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DE102007028513A1 - Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine Download PDF

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DE102007028513A1
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DE
Germany
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internal combustion
combustion engine
control module
supply line
pressure control
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Withdrawn
Application number
DE102007028513A
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English (en)
Inventor
Jochen Laubender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2008/057356 priority patent/WO2008155280A1/de
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für einen gasförmigen Brennstoff, umfassend einen Brennraum (2), einen Einlassanschluss (3), einen Auslassanschluss (4), ein Gaseinblasventil (5, 6), eine Luftzufuhrleitung (7), welche am Einlassanschluss (3) mündet, einen Gasspeicher (8), um den gasförmigen Brennstoff unter einem Druck über einem Umgebungsdruck zu speichern, und ein Druckregelmodul (9), welches in einer Verbindungsleitung zwischen dem Gasspeicher (8) und dem Gaseinblasventil (5, 6) angeordneet ist, um eine Druckhöhe des gasförmigen Brennstoffs zu regeln, wobei das Druckregelmodul (9) und/oder ein Leitungsbereich einer Brenngaszuleitung (17a, 17b) vom Druckregelmodul (9) zum Gaseinblasventil (5, 6) benachbart zur Luftzufuhrleitung (7) angeordnet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem gasförmigen Brennstoff und der in der Luftzufuhrleitung (7) zugeführten Verbrennungsluft zu ermöglichen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine.
  • Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In jüngster Zeit werden verstärkt Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, welche mit alternativen Brennstoffen betrieben werden. Beispielsweise gibt es Brennkraftmaschinen, welche im bivalenten Betrieb Erdgas/Benzin oder auch im monovalenten Betrieb nur mit Erdgas betrieben werden. Auch sind noch andere gasförmige Brennstoffe denkbar. Die gasförmigen Brennstoffe werden üblicherweise in gesonderten Druckspeichern mit einem Druck von über 200 × 105 Pa gespeichert. Da dieser Speicherdruck für den Normalbetrieb zu hoch ist, ist ein Druckregelmodul vorgesehen, welches den Gaseinblasventilen das Brenngas in einem reduzierten Druck zuführt. Normalerweise wird beispielsweise Erdgas durch das Druckregelmodul auf einen Niederdruck von unter 10 × 105 Pa geregelt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie im Vergleich mit bekannten Brennkraftmaschinen einen höheren Wirkungsgrad aufweist und sehr kostengünstig bereitgestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nutzt dabei die große Abkühlung aus, welche beim Entspannungsvorgang des unter hohem Druck gespeicherten gasförmigen Brennstoffs im Druckregelmodul auf einen niederen Druck auftritt. Diese Temperaturreduzierung wird gezielt zur Erhöhung einer Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine verwendet. Erfindungsgemäß wird somit die Abkühlung des sich entspannenden Gases gezielt genutzt, um eine in einer Luftzufuhrleitung zugeführte Verbrennungsluft abzukühlen. Erfindungsgemäß tritt somit ein Wärmeaustausch zwischen der zugeführten Verbrennungsluft und dem entspannten, kühlen Brenngas auf. Hierdurch kann die Dichte der Verbrennungsluft gesteigert werden, wodurch insbesondere eine verbesserte Füllungssteigerung der Brennkraftmaschine erreicht wird. Insbesondere bei gasförmigen Brennstoffen wird im Stand der Technik zumindest ein Teil von der in einen Zylinder angesaugten Luftmasse durch das Volumen des gasförmig eingeblasenen Brennstoffes verdrängt. Dies kann bis zu 15% oder mehr sein. Hierdurch ergeben sich insbesondere signifikante Momenteneinbußen. Durch die mittels des entspannten Brenngases erfindungsgemäß jedoch abgekühlten Ansaugluft kann die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine näher an der Klopfgrenze betrieben werden. Um eine ausreichende Wärmeübertragung sicherzustellen, ist das Druckregelmodul und/oder ein Zuleitungsbereich einer Zuleitung vom Druckregelmodul zum Einblasventil benachbart zur Luftzufuhrleitung angeordnet. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff "benachbart" ein Abstand zwischen der Luftzufuhrleitung und dem Druckregelmodul bzw. einem Leitungsbereich der Brenngaszuleitung nach dem Druckregelmodul zu verstehen, welcher zwischen 0 cm bis 10 cm, bevorzugt 0 cm bis 5 cm, besonders bevorzugt 0 cm bis 1 cm beträgt. Besonders bevorzugt besteht ein direkter Kontakt zwischen der Luftzufuhrleitung und dem Druckregelmodul bzw. der Brenngaszuleitung.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Besonders bevorzugt ist das Druckregelmodul unmittelbar benachbart zum Einlassanschluss angeordnet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Abkühlung der zugeführten Verbrennungsluft unmittelbar vor dem Eintritt in den Zylinder erfolgt, so dass ein besonders hoher Füllungsgrad erreicht werden kann. Insbesondere wenn das Brenngas ebenfalls kurz unmittelbar vor dem Zylinder oder auf ein Einlassventil eingeblasen wird, wird sichergestellt, dass das Brenngas ein nicht zu großes Volumen der Verbrennungsluft verdrängt. Ferner kann ein Wiedererwärmen der Verbrennungsluft verhindert werden.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine einen Turbolader und das Druckregelmodul ist benachbart zur Luftzufuhrleitung an einem Leitungsabschnitt zwischen dem Turbolader und dem Einlassanschluss angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Dichte der komprimierten Luft vor einem Einlass in einen Brennraum der Brennkraftmaschine zu steigern. Hierbei ist es besonders von Vorteil, dass bei einer Volllastanforderung an die Brennkraftmaschine eine größere Temperaturerhöhung der durch den Turbolader komprimierten Ansaugluft auftritt, jedoch zeitgleich auch eine größere Nachfrage nach Brenngas auftritt, so dass durch die Entspannung der größeren Brenngasmenge eine größere Kühlleistung bereitgestellt werden kann. Somit kann ohne eine zusätzliche Regeleinrichtung in Abhängigkeit von den Lastanforderungen der Brennkraftmaschine eine Kühlung der zugeführten Verbrennungsluft erfolgen.
  • Wenn zusätzlich zum Turbolader vorzugsweise noch ein Ladeluftkühler vorgesehen ist, ist das Druckregelmodul vorzugsweise benachbart an einem Leitungsabschnitt zwischen dem Turbolader und dem Ladeluftkühler oder an einem Leitungsabschnitt zwischen dem Ladeluftkühler und dem Einlassanschluss angeordnet. Insbesondere kann dabei der Ladeluftkühler, betreffend seine Kühlleistung und auch seine geometrischen Abmessungen, kleiner dimensioniert werden, da ein Teil der Kühlung durch das sich entspannende Brenngas übernommen wird. Abhängig von der Auslegung der Brennkraftmaschine kann gegebenenfalls vollständig auf einen Ladeluftkühler bei einer Brennkraftmaschine mit Turbolader verzichtet werden.
  • Vorzugsweise umfasst die Brennkraftmaschine ferner eine Ventilverstelleinrichtung, um einen Öffnungszeitpunkt und/oder einen Schließzeitpunkt eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils zu verstellen, wobei die Ventilverstelleinrichtung mit steigender Last der Brennkraftmaschine einen Spülgrad des Ventils vergrößert. Die Ventilverstelleinrichtung kann insbesondere eine Ventilöffnungsüberschneidung über das Einlass- und Auslassventil einstellen, um den höheren Spülgrad zu erreichen. Dadurch wird der Füllungsgrad in den Zylindern einerseits optimiert und andererseits wird eine Temperatur in den Zylindern durch das verbesserte Ausspülen des verbrannten Restgases abgesenkt. Dadurch kann die Brennkraftmaschine mit einem Zündwinkel näher an einer Klopfgrenze betrieben werden.
  • Weiterhin kann durch die höhere Luftfüllung im Zylinder ein höherer Luftmassenstrom und somit auch ein erhöhter Abgasmassenstrom erreicht werden, was sich bei Verwendung eines Turboladers positiv auf ein Ansprechverhalten des Turboladers auswirkt. Dies führt erfindungsgemäß auch zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und geringeren Emissionen.
  • Weiter bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine eine Drosselklappe und das Druckregelmodul ist an einem Leitungsabschnitt der Luftzufuhrleitung vor oder nach der Drosselklappe angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst die Brennkraftmaschine einen separaten Wärmetauscher, welcher zwischen dem Druckregelmodul und/oder einem Leitungsbereich der Brenngaszuleitung und der Luftzufuhrleitung angeordnet ist. Durch die Verwendung des Wärmetauschers kann eine verbesserte Wärmeübertragung sichergestellt werden.
  • Besonders bevorzugt ist in einem Fluidkreislauf des Wärmetauschers ein flüssiges Kühlmittel vorgesehen. Dadurch kann eine besonders gute Wärmeübertragung sichergestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist im Fluidkreislauf eine Pumpe angeordnet. Dadurch kann eine Zwangszirkulation eines Kühlmittels sichergestellt werden. Die Pumpe kann eine elektrische oder mechanische Pumpe sein. Dadurch kann ein optimaler Wärmeaustausch zwischen dem entspannten Brenngas und der angesaugten Luftmasse erfolgen. Besonders bevorzugt ist der Fluidkreislauf derart ausgelegt, dass über die Pumpe eine Anpassung an die momentanen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine möglich ist, so dass in jedem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eine optimale Abkühlung der angesaugten Luftmasse auf eine definierte Temperatur erfolgen kann.
  • Vorzugsweise ist im Fluidkreislauf des Wärmetauschers eine elektrische Heizvorrichtung angeordnet. Dadurch kann das Kühlmittel auf Temperaturen über die Umgebungstemperatur geheizt werden, um ein Vereisen des Druckregelmoduls mit Sicherheit zu verhindern.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 weist den Vorteil auf, dass ein Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine bei einem Betrieb mit einem gasförmigen Brennstoff verbessert wird. Der gasförmige Brennstoff ist dabei in einem Speicher unter einem Druck, welcher höher als der Umgebungsdruck liegt, gespeichert. Eine Druckhöhe des gasförmigen Brennstoffs wird in einer Zuleitung zu einem Einblasventil mittels eines Druckregelmoduls geregelt, wobei während der Druckabsenkung des Brenngases die Temperatur des Brenngases aufgrund der Entspannung sinkt. Das im Druckregelmodul entspannte Brenngas wird dabei für einen Wärmeaustausch mit einer in einer Luftzufuhrleitung zugeführten Verbrennungsluft verwendet. Hierbei kann einerseits eine Abkühlung der Verbrennungsluft und dementsprechend eine Erwärmung des Brenngases erreicht werden, jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem Kaltstart genutzt werden. Wenn beispielsweise Temperaturen unter dem Gefrierpunkt herrschen, haben gasbetriebene Brennkraftmaschinen häufig Startprobleme. Da durch den Entspannungsvorgang des Brenngases im Druckregelmodul zusätzlich noch eine Temperaturreduzierung des Brenngases um bis zu 30°C auftreten kann, kann somit durch ein Vorbeiführen des Brenngases an der zugeführten Verbrennungsluft, die ungefähr Umgebungstemperatur aufweist, eine Temperaturerhöhung des Brenngases erreicht werden. Dies wird insbesondere bei aufgeladener Verbrennungsluft erreicht, da diese eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur aufweist.
  • Vorzugsweise wird das entspannte Brenngas für einen Wärmeaustausch mit der Verbrennungsluft unmittelbar benachbart zu einem Einlassanschluss, d. h., unmittelbar benachbart zu einem Einlassventil, vorbeigeführt. Hierdurch kann eine besonders große Wirkungsgradsteigerung erreicht werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders bevorzugt in Kombination mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine verwendet, da dann eine Temperaturdifferenz zwischen dem entspannten Brenngas und der zugeführten Verbrennungsluft sehr hoch ist.
  • Weiter bevorzugt wird das entspannte Brenngas unmittelbar nach dem Druckregelmodul für einen Wärmeaustausch mit der Verbrennungsluft an dieser vorbeigeführt.
  • Es sei angemerkt, dass für eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen dem entspannten Brenngas und der zugeführten Verbrennungsluft vorzugsweise größere Flächen vorgesehen sein können.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden besonders bevorzugt in Fahrzeugen mit Erdgasantrieb verwendet. Hierbei kann eine Verwendung in sowohl rein mit Erdgas betriebenen Fahrzeugen als auch mit Fahrzeugen vorgesehen werden, welche mit Erdgas und einem weiteren Brennstoff, z. B. Benzin, Alkohol, Ethanol, usw., betrieben werden. Es können jedoch auch andere komprimierte gasförmige Brennstoffe verwendet werden.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
  • 4 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1, welche für einen Gasbetrieb, insbesondere einem Betrieb mit Erdgas, ausgelegt ist. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Brennraum 2 in einem Zylinder, in welchem in bekannter Weise ein Kolben 13 angeordnet ist. Am Brennraum 2 ist wenigstens ein Einlassanschluss 3 und ein Auslassanschluss 4 angeordnet. Der Einlassanschluss 3 ist mittels eines Einlassventils 11 freigebbar bzw. verschließbar und der Auslassanschluss 4 ist mittels eines Auslassventils 12 freigebbar bzw. verschließbar. Ferner ist in bekannter Weise eine Zündkerze 10 am Brennraum 2 angeordnet. Wie durch den Pfeil A gekennzeichnet, wird Umgebungsluft als Verbrennungsluft in eine Luftzufuhrleitung 7 zugeführt. Eine Drosselklappe 16 ist in der Luftzufuhrleitung 7 angeordnet. Die Luftzufuhrleitung 7 mündet am Einlassanschluss 3 am Brennraum 2. Kurz vor dem Ende der Luftzufuhrleitung 7 am Einlassanschluss 3 wird das Brenngas mittels eines ersten Gaseinblasventils 5 und eines zweiten Einblasventils 6 in die Luftzufuhrleitung 7 eingeblasen. Die Einblasrichtung entspricht dabei im Wesentlichen der Strömungsrichtung der Luft in der Luftzufuhrleitung 7.
  • Das Brenngas wird in einem Gasspeicher 8 unter hohem Druck über 200 × 105 Pa gespeichert. Da dieser Druck für den Betrieb der Brennkraftmaschine zu hoch ist, wird das über eine Leitung 17 vom Gasspeicher 8 abgeführte Gas in einem Druckregelmodul 9 auf einen geringeren Druck entspannt. Das Brenngas wird vorzugsweise auf einen Niederdruck von unter 10 × 105 Pa entspannt. Vom Druckregelmodul 9 aus geht eine erste Brenngasleitung 17a zum Gaseinblasventil 5 und eine zweite Brenngasleitung 17b zum Gaseinblasventil 6. Dieser Entspannungsvorgang des Brenngases auf den Niederdruck bedingt jedoch eine sehr große Abkühlung des Brenngases, was zu einem hohen Temperaturabfall am Druckregelmodul 9 führt. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Druckregelmodul 9 unmittelbar benachbart zur Luftzufuhrleitung 7 angeordnet und kontaktiert die Luftzufuhrleitung. Aufgrund der hohen Temperaturunterschiede zwischen der Luftzufuhrleitung 7 und dem Druckregelmodul 9 erfolgt eine Wärmeübertragung zwischen diesen beiden Bauteilen und den darin befindlichen Medien. Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann somit die für die Luftzufuhrleitung 7 zugeführte Verbrennungsluft abgekühlt werden. Hierdurch kann die Dichte der Verbrennungsluft erhöht werden. Ferner kann bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff der Füllungsgrad erhöht werden. Dies führt zu einer verbesserten Verbrennung und zu einem höheren Wirkungsgrad, da eine Abkühlung der angesaugten Verbrennungsluft eine größere Füllungssteigerung im Brennraum 2 bewirkt. Dies hat auch positive Auswirkungen auf die Abgaswerte.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Druckregelmodul 9 unmittelbar benachbart am Einlassanschluss 3 an der Luftzufuhrleitung 7 angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass sich die einmal abgekühlte Verbrennungsluft auf ihrem Weg zum Brennraum 2 nicht wieder übermäßig erwärmt.
  • Bei einer Verwendung von Erdgas als Brenngas kann mit der deutlich kühleren Ansaugluft und der von Haus aus höheren Oktanzahl von Erdgas gegenüber den herkömmlichen Otto-Kraftstoffen die Brennkraftmaschine zusätzlich näher an der Klopfgrenze betrieben werden. Dies führt zu einer weiteren Wirkungsgradverbesserung der Brennkraftmaschine. Dies ist beispielsweise auch für Brennkraftmaschinen von Bedeutung, welche eine vorbestimmte Leistung mit einem möglichst kleinen Bauraum bereitstellen sollen. Hierdurch kann ein Bauraum reduziert werden.
  • Ferner können Vorteile beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erhalten werden, wenn die erfindungsgemäß ausgenutzte Temperaturabsenkung bei der Entspannung des Brenngases zur Temperaturreduzierung der Verbrennungsluft auch mit einer gezielten Verstellung des Einlassventils 11 und des Auslassventils 12 kombiniert wird. Die Verstellung der Einlass- und Auslassventile wird dabei derart eingestellt, dass eine Ventilüberschneidung, d. h., ein gleichzeitiges Öffnen des Einlassventils 11 und des Auslassventils 12 vorhanden ist. Dadurch kann ein höherer Spülgrad erreicht werden und ein Füllungsgrad in den Zylindern optimiert werden. Auch wird die Temperatur in den Zylindern durch das verbesserte Ausspülen des verbrannten heißen Restgases abgesenkt, so dass die Brennkraftmaschine mit dem Zündwinkel noch näher an der Klopfgrenze betrieben werden kann.
  • Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist eine Abgasrückleitung 14 vorgesehen, welche Verbrennungsgase von einer Abgasleitung 18 wieder in die Luftzufuhrleitung 17 zurückführt. In der Abgasrückleitung 14 ist dabei ein Ventil 15 vorgesehen, welches die Menge des zuführten Abgases zur Ansaugluft regelt. Die Abgasrückleitung mündet an einen Einmündungsbereich 19 in der Luftzufuhrleitung. Das Abströmen des Abgases ist durch den Pfeil B gekennzeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird somit die bei der Entspannung des Brenngases auftretende Temperaturabsenkung zur Kühlung der Verbrennungsluft verwendet, was letztendlich zu einem höheren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine führt. Es sei angemerkt, dass sämtliche andere Bauteile und Funktionen der Brennkraftmaschine dabei unverändert übernommen werden können.
  • Es sei ferner angemerkt, dass die erfindungsgemäße Anordnung auch Vorteile bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine hat. Vor dem Starten der Brennkraftmaschine haben üblicherweise die Ansaugluft und das im Gasspeicher 8 gespeicherte Brenngas die gleiche Temperatur. Wenn nach dem Start der Brennkraftmaschine Brenngas im Druckregelmodul 9 entspannt wird, sinkt die Temperatur des Brenngases deutlich unter die Temperatur der Ansaugluft. Hierbei kann ein Temperaturunterschied des Brenngases vor und nach der Entspannung bis zu 30°C betragen. Da das entspannte Brenngas jedoch unmittelbar benachbart an der wärmeren Ansaugluft in der Luftzufuhrleitung 7 vorbeigeführt wird, erfolgt eine Wärmeübertragung von der Ansaugluft auf das Brenngas, so dass der Temperaturunterschied moderat bleibt. Wenn insbesondere die Ansaugluft beispielsweise durch Verdichtung warmer als die Umgebungstemperatur ist, vergrößert sich dieser positive Effekt beim Kaltstart. Dies reduziert insbesondere Öffnungsprobleme von Ventilen mit Elastomerdichtelementen.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied hierzu beim zweiten Ausführungsbeispiel das Druckregelmodul 9 zwischen einer Drosselklappe 16 und einem Einmündungsbereich 19 der Abgasrückleitung 14 angeordnet ist. Diese Anordnung hat insbesondere Auslegungsvorteile, da häufig unmittelbar benachbart zum Zylinder nur wenig bis kein Bauraum für die Anordnung des Druckregelmoduls 9 vorhanden ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
  • 3 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
  • Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist das dritte Ausführungsbeispiel einen Turbolader 20 auf. Der Turbolader 20 verdichtet die Ansaugluft, wobei er mittels einer Abgasturbine angetrieben wird. Durch die Verdichtung der Ansaugluft steigt deren Temperatur, so dass in der Luftzufuhrleitung 7 ferner ein Zwischenkühler 21 vorgesehen ist. Das Druckregelmodul 9 ist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel möglichst nahe am Zylinder der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Da das Druckregelmodul 9 im Betrieb der Brennkraftmaschine zusätzlich die verdichtete Ansaugluft abkühlt, kann insbesondere der Zwischenkühler 21 kleiner ausgelegt werden. Je nach Auslegung der Brennkraftmaschine kann eventuell vollständig auf den Zwischenkühler 21 verzichtet werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
  • 4 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichem dem dritten Ausführungsbeispiel und umfasst ebenfalls einen Turbolader 20, wobei das Druckregelmodul 9 des vierten Ausführungsbeispiels an der Luftzufuhrleitung 7 zwischen dem Zwischenkühler 21 und der Drosselklappe 16 angeordnet ist. Hierdurch wird insbesondere ein Raumbedarf nahe dem Zylinder der Brennkraftmaschine reduziert. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims (16)

  1. Brennkraftmaschine für einen gasförmigen Brennstoff, umfassend einen Brennraum (2), einen Einlassanschluss (3), einen Auslassanschluss (4), ein Gaseinblasventil (5, 6), eine Luftzufuhrleitung (7), welche am Einlassanschluss (3) mündet, einen Gasspeicher (8), um den gasförmigen Brennstoff unter einem Druck über einem Umgebungsdruck zu speichern, und ein Druckregelmodul (9), welches in einer Verbindungsleitung zwischen dem Gasspeicher (8) und dem Gaseinblasventil (5, 6) angeordnet ist, um eine Druckhöhe des gasförmigen Brennstoffs zu regeln, wobei das Druckregelmodul (9) und/oder ein Leitungsbereich einer Brenngaszuleitung (17a, 17b) vom Druckregelmodul (9) zum Gaseinblasventil (5, 6) benachbart zur Luftzufuhrleitung (7) angeordnet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem gasförmigen Brennstoff und der in der Luftzufuhrleitung (7) zugeführten Verbrennungsluft zu ermöglichen.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelmodul (9) unmittelbar benachbart zum Einlassanschluss (3) angeordnet ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Turbolader (20), wobei das Druckregelmodul (9) benachbart zur Luftzufuhrleitung (7) an einem Leitungsabschnitt zwischen dem Turbolader (20) und dem Einlassanschluss (3) angeordnet ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Ladeluftkühler (21), wobei das Druckregelmodul (9) an einem Leitungsabschnitt zwischen dem Turbolader (20) und dem Ladeluftkühler (21) oder einem Leitungsabschnitt zwischen dem Ladeluftkühler (21) und dem Einlassanschluss (3) der Luftzufuhrleitung (7) angeordnet ist.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Ventilverstelleinrichtung, um einen Öffnungszeitpunkt und/oder einen Schließzeitpunkt eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils zu verstellen.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilverstelleinrichtung mit einer steigenden Last der Brennkraftmaschine einen Spülgrad des Brennraums (2) durch ein längeres gleichzeitiges Öffnen des Einlassventils (11) und des Auslassventils (12) vergrößert.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Drosselklappe (16), wobei das Druckregelmodul (9) an einem Leitungsabschnitt der Luftzufuhrleitung (7) vor oder nach der Drosselklappe (16) angeordnet ist.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Wärmetauscher, welcher zwischen dem Druckregelmodul (9) und/oder einem Leitungsbereich der Brenngaszuleitung (17a, 17b) und der Luftzufuhrleitung (7) angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher einen separaten Fluidkreislauf aufweist.
  9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Fluidkreislauf des Wärmetauschers ein flüssiges Kühlmittel verwendet wird.
  10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Fluidkreislauf des Wärmetauschers eine Pumpe angeordnet ist, welche in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine betreibbar ist.
  11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Fluidkreislauf des Wärmetauschers ferner eine elektrische Heizvorrichtung angeordnet ist.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, welche mit einem gasförmigen Brennstoff betrieben wird, wobei der gasförmige Brennstoff in einem Gasspeicher (8) unter einem Druck über Umgebungsdruck gespeichert wird, wobei eine Druckhöhe des gasförmigen Brennstoffs mittels eines Druckregelmoduls (9) reduziert wird, und wobei das Druckregelmodul (9) und/oder eine Brenngaszuleitung (17a, 17b) benachbart zu einem Luftzufuhrleitung (7) angeordnet ist, und wobei der in dem Druckregelmodul (9) entspannte gasförmige Brennstoff für einen Wärmeaustausch mit der in der Luftzufuhrleitung (7) zugeführten Verbrennungsluft verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der im Druckregelmodul (9) entspannte gasförmige Brennstoff unmittelbar benachbart zu einem Einlassanschluss (3) am Brennraum (2) an der Luftzufuhrleitung (7) für einen Wärmeaustausch vorbeigeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der entspannte gasförmige Brennstoff zum Kühlen von verdichteter Verbrennungsluft verwendet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der entspannte gasförmige Brennstoff unmittelbar nach dem Druckregelmodul (9) für einen Wärmeaustausch mit der Verbrennungsluft an der Luftzufuhrleitung (7) vorbeigeführt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der im Druckregelmodul (9) entspannte gasförmige Brennstoff bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine durch das Vorbeiführen an der Verbrennungsluft erwärmt wird.
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