DE102018210871A1 - Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine, set up to carry out such a method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei ein erster Brennstoff in einen Brennraum (3) eingebracht wird, wobei der erste Brennstoff in dem Brennraum (3) zu einem Entflammungszeitpunkt entflammt wird. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Brennstoff in einen mittleren Bereich (21) des Brennraums (3) eingebracht wird, wobei nach dem Einbringen des ersten Brennstoffs ein zweiter, von dem ersten Brennstoff verschiedener Brennstoff, der leichter entflammbar ist als der erste Brennstoff, in einen wandnahen Bereich (25) des Brennraums (3) eingebracht wird, bevor eine Flammfront des entflammten ersten Brennstoffs den wandnahen Bereich (25) erreicht.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1), a first fuel being introduced into a combustion chamber (3), the first fuel being ignited in the combustion chamber (3) at a time of ignition. It is provided that the first fuel is introduced into a central region (21) of the combustion chamber (3), with a second fuel, which is more flammable than the first fuel, in after the introduction of the first fuel an area (25) of the combustion chamber (3) near the wall is introduced before a flame front of the ignited first fuel reaches the area (25) near the wall.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine which is set up to carry out such a method.
Im Rahmen eines solchen Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird ein erster Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingebracht und zu einem Entflammungszeitpunkt in dem Brennraum entflammt.In the context of such a method for operating an internal combustion engine, a first fuel is introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine and ignited in the combustion chamber at a time of ignition.
Insbesondere klopffeste Brennstoffe sind bei niedrigen Temperaturen schwer entzündbar, wobei zusätzlich sogenannte Wallquenching-Effekte auftreten, bei denen eine Flammfront im Brennraum erlischt, wenn sie sich einer Brennraumwandung nähert, da der Flammfront im Bereich der Brennraumwandung zu viel Energie entzogen wird. Dies kann einerseits an einer zu niedrigen Wandtemperatur des Brennraums und andererseits an einer zu hohen Wärmeleitfähigkeit der Brennraumwandung liegen. Dies hat zur Folge, dass der in dem Brennraum angeordnete Brennstoff nicht vollständig verbrennt, sodass unverbrannte Kohlenwasserstoffe ins Abgas gelangen. Zudem ist der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine herabgesetzt.Knock-resistant fuels in particular are difficult to ignite at low temperatures, so-called wall quenching effects also occurring, in which a flame front in the combustion chamber goes out when it approaches a combustion chamber wall, since too much energy is withdrawn from the flame front in the area of the combustion chamber wall. On the one hand, this may be due to the wall temperature of the combustion chamber being too low and, on the other hand, the thermal conductivity of the combustion chamber wall being too high. As a result, the fuel arranged in the combustion chamber does not burn completely, so that unburned hydrocarbons get into the exhaust gas. The efficiency of the internal combustion engine is also reduced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile nicht aufweisen.The invention has for its object to provide a method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine in which the disadvantages mentioned do not have.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by creating the subject matter of the independent claims. Advantageous configurations result from the subclaims.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren der hier angesprochenen Art derart weitergebildet wird, dass der erste Brennstoff in einen mittleren Bereich des Brennraums eingebracht wird. Nach dem Einbringen des ersten Brennstoffs wird ein zweiter, von dem ersten Brennstoff verschiedener Brennstoff in einen wandnahen Bereich des Brennraums eingebracht. Der zweite Brennstoff ist leichter entflammbar als der erste Brennstoff. Der zweite Brennstoff wird in den Brennraum eingebracht, bevor eine Flammfront des entflammten ersten Brennstoffs den wandnahen Bereich erreicht. Auf diese Weise wird in dem Brennraum eine Ladungsschichtung vorgesehen, wobei mittig im Brennraum der klopffeste erste Brennstoff angeordnet ist, wobei in einem äußeren, wandnahen Bereich der leichter entflammbare zweite Brennstoff angeordnet ist. Hierdurch kann ein hoher Ausbrand des Brennstoffs auch im wandnahen Bereich erfolgen, und Wallquenching-Effekte werden weitestgehend - vorzugsweise vollständig - vermieden. Hierdurch werden zugleich die Kohlenwasserstoff-Emissionen der Brennkraftmaschine gesenkt, und deren Wirkungsgrad wird erhöht. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine nicht vollständig mit dem zweiten, leichter entflammbaren Brennstoff betrieben wird, wobei vielmehr der in dem mittleren Bereich eingebrachte erste Brennstoff einen zumindest erheblichen Anteil am Gesamtenergieeintrag in den Brennraum hat, kann die Brennkraftmaschine bei einem verhältnismäßig hohen Verdichtungsverhältnis betrieben werden, was deren Wirkungsgrad zusätzlich steigert. Eine direkte Selbstzündung des zweiten Brennstoffs zu einem ungünstig frühen Zeitpunkt wird vermieden, indem dieser erst nach dem Einbringen des ersten Brennstoffs in den Brennraum eingebracht wird. Die Brennkraftmaschine weist somit eine höhere Klopffestigkeit auf, als wenn sie vollständig mit dem zweiten Brennstoff - ohne den ersten Brennstoff - betrieben würde.The object is achieved by developing a method of the type mentioned here in such a way that the first fuel is introduced into a central region of the combustion chamber. After the introduction of the first fuel, a second fuel, different from the first fuel, is introduced into a region of the combustion chamber close to the wall. The second fuel is more flammable than the first fuel. The second fuel is introduced into the combustion chamber before a flame front of the ignited first fuel reaches the area near the wall. In this way, a charge stratification is provided in the combustion chamber, the knock-resistant first fuel being arranged in the center of the combustion chamber, the more flammable second fuel being arranged in an outer region near the wall. As a result, the fuel can also burn out to a great extent in the area near the wall, and wall quenching effects are largely, preferably completely, avoided. As a result, the hydrocarbon emissions of the internal combustion engine are reduced and their efficiency is increased. Due to the fact that the internal combustion engine is not operated completely with the second, more flammable fuel, whereby the first fuel introduced into the middle area has at least a significant share of the total energy input into the combustion chamber, the internal combustion engine can be operated at a relatively high compression ratio, which whose efficiency also increases. Direct auto-ignition of the second fuel at an unfavorably early point in time is avoided by introducing it into the combustion chamber only after the first fuel has been introduced. The internal combustion engine thus has a higher knock resistance than if it were operated entirely with the second fuel - without the first fuel.
Unter einem mittleren Bereich des Brennraums wird insbesondere ein in radialer Richtung gesehen mittiger Bereich, der in dem Brennraum radial innen angeordnet ist, verstanden. Unter einem wandnahen Bereich wird demgegenüber ein in radialer Richtung gesehen äußerer Bereich, der sich in größerer Nähe zu einer insbesondere seitlichen Brennraumwandung befindet als der mittlere Bereich, verstanden.A central region of the combustion chamber is understood to mean in particular a central region, seen in the radial direction, which is arranged radially on the inside in the combustion chamber. In contrast, a region close to the wall is understood to mean an outer region, seen in the radial direction, which is in closer proximity to a combustion chamber wall, in particular a side wall, than the central region.
Unter einer radialen Richtung wird insbesondere eine Richtung verstanden, die senkrecht auf einer Längs- oder Symmetrieachse des Brennraums steht, wobei diese Längs- oder Symmetrieachse insbesondere die Achse einer Hubbewegung eines in dem Brennraum verlagerbar angeordneten Kolbens ist, wenn die Brennkraftmaschine als Hubkolbenmotor ausgebildet ist. Der Kolben ist dann entlang dieser Achse in dem Brennraum verlagerbar. Eine Umfangsrichtung umgreift die Längs- oder Symmetrieachse konzentrisch. Eine Richtung entlang der Längs- oder Symmetrieachse wird auch als Axialrichtung bezeichnet.A radial direction is understood to mean in particular a direction which is perpendicular to a longitudinal or symmetry axis of the combustion chamber, this longitudinal or symmetry axis being in particular the axis of a stroke movement of a piston which is displaceably arranged in the combustion chamber if the internal combustion engine is designed as a reciprocating piston engine. The piston can then be displaced along this axis in the combustion chamber. A circumferential direction concentrically surrounds the longitudinal or symmetry axis. A direction along the longitudinal or symmetry axis is also referred to as the axial direction.
Der radial innere Bereich ist insbesondere näher an der Längs- oder Symmetrieachse angeordnet als der radial äußere, wandnahe Bereich. Der radial äußere, wandnahe Bereich ist dementsprechend weiter von der Längs- oder Symmetrieachse - in radialer Richtung gesehen - entfernt angeordnet als der radial innere Bereich.The radially inner region is in particular arranged closer to the longitudinal or symmetry axis than the radially outer region near the wall. The radially outer region near the wall is accordingly located further away from the longitudinal or symmetry axis - seen in the radial direction - than the radially inner region.
Die Flammfront des entflammten ersten Brennstoffs breitet sich insbesondere von dem radial inneren Bereich in radialer Richtung nach außen aus. Der zweite Brennstoff wird demnach in den Brennraum eingebracht, bevor die Flammfront des entflammten ersten Brennstoffs von dem mittleren Bereich aus gesehen den wandnahen Bereich erreicht, in dem der zweite Brennstoff angeordnet wird.The flame front of the ignited first fuel spreads out in particular from the radially inner region in the radial direction. The second fuel is accordingly introduced into the combustion chamber before the flame front of the inflamed first fuel, viewed from the central region, reaches the region near the wall in which the second fuel is arranged.
Eine seitliche Brennraumwandung ist insbesondere eine Wandung des Brennraums, welche diesen in radialer Richtung begrenzt. Insbesondere ist dies eine Brennraumwandung, die seitlich bezogen auf die Längs- oder Symmetrieachse angeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der seitlichen Brennraumwandung um eine Umfangswandung des Brennraums. A lateral combustion chamber wall is in particular a wall of the combustion chamber, which delimits it in the radial direction. In particular, this is a combustion chamber wall, which is arranged laterally with respect to the longitudinal or symmetry axis. The lateral combustion chamber wall is preferably a peripheral wall of the combustion chamber.
Der erste Brennstoff wird vorzugsweise durch Fremdzündung in dem Brennraum entflammt. Zur Fremdzündung kann eine elektrische Funkenzündkerze, eine Coronazündkerze, ein ZündstrahlInjektor, oder eine andere geeignete Entflammungseinrichtung vorgesehen sein.The first fuel is preferably ignited by spark ignition in the combustion chamber. An electric spark plug, a corona spark plug, an ignition jet injector, or another suitable ignition device can be provided for spark ignition.
Der zweite Brennstoff wird insbesondere zeitlich nach dem Einbringen des ersten Brennstoffs in den Brennraum eingebracht.The second fuel is introduced into the combustion chamber in particular after the introduction of the first fuel.
Dass der zweite Brennstoff leichter entflammbar ist als der erste Brennstoff bedeutet insbesondere, dass der zweite Brennstoff eine geringere Klopffestigkeit aufweist als der erste Brennstoff. Insbesondere weist der zweite Brennstoff bevorzugt eine geringere Oktanzahl oder Methanzahl oder entsprechend eine höhere Cetanzahl als der erste Brennstoff auf.The fact that the second fuel is more flammable than the first fuel means in particular that the second fuel has a lower knock resistance than the first fuel. In particular, the second fuel preferably has a lower octane number or methane number or correspondingly a higher cetane number than the first fuel.
Der zweite Brennstoff wird insbesondere direkt in den Brennraum eingebracht.The second fuel is in particular introduced directly into the combustion chamber.
Der zweite Brennstoff wird insbesondere in einem ringförmigen, wandnahen Bereich angeordnet, der die Längs- oder Symmetrieachse des Brennstoffs ringförmig umgreift und sich dabei von einer Umfangswandung des Brennraums - in radialer Richtung gesehen - über eine gewisse Distanz, welche eine Schichtdicke für den zweiten Brennstoff darstellt - nach radial innen in den Brennraum erstreckt. Der zweite Brennstoff umgreift somit insbesondere den mittleren Bereich, in dem der erste Brennstoff angeordnet ist - in Umfangsrichtung gesehen ringförmig, besonders bevorzugt entlang einer geschlossenen Umfangslinie - mithin vollständig.The second fuel is arranged, in particular, in an annular region close to the wall, which encircles the longitudinal or symmetry axis of the fuel in an annular manner and extends from a peripheral wall of the combustion chamber - viewed in the radial direction - over a certain distance, which represents a layer thickness for the second fuel - extends radially inward into the combustion chamber. The second fuel thus completely encompasses, in particular, the central region in which the first fuel is arranged — ring-shaped in the circumferential direction, particularly preferably along a closed circumferential line.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Brennstoff zu einem späten Zeitpunkt in einem Verdichtungstakt oder in einem Arbeitstakt des Brennraums in diesen eingebracht wird. Die Brennkraftmaschine wird bevorzugt als Viertaktmotor betrieben. Es ist aber auch bevorzugt möglich, dass die Brennkraftmaschine als Zweitaktmotor betrieben wird. Es ist bevorzugt auch möglich, dass die Brennkraftmaschine als Rotationskolbenmotor, insbesondere als Wankelmotor, ausgebildet ist.According to a development of the invention, it is provided that the second fuel is introduced into the combustion chamber at a late point in time in a compression cycle or in a work cycle. The internal combustion engine is preferably operated as a four-stroke engine. However, it is also preferably possible for the internal combustion engine to be operated as a two-stroke engine. It is preferably also possible for the internal combustion engine to be designed as a rotary piston engine, in particular as a Wankel engine.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Brennstoff zeitlich nach dem Entflammungszeitpunkt in den Brennraum eingebracht wird. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft verhindert werden, dass durch direkte Selbstzündung des zweiten Brennstoffs ein Klopfen der Brennkraftmaschine auftritt.According to a development of the invention, it is provided that the second fuel is introduced into the combustion chamber at a time after the ignition. In this way, it is particularly advantageously possible to prevent the internal combustion engine from knocking due to direct self-ignition of the second fuel.
Insbesondere wird der zweite Brennstoff bevorzugt in einem zeitlichen Abstand zu dem Entflammungszeitpunkt des ersten Brennstoffs eingebracht, der einem Zündverzug des ersten Brennstoffs entspricht. Auf diese Weise erfolgt das Einbringen des zweiten Brennstoffs gerade in dem Moment, in welchem die Verbrennung des ersten Brennstoffs beginnt. Dabei ergibt sich ein besonders effizienter Durchbrand bezogen auf das gesamte Brennraumvolumen.In particular, the second fuel is preferably introduced at a time interval from the time of ignition of the first fuel, which corresponds to an ignition delay of the first fuel. In this way, the second fuel is introduced at the moment when the combustion of the first fuel begins. This results in a particularly efficient burnout based on the total combustion chamber volume.
Besonders bevorzugt wird der zweite Brennstoff in einem Intervall von mindestens 5 °KW (Grad Kurbelwellenwinkel) bis höchstens 60 °KW, vorzugsweise von mindestens 10 °KW bis höchstens 45 °KW, vorzugsweise von mindestens 15 °KW bis höchstens 40 °KW, vorzugsweise von mindestens 30 °KW bis höchstens 35 °KW nach dem Entflammungszeitpunkt des ersten Brennstoffs in den Brennraum eingebracht. Insbesondere in diesen Intervallen ergibt sich ein besonders günstiger Durchbrand des Brennraumvolumens.The second fuel is particularly preferably in an interval of at least 5 ° KW (degrees crankshaft angle) to at most 60 ° KW, preferably from at least 10 ° KW to at most 45 ° KW, preferably from at least 15 ° KW to at most 40 ° KW, preferably from at least 30 ° KW up to a maximum of 35 ° KW after the ignition of the first fuel into the combustion chamber. In these intervals in particular, the combustion chamber volume burns out particularly favorably.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Brennstoff in einen Schadraum eingebracht wird, der zwischen dem in dem Brennraum hubbeweglichen Kolben und der seitlichen Brennraumwandung ausgebildet ist. Insbesondere auf diese Weise können Wallquenching-Effekte effizient vermieden werden. Es ist möglich, dass der zweite Brennstoff ausschließlich in den Schadraum eingebracht wird, insbesondere wenn das oberhalb des Kolbens, das heißt zwischen einer Kolben-Oberfläche und dem Brennraum zugeordneten Gaswechselventilen angeordnete Brennraumvolumen im oberen Totpunkt des Kolbens sehr gering ist, beziehungsweise der verbleibende axiale Abstand zwischen der Kolben-Oberfläche und einer den Brennraum nach oben begrenzenden Zylinderkopfwandung sehr gering ist. Es ist aber auch möglich, dass der zweite Brennstoff sowohl in einen wandnahen Bereich des Brennraums oberhalb des Schadraums als auch in den Schadraum eingebracht wird.According to a development of the invention, it is provided that the second fuel is introduced into a harmful space, which is formed between the piston which is movable in the combustion chamber and the lateral combustion chamber wall. Wall quenching effects can be efficiently avoided in this way in particular. It is possible for the second fuel to be introduced exclusively into the dead space, in particular if the combustion chamber volume arranged above the piston, that is to say between a piston surface and the gas exchange valves assigned to the combustion chamber, is very small at the top dead center of the piston, or the remaining axial distance between the piston surface and a cylinder head wall delimiting the combustion chamber at the top is very small. However, it is also possible for the second fuel to be introduced both into a region of the combustion chamber close to the wall above the harmful chamber and into the harmful chamber.
Die Begriffe „oben“ und „unten“ beziehen sich dabei auf die Längs- oder Symmetrieachse des Brennraums, mithin auf die Achse der Hubbewegung des Kolbens, wenn der Brennraum einen solchen hubbeweglich verlagerbaren Kolben aufweist. Dabei bezeichnet der Begriff „oben“ eine Seite des Brennraums, die dem Brennraum zugeordneten Gaswechselventilen zugewandt ist, während der Begriff „unten“ eine Seite des Brennraums bezeichnet, welche einer Pleuelseite des Kolbens oder einem Kurbelgehäuse zugewandt ist. Die Begriffe sind somit nicht zwingend auf eine absolute räumlich-geometrische Ausrichtung des Brennraums mit Bezug auf einen Gravitationsvektor zu verstehen.The terms “above” and “below” refer to the longitudinal or symmetry axis of the combustion chamber, and consequently to the axis of the stroke movement of the piston, if the combustion chamber has such a piston which can be displaced by stroke. The term “top” denotes a side of the combustion chamber that faces the gas exchange valves assigned to the combustion chamber, while the term “bottom” denotes a side of the combustion chamber which is a connecting rod side of the piston or a Crankcase is facing. The terms are therefore not necessarily to be understood as referring to an absolute spatial-geometric alignment of the combustion chamber with reference to a gravitational vector.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Brennstoff durch die Flammfront des ersten Brennstoffs entflammt wird. Es bedarf dann keiner separaten Zündung des zweiten Brennstoffs, wodurch das Verfahren sehr effizient ist.According to a development of the invention, it is provided that the second fuel is ignited by the flame front of the first fuel. Then no separate ignition of the second fuel is required, which makes the process very efficient.
Alternativ oder zusätzlich wird der zweite Brennstoff durch Selbstzündung entflammt. Auch hierbei bedarf es keiner separaten Entflammung des zweiten Brennstoffs. Wird der zweite Brennstoff durch Selbstzündung entflammt, ist für dessen Entflammungszeitpunkt insbesondere im Wesentlichen der Zeitpunkt des Einbringens des zweiten Brennstoffs in den Brennraum maßgeblich. Es ist möglich, dass der zweite Brennstoff gleichzeitig sowohl durch Selbstzündung als auch durch die Flammfront des ersten Brennstoffs entflammt wird, wobei in diesem Fall der zweite Brennstoff zeitlich so in den Brennraum eingebracht wird, dass die Flammfront des ersten Brennstoffs ihn erreicht, wenn auch die Selbstzündungsbedingungen für den zweiten Brennstoff vorliegen. In diesem Fall stellt sich der Ausbrand der Brennstoffe in dem Brennraum besonders günstig dar.Alternatively or additionally, the second fuel is ignited by auto-ignition. Here, too, no separate ignition of the second fuel is required. If the second fuel is ignited by self-ignition, the time at which the second fuel is introduced into the combustion chamber is particularly decisive for its ignition time. It is possible that the second fuel is simultaneously ignited both by self-ignition and by the flame front of the first fuel, in which case the second fuel is introduced into the combustion chamber at such a time that the flame front of the first fuel reaches it, albeit that Auto-ignition conditions exist for the second fuel. In this case, the combustion of the fuels in the combustion chamber is particularly favorable.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der zweite Brennstoff durch Fremdzündung entflammt wird. In diesem Fall kann der Zeitpunkt der Entflammung des zweiten Brennstoffs besonders präzise vorgegeben werden. Der zweite Brennstoff kann insbesondere mittels eines Zündverfahrens entflammt werden, welches gezielt auf den wandnahen Bereich einwirkt, in welchem der zweite Brennstoff angeordnet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Laserzündung handeln, wobei ein Zündlaser genau auf diesen Bereich oder auf eine Mehrzahl von Orten in diesem Bereich ausgerichtet ist. Auch eine Pilotstrahlzündung mit wenigstens einem entsprechend ausgerichteten Zündstrahl ist möglich. Auch ist es möglich, wenigstens eine Coronazündkerze oder elektrische Funkenzündkerze in dem wandnahen Bereich so anzuordnen, dass der zweite Brennstoff mittels elektrischer Funkenzündung oder Coronazündung entflammt werden kann. Vorzugsweise sind in diesem Fall eine Mehrzahl von elektrischen Funkenzündkerzen oder Coronazündkerzen in dem wandnahen Bereich - insbesondere entlang einer Umfangslinie gesehen - angeordnet, um den zweiten Brennstoff in dem wandnahen Bereich überall entlang seiner Anordnung in dem Brennraum gleichzeitig oder gemäß einer vorbestimmten zeitlichen Reihenfolge entflammen zu können.Alternatively or additionally, it is possible for the second fuel to be ignited by spark ignition. In this case, the time of ignition of the second fuel can be specified particularly precisely. The second fuel can be ignited in particular by means of an ignition method, which acts specifically on the area near the wall in which the second fuel is arranged. This can be, for example, a laser ignition, an ignition laser being aimed precisely at this area or at a plurality of locations in this area. Pilot beam ignition with at least one appropriately aligned ignition beam is also possible. It is also possible to arrange at least one corona spark plug or electrical spark plug in the area near the wall so that the second fuel can be ignited by means of electrical spark ignition or corona ignition. In this case, a plurality of electrical spark plugs or corona spark plugs are preferably arranged in the area near the wall - in particular seen along a circumferential line - in order to be able to ignite the second fuel in the area near the wall anywhere along its arrangement in the combustion chamber simultaneously or according to a predetermined chronological order ,
Es ist möglich, dass alle Entflammungsmechanismen für den zweiten Brennstoff miteinander kombiniert werden, sodass dieser - insbesondere gleichzeitig - durch die Flammfront des ersten Brennstoffs, durch Selbstzündung und durch Fremdzündung entflammt wird.It is possible that all ignition mechanisms for the second fuel are combined with one another, so that the latter is ignited - in particular simultaneously - by the flame front of the first fuel, by auto-ignition and by spark ignition.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Brennstoff mit einer - insbesondere in radialer Richtung gemessenen - Schichtdicke in den wandnahen Bereich eingebracht wird, die einen Faktor von mindestens 1 bis höchstens 5, vorzugsweise von mindestens 1,5 bis höchstens 4,5, vorzugsweise von mindestens 2 bis höchstens 4, vorzugsweise 3 multipliziert mit einer radialen Ausdehnung einer Quenchingzone in dem Brennraum beträgt. Schichtdicken für den zweiten Brennstoff in diesem Bereich haben sich als besonders günstig in Hinblick auf die Vermeidung von Wallquenching-Effekten erwiesen, wobei zugleich die Klopffestigkeit der Brennkraftmaschine gewahrt bleibt und ein hoher Ausbrand im wandnahen Bereich sichergestellt wird. Unter einer Quenchingzone wird insbesondere ein Bereich verstanden, in dem aufgrund des Wärmeübergangs zur Brennraumwandung Flammenlöschung auftritt (Wallquenching).According to a further development of the invention, it is provided that the second fuel is introduced into the region near the wall with a layer thickness, in particular measured in the radial direction, which has a factor of at least 1 to at most 5, preferably from at least 1.5 to at most 4.5 , preferably from at least 2 to at most 4, preferably 3 multiplied by a radial extent of a quenching zone in the combustion chamber. Layer thicknesses for the second fuel in this area have proven to be particularly favorable in terms of avoiding wall quenching effects, while at the same time maintaining the knock resistance of the internal combustion engine and ensuring a high burnout in the area near the wall. A quenching zone is understood to mean in particular an area in which flame quenching occurs due to the heat transfer to the combustion chamber wall (wall quenching).
Die Schichtdicke bezieht sich dabei auf die - insbesondere radiale - Ausdehnung eines Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs, welches zumindest Anteile des zweiten Brennstoffs aufweist. Insbesondere bezieht sich die Schichtdicke auf die radiale Ausdehnung eines zündfähigen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs, welches den zweiten Brennstoff aufweist. Bei welchen Verbrennungsluft-Brennstoff-Verhältnissen das Gemisch zündfähig ist, hängt dabei von dem verwendeten zweiten Brennstoff ab. Beispielsweise ist ein solches Gemisch bei Wasserstoff als zweitem Brennstoff zündfähig in einem Bereich für das Verbrennungsluft-Brennstoff-Verhältnis von 0,2 bis 10.The layer thickness relates to the - in particular radial - expansion of a combustion air / fuel mixture which has at least portions of the second fuel. In particular, the layer thickness relates to the radial expansion of an ignitable combustion air / fuel mixture which has the second fuel. The combustion air / fuel ratio at which the mixture is ignitable depends on the second fuel used. For example, with hydrogen as the second fuel, such a mixture is ignitable in a range for the combustion air / fuel ratio of 0.2 to 10.
Die radiale Ausdehnung der Quenchingzone kann ohne weiteres für den konkret verwendeten Brennraum, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise einem Lambdawert und/oder einer Drehzahl, durch Simulation gewonnen werden, sodass dann auch die Schichtdicke für den zweiten Brennstoff entsprechend darauf abgestimmt werden kann.The radial extent of the quenching zone can easily be obtained for the specific combustion chamber, possibly taking into account at least one operating parameter of the internal combustion engine, such as a lambda value and / or a rotational speed, so that the layer thickness for the second fuel is then also accordingly can be coordinated.
Die radiale Ausdehnung der Schichtdicke einerseits und der Quenchingzone andererseits werden insbesondere ausgehend von der seitlichen Brennraumwandung bestimmt.The radial expansion of the layer thickness on the one hand and the quenching zone on the other hand are determined in particular on the basis of the lateral combustion chamber wall.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Brennstoff und/oder der zweite Brennstoff als reiner Brennstoff oder als Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch eingebracht wird/werden. Unter einem reinen Brennstoff wird dabei nicht notwendig ein Reinstoff im chemischen Sinne verstanden, sondern ein Brennstoff im Sinne eines brennbaren Stoffs oder eines brennbaren Stoffgemischs, dem keine Verbrennungsluft beigemischt ist. Ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch ist demgegenüber ein vorgemischtes Gemisch aus Verbrennungsluft einerseits und einem brennbaren Stoff oder einem brennbaren Stoffgemisch andererseits.According to a development of the invention, it is provided that the first fuel and / or the second fuel is introduced as pure fuel or as a combustion air / fuel mixture. A pure fuel is not necessarily understood to mean a pure substance in the chemical sense, but a fuel in the sense of a combustible substance or a combustible substance mixture to which no combustion air is added. In contrast, a combustion air-fuel mixture is a premixed mixture of combustion air on the one hand and a combustible substance or a combustible substance mixture on the other hand.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Brennstoff in einem Ansaugtakt und/oder direkt in den Brennraum eingebracht wird. Wird der erste Brennstoff in dem Ansaugtakt eingebracht, wird er vorzugsweise über ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil als Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch eingebracht, wobei er in einen dem Einlassventil zugeordneten Ladepfad mittels Einzelpunkteinspritzung oder Mehrpunkteinspritzung, oder - bei einem gasförmigen ersten Brennstoff - mittels Einzelpunkteindüsung oder Mehrpunkteindüsung, eingebracht wird. Wird der erste Brennstoff direkt in den Brennraum eingebracht, erfolgt dies bevorzugt über einen dem Brennraum zugeordneten Injektor, über den der erste Brennstoff eingespritzt oder eingedüst wird, insbesondere als reiner Brennstoff.According to a further development of the invention, it is provided that the first fuel is introduced in an intake stroke and / or directly into the combustion chamber. If the first fuel is introduced in the intake stroke, it is preferably introduced as an air / fuel mixture via an inlet valve assigned to the combustion chamber, it being injected into a charging path assigned to the inlet valve by means of single-point injection or multi-point injection, or - in the case of a gaseous first fuel - by means of single-point injection or Multi-point injection is introduced. If the first fuel is introduced directly into the combustion chamber, this is preferably done via an injector assigned to the combustion chamber, via which the first fuel is injected or injected, in particular as pure fuel.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Brennstoff ein Brenngas ist, insbesondere ein methanhaltiges Brenngas.According to a development of the invention, it is provided that the first fuel is a fuel gas, in particular a methane-containing fuel gas.
Unter einem Brenngas wird bevorzugt ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch verstanden, welches unter Normalbedingungen, das heißt bei 25 °C und 1013 mbar, gasförmig ist.A fuel gas is preferably understood to mean a combustible substance or a combustible substance mixture which is gaseous under normal conditions, that is to say at 25 ° C. and 1013 mbar.
Insbesondere kann es sich bei dem ersten Brennstoff um Erdgas, verflüssigtes Erdgas (Liquefied Natural Gas - LNG), komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas - CNG), ein Prozessgas der chemischen Industrie, Kokereigas, Deponiegas, Biogas, Sondergas, Schwachgas oder ein anderes brennbares Gas oder Gasgemisch handeln.In particular, the first fuel can be natural gas, liquefied natural gas (LNG), compressed natural gas (Compressed Natural Gas - CNG), a process gas from the chemical industry, coke oven gas, landfill gas, biogas, special gas, lean gas or another combustible gas Act gas or gas mixture.
Es ist aber auch möglich, dass der erste Brennstoff ein unter Normalbedingungen flüssiger Brennstoff ist, beispielsweise Benzin. Bevorzugt wird als erster Brennstoff ein Otto-Brennstoff verwendet.However, it is also possible for the first fuel to be a liquid fuel under normal conditions, for example gasoline. An Otto fuel is preferably used as the first fuel.
Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Brennstoff bevorzugt ein Brenngas, insbesondere ein wasserstoffhaltiges Brenngas oder reiner Wasserstoff. Dabei handelt es sich bei Wasserstoff um ein besonders zündfreudiges und wenig klopffestes Brenngas.Alternatively or additionally, the second fuel is preferably a fuel gas, in particular a hydrogen-containing fuel gas or pure hydrogen. Hydrogen is a particularly flammable and not knock-resistant fuel gas.
Gerade bei der Verwendung von Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas als zweitem Brennstoff verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile. Diese verwirklichen sich in ganz besonderer Weise bei einer Kombination eines methanhaltigen Brenngases als erstem Brennstoff mit einem wasserstoffhaltigen Brenngas oder Wasserstoff als zweitem Brennstoff.Particularly when using hydrogen or a hydrogen-containing fuel gas as the second fuel, the advantages already mentioned are realized in a special way. These are realized in a very special way when a combination of a methane-containing fuel gas as the first fuel with a hydrogen-containing fuel gas or hydrogen as the second fuel.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum aufweist. Dem wenigstens einen Brennraum ist eine erste Brennstoffeinbringeinrichtung zugeordnet, die eingerichtet ist zum Einbringen eines ersten Brennstoffs. Weiterhin weist die Brennkraftmaschine eine erste Entflammungseinrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um den ersten Brennstoff in dem Brennraum zu einem Entflammungszeitpunkt zu entflammen. Die erste Brennstoffeinbringeinrichtung und/oder ein Einbringpfad, der zum Einbringen des ersten Brennstoffs vorgesehen ist, ist/sind eingerichtet, um den ersten Brennstoff in einen mittleren Bereich des Brennraums einzubringen. Die Brennkraftmaschine weist außerdem eine zweite Brennstoffeinbringeinrichtung auf, die eingerichtet ist zum Einbringen eines zweiten Brennstoffs in den Brennraum, wobei der zweite Brennstoff von dem ersten Brennstoff verschieden und leichter entflammbar ist als der erste Brennstoff. Dabei ist vorgesehen, dass die zweite Brennstoffeinbringeinrichtung eingerichtet ist, um den zweiten Brennstoff in einen wandnahen Bereich des Brennraums einzubringen. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.The object is also achieved by creating an internal combustion engine that has at least one combustion chamber. A first fuel introduction device, which is set up for introducing a first fuel, is assigned to the at least one combustion chamber. Furthermore, the internal combustion engine has a first ignition device, which is arranged and set up to ignite the first fuel in the combustion chamber at a time of ignition. The first fuel introduction device and / or an introduction path, which is provided for introducing the first fuel, is / are designed to introduce the first fuel into a central region of the combustion chamber. The internal combustion engine also has a second fuel introduction device, which is set up for introducing a second fuel into the combustion chamber, the second fuel being different from the first fuel and more flammable than the first fuel. It is provided that the second fuel introduction device is set up to introduce the second fuel into a region of the combustion chamber close to the wall. In connection with the internal combustion engine, there are in particular the advantages which have already been explained in connection with the method.
Die erste Brennstoffeinbringeinrichtung und/oder der Einbringpfad für den ersten Brennstoff sind insbesondere auf den mittleren Bereich des Brennraums ausgerichtet, sodass der erste Brennstoff in den mittleren Bereich eingebracht wird.The first fuel introduction device and / or the introduction path for the first fuel are in particular aligned with the central region of the combustion chamber, so that the first fuel is introduced into the central region.
Die zweite Brennstoffeinbringeinrichtung ist bevorzugt auf den wandnahen Bereich ausgerichtet und/oder in dem wandnahen Bereich angeordnet, um den zweiten Brennstoff in den wandnahen Bereich einzubringen und insbesondere den zweiten Brennstoff in dem wandnahen Bereich anzuordnen, sodass er bevorzugt den ersten Brennstoff in dem mittleren Bereich ringförmig umgreift.The second fuel introduction device is preferably aligned with the area near the wall and / or arranged in the area near the wall in order to introduce the second fuel into the area near the wall and, in particular, to arrange the second fuel in the area near the wall, so that it preferably annularly forms the first fuel in the central area embraces.
Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise ein Steuergerät auf, welches eingerichtet ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ist das Steuergerät insbesondere mit der ersten Brennstoffeinbringeinrichtung, mit der zweiten Brennstoffeinbringeinrichtung und mit der ersten Entflammungseinrichtung wirkverbunden, um den zweiten Brennstoff nach dem Einbringen des ersten Brennstoffs einzubringen, bevor eine Flammfront des entflammten ersten Brennstoffs den wandnahen Bereich erreicht.The internal combustion engine preferably has a control device which is set up to carry out a method according to the invention or a method according to one of the exemplary embodiments described above. In this case, the control device is in particular operatively connected to the first fuel introduction device, to the second fuel introduction device and to the first ignition device in order to supply the second fuel after the Introduce the first fuel before a flame front of the ignited first fuel reaches the area near the wall.
Insbesondere ist das Steuergerät eingerichtet, um den zweiten Brennstoff nach dem Entflammungszeitpunkt in den Brennraum einzubringen, insbesondere in einem zeitlichen Abstand eines Zündverzugs des ersten Brennstoffs zu dem Entflammungszeitpunkt, insbesondere in einem Abstand von mindestens 5 °KW bis höchstens 60 °KW, vorzugsweise von mindestens 10 °KW bis höchstens 45 °KW, insbesondere von mindestens 15 °KW bis höchstens 40 °KW, vorzugsweise von mindestens 30 °KW bis höchstens 35 °KW nach dem Entflammungszeitpunkt.In particular, the control device is set up to introduce the second fuel into the combustion chamber after the ignition time, in particular at a time interval from an ignition delay of the first fuel to the ignition time, in particular at a distance of at least 5 ° KW to at most 60 ° KW, preferably at least 10 ° KW to at most 45 ° KW, in particular from at least 15 ° KW to at most 40 ° KW, preferably from at least 30 ° KW to at most 35 ° KW after the ignition time.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Brennstoffeinbringeinrichtung entlang einer Umfangslinie umlaufend wenigstens einen Auslass für den zweiten Brennstoff aufweist. Auf diese Weise kann der zweite Brennstoff ringförmig in den wandnahen Bereich eingebracht werden, sodass er den ersten Brennstoff in dem mittleren Bereich umgreift. Insbesondere kann der wenigstens eine Auslass in Umfangsrichtung entlang einer geschlossenen Umfangslinie umlaufend ausgebildet und/oder angeordnet sein. Insbesondere kann der wenigstens eine Auslass an einer seitlichen Brennraumwandung des Brennraums angeordnet sein.According to a development of the invention, it is provided that the second fuel introduction device has at least one outlet for the second fuel all around along a circumferential line. In this way, the second fuel can be introduced in a ring shape in the area near the wall, so that it encompasses the first fuel in the central area. In particular, the at least one outlet can be formed and / or arranged in a circumferential direction along a closed circumferential line. In particular, the at least one outlet can be arranged on a lateral combustion chamber wall of the combustion chamber.
Der Auslass ist insbesondere ringförmig umlaufend entlang der Umfangslinie vorgesehen.The outlet is in particular provided in a ring circumferentially along the circumferential line.
Der wenigstens eine Auslass ist vorzugsweise als Nut, insbesondere als ringförmig umlaufende Ringnut, als wenigstens eine Bohrung, insbesondere als eine Mehrzahl von entlang einer Umfangslinie - vorzugsweise symmetrisch - angeordneten Bohrungen, oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet.The at least one outlet is preferably designed as a groove, in particular as an annular circumferential ring groove, as at least one bore, in particular as a plurality of bores arranged along a circumferential line — preferably symmetrically — or in another suitable manner.
Der wenigstens eine Auslass kann radial in den Brennraum ausgerichtet sein, aber auch wenigstens eine Umlenkgeometrie zum Umlenken des zweiten Brennstoffs in den Brennraum nach unten aufweisen, insbesondere um sicherzustellen, dass der zweite Brennstoff nur in den wandnahen Bereich und nicht radial nach innen in den mittleren Bereich gelangt. Insbesondere kann der Auslass eine Umlenkung von 90° nach unten für den zweiten Brennstoff aufweisen, insbesondere wenn er an der seitlichen Brennraumwandung des Brennraums angeordnet ist.The at least one outlet can be aligned radially into the combustion chamber, but can also have at least one deflection geometry for deflecting the second fuel downwards into the combustion chamber, in particular to ensure that the second fuel only in the area near the wall and not radially inwards in the middle Area reached. In particular, the outlet can have a deflection of 90 ° downwards for the second fuel, in particular if it is arranged on the side combustion chamber wall of the combustion chamber.
Es ist aber auch möglich, dass der Auslass an einer oberen Begrenzungswandung des Brennraums angeordnet ist, insbesondere in oder an einem Brennraumdach, beispielsweise einer Zylinderkopfwandung. In diesem Fall kann der Auslass ohne weiteres nach unten ausgerichtet sein.However, it is also possible for the outlet to be arranged on an upper boundary wall of the combustion chamber, in particular in or on a roof of the combustion chamber, for example a cylinder head wall. In this case, the outlet can easily be oriented downwards.
Einer expliziten Ausrichtung des Auslasses nach unten oder einer entsprechenden Umlenkung für den zweiten Brennstoff bedarf es nicht, wenn der zweite Brennstoff nur in den Schadraum zwischen dem Kolben und der seitlichen Brennraumwandung eingebracht wird, insbesondere wenn der zweite Brennstoff an einem Ort und zu einer Zeit eingebracht wird, zu der er von dem Kolben überdeckt wird, sodass nur der Schadraum unmittelbar für den aus dem Auslass austretenden zweiten Brennstoff zugänglich ist.An explicit downward alignment of the outlet or a corresponding deflection for the second fuel is not required if the second fuel is only introduced into the clearance between the piston and the side combustion chamber wall, in particular if the second fuel is introduced at one place and at one time to which it is covered by the piston, so that only the damaged space is directly accessible to the second fuel emerging from the outlet.
Die zweite Brennstoffeinbringeinrichtung weist bevorzugt wenigstens eine Ventileinrichtung auf, um den zweiten Brennstoff zeitlich gesteuert und bedarfsgerecht in den Brennraum einzubringen.The second fuel introduction device preferably has at least one valve device in order to introduce the second fuel into the combustion chamber in a time-controlled manner and as required.
Der Auslass für die zweite Brennstoffeinbringeinrichtung kann insbesondere als Schlitzfächer ausgebildet sein, das heißt als Fensterfront mit einer Mehrzahl in Umfangsrichtung zueinander benachbarter Fenster, die vorzugsweise einzeln oder gemeinsam in einem ersten Funktionszustand gesperrt und in einem zweiten Funktionszustand freigegeben werden können.The outlet for the second fuel introduction device can in particular be designed as a slot compartment, that is to say as a window front with a plurality of windows adjacent to one another in the circumferential direction, which can preferably be blocked individually or together in a first functional state and released in a second functional state.
Bevorzugt ist dem wenigstens einen Brennraum eine zweite Entflammungseinrichtung zugeordnet, die eingerichtet und angeordnet ist, um den zweiten Brennstoff in dem wandnahen Bereich zu entflammen. Die zweite Entflammungseinrichtung ist in diesem Fall bevorzugt ebenfalls mit dem Steuergerät wirkverbunden.The at least one combustion chamber is preferably assigned a second ignition device, which is set up and arranged to ignite the second fuel in the region near the wall. In this case, the second ignition device is preferably also operatively connected to the control unit.
Die erste Entflammungseinrichtung und/oder die zweite Entflammungseinrichtung ist/sind bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer elektrischen Funkenzündkerze, einer Coronazündkerze, einer Laserzündkerze, und einem Zündstrahlinjektor. Es ist möglich, dass dem Brennraum eine Mehrzahl von zweiten Entflammungseinrichtungen zugeordnet ist, wobei diese zweiten Entflammungseinrichtungen in Umfangsrichtung gesehen umlaufend, vorzugsweise symmetrisch, in dem wandnahen Bereich angeordnet sind.The first ignition device and / or the second ignition device is / are preferably selected from a group consisting of an electrical spark plug, a corona spark plug, a laser spark plug, and an ignition beam injector. It is possible for the combustion chamber to be assigned a plurality of second ignition devices, these second ignition devices being arranged circumferentially, preferably symmetrically, in the region close to the wall.
Die erste Entflammungseinrichtung ist vorzugsweise zentral, das heißt mittig, insbesondere auf der Längs- oder Symmetrieachse des Brennraums - angeordnet.The first ignition device is preferably arranged centrally, that is to say centrally, in particular on the longitudinal or symmetry axis of the combustion chamber.
Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Brennräumen auf, insbesondere vier, fünf, sechs, acht, zehn, zwölf, vierzehn, sechzehn, achtzehn, zwanzig oder vierundzwanzig Brennräume. Die Brennkraftmaschine kann auch eine kleinere, größere oder andere Anzahl von Brennräumen aufweisen. Bevorzugt ist die Brennkraftmaschine als Viertaktmotor ausgebildet.The internal combustion engine preferably has a plurality of combustion chambers, in particular four, five, six, eight, ten, twelve, fourteen, sixteen, eighteen, twenty or twenty-four combustion chambers. The internal combustion engine can also have a smaller, larger or different number of combustion chambers. The internal combustion engine is preferably designed as a four-stroke engine.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Die Brennkraftmaschine kann insbesondere auch als Rotationskolbenmotor, insbesondere als Wankelmotor, ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet. The internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating piston engine. The internal combustion engine can in particular also be designed as a rotary piston engine, in particular as a Wankel engine. It is possible for the internal combustion engine to be set up to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is used to drive, in particular, heavy land or water vehicles, for example mine vehicles, trains, the internal combustion engine being used in a locomotive or a railcar, or on ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a vehicle serving as a defense, for example a tank. An embodiment of the internal combustion engine is preferably also used in a stationary manner, for example for stationary energy supply in emergency power operation, continuous load operation or peak load operation, in which case the internal combustion engine preferably drives a generator. A stationary application of the internal combustion engine for driving auxiliary units, for example fire-fighting pumps on drilling rigs, is also possible. It is also possible to use the internal combustion engine in the field of producing fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas. It is also possible to use the internal combustion engine in the industrial area or in the construction area, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator. The internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas. In particular if the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a combined heat and power plant for stationary energy generation.
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 beschrieben sind, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine beschrieben sind, 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 einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausgestaltung 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.The description of the method on the one hand and the internal combustion engine on the other are to be understood as complementary to one another. Features of the internal combustion engine that are described explicitly or implicitly in connection with the method are preferably individually or combined with one another features of a preferred exemplary embodiment of the internal combustion engine. Method steps that are described explicitly or implicitly in connection with the internal combustion engine are preferably individually or combined steps of a preferred embodiment of the method. This is preferably characterized by at least one method step which is caused by at least one feature of an inventive or preferred embodiment of the internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably characterized by at least one feature which is caused by at least one step of an inventive or preferred embodiment of the method.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist zur Durchführung einer Ausführungsform eines Verfahrens zu deren Betreiben.The single figure shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine that is set up to carry out an embodiment of a method for operating it.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine
Dem Brennraum
Dem Brennraum
Die erste Brennstoffeinführeinrichtung
Die Brennkraftmaschine
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die zweite Brennstoffeinbringeinrichtung
Der zweiten Brennstoffeinbringeinrichtung
Die Brennkraftmaschine
Auf diese Weise wird ein möglichst vollständiger Durchbrand des gesamten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs in dem Brennraum
Das Steuergerät ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines Betriebsverfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.The control device is in particular set up to carry out an operating method for operating the internal combustion engine according to the invention or according to a preferred embodiment.
Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt der zweite Brennstoff nach dem Entflammungszeitpunkt in den Brennraum
Vorzugsweise wird der zweite Brennstoff zumindest auch, gegebenenfalls ausschließlich, in einen Schadraum
Der zweite Brennstoff wird bevorzugt durch die Flammfront des ersten Brennstoffs, durch Selbstzündung, und/oder durch Fremdzündung entflammt. Hierzu kann insbesondere eine hier nicht dargestellte, zweite Entflammungseinrichtung vorgesehen sein, die dann ebenfalls mit dem Steuergerät wirkverbunden ist. Es ist auch möglich, dass zum Entflammen des zweiten Brennstoffs eine Mehrzahl zweiter Entflammungseinrichtungen vorgesehen sind.The second fuel is preferably ignited by the flame front of the first fuel, by auto-ignition, and / or by spark ignition. For this purpose, in particular a second ignition device (not shown here) can be provided, which is then also operatively connected to the control unit. It is also possible for a plurality of second ignition devices to be provided for igniting the second fuel.
Der zweite Brennstoff wird bevorzugt mit einer Schichtdicke in dem wandnahen Bereich
Der zweite Brennstoff kann als reiner Brennstoff oder als Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in den Brennraum
Bei einem anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine
Als erster Brennstoff wird vorzugweise ein Brenngas, insbesondere ein methanhaltiges Brenngas, verwendet. Auch als zweiter Brennstoff wird bevorzugt ein Brenngas, insbesondere ein wasserstoffhaltiges Brenngas, verwendet.A fuel gas, in particular a methane-containing fuel gas, is preferably used as the first fuel. A fuel gas, in particular a hydrogen-containing fuel gas, is also preferably used as the second fuel.
Die erste Entflammungseinrichtung
Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der Brennkraftmaschine
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Citations (4)
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| DE4042325A1 (en) * | 1989-11-09 | 1991-05-23 | Cooper Ind Inc | Combustion system for dual fuel engine |
| US5060610A (en) * | 1989-09-26 | 1991-10-29 | Oy Wartsila Diesel International Ltd. | Combustion process for internal combustion engines using gaseous fuel |
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| FR2946388A1 (en) * | 2009-06-04 | 2010-12-10 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Internal combustion engine e.g. compression-ignition engine, for vehicle i.e. electric vehicle, has fuel supply units that are provided at level of combustion chamber for injecting fuel directly in combustion chamber |
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