DE102017204055A1 - Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102017204055A1
DE102017204055A1 DE102017204055.6A DE102017204055A DE102017204055A1 DE 102017204055 A1 DE102017204055 A1 DE 102017204055A1 DE 102017204055 A DE102017204055 A DE 102017204055A DE 102017204055 A1 DE102017204055 A1 DE 102017204055A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
injector
combustion chamber
fuel
cooling fluid
cylinder head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017204055.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Roland Ast
Timo Klees
Hubert Prerauer
Erik Schäfer
Daniel Taterra
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102017204055.6A priority Critical patent/DE102017204055A1/de
Publication of DE102017204055A1 publication Critical patent/DE102017204055A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F02B23/105Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder the fuel is sprayed directly onto or close to the spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • F02B31/085Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025Adding water
    • F02M25/028Adding water into the charge intakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025Adding water
    • F02M25/03Adding water into the cylinder or the pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

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.

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 und 2 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 mit zumindest einem Brennraum 2. Die Hubkolben-Brennkraftmaschine kann in weiteren Ausführungsbeispielen beliebig viele Brennräume 2 aufweisen. Der Brennraum 2, bzw. jeder Brennraum 2, wird von einer Zylinderwandung 3, einem Kolben 4 und einem Zylinderkopf 5 begrenzt. Der Zylinderkopf 5 ist hierbei transparent dargestellt. In dem Zylinderkopf 5 ist für einen Gaswechsel zumindest ein Gaswechseleinlassventil 6 und ein Gaswechselauslassventil 7 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind es zwei Gaswechseleinlassventile 6 und zwei Gaswechselauslassventile 7. Ventilfedern für die Gaswechselventile 6, 7 sind nicht beziffert. Mit den Gaswechselauslassventilen 6, 7 ist der Brennraum 2 periodisch einerseits über einen Einlasskanal 8 in dem Zylinderkopf 5 mit einer teilweise dargestellten Sauganlage 9 und andererseits über einen Auslasskanal 10 mit einer nicht dargestellten Abgasanlage gasführend verbindbar.
  • In dem Zylinderkopf 5 befindet sich eine Vorkammer 11 mit einer Zündvorrichtung 12. Die Vorkammer 11 ist in 2 erkennbar. Die Vorkammer 11 ist über zumindest einen Durchbruch 13 mit dem Brennraum 2 gasführend verbunden. Bei der Zündkammer 11 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 Brennraum 2. Erfindungsgemäß ist ein zweiter Injektor 15 vorgesehen, zur Einbringung eines Kühlfluids in den Brennraum 2 zur Kühlung der Vorkammer 11. 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-Brennkraftmaschine 1 dargestellt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zusätzlich zu dem Brennstoff ein Kühlfluid mittels eines zweiten Injektors 15 in den Brennraum 2 eingebracht wird.
  • In einer ersten Konfiguration kann 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 werden.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Brennstoff mit dem ersten Injektor 14 direkt in den Brennraum 2 und das Kühlfluid mit einem dritten Injektor 16 in die Sauganlage 9 eingebracht werden.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel kann 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 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 Brennraum 2 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 Injektor 14 oder auch in dem ersten Injektor 14 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 Injektor 15 in den Einlasskanal 8 eingebracht.
  • In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem fünften Injektor in den Einlasskanal 8 und das Kühlfluid mit dem dritten Injektor 16 in die Sauganlage 9 eingebracht.
  • In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem fünften Injektor in den Einlasskanal 8 und das Kühlfluid mit dem vierten Injektor 17 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 Einlasskanal 8 eingebracht.
  • In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff mit dem sechsten Injektor in die Sauganlage 9 in das Kühlfluid mit dem dritten Injektor 16 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 Injektor 17 direkt in den Brennraum 2 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-Brennkraftmaschine 1 so exakt wie möglich mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 1,0 betrieben. Durch diese Betriebsverfahren wird der Kraftstoffverbrauch der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 reduziert, die Literleistung der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 (in Kilowatt pro Liter Hubraum) erhöht bei gleichzeitiger Spitzendrucksteigerung der Verbrennung. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 über den gesamten Betriebsbereich volllastfest.
  • 2 zeigt die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 aus 1, jedoch mit Blick auf das Brennraumdach, bzw. den Zylinderkopf 5 mit seinen Gaswechseleinlassventilen 6 und seinen Gaswechselauslassventilen 7. Weitgehend zentrisch zwischen den Gaswechselventilen 6, 7 ist die Vorkammer 11 angeordnet mit zwei Durchbrüchen 13 die die Vorkammer 11 mit dem Brennraum 2 gasführend verbinden, wobei zwei Durchbrüche 13 dargestellt sind, jedoch nur einer beziffert ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 sowie die Verfahren zum Betreiben der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 ist ein Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 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
  • 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
    • DE 2432115 [0002]
    • DE 102012202080 A1 [0005]
    • EP 2631448 A1 [0008]
    • US 8857405 B2 [0012]

Claims (13)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennraum ein Luft-/Kraftstoffverhältnis (λ) zwischen 0,7 und 1,5, bevorzugt λ = 1 eingebracht wird.
  13. Fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine zum Betreiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, 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).
DE102017204055.6A 2017-03-13 2017-03-13 Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine Pending DE102017204055A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017204055.6A DE102017204055A1 (de) 2017-03-13 2017-03-13 Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017204055.6A DE102017204055A1 (de) 2017-03-13 2017-03-13 Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017204055A1 true DE102017204055A1 (de) 2018-09-13

Family

ID=63259118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017204055.6A Pending DE102017204055A1 (de) 2017-03-13 2017-03-13 Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017204055A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011015628B4 (de) Betriebsverfahren mit Wassereinspritzung
DE102017204055A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102016218707A1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102017222084A1 (de) Fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102018000706A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
EP2631448A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer mit wenigstens einer gespülten Vorkammer versehenen Brennkraftmaschine
DE102018120382A1 (de) Zündkerze
DE2615643A1 (de) Verfahren zum betrieb einer fremdgezuendeten brennkraftmaschine und brennkraftmaschine zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE102012202080A1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine
EP0864734A2 (de) Verfahren zur Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine
DE102011015626B9 (de) Betriebsverfahren für einen direkteinspritzenden Ottomotor mit NOx-armer Verbrennung (NAV)
DE102021209139A1 (de) Zündsystem für zweistufige zündung und motor mit diesem system
DE102017204806A1 (de) Fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE2602127C2 (de) Fremdgezündete Brennkraftmaschine
DE102018212917A1 (de) Brennkraftmaschine
DE102021113860B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102010047795A1 (de) Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine
DE2751156A1 (de) Brennkraftmaschine mit brennraumwaenden, von denen ein teil auf erhoehtem temperaturniveau haltbar ist
DE102017201805A1 (de) Verfahren zum Einspritzen eines Zusatzmediums in den Zylinder einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
EP4028655A1 (de) Vorrichtung zur kraftstoffeinspritzung für verbrennungsmotoren
DE102011015629A1 (de) Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine
DE2606014A1 (de) Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung
DE102021127101B4 (de) Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
EP3425188B1 (de) Verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors und verbrennungsmotor
EP1697626B1 (de) Verfahren zum betrieb eines 4-taktmotors

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed