DE102020107951A1 - Versorgung einer aktiven Vorkammer für aufgeladene Ottomotoren mit einem Frischluftstrang entnommener und verdichteter Spülluft - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), umfassend mindestens einen Zylinder (Z), wobei der mindestens eine Zylinder (Z) eine Hauptbrennkammer (BK) zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs (K/FL) oder eines Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemischs (K/FF/FA) und eine mit der Hauptbrennkammer (BK) über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer aufweist.Es ist vorgesehen, dass in einem Frischluftstrang (I) stromab eines Luftfilters (101) und vor einer Einmündung eines Abgasrückführstrangs (IV) in den Frischluftstrang (I) eine Entnahmestelle (I-E) ausgebildet ist, von der ein Spülstrang (I-1) abzweigt, über den eine Frischluftteilmenge (FL-I-1) der Frischluft (FF) zur Spülung der mindestens einen Vorkammer entnehmbar ist, wobei in dem Spülstrang (I-1) ein Spülluft-Verdichter (303) angeordnet ist, der druckseitig den für die mindestens eine Vorkammer benötigten bedarfsabhängigen Druck zur Spülung der mindestens einen Vorkammer erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen Zylinder, wobei der mindestens eine Zylinder eine Hauptbrennkammer zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs oder eines Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemischs und eine mit der Hauptbrennkammer über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer und einen Abgasturbolader aufweist.
  • Die Druckschrift EP 2 948 667 B1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrzylinderkolbenmotors. Vorgesehen ist, dass in dem Motor jeder Zylinder mit einem Hubkolben und einer Vorverbrennungskammer versehen ist und das Verfahren die Schritte des Einspritzens von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff in den Zylinder oder einen Ansaugkanal des Motors, Einblasen von gasförmigem Pilotkraftstoff in die Vorverbrennungskammer, Zünden des gasförmigen Pilotkraftstoffs mittels Fremdzündung und Nutzen der Verbrennung des gasförmigen Pilotkraftstoffs, um den flüssigen beziehungsweise gasförmigen Kraftstoff zu entzünden, aufweist, wobei das Abgas mit der Frischluft in den Zylinder gesaugt wird. Bei diesem Verfahren wird das Abgas abgekühlt, bevor es der Ansaugluft für die Zylinderfüllung beigemischt wird.
  • Ein weiterer Ottomotor und ein zugehöriges Verfahren der gattungsgemäßen Art zur Versorgung einer Hauptbrennkammer mit verdichteter Verbrennungsluft und einer Vorkammer mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch ist aus der Druckschrift DE 10 2016 112 537 A1 bekannt. Vorgesehen ist hier, dass der Ottomotor mindestens einen Zylinder umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder eine Hauptbrennkammer zur Verbrennung eines Brenngas-Luft-Gemischs und eine mit der Hauptbrennkammer über einen Überströmkanal gekoppelte, gespülte Vorkammer umfasst. Der Ottomotor umfasst ferner mindestens einen Abgasturbolader, der eine Turbine zur Entspannung von den mindestens einen Zylinder verlassendem Abgas und einen Verdichter zur Verdichtung von den mindestens einen Zylinder zuzuführender Luft, wobei mehrere Luftpfade für die den mindestens einen Zylinder zuzuführende Luft vorhanden sind, wobei über einen ersten Luftpfad mit einem ersten Verdichter zumindest Luft verdichtbar und der Hauptbrennkammer des mindestens einen Zylinders zuführbar ist, und wobei über einen zweiten Luftpfad mit einem zweiten Verdichter ein Brenngas-Luft-Gemisch verdichtbar und der Vorkammer des mindestens einen jeden Zylinders zuführbar ist.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2008 045 915 A1 ist außerdem eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Ottomotor, bekannt. Wenigstens eine Brennkammer ist durch wenigstens eine Überströmöffnung mit einer Vorkammer verbunden, wobei in der Vorkammer eine Zündvorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs angeordnet ist. Es ist ferner ein Luftkanal zum Einleiten von Luft aus einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine in die Vorkammer vorgesehen. Der Luftkanal ist in einer Variante mit dem Ansaugtrakt in Strömungsrichtung der angesaugten Luft hinter einem Verdichter der Brennkraftmaschine verbunden. Der Luftkanal ist in einer anderen Variante mit dem Ansaugtrakt in Strömungsrichtung der angesaugten Luft hinter einem Ladeluftkühler der Brennkraftmaschine verbunden. Der Luftkanal ist schließlich in einer noch weiteren Variante mit dem Ansaugtrakt in Strömungsrichtung der angesaugten Luft vor dem Verdichter beziehungsweise ohne Verdichter, also einem Saugmotor, verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen aufgeladenen Ottomotor und ein zugehöriges Verfahren zu schaffen, wobei der Ottomotor eine Hauptbrennkammer und eine über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine ottomotorische Brennkraftmaschine und ein zugehöriges Verfahren zum Betrieb der Brennkraftmaschine gelöst.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine, die mindestens einen Zylinder umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder eine Hauptbrennkammer zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs oder eines Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemischs und eine mit der Hauptbrennkammer über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Frischluftstrang stromab eines Luftfilters und vor einer Einmündung eines Abgasrückführstrangs in den Frischluftstrang eine Entnahmestelle ausgebildet ist, von der ein Spülstrang abzweigt, über den eine Frischluftteilmenge der Frischluft zur Spülung der mindestens einen Vorkammer entnehmbar ist, wobei in dem Spülstrang ein Verdichter angeordnet ist, der druckseitig den für die mindestens eine Vorkammer benötigten bedarfsabhängigen Druck zur Spülung der mindestens einen Vorkammer erzeugt. Die Hauptbrennkammer wird somit unabhängig von der Vorkammer über einen separaten Ladeluftstrang, wie in der Beschreibung erläutert ist, mit Frischluft oder einem Frischluft/Abgas-Gemisch versorgt.
  • Erfindungsgemäße Merkmale der Brennkraftmaschine sind:
    • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine im Spülstrang den Verdichter auf, der einen separaten Antrieb aufweist.
    • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine im Spülstrang den Verdichter auf, der direkt über eine Nockenwelle oder eine Kurbelwelle mit der Brennkraftmaschine verbunden und angetrieben ist.
    • In jeder der Ausführungsformen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Spülstrang stromab des Spülluft-Verdichters eine Zuführstelle einer Kraftstoffzuleitung zur Zuführung von Kraftstoff zu der mittels des Spülluft-Verdichters bedarfsabhängig verdichteten Spülluft ausgebildet ist.
    • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine ein Saugmotor ist, bei dem die Verbrennungsluft nicht zusätzlich durch einen Kompressor oder einen Turbolader vorverdichtet wird.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine mindestens einen Abgasturbolader aufweist, der eine Turbine zur Entspannung von dem mindestens einen Zylinder verlassenden Abgas und einen Verdichter zur Verdichtung von dem mindestens einen Zylinder zuzuführender Frischluft oder eines Frischluft/Abgas-Gemischs als verdichtete Ladeluft aufweist. Das heißt, dem Verdichter ist aus dem Frischluftstrang Frischluft oder aus dem Frischluftstrang und dem Abgasstrang ein Frischluft/Abgas-Gemisch zuführbar, da der Frischluftstrang stromauf des Verdichters mit einem Abgasrückführungsstrang eines Abgasstrangs verbunden ist, so dass der Frischluft im Frischluftstrang Abgas zuführbar ist, wodurch die mindestens eine Hauptbrennkammer mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch oder mit Abgasrückführung einem Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemisch betreibbar ist.
  • Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die mindestens einen Zylinder umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder eine Hauptbrennkammer zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs oder eines Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemischs und eine mit der Hauptbrennkammer über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer aufweist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass in vorteilhafter Weise getrennt von der Ladeluft, mit der die Hauptbrennkammer mit dem Kraftstoff/Luft-Gemisch oder dem Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemisch versorgt wird, Frischluft zur Spülung der mindestens einen Vorkammer mit Frischluft aus einem Frischluftstrang stromab eines Luftfilters und vor einer Einmündung eines Abgasrückführstrangs in den Frischluftstrang entnommen wird, die mittels eines in dem Spülstrang angeordneten Spülluft-Verdichters bedarfsabhängig verdichtet und der mindestens einen Vorkammer zugeführt wird.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsformen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Schema einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, in einer ersten Ausführungsform;
    • 2 ein Schema einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, in einer zweiten Ausführungsform;
    • 3 ein Schema einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, in einer dritte Ausführungsform und
    • 4 ein Schema einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, in einer vierten Ausführungsform.
  • 1 zeigt ein Schema eines Ottomotors 1, der mehrere Zylinder Z umfasst. Jeder der Zylinder Z verfügt über eine Hauptbrennkammer BK sowie eine Vorkammer (nicht explizit dargestellt), wobei die jeweilige Vorkammer mit der Hauptbrennkammer BK des jeweiligen Zylinders Z über mindestens einen Überströmkanal (nicht dargestellt) gekoppelt ist.
  • In den Zylindern Z des Ottomotors 1, nämlich im Bereich der Hauptbrennkammern BK der Zylinder Z, wird ein Gemisch aus Brenngas und Luft verbrannt, wobei hierbei entstehendes Abgas FA über einen Abgasturbolader 200, insbesondere über eine Turbine 201 des Abgasturboladers 200 und im Ausführungsbeispiel in einem Abgasstrang III über Katalysatoren, insbesondere über einen Vor-Katalysator 203 und einen Haupt-Katalysator 204, abgeführt wird. Hierbei im Bereich der Turbine 201 des Abgasturboladers 200 gewonnene Energie wird zum Verdichten von Verbrennungsluft/Frischluft FF in einem Verdichter 202 genutzt, die dann als verdichtete Verbrennungsluft FL beziehungsweise Ladeluft in einem Ladeluftstrang II den Zylindern Z des Ottomotors 1 zugeführt wird.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die einfachste Form der Ladedruckregelung mittels eines turbinenseitigen Bypasses mit Laderegeldruckklappe 201-1 dargestellt.
  • Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Ottomotor 1 mit fremdgezündeter innerer Gemischbildung, das heißt, das Kraftstoff/Luft-Gemisch wird durch Direkteinspritzung von flüssigem Kraftstoff oder Einblasung von gasförmigem Kraftstoff über Einspritz-/Einblasventile (nicht dargestellt) in der Hauptbrennkammer BK gebildet und mittels einer Zündeinrichtung (nicht dargestellt) gezündet. Das beschriebene Verfahren kann aber auch bei äußerer Gemischbildung analog eingesetzt werden. Das heißt, die Darstellung und die nachfolgende Beschreibung erfolgt anhand einer von mehreren Ausführungsformen der Gemischbildung.
  • Stromauf der Turbine 201 ist im Ausführungsbeispiel ein Abgasrückführungsstrang IV ausgebildet, der in üblicher Weise einen Abgasrückführungs-Kühler 205 und eine Abgasrückführungs-Klappe 206 umfasst, wobei das Abgas FA stromab eines Luftfilters 101 des Frischluftstrangs I stromauf des Verdichters 202 in den Frischluftstrang I eingebunden ist.
  • Erste Ausführungsform:
    • Der Ottomotor 1 verfügt in der ersten Ausführungsform über zwei Teil-Ladeluftstränge II-1 und II-2, über die Ladeluft FL-II-1 und FL-II-2 zu den Hauptbrennkammern BK und den Vorkammern geliefert wird, vergleiche 1, die stromab des Verdichters 202 ausgehend von dem gemeinsamen Ladeluftstrang II ausgebildet sind.
  • Der erste Teil-Ladeluftstrang II-1 liefert ausgehend von dem gemeinsamen Ladeluftstrang II verdichtete Ladeluft FL-II-1 vom Verdichter 202 zu den Hauptbrennkammern BK der jeweiligen Zylinder Z.
  • Der zweite Teil-Ladeluftstrang II-2 liefert ausgehend von dem gemeinsamen Ladeluftstrang II verdichtete Ladeluft FL-2 vom Verdichter 202 zu den Vorkammern der jeweiligen Zylinder Z.
  • Mit anderen Worten, der Ladeluftstrang II weist gemäß der ersten Ausführungsform eine Entnahmestelle II-E (stromauf der Drosselklappe 102) auf, an der verdichtete Ladeluft FL mit dem vor der Drosselklappe 102 anliegenden Ladedruck als Spülluft für die Vorkammern der jeweiligen Zylinder Z entnommen wird, weshalb der zweite Teil-Ladeluftstrang II-2 den Spülstrang für die Vorkammern und den Teil-Ladeluftstrang II-1 für die Hauptbrennkammern BK bildet.
  • Dem als Spülstrang für die Vorkammern vorgesehenen zweiten Teil-Ladeluftstrang II-2 ist hinter der Entnahmestelle II-E ein Rückschlagventil 301, bevorzugt ein Pufferbehälter 302 und ein Spülluft-Verdichter 303 mit eigenem Elektroantrieb 303-1 sowie nach entsprechender Aufteilung des Spülstrangs II-2 in einzelne Spülluftleitungen je Zylinder Z Taktventile 304 zugordnet, über die zu vorgebbaren Zeitpunkten eine vorgebbare Menge Spülluft FL-II-2 zu den Vorkammern der jeweiligen Zylinder Z geführt wird.
  • Weiter ist vorgesehen, dass nicht nur Spülluft FL-II-2, sondern alternativ ein Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch zur Spülung der Vorkammern der jeweiligen Zylinder Z vorgesehen ist, so dass der zweite Teil-Ladeluftstrang II-2 über eine Kraftstoffzuleitung V Kraftstoff K an einer Zuführstelle II-2Z zu dem Spülstrang II-2 verfügt, die stromab des Spülluft-Verdichters 303 noch vor Aufteilung des Spülstrangs II-2 in die einzelnen Spülluftleitungen vor den Taktventilen 304 angeordnet ist.
  • Liegt ein Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch FL-II-2/K vor, kann entsprechend zu vorgebbaren Zeitpunkten eine vorgebbare Menge Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch FL-II-2/K als Spülmedium über den Spülstrang II-2 zu den Vorkammern der jeweiligen Zylinder Z geführt werden.
  • Für die Spülung der aktiven Vorkammern mit Ladeluft FL-2 oder auch mit dem Ladeluft-Kraftstoffgemisch FL-II-2/K für das einzublasende Spülmedium wird ein Druckniveau über dem Ladeluftdruck der Ladeluft FL-II-1 benötigt.
  • Es wird deshalb vorgeschlagen, dass der angeordnete Spülluft-Verdichter 303 das Druckniveau der Ladeluft FL im Spülstrang II-2 auf einen vorgebbaren Spülluftdruck erhöht, der bevorzugt mindestens das Zweifache des Druckes der Ladeluft FL beträgt.
  • Mit anderen Worten, der mittels des Spülluft-Verdichters 303 erzeugte Spüldruck liegt stets oberhalb des in der Vorkammer / den Vorkammern anliegenden Drucks. Es wird mittels des Spülluft-Verdichters 303 ein bedarfsabhängiger Druck erzeugt, dessen Druckniveau oberhalb des Vorkammerdrucks liegt, so dass bei einem Öffnen des jeweiligen Taktventiles 304 stets eine sichere Spülung der Vorkammern in Richtung Hauptbrennkammer BK gewährleistet ist.
  • Der Druck stromabwärts des Spülluft-Verdichters 303 ist somit stets größer als der Druck des Verdichters 202 des Abgasturboladers 200. Die Verdichter 202 und Spülluft-Verdichter 303 werden entsprechend konfiguriert und gemäß den Erläuterungen betrieben.
  • In vorteilhafter Weise ist durch die Entnahme der Ladeluft FL aus dem Ladeluftstrang II der Ausgangsdruck für den im aufgeladenen Betrieb oberhalb des Umgebungsdruckes, so dass Verdichtungsarbeit für den Spülluft-Verdichter 303 gespart wird. Mit anderen Worten, der Spülluft-Verdichter 303 erbringt seine Verdichtungsleistung in Form einer Druckerhöhung, die ausgehend von dem anliegenden Ladeluftdruck der Ladeluft FL an der Entnahmestelle II-E von dem geforderten beziehungsweise vorgebbaren Spülluftdruck an den Taktventilen 304 abhängt.
  • Bevorzugt ist bei dieser ersten Ausführungsform vorgesehen, dass die Entnahme der Ladeluft FL nach einem Ladeluftkühler LK1 erfolgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im gemeinsamen Ladeluftstrang II ein erster Ladeluftkühler LK1 und in dem zu den Hauptbrennkammern BK führenden Teil-Ladeluftstrang II-1 hinter der Drosselklappe 102 ein weiterer Ladeluftkühler LK2 angeordnet.
  • In vorteilhafter Weise wird durch die Entnahme der Ladeluft FL nach einem Ladeluftkühler LK1 in Bezug auf die Spülluft der Vorkammern eine Verdichtung mit Zwischenkühlung realisiert, wodurch einerseits in vorteilhafter Weise eine geringere Verdichtungsarbeit im Zusatzversdichter 303 geleistet werden muss.
  • In einer alternativen Ausgestaltung kann der Frischluft FF im Frischluftstrang I über die Abgasrückführungs-Klappe 206 Abgas zugeführt werden, so dass der Frischluft FF Abgas zugeführt werden kann.
  • In diesem Fall wird über den Ladeluftstrang II ein Frischluft/Abgas-Gemisch FF/FA in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis geführt, welches zu den Hauptbrennkammern BK und zu den Vorkammern geführt und, wie zuvor erläutert, über den Verdichter 202 verdichtet und im Spülstrang II-2 zu den Vorkammern nachverdichtet wird, wobei dem Frischluft/Abgasgemisch FF/FA über die Kraftstoffzuleitung V an der Zuführstelle I-Z eine vorgebbare Menge Kraftstoff K zuführbar ist, so dass schließlich auch ein mittels des Spülluft-Verdichters 303 nachverdichtetes Kraftstoff/Luft-Gemisch K/FF in die Vorkammern geleitet werden kann.
  • Zweite Ausführungsform:
    • In einer zweiten Ausführungsform ist erfindungsgemäß gemäß 2 im Unterschied zur ersten Ausführungsform vorgesehen, dass ein Spülstrang I-1 nicht als Spülstrang zweiter Teil-Ladeluftstrang II-2 ausgebildet ist und mittels der Entnahmestelle II-E vom Ladeluftstrang II abgeht, sondern es ist vorgesehen, eine Entnahmestelle I-E stromab des Luftfilters 101 des Frischluftstrangs I auszubilden, von der der Spülstrang I-1 zu den Vorkammern führt, so dass zu vorgebbaren Zeitpunkten eine vorgebbare Menge Spülluft FF-I-1 zu den Vorkammern der jeweiligen Zylinder Z geführt wird.
  • Für die Versorgung der Vorkammern ist es insbesondere im Betrieb mit externer Abgasrückführung vorteilhaft, den Vorkammern reine Druckluft ohne Vermischung mit Abgas FA der Abgasrückführung (vergleiche in den Figuren die Bezugszeichen 205, 206 im Abgasrückführungsstrang IV) zur Verfügung zu stellen.
  • Da für die Versorgung der Vorkammern mit verdichteter Spülluft FF-I-1 nur ein relativ kleiner Volumenstrom mit relativ hohem Druckverhältnis benötigt wird, ist ein nach dem Verdrängerprinzip arbeitender Kompressor als Spülluft-Verdichter 303 vorteilhaft, der jedoch gemäß der zweiten Ausführungsform unabhängig vom dem Ladeluftstrang II und somit unabhängig von einer möglichen Abgasrückführung über den Abgasrückführungsstrang IV verdichtete Spülluft FF-I-1 saugseitig aus dem Frischluftstrang I entnimmt und druckseitig für die Vorkammern liefert.
  • Die 2 verdeutlicht, dass die Entnahmestelle I-E für die Spülluft FF-I-1 stromab des Luftfilters 101 des Frischluftstrangs I und stromauf noch vor der Einbindung des Abgasrückführungsstrangs IV angeordnet ist.
  • Der Kompressor 303 kann als Hubkolben- oder Rotationskolbenkompressor ausgeführt werden, wobei vorgesehen ist, den Kompressor mit einem separaten Elektromotor 303-1 elektrisch anzutreiben, wodurch sich Vorteile in der Packagegestaltung der Brennkraftmaschine 1 ergeben, da keine Zwänge hinsichtlich einer mechanischen Ankopplung an ein anderes Antriebsaggregat unter Verzicht auf einen eigenen Antrieb berücksichtigt werden müssen.
    • Dritte Ausführungsform:
      • Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich erfindungsgemäß gemäß 3 von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass auf einen separaten Elektromotor 303-1 für den Spülluft-Verdichter 303 verzichtet wird.
  • Es ist bevorzugt ein Hubkolbenkompressor vorgesehen. Der Spülluft-Verdichter 303 ist als Hubkolbenkompressor ausgebildet und wird in der aus dem Schema herausgezogenen prinzipiellen Detaildarstellung (strichlinienoval) verdeutlicht.
  • Der Hubkolbenkompressor 303 wird über eine Nockenwelle 305 für die zylinderseitigen Ein- oder Auslassventile (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Der Hubkolbenkompressor 303 verfügt bevorzugt über einen Plunger 303-2, über den der Hubkolbenkompressor 303 über die Nockenwelle 305 angetrieben wird. Vorgesehen ist, dass ein spezieller kompressorseitiger Nocken 303-3 (gemäß der schematischen Darstellung) für den Hubkolbenkompressor 303 auf der Nockenwelle 305 vorgesehen ist und zum Antrieb des Hubkolbenkompressors 303 verwendet wird.
  • Bei Verwendung eines zwischengeschalteten hydraulischen Plungersystems wird insbesondere vorgeschlagen, zur Trennung der Medien Druckluft und Motoröl als Kompressor einen Membrankompressor zu verwenden.
  • Vierte Ausführungsform:
    • Bei der vierten Ausführungsform gemäß 4 ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Antriebsleistung für den Spülluft-Verdichter 303 direkt rotatorisch von der Nockenwelle 305 abzugreifen und die Spülluft FF-I-1 im Spülstrang I-1 bevorzugt über einen kleinen Rotationskolbenkompressor oder einen Flügelzellenverdichter zu verdichten. Vorgesehen ist beispielsweise, den Spülluft-Verdichter 303 seitlich an die Nockenwelle 305 anzuflanschen. Alternativ ist ein rotatorischer Abgriff über einen Riementrieb von Nocken- oder Kurbelwelle zum Antrieb des Spülluft-Verdichters 303 möglich. Die Ölabdichtung, der aus dem Zylindergehäuse herausgeführten Nockenwelle 305, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung in einfacher Weise über eine übliche Dichtung (zum Beispiel Radialwellendichtring) umgesetzt werden. Die Verwendung einem direkt mit der Brennkraftmaschine 1 gekoppelten Spülluft-Verdichter 303 spart in vorteilhafter Weise einen zusätzlichen Antrieb.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brennkraftmaschine / Ottomotor
    101
    Luftfilter
    102
    Drosselklappe
    Z
    Zylinder
    BK
    Hauptbrennkammer
    200
    Abgasturbolader
    201
    Turbine
    202
    Verdichter in II
    201-1
    Laderegeldruckklappe
    203
    Vor-Katalysator
    204
    Haupt-Katalysator
    205
    Abgasrückführungs-Kühler
    206
    Abgasrückführungs-Klappe
    301
    Rückschlagventil
    302
    Pufferbehälter
    303
    Spülluft-Verdichter in I-1 und II-1
    303-1
    Antrieb
    303-2
    Plunger
    303-3
    Nocken
    304
    Taktventile
    305
    Nockenwelle
    LK1
    Ladeluftkühler
    LK2
    Ladeluftkühler
    I
    Frischluftstrang
    I-E
    Entnahmestelle Frischluftstrang I (zweite, dritte und vierte erfindungsgemäße Ausführungsform)
    I-1
    Spülluft-Strang
    I-Z
    Zuführstelle
    II
    Ladeluftstrang
    II-E
    Entnahmestelle Ladeluftstrang II (erste Ausführungsform)
    II-1
    erster Teil-Ladeluftstrang
    II-2
    zweiter Teil-Ladeluftstrang, Spülstrang
    II-2Z
    Zuführstelle
    III
    Abgasstrang
    IV
    Abgasrückführungsstrang
    V
    Kraftstoffzuleitung
    FF
    Frischluft/Verbrennungsluft
    FF-I-1
    Spülluft in 1-1
    FL
    Ladeluft vor Entnahmestelle II-E
    FL-II-1
    Ladeluft in II-1
    FL-II-2
    Ladeluft/Spülluft in II-2
    FL-II-2/K
    Ladeluft-Kraftstoffgemisch
    FA
    Abgas
    FF/FA
    Frischluft/Abgas-Gemisch
    K
    Kraftstoff
    K/FF
    Kraftstoff-Frischluft-Gemisch
    K/FF/FA
    Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemisch
    AGR
    Abgasrückführung
  • 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
    • EP 2948667 B1 [0002]
    • DE 102016112537 A1 [0003]
    • DE 102008045915 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Brennkraftmaschine (1), umfassend mindestens einen Zylinder (Z), wobei der mindestens eine Zylinder (Z) eine Hauptbrennkammer (BK) zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs (K/FL) oder eines Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemischs (K/FF/FA) und eine mit der Hauptbrennkammer (BK) über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Frischluftstrang (I) stromab eines Luftfilters (101) und vor einer Einmündung eines Abgasrückführstrangs (IV) in den Frischluftstrang (I) eine Entnahmestelle (I-E) ausgebildet ist, von der ein Spülstrang (I-1) abzweigt, über den eine Frischluftteilmenge (FL-I-1) der Frischluft (FF) zur Spülung der mindestens einen Vorkammer entnehmbar ist, wobei in dem Spülstrang (I-1) ein Spülluft-Verdichter (303) angeordnet ist, der druckseitig den für die mindestens eine Vorkammer benötigten bedarfsabhängigen Druck zur Spülung der mindestens einen Vorkammer erzeugt.
  2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Spülstrang (I-1) angeordnete Spülluft-Verdichter (303) einen separaten Antrieb (303-1) aufweist.
  3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Spülstrang (I-1) angeordnete Spülluft-Verdichter (303) indirekt über einen Plunger (303-2) mit der Nockenwelle (305) oder der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (1) verbunden und angetrieben ist.
  4. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Spülstrang (I-1) angeordnete Spülluft-Verdichter (303) direkt über eine Nockenwelle (305) oder eine Kurbelwelle mit der Brennkraftmaschine (1) verbunden und angetrieben ist.
  5. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Spülstrang (I-1) stromab des Spülluft-Verdichters (303) eine Zuführstelle (I-Z) einer Kraftstoffzuleitung (V) zur Zuführung von Kraftstoff (K) zu der mittels des Spülluft-Verdichters (303) bedarfsabhängig verdichteten Spülluft (FF-I-1) ausgebildet ist.
  6. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mindestens einen Abgasturbolader (200) aufweist, der eine Turbine (201) zur Entspannung von den mindestens einen Zylinder (Z) verlassendem Abgas (FA) und einen Verdichter (202) des Abgasturboladers (200) zur Verdichtung von dem mindestens einen Zylinder (Z) zuzuführender Frischluft (FF) oder eines Frischluft/Abgas-Gemischs (FF/FA) als verdichtete Ladeluft (FL) aufweist.
  7. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdichter (202) des Abgasturboladers (200) aus dem Frischluftstrang (I) Frischluft oder aus dem Frischluftstrang (I) und dem Abgasstrangs (III) ein Frischluft/Abgas-Gemisch zuführbar ist, da der Frischluftstrang (I) stromauf des Verdichters (202) des Abgasturboladers (200) mit einem Abgasrückführungsstrang (IV) eines Abgasstrangs (III) verbunden ist, so dass der Frischluft (FF) im Frischluftstrang (I) Abgas (FA) zuführbar ist, wodurch die mindestens eine Hauptbrennkammer (BK) mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch (K/FL) oder mit Abgasrückführung (AGR) einem Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemisch (K/FF/FA) betreibbar ist.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), die mindestens einen Zylinder (Z) umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder (Z) eine Hauptbrennkammer (BK) zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs (K/FL) oder eines Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemischs (K/FF/FA) und eine mit der Hauptbrennkammer (BK) über mindestens einen Überströmkanal fluidseitig verbundene gespülte Vorkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spülung der mindestens einen Vorkammer mit Frischluft (FF) aus einem Frischluftstrang (I) stromab eines Luftfilters (101) und vor einer Einmündung eines Abgasrückführstrangs (IV) in den Frischluftstrang (I) entnommen und mittels einem in dem Spülstrang (I-1) angeordneten Spülluft-Verdichter (303) bedarfsabhängig verdichtet und mindestens einer Vorkammer zugeführt wird, so dass die mindestens eine Vorkammer mit verdichteter Spülluft (FF-I-1) gespült wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbrennkammer (BK) mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch (K/FL) oder durch eine Abgasrückführung (AGR) mit einem Kraftstoff/Luft/Abgas-Gemisch (K/FF/FA) betrieben wird.
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