DE102017204055A1 - Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, der von einer Zylinderwandung, einem Kolbenboden und einem Zylinderkopfdach begrenzt wird, wobei in dem Zylinderkopf für einen Gaswechsel in dem Brennraum zumindest ein Gaswechseleinlassventil und ein Gaswechselauslassventil vorgesehen sind, mit denen der Brennraum periodisch einerseits über einen Einlasskanal in dem Zylinderkopf mit einer Sauganlage und andererseits mit einer Abgasanlage Gas führend verbindbar ist, wobei in dem Zylinderkopf eine Vorkammer mit einer Zündvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Vorkammer über zumindest einen Durchbruch mit dem Brennraum Gas führend verbunden ist, wobei zusätzlich zu einem Brennstoff ein Kühlfluid zur Kühlung der Vorkammer in den Brennraum eingebracht wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine ist ein stöchiometrischer Betrieb über das gesamte Kennfeld ohne Glühzündungen möglich.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine ist ein stöchiometrischer Betrieb über das gesamte Kennfeld ohne Glühzündungen möglich.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
- Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift
DE 2432115 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine mit Ladungsschichtung betriebene, wassergekühlte Brennkraftmaschine bekannt, die im Zylinderkopf einen Hauptbrennraum und eine über einen Verbindungskanal mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung und einer Zündvorrichtung aufweist. Zur Kühlung der die Vorkammer einschließenden Wände ist eine besondere, mit Luft als Füllmittel arbeitende Kühlvorrichtung vorgesehen. - Bei dieser Vorkammer handelt es sich um eine sog. aktive Vorkammer, da sie sowohl über eine Zündvorrichtung als auch eine Kraftstoffzuführeinrichtung verfügt.
- Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist die sehr aufwendige und komplizierte Bauweise der Luftkühlung.
- Weiter wird zum technischen Umfeld auf die Deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2012 202 080 A1 hingewiesen. Aus dieser ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bekannt mit einem in einem Zylinderhub beweglich angeordneten Kolben, wobei ein Brennraum, der in einen Hubraum und einen Verdichtungsraum aufgeteilt ist von dem Kolben, dem Zylinder und einem von einem Zylinderkopf gebildeten Brennraumdach begrenzt ist. Weiter ist ein Kraftstoffinjektor vorgesehen, zur Einbringung von Kraftstoff direkt in den Brennraum, wobei im Verdichtungsraum eine am Brennraumdach angeordnete, von einem Gehäuse gebildete Brennkammer vorgesehen ist, die über mindestens einen Durchbruch mit dem Brennraum Gas führend verbunden ist. Weiter ist in der Brennkammer eine Zündeinrichtung vorgesehen, wobei der Kraftstoffinjektor zumindest eine erste und eine zweite Öffnung aufweist, zur Einbringung des Kraftstoffs durch die erste Öffnung in den Brennraum und durch die zweite Öffnung in die Brennkammer. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine Pilotzündung ohne zweiten Kraftstoffinjektor realisiert. - Bei dieser Vorkammer oder auch Brennkammer genannt, handelt es sich um eine sog. passive Vorkammer, da sie über eine Zündvorrichtung aber über keine Kraftstoffzuführeinrichtung verfügt.
- Nachteilig an dieser bekannten Ausgestaltung ist eine mögliche Überhitzung der Brennkammer, insbesondere bei hohen Drehzahlen und hohen Lasten der Hubkolben-Brennkraftmaschine.
- Um diesen Nachteil zu vermeiden wird in der Europäischen Offenlegungsschrift
EP 2 631 448 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer mit wenigstens einer gespülten Vorkammer versehenen Brennkraftmaschine beschrieben, wobei die wenigstens eine Vorkammer mit einem Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine verbunden ist und wobei, während einer der Entflammung im Hauptbrennraum unmittelbar vorangehenden Kompressionsphase, nach erfolgter Entflammung in der Vorkammer in einer ersten Überströmphase Gas von der Vorkammer in den Hauptbrennraum überströmt, wobei nach der ersten Überströmphase ein wenigstens zweiphasiges inkompressibles Medium, vorzugsweise Wasser, in die Vorkammer eingebracht wird. - Diese bekannte Ausgestaltung ist jedoch nur für mager betriebene Brennkraftmaschinen, die mit einem Lambda von ca. 1,9 bis 2,0 betrieben werden einsetzbar. Bei stöchiometrischer Verbrennung neigt auch diese Brennkraftmaschine zu einer Überhitzung der Brennkammer.
- Aus der Zeitschrift „mot“, die Auto Zeitschrift, Nr. 24/1984, S. 58 bis 63, ist weiter eine Wirbelkammerzündkerze bekannt, deren Mittelelektrode in der Kammer gegenüber dem Brennraum von einer Stirnkappe mit einer Zentralbohrung und vier tangentialen Bohrungen abgedeckt ist. Die Stirnkappe ist aus einer hochwarmfesten Nickellegierung, um die vorherrschenden Temperaturen überdauern zu können.
- Nachteilig an diesem Konzept sind die deutlich höheren Kosten gegenüber konventionellen Zündkerzen sowie die gleichen, bekannten thermischen Probleme.
- Weiter ist aus dem US Patent
US 8,857,405 B2 ein Vorkammer-Pilot-Zündsystem für Ottomotoren bekannt. Hierbei wird durch eine Piloteinspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge in eine Vorkammer (Pilotkammer) ein fettes, unterstöchiometrisches Gemisch erzeugt, das durch eine in der Vorkammer angeordnete Zündkerze sicher gezündet werden kann. Das brennende Pilotgemisch strömt durch die in der Vorkammerwand angebrachten Bohrungen in den Hauptbrennraum, generiert dabei eine hohe Turbulenz und entflammt das stark verdünnte Hauptgemisch (abgemagert und/oder hoher Restgasgehalt) sicher. Damit können Verbrauchs- und Emissionsvorteile erzielt werden. Neben dem Injektor für das Pilotgemisch ist für die Einspritzung der Hauptmenge des Kraftstoffs mindestens ein weiterer Injektor erforderlich, der grundsätzlich als Multipoint Injector (MPI) oder Direct Injecton Injector (Dl-Injector) ausgeführt werden kann. - Nachteilig an dieser aktiven Zündkammer ist der erhöhte Aufwand für den zusätzlichen Kraftstoffinjektor (Package, Erweiterung Kraftstoffsystem, Ansteuerung, Kosten, etc.). Bei direkt einspritzenden Otto-Brennkraftmaschinen ist es wichtig, dass die Hauptmenge des Kraftstoffs als direkte Einspritzmenge eingespritzt wird, um den Innenkühlungseffekt im Zylinder nutzen zu können. Da der Pilotinjektor in einer zentralen Einbaulage, zündkerzennah positioniert sein muss, kann der Hauptinjektor nur als seitlich angeordneter Injektor im Package untergebracht werden. Damit weist das Brennverfahren alle Nachteile einer seitlichen Injektorlage auf. Darüber hinaus kann in nachteiliger Weise bei stöchiometrischem Betrieb bei hohen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine ebenfalls ein Überhitzen der Zündkammer generiert werden.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, um die oben dargestellten Nachteile zu vermeiden.
- Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und hardwaremäßig durch die Merkmale im Patentanspruch 13 gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Erfindungsgemäß wird die Kombination einer Vorkammerzündkerze mit einer innermotorischen Wassereinspritzung (Kühlfluid) zur Kühlung der Vorkammerkappe, Elektrode bzw. anderer thermisch belasteter Bauteile an der Vorkammerzündkerze vorgeschlagen. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist ein Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine mit ungekühlter Vorkammerzündkerze möglich und dies im gesamten Kennfeld der Hubkolben-Brennkraftmaschine. Dies bedeutet in vorteilhafter Weise, es ist ein Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine im gesamten Kennfeld ohne Glühzündungen und ohne eine Ausweitung des Kennfeldes in Richtung Magerbetrieb möglich, da hierbei höhere Verbrennungstemperaturen auftreten können. Gleichzeitig werden die bekannten Vorteile der Wassereinspritzung (Kühlfluideinspritzung) genutzt.
- Durch die Kombination der Vorkammerzündkerze mit einer Wassereinspritzung werden somit die Vorteile der Vorkammerzündkerze mit der Wassereinspritzung in vorteilhafter Weise gemeinsam genutzt.
- Vorteile der Vorkammerzündkerze:
- - Schnellere Verbrennung,
- - Verbesserung der Laufruhe der Brennkraftmaschine,
- - Unempfindlicher gegen Klopfen,
- - Frühe Schwerpunktlage, d. h. größere spezifischere Leistung,
- - Bei Aufladung Absenkung des Ladedrucks möglich,
- - Niedrigere Abgastemperatur.
- Nachteilig an der Vorkammerzündkerze ist jedoch, dass sie, wie eingangs erwähnt, nicht volllastfest ist.
- Vorteile der Wassereinspritzung:
- - Senkung der Abgastemperatur,
- - Unempfindlicher gegen Klopfen,
- - Frühere Schwerpunktlage der Verbrennung,
- - Bei Aufladung Absenkung des Ladedrucks möglich.
- Nachteile der Wassereinspritzung:
- - Langsamere Verbrennung,
- - Wirkungsgradverschlechterung.
- Durch diese teilweise gegenläufigen Effekte, ergeben sich folgende Vorteile in der Kombination aus der Vorkammerzündkerze mit einer Wassereinspritzung:
- - Überkompensation des Wirkungsgrades der Hubkolben-Brennkraftmaschine,
- - Wasserverbrauch wird minimiert,
- - Lambda = 1 Betrieb im gesamten Kennfeld der Hubkolben-Brennkraftmaschine möglich,
- - Leistungssteigerung (größere Literleistung) möglich,
- - Spitzendrucksteigerung,
- - Komplett Volllastfest.
- In den Unteransprüchen 2 bis 11 sind zehn bevorzugte Ausführungsvarianten beschrieben.
- Gemäß Patentanspruch 12 wird die Brennkraftmaschine im gesamten Kennfeld stöchiometrisch (Lambda = 1) betrieben, d. h. innerhalb der Brenngrenzen zwischen 0,7 < Lambda <1,5.
- Mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 13 ist eine fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine beschreiben, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
- Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren für je drei Ausführungsbeispiele in jeder Figur näher erläutert.
-
1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine. -
2 zeigt eine Unteransicht auf einen Brennraum der geschnittenen Hubkolben-Brennkraftmaschine. - Im Folgenden gelten in den Figuren
1 und2 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern. -
1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine1 mit zumindest einem Brennraum2 . Die Hubkolben-Brennkraftmaschine kann in weiteren Ausführungsbeispielen beliebig viele Brennräume2 aufweisen. Der Brennraum2 , bzw. jeder Brennraum2 , wird von einer Zylinderwandung3 , einem Kolben4 und einem Zylinderkopf5 begrenzt. Der Zylinderkopf5 ist hierbei transparent dargestellt. In dem Zylinderkopf5 ist für einen Gaswechsel zumindest ein Gaswechseleinlassventil6 und ein Gaswechselauslassventil7 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind es zwei Gaswechseleinlassventile 6 und zwei Gaswechselauslassventile7 . Ventilfedern für die Gaswechselventile6 ,7 sind nicht beziffert. Mit den Gaswechselauslassventilen6 ,7 ist der Brennraum2 periodisch einerseits über einen Einlasskanal8 in dem Zylinderkopf5 mit einer teilweise dargestellten Sauganlage9 und andererseits über einen Auslasskanal10 mit einer nicht dargestellten Abgasanlage gasführend verbindbar. - In dem Zylinderkopf
5 befindet sich eine Vorkammer11 mit einer Zündvorrichtung12 . Die Vorkammer11 ist in2 erkennbar. Die Vorkammer11 ist über zumindest einen Durchbruch13 mit dem Brennraum 2 gasführend verbunden. Bei der Zündkammer11 kann es sich um alle Arten von Zündvorkammern handeln, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, also aktive Zündvorkammern mit Kraftstoffeinspritzung oder passive Zündvorkammern ohne Kraftstoffeinspritzung. - Weiter ist ein erster Injektor
14 vorgesehen zur Einbringung eines Brennstoffs, bevorzugt Benzin, direkt in den Brennraum2 . Erfindungsgemäß ist ein zweiter Injektor15 vorgesehen, zur Einbringung eines Kühlfluids in den Brennraum2 zur Kühlung der Vorkammer11 . Bei dem Kühlfluid handelt es sich bevorzugt um Wasser, welches beispielsweise aus einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges oder einem Abgas der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 gewonnen wird oder manuell in einen nicht dargestellten Vorratsbehälter gegossen werden kann. - Mit dieser erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine
1 kann nun das Verfahren zum Betreiben der fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine1 dargestellt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zusätzlich zu dem Brennstoff ein Kühlfluid mittels eines zweiten Injektors15 in den Brennraum2 eingebracht wird. - In einer ersten Konfiguration kann der Brennstoff mit dem ersten Injektor
14 direkt in den Brennraum2 und das Kühlfluid mit dem zweiten Injektor15 in den Einlasskanal8 eingebracht werden. - In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Brennstoff mit dem ersten Injektor
14 direkt in den Brennraum2 und das Kühlfluid mit einem dritten Injektor16 in die Sauganlage9 eingebracht werden. - In einem dritten Ausführungsbeispiel kann der Brennstoff mit dem ersten Injektor
14 direkt in den Brennraum2 und das Kühlfluid mit einem vierten Injektor17 direkt in den Brennraum2 eingebracht werden. - In
1 sind diese drei Varianten in einem einzigen Bild dargestellt. - In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können der Brennstoff und das Kühlfluid gemeinsam als Emulsion mit dem ersten Injektor
14 direkt in den Brennraum2 eingebracht werden. Bei dieser Variante können der Brennstoff und das Kühlfluid gemeinsam vermischt in einem Vorratsbehälter angeordnet sein oder eine Mischung von Brennstoff und Kühlfluid findet direkt vor dem ersten Injektor14 oder auch in dem ersten Injektor14 statt. - In wiederum einem weiteren ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit einem nicht dargestellten, fünften Injektor in den Einlasskanal
8 und das Kühlfluid mit dem zweiten Injektor15 in den Einlasskanal8 eingebracht. - In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem fünften Injektor in den Einlasskanal
8 und das Kühlfluid mit dem dritten Injektor16 in die Sauganlage9 eingebracht. - In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem fünften Injektor in den Einlasskanal
8 und das Kühlfluid mit dem vierten Injektor17 direkt in den Brennraum eingebracht. - In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit einem sechsten nicht dargestellten Injektor in die Sauganlage 9 und das Kühlfluid mit dem zweiten Injektor
15 in den Einlasskanal8 eingebracht. - In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem sechsten Injektor in die Sauganlage
9 in das Kühlfluid mit dem dritten Injektor16 in die Sauganlage eingebracht. - In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem sechsten Injektor in die Sauganlage
9 und das Kühlfluid mit dem vierten Injektor17 direkt in den Brennraum2 eingebracht. - Aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahren kann die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine
1 über den gesamten Kennfeldbereich mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis (Lambda) zwischen 0,7 und 1,5 betrieben werden. Vorzugsweise wird die Hubkolben-Brennkraftmaschine1 so exakt wie möglich mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 1,0 betrieben. Durch diese Betriebsverfahren wird der Kraftstoffverbrauch der Hubkolben-Brennkraftmaschine1 reduziert, die Literleistung der Hubkolben-Brennkraftmaschine1 (in Kilowatt pro Liter Hubraum) erhöht bei gleichzeitiger Spitzendrucksteigerung der Verbrennung. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine1 über den gesamten Betriebsbereich volllastfest. -
2 zeigt die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine1 aus1 , jedoch mit Blick auf das Brennraumdach, bzw. den Zylinderkopf5 mit seinen Gaswechseleinlassventilen6 und seinen Gaswechselauslassventilen7 . Weitgehend zentrisch zwischen den Gaswechselventilen6 ,7 ist die Vorkammer11 angeordnet mit zwei Durchbrüchen13 die die Vorkammer11 mit dem Brennraum2 gasführend verbinden, wobei zwei Durchbrüche13 dargestellt sind, jedoch nur einer beziffert ist. - Durch die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine
1 sowie die Verfahren zum Betreiben der Hubkolben-Brennkraftmaschine1 ist ein Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine1 im gesamten Kennfeld ohne Glühzündungen bei gleichzeitiger Ausweitung des Kennfeldes zumindest bis Lambda = 1 Betrieb möglich. Gleichzeitig werden die bekannten Vorteile der Wassereinspritzung zur Partikelreduzierung, zur Reduzierung von Rohemissionen, usw. genutzt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hubkolben-Brennkraftmaschine
- 2
- Brennraum
- 3
- Zylinderwandung
- 4
- Kolben
- 5.
- Zylinderkopf
- 6.
- Gaswechseleinlassventil
- 7.
- Gaswechselauslassventil
- 8.
- Einlasskanal
- 9.
- Sauganlage
- 10.
- Auslasskanal
- 11.
- Vorkammer
- 12.
- Zündvorrichtung
- 13.
- Durchbruch
- 14.
- erster Injektor
- 15.
- zweiter Injektor
- 16.
- dritter Injektor
- 17.
- vierter Injektor
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2432115 [0002]
- DE 102012202080 A1 [0005]
- EP 2631448 A1 [0008]
- US 8857405 B2 [0012]
Claims (13)
- Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem Brennraum (2), der von einer Zylinderwandung (3), einem Kolben (4) und einem Zylinderkopf (5) begrenzt wird, wobei in dem Zylinderkopf (5) für einen Gaswechsel in dem Brennraum (2) zumindest ein Gaswechseleinlassventil (6) und ein Gaswechselauslassventil (7) vorgesehen sind, mit denen der Brennraum (2) periodisch einerseits über einen Einlasskanal (8) in dem Zylinderkopf (5) mit einer Sauganlage (9) und andererseits über einen Auslasskanal (10) mit einer Abgasanlage Gas führend verbindbar ist, wobei in dem Zylinderkopf (5) eine Vorkammer (11) mit einer Zündvorrichtung (12) vorgesehen ist, wobei die Vorkammer (11) über zumindest einen Durchbruch (13) mit dem Brennraum (2) Gas führend verbunden ist, wobei ein erster Injektor (14) vorgesehen ist zur Einbringung eines Brennstoffes in den Brennraum (2), dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Brennstoff ein Kühlfluid mittels eines zweiten Injektors (15) den Brennraum (2) eingebracht wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem ersten Injektor (14) direkt in den Brennraum (2) und das Kühlfluid mit dem zweiten Injektor (15) in den Einlasskanal (8) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem ersten Injektor (14) direkt in den Brennraum (2) und das Kühlfluid mit einem dritten (16) Injektor in die Sauganlage (9) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem ersten Injektor (14) direkt in den Brennraum (2) und das Kühlfluid mit einem vierten Injektor (17) direkt in den Brennraum (2) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff und das Kühlfluid gemeinsam als Emulsion mit dem ersten Injektor (14) direkt in den Brennraum (2) eingebracht werden. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit einem fünften Injektor in den Einlasskanal (8) und das Kühlfluid mit dem zweiten Injektor (15) in den Einlasskanal (8) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem fünften Injektor in den Einlasskanal (8) und das Kühlfluid mit dem dritten Injektor (16) in die Sauganlage (9) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit einem fünften Injektor in den Einlasskanal (8) und das Kühlfluid mit dem vierten Injektor (17) direkt in den Brennraum (2) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit einem sechsten Injektor in die Sauganlage (9) und das Kühlfluid mit dem zweiten Injektor (15) in den Einlasskanal (8) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem sechsten Injektor in die Sauganlage (9) und das Kühlfluid mit dem dritten Injektor (16) in die Sauganlage (9) eingebracht wird. - Verfahren nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem sechsten Injektor in die Sauganlage (9) und das Kühlfluid mit dem vierten Injektor (17) direkt in den Brennraum (2) eingebracht wird. - Verfahren nach einem der
Patentansprüche 1 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennraum ein Luft-/Kraftstoffverhältnis (λ) zwischen 0,7 und 1,5, bevorzugt λ = 1 eingebracht wird. - Fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine zum Betreiben nach einem der
Patentansprüche 1 bis12 , mit zumindest einem Brennraum (2), der von einer Zylinderwandung (3), einem Kolben (4) und einem Zylinderkopf (5) begrenzt wird, wobei in dem Zylinderkopf (5) für einen Gaswechsel in dem Brennraum (2) zumindest ein Gaswechseleinlassventil (6) und ein Gaswechselauslassventil (7) vorgesehen sind, mit denen der Brennraum (2) periodisch einerseits über einen Einlasskanal (8) in dem Zylinderkopf (5) mit einer Sauganlage (9) und andererseits über einen Auslasskanal (10) mit einer Abgasanlage Gas führend verbindbar ist, wobei in dem Zylinderkopf (5) eine Vorkammer (11) mit einer Zündvorrichtung (12) vorgesehen ist, wobei die Vorkammer (11) über zumindest einen Durchbruch (13) mit dem Brennraum (2) Gas führend verbunden ist, wobei ein erster Injektor (14) vorgesehen ist zur Einbringung eines Brennstoffes in den Brennraum (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Injektor (15) vorgesehen ist, zur Einbringung eines Kühlfluides den Brennraum (2).
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019101136A1 (de) | 2019-01-17 | 2020-07-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung und Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine |
DE102019113497A1 (de) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschinenanordnung sowie Verfahren zum Einspritzen von Wasser bei einer derartigen Brennkraftmaschinenanordnung |
CN113847178A (zh) * | 2020-06-25 | 2021-12-28 | 曼恩能源方案有限公司 | 双燃料内燃发动机的燃料喷射器和双燃料内燃发动机 |
JP7549455B2 (ja) | 2020-03-12 | 2024-09-11 | 株式会社Subaru | 内燃機関 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5154142A (en) | 1992-03-23 | 1992-10-13 | Adiabatics, Inc. | Ionic combustion system with ignitor assist |
US20130104850A1 (en) | 2010-06-28 | 2013-05-02 | Dalian University Of Technology | Multi-fuel pre-mixed combustion system of internal combustion engine |
DE102012202080A1 (de) | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hubkolben-Brennkraftmaschine |
EP2631448A1 (de) | 2012-02-21 | 2013-08-28 | GE Jenbacher GmbH & Co OHG | Verfahren zum Betreiben einer mit wenigstens einer gespülten Vorkammer versehenen Brennkraftmaschine |
US8857405B2 (en) | 2010-11-01 | 2014-10-14 | Mahle Powertrain, Llc | Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines |
-
2017
- 2017-03-13 DE DE102017204055.6A patent/DE102017204055A1/de active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5154142A (en) | 1992-03-23 | 1992-10-13 | Adiabatics, Inc. | Ionic combustion system with ignitor assist |
US20130104850A1 (en) | 2010-06-28 | 2013-05-02 | Dalian University Of Technology | Multi-fuel pre-mixed combustion system of internal combustion engine |
US8857405B2 (en) | 2010-11-01 | 2014-10-14 | Mahle Powertrain, Llc | Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines |
DE102012202080A1 (de) | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hubkolben-Brennkraftmaschine |
EP2631448A1 (de) | 2012-02-21 | 2013-08-28 | GE Jenbacher GmbH & Co OHG | Verfahren zum Betreiben einer mit wenigstens einer gespülten Vorkammer versehenen Brennkraftmaschine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HEIL, Bruno: Die Wirbelkammer-Zündkerze - Neue Chance fürs Magerkonzept? In: Mot : die Autozeitschrift, 1984, H. 24, S. 58-63. - ISSN 1861-6143 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019101136A1 (de) | 2019-01-17 | 2020-07-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung und Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine |
DE102019113497A1 (de) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschinenanordnung sowie Verfahren zum Einspritzen von Wasser bei einer derartigen Brennkraftmaschinenanordnung |
DE102019113497B4 (de) | 2019-05-21 | 2022-10-20 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschinenanordnung sowie Verfahren zum Einspritzen von Wasser bei einer derartigen Brennkraftmaschinenanordnung |
JP7549455B2 (ja) | 2020-03-12 | 2024-09-11 | 株式会社Subaru | 内燃機関 |
CN113847178A (zh) * | 2020-06-25 | 2021-12-28 | 曼恩能源方案有限公司 | 双燃料内燃发动机的燃料喷射器和双燃料内燃发动机 |
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