DE102008015744B4 - Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents

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Abstract

Otto-Gasmotor mit eine Hauptbrennkammer und einer von der Hauptbrennkammer abgeteilten Vorkammer, wobei die Vorkammer über mindestens eine Öffnung mit der Hauptbrennkammer verbunden ist, wobei in die Vorkammer eine an eine Hochdruck-Brenngas-Leitung angeschlossene Brenngasdüse mündet, um Brenngas in die Vorkammer unter hohem Druck einzubringen und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch zu vermischen, und mit einer in die Vorkammer hineinragenden Zündeinrichtung, um das so angereicherte Brenngas-Luft-Gemisch zu entzünden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorkammer (4) mindestens eine erste Düse (9) zum Einbringen von Luft und eine zweite Düse (10) zum Einbringen von Abgas münden, um Luft und Abgas in die Vorkammer (4) vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse (7) derart einzubringen und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch zu vermischen, das vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngas-Düse (7) ein definiert nicht zündendes Brenngas-Luft-Gemisch und erst nach dem Einbringen des Brenngases über die...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
  • Aus der DE 102 17 996 A1 ist eine Brennkraftmaschine für einen gasförmigen Brennstoff bekannt, die eine Hauptbrennkammer und eine von der Hauptbrennkammer abgeteilte Vorkammer umfasst. Die Vorkammer ist über mindestens eine Öffnung mit der Haupttrennkammer verbunden. In die Vorkammer mündet eine an eine Hochdruck-Brenngas-Leitung angeschlossene Brenngasdüse, um Brenngas unter hohem Druck in die Vorkammer einzubringen. Hierbei wird das Brenngas mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch unter Anreicherung desselben vermischt. In die Vorkammer ragt eine Zündeinrichtung hinein, um das angereicherte Brenngas-Luft-Gemisch zu entzünden und so letztendlich für eine Zündung des in der Hauptbrennkammer befindlichen Brenngas-Luft-Gemischs zu sorgen.
  • Unter gewissen Betriebsbedingungen kann sich, insbesondere bei Verwendung von Methan als Brenngas, in der Vorkammer eine unkontrollierte Frühzündung ausbilden. Dies ist von Nachteil. Es besteht daher ein Bedarf an einer Brennkraftmaschine und an einem Verfahren zum Betreiben derselben, mit welcher bzw. mit welchem Frühzündungen in der Vorkammer sicher vermieden werden können.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
  • Dieses Problem wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß münden in die Vorkammer mindestens zwei Düsen, um Luft und/oder Abgas oder ein Abgas-Luft-Gemisch in die Vorkammer vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse derart einzubringen und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch zu vermischen, dass vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse ein definiert nicht zündendes Brenngas-Luft-Gemisch und erst nach dem Einbringen des Brenngases über die Brenngasdüse ein definiert zündendes Brenngas-Luft-Gemisch in der Vorkammer vorliegt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird Luft und/oder Abgas oder ein Abgas-Luft-Gemisch definiert in die Vorkammer eingeleitet, und zwar vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse, um so in der Vorkammer vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse ein definiert nicht zündendes Brenngas-Luft-Gemisch bereitzustellen. Erst nach dem Einbringen des Brenngases über die Brenngasdüse liegt in der Vorkammer ein definiert zündendes Brenngas-Luft-Gemisch vor. Hierdurch können Fehlzündungen in der Vorkammer sicher vermieden werden. Weitere Vorteile liegen darin, dass die Lebensdauer der Zündeinrichtung sowie eine höhere Lastaufschaltung gewährleistet werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 2 definiert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1: einen stark schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt einen schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die vorzugsweise als Otto-Gasmotor ausgeführt ist, nämlich im Bereich eines Zylinderkopfs 1 der Brennkraftmaschine, der einen Hauptbrennraum 2 derselben begrenzt. Am Zylinderkopf 1 der Brennkraftmaschine greift gemäß 1 ein Einsatz 3 an, der in den Zylinderkopf 1 vorzugsweise eingeschraubt ist, wobei der Einsatz 3 eine Vorkammer 4 definiert, die von der Hauptbrennkammer 2 abgetrennt ist und mit derselben über mindestens eine Öffnung 5 verbunden ist.
  • In die Vorkammer 4 ragt eine Zündeinrichtung 6 hinein, die vorzugsweise geschirmt ist. Über eine Brenngasdüse 7, die an eine Hochdruck-Brenngas-Leitung angeschlossen ist, kann in die Vorkammer 4 Brenngas unter hohem Druck eingespritzt werden, wobei das über die Brenngasdüse 7 in die Vorkammer 4 unter hohem Druck eingespritzte Brenngas sich mit einem ein der Vorkammer 4 befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch unter Anreicherung desselben vermischt.
  • Das so angereicherte Brenngas-Luft-Gemisch kann dann, wenn sich dasselbe in einem Bereich 8 in der Umgebung der Zündeinrichtung 6 befindet, von der Zündeinrichtung 6 gezündet werden. Bei der Zündeinrichtung 6 kann es sich um einen Glühstift oder eine Zündkerze handeln.
  • Erfindungsgemäß münden in die Vorkammer 4 mindestens zwei weitere Düsen 9 und 10, um Luft und/oder Abgas in die Vorkammer 4 vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse 7 derart einzubringen und mit dem in der Vorkammer 4 befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch zu vermischen, dass vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse 7 ein definiert nicht zündendes Brenngas-Luft-Gemisch in der Vorkammer 4 vorliegt, und dass sich erst nach dem Einbringen des Brenngases über die Brenngasdüse 7 ein definiert zündendes Brenngas-Luft-Gemisch in der Vorkammer 4 befindet.
  • Durch das definierte Einbringen von Luft und/oder Abgas in die Vorkammer 4 vor dem Einbringen des Brenngases unter hohem Druck mit Hilfe der Brenngasdüse 7 können Zündinstabilitäten und Frühzündungen in der Vorkammer 4 vermieden werden, insbesondere dann, wenn methanhaltige Brenngase verwendet werden. Hierdurch verlängert sich auch die Lebensdauer der Zündeinrichtung. Weiterhin kann eine höhere Lastaufschaltung für die Brennkraftmaschine realisiert werden.
  • In die Vorkammer 4 mündet mindestens eine Düse 9, um Luft in die Vorkammer 4 vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse 7 einzubringen. Weiterhin mündet mindestens eine zweite Düse 10 in die Vorkammer 4, um Abgas vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse 7 in die Vorkammer 4 einzubringen.
  • Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung Luft und/oder Abgas in die Vorkammer 4 einer Brennkraftmaschine definiert einzudüsen. Hierdurch können Frühzündungen und Zündinstabilitäten vermieden werden.
    • 1
    Zylinderkopf
    2
    Hauptbrennkammer
    3
    Einsatz
    4
    Vorkammer
    5
    Öffnung
    6
    Zündeinrichtung
    7
    Brenngasdüse
    8
    Bereich
    9
    Düse
    10
    Düse

Claims (2)

  1. Otto-Gasmotor mit eine Hauptbrennkammer und einer von der Hauptbrennkammer abgeteilten Vorkammer, wobei die Vorkammer über mindestens eine Öffnung mit der Hauptbrennkammer verbunden ist, wobei in die Vorkammer eine an eine Hochdruck-Brenngas-Leitung angeschlossene Brenngasdüse mündet, um Brenngas in die Vorkammer unter hohem Druck einzubringen und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch zu vermischen, und mit einer in die Vorkammer hineinragenden Zündeinrichtung, um das so angereicherte Brenngas-Luft-Gemisch zu entzünden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorkammer (4) mindestens eine erste Düse (9) zum Einbringen von Luft und eine zweite Düse (10) zum Einbringen von Abgas münden, um Luft und Abgas in die Vorkammer (4) vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse (7) derart einzubringen und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch zu vermischen, das vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngas-Düse (7) ein definiert nicht zündendes Brenngas-Luft-Gemisch und erst nach dem Einbringen des Brenngases über die Brenngasdüse (7) ein definiert zündendes Brenngas-Luft-Gemisch in der Vorkammer (4) vorliegt.
  2. Verfahren zum Betreiben eines Otto-Gasmotors mit einer Hauptbrennkammer und einer von der Hauptbrennkammer abgeteilten Vorkammer, wobei die Vorkammer über mindestens eine Öffnung mit der Hauptbrennkammer verbunden ist, wobei in die Vorkammer über eine an eine Hochdruck-Brenngas-Leitung angeschlossene Brenngasdüse Brenngas unter hohem Druck eingebracht und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch vermischt wird, und wobei das so angereicherte Brenngas-Luft-Gemisch mit einer in die Vorkammer hineinragende Zündeinrichtung entzündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Luft und Abgas über mindestens zwei in die Vorkammer mündenden Düsen vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse derart eingebracht und mit einem in der Vorkammer befindlichen, mageren Brenngas-Luft-Gemisch vermischt wird, dass vor dem Einleiten des Brenngases über die Brenngasdüse ein definiert nicht zündendes Brenngas- Luft-Gemisch und erst nach dem Einbringen des Brenngases über die Brenngasdüse ein definiert zündendes Brenngas-Luft-Gemisch in der Vorkammer vorliegt.
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