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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Dual-Brennstoff-Motor (siehe beispielsweise
US-A 4 831 993) und insbesondere auf einen Dual-Brennstoff-Motor,
der Ventilschmiermittel als Vorbrennstoff verwendet.
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Hintergrund
der Erfindung
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Erdgas
hat verschiedene Vorteile gegenüber anderen
Kohlenwasserstoff-Brennstoffen,
die in Verbrennungsmotoren verbrannt werden. Beispielsweise ist
Erdgas billiger im Vergleich zu anderen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen.
Darüber
hinaus verbrennt beispielsweise Erdgas während des Betriebs des Verbrennungsmotors
reiner im Vergleich zu anderen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen. Durch eine reinere Verbrennung
wird eine verringerte Menge von Verbrennungsnebenprodukten, wie
beispielsweise Kohlenmonoxid, Stickoxid oder Kohlenwasserstoffe
in die Umgebung während
des Betriebs des Verbrennungsmotors ausgelassen. Weil zusätzlich die
Schmiermittel des Verbrennungsmotors mit Verbrennungsnebenprodukten über eine
Zeitperiode verunreinigt werden, hat die Erzeugung einer verringerten
Menge von Verbrennungsnebenprodukten eine geringere Verunreinigung
der Schmiermittel über
die Zeitperiode zur Folge, wodurch die Nutzungslebensdauer der Schmiermittel
ver größert wird.
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Eine
Art eines Verbrennungsmotors ist ein Dieselmotor. Dieselmotoren
verbrennen Brennstoff durch Kompression einer Mischung aus Luft
und Brennstoff bis zu einem Punkt, wo der Brennstoff durch Wärme gezündet wird,
die aus einer solchen Kompression resultiert. Wenn das Erdgas als
Brennstoff in einem Dieselmotor verwendet wird, zündet das
Erdgas nicht leicht, wenn es komprimiert wird. Um dieses Problem
zu überwinden
wird eine Zündungsquelle
vorgesehen, um das Erdgas zu zünden. Die
Zündungsquelle
kann durch eine Zündkerze
vorgesehen werden, und zwar ähnlich
jenen, die in Funken gezündeten
Motoren verwendet werden. In gewissen Arten von Dieselmotoren (beispielsweise
in Dual-Brennstoff-Motoren) wird jedoch die Zündungsquelle vorgesehen durch
Einspritzung einer kleinen Menge von Dieselbrennstoff mit einer
Vorbrennstoff Einspritzvorrichtung in die Mischung aus Luft und Erdgas.
Wenn die Mischung aus Luft, Erdgas und Dieselbrennstoff komprimiert
wird, zündet
der Dieselbrennstoff, was wiederum das Erdgas zündet.
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Bei
größeren Arten
von Dieselmotoren ist es üblich,
die Einlassventile der Brennkammern zu schmieren. Eine solche Schmierung
vergrößert die Lebensdauer
des Dieselmotors. In dieser Hinsicht würde ein typisches Schmierungssystem
eine Öleinspritzvorrichtung
aufweisen, die positioniert ist, um eine kleine Menge von Schmieröl in eine
Einlasssammelleitung des Dieselmotors zu leiten. Während eines
Einlasshubes des Motors wird das Schmieröl von der Einlasssammelleitung
zur Brennkammer durch das Einlassventil geleitet. Wenn entsprechend
das Schmieröl
durch das Einlassventil geleitet wird, wird Schmieröl auf den
Komponenten des Einlassventils abgelagert, wie beispielsweise auf
dem Ventilglied.
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Es
hat Fälle
gegeben, wo während
des Betriebes eines Dual-Brennstoff-Dieselmotors, der ein Schmiersystem
für das
Einlassventil aufweist, der Dieselmotor weiter Erdgas auch nach
dem Versagen der Vorbrennstoff Einspritzvorrichtung verbrennt. Eine
Erklärung
der fortgesetzten Verbrennung des Erdgases ist, dass der Fluss des
Schmieröls,
der von dem Schmierungssystem vorgesehen wird, der schließlich in
die Brennkammer geleitet wird, als eine Zündungsquelle für das Erdgas
wirkt. Insbesondere wenn das Schmieröl innerhalb der Brennkammer komprimiert
wird, zündet
das Schmieröl,
um das Erdgas in einer Weise zu zünden, wie es bei Diesel-Vorbrennstoff üblich ist.
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Vorbrennstoffeinspritzvorrichtungen,
die verwendet werden, um Vorbrennstoff direkt in die Brennkammer
einzuspritzen, sind relativ teuer im Vergleich zu anderen Brennstoffeinspritzvorrichtungen,
die Vorbrennstoff nicht direkt in die Brennkammer einspritzen. Dies
ist der Fall, da die ersteren Brennstoffeinspritzvorrichtungen speziell
konstruiert werden müssen,
um der Temperatur und dem Druck zu widerstehen, die mit der Verbrennung
assoziiert sind. Somit ist es wünschenswert,
die Notwendigkeit dieser speziell konstruierten Brennstoffeinspritzvorrichtungen
zu eliminieren.
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Was
daher benötigt
wird, ist ein Dual-Brennstoff-Dieselmotor mit einer Einspritzvorrichtung
für einen
einzigen Brennstoff, der Schmierbrennstofföl einspritzt, welches (i) dahingehend
wirkt, dass es das Einlassventil der Brennkammer schmiert, genauso wie
es (ii) als eine Zündungsquelle
für das
Erdgas innerhalb der Brennkammer wirkt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung ist eine Motoranordnung vorgesehen, die ein
Luftraumglied mit einer Einlassöffnung
und einer Auslassöffnung
aufweist, die darin definiert sind. Die Motoranordnung weist weiter
eine Luftquelle in Strömungsmittelverbindung
mit der Einlassöffnung
auf. Die Motoranordnung weist noch weiterhin eine Brennstoffverbrennungsanordnung
mit einem Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder
auf, weiter einen Motorkopf, der an dem Motorblock befestigt ist
und einen darin definierten Einlassanschluss hat, und einen Kolben,
der sich innerhalb des Kolbenzylinders hin- und herbewegt. Der Kolben,
der Kolbenzylinder und der Motorkopf arbeiten zusammen, um eine
Brennkammer zu definieren. Die Motoranordnung weist weiterhin eine
Einlassleitung auf, die zwischen der Auslassöffnung und dem Einlassanschluss
angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Luftraumglied und der Brennkammer vorzusehen. Die Einlassleitung
hat eine darin definierte Ölöffnung.
Die Motoranordnung weist weiterhin eine Quelle für gasförmigen Brennstoff in Strömungsmittelverbindung
mit der Einlassleitung auf, und ein Versorgungsventil für gasförmigen Brennstoff,
welches die Menge des gasförmigen
Brennstoffes steuert, der von der Quelle für gasförmigen Brennstoff zu der Einlassleitung
geleitet wird. Die Motoranordnung weist noch weiterhin eine Öleinlasseinspritzvorrichtung
auf, die betreibbar ist, um Schmieröl durch die Ölöffnung einzuspritzen,
und ein Einlassventil, welches zwischen einer offenen Position und
einer geschlossenen Position positionierbar ist. Das Einlassventil
ermöglicht
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Einlassanschluss und der Brennkammer, wenn das Einlassventil
in der offenen Position positioniert ist. Das Einlassventil verhindert
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Einlassanschluss und der Brennkammer, wenn das Einlassventil
in der geschlossenen Position positioniert ist. Das Schmieröl schmiert
das Einlassventil, wenn das Schmieröl sich von der Einlassleitung
zur Brennkammer während
eines Einlasshubes der Motoranordnung bewegt und verbrennt, so dass
es eine Mischung aus gasförmigen
Brennstoff und Luft in der Brennkammer während eines Kompressionshubes der
Motoranordnung zündet.
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Gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Motoranordnung
vorgesehen. Die Motoranordnung weist ein Luftraumglied mit einer
darin definierten Auslassöffnung
auf, weiter eine Brennstoffverbrennungsanordnung, die einen Motorblock
mit einem darin definierten Kolbenzylinder aufweist, einen Motorkopf,
der an dem Motorblock befestigt ist und einen darin definierten
Einlassanschluss besitzt, und einen Kolben, der sich innerhalb des
Kolbenzylinders hin- und herbewegt. Der Kolben, der Kolbenzylinder
und der Motorkopf arbeiten zusammen, um eine Brennkammer zu definieren.
Die Motoranordnung weist weiter eine Einlassleitung auf, die zwischen
der Auslassöffnung
und dem Einlassanschluss angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen
dem Luftraumglied und der Brennkammer vorzusehen. Die Einlassleitung
hat eine darin definierte Ölöffnung.
Die Motoranordnung weist weiter ein Versorgungsventil für gasförmigen Brennstoff
auf, welches betreibbar ist, um gasförmigen Brennstoff von einer
Quelle für
gasförmigen
Brennstoff zu der Einlassleitung zu leiten. Die Motoranordnung weist noch
weiterhin eine Ölanschlusseinspritzvorrichtung auf,
die betreibbar ist, um Schmieröl
durch die Ölöffnung einzuspritzen,
und ein Einlassventil, welches zwischen einer offenen Position und
einer geschlossenen Position zu positionieren ist. Das Einlassventil ermöglicht eine
Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Einlassanschluss und der Brennkammer, wenn es in der
offenen Position positioniert ist. Das Einlassventil verhindert
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Einlassanschluss und der Brennkammer, wenn der Einlassanschluss
in der geschlossenen Position positioniert ist. Das Verfahren weist
den Schritt auf, gasförmigen
Brennstoff durch das Luftraumglied zu leiten, weiter durch die Einlassleitung
und in die Brennkammer und zwar während eines Einlasshubes der
Motoranordnung. Das Verfahren weist weiter den Schritt auf, Schmieröl mit der Ölanschlusseinspritzvorrichtung
durch die Ölöffnung der
Einlassleitung einzuspritzen. Das Verfahren weist noch weiterhin
den Schritt auf, das Schmieröl
von der Einlassleitung zur Brennkammer während des Einlasshubes der
Motoranordnung zu leiten, wodurch das Schmieröl das Einlassventil während des
Schrittes der Einleitung schmiert. Das Verfahren weist noch weiterhin
den Schritt auf, das Schmieröl
in der Brennkammer zu verbrennen, um den gasförmigen Brennstoff während eines
Kompressionshubes der Motoranordnung zu zünden.
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Gemäß eines
dritten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung ist eine Motoranordnung vorgesehen, die ein
Luftraumglied mit einer Einlassöffnung,
mit einer ersten Auslassöffnung
und einer zweiten Auslassöffnung
aufweist, die darin definiert sind, und wobei Luft in Strömungsmittelverbindung mit
der Einlassöffnung
ist. Die Motoranordnung weist weiterhin einen Motorblock mit einem
ersten Kolbenzylinder und einem zweiten Kolbenzylinder auf, die darin
definiert sind, weiter mit einem ersten Motorkopf, der an dem Motorblock
gesichert ist und einen darin definierten ersten Einlassanschluss
besitzt, und einen zweiten Motorkopf, der an dem Motorblock befestigt
ist und einen darin definierten zweiten Einlassanschluss besitzt.
Die Motoranordnung weist noch weiterhin einen ersten Kolben auf,
der sich in dem ersten Kolbenzylinder hin- und herbewegt, wobei
der erste Kolben, der erste Kolbenzylinder und der erste Motorblock
zusammen arbeiten, um eine erste Brennkammer zu definieren, und
einen zweiten Kolben, der sich innerhalb des zweiten Kolbenzylinders hin-
und herbewegt, wobei der zweite Kolben, der zweite Zylinder und
der zweite Motorkopf zusammen arbeiten, um eine zweite Brennkammer
zu definieren. Die Motoranordnung weist noch weiterhin eine erste
Einlassleitung auf, die zwischen der ersten Auslassöffnung und
dem ersten Einlassanschluss angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Luftraumglied und der ersten Brennkammer vorzusehen.
Die erste Einlassleitung hat dabei eine darin definierte erste Ölöffnung.
Die Motoranordnung weist noch weiterhin eine zweite Einlassleitung auf,
die zwischen der zweiten Auslassöffnung
und dem zweiten Einlassanschluss angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Luftraumglied und der zweiten Brennkammer vorzusehen.
Die zweite Einlassleitung hat dabei eine darin definierte zweite Ölöffnung.
Die Motoranordnung weist weiterhin eine Quelle für gasförmigen Brennstoff in Strömungsmittelverbindung
mit der ersten Einlassleitung und der zweiten Einlassleitung auf, weiter
ein erstes Versorgungsventil für
gasförmigen Brennstoff,
welches die Menge des gasförmigen Brennstoffes
steuert, der von der Quelle für
gasförmigen
Brennstoff zu der ersten Einlassleitung geleitet wird, und ein zweites
Versorgungsventil für
gasförmigen
Brennstoff, welches die Menge des gasförmigen Brennstoffes steuert,
der von der Quelle für
gasförmigen
Brennstoff zu der zweiten Einlassleitung geleitet wird. Die Motoranordnung
weist noch weiterhin eine erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung
auf, die betreibbar ist, um Schmieröl durch die erste Ölöffnung einzuspritzen,
und eine zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung,
die betreibbar ist, um Schmieröl
durch die zweite Ölöffnung einzuspritzen.
Die Motoranordnung weist noch weiterhin ein erstes Einlassventil auf,
welches zwischen einer offenen Position des ersten Einlassventils
und einer geschlossenen Position des ersten Einlassventils positionierbar
ist. Das erste Einlassventil ermöglicht
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem ersten Einlassanschluss und der ersten Brennkammer,
wenn das erste Einlassventil in der offenen Position des ersten
Einlassventils positioniert ist. Das erste Einlassventil verhindert
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem ersten Einlassanschluss und der ersten Brennkammer,
wenn das erste Einlassventil in der geschlossenen Position des ersten
Einlassventil positioniert ist. Die Motoranordnung weist noch weiterhin
ein zweites Einlassventil auf, welches zwischen einer offenen Position
des zweiten Einlassventils und einer geschlossenen Positi on des
zweiten Einlassventils positionierbar ist. Das zweite Einlassventil
ermöglicht eine
Strömungsmittelverbindung
zwischen dem zweiten Einlassanschluss und der zweiten Brennkammer,
wenn das zweite Einlassventil in der offenen Position des zweiten
Einlassventils positioniert ist. Das zweite Einlassventil verhindert
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem zweiten Einlassanschluss und der zweiten Brennkammer,
wenn das zweite Einlassventil in der geschlossenen Position des
zweiten Einlassventils positioniert ist. Das Schmieröl schmiert
das erste Einlassventil, wenn das Schmieröl von der ersten Einlassleitung
zur ersten Brennkammer während
eines Einlasshubes des ersten Kolbens läuft, und verbrennt, um eine
erste Mischung aus gasförmigem
Brennstoff und Luft in der ersten Brennkammer während eines Kompressionshubes
des ersten Kolbens zu zünden.
Das Schmieröl schmiert
das zweite Einlassventil wenn das Schmieröl von der zweiten Einlassleitung
zur zweiten Brennkammer während
eines Einlasshubes des zweiten Kolbens läuft, und verbrennt, um eine
zweite Mischung aus gasförmigem
Brennstoff und Luft in der zweiten Brennkammer während eines Kompressionshubes
des zweiten Kolbens zu zünden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise im Querschnitt gezeigte, teilweise schematische Ansicht
eines Dual-Brennstoff-Motors, der die Merkmale der vorliegenden
Erfindung verkörpert.
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Bester Weg
zur Ausführung
der Erfindung
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Während an
der Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen
vorgenommen werden können,
ist ein spezielles Ausführungsbeispiel
davon in den Zeichnungen gezeigt worden und wird hier im Detail
beschrieben. Es sei jedoch bemerkt, dass nicht die Absicht besteht,
die Erfindung auf die spezielle offenbarte Form einzuschränken, sondern
dass im Gegenteil die Erfindung alle Modifikationen, äquivalente
Ausführungen
und Alternativen abdecken sollen, die in den Kern und Umfang der
Erfindung fallen, wie er von den beigefügten Ansprüchen definiert wird.
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Mit
Bezug auf 1 ist eine Motoranordnung 10 gezeigt.
Die Motoranordnung 10 weist ein Luftraumglied 12 und
eine Luftquelle 14 auf. Das Luftraumglied 12 hat
eine Einlassöffnung 16,
eine erste Auslassöffnung 13 und
eine zweite Auslassöffnung 15,
die darin definiert sind. Die Luftquelle 14 liefert Luft
zur Einlassöffnung 16.
Die Luft von der Luftquelle 14 läuft in eine Luftraumkammer 24,
die in dem Luftraumglied 12 definiert ist, und zwar über die
Einlassöffnung 16.
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Die
Motoranordnung 10 weist weiterhin eine erste Brennstoffverbrennungsanordnung
oder eine erste Zylinderanordnung 26 auf. Die Zylinderanordnung 26 weist
einen Block 28 mit einem darin definierten ersten Kolbenzylinder 30 auf.
Ein erster Motorkopf 32 ist an dem Block 28 befestigt.
Der erste Motorkopf 32 hat einen ersten Einlassanschluss 34, einen
ersten Auslassanschluss 36 und einen ersten Zündkerzenanschluss 37,
die darin definiert sind. Eine erste Einlassleitung 38 bringt
den ersten Einlassanschluss 34 in Strömungsmittelverbindung mit der ersten
Auslassöffnung 13 des
Luftraumgliedes 12. Eine erste Auslassleitung 52 bringt
den ersten Auslassanschluss 36 in Strömungsmittelverbindung mit einer
ersten Auslassleitung 54. Eine Zündkerze 39 ist innerhalb
der ersten Zündkerzenöffnung 37 positioniert.
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Die
Motoranordnung 10 weist weiter einen ersten Kolben 40 auf,
der sich in dem ersten Kolbenzylinder 30 in der allgemeinen
Richtung der Pfeile 42 und 44 hin und der bewegt.
Wenn sich der erste Kolben 40 in der allgemeinen Richtung
des Pfeils 44 nach unten bewegt, und zwar von der in 1 gezeigten
Position, drückt
eine erste Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 41 auf eine
Kurbelwelle 50, um sie in der allgemeinen Richtung des
Pfeils 51 zu drehen.
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Wenn
darauf folgend die Kurbelwelle 50 sich weiter in der allgemeinen
Richtung des Pfeils 51 dreht, drückt die Kurbelwelle 50 auf
die erste Verbin dungsstange 41 und auf den ersten Kolben 40 in
der allgemeinen Richtung des Pfeils 42, um den ersten Kolben 40 in
die in 1 gezeigte Position zurückzubringen.
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Der
erste Kolben 40, der ersten Kolbenzylinder 30 und
der erste Motorkopf 32 arbeiten zusammen, um eine erste
Brennkammer 46 zu definieren. Insbesondere wenn der erste
Kolben 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 42 bewegt
wird, wird das Volumen der ersten Brennkammer 46 auf das
in 1 gezeigte Volumen verringert. Wenn andererseits
der erste Kolben 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 42 verschoben
wird, wird das Volumen der ersten Brennkammer 46 vergrössert. Die
Zündkerze 39 ist
betreibbar, um einen elektrischen Funken für die erste Brennkammer 46 vorzusehen.
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Die
Motoranordnung 10 weist weiter eine Quelle 18 für gasförmigen Brennstoff
in Strömungsmittelverbindung
mit der ersten Einlassleitung 38 auf. Ein erstes Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff
steuert die Menge des gasförmigen Brennstoffes,
wie beispielsweise Erdgas, in einer ersten Mischung aus Luft und
gasförmigem
Brennstoff, die zu der ersten Einlassleitung 38 geleitet
wird. Insbesondere bewegt sich das erste Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff
zwischen einer offenen Position, die gasförmigen Brennstoff in die erste
Einlassleitung 38 leitet, und einer geschlossenen Position,
die die Einleitung von gasförmigem
Brennstoff in die erste Einlassleitung 38 verhindert. Es
sei bemerkt, dass die Menge des gasförmigen Brennstoffes, der von
dem ersten Ventil 41 für
gasförmigen Brennstoff
eingeleitet wird, das Verhältnis
von Luft zu gasförmigem
Brennstoff steuert, oder das Luft-Brennstoff-Verhältnis, welches
in die erste Brennkammer 46 geleitet wird. Insbesondere
wenn es erwünscht
ist, eine magerere Mischung in die erste Brennkammer 46 einzuleiten
wird das erste Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff betätigt, um
weniger Brennstoff in die erste Einlassleitung 38 einzuleiten.
Wenn andererseits erwünscht
ist, eine fettere Mischung in die erste Brennkammer 46 einzuleiten,
wird das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff betätigt, um
mehr gasförmigen
Brennstoff in die erste Einlassleitung 38 einzuleiten.
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Ein
erstes Einlassventil 48 bringt selektiv die Luftraumkammer 24 in
Strömungsmittelverbindung mit
der ersten Brennkammer 46. Das erste Einlassventil 48 wird
in bekannter Weise durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle, durch
eine (nicht gezeigte) Druckstange und durch einen (nicht gezeigten)
Kipphebel betätigt,
die durch die Drehung der Kurbelwelle 50 angetrieben werden.
Wenn das erste Einlassventil 48 in der (nicht gezeigten)
offenen Position angeordnet wird, werden Luft und gasförmiger Brennstoff
von der ersten Einlassleitung 38 in die erste Brennkammer 46 über den
ersten Einlassanschluss 34 geleitet. Wenn das erste Einlassventil 48 in
der (in 1 gezeigten) geschlossenen Position
angeordnet wird, wird verhindert, dass gasförmiger Brennstoff von der ersten
Einlassleitung 38 zur ersten Brennkammer 46 läuft, da
das erste Einlassventil 48 den Strömungsmittelfluss durch den
ersten Einlassanschluss 34 blockiert.
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Ein
erstes Auslassventil 56 bringt selektiv die erste Auslasssammelleitung 54 in
Strömungsmittelverbindung
mit der ersten Brennkammer 46. Das erste Auslassventil 56 wird
in bekannter Weise durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle, durch
eine (nicht gezeigte) Druckstange und durch einen (nicht gezeigten)
Kipphebel betätigt,
die alle durch die Drehung der Kurbelwelle 50 angetrieben
werden. Wenn das erste Auslassventil 56 in der (nicht gezeigten)
offenen Position angeordnet wird, werden Abgase von der ersten Brennkammer 46 zur
ersten Auslasssammelleitung 54 über einen Strömungsmittelpfad
geleitet, der den ersten Auslassanschluss 36 und die erste Auslassleitung 52 mit
einschließt.
Wenn das erste Auslassventil 56 in der geschlossenen Position
angeordnet wird (in 1 gezeigt), wird verhindert,
dass Abgase aus der ersten Brennkammer 46 zur Auslasssammelleitung 54 laufen,
da das erste Auslassventil 56 den Strömungsmittelfluss durch den
ersten Auslassanschluss 36 blockiert.
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Die
erste Einlassleitung 38 weist weiter eine Seitenwand 45 mit
einer ersten darin definierten Ölöffnung 43 auf.
Eine erste Ölanschlusseinspritzvorrich tung 58 ist
in der Nähe
der ersten Einlassleitung 38 positioniert. Insbesondere
wird eine (nicht gezeigte) Düse
der ersten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 durch
die erste Ölöffnung 43 aufgenommen,
so dass die erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 betreibbar
ist, um eine Menge von Schmieröl
in die erste Einlassleitung 38 einzuspritzen. Es sei bemerkt,
dass die Menge des Schmieröls
in die erste Brennkammer 46 eingeleitet wird, wenn das
erste Einlassventil 48 in der offenen Position positioniert ist.
Es sei weiter bemerkt, dass das Schmieröl um das erste Einlassventil 48 herumläuft, um
das erste Einlassventil 48 zu schmieren, wenn das Schmieröl in die
erste Brennkammer 46 geleitet wird.
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Die
Motoranordnung 10 weist weiterhin eine zweite Brennstoffverbrennungsanordnung
oder eine zweite Zylinderanordnung 66 auf. Die zweite Zylinderanordnung 66 weist
den Block 28 mit einem zweiten darin definierten Kolbenzylinder 70 auf.
Ein zweiter Motorkopf 72 ist an dem Block 28 befestigt.
Der zweite Motorkopf 72 hat einen zweiten Einlassanschluss 74,
einen zweiten Auslassanschluss 76 und einen zweiten Zündkerzenanschluss 77,
die darin definiert sind. Eine zweite Einlassleitung 78 bringt
den zweiten Einlassanschluss 74 in Strömungsmittelverbindung mit der
zweiten Auslassöffnung 15 des
Luftraumgliedes 12. Eine zweite Auslassleitung 92 bringt den
zweiten Auslassanschluss 76 in Strömungsmittelverbindung mit einer
zweiten Auslasssammelleitung 94. Eine Zündkerze 79 ist innerhalb
der zweiten Zündkerzenöffnung 77 positioniert.
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Die
Motoranordnung 10 weist weiterhin einen zweiten Kolben 80 auf,
der sich in dem zweiten Kolbenzylinder 70 in der allgemeinen
Richtung der Pfeile 82 und 84 hin- und herbewegt.
Wenn der zweite Kolben 80 sich in der allgemeinen Richtung
des Pfeils 84 nach unten bewegt, drückt eine zweite Verbindungsstange
bzw. Pleuelstange 81 die Kurbelwelle 50 in die
in 1 gezeigte Position, was die Kurbelwelle 50 in
der allgemeinen Richtung des Pfeils 51 dreht. Wenn darauf
folgend die Kurbelwelle 50 sich weiter in der allgemeinen
Richtung des Pfeils 51 dreht, drückt die Kurbelwelle 50 die
zweite Verbindungsstange 81 und den zweiten Kolben 80 in
die allgemeine Richtung des Pfeils 82.
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Der
zweite Kolben 80, der zweiten Kolbenzylinder 70 und
der zweiten Motorkopf 72 arbeiten zusammen, um eine zweite
Brennkammer 86 zu definieren. Insbesondere wenn der zweite
Kolben 80 in die allgemeine Richtung des Pfeils 82 vorgeschoben wird,
wird das Volumen der zweiten Brennkammer 86 verringert.
Wenn andererseits der zweite Kolben 80 in die allgemeine
Richtung des Pfeils 84 vorgeschoben wird, wird das Volumen
der zweiten Brennkammer 86 auf das Volumen gesteigert,
welches in 1 gezeigt ist. Die Zündkerze 79 ist
betreibbar, um einen elektrischen Funken für die zweite Brennkammer 86 zu
liefern.
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Die
Quelle 18 für
gasförmigen
Brennstoff ist auch in Strömungsmittelverbindung
mit der zweiten Einlassleitung 78. Ein zweites Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff
steuert die Menge des gasförmigen
Brennstoffes, der zu der zweiten Einlassleitung 38 geleitet
wird. Insbesondere bewegt das zweite Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff
sich zwischen einer offenen Position, die gasförmigen Brennstoff in die zweite
Einlassleitung 78 leitet, und einer geschlossenen Position,
die die Einleitung von gasförmigem
Brennstoff in die zweite Einlassleitung 78 verhindert.
Es sei bemerkt, dass die Menge des gasförmigen Brennstoffes in einer
zweiten Mischung aus Luft und gasförmigem Brennstoff, die durch
das zweite Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff eingeleitet
wird, das Verhältnis
von Luft zu gasförmigem
Brennstoff oder das Luft-Brennstoff-Verhältnis steuert, welches zu der
zweiten Brennkammer 86 geleitet wird. Insbesondere wenn erwünscht ist,
eine magere Mischung zu der zweiten Brennkammer 86 zu leiten,
wird das zweite Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff betätigt, um
weniger Brennstoff in die zweite Einlassleitung 78 zu leiten.
Wenn andererseits erwünscht
ist, eine fettere Mischung in die zweite Brennkammer 86 zu
leiten, wird das zweite Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff
betätigt,
um mehr gasförmigen Brennstoff
zu der zweiten Einlassleitung 78 zu leiten.
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Ein
zweites Einlassventil 88 bringt selektiv die Luftraumkammer 24 in
Strö mungsmittelverbindung
mit der zweiten Brennkammer 86. Das zweite Einlassventil 88 wird
in bekannter Weise durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle, durch
eine (nicht gezeigte) Druckstange und durch einen (nicht gezeigten)
Kipphebel betätigt,
die durch die Drehung der Kurbelwelle 50 angetrieben werden.
Wenn das zweite Einlassventil 88 in der (in 1 gezeigten)
Position angeordnet ist, werden Luft und gasförmiger Brennstoff von der zweiten
Einlassleitung 78 zur zweiten Brennkammer 86 über den
zweiten Einlassanschluss 74 geleitet. Wenn das zweite Einlassventil 88 in
der (nicht gezeigten) geschlossenen Position angeordnet wird, wird
verhindert, dass gasförmiger Brennstoff
von der zweiten Einlassleitung 78 zur zweiten Brennkammer 86 geleitet
wird, da das zweite Einlassventil 88 den Strömungsmittelfluss
durch den zweiten Einlassanschluss 74 blockiert.
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Ein
zweites Auslassventil 96 bringt selektiv die zweite Auslasssammelleitung 94 in
Strömungsmittelverbindung
mit der zweiten Brennkammer 86. Das zweite Auslassventil 96 wird
in bekannter Weise durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle, durch
eine (nicht gezeigte) Druckstange und durch einen (nicht gezeigten)
Kipphebel betätigt,
die alle durch die Drehung der Kurbelwelle 50 angetrieben
werden. Wenn das zweite Auslassventil 96 in der (nicht
gezeigten) offenen Position angeordnet ist, werden die Abgase von
der zweiten Brennkammer 86 zu der zweiten Auslasssammelleitung 94 über einen
Strömungsmittelpfad
geleitet, der den zweiten Auslassanschluss 76 und die zweite
Auslassleitung 92 mit einschließt. Wenn das zweite Auslassventil 96 in
der geschlossenen Position angeordnet wird (wie in 1 gezeigt) wird
verhindert, dass Abgase aus der zweiten Brennkammer 86 zur
zweiten Auslasssammelleitung 94 laufen, da das zweite Auslassventil 96 den
Strömungsmittelfluss
durch den zweiten Auslassanschluss 76 blockiert.
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Die
zweite Einlassleitung 78 weist weiter eine Seitenwand 85 mit
einer zweiten darin definierten Ölöffnung 83 auf.
Eine zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 ist
in der Nähe
der zweiten Einlassleitung 78 positioniert. Insbesondere
wird eine (nicht gezeigte) Düse
der zweiten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 durch
die zweite Ölöffnung 83 aufgenommen,
so dass die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 betreibbar
ist, um eine Menge von Schmieröl
in die zweite Einlassleitung 78 einzuspritzen. Es sei bemerkt,
dass die Menge des Schmieröls
zu der zweiten Brennkammer 86 geleitet wird, wenn das zweite
Einlassventil 88 in der offenen Position positioniert ist.
Es sei weiter bemerkt, dass das Schmieröl um das zweite Einlassventil 88 herumläuft, um
das zweite Einlassventil 88 zu schmieren, wenn das Schmieröl zu der
zweiten Brennkammer 86 geleitet wird.
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Die
Motoranordnung 10 weist auch ein Ölreservoir 100 auf.
Das Ölreservoir 100 speichert
eine Menge von Schmieröl,
die zu der ersten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 und
der zweiten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 geleitet
wird. Insbesondere zieht eine Ölpumpe 102 nicht
unter Druck gesetztes Schmieröl
von dem Ölreservoir 100 und
leitet unter Druck gesetztes Schmieröl zu der ersten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 und
der zweiten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 über die Ölleitung 104.
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Das
Schmieröl
wird auch verwendet, um andere Komponenten der Motoranordnung 10 zu schmieren.
Insbesondere wird das Schmieröl
verwendet, um Motorkomponenten in einem Kurbelgehäuse 106 zu
schmieren. Das Kurbelgehäuse 106 ist an
der Unterseite des Motorblocks 28 befestigt. Das Kurbelgehäuse 106 ist
wirksam, um die Kurbelwelle 50, die erste Verbindungsstange
bzw. Pleuelstange 41, den ersten Kolben 40, die
zweite Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 81, den zweiten
Kolben 80 und andere Komponenten der Motoranordnung 10 gegenüber der
Umgebung zu isolieren, die die Motoranordnung 10 umgibt.
Nicht unter Druck gesetztes Schmieröl wird von dem Ölreservoir 100 durch
die Ölpumpe 102 gezogen.
Die Ölpumpe 102 leitet
dann unter Druck gesetztes Schmieröl zu dem Kurbelgehäuse 106 über die Ölversorgungsleitung 110.
In dem Kurbelgehäuse 106 wird
das Schmieröl
dahingehend geleitet, dass es die Motorkomponenten schmiert, die
in dem Kurbelgehäuse 106 aufgenommen
sind. Übermäßiges Öl in dem
Kurbelgehäuse 106 wird
dann zu dem Ölreservoir 100 über die Ölauslassleitung 112 zurückgeleitet.
Dieses übermäßige Öl kann dann
(i) zu dem Kurbelgehäuse 106 zurückgeleitet
werden, um weiter die Motorkomponenten zu schmieren, die in dem
Kurbelgehäuse 106 aufgenommen
sind, oder (ii) zu der ersten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 oder
zu der zweiten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 geleitet
werden und darauf folgend mit dem gasförmigen Brennstoff in die erste
Brennkammer 46 bzw. in die zweite Brennkammer 86 geleitet
werden. Es sei bemerkt, dass das Schmieröl, welches in die erste Brennkammer 46 und in
die zweite Brennkammer 86 geleitet wird, während eines
unten beschriebenen Verbrennungsprozesses verbraucht wird.
-
Die
Motoranordnung 10 weist weiter ein erstes Motorsteuermodul 120 auf,
weiter einen Drehzahlsensor 122, einen ersten Schwingungssensor, wie
beispielsweise einen ersten Detonationssensor 124, und
einen zweiten Schwingungssensor, wie beispielsweise einen zweiten
Detonationssensor 126. Die Motorsteuereinheit 120 ist
betreibbar zur Aufnahme von Signalen von dem Drehzahlsensor 122,
von dem ersten Detonationssensor 124 und von dem zweiten
Detonationssensor 126, und zur Erzeugung von Einspritzvorrichtungssteuersignalen,
die die Menge des Schmieröls
steuern, welches durch die erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 und
die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 eingespritzt
wird. Die Motorsteuereinheit 120 ist weiter betreibbar,
um Brennstoffsteuersignale zu dem ersten Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff
und zu dem zweiten Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff über die
Signalleitungen 140 bzw. 142 zu leiten. Die Brennstoffsteuersignale
bewirken, dass das erste Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff
und das zweite Versorgungsventil 81 für gasförmigen Brennstoff das Luft-Brennstoff-Verhältnis der
Mischung aus Luft und gasförmigem
Brennstoff steuern, die in die erste Brennkammer 46 bzw. in
die zweite Brennkammer 86 geliefert wird, wie oben beschrieben.
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Der
Drehzahlsensor 122 misst die Drehzahl der Kurbelwelle 50 und
erzeugt ein Drehzahlsignal, welches zu der Motorsteuereinheit 120 über die
Signalleitung 128 übertragen
wird.
-
Der
erste Detonationssensor 124 ist an dem Motorblocks 28 in
der Nähe
des ersten Motorkopfes 32 befestigt. Der erste Detonationssensor 124 ist
betreibbar, um die Schwingungen zu detektieren, die während der
Verbrennung des gasförmigen
Brennstoffes in der ersten Brennkammer 46 verursacht werden,
und ein erstes Steuersignal zu erzeugen, welches an die Motorsteuereinheit 120 über die
Signalleitung 130 gesandt wird. Ein erstes normales Steuersignal
wird an die Motorsteuereinheit 120 gesandt, wenn die erste
Zylinderanordnung 26 in einem normalen Betriebszustand
arbeitet, und ein erstes abnormes Steuersignal wird an die Motorsteuereinheit 120 geliefert,
wenn die erste Zylinderanordnung 26 in einem abnormen Betriebszustand
arbeitet.
-
Um
dem Ausdruck "normaler
Betriebszustand",
wie er hier verwendet wird, eine Bedeutung zu geben, sei bemerkt,
dass die erste Zylinderanordnung 26 in einem normalen Betriebszustand
arbeitet, wenn das erste Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff
die Menge des gasförmigen
Brennstoffes steuert, die zu der ersten Einlassleitung 38 geliefert wird,
und zwar durch Bewegung zwischen den offenen und geschlossenen Positionen.
-
Um
darüber
hinaus dem Ausdruck "abnormer
Betriebszustand" eine
Bedeutung zu geben, wie er hier verwendet wird, sei bemerkt, dass
die erste Zylinderanordnung 26 in einem abnormen Betriebszustand
arbeitet, wenn das erste Ventil 41 für gasförmigen Brennstoff in der offenen
Position stecken bleibt, wodurch der gasförmigen Brennstoff zu der ersten
Einlassleitung 38 in unkontrollierter Weise geleitet wird.
Weil der Fluss des gasförmigen
Brennstoffes nicht gesteuert wird, kann eine zu fette Mischung von
gasförmigem
Brennstoff und Luft in die erste Brennkammer 46 geleitet
werden. Wenn die übermäßig fette
Mischung von gasförmigem
Brennstoff und Luft in der ersten Brennkammer 46 verbrannt
wird, wird eine starke Schwingung in der ersten Brennkammer 46 während des
Betriebs der ersten Zylinderanordnung 26 erzeugt.
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Der
zweite Detonationssensor 126 ist an dem Motorblock 28 in
der Nähe
des zweiten Motorkopfes 72 befestigt. Der zweite Detonationssensor 126 ist
be treibbar, um die Schwingungen zu detektieren, die während der
Verbrennung des gasförmigen Brennstoffes
in der zweiten Brennkammer 86 verursacht werden, und ein
zweites Steuersignal zu erzeugen, welches zu der Motorsteuereinheit 120 über die Signalleitung 132 gesandt
wird. Ein zweites normales Steuersignal wird zu der Motorsteuereinheit 120 gesandt,
wenn die zweite Zylinderanordnung 66 in einem normalen
Betriebszustand arbeitet, und ein zweites abnormes Steuersignal
wird zu der Motorsteuereinheit 120 gesandt, wenn die zweite
Zylinderanordnung 66 in einem abnormen Betriebszustand arbeitet.
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Industrielle
Anwendbarkeit
-
Im
Betrieb arbeitet die erste Zylinderanordnung 26 in einem
Vier-Takt-Zyklus.
Der erste Hub ist ein Einlasshub, während dem das erste Auslassventil 56 in
der geschlossenen Position positioniert ist, und das erste Einlassventil 48 in
der offenen Position positioniert ist.
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Vor
dem Einlasshub weist die Motorsteuereinheit 120 die erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 an,
eine Brennstoffmenge in die erste Einlassleitung 38 einzuspritzen.
Um die Menge des einzuspritzenden Schmieröls zu bestimmen überwacht
die Motorsteuereinheit 120 eine Anzahl von Parametern, wie
beispielsweise die Motordrehzahl, den Druck des gasförmigen Brennstoffes
in der Quelle 18 für
gasförmigen
Brennstoff, den Druck der Luft in der Luftraumkammer 24 und
die Lufttemperatur in der Luftraumkammer 24. Die Motorsteuereinheit 120 steuert
dann die Menge des Schmieröls,
die zu der ersten Einlassleitung 38 geleitet wird, basierend
auf diesen Parametern.
-
Wenn
beispielsweise jeder der gemessenen Parameter außer der Motordrehzahl konstant
bleibt, wird die Brennstoffmenge, die in die erste Einlassleitung 38 einzuspritzen
ist, von einem ersten Einspritzvorrichtungssteuersignal gesteuert,
welches von der Motorsteuereinheit 120 ansprechend auf
das Drehzahlsignal erzeugt wird, welches von dem Drehzahlsensor 122 empfangen
wird. Das erste Einspritzvorrichtungssteuersignal wird zu der ersten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 über eine
Signalleitung 136 gesandt. Insbesondere wenn der Drehzahlsensor 122 ein
erstes Drehzahlsignal erzeugt, welches anzeigt, dass die Kurbelwelle 50 sich
mit einer ersten Drehzahl dreht, wird ein erstes Einspritzvorrichtungssteuersignal
erzeugt, welches bewirkt, dass eine erste Menge von Schmieröl in die
erste Einlassleitung 38 geleitet wird. Wenn der Drehzahlsensor 122 ein
zweites Drehzahlsignal erzeugt, welches anzeigt, dass die Kurbelwelle 50 sich
mit einer zweiten Drehzahl dreht, wird ein zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal
erzeugt, welches bewirkt, dass eine zweite Menge von Schmieröl in die erste
Einlassleitung 38 geleitet wird. Wenn das erste Drehzahlsignal
einer Kurbelwellendrehzahl entspricht, die geringer ist als die
Kurbelwellendrehzahl, die von dem zweiten Drehzahlsignal angezeigt
wird, dann ist die erste Menge des Schmieröls geringer als die zweite
Menge des Schmieröls,
die von der ersten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 eingespritzt
wird. Die Menge des Schmieröls,
die zu der ersten Einlassleitung 38 geleitet wird, wird
bezüglich
Veränderungen
der anderen Parameter in ähnlicher
Weise eingestellt.
-
Während des
Einlasshubes wird der erste Kolben 40 in der allgemeinen
Richtung des Pfeils 44 vorgeschoben, wodurch ein niedriger
Druck in der ersten Brennkammer 46 erzeugt wird. Dieser
niedrige Druck gestattet, dass gasförmiger Brennstoff, Luft und
Schmieröl
von der ersten Einlassleitung 38 über das erste Einlassventil 48 durch
den ersten Einlassanschluss 34 und in die erste Brennkammer 46 geleitet
werden. Wenn das Schmieröl über das
erste Einlassventil 38 geleitet wird, wird ein Teil des
Schmieröls
auf dem ersten Einlassventil 48 abgelagert, um das erste
Einlassventil 48 zu schmieren.
-
Wenn
man weiter zu einem Kompressionshub geht, sind das erste Einlassventil 48 und
das erste Auslassventil 56 beide in ihren jeweiligen geschlossenen
Positionen positioniert. Wenn der erste Kolben 40 sich
nach oben in der allgemeinen Richtung des Pfeils 42 bewegt,
komprimiert er den gasförmigen
Brennstoff und das Schmieröl
in der ersten Brennkammer 46. Es sei bemerkt, dass die
Einleitung des Schmieröls
und des gasförmigen
Brennstoffes in die erste Brennkammer 46 während des
Einlasshubes gestattet, dass das Schmieröl und der gasförmige Brennstoff
sich während
des Hauptteils des Einlasshubes und des Kompressionshubes vermischen,
um eine im Wesentlichen homogene Mischung aus Schmieröl und gasförmigem Brennstoff zu
erzeugen. Nahe dem oberen Teil des Hubes des ersten Kolbens 40 (wie
in 1 gezeigt) zündet
das Schmieröl
auf Grund der Wärme,
die durch die Kompression der Mischung des gasförmigen Brennstoffes und des
Schmieröls
erzeugt wird. Aufgrund der Verbrennungseigenschaften des gasförmigen Brennstoffes
kann der gasförmige
Brennstoff nicht von selbst während
des Kompressionshubes zünden.
Jedoch wirkt die Zündung
des Schmieröls
als eine Vorzündungsquelle,
die die Verbrennung des gasförmigen
Brennstoffes in der ersten Brennkammer 46 einleitet.
-
Darüber hinaus
kann bei gewissen Bedingungen, wie beispielsweise wenn man den Dual-Brennstoff-Motor
startet, wenn die Motoranordnung 10 kalt ist, das Schmieröl nicht
in der ersten Brennkammer 46 während des Kompressionshubes zünden. Bei
diesen Bedingungen ist die Zündkerze 39 vorgesehen,
um den Brennstoff in der ersten Brennkammer 46 zu zünden. Insbesondere
liefert die Zündkerze 39 einen
Funken, der zeitlich gesteuert ist, um den gasförmigen Brennstoff nahe dem
Ende des Kompressionshubes zu zünden.
-
Die
Zündung
des gasförmigen
Brennstoffes und des Schmieröls
treibt die erste Zylinderanordnung 26 zu einem Leistungshub,
in dem das erste Einlassventil 48 und das erste Auslassventil 56 beide in
ihren jeweiligen geschlossenen Positionen positioniert sind. Wenn
der gasförmige
Brennstoff und das Schmieröl
verbrannt werden, werden Abgase gebildet. Die Bildung der Abgase
erzeugt Druck. Dieser Druck wirkt auf den ersten Kolben 40 um
eine Kraft zu erzeugen, die den ersten Kolben 40 in der
allgemeinen Richtung des Pfeils 44 antreibt. Die Bewegung
des ersten Kolben 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 44 bewirkt,
dass die Kurbelwelle 50 sich in der allgemeinen Richtung
des Pfeils 51 dreht.
-
Danach
wird die erste Kolbenanordnung 26 zu einem Auslasshub vorangetrieben,
während
dem das erste Auslassventil 56 in der offenen Position
positioniert ist, und das erste Einlassventil 48 in der
geschlossenen Position positioniert ist. Da der Druck, der durch
die Bildung der Abgase in der ersten Brennkammer 46 erzeugt
wird, größer ist,
als der Druck in der ersten Auslasssammelleitung 54, gehen die
Abgase aus der ersten Brennkammer 46 durch den ersten Auslassanschluss 36,
durch die erste Auslassleitung 52 und in die erste Auslasssammelleitung 54.
Aus der ersten Auslasssammelleitung 54 werden die Abgase
zu einem (nicht gezeigten) Turbolader geleitet, bevor sie in die
Atmosphäre
ausgelassen werden.
-
Der
Betrieb der ersten Zylinderanordnung 26 in dem ersten abnormen
Betriebszustand wird durch den ersten Detonationssensor 124 abgefühlt, wenn das
erste Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff in der offenen
Position steckenbleibt und eine übermäßig fette
Mischung von gasförmigem Brennstoff
und Luft in die erste Brennkammer 46 leitet. Die Verbrennung
dieser übermäßig fetten
Mischung in der ersten Brennkammer 46 verursacht eine starke
Schwingung, die durch den ersten Detonationssensor 124 detektiert
wird. Auf eine Detektion der schweren Schwingung hin erzeugt der
erste Detonationssensor 124 ein erstes abnormes Steuersignal,
welches zu der Motorsteuereinheit 120 über die Signalleitung 130 gesandt
wird.
-
Ansprechend
auf die Aufnahme des ersten abnormen Steuersignals von dem ersten
Detonationssensor 124 erzeugt die Motorsteuereinheit 120 ein
erstes Einspritzvorrichtungssteuersignal, welches bewirkt, dass
die erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 aufhört, Schmieröl in die
erste Einlassleitung 38 einzuspritzen. Es sei bemerkt,
dass weil kein Schmieröl
in die erste Einlasssammelleitung 38 eingespritzt wird,
kein Schmieröl
in die erste Brennkammer 46 während des Einlasshubes geleitet
wird. Weiterhin ist kein Schmieröl
vorhanden, um zu zünden und
die Verbrennung des gasförmigen
Brennstoffes während
des Kompressionshubes einzuleiten. Weil der gasförmige Brennstoff während eines
Kompressionshubes nicht gezündet
wird, werden weiterhin keine starken Schwingungen erzeugt.
-
Die
zweite Zylinderanordnung 66 arbeitet in einem Vier-Takt-Zyklus ähnlich dem
Vier-Takt-Zyklus der ersten Zylinderanordnung 26. Der ersten
Hub ist ein Einlasshub, während
dem das zweite Auslassventil 96 in der geschlossenen Position
positioniert ist, und das zweite Einlassventil 88 in der
offenen Position positioniert ist, wie in 1 gezeigt.
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Vor
dem Einlasshub weist die Motorsteuereinheit 120 die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 an,
eine Brennstoffmenge in die zweite Einlassleitung 78 einzuspritzen.
Um die Menge des Schmieröls
zu bestimmen, die einzuspritzen ist, überwacht die Motorsteuereinheit 120 eine
Anzahl von Parametern, wie beispielsweise die Motordrehzahl, den
Druck des gasförmigen
Brennstoffes in der Quelle 18 für gasförmigen Brennstoff, den Luftdruck in
der Luftraumkammer 24 und die Lufttemperatur in der Luftraumkammer 24.
Die Motorsteuereinheit 120 steuert dann die Menge des Schmieröls, die
zu der zweiten Einlassleitung 78 geliefert wird, basierend auf
diesen Parametern.
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Wenn
beispielsweise jeder der gemessenen Parameter außer der Motordrehzahl konstant
bleibt, wird die Brennstoffmenge, die in die zweite Einlassleitung 78 einzuspritzen
ist, durch ein zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal gesteuert,
welches von der Motorsteuereinheit 120 ansprechend auf
das Drehzahlsignal erzeugt wird, welches von dem Drehzahlsensor 122 empfangen
wird. Das zweite Einspritzvorrichtungssteuersignal wird zu der zweiten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 über eine
Signalleitung 134 gesandt. Insbesondere wenn der Drehzahlsensor 122 ein
erstes Drehzahlsignal erzeugt, welches anzeigt, dass die Kurbelwelle 50 sich
mit einer ersten Drehzahl dreht, bewirkt ein zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal,
dass eine erste Menge von Schmieröl in die zweite Einlassleitung 78 geleitet
wird. Wenn der Drehzahlsensor 122 ein zweites Drehzahlsignal
erzeugt, welches anzeigt, dass die Kurbelwelle 50 sich
mit einer zweiten Drehzahl dreht, verursacht ein zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal,
dass eine zweite Men ge von Schmieröl in die zweite Einlassleitung 78 geleitet
wird. Wenn das erste Drehzahlsignal einer Kurbelwellendrehzahl entspricht,
die geringer ist, als die Kurbelwellendrehzahl, die von dem zweiten
Drehzahlsignal angezeigt wird, dann ist die erste Menge von Schmieröl geringer
als die zweite Menge von Schmieröl,
die von der zweiten Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 eingespritzt
wird. Die Menge des Schmieröls,
die in die zweite Einlassleitung 98 geleitet wird, kann
bezüglich
der Veränderungen
der anderen Parameter in ähnlicher
Weise eingestellt werden.
-
Während des
Einlasshubes wird der zweite Kolben 80 in der allgemeinen
Richtung des Pfeils 84 vorangetrieben, wodurch ein niedriger
Druck in der zweiten Brennkammer 86 erzeugt wird. Dieser
niedrige Druck gestattet, dass gasförmige Brennstoff, Luft und
Schmieröl
von der zweiten Einlassleitung 78 über das zweite Einlassventil 88 durch
den zweiten Einlassanschluss 74 und in die zweite Brennkammer 86 geleitet
wird. Wenn das Schmieröl über das
zweite Einlassventil 88 geleitet wird, wird ein Teil des Schmieröls auf dem
zweiten Einlassventil 88 abgelagert, um das zweite Einlassventil 88 zu
schmieren.
-
Wenn
man weiter zum Kompressionshub geht, werden das zweite Einlassventil 88 und
das zweite Auslassventil 96 beide in ihren jeweiligen geschlossenen
Positionen positioniert. Wenn der zweiten Kolben 80 sich
nach oben in der allgemeinen Richtung des Pfeils 82 bewegt,
komprimiert er den gasförmigen
Brennstoff und das Schmieröl
in der zweiten Brennkammer 86. Es sei bemerkt, dass die Einleitung
des Schmieröls
und des gasförmigen Brennstoffes
in die zweite Brennkammer 86 während des Einlasshubes gestattet,
dass das Schmieröl
und der gasförmige
Brennstoff sich während
des Hauptteils des Einlasshubes und des Kompressionshubes vermischen,
um eine im Wesentlichen homogene Mischung des Schmieröls und des
gasförmigen
Brennstoffes zu erzeugen. Nahe dem oberen Teil des Hubes des zweiten
Kolben 80 zündet
das Schmieröl aufgrund
der Wärme,
die durch die Kompression der Mischung aus gasförmigem Brennstoff und Schmieröl erzeugt
wird. Aufgrund der Verbrennungseigenschaften des gasförmigen Brennstoffes
kann der gasförmige
Brennstoff während
eines Kompressionshubes nicht zünden.
Jedoch wirkt die Zündung
des Schmieröls
als eine Vorzündungsquelle,
die die Verbrennung des gasförmigen
Brennstoffes in der zweiten Brennkammer 86 einleitet.
-
Darüber hinaus
kann bei solchen Bedingungen, wie beispielsweise wenn man den Dual-Brennstoff-Motor
startet, wenn die Motoranordnung 10 kalt ist, das Schmieröl in der
zweiten Brennkammer 86 nicht während des Kompressionshubes
zünden.
Bei diesem Bedingungen wird die Zündkerze 79 vorgesehen,
um den Brennstoff in der zweiten Brennkammer 86 zu zünden. Insbesondere
liefert die Zündkerze 79 einen
Funken, der zeitlich gesteuert ist, um den gasförmigen Brennstoff nahe dem
Ende des Kompressionshubes zu zünden.
-
Die
Einspritzung des gasförmigen
Brennstoffes und des Schmieröls
bringt die zweite Zylinderanordnung 66 voran zu einem Leistungshub,
in dem das zweite Einlassventil 88 und das zweite Auslassventil 96 beide
in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen positioniert sind.
Wenn der gasförmige Brennstoff
und das Schmieröl
verbrannt werden, werden Abgase geformt. Die Bildung der Abgase
erzeugt Druck. Dieser Druck wirkt auf den zweiten Kolben 80 zur
Erzeugung einer Kraft, die den zweiten Kolben 80 in der
allgemeinen Richtung des Pfeils 84 antreibt. Die Bewegung
des zweiten Kolben 80 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 84 bewirkt,
dass die Kurbelwelle 50 sich in der allgemeinen Richtung
des Pfeils 51 dreht.
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Danach
wird die zweite Kolbenanordnung 66 zu einem Auslasshub
vorangetrieben, während
dem das zweite Auslassventil 96 in der offenen Position positioniert
ist, und das zweite Einlassventil 88 in der geschlossenen
Position positioniert ist. Da der Druck, der von den Abgasen in
der zweiten Brennkammer 86 erzeugt wird, größer ist,
als der Druck in der zweiten Auslasssammelleitung 94, laufen
die Abgase aus der zweiten Brennkammer 86 durch den zweiten Auslassanschluss 76 durch
die zweite Auslassleitung 92 und in die zweite Auslasssammelleitung 94.
Aus der zweiten Auslasssam melleitung 94 werden die Abgase
zu einem (nicht gezeigten) Turbolader geleitet, bevor sie in die
Atmosphäre
ausgestoßen
werden.
-
Der
Betrieb der zweiten Zylinderanordnung 66 in dem zweiten
abnormen Betriebszustand wird abgefühlt durch den zweiten Detonationssensor 126, wenn
das zweite Einlassventil 88 in der offenen Position steckenbleibt,
und eine übermäßig fette
Mischung von gasförmigem
Brennstoff und Luft zu der zweiten Brennkammer 86 leitet.
Die Verbrennung dieser übermäßig fetten
Mischung in der zweiten Brennkammer 86 verursacht eine
starke Schwingung, die von dem zweiten Detonationssensor 126 detektiert
wird. Bei der Detektion der starken Schwingung erzeugt der Detonationssensor 126 ein
zweites abnormes Steuersignal bzw. Steuersignal für einen abnormen
Zustand, welches zu der Motorsteuereinheit 120 über die
Signalleitung 132 gesandt wird.
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Ansprechend
auf den Empfang des zweiten abnormen Steuersignals von dem zweiten
Detonationssensor 126 erzeugt die Motorsteuereinheit 120 ein
zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal, welches bewirkt, dass
die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 aufhört, Schmieröl in die
zweite Einlassleitung 78 einzuspritzen. Es sei bemerkt,
dass weil kein Schmieröl
in die zweite Einlasssammelleitung 78 eingespritzt wird,
kein Schmieröl
zu der zweiten Brennkammer 86 während des Einlasshubes geleitet
wird. Weiterhin ist kein Schmieröl
zur Zündung und
zur Einleitung einer Verbrennung des gasförmigen Brennstoffes während des
Kompressionshubes vorhanden. Weil der gasförmigen Brennstoff nicht während eines
Kompressionshubes gezündet
wird, werden keine weiteren starken Schwingungen erzeugt.
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Es
sei bemerkt, dass die Motorsteuereinheit 120 betreibbar
ist, um ein erstes Einspritzvorrichtungssteuersignal an die erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 zu
senden, welches verursacht, dass die erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 aufhört, Schmieröl in die
erste Einlassleitung 38 einzuspritzen, wodurch eine Verbrennung
in der ersten Zylinderanordnung 26 verhindert wird, während gleichzeitig
ein zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal an die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 gesandt
wird, welches bewirkt, dass eine Ölmenge in die zweite Einlassleitung 78 eingespritzt
wird. In ähnlicher
Weise ist die Motorsteuereinheit 120 betreibbar, um ein
zweites Einspritzvorrichtungssteuersignal an die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 zu senden,
welches bewirkt, dass die zweite Ölanschlusseinspritzvorrichtung 98 aufhört, Schmieröl in die
zweite Einlassleitung 78 einzuspritzen, wodurch eine Verbrennung
in der zweiten Zylinderanordnung 66 verhindert wird, während sie
gleichzeitig ein erstes Einspritzvorrichtungssteuersignal an die
erste Ölanschlusseinspritzvorrichtung 58 sendet,
was bewirkt, dass eine Ölmenge
in die erste Einlassleitung 38 eingespritzt wird. Es sei
bemerkt, dass durch unabhängige
Steuerung des Flusses von Schmieröl zu sowohl der ersten Zylinderanordnung 26 als
auch zu der zweiten Zylinderanordnung 66 die Motorsteuereinheit 120 eine
Verbrennung in der ersten Brennkammer 46 oder in der zweiten
Brennkammer 86 verhindern kann, wenn ein abnormer Betriebszustand
entweder in der ersten Brennkammer 46 oder in der zweiten
Brennkammer 86 detektiert wird.
-
Während die
Erfindung im Detail in den Zeichnungen und in der vorangegangenen
Beschreibung veranschaulicht und beschrieben worden ist, soll eine
solche Darstellung und Beschreibung als beispielhaft und nicht einschränkend angesehen werden,
wobei bemerkt sei, dass nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel gezeigt und
beschrieben worden ist, und das alle Veränderungen und Modifikationen,
die in den Kern der Erfindung fallen, geschützt werden sollen.
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Gemäß ihres
am weitesten gefassten Aspektes bezieht sich die Erfindung auf eine
Motoranordnung 10, die Folgendes aufweist: ein Luftraumglied 12 mit
einer Einlassöffnung 16 und
einer Auslassöffnung 13,
die darin definiert sind; eine Luftquelle 14 in Strömungsmittelverbindung
mit der Einlassöffnung 16;
eine Brennstoffverbrennungsanordnung 26, die (i) einen
Motorblock 28 mit einem darin definierten Kolbenzylinder 30 aufweist,
weiter (ii) einen Motorkopf 32, der an dem Motorblock 28 befestigt
ist und einen darin definierten Einlassanschluss 34 besitzt, und
(iii) einen Kolben 40, der sich innerhalb des Kolbenzylinders 30 hin-
und herbewegt, wobei der Kolben 40, der Kolbenzylinder 30 und
der Motorkopf 32 zusammenarbeiten, um einen Brennkammer 46 zu definieren,
eine Einlassleitung 38, die zwischen der Auslassöffnung 13 und
dem Einlassanschluss 34 angeordnet ist; und ein Einlassventil 48,
welches zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen
Position positioniertbar bzw. bewegbar ist.
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Es
sei bemerkt, dass die Ziele und Vorteile der Erfindung durch irgendeine
kompatible Kombination oder irgendwelche kompatiblen Kombinationen erreicht
werden können,
die insbesondere in den Punkten der Zusammenfassung der Erfindung
und in den beigefügten
Ansprüchen
dargestellt werden.