Patent DE-102020130373-B4 (DE)
Title: Ansauglufterwärmung mit Vorkammerzündung in einem Ottomotor
Inventor: KEATING EDWARD J
IPC: F02M31/12
Filed: 2020-11-17
Granted: 2023-02-23
Abstract: Ein Verbrennungsmotor (12) mit einem Ansaugluftvorwärmer für ein Kraftfahrzeug (10), wobei der Verbrennungsmotor (12) umfasst:einen Kopf (44), der einen Teil einer Brennkammer (46) definiert,einen Lufteinlasskanal (73), der frische Luft (47) durch mindestens eine Einlassöffnung (52) in die Brennkammer (46) führt, wobei die Einlassöffnung (52) durch den Kopf (44) gebildet ist;mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse (48), wobei die Kraftstoffeinspritzdüse (48) im Kopf (44) oder Lufteinlasskanal (73) angeordnet ist und selektiv aktiviert wird, um der Brennkammer (46) Kraftstoff zuzuführen;eine im Kopf (44) gebildete Vorkammer (94), wobei die Vorkammer (94) zumindest teilweise durch eine Wand (114) von der Brennkammer (46) getrennt ist;eine oder mehrere durch die Wand (114) gebildete Öffnungen (116), wobei die eine oder mehreren Öffnungen (116) Fluidverbindungswege von der Brennkammer (46) zur Vorkammer (94) bereitstellen und ein Luft- und Brennstoffgemisch von der Brennkammer (46) in die Vorkammer (94) führen; undeinen Lufterhitzer (92), der mit dem Lufteinlasskanal (73) gekoppelt und in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit der Frischluft (47) im Lufteinlasskanal (73) angeordnet ist;wobei die eine oder mehrere Öffnungen (116) ferner mehrere Verbrennungswege definieren, die es einem gezündeten Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Vorkammer (94) ermöglichen, effizient in die Brennkammer (46) einzutreten und das Brennstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Brennkammer (46) zu verbrennen, und wobei die selektive Aktivierung des Lufterhitzers (92) und der Vorkammer (94) den Verbrennungswirkungsgrad von einem ersten Wirkungsgrad auf einen zweiten Wirkungsgrad erhöht, der größer als der erste Wirkungsgrad ist;wobei der Verbrennungsmotor (12) ferner umfasst:einen Motorblock (30), der mindestens einen Zylinder (18) definiert, wobei der Zylinder (18) eine Längsachse hat;einen Kolben (16), der innerhalb des Zylinders (18) montiert ist und entlang der Längsachse innerhalb des Zylinders (18) gleitet, wobei der Kolben (16) mit dem Zylinder (18) und dem Kopf (44) die Brennkammer (46) definiert,mindestens ein im Kopf (44) angeordnetes Einlassventil (54), das auf die Einlassöffnung (52) wirkt und eine in die Brennkammer (46) eintretende Luftmenge steuert;einen Auslasskanal (84), der mit der Brennkammer (46) durch mindestens eine Auslassöffnung in Verbindung steht, wobei der Auslasskanal (84) durch den Kopf (44) gebildet wird und die Abgase aus dem Zylinder (18) absaugt, wobei die Abgase am Ende einer Verbrennungsreaktion der Luft und des Kraftstoffs gebildet werden;mindestens ein Auslassventil (86), das auf die Auslassöffnung wirkt und eine Menge von Abgasen steuert, die die Brennkammer (46) durch die Auslassöffnung verlassen;eine Zündkerze (56), die am Kopf (44) innerhalb der Vorkammer (94) montiert ist und innerhalb der Vorkammer (94) wirkt, um das in der Vorkammer (94) vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch zyklisch und selektiv zu zünden und die Verbrennungsreaktion einzuleiten;dadurch gekennzeichnet, dassder Verbrennungsmotor (12) ferner umfasst:mindestens einen Sensor (74, 76, 78, 80, 81), wobei der Sensor (74, 76, 78, 80, 81) eine Lufttemperatur der Luft (47) im Lufteinlasskanal (73), eine Motorkühlmitteltemperatur oder eine Temperatur und chemische Zusammensetzung der Abgase in dem Auslasskanal (84) erfasst;eine Erregungsvorrichtung (98), die dem Lufterhitzer (92) elektrische Energie zuführt, wobei der Lufterhitzer (92) die elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt und die Wärmeenergie auf die Luft (47) im Lufteinlasskanal (73) überträgt, um die Luft (47) vorzuwärmen, bevor die Luft (47) in die Brennkammer (46) eintritt; undein Steuermodul (60) in elektronischer Kommunikation mit dem Lufterhitzer, der Erregungsvorrichtung, der Zündkerze und dem mindestens einen Sensor, wobei das Steuermodul einen Speicher (64) zum Speichern von Steuerlogik, einen Prozessor (62) zum Ausführen der Steuerlogik und eine Vielzahl von Ein-/Ausgabeports (66) zum Empfangen von Daten von dem mindestens einen Sensor, von dem Lufterhitzer und von der Erregungsvorrichtung und zum Übertragen von Befehlen an den Lufterhitzer, an die Erregungsvorrichtung und an die Zündkerze aufweist;wobei das Steuermodul (60) eine Steuerlogik zum Vorwärmen der Luft (47) im Lufteinlasskanal (73) durch Einschalten des Lufterhitzers (92) ausführt, um die in die Brennkammer (46) eintretende Luft (47) vorzuwärmen, um den Wirkungsgrad der Verbrennungsreaktion des Luft- und Brennstoffgemisches innerhalb der Brennkammer (46) von der ersten Wirkungsgradstufe auf die zweite Wirkungsgradstufe zu erhöhen.