DE112012003163T5

DE112012003163T5 - Motor und Verfahren zum Betreiben des Motors

Info

Publication number: DE112012003163T5
Application number: DE112012003163.6T
Authority: DE
Inventors: Adam Edgar Klingbeil; Roy James Primus; David James Walker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-04-17
Also published as: US8794212B2; AU2017200457A1; WO2013019373A2; AU2017200457B2; WO2013019373A3; US20130025573A1; AU2012290609A1; CN203978625U; AU2012290609B2

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Motors weist das Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, wie z. B. Erdgas, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs, wie z. B. Diesel, und eines Oxidationsmittels und die Vermischung der Komponenten für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor einer Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs auf. Die Vermischung kann so ausgeführt werden, dass die zwei Kraftstoffe wenigstens teilweise in dem Zylindervolumen homogenisiert werden. Durch Mischen oder Vorvermischen der zwei Kraftstoffe vor der Verbrennung wird der verdichtet-brennbare Kraftstoff gleichzeitig durch Verdichtung an mehreren Zündpunkten in dem Volumen verbrannt. Der zweite unverdichtet-brennbare Kraftstoff wird in Rektion auf die Verbrennung des ersten Kraftstoffs gezündet. Ein Motor, der die verschiedenen Verfahren ermöglicht, wird ebenfalls beschrieben.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verbrennung in einem Motor und zugeordnete Verfahren.
Motorsteuerungsvorgänge zum Verzögern der Zündung können eine genaue Steuerung der Sammelleitungstemperatur zum Steuern eines zylinderinternen Zündungsereignisses; eine Verwendung von Kraftstoffzusätzen; eine Einstellung des Mager/Fett-Verhältnisses des Kraftstoffs; eine präzise Steuerung des Dieseleinspritzzeitpunktes und/oder der Dauer; eine Steuerung der Verdichtung des Gases unter Verwendung einer variablen Ventilzeitsteuerung oder variabler Verdichtungsverhältnisse; und eine Einstellung einer Abgasrückführungs-(EGR)-Rate beinhalten.
In derzeitigen Motorsystemen, die gleichzeitig Erdgas- und Dieselkraftstoffe verwenden, wird der Dieselkraftstoff in ein Erdgas/Luft-Gemisch in einem Zylindervolumen am Ende des Verdichtungstaktes eingespritzt. Die Verdichtung bewirkt eine selbständige Verbrennung des eingespritzten Diesels und die Dieselverbrennung erzeugt eine Flammenfront, die sich von einem Einspritzpunkt nach außen durch das Erdgas/Luft-Gemisch ausbreitet, um den Verbrennungsvorgang des gesamten Kraftstoffs zu vervollständigen.
Demzufolge kann es wünschenswert sein, über einen Motor und ein Verfahren zum Betreiben des Motors zu verfügen, die sich von denjenigen Motoren und Verfahren unterscheiden, die derzeit zur Verfügung stehen, um so unter anderem den Kraftstoffwirkungsgrad und/oder Emissionen zu verbessern.
KURZBESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung beinhaltet Ausführungsformen, die auf eine Strategie zum Betreiben eines Motors ausgerichtet sind.
Daher weist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren die Schritte auf: Einbringen eines einen ersten Kraftstoff und Luft aufweisenden ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Einbringen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Vermischen des ersten Gemisches und des zweiten Kraftstoffs in dem Zylindervolumen dergestalt, dass das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 in dem Zylindervolumen haben; und Ausführen einer Verdichtungsbewegung eines Kolbens in dem Zylindervolumen, um dadurch eine Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und eines Oxidationsmittels in ein Zylindervolumen; und Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und des Oxidationsmittels für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor der Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Verbrennen einer ersten Gemischkomponente in einem ersten Abschnitt eines Volumens und einem zweiten Abschnitt des Volumens zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Zeitpunkt, wobei der erste Abschnitt in einem Mittenbereich des Volumens angeordnet ist und der zweite Abschnitt radial außerhalb von dem ersten Abschnitt angeordnet ist; und Zünden der zweiten Gemischkomponente in Reaktion auf die Verbrennung der ersten Komponente dergestalt, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt eine Flammenfront haben, die aufeinander zu wandern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Einbringen eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei das erste Gemisch einen ersten Kraftstoff und Luft aufweist, wovon der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Vorvermischen des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches in dem Zylindervolumen, um dadurch die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zu erhöhen, und im Wesentlichen gleichzeitiges Zünden des zweiten Kraftstoffs mittels Verdichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Einspritzen eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in ein Zylindervolumen, wobei das Zylindervolumen einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und ein Oxidationsmittel enthält; und Verzögern eines Starts der Verbrennung um wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach einem Ende der Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in das Zylindervolumen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein System einen Motor; einen in dem Motor definierten Zylinder, um dadurch ein Zylindervolumen zu definieren; und eine Steuerung auf, die zum Einspritzen eines ersten Kraftstoffgemisches in das Zylindervolumen und zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs zum Vermischen mit dem ersten Kraftstoffgemisch in einem Bereich von ca. 25 bis ca. 90 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes betrieben werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einbringen eines einen ersten Kraftstoff und Luft aufweisenden ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Einbringen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Mischen des ersten Gemisches und des zweiten Kraftstoffs in dem Zylindervolumen dergestalt, dass das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 in dem Zylindervolumen haben; und eine Einrichtung zum Ausführen einer Verdichtungsbewegung eines Kolbens in dem Zylindervolumen auf, um dadurch eine Verdichtungsverbrennung in dem zweiten Kraftstoff auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und eines Oxidationsmittels in ein Zylindervolumen; und eine Einrichtung zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und des Oxidationsmittels für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor der Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Verbrennen einer ersten Gemischkomponente in einem ersten Abschnitt eines Volumens und einem zweiten Abschnitt des Volumens zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Zeitpunkt, wobei der erste Abschnitt in einem Mittenbereich des Volumens angeordnet ist und der zweite Abschnitt radial außerhalb von dem ersten Abschnitt angeordnet ist; und eine Einrichtung zum Zünden der zweiten Gemischkomponente in Reaktion auf die Verbrennung der ersten Komponente dergestalt auf, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt eine Flammenfront haben, die aufeinander zu wandern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einbringen eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei das erste Gemisch einen ersten Kraftstoff und Luft aufweist, wovon der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Vorvermischen des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches in dem Zylindervolumen, um dadurch die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zu erhöhen; und eine Einrichtung auf, um im Wesentlichen gleichzeitiges den zweiten Kraftstoff mittels Verdichtung zu zünden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einspritzen eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in ein Zylindervolumen, wobei das Zylindervolumen einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und ein Oxidationsmittel enthält; und eine Einrichtung zum Verzögern eines Starts der Verbrennung um wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach einem Ende der Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in das Zylindervolumen auf.
Verschiedene weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungen veranschaulichen eine Ausführungsform, die derzeit für die Ausführung der Erfindung in Betracht gezogen wird.
1A–1D sind Querschnittsaufrissansichten einer Zylinder- und Kolbenanordnung, die verschiedene Zeitpunkte eines Viertaktzyklus eines Hubkolbenmotors darstellen, wie er durch Aspekte der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
2A–2C sind vergrößerte Draufsichten auf eine Brennkammer eines Motors während bestimmter Zeiten der Verdichtung des Verdichtungstaktes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfindung beinhaltet Ausführungsformen, die sich auf die Verbrennung in einem Motor und auf zugeordnete Verfahren beziehen.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”verdichtet-brennbarer Kraftstoff” jedes einzelne Material oder jede Kombination von Materialien, die ohne Hilfe eines Zündfunkens oder einer Flamme in einem Zylinder eines Hubkolbenmotors während und/oder unmittelbar nach einem Verdichtungstakt eines Kolbens darin zünden oder verbrennen können.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”unverdichtet-brennbarer Kraftstoff” jedes einzelne Material oder jede Kombination von Materialien, die nicht spontan zündet oder verbrennen, aber mit der Hilfe eines Zündfunkens oder einer Flamme in einem Zylinder eines Hubkolbenmotors zünden oder verbrennen.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”Verbrennungsvorgang” die auftretenden Aktivitäten, wenn ein Kraftstoff(e)/Luft-Gemisch teilweise oder vollständig in einer Brennkammer eines Motors gezündet und/oder verbrannt wird, um dadurch Wärme, Kohlendioxid, Dampf und andere Chemikalien unabhängig davon zu erzeugen, ob der Vorgang aufgrund von Funkenzündung und/oder Verdichtungszündung erfolgte.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”Homogenität” den Grad oder Prozentsatz, in dem ein Gemisch in Bezug auf das/die Verhältnis(se) von Molekülen (z. B. Luft und Kraftstoff(e)) im Wesentlichen über ein spezielles Volumen hinweg gleichmäßig ist. Beispielsweise kann eine Brennkammer im Wesentlichen eine Homogenität zeigen, wenn die Verhältnisse von Luft zu Kraftstoffen im Wesentlichen über die gesamte Brennkammer hinweg gleichmäßig sind. Beispielsweise werden nach dem Einbringen von Luft, eines ersten Kraftstoffs und eines zweiten Kraftstoffs in die Brennkammer diese dergestalt vermischt, dass der Homogenitätsgrad der Komponenten in der Brennkammer vergrößert wird.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”Homogenitätsfaktor” den numerischen Betrag oder Wert auf einer Skala von 0 bis 1, bis zu welchem zwei oder mehr Komponenten in einem gegebenen oder festgelegten Volumen vermischt sind. Ein Homogenitätsfaktor von 0 würde zu dem Zeitpunkt des Eintritts von zwei oder mehr Komponenten in ein vorgegebenes Volumen vorliegen, die keine Zeit haben, sich miteinander Mischung und/oder Vorvermischung einzugehen, wobei die Komponenten vollständig getrennt wären. Ein Homogenitätsfaktor von 1 würde in einem vorgegebenen Volumen vorliegen, wenn zwei oder mehr Komponenten in dem vorgegebenen Volumen effektiv vollständig miteinander vermischt wären. Ein Homogenitätsfaktor von 0,5 würde vorliegen, wenn in einem vorgegebenen Volumen, beispielsweise zwei Komponenten teilweise dergestalt miteinander vermischt wären, dass entweder die zwei Komponenten vollständig in ca. 50% Volumenanteil des vorgegebenen Volumens vermischt sind, oder im Mittel über das gesamte vorgegebene Volumen hinweg über ca. 50% der Zeit eine volle Vermischung der zwei Komponenten vorliegt. Nur als Beispiel hat, wenn ein Gemisch eines ersten Kraftstoffs und Luft in einer Brennkammer (d. h., in einem gegebenen Volumen) vorhanden sind, nach einer ausreichenden Zeitdauer für die Vermischung, das Gemisch des ersten Kraftstoffs und der Luft einen Homogenitätsfaktor von ca. 1. Wenn jedoch ein zweiter Kraftstoff in die vorstehend erwähnte Brennkammer (d. h., mit dem ersten Kraftstoff und der Luft darin) eingebracht wird, hat dann in dem Moment nach der Einführung das neue Gemisch des ersten Kraftstoffs, der Luft und des zweiten Kraftstoffs einen Homogenitätsfaktor von ca. 0. Ebenso hätte, wenn geeignete Mittel (wie z. B. Mischen, Vorvermischen usw.) für die erste Brennkammer dergestalt verwendet würden, sodass der erste Kraftstoff, der zweite Kraftstoff und die Luft vollständig vermischt werden, dann das Drei-Komponentengemisch einen Homogenitätsfaktor von ca. 1.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”Vorvermischen” eine Erhöhung des Pegels, Grads und/oder Homogenitätsfaktors von zwei oder mehr Substanzen vor einem Ereignis. Beispielsweise kann ein Gemisch aus Luft und einem ersten Kraftstoff mit einem zweiten Kraftstoff vor dem Verbrennungsvorgang dergestalt vorvermischt werden, dass der Pegel oder Grad an Homogenität der Luft, des ersten Kraftstoffs und des zweiten Kraftstoffs erhöht wird.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”stöchiometrisch” ein Kraftstoff(e)/Oxidationsmittel-Gemisch, das genau ausreichend Oxidationsmittel hat, das zum Umwandeln aller Kraftstoffe in primäre Verbrennungsprodukte (z. B. CO₂ und H₂O für Kohlenwasserstoffkraftstoffe) erforderlich ist.
So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ”mager” ein Kraftstoff(e)/Oxidationsmittel-Gemisch mit mehr Oxidationsmittel(n) als dem Anteil an Oxidationsmittel(n), der an dem stöchiometrischen Punkt für das spezielle Gemisch erforderlich ist.
Aspekte der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, dass sie Vorteile gegenüber früheren Verfahren zur Verbrennung in einem Hubkolbenmotor bieten. Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Aktivierungsstrategie für die von einem Zweistoff-Hubkolbenmotor ermöglichte Flexibilität bereit, um eine genaue Steuerung eines Verbrennungsvorgangs mit Vorvermischung in einem Hubkolben-Verdichtungszündungsmotor zu ermöglichen. In Ausführungsformen kann Erdgas mit Frischluft und/oder rückgeführten Abgas (EGR) vorvermischt werden, während Diesel in den Zylinder während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird. Auf diese Weise werden sowohl die Menge des Diesels als auch der Zeitpunkt der Einspritzung des Diesels eine Steuerungsvariable, welche eine präzise Steuerung des Verbrennungsvorgangs ermöglicht. Letztlich bietet die Strategie mehrere Vorteile, welche beispielsweise niedrigere Emissionen (z. B. niedrigere NO_x-Emissionen und geringere Partikelemissionen), Betriebsfähigkeit mit verschiedenen Kraftstoffen, preiswerteren Kraftstoff, bessere Steuerung des Zündungsereignisses und höheren Wirkungsgrad für Hubkolbenmotoren ermöglicht.
1A–1D stellen eine Querschnittsaufrissansicht eines Motors zu vier Zeitpunkten während der vier Betriebstakte des Motors gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere stellt 1A einen Teil des Einlasstaktes dar; 1B stellt das Ende des Einlasstaktes und den Beginn des Verdichtungstaktes dar; 1C stellt den Start des Arbeitstaktes dar; und 1D stellt einen Teil eines Auslasstaktes dar.
Für alle vier Figuren gemeinsam weist ein System oder Motor 10 einen Zylinder 12 mit einem beweglich darin angeordneten Kolben 14 auf. Ein Einlasskrümmer oder Einlasssammelleitung 30 stehen mit einem Brennraum oder einem Zylindervolumen 18 ebenso wie eine Auslasssammelleitung 32 in Fluidverbindung. Eine Reihe oder Vielzahl von Ventilen (z. B. Einlassventil 20 und Auslassventil 22) arbeiten zu bestimmten Zeitpunkten und für bestimmte Dauern, um die Fluidpfade Zwischen dem Zylindervolumen 18 und der Einlasssammelleitung 30 in dem Falle des Einlassventils 20 und der Auslasssammelleitung 32 in dem Falle des Auslassventils 22 zu öffnen und zu schließen.
Die Einlasssammelleitung 30 stellt einen Pfad für ein Oxidationsmittel und wenigstens einen Kraftstoff zu dem Zylindervolumen 18 bereit. Ebenso stellt die Auslasssammelleitung 32 einen Austrittspfad für alle Produkte eines Verbrennungsvorgangs bereit, der in dem Zylindervolumen 18 stattfindet. einer oder mehrere Injektoren (z. B. ein erster Injektor 24, zweiter Injektor 26) sind so angeordnet, dass sie wenigstens einen Kraftstoff in das Zylindervolumen 18 liefern.
Einer oder mehrere Kolbenringe 15 umgeben den Kolbenumfang 14 und liegen an der Wand des Zylinders 12 an, um sowohl bei einer Reduzierung einer Leckage des Kraftstoff/Luft Gemisches zwischen dem Kolben 14 und der Außenwand des Zylindervolumens 18 des Zylinders 12 zu unterstützen, als auch eine Leckage von Motorschmiermitteln zwischen dem Kolben und der Wand des Zylinders 12 nach oben in das Zylindervolumen 18 zu reduzieren.
Weitere schematisch dargestellte Abschnitte des Motors 10 beinhalten eine Verbindungsstange 16, die an dem Kolben 14 angebracht ist. Die Verbindungsstange 16 kann ferner mit einer Übertragungseinrichtung verbunden sein, welche beispielsweise eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle beinhaltet, um somit eine von dem Motor 10 erzeugte translatorische mechanische Energie in eine Rotationsenergie zur weiteren Nutzung umzuwandeln.
In 1A und 2A ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in welcher ein erstes Gemisch 60 in ein Zylindervolumen 18 während eines Einlasstaktes eingebracht wird. Das erste Gemisch 60 weist einen ersten Kraftstoff und ein Oxidationsmittel (z. B. Luft) auf, wobei das erste Gemisch 60 des ersten Kraftstoffs und des Oxidationsmittels ein unverdichtet-brennbares Gemisch bildet. Der erste Kraftstoff ist einer von Erdgas, Ethanol, Benzin, Synthesegas, Biogas, Ammoniak, Deponiegas, Butanol, Methanol, Methan, Wasserstoff, Industrieprozessgas und von Kombinationen davon. Ein zweiter Kraftstoff 62, der verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist, wie z. B. Diesel, wird in das Zylindervolumen 18 über einen oder mehrere von den Injektoren 14, 16 eingebracht. Der zweite Kraftstoff 62 kann ein sich von Gas unterscheidender Kraftstoff sein,
Wie beispielsweise in 2B dargestellt, werden das erste Gemisch 60 und der zweite Kraftstoff 62 mit der Zeit in dem Zylinder 18 vor jeder Verbrennung in dem Zylinder 18 vermischt, sodass der Homogenitätsgrad des ersten Gemisches 60 und des zweiten Kraftstoffs 62 zunimmt. Anschließend an die Vermischung wird der zweite Kraftstoff 62 durch Verdichtung des Kolbens 14 (siehe z. B. 1A–1D) verbrannt oder gezündet.
In einer Ausführungsform erfolgt die Vermischung des ersten Gemisches 60 und des zweiten Kraftstoffs 62 in dem Zylindervolumen 18 dergestalt, dass das erste Gemisch 60 und der zweite Kraftstoff 62 einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 vor der Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs 62 haben. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Vermischung des ersten Gemisches 60 und des zweiten Kraftstoffs 62 in dem Zylindervolumen 18 dergestalt, dass das erste Gemisch 60 und der zweite Kraftstoff 62 einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,6 vor der Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs 62 haben. Die Vermischung des ersten Gemisches 60 und des zweiten Kraftstoffs 62 in dem Zylindervolumen 18 erfolgt dergestalt, dass das erste Gemisch 60 und der zweite Kraftstoff 62 einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,75 vor der Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs 62 haben. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Vermischung des ersten Gemisches 60 und des zweiten Kraftstoffs 62 in dem Zylindervolumen 18 dergestalt, dass das erste Gemisch 60 und der zweite Kraftstoff 62 einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,9 vor der Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs 62 haben.
[00391 In einer Ausführungsform kann die Einbringung des zweiten Kraftstoffs 62 in das Zylindervolumen 18 beispielsweise durch Einspritzen durch den ersten Injektor 24 (siehe z. B. 1B) in das Zylindervolumen 18 erfolgen, wenn eine entsprechende Position des Kolbens 14 in einem Bereich von ca. 25 bis ca. 90 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes liegt. In einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Kraftstoff 62 in das Zylindervolumen 18 eingespritzt werden, wenn eine entsprechende Position des Kolbens 14 in einem Bereich von ca. 35 bis ca. 80 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes liegt. In einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Kraftstoff 62 in das Zylindervolumen 18 eingespritzt werden, wenn eine entsprechende Position des Kolbens 14 in einem Bereich von ca. 45 bis ca. 70 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes liegt. In einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Kraftstoff 62 in das Zylindervolumen 18 eingespritzt werden, wenn eine entsprechende Position des Kolbens 14 in einem Bereich von ca. 55 bis ca. 60 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes liegt.
Gemäß den 2B und 2C bewirkt die Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs 62 über das gesamte Zylindervolumen 18 in einer Ausführungsform dadurch eine Zündung des ersten Gemisches 60 dergestalt, dass ein erster Anteil 65 des ersten Gemisches 60, welcher in einem Mittenabschnitt des Zylindervolumens 18 angeordnet ist, im Wesentlichen gleichzeitig wie ein zweiter Anteil 67 des ersten Gemisches 60 gezündet wird, der an einem Außenrand des Zylindervolumens 18 angeordnet ist.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Verfahren ferner den Schritt der Steuerung einer Menge und/oder eines Zeitpunktes des in das Verbrennungsvolumen 18 eintretenden zweiten Kraftstoffs 62 auf. Auf diese Weise können verschiedene Aspekte des Verbrennungsvorgangs einschließlich Klopfen, Intensität des Verbrennungsvorgangs, Phasenströmung des Verbrennungsvorgangs, Verzögerung oder Voreilung des Verbrennungsvorgangs und Kombinationen davon gesteuert werden.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt einer Verdampfung wenigstens eines Teils des zweiten Kraftstoffs 62 auf, bevor der Kolben 14 eine zweite obere Position (siehe z. B. 1C) erreicht.
In einer Ausführungsform kann das erste Gemisch (z. B. Oxidationsmittel und nicht-verbrennungs-brennbarer Kraftstoff) vor der Einführung des ersten Gemisches in das Zylindervolumen 18 vorvermischt werden. Die Vorvermischung findet in der Einlasssammelleitung 30 statt.
In einer Ausführungsform kann eine Einführung in das Zylindervolumen 18 des zweiten Kraftstoffs 62 (z. B. Diesel) den Schritt der Einspritzung von Diesel mittels eines Injektors 24 und/oder 26 in einem Profil beinhalten, wobei das Profil schmaler als eine Breite des Zylinders 18 ist. Auf diese Weise neigt der zweite Kraftstoff 62 weniger dazu, vollständig an den absoluten Umfang des Kolbens 14 zu wandern, um dadurch einen Verschleiß des bzw. der Ringe 15 (siehe 1A) zu vermindern.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner den Schritt der Verdünnung des ersten Gemisches 60 aufweisen. Das erste Gemisch 60 kann ferner ein Verdünnungsmittel aufweisen, das eines von Abgas, Wasser, Stickstoff, Kohlendioxid, Argon, Helium und Kombinationen davon aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden ein unverdichtet-brennbarer Kraftstoff, ein verdichtet brennbarer Kraftstoff 62 und ein Oxidationsmittel in das Zylindervolumen 18 eingebracht. Die eingebrachten Komponenten werden dann in dem Zylindervolumen 18 für eine Zeitdauer vor der Verdichtungszündung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs vermischt. Die Vermischung kann während eines Teils des Einlass- und Verdichtungstaktes des Kolbens 14 durchgeführt werden. Die Zeitdauer kann geeignet sein, um die Homogenität der Komponenten in dem Zylindervolumen 18 angemessen zu erhöhen.
In einer Ausführungsform kann die Zeitdauer zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 und des Oxidationsmittels länger als ca. 250 Mikrosekunden sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Zeitdauer zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 und des Oxidationsmittels länger als ca. 275 Mikrosekunden sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Zeitdauer zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 und des Oxidationsmittels länger als ca. 300 Mikrosekunden sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Zeitdauer zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 und des Oxidationsmittels länger als ca. 325 Mikrosekunden sein.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner den Schritt der Steuerung des Zeitpunktes der Einbringung einer oder mehrerer von den drei Komponenten (d. h., des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 und des Oxidationsmittels) in Bezug auf einen oberen Totpunkt des Verdichtungstaktes (oder den Beginn des Arbeitstaktes) (siehe 1C) aufweisen. Die Steuerung kann durch eine Kombination von Mitteln, einschließlich einer Auslegung der Nockenform, Auslegung des Kraftstoffeinspritzzeittaktes und dergleichen bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner den Schritt der Steuerung eines Verhältnisses des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs in Bezug auf den verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner den Schritt der Steuerung der absoluten Mengen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs und/oder des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs, die in das Zylindervolumen 18 eingebracht werden, aufweisen. In noch einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt der Steuerung der Menge des in das Zylindervolumen 18 eingebrachten Oxidationsmittels auf. Die Oxidationsmittelsteuerung kann durch Steuerung der eingebrachten Luftkomponente erfolgen; durch Hinzufügung von Abgas; und/oder durch die Hinzufügung eines Verdünnungsmittels in das Steuerungsvolumen 18.
Gemäß 2B und 2C weist eine Ausführungsform des Verfahrens die Verbrennung eines Gemisches auf, wobei die mehreren Zündungs- oder Verbrennungsstellen über einen größeren Abschnitt des Zylindervolumens 18 verteilt sind, wie es durch das Bezugszeichen 68 in 2 dargestellt wird. Das Verfahren kann den Schritt der Verbrennung einer ersten Gemischkomponente in einem Volumen (z. B. des Zylindervolumens 18) aufweisen, wobei sich ein erster Abschnitt des Gemisches in einem mutigen Bereich des Volumens befindet und der zweite Abschnitt des Gemisches radial außerhalb von dem ersten Teil angeordnet ist. Die Verbrennung der ersten Komponente in den wenigstens zwei Abschnitten wird im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt. Beispielsweise kann in dem Falle eines Zylindervolumens 18 die Verbrennung der ersten Komponente (z. B. Diesel) des Gemisches gleichzeitig sowohl in einem Mittelpunkt des Zylindervolumens 18 oder auch an oder in der Nähe des Umfangs des Zylindervolumens 18 (z. B. in der Nähe der Zylinderwand) stattfinden. In Reaktion auf die Verbrennung der ersten Gemischkomponente wird eine zweite Komponente (z. B. unverdichtet-brennbarer Kraftstoff 60) des Gemisches gezündet. Auf diese Weise breitet sich eine Flamme zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Volumens aus und könnte im Wesentlichen als allseitig betrachtet werden.
In einer Ausführungsform strahlt jede Flamme oder Flammenfront von einer bzw. mehreren Einspritzstellen der ersten Komponente aus nicht nach außen aus. Beispielsweise wandert gemäß den 1A–1D und 2C die Flammenausbreitung von Zündpunkten 68 zu der zweiten Komponente (unverdichtetbrennbarer Kraftstoff 70) nicht von den Injektoren 24, 26 nach außen.
In einer Ausführungsform weist ein Verfahren den Schritt der Einbringung eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen 18 auf, wobei das erste Gemisch einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und Luft aufweist. Ein zweiter Kraftstoff wird in das Zylindervolumen eingespritzt, wobei der zweite Kraftstoff ein verdichtet-brennbarer Kraftstoff ist. Das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff werden in dem Zylindervolumen 18 dergestalt vorvermischt, dass die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zunimmt. Auf diese Weise expandieren das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff in das Zylindervolumen 18. Der zweite Kraftstoff wird mittels Verdichtung im Wesentlichen gleichzeitig gezündet.
In einer Ausführungsform ist das erste Gemisch (d. h., unverdichtet-brennbarer Kraftstoff und Luft) nach dem Eintritt in das Zylindervolumen 18 im Wesentlichen mager. Ebenso kann das Vorgemisch nach der Vorvermischung und unmittelbar vor der Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs im Wesentlichen in einer Ausführungsform mager sein. In einer Ausführungsform ist der Grad oder der Betrag der Magerkeit des Vorgemisches über dem Zylindervolumen 18 nicht gleichmäßig. Beispielsweise können in dem mittigen Abschnitt des Zylindervolumens 18 angrenzend an den Injektor 24, 26 Stellen des Vorgemisches weniger mager als das Vorgemisch in dem Abschnitt distal von den Stellen des Injektors 24, 26 (z. B. am Umfang des Zylinders) sein. Mit anderen Worten, das Vorgemisch ist an den von den Injektoren 24, 26 am weitesten entfernten Stellen magerer.
In einer Ausführungsform wird der zweite Kraftstoff 62 (z. B. Diesel) an mehreren Zündstellen 68 (siehe z. B. 2C) in dem Zylindervolumen 18 im Wesentlichen gleichzeitig gezündet. Als Folge der Selbstentzündung des zweiten Kraftstoffs 62 an den mehreren Zündstellen 68 wird der erste Kraftstoff in dem Vorgemisch ebenso durch den benachbarten gezündeten zweiten Kraftstoff 62 gezündet.
In einer Ausführungsform kann das Vorgemisch in dem Zylindervolumen 18 im Wesentlichen homogen sein. Ebenso kann in einer weiteren Ausführungsform das Vorgemisch eine erhöhte Homogenität über dem ersten Gemisch und dem in das Zylindervolumen eintretenden zweiten Kraftstoff, aber eine geringere als eine im Wesentlichen über das gesamte Zylindervolumen 18 homogene haben.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren den Schritt einer Einspritzung eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 in ein Zylindervolumen 18, das einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff 60 und ein Oxidationsmittel enthält und dann einer Verzögerung eines Starts der Verbrennung wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach dem Ende der Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs 62 aufweisen. Auf diese Weise wird die Vorvermischung der wenigstens zwei Kraftstoffe geleistet, um dadurch die Homogenität vor der Verbrennung zu erhöhen.
In einer weiteren Ausführungsform kann jedes der hierin angewendeten Verfahren den Start der Verbrennung in dem Zylindervolumen durch Verwendung von einem oder mehr von Nachstehendem verzögern: Erhöhen der Abgasrückführung, Erhöhen des Verdünnungsmittels, Erhöhen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, Reduzieren der Sammelleitunglufttemperatur, Vorverschieben des Einspritzzeitpunktes, Einspritzen von Wasser, Reduzieren einer Menge des verdichtetet-brennbaren Kraftstoffs, Reduzieren des geometrischen Verdichtungsverhältnisses, Reduzieren der effektiven Verdichtung unter Verwendung einer variablen Ventilzeitsteuerung und dergleichen.
Daher weist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren die Schritte auf: Einbringen eines einen ersten Kraftstoff und Luft aufweisenden ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Einbringen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Vermischen des ersten Gemisches und des zweiten Kraftstoffs in dem Zylindervolumen dergestalt, dass das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 in dem Zylindervolumen haben; und Ausführen einer Verdichtungsbewegung eines Kolbens in dem Zylindervolumen, um dadurch eine Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und eines Oxidationsmittels in ein Zylindervolumen; und Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und des Oxidationsmittels für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor der Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Verbrennen einer ersten Gemischkomponente in einem ersten Abschnitt eines Volumens und einem zweiten Abschnitt des Volumens zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Zeitpunkt, wobei der erste Abschnitt in einem Mittenbereich des Volumens angeordnet ist und der zweite Abschnitt radial außerhalb von dem ersten Abschnitt angeordnet ist; und Zünden der zweiten Gemischkomponente in Reaktion auf die Verbrennung der ersten Komponente dergestalt, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt eine Flammenfront haben, die aufeinander zu wandern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Einbringen eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei das erste Gemisch einen ersten Kraftstoff und Luft aufweist, wovon der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Vorvermischen des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches in dem Zylindervolumen, um dadurch die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zu erhöhen; und im Wesentlichen gleichzeitiges Zünden des zweiten Kraftstoffs mittels Verdichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren die Schritte auf: Einspritzen eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in ein Zylindervolumen, wobei das Zylindervolumen einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und ein Oxidationsmittel enthält; und Verzögern eines Starts der Verbrennung um wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach einem Ende der Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in das Zylindervolumen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein System einen Motor; einen in dem Motor definierten Zylinder, um dadurch ein Zylindervolumen zu definieren; und eine Steuerung auf, die zum Einspritzen eines ersten Kraftstoffgemisches in das Zylindervolumen und zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs zum Vermischen mit dem ersten Kraftstoffgemisch in einem Bereich von ca. 25 bis ca. 90 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes betrieben werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einbringen eines einen ersten Kraftstoff und Luft aufweisenden ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Einbringen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Mischen des ersten Gemisches und des zweiten Kraftstoffs in dem Zylindervolumen dergestalt, dass das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 in dem Zylindervolumen haben; und eine Einrichtung zum Ausführen einer Verdichtungsbewegung eines Kolbens in dem Zylindervolumen auf, um dadurch eine Verdichtungsverbrennung in dem zweiten Kraftstoff auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und eines Oxidationsmittels in ein Zylindervolumen; und eine Einrichtung zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und des Oxidationsmittels für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor der Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Verbrennen einer ersten Gemischkomponente in einem ersten Abschnitt eines Volumens und einem zweiten Abschnitt des Volumens zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Zeitpunkt, wobei der erste Abschnitt in einem Mittenbereich des Volumens angeordnet ist und der zweite Abschnitt radial außerhalb von dem ersten Abschnitt angeordnet ist; und eine Einrichtung zum Zünden der zweiten Gemischkomponente in Reaktion auf die Verbrennung der ersten Komponente dergestalt auf, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt eine Flammenfront haben, die aufeinander zu wandern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einbringen eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei das erste Gemisch einen ersten Kraftstoff und Luft aufweist, wovon der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Vorvermischen des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches in dem Zylindervolumen, um dadurch die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zu erhöhen; und eine Einrichtung auf, um im Wesentlichen gleichzeitiges den zweiten Kraftstoff mittels Verdichtung zu zünden,
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren eine Einrichtung zum Einspritzen eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in ein Zylindervolumen, wobei das Zylindervolumen einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und ein Oxidationsmittel enthält; und eine Einrichtung zum Verzögern eines Starts der Verbrennung um wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach einem Ende der Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in das Zylindervolumen auf.
Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben und es ist erkennbar, das Äquivalente, Alternativen und Modifikationen neben den ausdrücklich festgestellten innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Claims

Verfahren, mit den Schritten: Einbringen eines einen ersten Kraftstoff und Luft aufweisenden ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Einbringen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Vermischen des ersten Gemisches und des zweiten Kraftstoffs in dem Zylindervolumen dergestalt, dass das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 in dem Zylindervolumen haben; und Ausführen einer Verdichtungsbewegung eines Kolbens in dem Zylindervolumen, um dadurch eine Verdichtungsverbrennung des zweiten Kraftstoffs auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Kraftstoff Diesel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einbringung in eines zweiten Kraftstoffs das Zylindervolumen den Schritt einer Einspritzung in das Zylindervolumen aufweist, wenn eine entsprechende Kolbenposition in einem Bereich von ca. 25 bis ca. 90 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt einer Verbrennung des zweiten Kraftstoffs über das gesamte Zylindervolumen hinweg, und um dadurch das erste Gemisch dergestalt zu zünden, dass ein an einem mittigen Abschnitt des Zylindervolumens angeordneter erster Abschnitt des ersten Gemisches im Wesentlichen gleichzeitig wie ein bei einem äußeren Bereich des Zylindervolumens angeordneter zweiter Abschnitt des ersten Gemisches gezündet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Steuerung einer Menge des in das Zylindervolumen eintretenden zweiten Kraftstoffs, und um dadurch Klopfen zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Steuerung eines Zeitpunktes des in das Zylindervolumen eintretenden zweiten Kraftstoffs, und um dadurch wenigstens eines von einer Intensität eines Verbrennungsvorgangs und einem Phasenverlauf des Verbrennungsvorgangs zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Steuerung eines Zeitpunktes des in das Zylindervolumen eintretenden zweiten Kraftstoffs, und um dadurch einen Verbrennungsvorgang in dem Zylindervolumen zu verzögern.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Steuerung eines Zeitpunktes des in das Zylindervolumen eintretenden zweiten Kraftstoffs, und um dadurch einen Verbrennungsvorgang in dem Zylindervolumen nach vorne zu schieben.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt einer Verdampfung wenigstens eines Teils des zweiten Kraftstoffs, bevor der Kolben eine obere Totpunktposition erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Verdampfung des zweiten gesamten Kraftstoffs, bevor der Verbrennungsvorgang beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Kraftstoff Erdgas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Kraftstoff eines von Ethanol, Benzin, Synthesegas, Biogas, Ammoniak, Deponiegas, Butanol, Methanol, Methan, Wasserstoff, Industrieprozessgas und Kombinationen davon aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 ferner mit dem Schritt einer Vorvermischung des ersten Gemisches in einer Einlasssammelleitung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt einer Einbringung eines zweiten Kraftstoffs in ein Zylindervolumen ferner den Schritt einer Einspritzung von Diesel in einem Profil aufweist, wobei das Profil schmaler als eine Breite des Zylinders ist.
Verfahren nach Anspruch 1 ferner mit dem Schritt einer Verdünnung des ersten Gemisches.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verdünnungsmittel eines von Abgas, Wasser, Stickstoff, Kohlendioxid, Argon, Helium und Kombinationen davon aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 ferner mit dem Schritt einer Verzögerung des Starts einer Verbrennung durch wenigstens eines von Erhöhen der Abgasrückführung, Erhöhen des Verdünnungsmittels, Erhöhen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, Reduzieren der Sammelleitungslufttemperatur, Vorverschieben des Einspritzzeitpunktes, Einspritzen von Wasser, Reduzieren einer Menge des zweiten Kraftstoffs, Reduzieren des geometrischen Verdichtungsverhältnisses und Reduzieren einer effektiven Verdichtung unter Verwendung einer variablen Ventilzeitsteuerung.
Verfahren mit den Schritten: Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und eines Oxidationsmittels in ein Zylindervolumen; und Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und des Oxidationsmittels für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor einer Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Vermischung länger als ca. 300 Mikrosekunden dauert.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Vermischung länger als ca. 325 Mikrosekunden dauert.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner mit dem Schritt einer Steuerung des Zeitpunktes der Einbringung in Bezug auf den oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner mit dem Schritt einer Steuerung eines Verhältnisses des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs in Bezug auf den verdichtet-brennbaren Kraftstoff.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner mit dem Schritt einer Steuerung einer Menge des Oxidationsmittels.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt der Steuerung wenigstens eines von einer Steuerung einer Luftkomponente, einer Minzufügung eines Abgases und einer Hinzufügung eines Verdünnungsmittels aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner mit dem Schritt einer Verzögerung eines Starts einer Verbrennung durch wenigstens eines von Erhöhen der Abgasrückführung, Erhöhen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, Reduzieren der Sammelleitungslufttemperatur, Vorverschieben des Einspritzzeitpunktes, Einspritzen von Wasser, Reduzieren einer Menge des zweiten Kraftstoffs, Reduzieren des geometrischen Verdichtungsverhältnisses und Reduzieren einer effektiven Verdichtung unter Verwendung einer variablen Ventilzeitsteuerung.
Verfahren mit den Schritten: Verbrennen einer ersten Gemischkomponente in einem ersten Abschnitt eines Volumens und einem zweiten Abschnitt des Volumens zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Zeitpunkt, wobei der erste Abschnitt in einem mittigen Bereich de Volumens angeordnet ist und der zweite Abschnitt radial außerhalb von dem ersten Abschnitt angeordnet ist; und Zünden der zweiten Gemischkomponente in Reaktion auf die Verbrennung der ersten Komponente dergestalt, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt eine Flammenfront haben, die aufeinander zu wandern.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei sich die Flammenfront nicht von einer Einspritzstelle der ersten Komponente aus nach außen ausbreitet.
Verfahren mit den Schritten: Einbringen eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei das erste Gemisch einen ersten Kraftstoff und Luft aufweist und der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; Vorvermischen des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches in dem Zylindervolumen, um dadurch die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zu erhöhen; und im Wesentlichen gleichzeitiges Zünden des zweiten Kraftstoffs mittels Verdichtung.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das erste Gemisch im Wesentlichen mager ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Vorgemisch des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches im Wesentlichen mager ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt der Zündung ferner die Zündung des zweiten Kraftstoffs an mehreren Zündungsstellen in dem Zylindervolumen im Wesentlichen gleichzeitig aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der erste Kraftstoff und Luft im Wesentlichen homogen in dem Zylindervolumen sind.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei ein Magerheitswert des Vorgemisches über dem Zylindervolumen nach der Zündung nicht gleichmäßig ist.
Verfahren nach Anspruch 28, ferner mit dem Schritt einer Verzögerung eines Starts einer Verbrennung durch wenigstens eines von Erhöhen der Abgasrückführung, Erhöhen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, Reduzieren der Sammelleitungslufttemperatur, Vorverschieben des Einspritzzeitpunktes, Einspritzen von Wasser, Reduzieren einer Menge des zweiten Kraftstoffs, Reduzieren des geometrischen Verdichtungsverhältnisses und Reduzieren einer effektiven Verdichtung unter Verwendung einer variablen Ventilzeitsteuerung.
Verfahren mit den Schritten: Einspritzen eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in ein Zylindervolumen, wobei das Zylindervolumen einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und ein Oxidationsmittel enthält; und Verzögern eines Starts der Verbrennung, um wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach einer Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in das Zylindervolumen.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Verzögerung eines Starts einer Verbrennung wenigstens teilweise durch wenigstens eines von Erhöhen der Abgasrückführung, Erhöhen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, Reduzieren der Sammelleitungslufttemperatur, Vorverschieben des Einspritzzeitpunktes, Einspritzen von Wasser, Reduzieren einer Menge des zweiten Kraftstoffs, Reduzieren des geometrischen Verdichtungsverhältnisses und Reduzieren einer effektiven Verdichtung unter Verwendung einer variablen Ventilzeitsteuerung erfolgt.
System, aufweisend: einen Motor; einen in dem Motor angeordneten Zylinder, um dadurch ein Zylindervolumen zu definieren; und eine Steuerung, die zum Einspritzen eines ersten Kraftstoffgemisches in das Zylindervolumen und zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs zum Vermischen mit dem ersten Kraftstoffgemisch in einem Bereich von ca. 25 bis ca. 90 Grad vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstaktes betrieben werden kann.
Verfahren, aufweisend: eine Einrichtung, um ein einen ersten Kraftstoff und Luft aufweisendes erstes Gemisch in ein Zylindervolumen einzubringen, wobei der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Einbringen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Vermischen des ersten Gemisches und des zweiten Kraftstoffs in dem Zylindervolumen dergestalt, dass das erste Gemisch und der zweite Kraftstoff einen Homogenitätsfaktor von wenigstens ca. 0,5 in dem Zylindervolumen haben; und eine Einrichtung zum Verdichten eines Zylinders in dem Zylindervolumen, um dadurch eine Kompressionsverbrennung des zweiten Kraftstoffs zu bewirken.
Verfahren, aufweisend: eine Einrichtung zum Einbringen eines unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und eines Oxidationsmittels in ein Zylindervolumen; und eine Einrichtung zum Vermischen des unverdichtet-brennbaren Kraftstoffs, des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs und des Oxidationsmittels für länger als ca. 275 Mikrosekunden vor der Verdichtungsverbrennung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs.
Verfahren, aufweisend; eine Einrichtung zum Verbrennen einer ersten Gemischkomponente in einem ersten Abschnitt eines Volumens und einem zweiten Abschnitt des Volumens zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Zeitpunkt, wobei der erste Abschnitt in einem Mittenbereich des Volumens angeordnet ist und der zweite Abschnitt radial außerhalb von dem ersten Abschnitt angeordnet ist, und eine Einrichtung zum Zünden der zweiten Gemischkomponente in Reaktion auf die Verbrennung der ersten Komponente dergestalt auf, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt eine Flammenfront haben, die aufeinander zu wandern.
Verfahren, aufweisend: eine Einrichtung zum Einbringen eines ersten Gemisches in ein Zylindervolumen, wobei das erste Gemisch einen ersten Kraftstoff und Luft aufweist und der erste Kraftstoff einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in das Zylindervolumen, wobei der zweite Kraftstoff einen verdichtet-brennbaren Kraftstoff aufweist; eine Einrichtung zum Vorvermischen des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches in dem Zylindervolumen, um dadurch die Homogenität des zweiten Kraftstoffs und des ersten Gemisches zu erhöhen; und eine Einrichtung, um im Wesentlichen gleichzeitig den zweiten Kraftstoff mittels Verdichtung zu zünden.
Verfahren, aufweisend: eine Einrichtung zum Einspritzen eines verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in ein Zylindervolumen, wobei das Zylindervolumen einen unverdichtet-brennbaren Kraftstoff und ein Oxidationsmittel enthält; und eine Einrichtung zum Verzögern eines Starts der Verbrennung um wenigstens ca. 275 Mikrosekunden nach einem Ende der Einspritzung des verdichtet-brennbaren Kraftstoffs in das Zylindervolumen.