EP4731888A1 - Fahrzeug und entsprechendes verfahren - Google Patents

Fahrzeug und entsprechendes verfahren

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EP4731888A1
EP4731888A1 EP24736331.0A EP24736331A EP4731888A1 EP 4731888 A1 EP4731888 A1 EP 4731888A1 EP 24736331 A EP24736331 A EP 24736331A EP 4731888 A1 EP4731888 A1 EP 4731888A1
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EP
European Patent Office
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injection
injection nozzle
working chamber
spark plug
diesel
Prior art date
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EP24736331.0A
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Marco SAUTER
Jörg NEUBAUER
Stefan HEINZMANN
Manuel Cech
Stefan EICHELDINGER
Clemens LAUE
Enrico ROTHE
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Original Assignee
Alstom Holdings SA
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Abstract

Dieses Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor (8) umfassend einen Arbeitsraum (30), wobei jeder Arbeitsraum durch einen Zylinder (32), einen Zylinderkopf (34), einen Kolben (36), ein Einlassventil (38) und ein Auslassventil (40) gebildet wird. Der Verbrennungsmotor umfasst pro Arbeitsraum eine Einblasdüse (62) und eine Zündkerze (72). Die Einblasdüse (62) ist dazu geeignet ist, Wasserstoff in den Arbeitsraum einzublasen. Die Zündkerze (72) ist eine Zündkerze, die dazu ausgebildet ist ein Wasserstoff-Luft-Gemisch im Arbeitsraum zu entzünden, welches durch den von der Einblasdüse eingeblasenen Wasserstoff entsteht. Anwendung auf Schienenfahrzeuge (2) mit einem umgerüsteten Dieselmotor.

Description

Fahrzeug und entsprechendes Verfahren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein entsprechendes Verfahren zur Umrüstung.
Aus der US2013/0220270 ist ein Fahrzeug bekannt, welches einen Verbrennungsmotor umfasst, der von einer ausschließlich Flüssigkraftstoffnutzung (Diesel) auf eine Bi-Kraftstoffnutzung von Flüssigkraftstoff und Gaskraftstoff (z.B. Wasserstoff) umgerüstet wurde. Der Verbrennungsmotor kann bei ausschließlichem Gasbetrieb nur mit einer Grundleistung betrieben werden. Für einen Hochleistungsbetrieb werden Gas- und Flüssigkraftstoff zusammen im Arbeitsraum verbrannt (siehe [0068]). Das Fahrzeug der US2013/02200270 ist ein Straßen-Kraftfahrzeug.
Umgerüstete Bi-Kraftstoff-Fahrzeuge haben den Nachteil, dass sie lokal nicht emissionsfrei sind, zumindest zeitweise immer noch Kohlenwasserstoffe verbrauchen und/oder nur eine relativ geringe Leistung liefern.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik hat die Erfindung die Aufgabe ein Fahrzeug anzugeben, das eine umweltfreundliche Beförderung bei hoher Betriebsleistung und gleichzeitig geringen Kosten erlaubt.
Der Grundgedanke der Erfindung basiert hierbei auf einem Diesel-Schienenfahrzeug, dessen Antriebsmotor von Dieselverbrennung auf vorzugsweise ausschließliche Wasserstoffverbrennung umgerüstet ist und der hierbei eine Leistung erbringen kann, die der ursprünglichen Nennleistung des Antriebsmotors bei Dieselverbrennung nahe kommt oder mit dieser Nennleistung identisch ist.
Durch die Umrüstung von vorhandenen Diesel-Schienenfahrzeug auf Wasserstoffbetrieb sind die Investitionskosten sehr gering. Durch die Umrüstung fallen ebenfalls nur sehr geringe Emissionen im Vergleich zu einer Neuherstellung eines Fahrzeugs an. Durch die Annäherung der Leistung des Motors bei Wasserstoffbetrieb an die Nennleistung des ursprünglichen Dieselmotors, kann das Schienenfahrzeug gleichbleibend genutzt werden, so dass z.B. Betriebspläne nicht umgestellt werden müssen.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Fahrzeug entsprechend des Patentanspruchs 1 ausgebildet. Ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren ist in Anspruch 8 angegeben.
Die einzelnen offenbarten Merkmale der Erfindung und der Ausführungsbeispiele können jeweils in der offenbarten Kombination oder in jeder anderen technisch möglichen Unterkombination einzeln oder gemeinsam verwendet werden und sind somit als offenbart anzusehen. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der entsprechenden Unteransprüche.
Wenn im Folgenden jeweils ein funktionales Vorrichtungsmerkmal offenbart ist, so ist damit auch das entsprechende Verfahrensmerkmal explizit mit als offenbart anzusehen.
Jedes der zusammen offenbarten Merkmale ist einzeln oder in jeder technisch möglichen Kombination als offenbart anzusehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
Fig. 2: eine schematische Ansicht eines Dieselmotors des Schienenfahrzeugs der Figur 1 vor der Umrüstung;
Fig. 3: eine schematische Ansicht des Verbrennungsmotors eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs von Figur 1 ;
Fig. 4: eine schematische Ansicht eines Teils des Verbrennungsmotors der Figur 3;
Fig. 5: eine vergrößerte Seitenansicht eines Schnitts durch einen Teil des Verbrennungsmotors von Figur 3;
Fig. 6: ein vergrößertes Detail der Figur 5;
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht eines Teils des Verbrennungsmotors der Figur 3 mit dargestellten Einblasstrahlen;
Fig. 8: eine vergrößerte Ansicht von unten eines Details der Figur 7 mit den Einblasstrahlen; und
Fig. 9: ein Querschnitt durch einen Teil des Verbrennungsmotors von Figur 3.
In Figur 1 ist allgemein ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 2 abgebildet. Vorliegend ist das Schienenfahrzeug eine Rangierlokomotive. Alternativ kann das Schienenfahrzeug auch eine Zuglokomotive oder ein Triebwagen sein.
Das Schienenfahrzeug 2 weist ein Chassis 4 und Antriebsräder 6 auf. Das Schienenfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor 8 und einen zugehörigen Kraftstofftank 10, der dazu ausgebildet ist den Kraftstoff für den Verbrennungsmotor zu enthalten. Das Schienenfahrzeug umfasst eine nur schematisch angedeutete Versorgungseinrichtung 12 z.B. mit Leitungen, Ventilen, Pumpen und einer Steuerungseinrichtung zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit dem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank.
Erfindungsgemäß ist der Kraftstofftank 10 ein Wasserstofftank 20, der dazu ausgebildet ist Wasserstoff (H2), z.B. in flüssiger Form und/oder gasförmig unter Druck zu speichern. Die Versorgungseinrichtung 12 ist dazu ausgebildet, den Wasserstoff aus dem Kraftstofftank zu entnehmen und an den Verbrennungsmotor 8 abzugeben. Der Verbrennungsmotor 8 ist dazu ausgebildet Wasserstoff zu verbrennen und ist also ein Wasserstoffmotor 22, insbesondere ein umgerüsteter Dieselmotor. Der Verbrennungsmotor bzw. das Schienenfahrzeug weist keine Versorgungseinrichtung zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit anderen Kraftstoffarten auf, d.h. das Schienenfahrzeug 2, bzw. der Verbrennungsmotor 8 ist dazu ausgelegt ausschließlich mit Wasserstoff betrieben zu werden.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug ist vorzugsweise das Ergebnis eines Umrüstverfahrens eines Diesel-Schienenfahrzeuges 202, welches auch ein dieselelektrisches Schienenfahrzeug sein kann. Die Elemente des bekannten Diesel- Schienenfahrzeuges, die den Elementen im umgerüsteten Schienenfahrzeug 2 entsprechen, sind mit Referenzen jeweils um 200 erhöht und in Figur 1 in Klammern angegeben.
Das Diesel-Schienenfahrzeug 202 umfasst einen Verbrennungsmotor 208, welcher ein Dieselmotor 222 zum Antrieb des Diesel-Schienenfahrzeuges ist, und einen Kraftstofftank 210, welcher ein Dieseltank 220 ist. Das Diesel-Schienenfahrzeug 202 umfasst weiterhin eine Diesel-Versorgungseinrichtung 212, die dazu ausgebildet ist, Diesel aus dem Dieseltank 220 zu entnehmen und an den Dieselmotor 222 abzugeben.
Der Dieselmotor 222 ist schematisch in Figur 2 als 4-Zylinder-Motor gezeigt. Der Dieselmotor weist typischerweise mehr als 4 Zylinder auf und ist beispielsweise ein 12- Zylinder-Motor.
Der Dieselmotor weist eine Nennleistung auf, die z.B. zwischen 250kW und 500kW beträgt. Der Dieselmotor 222 weist mindestens einen Arbeitsraum 230 auf, wobei jeder Arbeitsraum durch einen Zylinder 232, einen Zylinderkopf 234, einen Kolben 236, und mindestens ein Einlassventil 238 sowie mindestens ein Auslassventil 240 gebildet wird. Im vorliegenden Fall weist der Dieselmotor 222 pro Arbeitsraum zwei Einlassventile und zwei Auslassventile auf, von denen jeweils eines dargestellt ist.
Die Zylinder 232 weisen jeweils eine Zylinderwand 242 auf und können in an sich bekannter Weise durch einen Motorblock 244 gebildet werden.
Jeder Kolben 236 umfasst einen Kolbenboden 246, der im vorliegenden Fall eine Kolbenmulde 248 aufweist.
Der Dieselmotor weist weiterhin pro Arbeitsraum eine Diesel-Einblasdüse 250 auf, die dazu ausgebildet ist, den Dieselkraftstoff in den Arbeitsraum 230 einzublasen. Der Zylinderkopf 234 weist hierzu eine Diesel-Einblasaufnahmeöffnung 274 auf.
Die Diesel-Einblasdüse 250 ist an die Diesel-Versorgungseinrichtung 212 angeschlossen. Im vorliegenden Falle ist die Diesel-Einblasdüse 250 koaxial zu einer Arbeitsraummittelachse A-A angeordnet.
Der Dieselmotor 222 kann weiterhin je Arbeitsraum eine nicht dargestellte Glühkerze aufweisen, die beim Umrüstprozess ebenfalls entfernt wird.
Der Dieselmotor 222 umfasst ebenfalls eine Kühlvorrichtung 252, die dazu ausgebildet ist Verbrennungswärme aus den Arbeitsräumen 230 abzuführen. Die Kühlvorrichtung 252 umfasst einen Kühlmittelkanal 254, der in den oder jeden Zylinderkopf 234 eingebracht ist, sowie Kühlmittel 256 das dazu ausgebildet ist durch die Kühlmittelkanäle zu zirkulieren.
Jedes Einlassventil 238 bzw. Auslassventil 240 weist jeweils einen Ventilteller und einen Ventilschaft auf, wobei die Oberfläche des Ventiltellers einen Teil des Arbeitsraumes begrenzt.
Figur 3 zeigt den Verbrennungsmotor 8 bzw. den Wasserstoffmotor 22 des Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung. Der Verbrennungsmotor 8 hat Merkmale bzw. Bauteile des vorstehend beschriebenen Dieselmotors 222. Entsprechende Merkmale des Wasserstoffmotors sind, im Vergleich zum Dieselmotor aus Figur 2, mit um 200 verringerten Bezugszeichen angegeben.
Die mit dem Dieselmotor 222 identischen Merkmale des Wasserstoffmotors 22 sind nachfolgend angegeben. Der Wasserstoffmotor 22 ist schematisch in Figur 3 als 4-Zylinder- Motor gezeigt. Der Wasserstoffmotor weist typischerweise mehr als 4 Zylinder auf und ist beispielsweise ein 12-Zylinder-Motor.
Der Wasserstoffmotor weist eine Nennleistung auf, die z.B. zwischen 225kW oder 247,5kW oder 250kW und 450 kW oder 495kW oder 500kW beträgt. Der Wasserstoffmotor 22 weist mindestens einen Arbeitsraum 30 auf, wobei jeder Arbeitsraum durch einen Zylinder 32, einen Zylinderkopf 34, einen Kolben 36, und mindestens ein Einlassventil 38 sowie mindestens ein Auslassventil 40 gebildet wird. Im vorliegenden Fall weist der Wasserstoffmotor 22 pro Arbeitsraum zwei Einlassventile und zwei Auslassventile auf, von denen jeweils eines dargestellt ist.
Die Zylinder 32 weisen jeweils eine Zylinderwand 42 auf und können in an sich bekannter Weise durch einen Motorblock 44 gebildet werden.
Jeder Kolben umfasst einen Kolbenboden 46, der im vorliegenden Fall eine Kolbenmulde 48 aufweist.
Der Wasserstoffmotor 22 umfasst ebenfalls eine Kühlvorrichtung 52, die dazu ausgebildet ist Verbrennungswärme aus den Arbeitsräumen 30 abzuführen. Die Kühlvorrichtung 52 umfasst einen Kühlmittelkanal 54, der in den oder jeden Zylinderkopf 34 eingebracht ist, sowie Kühlmittel 56 das dazu ausgebildet ist durch die Kühlmittelkanäle zu zirkulieren.
Jedes Einlassventil 38 bzw. Auslassventil 40 weist jeweils einen Ventilteller und einen Ventilschaft auf, wobei die Oberfläche des Ventiltellers einen Teil des Arbeitsraumes begrenzt.
Der Verbrennungsmotor 8, bzw. Wasserstoffmotor 22 weist die nachfolgend beschriebenen Änderungen zum oben beschriebenen Dieselmotor 222 auf. Entsprechende Merkmale des Wasserstoffmotors sind wiederum, im Vergleich zum Dieselmotor aus Figur 2, mit um 200 verringerten Bezugszeichen angegeben.
Der Verbrennungsmotor 8 bzw. Wasserstoffmotor 22 umfasst pro Arbeitsraum eine Einblasbaugruppe 60 (siehe Figur 5 und 6), die eine Einblasdüse 62 und eine Einblasdüsenkappe 64 aufweist.
Die Einblasdüse 62 weist einen Einblasdüsenkörper 66 auf, in dem eine Einblasdüsennadel (nicht dargestellt) beweglich geführt ist. Der Einblasdüsenkörper definiert einen Einblasdüsenauslass 70, der von der Einblasdüsenkappe 64 überdeckt wird. Die Einblasdüsenkappe ist ein vom Einblasdüsenkörper 66 separates Bauteil. Die Einblasdüse 62 kann vorteilhafterweise eine Standard-Wasserstoff-Einblasdüse sein. Solche Einblasdüsen werden z.B. von der Firma BOSCH vertrieben.
Die Einblasdüse 62, bzw. die Einblasbaugruppe 60, ist dazu ausgebildet gasförmigen Wasserstoff in den zugehörigen Arbeitsraum einzublasen.
Der Verbrennungsmotor 8 bzw. Wasserstoffmotor 22 umfasst pro Arbeitsraum 30 eine Zündkerze 72, die dazu ausgebildet ist, ein Wasserstoff-Luft-Gemisch welches durch den von der Einblasdüse/Einblasbaugruppe 60 eingeblasenen Wasserstoff entsteht, im Arbeitsraum 30 zu entzünden.
Die Einblasdüse 250 des Dieselmotors wurde entfernt, so dass keine Einblasdüse für Diesel oder einen anderen Kraftstoff außer Wasserstoff vorhanden ist.
Der Zylinderkopf 34 enthält eine Einblasaufnahmeöffnung 74 für die Einblasbaugruppe und eine Zündkerzenaufnahmeöffnung 76 für die Zündkerze 72. Vorteilhafterweise ist somit die Einblasbaugruppe, und damit die Einblasdüse 62, im Zylinderkopf 34 angeordnet. Vorteilhafterweise ist somit die Zündkerze ebenfalls im Zylinderkopf 34 angeordnet. Dies ist das Ergebnis von wenig aufwändigen Bearbeitungsschritten des Dieselmotors.
Abhängig von den räumlichen Verhältnissen sind in den Zylinderkopf 34 und/oder der Kolbenmulde 48 des Kolbenbodens 46 eine oder mehrere Ausnehmungen eingebracht worden, die die Vermischung des Wasserstoffs mit dem Luft-Sauerstoff fördern. Der Arbeitsraum 30 ist im wesentlich zylindrisch mit einem kreisförmigen Querschnitt und weist eine Arbeitsraummittelachse A-A auf. Die Zündkerze 72 weist eine Zündkerzenmittelachse B-B auf und die Einblasdüse 62 weist eine Einblasdüsenmittelachse C-C auf.
In Figur 7 und Figur 8 sind Details des Verbrennungsmotors 8 dargestellt die die Einblasverhältnisse genauer zeigen.
Der Verbrennungsmotor 8 definiert pro Arbeitsraum 30 ein im Betrieb generiertes Einblasstrahlbild 80 des Wasserstoffs in den Arbeitsraum.
Im vorliegenden Fall wird das Einblasstrahlbild 80 durch die Einblasdüsenkappe 64 definiert. Das Einblasstrahlbild 80 unterscheidet sich von einem durch die Einblasdüse 62 definierten Strahlbild und passt das in den Arbeitsraum 30 einzubringende Strahlbild an die geometrischen Verhältnisse des Arbeitsraumes 30 an.
Das Einblasstrahlbild 80 umfasst im vorliegenden Falle vier separate bzw. disjunkte Einblasstrahlen E1 bis E4, von denen jeder Strahl durch eine von vier in der Einblasdüsenkappe vorhandene Einblasöffnungen 82, 84, 86, 88 definiert, bzw. geformt wird.
Ein erster Einblasstrahl E1 ist mit seiner Mittelachse M1 beispielsweise auf den Kolbenboden 46, bzw. auf die Kolbenmulde 48 des Kolbens 36 gerichtet.
Zweite, dritte und vierte Einblasstrahlen E2, E3, E4 sind beispielsweise jeweils auf die Zylinderwand 42 des Zylinders 32 gerichtet. Der zweite, dritte und vierte Einblasstrahl E2, E3, E4 weist jeweils eine Mittelachse M2, M3, M4 auf. Diese Mittelachsen liegen vorzugsweise in einer Ebene oder auf einer Kegelstumpfoberfläche.
Diese Mittelachsen schließen vorteilhafterweise einen Einblaswinkelbereich a (Figur 4) ein, der zwischen 80° und 100° betragen kann.
Die Anzahl, Richtung und/oder Form der Einblasstrahlen kann je nach geometrischen Verhältnissen im Wasserstoffmotor 22 variieren. Vorteilhafterweise umfasst das Einblasstrahlbild mindestens zwei Einblasstrahlen.
Die Einblasöffnungen 82, 84, 86, 88 können sich dementsprechend in Größe und/oder Form unterscheiden. Die Einblasöffnung des Einblasstrahls E1 kann z.B. grösser als die Einblasöffnungen der Einblasstrahlen E2 bis E4 sein.
Jede Einblasöffnung 82, 84, 86, 88 befindet sich bezüglich der Arbeitsraummittelachse A-A im Wesentlichen axial auf Höhe der Einlassventile 38 oder Auslassventile 40, bzw. auf Höhe der Ventilteller dieser Ventile.
In Figur 4 sind die geometrischen Verhältnisse schematisch gezeigt. Figur 4 ist eine axiale Ansicht in Richtung der Arbeitsraummittelachse A-A. Erkennbar sind als Kreise die Teller der Einlass- und Auslassventile 38, 40, die Zylinderwand 42, die Einblasdüsenkappe 64 der Einblasbaugruppe 60 und die Zündkerze 72.
Die Einblasbaugruppe 60 bzw. die Einblasdüse 62, ist radial von der Arbeitsraummittelachse A-A beabstandet und befindet sich näher an der Zylinderwand 42 als an dieser Mittelachse. Die Zündkerze 72 ist auf der Arbeitsraummittelachse zentriert. Die Einblasbaugruppe 60 bzw. die Einblasdüse 62, ist radial von der Zündkerze 72 beabstandet.
Der relativ große radiale Abstand der Einblasbaugruppe bzw. der Einblasdüse von der Zündkerze 72 verringert die Gefahr von Fehlzündungen und trägt zur geringen Schadstoffemission bei.
Die Einblasstrahlen E2 bis E4 definieren einen Fächer dessen Hauptrichtung zwischen der Arbeitsraummittelachse A-A und der Zylinderwand 42 verläuft. Damit wird der eingeblasene Wasserstoff im Zylinder um die Mittelachse herum verwirbelt (siehe Pfeil P) und bildet ein homogenes Wasserstoff-Luft-Gemisch ohne nennenswerte Toträume.
In Figur 9 ist der Querschnitt durch den Zylinderkopf 34 gezeigt, der im Wesentlichen der Ansicht von Figur 4 entspricht. Hierbei sind Teile der Einlass- und Auslasskanäle sichtbar. Gezeigt ist weiterhin die Luftströmungsrichtung der Luft durch die Einlassventile in den Arbeitsraum um die Arbeitsraummittelachse (im Uhrzeigersinn in Figur 9). Das Einblasstrahlbild ist so aufgebaut, dass es hauptsächlich einen Drall des Gasgemischs in der Arbeitskammer um die Arbeitsraummittelachse induziert, der demjenigen der Luftströmungsrichtung entspricht. Sichtbar sind auch Teile der Kühlmittelkanäle 54 die Kühlmittel 56 führen können.
Die Arbeitsraummittelachse A-A und die Zündkerzenmittelachse B-B schließen vorzugsweise einen Winkel von höchstens 45° ein, vorzugsweise von höchstens 40°, höchstens 30° oder höchstens 25°. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zündkerzenmittelachse koaxial zur Arbeitsraummittelachse angeordnet und dieser Winkel ist also 0°. Alternativ kann die Zündkerzenmittelachse parallel zur, aber beabstandet zur Arbeitsraummittelachse angeordnet sein.
Die Arbeitsraummittelachse A-A und die Einblasdüsenmittelachse C-C, bzw. deren Richtungen, schließen einen Winkel ß von höchstens 45° ein (Figur 5), vorzugsweise von höchstens 40°, höchstens 30° oder höchstens 25° ein.
Wie insbesondere auf Figur 6 und 9 sichtbar ist, ist die Einblasdüse 62 im Zylinderkopf 34 so angeordnet, dass sich der Kühlmittelkanal 54 um die Einblasbaugruppe bzw. um die Einblasdüse herum erstreckt. Allgemein ist die Einblasbaugruppe bzw. die Einblasdüse im Zylinderkopf 34 vorteilhaft so angeordnet, dass im Kühlmittelkanal zirkulierendes Kühlmittel 56, bzw. Kühlfluid, die Einblasdüse 62 kühlt. Dies hilft Fehlzündungen zu vermeiden.
Das Verfahren zum Umrüsten des Schienenfahrzeugs umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird das Dieselfahrzeug bereitgestellt. Dieses Fahrzeug weist den Dieselmotor 222 auf. Der Dieselmotor ist zum Antrieb des Dieselfahrzeuges ausgebildet und weist eine Nennleistung auf. Der Dieselmotor weist die oben beschriebenen Merkmale auf, also einen Arbeitsraum 230, wobei jeder Arbeitsraum durch einen Zylinder 232, einen Zylinderkopf 234, einen Kolben 236, und mindestens ein Einlassventil 238 und mindestens ein Auslassventil 240 gebildet wird.
Es wird ebenfalls eine Einblasdüse 62 bereitgestellt, die dazu geeignet ist Wasserstoff in einen Arbeitsraum 30 einzublasen. Die Einblasdüse ist die oben beschriebene Einblasdüse und ist ggf. Teil der obigen Einblasbaugruppe 60.
Es wird eine Zündkerze 72 bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist ein Wasserstoff- Luft-Gemisch im Arbeitsraum zu entzünden, welches durch den von der Einblasdüse eingeblasenen Wasserstoff entsteht. Die Zündkerze ist die oben beschriebene Zündkerze.
Danach wird eine bzw. die Einblasaufnahmeöffnung 74 in den Dieselmotor zur Aufnahme der Einblasdüse 62 eingebracht. Dies geschieht z.B. durch Bohren oder Fräsen.
Danach wird eine bzw. die Zündkerzenaufnahmeöffnung 76 in den Dieselmotor zur Aufnahme der Zündkerze 72 eingebracht. Dies geschieht z.B. durch Bohren oder Fräsen.
Danach wird die Einblasdüse 62, bzw. die Einblasbaugruppe 60, in die Einblasaufnahmeöffnung 74 eingebracht und die Zündkerze 72 wird in die Zündkerzenaufnahmeöffnung 76 eingebracht. Damit wird der Wasserstoffmotors 22 erhalten.
Der erhaltene Wasserstoffmotor 22 weist eine Nennleistung von mindestens 90%, vorzugsweise von mindestens 99%, der Nennleistung des Dieselmotors 222 auf.
Je nachdem welche Konfiguration der Dieselmotor aufweist kann das Umrüstverfahren folgende vorteilhafte Schritte umfassen:
Die Diesel-Einblasdüse 250 wird aus dem Dieselmotor und zwar aus der Diesel- Einblasaufnahmeöffnung 274 entfernt. Der Schritt des Einbringens der Zündkerzenaufnahmeöffnung 76 in den Dieselmotor umfasst den Schritt des Einbringens der Zündkerzenaufnahmeöffnung 76 in die Diesel-Einblasaufnahmeöffnung 274. Dies geschieht z.B. durch Aufbohren oder Erweiterung durch Fräsen der Diesel- Einblasaufnahmeöffnung 274.
Der Schritt des Einbringens der Einblasaufnahmeöffnung 74 umfasst den Schritt des Einbringens der Einblasaufnahmeöffnung durch einen bzw. den Kühlmittelkanal 54 hindurch. Vorstehend ist die Erfindung mit einer Einblasbaugruppe beschrieben worden. Alternativ kann die Einblasdüsenkappe weggelassen werden und eine Einblasdüse ohne Einblasdüsenkappe in den Verbrennungsmotor eingebaut werden. In diesem Falle definiert die Einblasdüse das Einblasstrahlbild. Die Einblasdüse tritt dann an die Stelle der Einblasbaugruppe. Das Einblasstrahlbild wird in diesem Falle vollständig durch die Einblasdüse bzw. den Einblasdüsenkörper gebildet. Gegebenenfalls ist die Einblasdüse dann keine Standard-Einblasdüse, sondern weist ein spezifisch für den Verbrennungsmotor angepasstes Einblasstrahlbild auf
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sind. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen beziehungsweise durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.

Claims

ANSPRÜCHE
1.- Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug (2), umfassend einen Verbrennungsmotor (8) umfassend mindestens einen Arbeitsraum (30), wobei jeder Arbeitsraum durch einen Zylinder (32), einen Zylinderkopf (34), einen Kolben (36), mindestens ein Einlassventil (38) und mindestens ein Auslassventil (40) gebildet wird, wobei der Verbrennungsmotor pro Arbeitsraum eine Einblasdüse (62) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Einblasdüse (62) dazu geeignet ist, Wasserstoff, insbesondere an Stelle von Diesel, in den Arbeitsraum einzublasen, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein umgerüsteter Dieselmotor ist, und dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor pro Arbeitsraum eine Zündkerze (72) umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein Wasserstoff-Luft-Gemisch im Arbeitsraum zu entzünden, welches durch den von der Einblasdüse eingeblasenen Wasserstoff entsteht.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , wobei
- pro Arbeitsraum der Verbrennungsmotor ein Einblasstrahlbild (80) des Wasserstoffs in den Arbeitsraum (30) definiert, wobei
- entweder das Einblasstrahlbild einen auf den Kolben gerichteten Einblasstrahl (E1) aufweist, oder das Einblasstrahlbild mindestens zwei Einblasstrahlen (E1 ; E2, E3, E4) aufweist, von denen ein Einblasstrahl auf den Kolben gerichtet ist und ein Einblasstrahl auf eine Zylinderwand des Zylinders gerichtet ist; und wobei entweder
- das Einblasstrahlbild durch die Einblasdüse (62) gebildet wird; oder
- das Fahrzeug pro Einblasdüse eine Einblasbaugruppe (60) aufweist, die die Einblasdüse und eine Einblasdüsenkappe (64) umfasst, die einen Einblasdüsenauslass (70) der Einblasdüse überdeckt, und die Einblasdüsenkappe das Einblasstrahlbild definiert.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei:
- der Arbeitsraum eine Arbeitsraummittelachse (A - A) aufweist, und die Zündkerze eine Zündkerzenmittelachse (B-B) aufweist und die Arbeitsraummittelachse und die Zündkerzenmittelachse einen Winkel von höchstens 45° einschließen, vorzugsweise von höchstens 40°, höchstens 30° oder höchstens 25°, oder die Zündkerzenmittelachse ist parallel oder koaxial zur Arbeitsraummittelachse angeordnet; und/oder
- die Einblasdüse weist eine Einblasdüsenmittelachse (C-C) auf und die Arbeitsraummittelachse und die Einblasdüsenmittelachse schließen einen Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 40°, höchstens 30° oder höchstens 25°, ein.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei zumindest die Einblasdüse (62) im Zylinderkopf (34) angeordnet ist bzw., falls das Fahrzeug eine Einblasbaugruppe (60) aufweist, die Einblasbaugruppe im Zylinderkopf angeordnet ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei jeder Einblasstrahl durch eine Einblasöffnung (82, 84, 86, 88) definiert wird und die oder jede Einblasöffnung sich bezüglich der Arbeitsraummittelachse (A-A) im Wesentlichen axial auf Höhe der Einlassventile oder Auslassventile befindet.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Zylinderkopf (34) einen Kühlmittelkanal (54) aufweist und wobei die Einblasdüse so angeordnet ist, dass im Kühlmittelkanal zirkulierendes Kühlmittel (56) die Einblasdüse kühlt, oder wobei die Einblasdüse so angeordnet ist, dass sich der Kühlmittelkanal um die Einblasdüse herum erstreckt.
7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schienenfahrzeug eine Rangierlokomotive, eine Zuglokomotive oder ein Triebwagen ist.
8. Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges, umfassend die Verfahrensschritte:
- Bereitstellen eines Dieselfahrzeuges mit einem Dieselmotor (222) zum Antrieb des Dieselfahrzeuges, wobei der Dieselmotor eine Nennleistung aufweist und wobei der Dieselmotor mindestens einen Arbeitsraum (230) aufweist, wobei jeder Arbeitsraum durch einen Zylinder (232), einen Zylinderkopf (234), einen Kolben (236), und mindestens ein Einlassventil (238) und mindestens ein Auslassventil (240) gebildet wird,
- Bereitstellen einer Einblasdüse (62), die dazu geeignet ist Wasserstoff in einen Arbeitsraum (30) einzublasen, und
- Bereitstellen einer Zündkerze (72), die dazu ausgebildet ist ein Wasserstoff-Luft-Gemisch im Arbeitsraum zu entzünden, welches durch den von der Einblasdüse eingeblasenen Wasserstoff entsteht; - Einbringen einer Einblasaufnahmeöffnung (74) in den Dieselmotor zur Aufnahme der Einblasdüse,
- Einbringen einer Zündkerzenaufnahmeöffnung (76) in den Dieselmotor zur Aufnahme der Zündkerze,
- Einbringen der Einblasdüse in die Einblasaufnahmeöffnung und Einbringen der Zündkerze in die Zündkerzenaufnahmeöffnung und dadurch Erhalten eines Wasserstoffmotors (22), wobei das Fahrzeug insbesondere ein Schienenfahrzeug ist, und wobei der Wasserstoffmotor eine Nennleistung von mindestens 90% der Nennleistung des Dieselmotors aufweist.
9. Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges nach Anspruch 8, wobei das Verfahren weiterhin den folgenden Schritt umfasst:
- Entfernen einer Diesel-Einblasdüse (250) aus dem Dieselmotor aus einer Diesel- Einblasaufnahmeöffnung (274); und wobei
- der Schritt des Einbringens der Zündkerzenaufnahmeöffnung in den Dieselmotor den Schritt des Einbringens der Zündkerzenaufnahmeöffnung in die Diesel- Einblasaufnahmeöffnung umfasst.
10. Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des Einbringens der Einblasaufnahmeöffnung den Schritt des Einbringens der Einblasaufnahmeöffnung durch einen Kühlmittelkanal (54) hindurch umfasst.
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