EP3679235A1 - Verfahren zum betreiben eines gasmotors - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines gasmotors

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Publication number
EP3679235A1
EP3679235A1 EP18769112.6A EP18769112A EP3679235A1 EP 3679235 A1 EP3679235 A1 EP 3679235A1 EP 18769112 A EP18769112 A EP 18769112A EP 3679235 A1 EP3679235 A1 EP 3679235A1
Authority
EP
European Patent Office
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phase
dead center
combustion chamber
piston
gaseous fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18769112.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Werner PRÜMM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keyou GmbH
Original Assignee
Keyou GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Keyou GmbH filed Critical Keyou GmbH
Publication of EP3679235A1 publication Critical patent/EP3679235A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a gas engine, in particular a hydrogen engine, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a method for operating a gas engine having at least one combustion chamber and designed, for example, as a hydrogen engine, in particular for a motor vehicle, can already be seen as known, for example, from DE 103 59 445 A1.
  • a gaseous fuel, in particular hydrogen for operating the gas engine, in particular in its fired operation, injected directly into the combustion chamber, wherein the gaseous fuel is injected within a cycle of the gas engine during at least two phases spaced apart from each other directly into the combustion chamber ,
  • EP 1 431 564 A2 discloses a method for a gas-fueled internal combustion engine, wherein the gas is injected via a blowing device into a combustion chamber and a layer charge is generated.
  • DE 103 21 794 A1 discloses a method for operating a gas-operated, in particular hydrogen-operated, internal combustion engine.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous operation of the gas engine can be realized. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
  • a gaseous fuel, in particular hydrogen, for operating the gas engine, in particular in its fired operation is blown directly into the combustion chamber, the gaseous fuel is blown directly into the combustion chamber within a working cycle of the gas engine during at least two phases spaced apart in time.
  • the gaseous fuel, in particular the hydrogen is burned in the combustion chamber formed, for example, as a cylinder, at least together with air, whereby the gas engine, in particular in its fired operation, is operated.
  • the combustion of the gaseous fuel with air causes the fired operation of the gas engine, with combustion processes taking place in the combustion chamber as part of the fired operation of the gas engine.
  • the gas engine is in its train operation, in which, for example, the motor vehicle, which is designed for example as a commercial vehicle, is driven by the gas engine or driven.
  • the gas engine is designed as a 4-stroke engine, so that the working cycle, in particular, has exactly four clocks.
  • the four strokes are: intake or intake stroke; Compression and ignition or compression or compression stroke; Work or work cycle; Ejecting or exhaust stroke.
  • the working cycle of the gas engine is considered in particular such that the first, occurring within the cycle cycle is the power stroke.
  • the second occurring within the work cycle and subsequent to the power stroke clock is the exhaust stroke.
  • the third occurring within the work cycle and join the Eject stroke subsequent stroke is the intake stroke, so that the fourth occurring within the working cycle and subsequent to the intake stroke clock is the compression stroke.
  • a piston is movably received, for example, in the combustion chamber designed in particular as a cylinder.
  • the piston is received translationally movable in the combustion chamber.
  • the piston is, in particular articulated, coupled to an output shaft designed, for example, as a crankshaft, wherein, for example, the gas engine is designed as an internal combustion engine in the form of a reciprocating piston engine.
  • articulated coupling of the translationally recorded in the combustion chamber piston with the output shaft the translational movements of the piston are converted into a rotational movement of the output shaft.
  • the gaseous fuel and the air form in the combustion chamber a fuel-air mixture, which is also referred to simply as a mixture.
  • the mixture is ignited, for example, and then burned, whereby the mixture or combustion products resulting from the combustion expands or expand.
  • the piston is driven and thereby moved, for example, from its top dead center to its bottom dead center.
  • the output shaft is driven so that the gas engine can provide torques for driving the motor vehicle via the output shaft.
  • spark ignition To burn the mixture of this is ignited, in particular by spark ignition, and burned in the sequence.
  • spark ignition At least one ignition spark, in particular in the combustion chamber, is generated within the working cycle by means of a spark ignition spark plug, for example.
  • the spark By means of the spark, the mixture is ignited and burned in the sequence.
  • this combustion products or combustion resulting from the combustion expands, whereby the piston is driven.
  • the piston moves, for example, starting from its top dead center or from his top dead center coming to its bottom dead center, then back to its top dead center, then to its bottom dead center and then back to its top dead center.
  • the top dead center of the piston thus occurs exactly three times within the working cycle, while the bottom dead center of the piston occurs exactly twice within the working cycle.
  • top dead centers A first of the types is the so-called upper Zündtotrete (ZOT), in whose area the mixture is ignited.
  • ZOT so-called upper Zündtotrete
  • LWOT top charge change dead center
  • the piston carries out the exhaust stroke and the intake stroke and expels exhaust gas resulting from the combustion of the mixture from the combustion chamber and within the scope of the exhaust stroke. that is, in particular the aforementioned air, sucked into the combustion chamber.
  • the upper charge change dead center lies between the bottom dead centers occurring within the work cycle, so that the first bottom dead center of the piston occurring within the work cycle lies between the upper ignition dead center (ZOT) and the upper charge cycle dead center (LWOT) ,
  • the first bottom dead center occurring within the working cycle immediately follows the upper ignition dead center, with the upper charge reversal dead point directly following the first bottom dead center occurring within the working cycle.
  • the second piston bottom dead center occurring within the work cycle is between the top charge cycle dead center and the top ignition dead center, so that the second bottom dead center occurring within the cycle directly or directly adjoins the top charge cycle dead center, and thus within the work cycle the top ignition dead center occurs immediately or directly connected to the second occurring within the working cycle bottom dead center.
  • the first top dead center occurring within the work cycle in which - against the background of the above-described consideration of the work cycle - the work cycle begins, the upper Zündtotddling.
  • the third top dead center occurring within the work cycle, in which the work cycle is against the background of the one described above Ending consideration is also the upper firing dead center so that the second top dead center of the piston occurring within the cycle is between the upper firing dead points and thus is the upper charge cycle dead center (LWOT).
  • LWOT upper charge cycle dead center
  • the first firing taking place within the working cycle is that of the several firings which are the very first firing take place within the described work cycle.
  • the at least two or both phases begin and end in time before the first occurring within the work cycle ignition.
  • a first quantity or a first subset of the gaseous fuel is blown directly into the combustion chamber.
  • a second quantity or a second partial quantity of the gaseous fuel is injected directly into the combustion chamber. Since both phases begin and end before the first ignition, both partial quantities, in particular jointly, are burned in the combustion chamber by means of the first ignition or by means of combustion caused by the first ignition. In contrast to the prior art, it is thus not intended that at least one phase or subset of each separate, separate ignition and thus combustion is performed so that it is not provided in the context of the method according to the invention in contrast to the prior art that the respective subset is burned for itself or independently.
  • first the first subset and then the second subset are each burned independently, but the subsets are burned together or simultaneously and are, for example, together by the first ignited within the working cycle ignition.
  • the phases are temporally spaced from one another, it is to be understood in particular that a period of time is provided within the working cycle between the phases, in which an injection or introduction of the gaseous fuel into the combustion chamber is omitted.
  • a period of time is provided within the working cycle between the phases, in which an injection or introduction of the gaseous fuel into the combustion chamber is omitted.
  • the first phase ends before the second phase begins.
  • the gaseous fuel is injected directly into the combustion chamber, is to be understood in particular that an internal mixture formation is provided or that the gas engine is operated with an internal mixture formation, in whose frame the air, which for example by means of the piston in the Combustion chamber is sucked, only within the combustion chamber and not already upstream of the combustion chamber, for example in an intake of the gas engine, is mixed with the gaseous fuel.
  • the invention is based in particular on the following finding: Hydrogen is the only fuel for internal combustion engines which has no carbon molecules. This results in the combustion of hydrogen no, or, for example, due to lubricating oil combustion, only very low pollutant emissions of the pollutant groups carbon monoxide, carbon dioxide, hydrocarbon compounds and particles.
  • the inventive method is particularly advantageous for operating a hydrogen engine, but also to operate for other gas engines, which, for example, with natural gas such as CNG (compressed natural gas) or LPG (Liquefied Petroleum Gas).
  • the gas engine is operated, for example, as a gasoline engine, so that the mixture is preferably ignited by spark ignition.
  • a gaseous fuel in particular hydrogen
  • a gaseous fuel has some physical properties that can make it difficult to adapt a conventional gasoline engine to the operation with hydrogen.
  • One of these features is the low density of hydrogen compared to liquid fuel such as gasoline. Due to the low density, the hydrogen occupies a high volume fraction of the combustion mixture, which comprises at least air and the gaseous fuel as fuel. In particular, at a combustion air ratio of 1, the hydrogen occupies about one third of the volume of the mixture.
  • the combustion air ratio is also referred to as lambda ( ⁇ ) and sets - as is well known - the actually available for each combustion mass of air in relation to the minimum necessary stoichiometric air mass, which is needed for complete combustion of the fuel.
  • the hydrogen displaces air from the mixture.
  • the displacement of air by hydrogen results in a low energy density of the mixture, from which - if no appropriate countermeasures are taken - results in a low power density of the gas engine, which is also referred to simply as an engine or internal combustion engine.
  • a displacement-equal engine will have a much lower power-torque deployment in hydrogen operation than when operating with conventional, especially fossil fuels, if no appropriate countermeasures are taken.
  • a time available for mixture formation is determined by the pressure increase in the combustion chamber during the compression stroke.
  • a blowing device for example also called an injector
  • the pressure at an inlet of the injector should always be more than twice the pressure at an outlet and thus be on an outlet side of the injector, since, for example, the pressure at the outlet or on the outlet side corresponds to the pressure prevailing in the combustion chamber internal pressure.
  • the gaseous fuel is fed to the injector via the said inlet or the gaseous fuel is introduced into the injector.
  • the gaseous fuel is discharged from the injector via said outlet, wherein in particular the injector injects the gaseous fuel via the outlet directly into the combustion chamber.
  • the injector injects the gaseous fuel via the outlet directly into the combustion chamber.
  • High inlet pressure at the injector and thus requires a limited usability of the gaseous fuel stored in compressed gas containers and thus a reduced range of the motor vehicle with hydrogen drive.
  • high forces for opening and closing the injector, in particular a valve of the injector required what high demands on a particular electric drive, in particular for moving the valve, and at power amplifiers of an electronic control unit for driving the injector means.
  • Another advantage of the internal mixture formation is the at least almost complete elimination of flashbacks in the intake tract of the gas engine. Since the hydrogen, for example, enters the combustion chamber only after the inlet valve has been closed, a spontaneous ignition of the mixture in the combustion chamber has no effect on the intake tract.
  • a hydrogen engine is operated as the gas engine, wherein hydrogen is used as the gaseous fuel.
  • Another embodiment is characterized in that initially a first of the phases begins and ends, whereupon the second phase following the first phase begins and ends.
  • the phases are defined in a defined time interval.
  • the gas engine has at least one piston, which is accommodated translationally movable in the example formed as a cylinder combustion chamber. It has been found to be particularly advantageous when the first phase begins after the top charge cycle dead center of the piston. As a result, for example, unwanted meshzünd bine be avoided in the intake of the gas engine, so that a particularly effective and efficient operation can be displayed.
  • the first phase ends before the bottom dead center immediately following the upper charge reversal dead center, that is to say, for example, before the second bottom dead center occurring within the working cycle.
  • degree of crank angle denotes a respective rotational position of the output shaft designed, for example, as a crankshaft, as is already well known from the general state of the art Working cycle occurring events such as the ignition, the phases, in particular their duration, beginning and end and respective opening and closing times, for example, each gas exchange valves, in particular intake valves and exhaust valves, open and close, are easily referenced to respective rotational positions of the output shaft.
  • the second phase begins after the bottom dead center which adjoins directly at the upper charge reversal dead point. In this way, a sufficient time interval between the phases can be ensured, so that undesired displacement effects can be avoided or kept particularly low. As a result, a high power density can be easily realized.
  • the second phase is connected directly to the bottom dead center which adjoins directly to the upper charge reversal dead center. As a result, a sufficiently large amount of fuel can be introduced into the combustion chamber.
  • the gaseous fuel is blown into the combustion chamber by means of the aforementioned injector, wherein the second phase is preferably ended before the compression pressure in the combustion chamber has reached or reached a value which is within a range of 40%. up to 60%, in particular from 45% to 55% and preferably from 48% to 52% of a before the injector, in particular at its inlet prevailing injection pressure, with which For example, the gaseous fuel in the injector, in particular via the inlet, introduced and / or is blown by means of the injector directly into the interior, is located.
  • the second phase is terminated before the compression pressure in the combustion chamber has reached a value which is about 50% of the injection pressure.
  • the compression pressure is to be understood as meaning a pressure prevailing in the combustion chamber, the compression pressure being caused by the compression stroke, that is to say that the piston, as part of its compression stroke, moves from its bottom dead center toward its top dead center and in particular toward the top dead center moves while compacting the mixture.
  • a sufficiently high total amount of the fuel can be injected into the combustion chamber, and this in a particularly advantageous manner, since the second phase can be sufficiently long, however, not carried out for an excessively long time.
  • a further embodiment is characterized in that the first phase, in particular at least predominantly or completely, takes place during a movement phase of the piston in which the piston moves at such a piston speed in the direction of its bottom dead center - in particular when the inlet valve is open Return flow of the gaseous fuel from the combustion chamber into the intake tract of the gas engine, in particular completely, is omitted.
  • the first phase in particular at least predominantly or completely, takes place during a movement phase of the piston in which the piston moves at such a piston speed in the direction of its bottom dead center - in particular when the inlet valve is open
  • the first phase begins after opening at least one inlet valve assigned to the combustion chamber, via which at least air is supplied to the combustion chamber. If, for example, a plurality of inlet valves are assigned to the combustion chamber, it is preferably provided that the first phase begins after a respective opening of the or of all inlet valves, via which at least air is supplied to the combustion chamber.
  • the second phase begins before closing or closing the inlet valve or intake valves.
  • the closing of the inlet valve is to be understood in particular as meaning a point in time at which the inlet valve, in particular completely, is closed, that is to say reaches its closed position.
  • the second phase begins before the inlet valve is closed, that is, before the inlet valve reaches its closed position and thus, for example, while the inlet valve is moving in the direction of its closed position.
  • the time at which the inlet valve reaches its closed position coincides with the beginning of the second phase.
  • the second phase begins before ES, or the second phase begins with ES.
  • the gaseous fuel can be particularly advantageously introduced into the combustion chamber, so that an efficient and effective operation can be represented.
  • a first of the conditions is that the air which has flowed into the combustion chamber, in particular via the inlet valve or via the inlet valves, cools the combustion chamber to such an extent that ignition of the inflowing fuel is precluded.
  • the second condition is that a speed at which the piston moves, in particular in the direction of its bottom dead center and thereby in particular in the direction of the second occurring within the working cycle bottom dead center, is so high that by a suction effect of the piston, in particular a bottom of the piston, an inflow of air into the combustion chamber is not or only slightly hindered and a back flow of hydrogen is excluded in the intake tract.
  • the first phase is terminated when the second condition is no longer satisfied, for example, by reducing the above-mentioned speed, also referred to as piston speed, in the region of top dead center.
  • the second phase may begin when the inlet valve is physically closed.
  • the second phase is completed, for example, when the required or intended hydrogen, that is, when the predetermined or desired total amount of the gaseous fuel was injected.
  • the injection of the fuel should be completed when the ratio of pressure prevailing in the cylinder to the pressure of the gaseous fuel prevailing at the inlet of the injector and thus before the injector exceeds 0.5.
  • the following advantages can be realized by means of the method according to the invention: It can be realized a particularly high injection time, during which a sufficiently high amount of gaseous fuel can be injected into the combustion chamber. Compared to conventional methods, thus an increase in injection time can be realized. By this gain in injection time, for example, the pressure prevailing in front of the injector and / or a Cross-sectional area of the injector can be reduced, wherein the gaseous fuel flows in particular during injection through the cross-sectional area.
  • At least a portion of the gaseous fuel can be injected into a turbulent air flow, in particular during the intake stroke.
  • the division of the fuel injection into the two phases makes it possible, in particular for an engine application of the gas engine, to create additional freedom for optimizing the engine behavior in each characteristic map. Taking into account the parameters operating safety, pollutant emission and efficiency.
  • any resulting impairment of the service life of the injector can be counteracted, for example, by introducing the gaseous fuel into the combustion chamber by means of exactly one phase within the working cycle in at least one operating region of the gas engine, for example in a partial and low-load operating region, so that within the working cycle preferably exactly one phase takes place, during which the gaseous fuel is injected by means of the injector directly into the combustion chamber.
  • the parameters of operational safety, pollutant emission and efficiency must also be taken into account.
  • the gas engine is designed as a hydrogen engine in the embodiment illustrated in the figure, so that the gas engine, in particular in its fired operation, is operated by means of hydrogen as a gaseous fuel.
  • the gas engine is also referred to as internal combustion engine, internal combustion engine, internal combustion engine or engine and has at least one combustion chamber designed in particular as a cylinder, in which a piston is received in a translationally movable manner.
  • the cylinder is formed for example by a motor housing of the gas engine.
  • At least indirectly designed as a crankshaft output shaft of the gas engine is rotatably mounted on the motor housing, so that the crankshaft can rotate about an axis of rotation relative to the motor housing.
  • the piston is pivotally connected to a connecting rod, which in turn is pivotally connected to the crankshaft.
  • the translational movements of the piston can be converted into a rotational movement of the crankshaft about its axis of rotation.
  • the cylinder is associated with a plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves, wherein the intake valves and the exhaust valves are collectively referred to as gas exchange valves.
  • the respective gas exchange valve is movable between a closed position and at least one open position, in particular translationally. On its way from the closed position to the open position or from the open position to the closed position, the respective gas exchange valve executes a stroke, which is also referred to as a valve lift.
  • a respective time at which the opening of the respective inlet valve is started is also referred to as inlet opening (E ⁇ ).
  • a respective point in time at which the respective inlet valve reaches its closed position is also referred to as inlet closing (ES).
  • a respective time at which the opening of the respective outlet valve is started is also referred to as outlet opening (A ⁇ ).
  • a respective time at which the respective exhaust valve its Closed position is also referred to as outlet closes (AS).
  • the respective gas exchange valve is, for example, by means of a camshaft, in particular by means of a respective cam, operated and thereby moved from the respective closed position to the respective open position.
  • a return device in particular a spring, tensioned by means of which the respective gas exchange valve can be moved back from the closed position to the open position and held in the closed position.
  • the camshaft is driven by the output shaft.
  • a respective rotation of the crankshaft by one degree is also referred to as the degree of crank angle (° CA).
  • degree of crank angle thus characterizes a path or a distance by which the crankshaft rotates.
  • the gas engine is designed as a four-stroke engine, so that the respective working cycle has four clocks. These four bars are: work cycle; Exhaust stroke; intake; Compression stroke. Furthermore, the cycle includes two complete revolutions of the crankshaft and thus 720 degrees crank angle. It is applied to the respective abscissa 18 exactly one cycle of the gas engine.
  • the respective valve lift is plotted on the ordinate 20 of the diagram 14, wherein a curve 22 entered in the diagram 14 opens the movement of the respective outlet valve from the outlet to the outlet and thus illustrates it from the closed position to the open position and back again into the closed position , Accordingly, a plot 24 plotted in the chart 14 illustrates the movement of the respective intake valve from the intake opens to the intake and thus from the closed position to the open position and back to the closed position.
  • the curves 22 and 24 are also referred to as valve lift curves, wherein the respective times at which the gas exchange valves are opened and closed, collectively referred to as the timing.
  • the working cycle is now considered such that the first cycle taking place or occurring within the working cycle is the working cycle.
  • the second occurring within the cycle or occurring clock is the subsequent to the power stroke exhaust stroke.
  • the third occurring within the work cycle and subsequent to the second clock or to the exhaust stroke third clock is the intake stroke.
  • the fourth occurring within the work cycle clock or the compression stroke which follows the intake stroke.
  • the piston is translatable between a bottom dead center (UT) and a top dead center (TDC) in the cylinder.
  • UT bottom dead center
  • TDC top dead center
  • LWOT upper charge cycle dead center
  • ZOT Zündtotrete
  • This mixture comprises hydrogen as gaseous fuel, by means of which the gas engine is operated in its fired operation.
  • the mixture comprises air, which is the combustion chamber, in particular the inlet valves supplied.
  • the respective inlet valve is assigned to an inlet channel, via which, when the respective inlet valve releases the respectively assigned inlet channel in the open position, the air can flow into the combustion chamber.
  • the fuel-air mixture is, in particular by means of spark ignition, ignited and thereby burned, resulting in exhaust gas of the gas engine.
  • the respective outlet valve is assigned a respective outlet channel.
  • the exhaust gas can flow out of the combustion chamber via the outlet channel.
  • the exhaust gas can then flow in an exhaust tract of the gas engine.
  • the air is guided by means of an intake tract of the gas engine to the and in particular into the cylinder.
  • the respective inlet valve of the respectively associated inlet channel blocks fluidically, wherein the respective outlet valve fluidly obstructs the respectively associated outlet channel in the closed position.
  • the working cycle starts and ends at the upper ignition dead center as a result of the described consideration, so that the first top dead center of the piston occurring within the work cycle and the third or last piston top dead center occurring within the work cycle is the upper ignition dead center ZOT.
  • the second top dead center occurring within the work cycle is the upper charge cycle dead point LWOT which lies between the first and the third top dead center of the work cycle.
  • the first bottom dead center UT occurring within the working cycle is directly or directly connected to the first top dead center occurring within the working cycle and directly or directly anticipates the second top dead center occurring within the working cycle, so that the first bottom dead center between the first top dead center and the upper charge cycle dead center.
  • the second bottom dead center occurring within the cycle end immediately or directly adjoins the top dead center and directly precedes the top dead center so that the second bottom dead center occurring within the cycle is between the top dead center and the top dead center. Including that the respective bottom dead center directly or directly to the respective top dead center adjoins or anticipates this, it is to be understood that between the respective bottom dead center and the respective top dead center no other further dead center of the piston.
  • the piston On its way from the respective top dead center into the respective bottom dead center or vice versa from the respective bottom dead center into the respective top dead center, the piston carries out a stroke, which is also referred to as piston stroke.
  • the piston stroke is plotted on the ordinate 26 of the diagram 10, so that a graph 28 recorded in the diagram 10 illustrates the piston stroke, in particular its course, within the working cycle.
  • the piston moves from the respective top dead center into the respective bottom dead center or from the respective bottom dead center into the respective top dead center with a piston speed, also referred to as piston speed Velocity plotted on the ordinate 30 of the graph 12.
  • a curve 32 entered in the diagram 12 illustrates the piston speed or its course within the working cycle, wherein, for example, the piston speed is specified in the unit of millimeter per degree crank angle. It can be seen in particular from FIGS. 10 and 12 that the piston speed is zero in the respective bottom dead center and in the respective top dead center.
  • a total amount of the gaseous fuel formed as hydrogen is introduced into the cylinder within the working cycle and thereby, in particular by means of an injector, blown directly into the cylinder.
  • This total amount is now divided into exactly two subsets, so that the total quantity or the gaseous fuel is injected directly into the cylinder during the working cycle during at least two temporally spaced-apart and successive phases P1 and P2.
  • a first of the subset is injected directly into the cylinder by means of the injector.
  • the second phase P2 which is temporally separated from the first phase P1 and follows the first phase P1 in terms of time, the second subset is injected directly into the cylinder by means of the injector.
  • the injector has, for example, a valve element, which is also referred to as a valve or injector valve.
  • the valve element is, for example, between a closed position and an open position, in particular translationally, movable. In the closed position, for example, the valve element obstructs at least one or more injection openings of the injector. In the open position, the valve element releases the injection opening or the injection openings, for example, so that the hydrogen can be blown directly into the combustion chamber via the injection openings.
  • the injection opening or blowing-in openings is or are arranged, for example, at an outlet and thus on an outlet side of the injector, the hydrogen issuing from the outlet discharged to the injector.
  • the injector further has an inlet and thus an inlet side, via which the hydrogen injected directly into the cylinder by means of the injector is introduced into the injector.
  • At the inlet prevails, for example, a first pressure, in particular of the hydrogen, wherein the first pressure, for example, is a blowing pressure, with which the hydrogen is injected directly into the cylinder.
  • a second pressure prevails, which is, for example, a pressure prevailing in the cylinder and also referred to as cylinder internal pressure.
  • the in-cylinder pressure is a compression pressure which occurs, for example, during the compression stroke or is effected by the same.
  • valve element On its way from the closed position to the open position or vice versa, the valve element, for example, sets a path or carries out a stroke, which is also referred to as a valve element lift.
  • This Ventilelementhub is plotted, for example, on the ordinate 34, so that a recorded in the diagram 16 History 36 illustrates the Ventilelementhub or its course within the working cycle.
  • the subsets mentioned sum in total the total amount that is injected directly into the cylinder within the working cycle. Thus, only or exclusively the total amount is injected directly into the cylinder, especially within the working cycle.
  • the aforementioned first ignition taking place within the working cycle is exactly one ignition. If, for example, within the work cycle several, spaced apart and consecutive ignitions performed, so is the first mentioned above, the ignition taking place within the work cycle, such as the ignition, which is performed by the multiple ignitions as the very first ignition. As part of the ignition, for example, by means of a spark ignition device designed as a spark ignition at least one spark generated by means of which the mixture is ignited and burned in the sequence.
  • the subsets are not burned separately or independently, but together or together in the context of the ignition or the combustion caused by the ignition. As a result, a particularly high power density can be realized in a simple manner.
  • the first phase P1 first begins and ends, whereupon the second phase P2 following the first phase P1 begins and ends.
  • the first phase P1 begins after the upper charge change dead point LWOT of the piston.
  • the first phase P1 ends before the bottom dead center UT immediately following the upper charge reversal dead point LWOT, so that the first phase P1 ends in time before the second bottom dead center occurring within the working cycle.
  • the time interval Z thus begins before the second bottom dead center and extends to the bottom dead center.
  • the first phase P1 extends from 400 degrees crank angle to the upper Zündtot Vietnamese to 500 degrees crank angle to the upper Zündtot Vietnamese.
  • the first phase P1 extends over 100 degrees crank angle, whereby a sufficiently high amount of fuel can be injected.
  • the second phase P2 begins, for example, before or with ES and thus closes, for example, before or with the immediately following to the upper charge exchange dead center LWOT inlet.
  • ES This means that the second phase P2 begins after the second bottom dead center occurring during the work cycle.
  • the Beginning of the second phase P2 may, in particular in the case of a high fuel requirement, alternatively begin before the inlet closes ES, in particular when it is precluded that fuel can enter the intake tract through the opened inlet valve.
  • the pressure increase in the cylinder caused by the amount of fuel injected until the inlet closes ES should be limited to a value below the pressure in the intake tract. This means that the fuel mass inflatable before inlet closes is limited.
  • the second phase P2 is immediately followed by the bottom dead center immediately following the upper charge reversal dead center LWOT, so that, for example, a distance between the second phase P2, in particular between its beginning and the second within the Working cycle occurring bottom dead center is less than 50 degrees crank angle, in particular less than 20 degrees crank angle, in particular less than 10 degrees crank angle and preferably less than 5 degrees crank angle.
  • the second phase P2 is ended before the compression pressure in the cylinder reaches a value in the range of 40% to 60%, in particular 45% to 55%, of the pressure prevailing in front of the injector A blaserucks lies.
  • the second phase P2 is terminated before the compression pressure is about 50% of the injection pressure.
  • the first phase P1 preferably takes place at least predominantly or completely during a movement phase of the piston in which the piston moves with a piston speed in the direction of its bottom dead center, that a return flow of the gaseous fuel from the cylinder into the intake tract of the gas engine, in particular completely, omitted.
  • the first phase P1 opens after the inlet and preferably closes after the outlet closes and ends before the inlet immediately adjacent to the inlet opens subsequent inlet.
  • the first phase P1 is completely opened between the inlet and closes the inlet.
  • the second phase P2 closes after the inlet or starts during the closing of the inlet valve. In the embodiment illustrated in the figure, the second phase P2 begins before the inlet closes and ends after the inlet closes.
  • the gaseous fuel flows through the injector during injection in such a way that the gaseous fuel has a supercritical flow when injected at the narrowest cross section of the injector through which the gaseous fuel can flow.
  • a flow rate and thus a flow rate of the hydrogen flowing through the injector from the inlet to the outlet is independent of the cylinder internal pressure prevailing on the outlet side or at the outlet, which is of particular advantage since that at the outlet prevailing cylinder internal pressure can not be known precisely.
  • the narrowest cross section through which the hydrogen can flow is also referred to as the Laval cross section of the injector.
  • the supercritical flow at the narrowest cross section means that the velocity of sound of the hydrogen is set at the narrowest cross section, which is also referred to as the design cross section.
  • Performing the first phase P1 allows a particularly good homogenization of the mixture.
  • the time interval Z is a pause, by which excessive displacement effects can be avoided.
  • Performing the second phase P2 makes it possible to introduce a sufficiently large amount of hydrogen into the cylinder. It is preferably provided that the second subset, which is injected directly into the combustion chamber during the second phase P2, is greater than the first subset, which is blown into the combustion chamber during the first phase P1.
  • the end of the second phase P2 is determined, for example, by the internal cylinder pressure or by a pressure ratio of injection pressure prevailing at the inlet of the injector and cylinder internal pressure, as described above.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens einen Brennraum aufweisenden Gasmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein gasförmiger Kraftstoff zum Betreiben des Gasmotors direkt in den Brennraum eingeblasen wird, wobei der gasförmige Kraftstoff innerhalb eines Arbeitsspiels des Gasmotors während wenigstens zweier zeitlich voneinander beabstandeter Phasen (P1, P2) direkt in den Brennraum eingeblasen wird, wobei die wenigstens zwei Phasen (P1, P2) zeitlich vor der ersten innerhalb des Arbeitsspiels stattfindenden Zündung beginnen und enden.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES GASMOTORS
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasmotors, insbesondere eines Wasserstoffmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Ein solches Verfahren zum Betreiben eines wenigstens einen Brennraum aufweisenden und beispielsweise als Wasserstoffmotor ausgebildeten Gasmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist beispielsweise bereits der DE 103 59 445 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird ein gasförmiger Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff, zum Betreiben des Gasmotors, insbesondere in seinem befeuerten Betrieb, direkt in den Brennraum eingeblasen, wobei der gasförmige Kraftstoff innerhalb eines Arbeitsspiels des Gasmotors während wenigstens zweier zeitlich voneinander beabstandeter Phasen direkt in den Brennraum eingeblasen wird.
Des Weiteren offenbart die EP 1 431 564 A2 ein Verfahren für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, wobei das Gas über eine Einblasevorrichtung in einen Brennraum eingeblasen und eine Schichtladung erzeugt wird.
Des Weiteren ist aus der DE 103 21 794 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer gasbetriebenen, insbesondere wasserstoffbetriebenen, Brennkraftmaschine bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb des Gasmotors realisierbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines wenigstens einen Brennraum aufweisenden Gasmotors, insbesondere Wasserstoffmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wird ein gasförmiger Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff, zum Betreiben des Gasmotors, insbesondere in seinem befeuerten Betrieb, direkt in den Brennraum eingeblasen, wobei der gasförmige Kraftstoff innerhalb eines Arbeitsspiels des Gasmotors während wenigstens zweier zeitlich voneinander beabstandeter Phasen direkt in den Brennraum eingeblasen wird. Der gasförmige Kraftstoff, insbesondere der Wasserstoff, wird in dem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum zumindest zusammen mit Luft verbrannt, wodurch der Gasmotor, insbesondere in seinem befeuerten Betrieb, betrieben wird. Mit anderen Worten wird durch die Verbrennung des gasförmigen Kraftstoffes mit Luft der befeuerte Betrieb des Gasmotors bewirkt, wobei im Rahmen des befeuerten Betriebs des Gasmotors Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum ablaufen. Dabei befindet sich beispielsweise der Gasmotor in seinem Zugbetrieb, in welchem beispielsweise das Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Nutzfahrzeug ausgebildet ist, mittels des Gasmotors antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird.
Vorzugsweise ist der Gasmotor als 4-Takt-Motor ausgebildet, sodass das Arbeitsspiel, insbesondere genau, vier Takte aufweist. Die vier Takte sind: Ansaugen beziehungsweise Ansaugtakt; Verdichten und Zünden beziehungsweise Kompressions- oder Verdichtungstakt; Arbeiten beziehungsweise Arbeitstakt; Ausstoßen beziehungsweise Ausstoßtakt. Im Rahmen der Erfindung wird das Arbeitsspiel des Gasmotors insbesondere derart betrachtet, dass der erste, innerhalb des Arbeitsspiels auftretende Takt der Arbeitstakt ist. Der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende und sich an den Arbeitstakt anschließende Takt ist der Ausstoßtakt. Der dritte innerhalb des Arbeitsspiels auftretende und sich an den Ausstoßtakt anschließende Takt ist der Ansaugtakt, sodass der vierte innerhalb des Arbeitsspiels auftretende und sich an den Ansaugtakt anschließende Takt der Verdichtungstakt ist. Dabei ist ferner beispielsweise in dem insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum ein Kolben bewegbar aufgenommen. Insbesondere ist der Kolben translatorisch bewegbar in dem Brennraum aufgenommen. Der Kolben ist, insbesondere gelenkig, mit einer beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle gekoppelt, wobei beispielsweise der Gasmotor als Verbrennungskraftmaschine in Form einer Hubkolbenmaschine ausgebildet ist. Durch die beispielsweise gelenkige Kopplung des translatorisch in dem Brennraum aufgenommenen Kolbens mit der Abtriebswelle werden die translatorischen Bewegungen des Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle umgewandelt. Der gasförmige Kraftstoff und die Luft bilden in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches auch einfach als Gemisch bezeichnet wird. Das Gemisch wird beispielsweise gezündet und anschließend verbrannt, wodurch sich das Gemisch beziehungsweise aus der Verbrennung resultierende Verbrennungsprodukte ausdehnt beziehungsweise ausdehnen. Hierdurch wird der Kolben angetrieben und dadurch beispielsweise aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. Durch die Kopplung des Kolbens mit der Abtriebswelle wird die Abtriebswelle angetrieben, sodass der Gasmotor über die Abtriebswelle Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.
Zum Verbrennen des Gemisches wird dieses, insbesondere durch Fremdzündung, gezündet und in der Folge verbrannt. Im Rahmen der Fremdzündung wird mittels einer beispielsweise als Zündkerze ausgebildeten Fremdzündeinrichtung innerhalb des Arbeitsspiels wenigstens ein Zündfunke, insbesondere in dem Brennraum, erzeugt. Mittels des Zündfunkens wird das Gemisch gezündet und in der Folge verbrannt. Durch das Verbrennen des Gemischs dehnt sich dieses beziehungsweise aus der Verbrennung resultierende Verbrennungsprodukte aus, wodurch der Kolben angetrieben wird.
Bei der oben beschriebenen Betrachtung des Arbeitsspiels bewegt sich der Kolben beispielsweise ausgehend von seinem oberen Totpunkt beziehungsweise von seinem oberen Totpunkt kommend in seinen unteren Totpunkt, dann wieder in seinen oberen Totpunkt, dann in seinen unteren Totpunkt und dann wieder in seinen oberen Totpunkt. Der obere Totpunkt des Kolbens tritt somit innerhalb des Arbeitsspiels genau dreimal auf, während der untere Totpunkt des Kolbens innerhalb des Arbeitsspiels genau zweimal auftritt.
Des Weiteren wird zwischen genau zwei Arten von oberen Totpunkten unterschieden. Eine erste der Arten ist der sogenannte obere Zündtotpunkt (ZOT), in dessen Bereich das Gemisch gezündet wird. Die zweite Art ist der sogenannte obere Ladungswechseltotpunkt (LWOT), in dessen Rahmen der Kolben den Ausstoßtakt und den Ansaugtakt durchführt und dabei im Rahmen des Ausstoßtakts Abgas, welches aus der Verbrennung des Gemisches resultiert, aus dem Brennraum ausschiebt und im Rahmen des Ansaugtakts Frischgas, das heißt insbesondere die zuvor genannte Luft, in den Brennraum einsaugt. Bei der oben beschriebenen Betrachtung des Arbeitsspiels liegt dabei der obere Ladungswechseltotpunkt (LWOT) zwischen den innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkten, sodass der erste innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt des Kolbens zwischen dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) und dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) liegt. Mit anderen Worten schließt sich der erste innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt unmittelbar an den oberen Zündtotpunkt an, wobei sich der obere Ladungswechseltotpunkt unmittelbar an den ersten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkt anschließt.
Demzufolge liegt der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt des Kolbens zwischen dem oberen Ladungswechseltotpunkt und dem oberen Zündtotpunkt, sodass sich der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt unmittelbar beziehungsweise direkt an den oberen Ladungswechseltotpunkt anschließt, und sodass sich innerhalb des Arbeitsspiels der obere Zündtotpunkt unmittelbar beziehungsweise direkt an den zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkt anschließt. Somit ist beispielsweise der erste innerhalb des Arbeitsspiels auftretende obere Totpunkt, bei welchem - vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Betrachtung des Arbeitsspiels - das Arbeitsspiel beginnt, der obere Zündtotpunkt. Der dritte innerhalb des Arbeitsspiels auftretende obere Totpunkt, bei welchem das Arbeitsspiel vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Betrachtung endet, ist ebenfalls der obere Zündtotpunkt, sodass der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende obere Totpunkt des Kolbens zwischen den oberen Zündtotpunkten liegt und somit der obere Ladungswechseltotpunkt (LWOT) ist. Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des vorzugsweise als Wasserstoffmotor ausgebildeten Gasmotors realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens zwei Phasen zeitlich vor der beziehungsweise einer ersten innerhalb des Arbeitsspiels stattfindenden Zündung beginnen und enden. Mit anderen Worten wird, insbesondere im Bereich des oberen Zündtotpunkts, innerhalb des Arbeitsspiels wenigstens oder genau eine Zündung bewirkt, in deren Rahmen - insbesondere auf die beschriebene Weise - beispielsweise wenigstens ein Zündfunke erzeugt wird. Wird innerhalb des Arbeitsspiels lediglich beziehungsweise genau eine Zündung bewirkt, so ist diese genau eine Zündung die erste innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende beziehungsweise auftretende Zündung, da keine weiteren Zündungen stattfinden beziehungsweise auftreten. Werden beispielsweise innerhalb des Arbeitsspiels mehrere Zündungen durchgeführt beziehungsweise finden innerhalb des Arbeitsspiels mehrere Zündungen statt, wobei diese mehreren Zündungen zeitlich aufeinanderfolgend und dabei insbesondere zeitlich voneinander beabstandet sind, so ist die erste innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende Zündung diejenige der mehreren Zündungen, die zeitlich als allererste Zündung innerhalb des beschriebenen Arbeitsspiels stattfinden. Dabei beginnen und enden die wenigstens zwei beziehungsweise beide Phasen zeitlich vor der ersten innerhalb des Arbeitsspiels stattfindenden Zündung. Während einer ersten der Phasen wird beispielsweise eine erste Menge beziehungsweise eine erste Teilmenge des gasförmigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum eingeblasen. Während der zeitlich auf die erste Phase folgenden und von der ersten Phase zeitlich beabstandeten zweiten Phase wird eine zweite Menge beziehungsweise eine zweite Teilmenge des gasförmigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum eingeblasen. Da nun beide Phasen vor der ersten Zündung beginnen und enden, werden beide Teilmengen, insbesondere gemeinsam, mittels der ersten Zündung beziehungsweise mittels einer durch die erste Zündung bewirkten Verbrennung in dem Brennraum verbrannt. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit nicht vorgesehen, dass je Phase beziehungsweise je Teilmenge wenigstens eine eigene, separate Zündung und somit Verbrennung durchgeführt wird, sodass es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Gegensatz zum Stand der Technik nicht vorgesehen ist, dass die jeweilige Teilmenge für sich beziehungsweise eigenständig verbrannt wird. Mit anderen Worten ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und im Gegensatz zum Stand der Technik nicht vorgesehen, dass zunächst die erste Teilmenge und daraufhin die zweite Teilmenge jeweils eigenständig verbrannt werden, sondern die Teilmengen werden gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig verbrannt und werden beispielsweise gemeinsam durch die erste innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende Zündung gezündet. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter, insbesondere befeuerter, Betrieb des Gasmotors realisiert werden.
Unter dem Merkmal, dass die Phasen zeitlich voneinander beabstandet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass innerhalb des Arbeitsspiels zwischen den Phasen eine Zeitspanne vorgesehen ist, in welcher eine Einblasung beziehungsweise Einbringung des gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum unterbleibt. Somit endet die erste Phase, bevor die zweite Phase beginnt.
Unter dem Merkmal, dass der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum eingeblasen wird, ist insbesondere zu verstehen, dass eine innere Gemischbildung vorgesehen ist beziehungsweise dass der Gasmotor mit einer inneren Gemischbildung betrieben wird, in deren Rahmen die Luft, welche beispielsweise mittels des Kolbens in den Brennraum eingesaugt wird, erst innerhalb des Brennraums und nicht bereits stromauf des Brennraums, beispielsweise in einem Ansaugtrakt des Gasmotors, mit dem gasförmigen Kraftstoff vermischt wird.
Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Wasserstoff ist der einzige Kraftstoff für Verbrennungsmotoren, der keine Kohlenstoffmoleküle aufweist. Dadurch entstehen bei der Verbrennung von Wasserstoff keine, oder, beispielsweise durch Schmierölverbrennung bedingt, nur sehr geringe Schadstoffemissionen der Schadstoffgruppen Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffverbindungen und Partikel. Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft zum Betreiben eines Wasserstoffmotors, jedoch auch zum Betreiben für andere Gasmotoren, welche beispielsweise mit Erdgas wie CNG (Compressed Natural Gas) oder LPG (Liquefied Petroleum Gas) betrieben werden. Der Gasmotor wird beispielsweise als Ottomotor betrieben, sodass das Gemisch vorzugsweise durch Fremdzündung gezündet wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Ottomotoren, die beispielsweise mittels fossiler Brennstoffe, das heißt mittels Benzin, betrieben werden, hat ein gasförmiger Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff, einige physikalische Eigenschaften, die eine Anpassung eines herkömmlichen Ottomotors an den Betrieb mit Wasserstoff erschweren können. Eine dieser Eigenschaften ist die geringe Dichte des Wasserstoffes im Vergleich zu flüssigem Kraftstoff wie beispielsweise Benzin. Durch die geringe Dichte nimmt der Wasserstoff einen hohen Volumenanteil des Verbrennungsgemisches ein, welches zumindest Luft und den gasförmigen Kraftstoff als Brennstoff umfasst. Insbesondere nimmt der Wasserstoff bei einem Verbrennungsluftverhältnis von 1 etwa ein Drittel des Volumens des Gemisches ein. Das Verbrennungsluftverhältnis wird auch als Lambda (λ) bezeichnet und setzt - wie allgemein bekannt ist - die tatsächlich für die jeweilige Verbrennung zur Verfügung stehende Masse der Luft ins Verhältnis zur mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse, die für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes benötigt wird. Mit anderen Worten verdrängt der Wasserstoff Luft aus dem Gemisch. Durch die Verdrängung von Luft durch Wasserstoff ergibt sich eine geringe Energiedichte des Gemisches, woraus - falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind - eine geringe Leistungsdichte des einfach auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichneten Gasmotors resultiert. Ein hubraumgleicher Motor wird bei Wasserstoffbetrieb eine wesentlich geringere Leistungs-Drehmomententfaltung aufweisen als bei Betrieb mit herkömmlichen, insbesondere fossilen Kraftstoffen, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.
Eine Möglichkeit, dieser nur geringen Leistungsdichte entgegenzuwirken, ist die Verwendung der inneren Gemischbildung, insbesondere bei Beibehaltung anderer Wesensmerkmale des Ottomotors wie beispielsweise Fremdzündung, Quantitätsregelung und Gemischverdichtung.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die direkte Einblasung oder Injektion des gasförmigen Kraftstoffs, insbesondere des Wasserstoffes, in den Brennraum erst dann beginnen sollte, wenn beispielsweise ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil beziehungsweise dem Brennraum zugeordnete Einlassventile, insbesondere alle dem Brennraum zugeordnete Einlassventile, geschlossen sind, um dadurch den zuvor beschriebenen Verdrängungseffekt zumindest nahezu vollständig eliminieren zu können.
Eine zur Gemischbildung verfügbare Zeit wird durch die Druckerhöhung im Brennraum während des Verdichtungstaktes bestimmt. Um dabei beispielsweise eine vorteilhafte überkritische Durchströmung einer beispielsweise auch als Injektor bezeichneten Einblasevorrichtung, mittels welcher der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum eingeblasen wird, zu gewährleisten, sollte der Druck an einem Einlass des Injektors stets mehr als das Doppelte des Druckes an einem Auslass und somit auf einer Auslassseite des Injektors betragen, da beispielsweise der Druck an dem Auslass beziehungsweise auf der Auslassseite dem im Brennraum herrschenden Innendruck entspricht. Über den genannten Einlass wird beispielsweise dem Injektor der gasförmige Kraftstoff zugeführt beziehungsweise der gasförmige Kraftstoff in den Injektor eingeleitet. Über den genannten Auslass wird beispielsweise der gasförmige Kraftstoff aus dem Injektor ausgeleitet, wobei insbesondere der Injektor den gasförmigen Kraftstoff über den Auslass direkt in den Brennraum einbläst. Durch dieses beschriebene Druckverhältnis kann sichergestellt werden, dass eine Durchflussmenge durch den Injektor unabhängig von dem im Brennraum herrschenden Druck ist, wodurch eine genaue Dosierung einer in den Brennraum einzublasenden Menge des Kraftstoffes möglich ist. Die Menge des einzublasenden Kraftstoffs wird auch als Kraftstoffmenge oder Einblasmenge bezeichnet.
Aus den oben beschriebenen Randbedingungen können sich jedoch unterschiedliche Nachteile ergeben:
Hoher Einlassdruck am Injektor und dadurch bedingt eine begrenzte Nutzbarkeit des in Druckgasbehältern gespeicherten gasförmigen Kraftstoffes und damit eine verringerte Reichweite des Kraftfahrzeugs mit Wasserstoffantrieb. Außerdem werden je nach Bauweise hohe Kräfte zum Öffnen und Schließen des Injektors, insbesondere eines Ventils des Injektors, erforderlich, was hohe Anforderungen an einen insbesondere elektrischen Antrieb, insbesondere zum Bewegen des Ventils, und an Endstufen einer Steuerungselektronik zum Ansteuern des Injektors bedeutet.
- Großer Öffnungsquerschnitt des Injektors, insbesondere des Ventils des Injektors.
Dies bedeutet große zu bewegende Massen und hohe Anforderungen an den
Antrieb und an die Endstufen der Steuerungselektronik. Der technische Aufwand steigt mit dem Öffnungsquerschnitt an. Daher ist ein hoher Entwicklungsaufwand erforderlich. Hohe Kosten und lange Entwicklungszeiten sind die Folge.
- Durch die geringe zur Verfügung stehende Zeit bis zur Entzündung ist eine ausreichende Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht notwendigerweise sichergestellt. In zu fetten Gemischbereichen können hohe Stickoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) entstehen, in mageren Abschnitten ist mit verschleppter Verbrennung und dadurch verringertem Wirkungsgrad zu rechnen.
Ein weiterer Vorteil der inneren Gemischbildung ist die zumindest nahezu vollständige Eliminierung von Rückzündungen im Ansaugtrakt des Gasmotors. Da der Wasserstoff beispielsweise erst nach Schließen des Einlassventils in den Brennraum gelangt, hat eine spontane Entzündung des Gemisches im Brennraum keine Auswirkung auf den Ansaugtrakt.
Eine Möglichkeit, den oben beschriebenen Nachteilen entgegenzuwirken, ist die Verwendung einer Nockenwelle mit frühem Schließen des Einlassventils im Bereich des unteren Totpunkts, insbesondere des zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkts. Eine solche Nockenwelle schränkt die Nutzeffekte der inneren Gemischbildung jedoch wieder stark ein, weil bei Verkürzung der Einlasszeit aus dynamischen und mechanischen Gründen der Ventilhub ebenfalls reduziert werden muss. Eine Verringerung des Liefergrades ist die Folge. Die oben beschriebenen Probleme und Nachteile und Zielkonflikte können nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst und vermieden werden, sodass ein besonders effizienter und somit wirkungsgradgünstiger sowie emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb realisierbar ist. Insbesondere wird eine Nockenwelle mit Steuerzeiten verwendet, die auf eine zumindest nahezu optimale Füllung des Brennraums ausgelegt sind. Ferner wird beispielsweise eine innerhalb des Arbeitsspiels insgesamt in den Brennraum einzublasende Gesamtmenge des Kraftstoffs auf die zwei Phasen und somit auf die zwei Teilmengen aufgeteilt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als der Gasmotor ein Wasserstoffmotor betrieben, wobei als der gasförmige Kraftstoff Wasserstoff verwendet wird.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst eine erste der Phasen beginnt und endet, woraufhin die zeitlich auf die erste Phase folgende zweite Phase beginnt und endet. Dadurch sind die Phasen definiert zeitlich voneinander beabstandet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Gasmotor wenigstens einen Kolben auf, welcher translatorisch bewegbar in dem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum aufgenommen ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die erste Phase nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt des Kolbens beginnt. Hierdurch können beispielsweise unerwünschte Rückzündeffekte in dem Ansaugtrakt des Gasmotors vermieden werden, sodass ein besonders effektiver und effizienter Betrieb darstellbar ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die erste Phase vor dem sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt anschließenden unteren Totpunkt, das heißt beispielsweise vor dem zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkt endet. Hierdurch steht eine hinreichend lange Zeitspanne zur Realisierung einer vorteilhaften Gemischbildung zur Verfügung, insbesondere bis die erste Zündung stattfindet.
Um eine hinreichend große Menge an gasförmigem Kraftstoff, insbesondere an Wasserstoff, in den Brennraum einzubringen und in der Folge einen effektiven und effizienten Betrieb sowie eine hohe Leistungsdichte zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass sich - insbesondere bezogen auf die zuvor beschriebene Betrachtung des Arbeitsspiels - die erste Phase von 400 Grad Kurbelwinkel (°KW) nach dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) bis 500 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt erstreckt. Dabei bezeichnet „Grad Kurbelwinkel" eine jeweilige Drehstellung der beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle, wie es aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist. Durch diese Bezeichnung der jeweiligen Drehstellung können besonders vorteilhaft die oberen Totpunkte und die unteren Totpunkte sowie weitere, innerhalb des Arbeitsspiels auftretende Ereignisse wie beispielsweise die Zündung, die Phasen, insbesondere deren Dauer, Beginn und Ende sowie jeweilige Öffnungs- und Schließzeitpunkte, zu denen sich beispielsweise jeweilige Gaswechselventile, insbesondere Einlassventile und Auslassventile, öffnen und schließen, auf jeweilige Drehstellungen der Abtriebswelle einfach referenziert werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Phase nach dem sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt anschließenden unteren Totpunkt beginnt. Hierdurch kann ein hinreichender zeitlicher Abstand zwischen den Phasen gewährleistet werden, sodass unerwünschte Verdrängungseffekte vermieden beziehungsweise besonders gering gehalten werden können. In der Folge kann eine hohe Leistungsdichte auf einfache Weise realisiert werden.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn sich die zweite Phase unmittelbar an den sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt anschließenden unteren Totpunkt anschließt. Hierdurch kann eine hinreichend große Menge an Kraftstoff in den Brennraum eingebracht werden.
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der gasförmige Kraftstoff in den Brennraum mittels des zuvor genannten Injektors eingeblasen wird, wobei die zweite Phase vorzugsweise beendet wird, bevor der Verdichtungsdruck im Brennraum einen Wert erreicht beziehungsweise erreicht hat, der in einem Bereich von 40% bis 60%, insbesondere von 45% bis 55% und vorzugsweise von 48% bis 52% eines vor dem Injektor, insbesondere an dessen Einlass, herrschenden Einblasedruck, mit welchem beispielsweise der gasförmige Kraftstoff in den Injektor, insbesondere über dessen Einlass, eingeleitet und/oder mittels des Injektors direkt in den Innenraum eingeblasen wird, liegt. Insbesondere wird die zweite Phase beendet, bevor der Verdichtungsdruck in dem Brennraum einen Wert erreicht hat, der etwa 50% des Einblasedrucks beträgt. Unter dem Verdichtungsdruck ist ein in dem Brennraum herrschender Druck zu verstehen, wobei der Verdichtungsdruck durch den Verdichtungstakt, das heißt dadurch bewirkt wird, dass sich der Kolben im Rahmen seines Verdichtungstakts aus seinem unteren Totpunkt in Richtung seines oberen Totpunkts und insbesondere in Richtung des oberen Zündtotpunkts bewegt und dabei das Gemisch verdichtet. Hierdurch kann eine hinreichend hohe Gesamtmenge des Kraftstoffes in den Brennraum eingeblasen werden, und dies auf besonders vorteilhafte Weise, da die zweite Phase hinreichend lange jedoch nicht übermäßig lange durchgeführt werden kann. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Phase, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, während einer Bewegungsphase des Kolbens stattfindet, in welcher der Kolben sich mit einer solchen Kolbengeschwindigkeit in Richtung seines unteren Totpunkts - insbesondere bei geöffnetem Einlassventil - bewegt, dass ein Rückströmen des gasförmigen Kraftstoffes aus dem Brennraum in den Ansaugtrakt des Gasmotors, insbesondere vollständig, unterbleibt. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter und effizienter Betrieb des Gasmotors dargestellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Phase nach einem Öffnen wenigstens eines dem Brennraum zugeordneten Einlassventils, über welchem dem Brennraum zumindest Luft zugeführt wird, beginnt. Sind dem Brennraum beispielsweise mehrere Einlassventile zugeordnet, so ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Phase nach einem jeweiligen Öffnen der beziehungsweise aller Einlassventile, über welche dem Brennraum zumindest Luft zugeführt wird, beginnt.
Überraschenderweise wurde dabei gefunden, dass sich ein besonders effektiver und vorteilhafter Betrieb realisieren lässt, wenn die erste Phase vor einem sich unmittelbar an das Öffnen anschließenden Schließen des Einlassventils beziehungsweise der Einlassventile endet.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beginnt die zweite Phase vor dem Schließen oder mit dem Schließen des Einlassventils beziehungsweise der Einlassventile. Dadurch kann eine besonders hohe Leistungsdichte realisiert werden. Unter dem Schließen des Einlassventils ist insbesondere ein Zeitpunkt zu verstehen, zu welchem das Einlassventil, insbesondere vollständig, geschlossen ist, das heißt seine Schließstellung erreicht. Somit beginnt die zweite Phase, bevor das Einlassventil geschlossen ist, das heißt bevor das Einlassventil seine Schließstellung erreicht und somit beispielsweise während sich das Einlassventil in Richtung seiner Schließstellung bewegt. Alternativ fällt der Zeitpunkt, zu welchem das Einlassventil seine Schließstellung erreicht, mit dem Beginn der zweiten Phase zusammen. Der Zeitpunkt, zu welchem das Einlassventil, insbesondere aus seiner Offenstellung kommend, seine Schließstellung erreicht, wird auch als„Einlass schließt" oder ES bezeichnet. Somit kann vorgesehen sein, dass die zweite Phase vor ES beginnt, oder die zweite Phase beginnt mit ES, sodass ES mit dem Beginn der zweiten Phase zusammenfällt. Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der gasförmige Kraftstoff beim Einblasen, das heißt dann, wenn der gasförmige Kraftstoff den Injektor, insbesondere von dessen Einlass zu dessen Auslass, durchströmt, den Injektor derart durchströmt, dass der gasförmige Kraftstoff beim Einblasen an dem engsten von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbaren Querschnitt des Injektors eine überkritische Strömung aufweist. Hierdurch kann der gasförmige Kraftstoff besonders vorteilhaft in den Brennraum eingebracht werden, sodass ein effizienter und effektiver Betrieb darstellbar ist.
Im Rahmen von Entwicklungstätigkeiten wurde insbesondere überraschender Weise gefunden, dass es zur Realisierung eines effektiven und effizienten Betriebs besonders vorteilhaft ist, wenn die erste Phase beginnt, wenn der Ansaugtakt des Kolbens beziehungsweise des beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraums so weit fortgeschritten ist, dass zumindest die folgenden Bedingungen erfüllt sind: - Eine erste der Bedingungen ist, dass die in den Brennraum, insbesondere über das Einlassventil beziehungsweise über die Einlassventile, eingeströmte Luft den Brennraum so weit abkühlt, dass eine Entzündung des einströmenden Kraftstoffes ausgeschlossen ist.
- Die zweite Bedingung ist, dass eine Geschwindigkeit, mit welcher sich der Kolben, insbesondere in Richtung seines unteren Totpunkts und dabei insbesondere in Richtung des zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkts, bewegt, so hoch ist, dass durch eine Sogwirkung des Kolbens, insbesondere eines Bodens des Kolbens, ein Einströmen der Luft in den Brennraum nicht oder nur gering behindert wird und eine Rückströmung von Wasserstoff in den Ansaugtrakt ausgeschlossen ist.
Die erste Phase wird beendet, wenn die zweite Bedingung beispielsweise durch Verringerung der zuvor genannten und auch als Kolbengeschwindigkeit bezeichneten Geschwindigkeit im Bereich des oberen Totpunkts nicht mehr erfüllt ist.
Die zweite Phase kann beispielsweise beginnen, wenn das Einlassventil physikalisch geschlossen ist. Abgeschlossen wird die zweite Phase beispielsweise dann, wenn der benötigte beziehungsweise vorgesehene Wasserstoff, das heißt wenn die vorgebbare beziehungsweise gewünschte Gesamtmenge des gasförmigen Kraftstoffes eingeblasen wurde. Das Einblasen des Kraftstoffs sollte abgeschlossen sein, wenn das Verhältnis von in dem Zylinder herrschendem Druck zu an dem Einlass des Injektors und somit vor dem Injektor herrschendem Druck des gasförmigen Kraftstoffs den Wert 0,5 überschreitet.
Insbesondere können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die folgenden Vorteile realisiert werden: - Es kann eine besonders hohe Einblaszeit realisiert werden, während welcher eine hinreichend hohe Menge an gasförmigem Kraftstoff in den Brennraum eingeblasen werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren lässt sich somit ein Zugewinn an Einblaszeit realisieren. Durch diesen Zugewinn an Einblaszeit kann beispielsweise der vor dem Injektor herrschende Druck und/oder eine Querschnittsfläche des Injektors reduziert werden, wobei der gasförmige Kraftstoff insbesondere beim Einblasen durch die Querschnittsfläche strömt.
- Zumindest ein Teil des gasförmigen Kraftstoffs kann in eine turbulente Luftströmung, insbesondere während des Ansaugtakts, eingeblasen werden.
Hierdurch ergibt sich eine deutlich verbesserte Homogenität des Kraftstoff-Luft- Gemisches.
- Die Aufteilung der Kraftstoffeinblasung in die zwei Phasen ermöglicht insbesondere für eine Motorenapplikation des Gasmotors die Schaffung zusätzlicher Freiheiten zur Optimierung des Motorverhaltens in jedem Kennfeld. Unter Berücksichtigung der Parameter Betriebssicherheit, Schadstoffemission und Wirkungsgrad.
Durch das Einblasen des Kraftstoffs mittels der zwei Phasen sind zwei Arbeitsspiele des Injektors vorgesehen, sodass durch ein erstes der Arbeitsspiele die erste Phase und durch das zweite Arbeitsspiel die zweite Phase bewirkt wird. Einer hieraus etwaig resultierenden Beeinträchtigung der Lebensdauer des Injektors kann beispielsweise dadurch entgegengewirkt werden, dass in wenigstens einem Betriebsbereich des Gasmotors wie beispielsweise in einem Teil- und Schwachlastbetriebsbereich der gasförmige Kraftstoff mittels genau einer Phase innerhalb des Arbeitsspiels in den Brennraum eingebracht wird, sodass innerhalb des Arbeitsspiels vorzugsweise genau eine Phase stattfindet, während welcher der gasförmige Kraftstoff mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingeblasen wird. Bei der Applikation insbesondere hinsichtlich Einblasung und Ansaug- und/oder Verdichtungstakt und Timing, sind auch hier die Parameter Betriebssicherheit, Schadstoffemission und Wirkungsgrad zu beachten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. Diagramme zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines vorzugsweise als Wasserstoffmotor ausgebildeten Gasmotors. Die einzige Fig. zeigt mehrere Diagramme 10, 12, 14 und 16, anhand derer im Folgenden ein Verfahren zum Betreiben eines Gasmotors veranschaulicht wird. Der Gasmotor ist bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Wasserstoffmotor ausgebildet, sodass der Gasmotor, insbesondere in seinem befeuerten Betrieb, mittels Wasserstoff als gasförmiger Kraftstoff betrieben wird. Der Gasmotor wird auch Verbrennungsmotor, Verbrennungskraftmaschine, Brennkraftmaschine oder Motor bezeichnet und weist wenigstens einen insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, in welchem ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Der Zylinder ist beispielsweise durch ein Motorgehäuse des Gasmotors gebildet. An dem Motorgehäuse ist zumindest mittelbar eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle des Gasmotors drehbar gelagert, sodass sich die Kurbelwelle um eine Drehachse relativ zu dem Motorgehäuse drehen kann. Dabei ist der Kolben gelenkig mit einem Pleuel verbunden, welches wiederum gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden ist. Durch diese gelenkige Kopplung können die translatorischen Bewegungen des Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.
Dem Zylinder sind mehrere Einlassventile und mehrere Auslassventile zugeordnet, wobei die Einlassventile und die Auslassventile zusammenfassend auch als Gaswechselventile bezeichnet werden. Das jeweilige Gaswechselventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar. Auf seinem Weg von der Schließstellung in die Offenstellung beziehungsweise von der Offenstellung in die Schließstellung führt das jeweilige Gaswechselventil einen Hub aus, welcher auch als Ventilhub bezeichnet wird. Ein jeweiliger Zeitpunkt, zu welchem mit dem Öffnen des jeweiligen Einlassventils begonnen wird, wird auch als Einlass öffnet (EÖ) bezeichnet. Ein jeweiliger Zeitpunkt, zu welchem das jeweilige Einlassventil seine Schließstellung erreicht, wird auch als Einlass schließt (ES) bezeichnet. Ein jeweiliger Zeitpunkt, zu welchem mit dem Öffnen des jeweiligen Auslassventils begonnen wird, wird auch als Auslass öffnet (AÖ) bezeichnet. Ein jeweiliger Zeitpunkt, zu welchem das jeweilige Auslassventil seine Schließstellung erreicht, wird auch als Auslass schließt (AS) bezeichnet. Das jeweilige Gaswechselventil wird beispielsweise mittels einer Nockenwelle, insbesondere mittels eines jeweiligen Nockens, betätigt und dadurch aus der jeweiligen Schließstellung in die jeweilige Offenstellung bewegt. Hierdurch wird beispielsweise eine Rücksteileinrichtung, insbesondere eine Feder, gespannt, mittels welcher das jeweilige Gaswechselventil wieder aus der Schließstellung in die Offenstellung zurückbewegt und in der Schließstellung gehalten werden kann.
Die Nockenwelle ist dabei von der Abtriebswelle antreibbar. Eine jeweilige Drehung der Kurbelwelle um ein Grad wird auch als Grad Kurbelwinkel (°KW) bezeichnet. Die Angabe Grad Kurbelwinkel charakterisiert somit einen Weg oder eine Strecke, um den beziehungsweise die sich die Kurbelwelle dreht. Diese Grad Kurbelwinkel sind auf der jeweiligen Abszisse 18 der jeweiligen Diagramme 10, 12, 14 und 16 aufgetragen. Da die jeweilige Nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben wird, können die jeweiligen Zeitpunkte, zu denen die jeweiligen Gaswechselventile öffnen und schließen, auf die Drehstellung und Kurbelwelle, das heißt auf die Grad Kurbelwinkel referenziert werden.
Dabei ist der Gasmotor als Viertaktmotor ausgebildet, sodass das jeweilige Arbeitsspiel vier Takte aufweist. Diese vier Takte sind: Arbeitstakt; Ausstoßtakt; Ansaugtakt; Verdichtungstakt. Ferner umfasst das Arbeitsspiel zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit 720 Grad Kurbelwinkel. Dabei ist auf der jeweiligen Abszisse 18 genau ein Arbeitsspiel des Gasmotors aufgetragen.
Auf der Ordinate 20 des Diagramms 14 ist der jeweilige Ventilhub aufgetragen, wobei ein in das Diagramm 14 eingetragener Verlauf 22 die Bewegung des jeweiligen Auslassventils von dem Auslass öffnet zum dem Auslass schließt und somit von der Schließstellung in die Offenstellung und wieder zurück in die Schließstellung veranschaulicht. Demzufolge veranschaulicht ein in das Diagramm 14 eingetragener Verlauf 24 die Bewegung des jeweiligen Einlassventils von dem Einlass öffnet bis zu dem Einlass schließt und somit aus der Schließstellung in die Offenstellung und wieder zurück in die Schließstellung. Die Verläufe 22 und 24 werden auch als Ventilerhebungskurven bezeichnet, wobei die jeweiligen Zeitpunkte, zu denen die Gaswechselventile geöffnet und geschlossen werden, zusammenfassend auch als Steuerzeiten bezeichnet werden. Bei dem anhand der Fig. veranschaulichten Verfahren wird das Arbeitsspiel nun so betrachtet, dass der erste innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende beziehungsweise auftretende Takt der Arbeitstakt ist. Der zweite innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende beziehungsweise auftretende Takt ist der sich an den Arbeitstakt anschließende Ausstoßtakt. Der dritte innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende und sich an den zweiten Takt beziehungsweise an den Ausstoßtakt anschließende dritte Takt ist der Ansaugtakt. Somit ist der vierte innerhalb des Arbeitsspiels auftretende beziehungsweise stattfindende Takt der Verdichtungstakt, welcher sich an den Ansaugtakt anschließt.
Der Kolben ist zwischen einem unteren Totpunkt (UT) und einem oberen Totpunkt (OT) translatorisch in dem Zylinder bewegbar. Vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Betrachtung des Arbeitsspiels tritt innerhalb des Arbeitsspiels der obere Totpunkt genau dreimal auf, wobei der untere Totpunkt genau zweimal auftritt. Dabei wird zwischen zwei Arten des oberen Totpunkts unterschieden. Eine erste der Arten ist der sogenannte obere Ladungswechseltotpunkt (LWOT), der im Rahmen des Ausstoßtakts und des Ansaugtakts auftritt. Die zweite Art ist der sogenannte obere Zündtotpunkt (ZOT), in dessen Rahmen beziehungsweise in dessen Bereich ein auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. Dieses Gemisch umfasst Wasserstoff als gasförmigen Kraftstoff, mittels welchem der Gasmotor in seinem befeuerten Betrieb betrieben wird. Ferner umfasst das Gemisch Luft, die dem Brennraum, insbesondere die Einlassventile, zugeführt wird.
Das jeweilige Einlassventil ist einem Einlasskanal zugeordnet, über welchen dann, wenn das jeweilige Einlassventil den jeweils zugeordneten Einlasskanal in der Offenstellung freigibt, die Luft in den Brennraum einströmen kann. Das Kraftstoff-Luft- Gemisch wird, insbesondere mittels Fremdzündung, gezündet und dadurch verbrannt, woraus Abgas des Gasmotors resultiert. Dabei ist dem jeweiligen Auslassventil ein jeweiliger Auslasskanal zugeordnet. Über den Auslasskanal kann dann, wenn das jeweilige Auslassventil den jeweiligen Auslasskanal freigibt, das Abgas aus dem Brennraum ausströmen. Das Abgas kann dann in einem Abgastrakt des Gasmotors einströmen. Beispielsweise wird die Luft mittels eines Ansaugtrakts des Gasmotors zu dem und insbesondere in den Zylinder geführt. In der jeweiligen Schließstellung versperrt das jeweilige Einlassventil des jeweils zugehörigen Einlasskanal fluidisch, wobei das jeweilige Auslassventil in der Schließstellung den jeweils zugehörigen Auslasskanal fluidisch versperrt.
Anhand des Diagramms 10 ist erkennbar, dass das Arbeitsspiel aufgrund der beschriebenen Betrachtung bei dem oberen Zündtotpunkt beginnt und endet, sodass der erste innerhalb des Arbeitsspiels auftretende und der dritte beziehungsweise letzte innerhalb des Arbeitsspiels auftretende obere Totpunkt des Kolbens der obere Zündtotpunkt ZOT ist. In der Folge ist der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende obere Totpunkt der obere Ladungswechseltotpunkt LWOT, welcher zwischen dem ersten und dem dritten oberen Totpunkt des Arbeitsspiels liegt. Der erste innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt UT schließt sich unmittelbar beziehungsweise direkt an den ersten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden oberen Totpunkt an und geht unmittelbar beziehungsweise direkt dem zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden oberen Totpunkt vorweg, sodass der erste untere Totpunkt zwischen dem ersten oberen Zündtotpunkt und dem oberen Ladungswechseltotpunkt liegt. Der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt schließt sich unmittelbar beziehungsweise direkt an den oberen Ladungswechseltotpunkt an und geht unmittelbar beziehungsweise direkt dem oberen Zündtotpunkt vorweg, sodass der zweite innerhalb des Arbeitsspiels auftretende untere Totpunkt zwischen dem oberen Ladungswechseltotpunkt und dem oberen Zündtotpunkt liegt. Darunter, dass der jeweilige untere Totpunkt sich unmittelbar beziehungsweise direkt an den jeweiligen oberen Totpunkt anschließt beziehungsweise diesem vorweggeht, ist zu verstehen, dass zwischen dem jeweiligen unteren Totpunkt und dem jeweiligen oberen Totpunkt kein anderer weiterer Totpunkt des Kolbens liegt.
Auf seinem Weg vom jeweiligen oberen Totpunkt in den jeweiligen unteren Totpunkt beziehungsweise umgekehrt vom jeweiligen unteren Totpunkt in den jeweiligen oberen Totpunkt führt der Kolben einen Hub aus, welcher auch als Kolbenhub bezeichnet wird. Dabei ist auf der Ordinate 26 des Diagramms 10 der Kolbenhub aufgetragen, sodass ein in das Diagramm 10 eingetragener Verlauf 28 den Kolbenhub, insbesondere dessen Verlauf, innerhalb des Arbeitsspiels veranschaulicht.
Der Kolben bewegt sich vom jeweiligen oberen Totpunkt in den jeweiligen unteren Totpunkt beziehungsweise von dem jeweiligen unteren Totpunkt in den jeweiligen oberen Totpunkt mit einer auch als Kolbengeschwindigkeit bezeichneten Geschwindigkeit, die auf der Ordinate 30 des Diagramms 12 aufgetragen ist. Somit veranschaulicht ein in das Diagramm 12 eingetragener Verlauf 32 die Kolbengeschwindigkeit beziehungsweise deren Verlauf innerhalb des Arbeitsspiels, wobei beispielsweise die Kolbengeschwindigkeit in der Einheit Millimeter pro Grad Kurbelwinkel angegeben ist. Anhand der Diagramme 10 und 12 ist insbesondere erkennbar, dass die Kolbengeschwindigkeit in dem jeweiligen unteren Totpunkt und in dem jeweiligen oberen Totpunkt null beträgt.
Bei dem Verfahren zum Betreiben des Gasmotors wird innerhalb des Arbeitsspiels eine Gesamtmenge des als Wasserstoff ausgebildeten gasförmigen Kraftstoffs in den Zylinder eingebracht und dabei, insbesondere mittels eines Injektors, direkt in den Zylinder eingeblasen. Diese Gesamtmenge wird nun auf genau zwei Teilmengen aufgeteilt, sodass die Gesamtmenge beziehungsweise der gasförmige Kraftstoff innerhalb des Arbeitsspiels während wenigstens zweier zeitlich voneinander beabstandeter und aufeinanderfolgender Phasen P1 und P2 direkt in den Zylinder eingeblasen wird. Während der ersten Phase P1 wird eine erste der Teilmenge mittels des Injektors direkt in den Zylinder eingeblasen. Während der zeitlich von der ersten Phase P1 beabstandeten und zeitlich auf die erste Phase P1 folgenden zweiten Phase P2 wird die zweite Teilmenge mittels des Injektors direkt in den Zylinder eingeblasen. Da die Phasen P1 und P2 zeitlich voneinander beabstandet sind, ist zwischen den Phasen P1 und P2 ein zeitlicher Abstand Z vorgesehen. Der zeitliche Abstand Z ist eine Zeitspanne, während welcher ein Einbringen von Kraftstoff, insbesondere gasförmigen Kraftstoff, in den Zylinder unterbleibt. Der Injektor weist beispielsweise ein Ventilelement auf, welches auch als Ventil oder Injektorventil bezeichnet wird. Das Ventilelement ist beispielsweise zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar. In der Schließstellung versperrt beispielsweise das Ventilelement wenigstens ein oder mehrere Einblaseöffnungen des Injektors. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Einblaseöffnung beziehungsweise die Einblaseöffnungen beispielsweise frei, sodass über die Einblaseöffnungen der Wasserstoff direkt in den Brennraum eingeblasen werden kann. Die Einblaseöffnung beziehungsweise Einblaseöffnungen ist beziehungsweise sind beispielsweise an einem Auslass und somit auf einer Auslassseite des Injektors angeordnet, wobei der Wasserstoff über den Auslass aus dem Injektor ausgeleitet wird. Der Injektor weist beispielsweise ferner einen Einlass und somit eine Einlassseite auf, über den beziehungsweise die der mittels des Injektors in den Zylinder direkt einzublasende Wasserstoff in den Injektor eingeleitet wird. An dem Einlass herrscht beispielsweise ein erster Druck, insbesondere des Wasserstoffes, wobei der erste Druck beispielsweise ein Einblasedruck ist, mit welchem der Wasserstoff direkt in den Zylinder eingeblasen wird. An dem Auslass herrscht beispielsweise ein zweiter Druck, welcher beispielsweise ein in dem Zylinder herrschender und auch als Zylinderinnendruck bezeichneter Druck ist. Insbesondere ist der Zylinderinnendruck ein Verdichtungsdruck, welcher beispielsweise während des Verdichtungstaktes auftritt beziehungsweise durch diesen bewirkt wird.
Auf seinem Weg von der Schließstellung in die Offenstellung beziehungsweise umgekehrt legt das Ventilelement beispielsweise einen Weg zurück beziehungsweise führt einen Hub aus, welcher auch als Ventilelementhub bezeichnet wird. Dieser Ventilelementhub ist beispielsweise auf der Ordinate 34 aufgetragen, sodass ein in das Diagramm 16 eingetragener Verlauf 36 den Ventilelementhub beziehungsweise dessen Verlauf innerhalb des Arbeitsspiels veranschaulicht.
Die genannten Teilmengen ergeben in Summe die Gesamtmenge, welche innerhalb des Arbeitsspiels absolut in den Zylinder direkt eingeblasen wird. Somit wird lediglich beziehungsweise ausschließlich die Gesamtmenge in den Zylinder direkt eingeblasen, insbesondere innerhalb des Arbeitsspiels.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb zu realisieren, sind genau zwei Teilmengen und somit genau zwei Phasen P1 und P2 vorgesehen. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die wenigstens zwei Phasen P1 und P2 zeitlich vor der ersten innerhalb des Arbeitsspiels stattfindenden Zündung beginnen und enden.
Wird beispielsweise innerhalb des Arbeitsspiels genau eine Zündung durchgeführt beziehungsweise bewirkt, in deren Rahmen das zuvor genannte Gemisch gezündet und in der Folge verbrannt wird, so ist die zuvor genannte erste innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende Zündung diese genau eine Zündung. Werden beispielsweise innerhalb des Arbeitsspiels mehrere, zeitlich voneinander beabstandete und aufeinanderfolgende Zündungen durchgeführt, so ist die zuvor genannte erste innerhalb des Arbeitsspiels stattfindende beziehungsweise auftretende Zündung beispielsweise die Zündung, die von den mehreren Zündungen als allererste Zündung durchgeführt wird. Im Rahmen der Zündung wird beispielsweise mittels einer insbesondere als Zündkerze ausgebildeten Fremdzündeinrichtung wenigstens ein Zündfunke erzeugt, mittels welchem das Gemisch gezündet und in der Folge verbrannt wird.
Da die Phasen P1 und P2 vor der ersten Zündung beginnen und enden, werden die Teilmengen nicht etwa separat voneinander beziehungsweise eigenständig, sondern zusammen beziehungsweise gemeinsam im Rahmen der Zündung beziehungsweise der durch die Zündung bewirkten Verbrennung verbrannt. Dadurch kann eine besonders hohe Leistungsdichte auf einfache Weise realisiert werden.
Besonders gut anhand des Verlaufs 36 ist erkennbar, dass zunächst die erste Phase P1 beginnt und endet, woraufhin die zeitlich auf die erste Phase P1 folgende zweite Phase P2 beginnt und endet. Dabei beginnt die erste Phase P1 nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT des Kolbens. Außerdem endet die erste Phase P1 vor den sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT anschließenden unteren Totpunkt UT, sodass die erste Phase P1 zeitlich vor dem zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkt endet. Der zeitliche Abstand Z beginnt somit vor dem zweiten unteren Totpunkt und erstreckt sich bis nach dem unteren Totpunkt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, dass - wie aus der Fig. und insbesondere aus dem Diagramm 16 erkennbar ist - sich die erste Phase P1 von 400 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt bis 500 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt erstreckt. Somit erstreckt sich beispielsweise die erste Phase P1 über 100 Grad Kurbelwinkel, wodurch eine hinreichend hohe Menge an Kraftstoff eingeblasen werden kann.
Die zweite Phase P2 beginnt beispielsweise vor oder mit ES und somit beispielsweise vor oder mit dem sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT anschließenden Einlass schließt. ES Dies bedeutet, dass die zweite Phase P2 nach dem zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkt beginnt. Der Beginn der zweiten Phase P2 kann, insbesondere bei hohem Kraftstoffbedarf, alternativ vor Einlass schließt ES beginnen, insbesondere wenn ausgeschlossen ist, dass Kraftstoff durch das geöffnete Einlassventil in den Ansaugtrakt gelangen kann. Dazu sollte die durch die bis zum Einlass schließt ES eingeblasene Kraftstoffmenge bewirkte Druckerhöhung im Zylinder auf einen Wert unterhalb des Drucks im Ansaugtrakt begrenzt werden. Das bedeutet, dass die vor Einlass schließt ES einblasbare Kraftstoffmasse begrenzt ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn sich die zweite Phase P2 unmittelbar an den sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT anschließenden unteren Totpunkt anschließt, sodass beispielsweise ein Abstand zwischen der zweiten Phase P2, insbesondere zwischen deren Beginn, und dem zweiten innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkt weniger als 50 Grad Kurbelwinkel, insbesondere weniger als 20 Grad Kurbelwinkel, insbesondere weniger als 10 Grad Kurbelwinkel und vorzugsweise weniger als 5 Grad Kurbelwinkel liegt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn die zweite Phase P2 beendet wird, bevor der Verdichtungsdruck im Zylinder einen Wert erreicht, der in einem Bereich von 40% bis 60%, insbesondere von 45% bis 55%, des vor dem Injektor herrschenden Ein blasedrucks liegt. Insbesondere wird die zweite Phase P2 beendet, bevor der Verdichtungsdruck etwa 50% des Einblasedrucks beträgt.
Die erste Phase P1 findet dabei vorzugsweise zumindest überwiegend oder vollständig während einer Bewegungsphase des Kolbens statt, in welcher der Kolben sich mit einer solchen Kolbengeschwindigkeit in Richtung seines unteren Totpunkts bewegt, dass ein Rückströmen des gasförmigen Kraftstoffs aus dem Zylinder in den Ansaugtrakt des Gasmotors, insbesondere vollständig, unterbleibt.
Außerdem ist erkennbar, dass die erste Phase P1 nach dem Einlass öffnet und vorzugsweise nach dem Auslass schließt beginnt, und vor dem sich unmittelbar an den Einlass öffnet anschließenden Einlass schließt endet. Somit liegt beispielsweise die erste Phase P1 vollständig zwischen dem Einlass öffnet und dem Einlass schließt. Anhand der Verläufe 22 und 24 ist erkennbar, dass eine Ventilüberschneidung vorgesehen ist, da der Einlass öffnet vor dem Auslass schließt liegt. Ferner ist es vorgesehen, dass die zweite Phase P2 nach dem Einlass schließt oder während des Schließens des Einlassventils beginnt. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel beginnt die zweite Phase P2 vor dem Einlass schließt und endet nach dem Einlass schließt.
Schließlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der gasförmige Kraftstoff beim Einblasen den Injektor derart durchströmt, dass der gasförmige Kraftstoff beim Einblasen an dem engsten von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbaren Querschnitt des Injektors eine überkritische Strömung aufweist. Dies ist insofern vorteilhaft, als dann ein Durchfluss und somit eine Durchflussmenge des den Injektor von dem Einlass zu dem Auslass durchströmenden Wasserstoffs unabhängig von dem auf der Auslassseite beziehungsweise an dem Auslass herrschenden Zylinderinnendruck ist, was insbesondere deswegen von Vorteil ist, da der an dem Auslass herrschende Zylinderinnendruck nicht präzise bekannt sein kann. Der engste von dem Wasserstoff durchströmbare Querschnitt wird auch als Laval-Querschnitt des Injektors bezeichnet. Unter der überkritischen Strömung an dem engsten Querschnitt ist insbesondere zu verstehen, dass sich an dem engsten Querschnitt, welcher auch als Auslegungsquerschnitt bezeichnet wird, Schallgeschwindigkeit des Wasserstoffs einstellt.
Das Durchführen der ersten Phase P1 ermöglicht eine besonders gute Homogenisierung des Gemisches. Der zeitliche Abstand Z ist eine Pause, durch welche übermäßige Verdrängungseffekte vermieden werden können. Das Durchführen der zweiten Phase P2 ermöglicht es, eine hinreichend große Menge an Wasserstoff in den Zylinder einzubringen. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Teilmenge, welche während der zweiten Phase P2 direkt in den Brennraums eingeblasen wird, größer als die erste Teilmenge ist, welche während der ersten Phase P1 in den Brennraum eingeblasen wird. Insbesondere wird das Ende der zweiten Phase P2 beispielsweise durch den Zylinderinnendruck beziehungsweise durch ein Druckverhältnis aus am Einlass des Injektors herrschendem Einblasedruck und Zylinderinnendruck bestimmt, wie zuvor beschrieben.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Diagramm
12 Diagramm
14 Diagramm
16 Diagramm
18 Abszisse
20 Ordinate
22 Verlauf
24 Verlauf
26 Ordinate
28 Verlauf
30 Ordinate
32 Verlauf
34 Ordinate
36 Verlauf
AÖ Auslass öffnet
AS Auslass schließt
EÖ Einlass öffnet
ES Einlass schließt
LWOT oberer Ladungswechseltotpunkt
P1 erste Phase
P2 zweite Phase UT unterer Totpunkt
Z Abstand
ZOT oberer Zündtotpunkt

Claims

ANSPRUCHE:
1 . Verfahren zum Betreiben eines wenigstens einen Brennraum aufweisenden Gasmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein gasförmiger Kraftstoff zum Betreiben des Gasmotors direkt in den Brennraum eingeblasen wird, wobei der gasförmige Kraftstoff innerhalb eines Arbeitsspiels des Gasmotors während wenigstens zweier zeitlich voneinander beabstandeter Phasen (P1 , P2) direkt in den Brennraum eingeblasen wird
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens zwei Phasen (P1 , P2) zeitlich vor der ersten innerhalb des Arbeitsspiels stattfindenden Zündung beginnen und enden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet dass,
als der Gasmotor ein Wasserstoffmotor betrieben wird, wobei als der gasförmige Kraftstoff Wasserstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zunächst eine erste der Phasen (P1 , P2) beginnt und endet, woraufhin die zeitlich auf die erste Phase (P1 ) folgende zweite Phase (P2) beginnt und endet. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gasmotor wenigstens einen Kolben aufweist, welcher translatorisch bewegbar in dem Brennraum aufgenommen ist.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Phase (P1 ) nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) des Kolbens beginnt.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Phase (P1 ) vor dem sich unmittelbar an den oberen
Ladungswechseltotpunkt (LOWT) anschließenden unteren Totpunkt (UT) des Kolbens endet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die erste Phase (P1 ) von 400 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtopunkt (ZOT) des Kobens bis 500 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 7 in dessen Rückbezug auf Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Phase (P2) nach dem sich unmittelbar an den oberen
Ladungswechseltotpunkt (LWOT) des Kolbens anschließenden unteren Totpunkt (UT) des Kobens beginnt.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die zweite Phase (P2) unmittelbar an den sich unmittelbar an den oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) anschließenden unteren Totpunkt (UT) des Kobens anschließt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der gasförmige Kraftstoff in den Brennraum mittels wenigstens eines Injektors eingeblasen wird, wobei die zweite Phase (P2) beendet wird, bevor der Verdichtungsdruck im Brennraum einen Wert erreicht, der in einem Bereich von 40% bis 60%, insbesondere von 45% bis 55%, eines vor dem Injektor herrschenden Einblasedrucks liegt.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Phase (P1 ), insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, während einer Bewegungsphase des Kolbens stattfindet, in welcher der Kolben sich mit einer solchen Kolbengeschwindigkeit in Richtung seines unteren Totpunkts (UT) bewegt, dass ein Rückströmen des gasförmigen Kraftstoffes aus dem Brennraum in einen Ansaugtrakt das Gasmotors, insbesondere vollständig, unterbleibt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Phase (P1 ) nach einem Öffnen (EÖ) wenigstens eines dem
Brennraum zugeordneten Einlassventils, über welches dem Brennraum zumindest Luft zugeführt wird, beginnt.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Phase (P1 ) vor einem sich unmittelbar an das Öffnen (EÖ) anschließenden Schließen (ES) des Einlassventils endet.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Phase (P2) vor dem Schließen (ES) oder mit dem Schließen des Einlassventils beginnt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Kraftstoff in den Brennraum mittels wenigstens eines Injektors eingeblasen wird, wobei der gasförmige Kraftstoff beim Einblasen den Injektor derart durchströmt, dass der gasförmige Kraftstoff beim Einblasen an dem engsten von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmten Querschnitt des Injektors eine überkritische Strömung aufweist.
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