auf eine Umwandlung der Verbrennungsenergie in Bewegungsenergie nochmals gesteigert werden, wodurch auch der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine nochmals steigt und der Brennstoffverbrauch weiter reduziert wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einspritzanordnung wenigstens einen außermittig zu einer Mittelachse des Brennraums angeordneten Injektor und den zentral auf der Mittelachse angeordneten Injektor aufweist. Insbesondere mit dem außermittig angeordneten Injektor ist es möglich, eine geeignete Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch-Geometrie - insbesondere in Form einer Hohlladung - zu erzeugen, wobei der zentral auf der Mittelachse angeordnete Injektor besonders bevorzugt zur zentralen Zündung des Gemischs verwendet werden kann. Durch eine zentrale Zündung kann die Verbrennung des Gemischs gezielt in die richtige Richtung geleitet werden, nämlich auf den Kolben hin.
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Bevorzugt weist die Einspritzanordnung eine Mehrzahl außermittig angeordneter Injektoren sowie einen zentral auf der Mittelachse angeordneten Injektor auf.
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Zusätzlich weist die Einspritzanordnung bevorzugt wenigstens zwei auf einer Kreislinie um die Mittelachse des Brennraums angeordnete Injektoren auf. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um drei oder mehr auf der Kreislinie angeordnete Injektoren. Es ist möglich, dass die Einspritzanordnung eine Mehrzahl von solchen Kreislinien aufweist, die bevorzugt konzentrisch zueinander um die Mittelachse des Brennraums angeordnet sind, wobei auf jeder Kreislinie wenigstens zwei Injektoren angeordnet sind. Insbesondere durch eine solche Anordnung ist es möglich, eine geeignete Geometrie des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere in Form einer Hohlladung, zu erzeugen. Die Einspritzanordnung weist zusätzlich den zentral auf der Mittelachse angeordneten Injektor auf. Dieser kann ganz besonders bevorzugt - wie bereits beschrieben - zur Zündung des Gemischs, insbesondere zur Zündstrahlzündung, verwendet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein außermittig angeordneter Injektor an einem Zylinderdach des Brennraums angeordnet ist. Ein solcher Injektor ist demnach - vorzugsweise in einem Zylinderkopf - dem Kolben entlang der Mittelachse des Brennraums gesehen gegenüberliegend angeordnet. Insbesondere die wenigstens zwei auf einer Kreislinie um die Mittelachse des Brennraums angeordneten Injektoren können an einem Zylinderdach des Brennraums angeordnet sein. Es ist möglich, dass zusätzlich der zentral auf der Mittelachse angeordnete Injektor an dem Zylinderdach angeordnet ist.
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Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass wenigstens ein außermittig angeordneter Injektor an einer Zylinderumfangswandung des Brennraums angeordnet ist. Der Injektor ist dann bevorzugt radial, das heißt schräg, vorzugsweise senkrecht zur Mittelachse, in den Brennraum hinein ausgerichtet. Auch in einer solchen Geometrie ist eine geeignete Formung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere in Form einer Hohlladung, möglich. Insbesondere ist es möglich, dass wenigstens zwei auf einer Kreislinie um die Mittelachse des Brennraums angeordnete Injektoren an einer Zylinderumfangswandung des Brennraums angeordnet sind. Zusätzlich weist die Einspritzanordnung den zentral auf der Mittelachse angeordneten Injektor auf.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einspritzanordnung genau den einen zentral auf der Mittelachse angeordneten Injektor aufweist, wobei die Einspritzanordnung insbesondere keinen weiteren Injektor, insbesondere keinen außermittig angeordneten Injektor, aufweist, wobei der eine, zentral auf der Mittelachse angeordnete Injektor eingerichtet ist, um radial auswärts auf eine Zylinderumfangswandung des Brennraums ausgerichtete Brennstoff-Strahlen zu erzeugen. Auch auf diese Weise ist eine geeignete Formung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere in Form einer Hohlladung, möglich.
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Erfindungsgemäß ist der eine, insbesondere der genau eine, zentral auf der Mittelachse angeordnete Injektor eingerichtet, um eine erste Einspritzung mit einem ersten Einspritzwinkel zur Mittelachse des Brennraums durchzuführen, und um zeitlich nach der ersten Einspritzung eine zweite Einspritzung mit einem zweiten Einspritzwinkel zu der Mittelachse des Brennraums durchzuführen. Der Einspritzwinkel ist dabei insbesondere ein Winkel, den ein von dem Injektor emittierter Brennstoffstrahl mit der Mittelachse des Brennraums einschließt. Der zweite Einspritzwinkel ist insbesondere von dem ersten Einspritzwinkel verschieden. Besonders bevorzugt ist der zweite Einspritzwinkel kleiner als der erste Einspritzwinkel, die zweite Einspritzung ist also stärker zu dem Kolben hin ausgerichtet, als die erste Einspritzung. Auch auf diese Weise kann eine geeignete Formung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs sowie eine geeignete Beeinflussung der Verbrennungs-Entwicklung erfolgen, um die Verbrennung und insbesondere die durch die Verbrennung entstehende Druckwelle effektiv auf den Kolben auszurichten.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, wobei in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, in dem ein Kolben verlagerbar ist, Brennstoff derart eingespritzt wird, dass ein inhomogenes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in dem Brennraum erzeugt wird, wobei das inhomogene Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch bei einer Entflammung desselben eine asphärisch auf den Kolben ausgerichtete Druckwelle erzeugt, wobei der Brennstoff nur zentral von der Mittelachse her in einer ersten Einspritzung mit einem ersten Einspritzwinkel zur Mittelachse, und mit einer zweiten, zeitlich nach der ersten Einspritzung durchgeführten Einspritzung unter einem zweiten Einspritzwinkel zur Mittelachse, der von dem ersten Einspritzwinkel verschieden ist, in den Brennraum eingebracht wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden. Insbesondere wird das Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in Form einer Hohlladung erzeugt.
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Eine kegelförmige Aussparung der Hohlladung wird dabei insbesondere auf den Kolben hin ausgerichtet.
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Gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Brennstoff außermittig, vorzugsweise an einer Mehrzahl von auf einer Kreislinie um eine Mittelachse des Brennraums angeordneten Positionen, in den Brennraum eingebracht wird. Dabei ist es möglich, dass eine Mehrzahl insbesondere konzentrisch zueinander um die Mittelachse des Brennraums angeordnete Kreislinien vorgesehen sind, wobei bevorzugt der Brennstoff auf jeder Kreislinie an einer Mehrzahl von Positionen in den Brennraum eingebracht wird. Die einzelnen Positionen sind - wie bevorzugt auch die Injektoren der Brennkraftmaschine - symmetrisch auf der wenigstens einen Kreislinie verteilt, insbesondere in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet.
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Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Brennstoff außermittig und zentral auf der Mittelachse oder von der Mittelachse her in den Brennraum eingebracht wird. Es ist also zusätzlich zu wenigstens einer außermittigen Einspritzposition eine zentrale, auf der Mittelachse gelegene Einspritzposition vorgesehen, wobei der Brennstoff hier entweder entlang der Mittelachse, ober besonders bevorzugt in einem Winkel zu der Mittelachse, in den Brennraum eingespritzt wird.
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Alternativ ist gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Brennstoff nur zentral von der Mittelachse her, das heißt insbesondere in einem Winkel zur Mittelachse, nach außen hin ausgerichtet, in den Brennraum eingebracht wird. Ein Einspritzstrahl des Brennstoffs weist also insbesondere einen von Null verschiedenen Winkel zur Mittelachse auf.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Brennstoff nur zentral von der Mittelachse her in einer ersten Einspritzung mit einem ersten Einspritzwinkel zur Mittelachse, und in einer zweiten, zeitlich nach der ersten Einspritzung durchgeführten Einspritzung unter einem zweiten Einspritzwinkel, der von dem ersten Einspritzwinkel verschieden ist, in den Brennraum eingebracht wird. Dabei ist der zweite Einspritzwinkel bevorzugt kleiner als der erste Einspri tzwinkel.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zentral auf der Mittelachse des Brennraums entflammt wird. Dies erweist sich als besonders günstig, um die Verbrennung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs - insbesondere wenn dieses nach Art einer Hohlladung mit auf den Kolben hin ausgerichteter kegelförmiger Aussparung angeordnet ist - besonders effizient auf den Kolben hin zu lenken. Die Entflammung wird bevorzugt durchgeführt durch Fremdzündung, insbesondere Funkenzündung, Coronazündung, Laserzündung, oder in anderer geeigneter Weise, ganz besonders bevorzugt aber durch Selbstzündung oder durch einen Zündstrahl, wobei insbesondere ein zentral auf der Mittelachse angeordneter Injektor verwendet wird, um die Selbstzündung oder die Zündstrahlzündung an einem zentralen, auf der Mittelachse angeordneten Ort des Brennraums zu bewirken.
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Als Brennstoff wird in der Brennkraftmaschine bevorzugt ein selbstzündender Brennstoff, insbesondere Diesel, Dimethylether oder dergleichen, verwendet.
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Es wird auch eine nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, bei welcher zunächst, insbesondere in zeitlicher Nähe zu einem Durchlaufen eines oberen Totpunkts durch den Kolben zwischen einem Kompressionstakt und einem Arbeitstakt, eine erste Einspritzung durch Injektoren erfolgt, die außermittig an dem Zylinderdach angeordnet sind, oder durch außermittig an dem Zylinderdach angeordnete Injektoren in Kombination mit einem zentral auf der Mittelachse des Brennraums angeordneten Injektor, wobei zeitlich nach dieser ersten Einspritzung, wenn sich der Kolben im Arbeitstakt abwärts bewegt, eine Nacheinspritzung durch außermittig an der Zylinderumfangswandung angeordnete Inj ektoren erfolgt. Insbesondere auf diese Weise kann das Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch geeignet, insbesondere in Form einer Hohlladung, geformt werden, um die Druckwelle der Verbrennung auf den Kolben hin zu leiten.
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Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine;
- 2 eine schematische Darstellung eines ersten Schritts einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines in 2 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine, und
- 3 einen zweiten Schritt der Ausführungsform des Verfahrens mit dem Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine gemäß 2.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, die wenigstens einen Brennraum 3, vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennräumen 3, aufweist, wobei in dem wenigstens einen Brennraum 3 ein Kolben 5 verlagerbar geführt ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine in 1 nicht näher dargestellte Einspritzanordnung auf, die eingerichtet ist zum Einspritzen von Brennstoff direkt in den Brennraum 3. Dabei ist die Einspritzanordnung so angeordnet und/oder durch eine Steuereinrichtung 7 der Brennkraftmaschine 1 derart ansteuerbar, dass mit der Einspritzanordnung ein inhomogenes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch 9, das im Folgenden der Kürze wegen auch einfach als Gemisch 9 oder als brennbares Gemisch 9 bezeichnet wird, in dem Brennraum 3 erzeugbar ist, wobei das Gemisch 9 bei einer Entflammung desselben eine asphärisch auf den Kolben 5 ausgerichtete Druckwelle erzeugt. Hierdurch können der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 gesteigert und der Brennstoffverbrauch gesenkt werden.
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Die Steuereinrichtung 7 ist bevorzugt eingerichtet, um die Einspritzanordnung so anzusteuern, dass das Gemisch 9 in der zuvor beschriebenen Weise erzeugbar ist.
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Das Gemisch 9 wird besonders bevorzugt in Form einer Hohlladung erzeugt, wobei es insbesondere um ein kegelförmiges Volumen herum angeordnet ist, das aus Sicht des Gemischs 9 als kegelförmige Aussparung ausgebildet ist, wobei die kegelförmige Aussparung 11 auf den Kolben 5 ausgerichtet ist. Durch diese geometrische Anordnung des Gemischs verläuft eine Verbrennung derart, dass die Druckwelle insbesondere entlang einer in 1 vertikalen Mittelachse des Brennraums 3, die zugleich eine Symmetrieachse der kegelförmigen Aussparung 11 ist, zentriert und angeordnet wird, sodass die Druckwelle besonders effektiv auf eine obere Stirnfläche 13 des Kolbens 5 wirkt. Dies ist in 1 durch zwei Pfeile angedeutet. Das Gemisch 9 wird bevorzugt zentral auf der Mittelachse des Brennraums 3 entflammt, wobei insoweit in 1 schematisch eine zentral auf der Mittelachse angeordnete Zündeinrichtung 15 dargestellt ist, welche durch die Steuereinrichtung 7 angesteuert werden kann. Die Zündeinrichtung 15 kann grundsätzlich eingerichtet sein zur Fremdzündung des Gemischs 9, beispielsweise als Funkenzündkerze, Vorkammer-Zündkerze, Corona-Zündkerze, Laser-Zündkerze, oder in anderer geeigneter Weise. Besonders bevorzugt ist die Zündeinrichtung 15 als Zündstrahl-Zündeinrichtung, insbesondere als Brennstoff-Injektor ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Gemisch 9 insgesamt durch Selbstzündung entflammt wird, wobei auch in diesem Fall besonders bevorzugt - zusätzlich zu wenigstens einem außermittig angeordneten Injektor - ein zentral angeordneter Brennstoff-Injektor am Ort der Zündeinrichtung 15 angeordnet ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine 1 sowie eines ersten Schritts einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In 2 ist eine Einspritzanordnung 17 für die Brennkraftmaschine 1 dargestellt, welche wenigstens einen, hier eine Mehrzahl von außermittig zu der Mittelachse des Brennraums 3 angeordneten Injektoren aufweist, wobei hier zwei erste außermittig angeordnete Injektoren 19 dargestellt sind, die - insbesondere symmetrisch, das heißt in gleichen Winkelabständen zueinander - auf einer Kreislinie um die Mittelachse des Brennraums 3 und außerdem an einem Zylinderdach 21 desselben angeordnet sind. Bevorzugt sind auf der Kreislinie mehr als zwei erste Injektoren 19, insbesondere symmetrisch, das heißt in gleichen Winkelabständen zueinander, angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Einspritzanordnung 17 weitere erste Injektoren aufweist, die auf einer weiteren oder anderen, konzentrisch zu der ersten Kreislinie und zu der Mittelachse angeordneten Kreislinie - insbesondere an dem Zylinderdach 21 - angeordnet sind.
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Die Einspritzanordnung 17 weist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 zusätzlich zweite, außermittig angeordnete Injektoren 23 auf, die hier an einer Zylinderumfangswandung 25 des Brennraums 3 angeordnet sind, wobei sie bevorzugt ebenfalls auf einer Kreislinie um die Mittelachse, insbesondere symmetrisch zueinander, das heißt in gleichen Winkelabständen voneinander, angeordnet sind, und wobei sie bevorzugt in radialer Richtung in den Brennraum 3 hinein ausgerichtet sind. Die radiale Richtung steht dabei insbesondere schräg, besonders bevorzugt senkrecht, auf der Mittelachse des Brennraums.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich ein dritter, zentral auf der Mittelachse angeordneter Injektor 27 vorgesehen.
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Es ist ein nicht zur Erfindung gehörendes Beispiel der Brennkraftmaschine 1 möglich, bei welchem nur die ersten Injektoren 19 vorgesehen sind. Es ist auch ein nicht zur Erfindung gehörendes Beispiel möglich, bei welchem nur die zweiten Injektoren 23 vorgesehen sind. Weiter ist ein nicht zur Erfindung gehörendes Beispiel möglich, bei welchem die ersten Injektoren 19 und die zweiten Injektoren 23 ohne einen zentralen, dritten Injektor 27 vorgesehen sind. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem die ersten Injektoren 19 in Kombination mit dem dritten Injektor 27 ohne die zweiten Injektoren 23 vorgesehen sind. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem die zweiten Injektoren 23 in Kombination mit dem dritten, zentralen Injektor 27 ohne die ersten Injektoren 19 vorgesehen sind. Schließlich ist ein wie in 2 dargestelltes Ausführungsbeispiel möglich, welches sowohl die ersten Injektoren 19 als auch die zweiten Injektoren 23 und den dritten Injektor 27 aufweist.
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Weiter alternativ ist ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 möglich, bei dem nur der dritte, zentral angeordnete Injektor ohne die ersten Injektoren 19 und ohne die zweiten Injektoren 23 vorgesehen ist. In diesem Fall ist der zentrale, dritte Injektor 27 bevorzugt eingerichtet, um radial auswärts auf die Zylinderumfangswandung 25 ausgerichtete Brennstoffstrahlen zu erzeugen und um eine erste Einspritzung in einem ersten Einspritzwinkel zu der Mittelachse des Brennraums 3 durchzuführen und um zeitlich nach der ersten Einspritzung eine zweite Einspritzung mit einem zweiten Einspritzwinkel zur Mittelachse des Brennraums 3 durchzuführen, wobei der zweite Einspritzwinkel von dem ersten Einspritzwinkel verschieden ist, und wobei besonders bevorzugt der zweite Einspritzwinkel kleiner ist als der erste Einspritzwinkel. Dies bedeutet wiederum, dass der zweite Brennstoffstrahl oder die zweiten Brennstoffstrahlen im Vergleich zu dem ersten Brennstoffstrahl oder den ersten Brennstoffstrahlen stärker auf die Stirnfläche 13 des Kolbens und weniger auf die Zylinderumfangswandung 25 hin ausgerichtet sind.
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Der Injektor oder die Injektoren der Einspritzanordnung 17 sind vorzugsweise mit einem Brennstoffreservoir strömungstechnisch verbunden. Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass verschiedene Inj ektoren mit verschiedenen Brennstoffreservoirs strömungstechnisch verbunden sind, sodass verschiedene Brennstoffe in den Brennraum 3 eingebracht werden können, beispielsweise in einem Zweistoffbetrieb der Brennkraftmaschine 1, insbesondere zum Zweck einer Zündstrahlzündung in dem Brennraum 3. Es ist aber bevorzugt auch möglich, dass alle Injektoren der Einspritzanordnung 17 mit einem selben Brennstoffreservoir strömungstechnisch verbunden sind, sodass die Brennkraftmaschine 1 mit genau einem bestimmten Brennstoff betrieben wird. Dabei kann es sich insbesondere um einen selbstzündenden Brennstoff, beispielsweise Diesel oder Dimethylether handeln.
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Mit Bezug auf 2 wird bevorzugt zunächst in dem Brennraum 3 und insbesondere bei der in 2 dargestellten Position des Kolbens 5 in der Nähe eines oberen Totpunkts ein gleichmäßig verteiltes Gemisch durch Einspritzung mittels der ersten Injektoren 19 oder alternativ mittels der ersten Injektoren 19 und dem dritten Injektor 27, erzeugt.
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3 zeigt einen zweiten Schritt der Ausführungsform des Verfahrens mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 gemäß 2. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei bewegt sich im Anschluss an die zuvor erläuterte Einspritzung der Kolben 5 im Zylinder nach unten, und es wird bevorzugt eine Nacheinspritzung mittels der zweiten Injektoren 23 durchgeführt. Insbesondere durch diese Zusatzeinspritzung wird bevorzugt die Druckwelle der Verbrennung in die Mitte des Brennraums 3 und zu dem Kolben 5 hin geleitet.
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Alternativ zu dieser Vorgehensweise ist es in nicht zur Erfindung gehörender Weise auch möglich, dass nur eine Einspritzung durch die ersten Injektoren 19 erfolgt. Auch so kann eine Verteilung des Gemischs 9 erzeugt werden, wie sie in den 1 und 3 dargestellt ist.
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Eine weitere Alternative ist eine Einspritzung nur durch den zentralen, dritten Injektor 27, wobei dieser bevorzugt in seitlicher Richtung auf die Zylinderumfangswandung 25, insbesondere in Richtung der gedachten Positionen der - nicht notwendigerweise tatsächlich vorhandenen - zweiten Injektoren 23 spritzt.
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Weiter ist eine Einbringung des Brennstoffs durch einen zentralen, dritten Injektor 27 mit doppelter Einspritzfunktion möglich, wobei die erste Einspritzung vorzugsweise seitlich in Richtung der - gegebenenfalls gedachten - Positionen der nicht notwendigerweise vorhandenen ersten Injektoren 19 erfolgt, wobei die zweite Einspritzung bevorzug in Richtung der - gegebenenfalls gedachten - Positionen der nicht notwendigerweise vorhandenen zweiten Injektoren 23 erfolgt.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Brennstoff nur zentral von der Mittelachse her in einer ersten Einspritzung unter einem ersten Einspritzwinkel zur Mittelachse, und in einer zweiten, zeitlich nach der ersten Einspritzung durchgeführten Einspritzung unter einem zweiten Einspritzwinkel, der von dem ersten Einspritzwinkel verschieden und insbesondere kleiner ist als der erste Einspritzwinkel, in den Brennraum eingebracht.
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Insgesamt zeigt sich, dass mittels der hier vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 und dem Verfahren eine Verbrennungsexplosion in dem Brennraum 3 zielgerichtet auf den Kolben 5 ausgerichtet werden kann. Dadurch werden seitliche Wandungen der Zylinderlaufbuchse weniger durch den Verbrennungsdruck belastet und Verluste minimiert.
