DE112011101977T5

DE112011101977T5 - Verbrennungskraftmaschine, System zur Bildung der Verbrennungsladung und Verfahren

Info

Publication number: DE112011101977T5
Application number: DE112011101977T
Authority: DE
Inventors: Hoisan Kim; Mark F. Sommars; Scott B. Fiveland; Martin L. Willi
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2013-05-16
Also published as: WO2011156303A3; CN103052789A; WO2011156303A2; CN103052789B; US8783229B2; US20110297128A1

Abstract

Eine mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine (10) weist ein Kraftmaschinengehäuse (12) auf, das zumindest einen Zylinder (14) definiert, und ein Einlassgehäuse (18), das einen strömungsmitteltechnisch mit dem zumindest einen Zylinder (14) verbundenen Einlassdurchlass (20) definiert. Die Kraftmaschine (10) weist zudem einen Zuführungsmechanismus (13) für gasförmigen Treibstoff auf, welcher mit dem Kraftmaschinengehäuse (12) gekoppelt bzw. verbunden ist, und einen Mechanismus (22) zur Unterstützung der verteilten Zündung, welcher eine Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) aufweist, welche sich in den Einlassdurchlass (20) erstreckt und eingerichtet ist, um ein flüssiges Kügelchen von Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung dorthinein zuzuführen, wie beispielsweise ein Kraftmaschinenschmieröl. Während des Betriebs lösen durch den Einlassdurchlass (20) hindurchtretende Gase das flüssige Kügelchen von der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24), und tragen das Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung in den Zylinder (14), um dort eine Mischung, die einen gasförmigen Treibstoff, Luft und das Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung umfasst, verteilt zu zünden.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Verbrennungskraftmaschinen und bezieht sich genauer auf das Bereitstellen eines flüssigen Tropfens bzw. eines flüssigen Kügelchens eines verteilten Materials zur Zündungsunterstützung im Einlassdurchlass einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine.
Stand der Technik
Die Verwendung gasförmiger Treibstoffe in Verbrennungskraftmaschinen weist eine Anzahl von Vorteilen gegenüber anderen Kohlenwasserstofftreibstoffen wie beispielsweise herkömmlichem Diesel auf. Gasförmige Treibstoffe wie beispielsweise Erdgas können kostengünstiger sein als andere Kohlenwasserstofftreibstoffe, können in abgelegenen Gegenden leichter verfügbar sein und im Betrieb vergleichsweise sauberer verbrennen. Die sauberere Verbrennung kann zu einer verringerten Menge an Verbrennungsnebenprodukten wie beispielsweise Kohlenstoffmonooxid, Stickoxiden (NOx) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen führen. Verdichtungsgezündete ebenso wie funkengezündete gasförmige Treibstoffe verbrennende Verbrennungskraftmaschinen sind gut bekannt und werden in großem Umfang eingesetzt.
Verdichtungsgezündete gasförmige Treibstoffe verbrennende Verbrennungskraftmaschinen verwenden oft einen Pilottreibstoff, welcher mit dem primären gasförmigen Treibstoff sowie Luft gemischt wird, um eine Verbrennungsladung zu bilden. Der Pilottreibstoff kann die Fähigkeit der Verbrennungsladung verbessern, gezündet zu werden, wenn sie innerhalb eines Zylinders verdichtet wird. Funkengezündete gasförmige Treibstoffe verbrennende Verbrennungskraftmaschinen verwenden eine Zündkerze, um die Verbrennungsladung zu einem gewünschten Zeitpunkt zu zünden. Ingenieure wissen seit einer gewissen Zeit, dass die inhärenten Eigenschaften bestimmter gasförmige Treibstoffe verbrennender Verbrennungskraftmaschinen bezüglich einer sauberen Verbrennung verbessert werden können, indem die Kraftmaschinen mit einer vergleichsweise mageren Mischung von Luft und Treibstoff betrieben werden. Magere Verbrennungsstrategien wurden insbesondere vorzugsweise genutzt, um die relative Menge an NO_x, die während des Betriebs entsteht, zu verringern. Eine magere Verbrennungsstrategie für eine gasförmige Treibstoffe verbrennende Verbrennungskraftmaschine ist in dem an Willi et al. erteilten US-Patent Nr. 7,007,669 offenbart. Willi et al. schlagen ein Verfahren für den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine vor, welches das Einbringen eines Pilottreibstoffs zusammen mit Luft und einem Primärtreibstoff in eine Hauptbrennkammer vorsieht, um eine Verbrennungsladung zu bilden. Eine Treibstoffeinspritzvorrichtung kann verwendet werden, um den Pilottreibstoff in die Hauptbrennkammer einzuspritzen, und die Verbrennungsladung wird in der Hauptbrennkammer mittels eines Funken gezündet. Bei Willi et al. findet die Zündung durch ein Phänomen statt, das als verteilte Zündung (distributed ignition) bekannt ist.
Zusammenfassung
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Betrieb einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine das Formen eines flüssigen Tropfens bzw. eines flüssigen Körnchens eines verteilten Materials zur Zündungsunterstützung in einem Einlassdurchlass einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine. Das Verfahren umfasst zudem das Ablösen des flüssigen Kügelchens von der Kügelchenpresentations- bzw. Kügelchenzuführungsvorrichtung mittels durch den Einlassdurchlass hindurchtretender Gase, und das verteilte Zünden einer Ladung, welche einen gasförmigen Treibstoff, Luft, sowie das verteilte die Zündung unterstützende Material umfasst, in einem Zylinder der mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine.
In einem anderen Aspekt weist eine mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine ein Kraftmaschinengehäuse auf, das zumindest einen Zylinder definiert, und ein Einlassgehäuse, das einen strömungsmitteltechnisch mit dem zumindest einen Zylinder verbundenen Einlassdurchlass definiert. Die mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine weist zudem einen Zuführungsmechanismus für gasförmigen Treibstoff auf, welcher mit dem Kraftmaschinengehäuse gekoppelt bzw. verbunden ist, und einen Mechanismus zur Unterstützung der verteilten Zündung, welcher eine Kügelchenzuführungsvorrichtung aufweist, welche sich in den Einlassdurchlass erstreckt. Die Kügelchenzuführungsvorrichtung ist eingerichtet, um ein flüssiges Kügelchen von Material zur Unterstützung der verteilten Zündung zuzuführen, sodass dieses von der Kügelchenzuführungsvorrichtung mittels der durch den Einlassdurchlass hindurchtretenden Gase abgelöst wird.
In noch einem weiteren Aspekt umfasst ein System zum Formen einer Verbrennungsladung für eine mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine einen Zuführmechanismus für gasförmigen Treibstoff, welcher eine Treibstoffzufuhrleitung und eine Zumesseinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, um gasförmigen Treibstoff von der Treibstoffzufuhrleitung einem Zylinder einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine zuzumessen. Das System zum Formen einer Verbrennungsladung weist zudem einen Mechanismus zur Zuführung von Verbrennungsluft auf, welcher ein Einlassgehäuse, das einen Einlassdurchlass definiert aufweist, sowie einen Mechanismus zur Unterstützung der verteilten Zündung aufweist. Der Mechanismus zur Unterstützung der verteilten Zündung weist eine Kügelchenzuführungsvorrichtung auf, welche sich in den Einlassdurchlass erstreckt, und welche eingerichtet ist, um ein flüssiges Kügelchen von Material zur Unterstützung der verteilten Zündung zuzuführen, sodass dieses von der Kügelchenzuführungsvorrichtung mittels der durch den Einlassdurchlass hindurchtretenden Gase abgelöst wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ist eine teilweise geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine in einem Stadium eines Kraftmaschinenzyklus, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ist eine teilweise geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine in einem weiteren Stadium eines Kraftmaschinenzyklus, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ist eine teilweise geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine in noch einem weiteren Stadium eines Kraftmaschinenzyklus, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht eines Mechanismus zur Unterstützung der verteilten Zündung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
6 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht eines Teils des in 5 gezeigten Mechanismus.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 1 wird eine mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine 10 bzw. ein Motor 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Kraftmaschine 10 kann ein Kraftmaschinengehäuse 12 aufweisen, das einen oder mehrere Zylinder 14 definiert. In 1 sind aus darstellerischen Gründen zwei Zylinder 14 nebeneinander gezeigt. In einem Fertigungsumfeld können sich die Zylinder 14 in einer Reihe, in einer V-Anordnung oder einer weiteren Anordnung befinden. Ein Kolben 16 kann innerhalb jedes der Zylinder 14 angeordnet und mit einer Kurbelwelle 50 in herkömmlicher Weise verbunden sein. In einem Ausführungsbeispiel kann die Verbrennungskraftmaschine 10 eine funkengezündete Kraftmaschine umfassen, welche eine zumindest teilweise innerhalb jedes der Zylinder 14 positionierte Zündkerze 32 aufweist. Zündkerzen 32 können gestaltet sein, um eine brennbare Ladung in dem Zylinder 14 zu zünden, welche eine vergleichsweise magere Mischung eines gasförmigen Treibstoffs, Luft und eines Materials zur Unterstützung des verteilten Zündens sein kann, wie hierin weiter beschrieben werden wird.
Die Kraftmaschine 10 kann ein Einlassgehäuse 18 aufweisen, welches einen Einlassdurchlass 20 definiert, welcher strömungsmitteltechnisch mit jedem Zylinder 14 verbunden ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 kann zudem ein System 11 zur Formung einer Verbrennungsladung aufweisen, das aus einem Mechanismus 13 zur Zuführung von gasförmigem Treibstoff, einem Mechanismus 15 zur Zuführung von Verbrennungsluft und einem Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung besteht, welcher mit jedem der Zylinder 14 assoziiert ist. Der Mechanismus 13 zur Zuführung von gasförmigem Treibstoff kann einen Vorrat 40 an gasförmigem Treibstoff und eine Treibstoffzuführungsleitung 42 aufweisen, welche mit dem Vorrat 40 an gasförmigem Treibstoff und auch mit dem Kraftmaschinengehäuse 12 verbunden ist. Der Mechanismus 13 zur Zuführung von gasförmigem Treibstoff kann zudem eine Zumesseinrichtung 23 aufweisen, welche eingerichtet ist, um einen gasförmigen Treibstoff wie beispielsweise Erdgas aus der Treibstoffzuführungsleitung 42 jedem der Zylinder 14 zuzumessen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede Zumesseinrichtung 23 als eine Direkteinspritzungszumesseinrichtung für gasförmige Treibstoffe dargestellt, in anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Strategie verwendet werden. Anstelle des direkten Einspritzens gasförmigen Treibstoffs in die Zylinder 14 kann gasförmiger Treibstoff in Strömungsrichtung oberhalb der Kraftmaschinengehäuses 12 zugeführt werden und bereits mit Einlassluft vermischt den Zylindern 14 zugeführt werden.
Der Mechanismus 15 zur Zuführung von Verbrennungsluft kann eine Luftversorgung 34 wie beispielsweise eine Ladeluftversorgungsvorrichtung sein, welche einen Turbolader beinhaltet, oder ein Einlass für Umgebungsluft, sowie einen Luftkanal 36, welcher dem Einlassgehäuse 18 Einlassluft zuführt. Der Einlassdurchlass/die Einlassdurchlässe 20 des Einlassgehäuses 18 können strömungsmitteltechnisch mit jedem der Zylinder 14 verbunden sein. In einem Ausführungsbeispiel kann das Einlassgehäuse 18 einen Einlassverteiler 26 aufweisen, welcher eine Verteilerkammer 28 und eine Vielzahl von Einlasskanälen 30 aufweist, welche jeweils einen strömungsmitteltechnisch mit einem der Zylinder 14 verbundenen Einlassdurchlass 20 definieren. Ausführungsbeispiele der Kraftmaschine 10 mit nur einem Zylinder, welche keine herkömmliche Einlassverteilungsleitung aufweisen, sind ebenfalls vorgesehen.
Jeder der Zylinder 14 kann mit mindestens einem Einlassventil 54 und mindestens einem Auslassventil 56 ausgestattet sein. Die Einlassventile 54 können in einer herkömmlichen Weise betreibbar sein um den entsprechenden Einlassdurchlass 20 mit dem entsprechenden Zylinder 14 zu verbinden. Die Auslassventile 56 können in gleicher Weise betreibbar sein um den entsprechenden Zylinder 14 mit einem Abgassystem 52 der Kraftmaschine zu verbinden. Verschiedene Aspekte und Komponenten der Kraftmaschine 10 können möglicherweise elektronisch gesteuert werden. Zu diesem Ziel kann die Kraftmaschine 10 zudem eine elektronische Steuerungseinheit 38 aufweisen, welche steuerungstechnisch mit jeder Zündkerze 32, jeder Zumesseinrichtung 23 sowie mit solchen anderen Komponenten der Kraftmaschine 10 in Verbindung steht, mit welchen es wünschenswert oder notwendig erscheint. Die Kraftmaschine 10 kann zudem ein Ölsystem 43 aufweisen, welches einen Ölsumpf 44, eine Öltransferpumpe 46 und eine Ölzuführungsleitung 48 besitzt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ölsumpf 44 als eine von dem Ölsumpf oder der Ölwanne, welche typischerweise mit dem Kraftmaschinengehäuse 12 verbunden ist, getrennte Komponente dargestellt. Es soll jedoch festgestellt werden, dass in bestimmten Ausführungsbeispielen der Ölsumpf in einer Ölwanne oder etwas ähnlichem beinhaltet oder mit dieser verbunden sein kann, wie durch die gestrichelten Linien in 1 angedeutet.
Jeder Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung kann mit dem Einlassgehäuse 18 verbunden sein, und jeder weist eine Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 auf, welche sich in den Einlassdurchlass 20 erstreckt. Jeder Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung kann eingerichtet sein, um ein flüssiges Kügelchen von Material zur Unterstützung der verteilten Zündung zuzuführen, sodass dieses von der entsprechenden Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 mittels der durch den Einlassdurchlass 20 hindurchtretenden Gase abgelöst wird, wie im Folgenden hierin beschrieben werden wird. Ebenfalls mit Bezug auf 2 wird ein Teil einer Kraftmaschine 10 einschließlich des Systems 11 zu Formung einer Verbrennungsladung gezeigt. In 2 ist der Einlasskanal 30 als an dem Kraftmaschinenkopf 58 befestigt gezeigt, welcher auf dem Kraftmaschinengehäuse 12 montiert ist. Es ist festzustellen, dass der Einlasskanal 30 ein in Strömungsrichtung oberhalb gelegenes Ende 60 aufweist, welches eingerichtet ist, um mittels eines Luftkanals 36 mit einer Ladeluftversorgungsvorrichtung 34 verbunden zu sein, sowie ein in Strömungsrichtung unterhalb gelegenes Ende 62. Wie oben erwähnt kann die Luftversorgung 34 einen Turbolader oder ähnliches umfassen, welcher dem Einlasskanal 30 komprimierte Luft mittels eines Einlassverteilers 26 zuführt. Es ist ferner festzustellen, dass der Einlasskanal 30 einen sich verjüngenden Konus des Einlassdurchlasses 20 von dem in Strömungsrichtung oberhalb gelegenen Ende 60 in Richtung des in Strömungsrichtung unterhalb gelegenen Endes 62 definiert. Der Einlasskanal 30 kann zudem einen Anschluss 64 definieren, welcher an einer Stelle zwischen dem in Strömungsrichtung oberhalb gelegenen Ende 60 und dem in Strömungsrichtung unterhalb gelegenen Ende 62 positioniert ist. Der Anschluss 64 kann die Kugelchenzuführungsvorrichtung 24 des Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung in sich aufnehmen.
Wie in 2 gezeigt kann die Ölzufuhrleitung 48 mit dem Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung verbunden sein, sodass ein Öl, wie beispielsweise ein Öl zur Schmierung der Kraftmaschine dem Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung zugeführt werden kann. In 2 ist ein flüssiges Kügelchen eines Materials 100 zur Unterstützung der verteilten Zündung an der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 positioniert gezeigt. Es ist zu bedenken, dass das Ölsystem 43 ein Teil eines Hauptölsystems für die Kraftmaschine 10 sein oder damit verbunden sein kann. Dementsprechend kann die Ölleitung 48 dem Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung Öl von einer Ölwanne oder ähnlichem der Kraftmaschine 10 zuführen. Wie oben erwähnt kann in bestimmten Ausführungsbeispielen das Ölsystem 43 getrennt und von dem Hauptölsystem der Kraftmaschine 10 unabhängig sein. Zudem kann das Ölsystem 43 dem Mechanismus 22 anstelle des Öls zur Schmierung der Kraftmaschine andere Flüssigkeiten zuführen, welche dafür bekannt sind, für die Verwendung zur Unterstützung der verteilten Zündung geeignet zu sein.
Nun wird mit Hinblick auf 5 ein Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung detaillierter gezeigt. Der Mechanismus 22 kann einen Körper 70 aufweisen, welcher eine Schaftkomponente 74 und eine Pumpenkomponente 72 aufweisen kann. Die Schaftkomponente 74 kann ein Rohr 82 aufweisen, welches ein innere Oberfläche 88, eine äußere Oberfläche 86, und eine Spitze 90 besitzt, welche eine Kügelchenhalteoberfläche 92 aufweist. Die Kügelchenhalteoberfläche 92 kann sich rings um einen Flüssigkeitsauslass 84 herum befinden, welcher sich innerhalb des entsprechenden Einlasskanals 30 befindet, wenn der Mechanismus 22 für den Betrieb in der Kraftmaschine 10 positioniert ist. In einem Ausführungsbeispiel kann die Kügelchenhalteoberfläche 92 einen ebenen Bereich auf der Spitze 90 umfassen, der sich in radialer Richtung zwischen der innere Oberfläche 88 und der äußeren Oberfläche 86 erstreckt. Die Schaftkomponente 74 kann zudem einen Adapter 78 umfassen, der einen Auslassdurchlass 94 definiert, der in strömungsmitteltechnischer Verbindung mit einem Inneren des Rohrs 82 steht, sowie eine Befestigungsanordnung 80, welche das Rohr 82 an dem Adapter 78 befestigt, beispielsweise mittels Gewinden. Der Adapter 78 kann in einem Ausführungsbeispiel auch mittels einer Gewindeverbindung mit der Pumpenkomponente 72 verbunden sein.
Die Pumpenkomponente 72 kann einen Strömungsmitteleinlass 96 definieren und kann eine Pumpe 95 aufweisen. Die Pumpe 95 kann einen Kolben 110 aufweisen, welcher mit einem elektrischen Aktor 76 gekoppelt bzw. verbunden ist, und welcher gestaltet ist, um Öl zwischen dem Strömungsmitteleinlass 96 und dem Strömungsmittelauslass 84 zu pumpen. Die Pumpe 95 kann zudem eine Ventilanordnung 112 aufweisen, welche eine Vielzahl verschiedener Ventilkonfigurationen aufweist, welche hierin weiter beschrieben werden. In einem Ausführungsbeispiel ist der Kolben 110 beweglich von einer zurückgezogenen Position zu einer vorgeschobenen Position, um Öl von dem Strömungsmitteleinlass 96 zu dem Strömungsmittelauslass 84 zu pumpen. Der Kolben 110 kann einen Einlassdurchlass 118 definieren, der in strömungsmitteltechnischer Verbindung mit dem Strömungsmitteleinlass 96 steht, und der mittels der Betätigung der Ventilanordnung 112 selektierbar in strömungsmitteltechnischer Verbindung mit dem Auslassdurchlass 94 steht, wie hierin weiter beschrieben werden wird.
Nun auch mit Bezug auf 6 kann die Pumpenkomponente 72 eine Pumpkammer 98 definieren, welche strömungsmitteltechnisch zwischen dem Strömungsmitteleinlass 96 und dem Strömungsmittelauslass 84 positioniert ist. Die Pumpenkomponente 72 kann zudem eine Sitzkomponente 97 aufweisen, welche einen ersten Ventilsitz 114 definiert. Die Ventilanordnung 112 kann ein Auslassrückschlagventil 120 aufweisen, welches zwischen einer ersten Auslassrückschlagventilposition, in welcher das Auslassrückschlagventil 120 mit dem ersten Ventilsitz 114 in Kontakt ist und einer zweiten Auslassrückschlagventilposition, in welcher das Auslassrückschlagventil 120 nicht mit dem ersten Ventilsitz 114 in Kontakt ist, beweglich ist. Es soll festgestellt werden, dass der erste Ventilsitz 114 strömungsmitteltechnisch zwischen der Pumpkammer 98 und dem Strömungsmittelauslass 84 positioniert ist. Der Kolben 110 kann einen zweiten Ventilsitz 116 definieren, der strömungsmitteltechnisch zwischen der Pumpkammer 98 und dem Strömungsmitteleinlass 96 positioniert ist. Die Ventilanordnung 112 kann zudem ein Einlassrückschlagventil 122 aufweisen, welches zwischen einer ersten Einlassrückschlagventilposition, in welcher das Einlassrückschlagventil 122 mit dem ersten Ventilsitz 116 in Kontakt ist und einer zweiten Einlassrückschlagventilposition, in welcher das Einlassrückschlagventil 122 nicht mit dem ersten Ventilsitz 116 in Kontakt ist, beweglich ist. Eine erste Vorspannungsfeder 124 kann mit dem Auslassrückschlagventil 120 gekoppelt bzw. verbunden sein und spannt das Auslassrückschlagventil 120 in Richtung der ersten Auslassrückschlagventilposition vor. Die Ventilanordnung 112 kann zudem eine zweite Vorspannfeder 126 aufweisen, welche mit dem Einlassrückschlagventil 122 verbunden ist und das Einlassrückschlagventil 122 in Richtung der ersten Auslassrückschlagventilposition vorspannt. In einem Ausführungsbeispiel kann die erste Vorspannfeder 124 eine vergleichsweise größere Federsteifigkeit aufweisen und die zweite Vorspannfeder 126 kann eine vergleichsweise geringere Federsteifigkeit aufweisen, aus Gründen, die aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden.
Wie oben erwähnt kann die Ventilanordnung 112 eine Vielzahl verschiedener Ventilkonfigurationen bzw. Ventilstellungen aufweisen. Die Ventilanordnung 112 kann eine erste Ventilkonfiguration bzw. Ventileinstellung aufweisen, in welcher die Pumpkammer 98 sowohl von dem Strömungsmitteleinlass 96 als auch dem Strömungsmittelauslass 84 abgeschnitten bzw. blockiert ist. Das ist annäherungsweise die in 6 gezeigte Konfiguration. Die Ventilanordnung 112 kann zudem eine zweite Ventilkonfiguration aufweisen, in welcher die Pumpkammer 98 mit dem Strömungsmittelauslass 84 strömungsmitteltechnisch verbunden und von dem Strömungsmitteleinlass 96 abgeschnitten ist, sowie eine dritte Ventilkonfiguration aufweisen, in welcher die Pumpkammer 98 mit dem Strömungsmitteleinlass 96 strömungsmitteltechnisch verbunden und von dem Strömungsmittelauslass 84 abgeschnitten ist. Fachleute werden erkennen, dass die zweite Ventilkonfiguration, in welcher die Pumpkammer 98 mit dem Strömungsmittelauslass 84 strömungsmitteltechnisch verbunden und von dem Strömungsmitteleinlass 96 abgeschnitten ist, eine Konfiguration umfassen kann, in welcher sich das Auslassrückschlagventil 120 in der zweiten Auslassrückschlagventilposition befindet, und sich das Einlassrückschlagventil 122 in der ersten Einlassrückschlagventilposition befindet. Die dritte Ventilkonfiguration, in welcher die Pumpkammer 98 mit dem Strömungsmitteleinlass 96 strömungsmitteltechnisch verbunden und von dem Strömungsmittelauslass 84 abgeschnitten ist, würde eine Konfiguration umfassen, in welcher sich das Auslassrückschlagventil 120 in der ersten Auslassrückschlagventilposition befindet, und sich das Einlassrückschlagventil 122 in der zweiten Einlassrückschlagventilposition befindet. Wie hierin weiter beschrieben, kann das Bewegen des Kolbens 110 von seiner zurückgezogenen Position, annähernd wie in 6 dargestellt, in Richtung seiner vorgeschobenen Position die Ventilanordnung 112 zwischen den verschiedenen Ventilkonfigurationen einstellen, um Öl zwischen dem Einlass 96 und dem Auslass 84 zu pumpen. Öl wird an dem Strömungsmitteleinlass 96 mit einem ersten oder Versorgungsdruck von der Ölleitung 48 bereitgestellt. Öl kann mit einem zweiten oder Zuführdruck von der Pumpkammer 98 zu dem Strömungsmittelauslass 84 gepumpt werden. Die Konfiguration und der Betrieb der Pumpe 95 kann dergestalt sein, dass der Zuführdruck unabhängig von der Versorgungsdruck ist. Somit kann das Pumpen von Öl zwischen dem Strömungsmitteleinlass 96 und dem Strömungsmittelauslass derart verstanden werden, dass es das Entkoppeln des Versorgungsdrucks von dem Zuführdruck bedeutet. Diese Strategie unterscheidet sich von den anderen herkömmlicherweise in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzten Strömungsmittelzufuhrmechanismen, wie beispielsweise bestimmten Treibstoffeinspritzvorrichtungen, und erleichtert das Zuführen vergleichsweise eng kontrollierter, vergleichsweise kleiner Volumen an Öl zu der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann das Volumen eines flüssigen Kügelchens, das mittels der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 jedesmal zugeführt wird, wenn die Pumpe 95 betätigt wird, weniger als ein Kubikmillimeter betragen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beinhaltet der elektrische Aktor 76 einen Solenoidaktor bzw. einen Magnetantrieb. Der elektrische Aktor 76 kann eine Kappe 130, ein Gehäuse 132 und eine zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 132 angeordnete Magnetanordnung 134 aufweisen. Die Magnetanordnung 134 kann einen Läufer 138 aufweisen, welcher mit dem Kolben 110 mittels eines Satzes von Läufermuttern 140 verbunden ist, welche beispielsweise mittels Gewinden auf dem Kolben 110 positioniert sind. Der elektrische Aktor 76 kann einen auf herkömmliche Weise mit Energie versorgten elektrischen Aktor umfassen. Mit anderen Worten kann der Magnetanordnung 134 kontinuierlich elektrischer Strom zugeführt werden, was dazu führt, dass der Läufer 138 und damit der Kolben 110 in einer zurückgezogenen Position gehalten werden. An der zurückgezogenen Position des Kolbens 110/des Läufers 138 kann ein Luftspalt 144 zwischen einer der Läufermuttern 140 und dem Körper 70 bestehen. Eine Kolbenvorspannfeder 128 kann vorgesehen sein, welche zwischen einem Abstandshalter bzw. Anschlag 136 und der anderen der Läufermuttern 140 positioniert ist. Wenn der elektrische Strom an der Magnetanordnung 134 gestoppt oder verringert wird, kann der Kolben 110 ansprechend auf eine vorspannende Kraft der Kolbenvorspannfeder 128 in Richtung seiner vorgeschobenen Position bewegt werden. Dementsprechend kann das Abschalten bzw. stromlos machen des elektrischen Aktors 76 dazu führen, dass sich der Kolben 110 in der Darstellung der 5 bezüglich des Körpers 70 um eine Wegstrecke nach unten bewegt, welche gleich dem Luftspalt 144 ist. Ein Entlüftungsauslass 142 kann durch den Körper 70 definiert werden, um den Betrieb des elektrischen Aktors 76 zu unterstützen. Die Wegstrecke des Kolbens 110 kann das durch die Pumpe 95 zur Formung eines flüssigen Kügelchens an dem Auslass 84 gepumpte Volumen definieren.
In 6 ist der Kolben 110 annäherungsweise derart dargestellt, wie er in seiner zurückgezogenen Position erscheinen würde. Die Ventilanordnung 112 befindet sich in der ersten Ventilkonfiguration bzw. Ventilstellung, in welcher die Pumpkammer 98 sowohl von dem Strömungsmitteleinlass 96 als auch dem Strömungsmittelauslass 84 abgeschnitten bzw. blockiert ist. Das Abschalten des elektrischen Aktors 76 kann dazu führen, dass sich der Kolben 110 unter dem Einfluss der Kolbenvorspannfeder 128 in Richtung seiner vorgeschobenen Position bewegt. Im Ergebnis kann der Kolben 110 das Einlassrückschlagventil 122 in der Darstellung der 6 nach unten bewegen, gegen eine Vorspannung der Vorspannfeder 126. Die abwärts gerichtete Bewegung des Kolbens 110 und des Einlassrückschlagventils 122 kann bewirken, dass ein Druck eines Strömungsmittel wie beispielsweise eines Öls zur Schmierung der Kraftmaschine in der Pumpkammer 98 ansteigt, was bewirkt, dass sich das Auslassrückschlagventil 120 gegen die Vorspannung der Vorspannungsfeder 124 nach unten bewegt. Im Ergebnis ist die Ventilanordnung 112 in ihrer zweiten Ventilkonfiguration eingeregelt, in welcher die Pumpkammer 98 mit dem Strömungsmittelauslass 84 strömungsmitteltechnisch verbunden ist, und resultiert im Pumpen von Strömungsmittel von der Pumpkammer 98 durch den Auslassdurchlass 94 und das Rohr 82 zu dem Strömungsmittelauslass 84. Auf diese Weise wird im Allgemeinen das Ausschalten des elektrischen Aktors 76 dazu führen, dass ein Kügelchen Öl an dem Strömungsmittelauslass 84 bereitgestellt wird. Da das verdrängte Volumen vergleichsweise klein sein kann und der Pumpdruck vergleichsweise gering sein kann, kann das Kügelchen Strömungsmittel an dem Strömungsmittelauslass 84 ohne Sprühen oder das flüssige Kügelchen auf andere Art von der Spitze 90 abzulösen bereitgestellt werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Oberflächenspannung des flüssigen Kügelchens dazu beiträgt, dass das flüssige Kügelchen auf der Kügelchenhalteoberfläche 92 gehalten wird.
Es wird somit von Fachleuten verstanden werden, dass Strömungsmittel aus der Pumpkammer 98 gegen eine Vorspannung der Vorspannungsfeder 124 gepumpt wird. Nach der Verdrängung von Strömungsmittel aus der Pumpkammer 98 kann das Auslassrückschlagventil 120 in 6 mittels der Vorspannung der Vorspannfeder 124 nach oben zurück in Richtung der ersten Auslassrückschlagventilposition gedrückt werden. Wenn der elektrische Aktor 76 wieder mit Energie beaufschlagt wird, werden der Läufer 138 und der Kolben 110 dazu neigen, in Richtung der Magnetanordnung 138 gezogen zu werden, wodurch der Kolben 110 gegen die Vorspannung der Kolbenvorspannfeder 128 zurück in seine zurückgezogene Position bewegt wird. Die Vorspannfeder 126 wird das Einlassrückschlagventil 122 zurück nach oben drücken, wenn sich der Kolben 110 in Richtung seiner zurückgezogenen Position bewegt. Das vorhergehende Verdrängen von Strömungsmittel aus der Pumpkammer 98 kann es jedoch Strömungsmittel ermöglichen, von dem Strömungsmitteleinlass 96 mittels des Einlassdurchlasses 118 zurück in die Pumpkammer 98 zu strömen. Mit anderen Worten, wenn der elektrische Aktor 76 mit Energie beaufschlagt wird, kann sich der Kolben 110 nach oben bewegen und das Einlassrückschlagventil 122 kann sich ansprechend auf Öl, welches dem Strömungsmitteleinlass 96 mit dem Versorgungsdruck zugeführt wird, relativ zu dem Kolben 110 in Richtung seiner zweiten Einlassrückschlagventilposition bewegen, wodurch die Pumpkammer 98 in Vorbereitung eines weiteren Pumphubs nachgefüllt wird. Indem die Federn 124 und 126 mit verschiedenen und angemessenen Federsteifigkeiten gestaltet werden, wird Strömungsmittel dazu neigen, von dem Strömungsmitteleinlass 96 in die Pumpkammer 98 zu strömen, wobei es die Vorspannung der Feder 126 überwindet, bis der Druck in der Pumpkammer 98 annäherungsweise gleich dem Versorgungsdruck ist, aber der Fluss von Strömungsmittel an dem Sitz 114 vorbei wird unterbunden.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit Bezug auf die Zeichnungen im Allgemeinen wird man sich erinnern, dass die 2 die Kraftmaschine 10 und das System 11 zum Formen einer Verbrennungsladung in einem Zustand darstellt, in welchem ein flüssiges Kügelchen des Materials 100 zur Unterstützung der verteilten Zündung an der Kügelchenzuführungsvorrichtung innerhalb des Einlassdurchlass 20 bereitgestellt wird. Der Kolben 16 ist in dem Zylinder 14 dergestalt gezeigt, wie er erscheinen könnte, kurz nachdem er einen Abgastakt in einem Viertaktkraftmaschinenzyklus vollendet hat, und kurz vor dem Beginn eines Einlasstakts. Das Auslassventil 56 und das Einlassventil 54 sind in geschlossenen Positionen gezeigt. Es ist somit zu verstehen, dass der Betrieb der Kraftmaschine 10 das Formen des flüssigen Kügelchens von Material zur Unterstützung der verteilten Zündung auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 vor dem Öffnen des Einlassventils 54 in einem Kraftmaschinenzyklus umfassen kann. Nach dem Formen des flüssigen Kügelchens kann das flüssige Kügelchen auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 vor dem Öffnen des Einlassventils 54 für eine Zeit gehalten werden. Mit anderen Worten kann der Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung betätigt werden, indem die Pumpe 95 ausreichend vorzeitig vor dem Öffnen des Einlassventils 54 betrieben wird, sodass das flüssige Kügelchen nach seiner Bildung auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 für eine gewisse Zeit verweilen kann. Wenn nichts geschehen würde, um das flüssige Kügelchen abzulösen, könnte es für eine unendliche lange Zeit auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung bleiben.
In 3 wurde das Einlassventil 54 in eine geöffnete Position bewegt. Das Öffnen des Einlassventils 54 während des Betriebs der Kraftmaschine 10 kann zu einem Strömen von Einlassgasen durch den Einlassdurchlass 20 führen, wie mittels des Pfeils A₁ dargestellt. Es wird daran erinnert, dass das flüssige Kügelchen vor dem Öffnen des Einlassventils 54 auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 gehalten wird. Das Strömen der Einlassgase, das entsteht, wenn das Einlassventil 54 geöffnet wird, wird dazu neigen, das flüssige Kügelchen von der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 abzulösen. Mit anderen Worten kann die Luft und/oder andere Gase, die durch den Einlassdurchlass 20 hindurchtreten das flüssige Kügelchen von der Spitze der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 ablösen und beginnen, das Material 100 in Richtung des Zylinders 14 zu tragen. In 3 ist das Material 100 zur Unterstützung der verteilten Zündung als eine Vielzahl von Tröpfchen des von der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 abgelösten Materials gezeigt. Es wird davon ausgegangen, dass die Gase, die durch den Einlassdurchlass 20 hindurchtreten, dazu neigen, das flüssige Kügelchen, das auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 gehalten wird, zu zerstreuen. Dies kann entweder durch das Ablösen des gesamten Kügelchens und daran anschließendes Aufbrechen desselben in kleine Tröpfchen geschehen, oder indem Tröpfchen von dem flüssigen Kügelchen losgebrochen werden, während es noch an der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 hängt.
4 stellt die Kraftmaschine 10 und das System 11 zum Formen einer Verbrennungsladung so dar, wie die Verbrennungskraftmaschine 10 erscheinen könnte, nachdem der Kolben 16 einen Einlasstakt vollständig oder beinahe vollendet hat, und die durch den Einlassdurchlass 20 hindurchtretenden Gase das Material 100 zur Unterstützung der verteilten Zündung weiter verteilt und das Material 100 in den Zylinder 14 getragen haben. Die Zumessvorrichtung 23 wurde betätigt, um dem Zylinder 14 gasförmigen Treibstoff zuzuführen, wie mittels des Pfeils A₂ dargestellt. Dementsprechend weist in dem in 4 gezeigten Zustand der Zylinder 14 eine Verbrennungsladung auf, die aus einer Mischung von gasförmigem Treibstoff, Luft und Material 100 zur Unterstützung der verteilten Zündung besteht. Von dem in 4 dargestellten Zustand aus kann der Kolben 16 einen Verdichtungshub beginnen, und das Einlassventil 54 kann geschlossen werden. Die Zündkerze 32 kann zu einem gewünschten Zeitpunkt betätigt werden, um die Verbrennungsladung mittels eines Funkens in dem Zylinder 14 verteilt zu zünden.
Das Konzept der verteilten Zündung ist schon seit einer gewissen Zeit bekannt. Ingenieure hatten jedoch zuvor Probleme damit, eine vergleichsweise geringe Menge an Material zur Unterstützung der verteilten Zündung erfolgreich und verlässlich in einen Einlassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine einzubringen. Einspritzstrategien können in vielen Anwendungen funktionieren. Aber in anderen hat das Einspritzen einer Menge an Öl, die gering genug war, zu genau dem richtigen Zeitpunkt eine Herausforderung dargestellt. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf diese und andere Bedenken, indem sie die Zufuhr eines Materials zur Unterstützung der verteilten Zündung in einer zuvor unbekannten Weise ermöglicht. Anstelle zu versuchen, ein Material zur Unterstützung der verteilten Zündung in einen Einlassdurchlass einzuspritzen, sieht die vorliegende Offenbarung vor, Material zur Unterstützung der verteilten Zündung zur Ablösung und zur Verteilung durch einen vollkommen anderen Mechanismus bereitzustellen.
In der vorangegangenen Beschreibung umfassen die durch den Einlassdurchlass 20 hindurchtretenden Einlassgase, die das Material 100 zur Unterstützung der verteilten Zündung ablösen und verteilen ausschließlich Einlassluft. Es sollte jedoch bedacht werden, dass die Einlassgase in anderen Ausführungsbeispielen eine Mischung aus Luft und gasförmigen Treibstoffen, und möglicherweise selbst rückzirkulierte Abgase oder andere Gase umfassen können. In ähnlicher Weise werden, während die vorangegangene Beschreibung die Bildung und Zuführung von insgesamt einem flüssigen Kügelchen beschreibt, Alternativen bedacht. Beispielsweise könnte ein erstes flüssiges Kügelchen auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 zugeführt und von Einlassgasen abgelöst und verteilt werden und dann könnte ein zweites flüssiges Kügelchen auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 zugeführt werden, all das vor und während eines Einlasshubs. In noch weiteren Ausführungsbeispielen könnte eine noch größere Anzahl an flüssigen Kügelchen zugeführt werden.
Verschiedene Faktoren können einen Einfluss auf die Auswahl einer geeigneten Konfiguration einer Kügelchenzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung haben. Wie oben beschrieben, kann es wünschenswert sein, dass die Kügelchenhalteoberfläche 92 einen ebenen Bereich umfasst, der sich in radialer Richtung zwischen der inneren Oberfläche 88 und der äußeren Oberfläche 86 der Spitze 82 erstreckt. In anderen Ausführungsbeispielen kann eine Kügelchenhalteoberfläche mit einer nicht ebenen Konfiguration verwendet werden, oder eine Kügelchenhalteoberfläche, welche eine strukturierte Oberfläche aufweist, die daran angepasst ist, die Fähigkeit, das Kügelchen zu halten, zu verbessern oder anzupassen. Während die 2 bis 4 die Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 als in einem Winkel bezüglich der durch den Einlassdurchlass hindurchtretenden Gase positioniert zeigen, kann es in ähnlicher Weise in anderen Ausführungsbeispielen wünschenswert sein, die Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 anders auszurichten. Beispielsweise könnte die Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 derart positioniert sein, dass das Rohr 82 senkrecht zu der durchschnittlichen Strömungsrichtung der Einlassgase ausgerichtet ist, welche durch den Einlassdurchlass 20 hindurchtreten. In noch weiteren Ausführungsbeispielen könnte die Kügelchenzuführungsvorrichtung 24 derart ausgerichtet sein, dass sich die Spitze 82 in die in Strömungsrichtung oberhalb gelegene Richtung von der Aufnahme 64 in Richtung der einströmenden Einlassgase erstreckt.
In einer praktischen Umsetzungsstrategie stellte sich heraus, dass eine vergleichsweise kleine Größe des Rohrs 82 angemessen ist. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann das Rohr 82 einen Außendurchmesser von ungefähr 0,020 Zoll aufweisen, und einen Innendurchmesser von ungefähr 0,012 Zoll. Faktoren, die die Auswahl eines geeigneten Rohrdurchmessers oder die Rohr-/Spitzengeometrie beeinflussen können, umfassen den Gesamthubraum, den Ladeluftdruck, und die erwartete Spanne der Betriebsgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und die Lastspanne, ebenso wie der zulässige NO_x-Ausstoß. Die Viskosität und das spezifische Gewicht des gewählten Materials zur Unterstützung der verteilten Zündung können ebenfalls Faktoren bei der Gestaltung eines Rohrs sein, das eine angemessene Größe und Geometrie aufweist. Wie oben angedeutet ist es vorgesehen, dass der Betrieb der Kraftmaschine 10 in ähnlicher Weise zu der hierin beschriebenen Art und Weise stattfinden kann, wenn die Kraftmaschine 10 bei vergleichsweise hohen Lasten betrieben wird und eine vergleichsweise magere Treibstoff-Luft-Mischung verbrennt. Bei geringeren Lasten oder nicht-mageren Bedingungen kann oder kann nicht die Verwendung des Mechanismus 22 zur Unterstützung der verteilten Zündung wünschenswert sein, oder kann auf andere Art umgesetzt sein.
Die vorliegende Beschreibung dient nur zu darstellerischen bzw. illustrativen Zwecken und sollte nicht derart ausgelegt werden, dass sie die Breite der vorliegenden Offenbarung in jeglicher Weise einschränkt. Somit werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Modifikationen an den gegenwärtig offenbarten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne von dem vollen und tatsächlichen Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Aspekte, Eigenschaften und Vorteile werden nach Betrachtung der angehängten Zeichnungen und beigefügten Ansprüche deutlich werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7007669 [0003]

Claims

Ein Verfahren zum Betreiben einer mit gasförmigen Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine (10) welches die folgenden Schritte umfasst: Formen eines flüssigen Kügelchens von Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung auf einer Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) in einem Einlassdurchlass (20) der mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine (10); Ablösen des flüssigen Kügelchens von der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) mittels der durch den Einlassdurchlass (20) hindurchtretenden Gase; und das verteilte Zünden einer Ladung, welche einen gasförmigen Treibstoff, Luft und das Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung umfasst in einem Zylinder (14) der mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine (10).
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, welches zudem einen Schritt des Formens der Ladung zumindest teilweise durch das Zerstreuen des flüssigen Kügelchens mittels der durch den Einlassdurchlass (20) strömenden Gase umfasst, wobei der Schritt des Formens eines flüssigen Kügelchens zudem das Formen des flüssigen Kügelchens an einer Stelle in dem Einlassdurchlass (20) umfasst, welche sich in Strömungsrichtung unterhalb einer Einlassverteilerkammer (28) und in Strömungsrichtung oberhalb des Zylinders (14) befindet; und wobei der Schritt des verteilten Zündens zudem das Zünden der Ladung mittels eines Funkens umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Formens des flüssigen Kügelchens zudem das Formen eines flüssigen Ölkügelchens auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) vor dem Öffnen eines Einlassventils (54) für den Zylinder (14) umfasst, wobei das Verfahren zudem einen Schritt des Haltens des flüssigen Kügelchens auf der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) für eine gewisse Zeit vor dem Öffnen des Einlassventils (54) beinhaltet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Schritt des Formens des flüssigen Kügelchens zudem die Schritte des Zuführens von Kraftmaschinenschmieröl an einen Strömungsmitteleinlass (96) einer Pumpe (95) unter einem ersten Druck sowie das Pumpen des Kraftmaschinenschmieröls mittels der Pumpe (95) zu einem Strömungsmittelauslass (84) der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) unter einem zweiten Druck, und wobei der Schritt des Pumpens des Kraftmaschinenöls das Entkoppeln des zweiten Drucks von dem ersten Druck einschließt.
Eine mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine (10), welche umfasst: ein Kraftmaschinengehäuse (12), das mindestens einen Zylinder (14) definiert; ein Einlassgehäuse 18, welches einen Einlassdurchlass (20) definiert, welcher strömungsmitteltechnisch mit jedem Zylinder 14 verbunden ist; einen mit dem Kraftmaschinengehäuse (12) strömungsmitteltechnisch verbundenen Mechanismus (13) zur Zuführung von gasförmigem Treibstoff; und einen Mechanismus (22) zur Unterstützung der verteilten Zündung, welcher eine Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) aufweist, welche sich in den Einlassdurchlass (20) erstreckt, und welche eingerichtet ist, um ein flüssiges Kügelchen von Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung zuzuführen, sodass dieses von der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) mittels der durch den Einlassdurchlass (20) hindurchtretenden Gase abgelöst wird.
Die mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine (10) gemäß Anspruch 5 worin: das Kraftmaschinengehäuse (12) eine Vielzahl von Zylindern (14) definiert; das Einlassgehäuse (18) einen Einlassverteiler (26) aufweist, welcher eine Verteilerkammer (28) und mehrere Einlasskanäle (30) aufweist, welche jeweils einen strömungsmitteltechnisch mit einem der Zylindern (14) verbundenen Einlassdurchlass (20) definiert; und die mit gasförmigem Treibstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine (10) zudem mehrere Zündkerzen (32) aufweist, deren jede innerhalb eines der mehreren Zylinder (14) positioniert ist, und mehrere Mechanismen (22) zur Unterstützung der verteilten Zündung, deren jede eine mit einem der Einlasskanäle (30) verbundene Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) aufweist, welche sich an einer Stelle in den entsprechenden Einlassdurchlass (20) erstreckt, die sich in Strömungsrichtung unterhalb einer Einlassverteilerkammer (28) und in Strömungsrichtung oberhalb eines der mehreren Zylinder (14) befindet.
Die Verbrennungskraftmaschine (10) gemäß Anspruch 11 (6?, Anm. d. Übers.), welche zudem ein Ölsystem umfasst, das einen Ölsumpf (44), eine Öltransferpumpe (46), und eine Ölzuführungsleitung (48) aufweist, wobei jeder der mehreren Mechanismen (22) zur Unterstützung der verteilten Zündung einen Körper (70) umfasst, der eine Schaftkomponente (74) besitzt, die die entsprechende Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) umfasst und einen Strömungsmittelauslass (84) innerhalb des entsprechenden Einlasskanals (30) definiert, und eine Pumpkomponente (72), die mit der Schaftkomponente (74) gekoppelt ist, welche einen mit der Ölzuführungsleitung verbundenen Strömungsmitteleinlass (96) definiert.
Die Verbrennungskraftmaschine (10) gemäß Anspruch 7, wobei: jede der Schaftkomponenten (74) ein Rohr (82) aufweist, welches eine innere Oberfläche (88), eine äußere Oberfläche (86) und eine Spitze (90) aufweist, welche eine Kügelchenhalteoberfläche (92) besitzt, die sich rings um den Strömungsmittelauslass (84) befindet, und die sich in radialer Richtung zwischen der inneren Oberfläche (88) und der äußeren Oberfläche (86) erstreckt; jede der Pumpkomponenten (72) eine Pumpkammer (98) definiert und einen Kolben (110), einen mit dem Kolben (110) gekoppelten elektrischen Aktor (76) und eine Ventilanordnung (112) aufweist; und jede Ventilanordnung (112) eine erste Ventilkonfiguration bzw. Ventilstellung aufweist, in welcher die Pumpkammer (98) sowohl von dem Strömungsmittelauslass (84) als auch von dem Strömungsmitteleinlass (96) abgeschnitten ist, eine zweite Ventilkonfiguration, in welcher die Pumpkammer (98) mit dem Strömungsmittelauslass (84) strömungsmitteltechnisch verbunden und von dem Strömungsmitteleinlass (96) abgeschnitten ist, sowie eine dritte Ventilkonfiguration, in welcher die Pumpkammer (98) mit dem Strömungsmitteleinlass (96) strömungsmitteltechnisch verbunden und von dem Strömungsmittelauslass (84) abgeschnitten ist.
Die Verbrennungskraftmaschine (10) gemäß Anspruch 8, wobei: die Pumpenkomponente (72) zudem eine Sitzkomponente (97) aufweist, die einen ersten Ventilsitz (114) definiert, welcher strömungsmitteltechnisch zwischen der Pumpkammer (98) und dem Strömungsmittelauslass (84) positioniert ist; der Kolben (110) einen zweiten Ventilsitz (116) definiert, der strömungsmitteltechnisch zwischen der Pumpkammer (98) und dem Strömungsmitteleinlass (96) positioniert ist; die Ventilanordnung (112) zudem ein Auslassrückschlagventil (120) aufweist, welches zwischen einer ersten Auslassrückschlagventilposition, in welcher das Auslassrückschlagventil (120) mit dem ersten Ventilsitz (114) in Kontakt ist und einer zweiten Auslassrückschlagventilposition, in welcher das Auslassrückschlagventil (120) nicht mit dem ersten Ventilsitz (114) in Kontakt ist, beweglich ist; und die Ventilanordnung (112) zudem ein Einlassrückschlagventil (122) aufweist, welches zwischen einer ersten Einlassrückschlagventilposition, in welcher das Einlassrückschlagventil (122) mit dem ersten Ventilsitz (116) in Kontakt ist und einer zweiten Einlassrückschlagventilposition, in welcher das Einlassrückschlagventil (122) nicht mit dem ersten Ventilsitz (116) in Kontakt ist, beweglich ist; die Verbrennungskraftmaschine (10) zudem eine erste Vorspannungsfeder (124) aufweist, welche mit dem Auslassrückschlagventil (120) verbunden ist und das Auslassrückschlagventil (120) in Richtung der ersten Auslassrückschlagventilposition vorspannt, und eine zweite Vorspannfeder (126), welche mit dem Einlassrückschlagventil (122) verbunden ist und das Einlassrückschlagventil (122) in Richtung der ersten Einlassrückschlagventilposition vorspannt, wobei die erste Vorspannungsfeder (124) eine vergleichsweise höhere Federsteifigkeit aufweist und die zweite Vorspannungsfeder (126) eine vergleichsweise geringere Federsteifigkeit aufweist; wobei der Kolben (110) zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorgeschobenen Position beweglich ist, die Pumpkomponente (72) zudem eine Kolbenvorspannfeder (128) aufweist, die den Kolben (110) in Richtung der zurückgezogenen Position vorspannt, und wobei der Kolben (110) mittels der Kolbenvorspannfeder (128) ansprechend auf das Abschalten des elektrischen Aktors (76) in Richtung der vorgeschobenen Position beweglich ist.
Ein System (11) zur Formung einer Verbrennungsladung einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine (10), welches umfasst: einen Zuführmechanismus (13) für gasförmigen Treibstoff, welcher eine Treibstoffzufuhrleitung (42) und eine Zumesseinrichtung (23) aufweist, welche eingerichtet ist, um gasförmigen Treibstoff von der Treibstoffzufuhrleitung (42) einem Zylinder (14) einer mit gasförmigem Treibstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine (14) zuzumessen; einen Mechanismus (15) zur Zuführung von Verbrennungsluft, welcher ein Einlassgehäuse (18), das einen Einlassdurchlass (20) definiert, aufweist; und einen Mechanismus (22) zur Unterstützung der verteilten Zündung, welcher eine Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) aufweist, welche sich in den Einlassdurchlass (20) erstreckt, und welche eingerichtet ist, um ein flüssiges Kügelchen von Material (100) zur Unterstützung der verteilten Zündung zuzuführen, sodass dieses von der Kügelchenzuführungsvorrichtung (24) mittels der durch den Einlassdurchlass (20) hindurchtretenden Gase abgelöst wird.