WO2019092143A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, zweistoff-injektoreinrichtung und brennkraftmaschine, eingerichtet zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

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combustion engine
combustion chamber
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Joachim Schwarte
Samuel Vogel
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, a two-component injector device and an internal combustion engine, which are set up for carrying out such a method.
  • each fuel gas jet is clearly assigned a Zündölstahl
  • the fuel gas rays preferably already come in their introduction into the combustion chamber in contact with the inflamed Zündölstrahlen and are flamed. If such a clear assignment of fuel gas on the one hand and Zündölstrahlen other hand, is not possible, usually more Zündölstrahlen are used as fuel gas jets to ensure in any case that all fuel gas rays are ignited at the same time.
  • a pure diffusion combustion is disadvantageous, since at least partially premixed combustion
  • the invention is based on the object, a method for operating a
  • the object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the object is achieved in particular by providing a method for operating an internal combustion engine, which comprises the following steps: At least two fuel gas streams are simultaneously introduced into a combustion chamber of the internal combustion engine. A first fuel gas jet of the at least two fuel gas jets becomes a
  • Inflammation time inflamed It is provided that in a first operating mode of the internal combustion engine, a second, different from the first fuel gas jet fuel gas of the at least two fuel gas jets is ignited in time after the ignition time.
  • a combination of a diffusion combustion and a premixed combustion is provided in the first mode, wherein the first fuel gas jet burns in particular by means of diffusion combustion, wherein the second fuel gas jet due to its later ignition more time is available, with in the combustion chamber existing combustion air to mix so that it can burn at least partially in the form of premixed combustion.
  • the combustion is split up into two firing events, whereby a broadened pressure maximum or two separate pressure maxima are present in the combustion chamber in terms of time.
  • it is possible to increase the indicated mean pressure for a given peak pressure wherein in particular a constant pressure process is better approximated than in conventional combustion management, in particular by the pressure in the combustion chamber for a longer time in the vicinity of
  • Peak pressure value is maintained. If a distance to a maximum possible - especially defined by load limits of the combustion chamber - maintained peak pressure, the approach to a Gleichraum perspectives is possible. With regard to emissions of the internal combustion engine, the proportions of the diffusion combustion on the one hand and the premixed combustion on the other hand can be optimized. By premixing the fuel of the second fuel gas jet is locally emaciated, so that the flame temperature drops and lower emissions occur.
  • the implementation of the method is not limited to dual-fuel internal combustion engines. It is only important that a plurality of fuel gas rays are introduced directly into the combustion chamber, wherein at least one of the fuel gas jets is ignited later than at least one other fuel gas jet of the fuel gas.
  • the method is particularly preferably used in a two-component operation of an internal combustion engine. That the fuel gas rays are introduced at the same time in the combustion chamber, means in particular that they are introduced to a possibly unavoidable, technically caused time offset at the same time in the combustion chamber.
  • the various fuel gas jets are therefore not fuel gas rays, the
  • An introduction of the fuel gas jets directly into the combustion chamber is understood in particular to be a direct injection, preferably by means of a fuel gas injector.
  • the second fuel gas jet is ignited by the flamed first fuel gas jet.
  • the flame front of the flamed first fuel gas jet spreads in the combustion chamber and detected after a certain time, the second fuel gas jet, which then by the inflamed first
  • Fuel gas jet and in particular by the combustion products of the first fuel gas jet is ignited.
  • the second fuel gas jet is already locally emaciated and mixed with combustion air, so that a very fast implementation of the premixed second fuel gas jet with rapid increase in pressure takes place in the combustion chamber.
  • the first fuel gas jet is ignited by a pilot injection of an ignition oil into the combustion chamber.
  • the second fuel gas jet is spatially so far from the particular Zündölstrahl and the first fuel gas jet that he is not inflamed by the particular Zündölstahl. Rather, it is only later ignited by the inflamed first fuel gas jet.
  • a plurality of more than two fuel gas radiations are introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine at the same time, preferably each fuel gas jet of a minority of the fuel gas radiate, which is smaller than the total number of fuel gas, each associated with a Zündölstahl. Those fuel gas radiate, which is assigned no Zündölstrahl, are then only at a later date by the inflamed
  • Fuel gas is on fire.
  • the internal combustion engine parameter-dependent - alternative to the first mode - is operated in a second mode in which all fuel gas rays are ignited simultaneously at the time of ignition. In this second mode, a diffusion combustion is then realized.
  • the second operating mode is set in particular as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, wherein as the at least one operating parameter preferably a momentary load point of the internal combustion engine is used. Depending on the at least one operating parameter, the internal combustion engine is then operated either in the first operating mode or in the second operating mode. Particularly preferred is the
  • the internal combustion engine is preferably operated in the first mode, the higher premix combustion would lead to higher peak pressures for a given fuel mass and detained ignition point, but this is not harmful at part load or at idle, because here in the
  • Combustion chamber fuel mass is reduced compared to the full load, so that in turn the higher peak pressures are also reduced. Therefore, the internal combustion engine can be operated without damage at partial load and / or idling in the first mode. Thus, a constant pressure process can be better approximated, resulting in efficiency advantages and reduced emissions.
  • Premix combustion and diffusion combustion in particular with regard to the emissions of the internal combustion engine, for a thermal management of the internal combustion engine, and also for the approximation of a Gleichraumreaes while maintaining peak pressure reserves.
  • switching between the first operating mode and the second operating mode is performed by changing a charge swirl in the combustion chamber.
  • the fuel gas on the one hand and the Zündölstahlen other hand - seen in cross section - are aligned radially to the longitudinal axis of the combustion chamber, with each Zündölstahl a fuel gas jet can be clearly assigned. From a certain strength of a charge spin in the combustion chamber, however, at least the
  • Fuel gas rays can also be ignited by Zündölstrahlen that are not directly associated with them.
  • Zündölstrahlen it is possible that with a corresponding charge spin in the combustion chamber all fuel gas jets are ignited by the Zündölstrahlen. Therefore, it is possible to switch from the first mode to the second mode by increasing the charge swirl in the combustion chamber. Conversely, it is possible to switch from the second operating mode back to the first operating mode by reducing the charge swirl in the combustion chamber.
  • a charge swirl in the combustion chamber is understood to mean in particular a rotating movement of combustion air in the combustion chamber about the longitudinal axis of the combustion chamber.
  • Timing can be introduced at a lower charge spin into the combustion chamber, where they can be introduced into the combustion chamber at a second time different from the first time at a higher charge spin.
  • Combustion chamber is changed by the control of a combustion chamber associated variable valve train is changed.
  • a variable valve train particularly preferably a fully variable valve train
  • the charge movement in the combustion chamber and in particular the charge spin can be influenced. It is therefore possible to switch between the first mode by driving the variable valve train.
  • the object is also achieved by providing a dual-substance injector device adapted for introducing a fuel gas and an ignition oil directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, the dual-substance injector device radiating a first number of first bores for discharging a plurality of fuel gas, and a second number of second bores for discharging a plurality of ignition oil jets, wherein the first number of the first bores is greater than the second number of the second bores.
  • each second bore is preferably assigned a first bore, with first bores existing, to which no second bore is assigned.
  • each second bore is assigned a first bore for igniting the respective fuel gas jet of the first bore by the discharged from the second bore ignition oil.
  • the second holes on the one hand and the first holes on the other hand preferably spatially / geometrically arranged so that the corresponding fixed assignment of the second holes is obtained to the respective first holes.
  • the first holes and the second holes are arranged axially offset from each other. So they are in particular - seen in the longitudinal direction of the combustion chamber - arranged on different levels.
  • the first bores are arranged above the second bores, d. H. on one side of the second bores, which faces away from a displaceable arranged in the combustion chamber piston. In this way, the fuel gas can be ignited by the underlying them Zündölstrahlen.
  • an axial direction is, in particular, a longitudinal direction of the two-component injector device, which is preferably aligned with the longitudinal axis of the combustion chamber when the device is disposed according to the instructions.
  • a radial direction is perpendicular to the axial direction.
  • a circumferential direction concentrically surrounds the axial direction.
  • each of the second bores is aligned with an associated first bore - as seen in the circumferential direction.
  • the mutually associated first and second bores are thus axially in each case in a same angular position one above the other. In this way, it is ensured very efficiently that only the combustion gas jets assigned to the second bores are ignited by the ignition oil.
  • the mutually associated first and second holes can also be arranged offset in the circumferential direction to one another, in particular to a gap.
  • Ladungsdralls in the combustion chamber and in particular an ignition delay can then also just a partial ignition of the fuel gas rays result directly by the Zündölstrahlen.
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine which is set up for carrying out a method according to the invention or a method according to one of the claims previously described embodiments.
  • the internal combustion engine particularly preferably has a two-component injector device according to the invention or a two-component injector device according to one of the exemplary embodiments described above.
  • Internal combustion engine preferably has a variable valve train associated with the at least one combustion chamber, and / or energization times for the dual-substance injector device are variable in the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. It is possible that the internal combustion engine is arranged to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is the drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine in a
  • Locomotive or a railcar is used, or by ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary power supply in emergency operation,
  • the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. Also a stationary application of
  • Internal combustion engine for driving auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas.
  • the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • the description of the method on the one hand and the two-component injector device and the internal combustion engine on the other hand are to be understood as complementary to one another.
  • Steps of the method which have been described explicitly or implicitly in connection with the dual-substance injector device and / or the internal combustion engine are preferably individually or combined with one another
  • the method is preferably characterized by at least one method step, which is caused by at least one feature of an inventive or preferred embodiment of the two-component injector device or the internal combustion engine.
  • the dual-substance injector device and / or the internal combustion engine preferably draws / distinguishes itself by at least one feature, which is due to at least one step of a preferred embodiment of the method according to the invention or a preferred embodiment.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a detail of the embodiment of the internal combustion engine according to
  • Fig. 3 is a schematic, diagrammatic representation of the operation of a
  • Fig.l shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine 1 with a combustion chamber 3.
  • the internal combustion engine 1 a plurality of combustion chambers 3, wherein the combustion chambers 3 are preferably formed identical. It is possible that the internal combustion engine 1 in particular has four, six, eight, ten, twelve, fourteen, sixteen, eighteen or twenty combustion chambers 3.
  • the internal combustion engine 1 is preferably designed as a reciprocating engine, wherein in the
  • Combustion chamber 3 a piston 5 is displaced in a liftable manner.
  • the internal combustion engine 1 has a two-component injector device 7, which is set up for introducing a fuel gas on the one hand and an ignition oil on the other hand directly into the
  • the dual-substance injector device 7 also has a second number of second bores 11 for discharging a plurality of
  • the first number of first holes 9 is greater than the second number of second holes 11.
  • a method for operating the internal combustion engine 1 that at least two fuel gas from the first holes 9 are simultaneously introduced directly into the combustion chamber 3, wherein a first fuel gas jet of at least two fuel gas rays is inflamed to a time of ignition. It is further provided that in a first mode of operation of the internal combustion engine 1, a second jet of the first fuel gas different fuel gas jet of at least two fuel gas jets is ignited in time after the ignition time. In this way, in the first operating mode, a combination of diffusion combustion on the one hand and premixed
  • combustion can be realized, which in particular increases in performance at constant peak pressure, efficiency increases, as well as an improved approximation to a constant pressure process are possible.
  • the second fuel gas jet is ignited by the ignited first fuel gas jet, wherein it is particularly flamed by combustion products of the first fuel gas jet.
  • the first fuel gas jet is preferred by the first fuel gas jet
  • the dual-substance injector device 7 preferably has nine first bores 9 and six second bores 11, so that in the context of the method a total of nine
  • Each second bore 11 is preferably assigned a first bore 9 for igniting the respective fuel gas jet by the correspondingly assigned Zündölstrahl, the bores 9, 11 are arranged in particular so relative to each other that a
  • Fuel gas rays are ignited, the first holes 9 a second hole 11 is assigned.
  • first holes 9 and the second holes 11 are arranged axially offset from each other, wherein preferably each second bore 11 with a first associated bore 9 - aligned in the circumferential direction - aligned.
  • Circumferential direction extends concentrically around a longitudinal axis of the combustion chamber 3, in Figure 1 about a vertical center axis of the combustion chamber 3.
  • the associated first and second holes 9, 11 may be arranged offset in the circumferential direction to each other, in particular gap.
  • the first holes 9 and the second holes 11 are distributed in the circumferential direction - preferably symmetrically - in particular with each within the same bore, ie within the first holes 9 and the second holes 11, equal angular distances from each other, arranged. It is preferably provided that each first bore 9, which is associated with a non-flammable fuel gas jet in the first mode, is enclosed between two first holes 9, which are assigned in the first mode at the time of ignition flammable fuel gas rays.
  • the internal combustion engine 1 is preferably operated depending on parameters in a second mode in which the fuel gas radiate all at the same time be ignited at the time of ignition. Between the first operating mode and the second operating mode is preferably changed depending on at least one parameter, wherein as the at least one parameter preferably an instantaneous load point of the internal combustion engine is used.
  • the internal combustion engine is preferably operated at full load in the second mode, wherein it is operated at partial load or idle in the first mode, ie with a higher proportion of premixed combustion.
  • variable valve drive 13 is preferably provided, wherein the combustion chamber 3 here an intake valve 15 and an exhaust valve 17 are assigned, wherein both the intake valve 15 and the exhaust valve 17, a variable valve train 13 is associated. But it is also possible that only one gas exchange valve, selected from the inlet valve 15 and the exhaust valve 17, a variable valve train 13 is associated. In particular, it may be sufficient for the swirl change if the inlet valve 15 is assigned a variable valve drive 13. In particular, to control the change between the first mode and the second
  • FIG. 2 shows a detail of the two-substance injector device 7, namely in the form of a schematic partial cross-sectional view along an angular range of 120 °, wherein the dual-substance injector device 7 is preferably rotationally symmetrical, so that the entire cross-section is formed by copying the structure shown in FIG remaining two 120 ° segments can be obtained.
  • the dual-substance injector device 7 here has a total of nine first bores 9, of which three first bores 9 are shown here, and six second bores 11, of which two second bores 11 are shown here.
  • each of the outer first holes 9 is assigned a second bore 11, so that the expelled through the outer first holes 9
  • Fuel gas rays are ignited by emerging from the second holes 11 Zündölstrahlen.
  • the middle first bore 9 no second bore 11 is assigned, so that an emerging from the central bore 9 fuel gas jet - depending in particular from the time of introduction and a momentary charge spin in the combustion chamber 3 at the time of introduction - in the first mode of operation not to the
  • the ignition time is ignited by the Zündölstrahlen. Rather, it is ignited only at a later time by the inflamed, external fuel gas jets, after some pre-mixing with the combustion air present in the combustion chamber 3 has already taken place.
  • a charge swirl in the combustion chamber 3 is high enough so that the fuel gas jets on the one hand and the ignition oil jets on the other hand are adequately blown so that all fuel gas jets are ignited by the ignition oil jets at the time of ignition.
  • FIG. 3 shows a schematic, diagrammatic representation of an embodiment of a method for operating the internal combustion engine.
  • a pressure-volume diagram is recorded, wherein on the vertical axis a pressure p is plotted in the combustion chamber, wherein on the horizontal axis an instantaneous volume V of the combustion chamber 3 is shown.
  • Kl is the pressure curve in the second mode of the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit folgenden Schritten: Zeitgleiches Einbringen von wenigstens zwei Brenngasstrahlen in einen Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1), wobei ein erster Brenngasstrahl der wenigstens zwei Brenngasstrahlen zu einem Entflammungszeitpunkt entflammt wird, wobei in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (3) ein zweiter, von dem ersten Brenngasstrahl verschiedener Brenngasstrahl der wenigstens zwei Brenngasstrahlen zeitlich nach dem Entflammungszeitpunkt entflammt wird.

Description

BESCHREIBUNG Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Zweistoff-Injektoreinrichtung und Brennkraftmaschine, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, eine Zweistoff- Injektoreinrichtung und eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet sind zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei Hochdruck-Zweistoff-Brennverfahren, die auf einer direkten Einbringung eines ersten, typischerweise gasförmigen Brennstoffs und eines zweiten Brennstoffs, der typischerweise ein Zündöl ist, beruhen, wird üblicherweise eine reine Diffusionsverbrennung verwirklicht. Dabei wird insbesondere eine möglichst zeitgleiche Entflammung aller in den Brennraum
eingebrachten Brenngas strahlen angestrebt. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, indem jedem Brenngasstrahl eindeutig ein Zündölstahl zugeordnet wird, wobei die Brenngas strahlen vorzugsweise bereits bei ihrem Einbringen in den Brennraum in Kontakt mit den entflammten Zündölstrahlen kommen und entflammt werden. Falls eine solche eindeutige Zuordnung von Brenngas stahlen einerseits und Zündölstrahlen andererseits nicht möglich ist, werden üblicherweise mehr Zündölstrahlen als Brenngasstrahlen eingesetzt, um in jedem Fall zu gewährleisten, dass alle Brenngas strahlen zeitgleich entflammt werden. Insbesondere in bestimmten Betriebspunkten einer Brennkraftmaschine ist eine reine Diffusionsverbrennung allerdings nachteilig, da bei einer zumindest teilweise vorgemischten Verbrennung
gegebenenfalls höhere Spitzendrücke und/oder höhere indizierte Mitteldrücke sowie eine Wirkungsgradsteigerung erzielbar wären.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine, eine Zweistoff-Injektoreinrichtung und eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Wenigstens zwei Brenngas strahlen werden zeitgleich in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht. Ein erster Brenngasstrahl der wenigstens zwei Brenngasstrahlen wird zu einem
Entflammungszeitpunkt entflammt. Dabei ist vorgesehen, dass in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine ein zweiter, von dem ersten Brenngasstrahl verschiedener Brenngas strahl der wenigstens zwei Brenngasstrahlen zeitlich nach dem Entflammungszeitpunkt entflammt wird. Durch diese Vorgehensweise wird in der ersten Betriebsart eine Kombination aus einer Diffusionsverbrennung und einer vorgemischten Verbrennung bereitgestellt, wobei der erste Brenngas strahl insbesondere mittels Diffusions Verbrennung verbrennt, wobei dem zweiten Brenngas strahl aufgrund seiner späteren Entflammung mehr Zeit zur Verfügung steht, sich mit in dem Brennraum vorhandener Verbrennungsluft zu vermischen, sodass er zumindest teilweise in Form einer vorgemischten Verbrennung verbrennen kann. Die Verbrennung wird insgesamt auf zwei Entflammungsereignisse aufgeteilt, wodurch in dem Brennraum - zeitlich gesehen - ein verbreitertes Druckmaximum oder zwei separate Druckmaxima vorliegen. Somit ist es möglich, den indizierten Mitteldruck bei gegebenem Spitzendruck zu erhöhen, wobei insbesondere ein Gleichdruckprozess besser approximiert wird als bei konventioneller Verbrennungsführung, insbesondere indem der Druck in dem Brennraum für eine längere Zeit in der Nähe des
Spitzendruckwerts gehalten wird. Wird ein Abstand zu einem maximal möglichen - insbesondere durch Belastungsgrenzen des Brennraums definierten - Spitzendruck eingehalten, ist auch die Annäherung an einen Gleichraumprozess möglich. In Hinblick auf Emissionen der Brennkraftmaschine können die Anteile der Diffusionsverbrennung einerseits und der vorgemischten Verbrennung andererseits optimiert werden. Durch die Vormischung wird der Brennstoff des zweiten Brenngasstrahls lokal abgemagert, sodass die Flammentemperatur sinkt und geringere Emissionen anfallen.
Die Durchführung des Verfahrens ist nicht auf Zweistoff-Brennkraftmaschinen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass eine Mehrzahl von Brenngas strahlen direkt in den Brennraum eingebracht werden, wobei zumindest einer der Brenngasstrahlen später entflammt wird als zumindest ein anderer Brenngas strahl der Brenngas strahlen. Besonders bevorzugt wird das Verfahren allerdings in einem Zweistoffbetrieb einer Brennkraftmaschine angewendet. Dass die Brenngas strahlen zeitgleich in den Brennraum eingebracht werden, bedeutet insbesondere, dass diese bis auf einen gegebenenfalls unvermeidbaren, technisch bedingten zeitlichen Versatz zu einem gleichen Zeitpunkt in den Brennraum eingebracht werden. Bei den verschiedenen Brenngasstrahlen handelt es sich also nicht um Brenngas strahlen, die
verschiedenen Eindüsereignissen, beispielsweise einer Voreindüsung, einer Haupteindüsung oder einer Nacheindüsung, zugeordnet sind. Vielmehr sind die Brenngasstrahlen demselben Eindüsereignis zugeordnet.
Unter einem Einbringen der Brenngasstrahlen direkt in den Brennraum wird insbesondere eine Direkteindüsung, vorzugsweise mittels eines Brenngasinjektors verstanden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Brenngasstrahl durch den entflammten ersten Brenngas strahl entflammt wird. Die Flammenfront des entflammten ersten Brenngasstrahls breitet sich in dem Brennraum aus und erfasst nach einer bestimmten Zeit auch den zweiten Brenngas strahl, wobei dieser dann durch den entflammten ersten
Brenngas strahl und insbesondere durch die Verbrennungsprodukte des ersten Brenngasstrahls entflammt wird. In diesem Zustand ist der zweite Brenngasstrahl bereits lokal abgemagert und mit Verbrennungsluft durchmischt, sodass eine sehr schnelle Umsetzung des vorgemischten zweiten Brenngasstrahls mit schnellem Druckanstieg in dem Brennraum erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Brenngasstrahl durch eine Piloteinspritzung eines Zündöls in den Brennraum entflammt wird. Dem ersten
Brenngasstahl ist vorzugsweise ein bestimmter Zündölstrahl fest zur Entflammung zugeordnet. Der zweite Brenngasstrahl ist dabei räumlich so von dem bestimmten Zündölstrahl und dem ersten Brenngas strahl beabstandet, dass er nicht von dem bestimmten Zündölstahl entflammt wird. Er wird vielmehr erst später durch den entflammten ersten Brenngas strahl entflammt.
Vorzugsweise werden eine Mehrzahl von mehr als zwei Brenngas strahlen in den Brennraum der Brennkraftmaschine zeitgleich eingebracht, wobei bevorzugt jedem Brenngas strahl einer Unterzahl der Brenngas strahlen, die kleiner ist als die Gesamtzahl der Brenngasstahlen, jeweils ein Zündölstahl zugeordnet ist. Diejenigen Brenngas strahlen, denen kein Zündölstrahl zugeordnet ist, werden dann erst zu einem späteren Zeitpunkt durch die entflammten
Brenngas strahlen entflammt. Besonders bevorzugt werden eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung - insbesondere konzentrisch - um eine Längsachse des Brennraums angeordnete Brenngasstrahlen in den Brennraum eingebracht, wobei jeder nichtentflammte Brenngas strahl zwischen zwei
entflammten Brenngastahlen angeordnet und insbesondere von zwei entflammten
Brenngas strahlen eingefasst ist. Er wird dann zu einem späteren Zeitpinkt beidseitig durch die ihm unmittelbar benachbarten entflammten Brenngasstrahlen entflammt.
Besonders bevorzugt werden neun Brenngasstrahlen in den Brennraum eingebacht, wobei sechs Zündölstrahlen in den Brennraum eingebracht werden, wobei jeder der sechs Zündölstahlen jeweils einem Brenngasstrahl so zugeordnet ist, dass sechs erste Brenngasstahlen durch die sechs Zündölstrahlen entflammt werden, wobei drei zweite Brenngasstrahlen nicht durch einen Zündölstrahl entflammt werden und jeweils zwischen zwei ersten Brenngas strahlen angeordnet sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine parameterabhängig - alternativ zu der ersten Betriebsart - in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, in welcher alle Brenngas strahlen gleichzeitig zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt werden. In dieser zweiten Betriebsart wird dann eine Diffusionsverbrennung verwirklicht. Die zweite Betriebsart wird insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine eingestellt, wobei als der wenigstens eine Betriebsparameter bevorzugt ein momentaner Lastpunkt der Brennkraftmaschine verwendet wird. In Abhängigkeit von dem wenigstens einen Betriebsparameter wird die Brennkraftmaschine dann entweder in der ersten Betriebsart oder in der zweiten Betriebsart betrieben. Besonders bevorzugt wird die
Brennkraftmaschine bei Volllast in der zweiten Betriebsart betrieben, da bei der
Diffusionsverbrennung geringere Spitzendrücke auftreten und so die Brennkraftmaschine geschont wird. Bei Teillast und/oder im Leerlauf wird die Brennkraftmaschine bevorzugt in der ersten Betriebsart betrieben, wobei die höheren Vormischanteile der Verbrennung bei gegebener Brennstoffmasse und festgehaltenem Entflammungszeitpunkt zu höheren Spitzendrücken führen würden, was aber bei Teillast oder im Leerlauf nicht schädlich ist, weil hier die in den
Brennraum eingebachte Brennstoffmasse im Vergleich zur Volllast reduziert ist, sodass wiederum die für sich genommen höheren Spitzendrücke ebenfalls reduziert sind. Daher kann die Brennkraftmaschine beschädigungsfrei bei Teillast und/oder im Leerlauf in der ersten Betriebsart betrieben werden. Somit kann hier ein Gleichdruckprozess besser approximiert werden, wodurch sich Wirkungsgradvorteile und verringerte Emissionen ergeben. Durch die Wahl zwischen der ersten Betriebsart einerseits und der zweiten Betriebsart andererseits ergibt sich ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur Brennverlaufsformung, der in verschiedener Weise vorteilhaft genutzt werden kann, insbesondere zur Leistungssteigerung bei konstantem Spitzendruck, zur Wirkungsgradsteigerung, zur variablen Aufteilung von
Vormischverbrennung und Diffusionsverbrennung, insbesondere in Hinblick auf die Emissionen der Brennkraftmaschine, für ein Thermomanagement der Brennkraftmaschine, und auch zur Annäherung eines Gleichraumprozesses bei Einhaltung von Spitzendruckreserven. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Umschalten zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart durch Veränderung eines Ladungsdralls in dem Brennraum durchgeführt wird. Insoweit zeigt sich, dass jedenfalls dann, wenn kein Ladungsdrall in dem Brennraum vorliegt, die Brenngasstahlen einerseits und die Zündölstahlen andererseits - im Querschnitt gesehen - radial zur Längsachse des Brennraums ausgerichtet sind, wobei eindeutig jedem Zündölstahl ein Brenngas strahl zugeordnet werden kann. Ab einer bestimmten Stärke eines Ladungsdralls in dem Brennraum werden allerdings zumindest die
Brenngas strahlen, gegebenenfalls aber auch die Zündölstrahlen verweht, sodass
Brenngas strahlen auch von Zündölstrahlen entflammt werden können, die ihnen nicht unmittelbar zugeordnet sind. Insbesondere ist es möglich, dass bei einem entsprechenden Ladungsdrall in dem Brennraum alle Brenngasstrahlen von den Zündölstrahlen entflammt werden. Daher kann von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart umgeschaltet werden, indem der Ladungsdrall in dem Brennraum erhöht wird. Umgekehrt kann von der zweiten Betriebsart zurück in die erste Betriebsart geschaltet werden, indem der Ladungsdrall in dem Brennraum verringert wird.
Unter einem Ladungsdrall in dem Brennraum wird dabei insbesondere eine rotierende Bewegung von Verbrennungsluft in dem Brennraum um die Längsachse des Brennraums verstanden.
Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass ein Umschalten zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart durch zeitliches Verschieben des Einbringens der
Brenngas strahlen und damit zugleich auch des Entflammungszeitpunkts bewirkt wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass die Ladungsbewegung in dem Brennraum einer zeitlichen
Entwicklung unterliegt. Es ist daher möglich, dass die Brenngasstrahlen zu einem ersten
Zeitpunkt bei geringerem Ladungsdrall in den Brennraum eingebracht werden können, wobei sie zu einem zweiten, von dem ersten Zeitpunkt verschiedenen Zeitpunkt bei einem höheren Ladungsdrall in den Brennraum eingebracht werden können. Indem so das Einbringen der Brenngas strahlen zeitlich an die Entwicklung des Ladungsdralls angepasst wird, kann entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart durchgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ladungsdrall in dem
Brennraum verändert wird, indem die Ansteuerung eines dem Brennraum zugeordneten variablen Ventiltriebs verändert wird. Insbesondere durch geeignete Ansteuerung eines variablen Ventiltriebs, besonders bevorzugt eines vollvariablen Ventiltriebs, kann die Ladungsbewegung in dem Brennraum und insbesondere der Ladungsdrall beeinflusst werden. Es ist daher möglich, zwischen der ersten Betriebsart durch Ansteuerung des variablen Ventiltriebs umzuschalten.
Alternativ oder zusätzlich kann von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart durch
Änderung von Bestromungszeiten eines Injektors zur Einbringung der Brenngasstrahlen und bevorzugt zur Einbringung der Zündölstrahlen umgeschaltet werden, wodurch das Einbringen der Brenngas strahlen und auch der Entflammungszeitpunkt zeitlich verschoben werden können.
Bevorzugt werden die Bestromungszeiten für die Eindüsung der Brenngasstrahlen und die
Bestromungszeiten zur Einbringung der Zündölstrahlen in gleicher Weise gemeinsam verändert.
Insbesondere werden Bestromungszeiten für die Ansteuerung einer Zweistoff- Injektoreinrichtung entsprechend verändert, die eingerichtet ist, um einerseits die
Brenngas strahlen und andererseits die Zündölstrahlen in den Brennraum einzubringen.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Zweistoff-Injektoreinrichtung geschaffen wird, die eingerichtet ist zum Einbringen eines Brenngases und eines Zündöls direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Zweistoff-Injektoreinrichtung eine erste Anzahl an ersten Bohrungen zum Ausbringen einer Mehrzahl von Brenngas strahlen, und eine zweite Anzahl an zweiten Bohrungen zum Ausbringen einer Mehrzahl von Zündölstrahlen aufweist, wobei die erste Anzahl der ersten Bohrungen größer ist als die zweite Anzahl der zweiten Bohrungen. Auf diese Weise ist es möglich, mit den Zündölstrahlen nur eine Unteranzahl der Brenngasstrahlen zu entflammen, während andere Brenngasstrahlen durch die Zündölstrahlen nicht entflammt werden. Bevorzugt ist dabei jeder zweiten Bohrung eine erste Bohrung zugeordnet, wobei erste Bohrungen existieren, denen keine zweite Bohrung zugeordnet ist. In Zusammenhang mit der Zweistoff-Injektoreinrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in
Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder zweiten Bohrung eine erste Bohrung zum Entflammen des jeweiligen Brenngasstrahls der ersten Bohrung durch das aus der zweiten Bohrung ausgebrachte Zündöl fest zugeordnet ist. Insbesondere sind die zweiten Bohrungen einerseits und die ersten Bohrungen andererseits bevorzugt räumlich/geometrisch so angeordnet, dass die entsprechende feste Zuordnung der zweiten Bohrungen zu den jeweiligen ersten Bohrungen erhalten wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Bohrungen und die zweiten Bohrungen axial zueinander versetzt angeordnet sind. Sie sind also insbesondere - in Längsrichtung des Brennraums gesehen - auf verschiedenen Ebenen angeordnet. Besonders bevorzugt sind dabei die ersten Bohrungen über den zweiten Bohrungen angeordnet, d. h. auf einer Seite der zweiten Bohrungen, welche einem in dem Brennraum verlagerbar angeordneten Kolben abgewandt ist. Auf diese Weise können die Brenngas strahlen durch die unter ihnen liegenden Zündölstrahlen entflammt werden.
Dabei ist eine Axialrichtung insbesondere eine Längsrichtung der Zweistoff-Injektoreinrichtung, die bevorzugt bei bestimmungsgemäßer Anordnung mit der Längsachse des Brennraums fluchtet. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der Axialrichtung. Eine Umfangsrichtung umgreift die Axialrichtung konzentrisch.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass jede der zweiten Bohrungen mit einer ihr zugeordneten ersten Bohrung - in Umfangsrichtung gesehen - fluchtet. Die einander zugeordneten ersten und zweiten Bohrungen liegen also jeweils in einer gleichen Winkelposition axial übereinander. Auf diese Weise wird sehr effizient gewährleistet, dass nur die den zweiten Bohrungen jeweils zugeordneten Brenngasstrahlen durch das Zündöl entflammt werden. Alternativ können die einander zugeordneten ersten und zweiten Bohrungen auch in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, insbesondere auf Lücke. Unter Berücksichtigung eines
Ladungsdralls in dem Brennraum und insbesondere eines Zündverzugs kann sich dann ebenfalls eine nur teilweise Entflammung der Brenngas strahlen unmittelbar durch die Zündölstrahlen ergeben.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die eingerichtet ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich dabei insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren und/oder der Zweistoff-Injektoreinrichtung beschrieben wurden. Die Brennkraftmaschine weist besonders bevorzugt eine erfindungsgemäße Zweistoff-Injektoreinrichtung oder eine Zweistoff- Injektoreinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auf.
Zum Umschalten zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart weist die
Brennkraftmaschine vorzugsweise einen dem wenigstens einen Brennraum zugeordneten variablen Ventiltrieb auf, und/oder Bestromungszeiten für die Zweistoff-Injektoreinrichtung sind bei der Brennkraftmaschine variabel.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer
Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,
Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet. Die Beschreibung des Verfahrens einerseits sowie der Zweistoff-Injektoreinrichtung und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen.
Verfahrens schritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Zweistoff- Injektoreinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens. Merkmale der Zweistoff-Injektoreinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Zweistoff-Injektoreinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Zweistoff- Injektoreinrichtung oder der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Zweistoff-Injektoreinrichtung und/oder die Brennkraftmaschinen zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel einer Zweistoff- Inj ektoreinrichtun g ;
Fig. 2 eine Detaildarstellung des Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine gemäß
Figur 1 zur Erläuterung von deren Funktionsweise, und
Fig. 3 eine schematische, diagrammatische Darstellung der Wirkungsweise eines
Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
Fig.l zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Brennraum 3. Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine 1 eine Mehrzahl von Brennräumen 3 auf, wobei die Brennräume 3 bevorzugt identisch ausgebildet sind. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 insbesondere vier, sechs, acht, zehn, zwölf, vierzehn, sechzehn, achtzehn oder zwanzig Brennräume 3 aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 ist bevorzugt als Hubkolbenmotor ausgebildet, wobei in dem
Brennraum 3 ein Kolben 5 hubbeweglich verlagerbar ist.
Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Zweistoff-Injektoreinrichtung 7 auf, die eingerichtet ist zum Einbringen eines Brenngases einerseits und eines Zündöls andererseits direkt in den
Brennraum 3, wobei die Zweistoff-Injektoreinrichtung 7 eine erste Anzahl an ersten Bohrungen 9 zum Ausbringen einer Mehrzahl von Brenngas strahlen - aus jeder der ersten Bohrungen 9 jeweils einen Brenngas strahl - aufweist. Die Zweistoff-Injektoreinrichtung 7 weist außerdem eine zweite Anzahl an zweiten Bohrungen 11 zum Ausbringen einer Mehrzahl von
Zündölstrahlen - insbesondere aus jeder der zweiten Bohrungen 11 jeweils einen Zündölstrahl - auf. Dabei ist die erste Anzahl der ersten Bohrungen 9 größer als die zweite Anzahl der zweiten Bohrungen 11.
Im Rahmen einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Brenngas strahlen aus den ersten Bohrungen 9 zeitgleich direkt in den Brennraum 3 eingebracht werden, wobei ein erster Brenngasstrahl der wenigstens zwei Brenngas strahlen zu einem Entflammungszeitpunkt entflammt wird. Dabei ist weiter vorgesehen, dass in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 ein zweiter, von dem ersten Brenngas strahl verschiedener Brenngas strahl der wenigstens zwei Brenngasstrahlen zeitlich nach dem Entflammungszeitpunkt entflammt wird. Auf diese Weise kann in der ersten Betriebsart eine Kombination aus Diffusionsverbrennung einerseits und vorgemischter
Verbrennung andererseits verwirklicht werden, wodurch insbesondere Leistungssteigerungen bei konstantem Spitzendruck, Wirkungsgradsteigerungen, sowie eine verbesserte Approximation an einen Gleichdruckprozesses möglich sind.
Vorzugsweise wird der zweite Brenngas strahl durch den entflammten ersten Brenngas strahl entflammt, wobei er insbesondere durch Verbrennungsprodukte des ersten Brenngasstrahls entflammt wird. Der erste Brenngas strahl wird demgegenüber bevorzugt durch die
Piloteinspritzung des Zündöls, mithin durch wenigstens einen Zündölstahl aus einer der zweiten Bohrungen 11 entflammt.
Vorzugsweise weist die Zweistoff-Injektoreinrichtung 7 neun erste Bohrungen 9 und sechs zweite Bohrungen 11 auf, sodass im Rahmen des Verfahrens auch insgesamt neun
Brenngas strahlen und sechs Zündölstrahlen direkt in dem Brennraum 3 eingebracht werden. Jeder zweiten Bohrung 11 ist bevorzugt eine erste Bohrung 9 zum Entflammen des jeweiligen Brenngasstrahls durch den entsprechend zugeordneten Zündölstrahl fest zugeordnet, wobei die Bohrungen 9, 11 insbesondere so relativ zueinander angeordnet sind, dass sich eine
entsprechende feste Zuordnung von ersten Bohrungen 9 zu zweiten Bohrungen 11 ergibt.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass in der ersten Betriebsart nur diejenigen
Brenngas strahlen entflammt werden, deren ersten Bohrungen 9 eine zweite Bohrung 11 zugeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die ersten Bohrungen 9 und die zweiten Bohrungen 11 axial zueinander versetzt angeordnet sind, wobei vorzugsweise jede zweite Bohrung 11 mit einer ihr zugeordneten ersten Bohrung 9 - in Umfangsrichtung gesehen - fluchtet. Die
Umfangsrichtung erstreckt sich dabei konzentrisch um eine Längsachse des Brennraums 3, in Figur 1 also um eine vertikale Mittelachse des Brennraums 3. Alternativ können die einander zugeordneten ersten und zweiten Bohrungen 9, 11 auch in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, insbesondere auf Lücke. Unter Berücksichtigung eines Ladungsdralls in dem Brennraum 3 und insbesondere eines Zündverzugs kann sich dann ebenfalls eine nur teilweise Entflammung der Brenngas strahlen unmittelbar durch die Zündölstrahlen ergeben.
Die ersten Bohrungen 9 sowie die zweiten Bohrungen 11 sind in Umfangsrichtung verteilt - vorzugsweise symmetrisch - insbesondere mit jeweils innerhalb der gleichen Bohrungsart, also innerhalb der ersten Bohrungen 9 und der zweiten Bohrungen 11, gleichen Winkelabständen zueinander, angeordnet. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass jede erste Bohrung 9, der ein nicht entflammter Brenngas strahl in der ersten Betriebsart zugeordnet ist, zwischen zwei ersten Bohrungen 9 eingefasst ist, denen in der ersten Betriebsart zum Entflammungszeitpunkt entflammte Brenngas strahlen zugeordnet sind.
Die Brennkraftmaschine 1 wird bevorzugt parameterabhängig in einer zweiten Betriebsart betrieben, in welcher die Brenngas strahlen alle gleichzeitig zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt werden. Zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart wird bevorzugt in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter gewechselt, wobei als der wenigstens eine Parameter bevorzugt ein momentaner Lastpunkt der Brennkraftmaschine verwendet wird. Dabei wird die Brennkraftmaschine bevorzugt in Volllast in der zweiten Betriebsart betrieben, wobei sie bei Teillast oder Leerlauf in der ersten Betriebsart, also mit höherem Anteil an vorgemischter Verbrennung, betrieben wird.
Ein Umschalten zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart erfolgt
vorzugsweise durch Veränderung eines Ladungsdralls in dem Brennraum 3, und/oder durch zeitliches Verschieben des Einbringens der Brenngrasstrahlen und des Entflammungszeitpunkts. Zur Drall Veränderung ist vorzugsweise ein variabler Ventiltrieb 13 vorgesehen, wobei dem Brennraum 3 hier ein Einlassventil 15 und ein Auslassventil 17 zugeordnet sind, wobei sowohl dem Einlassventil 15 als auch dem Auslassventil 17 ein variabler Ventiltrieb 13 zugeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass nur einem Gaswechselventil, ausgewählt aus dem Einlassventil 15 und dem Auslassventil 17, ein variabler Ventiltrieb 13 zugeordnet ist. Insbesondere kann es für die Drallveränderung genügen, wenn dem Einlassventil 15 ein variabler Ventiltrieb 13 zugeordnet ist. Insbesondere zur Steuerung des Wechsels zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten
Betriebsart, jedoch bevorzugt auch zur Steuerung der Brennkraftmaschine insgesamt, weist diese ein Steuergerät 19 auf, das hier schematisch mit der Zweistoff-Injektoreinrichtung 7 und dem variablen Ventiltrieb 13 wirkverbunden ist. Fig. 2 zeigt eine schematische Detaildarstellung der Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei zeigt Figur 2 insbesondere ein Detail der Zweistoff-Injektoreinrichtung 7, nämlich in Form einer schematischen Teil- Querschnittdarstellung entlang eines Winkelbereichs von 120°, wobei die Zweistoff- Injektoreinrichtung 7 bevorzugt drehsymmetrisch ausgebildet ist, sodass der gesamte Querschnitt durch Kopieren der dargestellten Struktur in die verbleibenden beiden 120°-Segmente erhalten werden kann. Somit wird insbesondere deutlich, dass die Zweistoff-Injektoreinrichtung 7 hier insgesamt neun erste Bohrungen 9, von denen hier drei erste Bohrungen 9 dargestellt sind, und sechs zweite Bohrungen 11, von denen hier zwei zweite Bohrungen 11 dargestellt sind, aufweist. Zugleich wird deutlich, dass den hier äußeren ersten Bohrungen 9 jeweils eine zweite Bohrung 11 zugeordnet ist, sodass die durch die äußeren ersten Bohrungen 9 ausgestoßenen
Brenngas strahlen durch die aus den zweiten Bohrungen 11 austretenden Zündölstrahlen entflammt werden. Der mittleren ersten Bohrung 9 ist dagegen keine zweite Bohrung 11 zugeordnet, sodass ein aus der mittleren Bohrung 9 austretender Brenngas strahl - abhängig insbesondere von dem Zeitpunkt des Einbringens und einem momentanen Ladungsdrall in dem Brennraum 3 zum Zeitpunkt des Einbringens - in der ersten Betriebsart nicht zu dem
Entflammungszeitpunkt von den Zündölstrahlen entflammt wird. Vielmehr wird dieser erst zu einem späteren Zeitpunkt durch die entflammten, äußeren Brenngasstrahlen entflammt, nachdem bereits eine gewisse Vormischung mit der in dem Brennraum 3 vorhandenen Verbrennungsluft stattgefunden hat.
In der zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 ist dagegen ein Ladungsdrall in dem Brennraum 3 hoch genug, sodass die Brenngasstrahlen einerseits und die Zündölstrahlen andererseits hinreichend verweht werden, sodass alle Brenngasstrahlen durch die Zündölstrahlen zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische, diagrammatische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine. Dabei ist hier ein Druck- Volumen- Diagramm aufgezeichnet, wobei auf der Hochachse ein Druck p in dem Brennraum aufgetragen ist, wobei auf der horizontalen Achse ein momentanes Volumen V des Brennraums 3 dargestellt ist. Als durchgezogene Kurve Kl ist der Druckverlauf in der zweiten Betriebsart der
Brennkraftmaschine dargestellt, wenn alle Brenngas strahlen in dem Brennraum 3 zeitgleich zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt werden. Als gestrichelte Kurve K2 ist der Druckverlauf über dem momentanen Brennraumvolumen dargestellt für die erste Betriebsart, wobei für beide Kurven Verläufe die gleiche Brennstoffmasse in den Brennraum 3 eingebracht wurde. Dabei wurde der Einbringzeitpunkt zumindest des Brenngases, vorzugsweise aber des Brenngases und des Zündöls, für die erste Betriebsart relativ zu der zweiten Betriebsart um 2 °KW nach früh verschoben, um mit der gleichen Brennstoffmasse einen gleichen Spitzendruck pmax zu erzielen. Der gleiche Spitzendruck pmax wird dabei trotz der Frühverschiebung deshalb erreicht, weil nur eine Unterzahl der Brenngasstrahlen in der ersten Betriebsart zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt wird. Ansonsten hätte eine Frühverschiebung einen Anstieg des Spitzendrucks zur Folge. Anhand von Figur 3 ist erkennbar, dass in der zweiten Betriebsart nur ein Maximum durch die durchgezogene Druck- Volumen-Kurve erreicht wird, nämlich der Spitzendruck pmaXi wobei die Kurve danach vergleichsweise steil abfällt. In der ersten Betriebsart erfolgt dagegen zeitlich nach dem Entflammungszeitpunkt die vorgemischte Verbrennung der nicht zum Entflammungszeitpunkt entflammten
Brenngas strahlen, sodass der Druck nach einer ersten Abnahme erneut ansteigt und sich wiederrum dem Spitzendruck pmax annähert. Erst nach dieser vorgemischten Verbrennung fällt dann die Druck- Volumen-Kurve steil ab. Somit kann ein höherer Druck nahe dem Spitzendruck pmax über einen längeren Zeitraum, d. h. insbesondere über einen längeren
Kurbelwellenwinkelbereich, aufrechterhalten werden, sodass sich der Verbrennung s verlauf in dem Brennraum 3 in der ersten Betriebsart einem Gleichdruckprozess annähert. Anhand von Figur 3 ist auch erkennbar, dass die durch die gestrichelte Kurve K2
eingeschlossene Fläche größer ist, als die durch die durchgezogene Kurve Kl eingeschlossene Fläche, was bedeutet, dass in der ersten Betriebsart mehr Arbeit geleistet wird als in der zweiten Betriebsart. Da jedoch - wie zuvor erwähnt - in beiden Fällen die gleiche Brennstoffmasse in den Brennraum 3 eingebracht ist, ist zugleich in der ersten Betriebsart der Wirkungsgrad höher als in der zweiten Betriebsart.
Somit ist es mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der Brennkraftmaschine 1
insbesondere möglich, eine Wirkungsgradsteigerung zu erreichen. Zudem kann insbesondere mit dem Umschalten zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart eine variable Aufteilung von Vormischverbrennung einerseits und Diffusionsverbrennung andererseits - insbesondere in Hinblick auf verschiedene Emissionsszenarien - erfolgen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit folgenden Schritten:
Zeitgleiches Einbringen von wenigstens zwei Brenngasstrahlen in einen Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1), wobei
ein erster Brenngas strahl der wenigstens zwei Brenngas strahlen zu einem Entflammungszeitpunkt entflammt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (3) ein zweiter, von dem ersten Brenngas strahl verschiedener Brenngasstrahl der wenigstens zwei Brenngasstrahlen zeitlich nach dem Entflammungszeitpunkt entflammt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Brenngas strahl durch den entflammten ersten Brenngas strahl entflammt wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Brenngas strahl durch eine Piloteinspritzung eines Zündöls in den Brennraum (3) entflammt wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkraftmaschine (1) parameterabhänging in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, in welcher alle Brenngas strahlen zeitgleich zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt werden.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Umschalten zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart durch a) Verändern eines Ladungsdralls in dem Brennraum (3), und/oder b) Zeitliches Verschieben des Einbringens der Brenngas strahlen und zeitliches Verschieben des Entflammungszeitpunkts bewirkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Veränderung des Ladungsdralls durch Änderung einer Ansteuerung eines dem
Brennraum (3) zugeordneten variablen Ventiltriebs bewirkt wird.
7. Zweistoff-Injektoreinrichtung (7) zum Einbringen eines Brenngases und eines Zündöls direkt in einen Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine, mit einer ersten Anzahl an ersten Bohrungen (9) zum Ausbringen einer Mehrzahl von Brenngas strahlen in den Brennraum (3), und mit einer zweiten Anzahl an zweiten Bohrungen (11) zum
Ausbringen einer Mehrzahl von Zündölstrahlen in den Brennraum (3), wobei die erste Anzahl größer ist als die zweite Anzahl.
8. Zweistoff-Injektoreinrichtung (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweiten Bohrung (11) eine erste Bohrung (9) zum Entflammen des der jeweiligen ersten Bohrung (9) zugeordneten Brenngasstrahls durch das durch die jeweilige zweite Bohrung (11) ausgebrachte Zündöl fest zugeordnet ist.
9. Zweistoff-Injektoreinrichtung (7) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Bohrungen (9) und die zweiten Bohrungen (11) axial zueinander versetzt angeordnet sind, wobei vorzugsweise jede zweite Bohrung (11) mit einer ihr zugeordneten ersten Bohrung (9) fluchtet oder in Umfangsrichtung versetzt zu dieser angeordnet ist.
10. Brennkraftmaschine (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, und/oder mit wenigstens einer Zweistoff-Injektoreinrichtung (7) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.
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