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DE102015006179A1 - Motorsystem mit radialer Brennstoffeinspritzung - Google Patents

Motorsystem mit radialer Brennstoffeinspritzung Download PDF

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DE102015006179A1
DE102015006179A1 DE102015006179.8A DE102015006179A DE102015006179A1 DE 102015006179 A1 DE102015006179 A1 DE 102015006179A1 DE 102015006179 A DE102015006179 A DE 102015006179A DE 102015006179 A1 DE102015006179 A1 DE 102015006179A1
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DE
Germany
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cylinder liner
cylinder
engine system
engine
fuel injector
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015006179.8A
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English (en)
Inventor
Deep Bandyopadhyay
Michael B. Goetzke
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.)
Progress Rail Locomotive Inc
Original Assignee
Electro Motive Diesel Inc
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electro Motive Diesel Inc filed Critical Electro Motive Diesel Inc
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Abstract

Ein Motorsystem (10) wird offenbart. Das Motorsystem kann einen Motorblock (12) aufweisen, der zumindest teilweise eine Zylinderbohrung (14) definiert, und eine Zylinderbuchse (16), die in der Zylinderbohrung angeordnet ist. Das Motorsystem kann auch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (25) aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie radial durch die Zylinderbohrung verläuft und verschraubbar mit der Zylinderbuchse in Eingriff kommt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Motorsystem und insbesondere auf ein Motorsystem mit einer radialen Brennstoffeinspritzung.
  • Hintergrund
  • Mit gasförmigem Brennstoff angetriebene Motoren sind bei Lokomotivenanwendungen üblich. Beispielsweise kann der Motor einer Lokomotive durch Erdgas (oder einen anderen gasförmigen Brennstoff) alleine oder durch eine Mischung aus Erdgas und Dieselbrennstoff angetrieben werden. Erdgas kann leichter verfügbar sein und daher weniger teuer als Dieselbrennstoff. Außerdem kann Erdgas bei manchen Anwendungen reiner verbrennen.
  • Erdgas ist traditioneller Weise radial in Zylinder eines Motors eingeleitet worden, um sich mit Luft darin zu vermischen, wenn ein assoziierter Kolben sich zu einer oberen Totpunktposition (TDC = top dead center = OT) bewegt. In einigen Anwendungen ist eine Erdgasdüse so gelegen, dass sie gasförmigen Brennstoff durch einen existierenden Lufteinlassanschluss einspritzt, der in einer ringförmigen Oberfläche einer Motorzylinderbuchse gelegen ist. Obwohl dies in gewisser Weise effektiv war, kann das Einspritzen von gasförmigem Brennstoff an dieser Stelle auch ineffizient sein. Insbesondere kann ein Teil des eingespritzten gasförmigen Brennstoffes zurück nach außen durch den gleichen Lufteinlassanschluss (oder zurück nach außen durch einen anderen Lufteinlassanschluss) in eine assoziierte Luftbox zurücklaufen. Außerdem hat das Einspritzen an dieser Stelle einen vorgezogenen Einspritzzeitpunkt zur Folge, was gestatten kann, dass ein Teil des eingespritzten Brennstoffes über immer noch offene Auslassventile aus dem Zylinder austritt. In jeder Situation wird ein Teil des gasförmigen Brennstoffes verschwendet.
  • Ein beispielhafter Dual-Brennstoff-Motor für Erdgas/Diesel wird im US-Patent 5,035,206 von Welsh und anderen offenbart, welches am 30. Juli 1991 erteilt wurde („das '206-Patent”). Der Motor weist einen Zylinder, einen Kolben in dem Zylinder und Einlassanschlüsse um den Zylinder auf, die durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens freigelegt werden. Ein Gebläse drückt Luft durch die Einlassanschlüsse, und eine Einspritzvorrichtung ist vorgesehen, um Erdgas in den Zylinder einmal während jedem Zyklus einzuspritzen. Die Einspritzvorrichtung hat eine Lieferleitung, die sich in den Zylinder an einer Stelle über den Lufteinlassanschlüssen öffnet. Wenn der Kolben nach unten geht, legt der Kolben vollständig die Lieferleitung frei, bevor er beginnt, die Lufteinlassanschlüsse freizulegen. In dieser Konfiguration wird die Einspritzung von Erdgas so spät wie möglich gelegt, vorzugsweise bis nachdem der Kolben die untere Totpunkt (BDC = bottom dead center) erreicht, und die Einspritzung fährt fort bis nachdem der Eintritt der Luft durch eine Aufwärtsbewegung des Kolbens gestoppt worden ist. Diese Vorkehrung stellt sicher, dass vor dem Eintritt des Erdgases ein großer Teil der Luft den Zylinder gefüllt haben wird, um das Entweichen und einen Verlust von Erdgas zu minimieren.
  • Obwohl der Motor des '206-Patentes dabei helfen kann, den Verlust an Erdgas zu verringern, kann er nur auf luftgekühlte Motoren und/oder neu hergestellte Motoren anwendbar sein. Insbesondere kann die Lieferleitung des '206-Patentes nicht mit einem flüssigkeitsgekühlten Motor kompatibel sein, bei dem ein Wassermantel um den Zylinder geformt ist. Weiterhin sieht das '206-Patent keinen Weg zum Nachrüsten eines existierenden Motors mit der Lieferleitung vor. Außerdem kann das Einspritzen von gasförmigem Brennstoff während der Einleitung von Luft immer noch zu einem rückwärts gerichteten Fluss des gasförmigen Brennstoffes aus den Einlassanschlüssen führen.
  • Das Motorsystem der vorliegenden Offenbarung löst ein oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Motorsystem gerichtet. Das Motorsystem kann einen Motorblock aufweisen, der zumindest teilweise eine Zylinderbohrung definiert, und eine Zylinderauskleidung bzw. Zylinderbuchse, die in der Zylinderbohrung angeordnet ist. Das Motorsystem kann auch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie radial durch die Zylinderbohrung verläuft und verschraubbar mit der Zylinderbuchse in Eingriff steht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein anderes Motorsystem gerichtet. Dieses Motorsystem kann einen Motorblock aufweisen, der zumindest teilweise eine Zylinderbohrung definiert, weiter eine Zylinderbuchse, die in der Zylinderbohrung angeordnet ist, und einen Wassermantel, der zwischen der Zylinderbohrung und der Zylinderbuchse angeordnet ist. Das Motorsystem kann auch einen Zylinderkopf aufweisen, der konfiguriert ist, um ein Ende der Zylinderbohrung abzuschließen, weiter zumindest einen Lufteinlassanschluss, der in der Zylinderbuchse ausgeformt ist, und einen Kolben, der hin und her bewegbar in der Zylinderbuchse angeordnet ist. Das Motorsystem kann auch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie radial durch den Wassermantel und die Zylinderbohrung verläuft, um verschraubbar mit der Zylinderbuchse an einer axialen Stelle zwischen dem zumindest einen Lufteinlassanschluss und dem Zylinderkopf in Eingriff zu kommen. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung ist konfiguriert, um die Einspritzung von Brennstoff zu beginnen, wenn zumindest ein Lufteinlassanschluss durch den Kolben verschlossen ist, und zwar bei ungefähr 100° bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, und um die Einspritzung von Brennstoff zu stoppen, wenn der Kolben eine Spitze der Brennstoffeinspritzvorrichtung bedeckt, und zwar bei ungefähr 120° bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Nachrüsten eines Motors mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gerichtet. Das Verfahren kann aufweisen, radial eine erste Bohrung durch einen Motorblock in eine Zylinderbohrung zu bohren, und radial eine zweite Bohrung durch eine Zylinderbuchse zu bohren. Das Verfahren kann auch aufweisen, das zweite Loch mit Gewinde zu versehen und verschraubbar die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit der zweiten Bohrung in Eingriff zu bringen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Querschnittsdarstellung eines beispielhaften offenbarten Motorsystems.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 veranschaulicht einen Teil eines beispielhaften Verbrennungsmotors 10. Obwohl der Motor 10 als ein mit Gasbrennstoff versorgter Zwei-Takt-Motor gezeigt und beschrieben wird, wird in Betracht gezogen, dass der Motor 10 irgendeine andere Art eines Motors sein kann (beispielsweise ein mit Gasbrennstoff versorgter Vier-Takt-Motor oder ein Zwei- oder Vier-Takt-Dual-Brennstoff-Motor). Der Motor 10 kann u. a. einen Motorblock 12 aufweisen, der zumindest eine Zylinderbohrung 14 definiert. Eine Zylinderauskleidung bzw. Zylinderbuchse 16 kann in der Zylinderbohrung 14 angeordnet sein, und ein Zylinderkopf 18 kann mit dem Motorblock 12 verbunden sein, um ein Ende der Zylinderbohrung 14 abzuschließen. Ein Kolben 20 kann verschiebbar in der Zylinderbuchse 16 angeordnet sein, und der Kolben 20 kann zusammen mit der Zylinderbuchse 16 und dem Zylinderkopf 18 eine Brennkammer 22 definieren. Es wird in Betracht gezogen, dass der Motor 10 irgendeine Anzahl von Brennkammern 22 aufweisen kann, und dass die Brennkammern 22 in einer „Reihenkonfiguration”, in einer „V-Konfiguration”, in einer „Boxer-Konfiguration” oder in irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein können.
  • Der Kolben 20 kann konfiguriert sein, um sich in der Zylinderbuchse 16 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin und her zu bewegen. Insbesondere kann der Kolben 20 schwenkbar mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle verbunden sein, die drehbar in dem Motorblock 12 angeordnet ist. In dieser Konfiguration kann eine Gleitbewegung von jedem Kolben 20 in der Zylinderbuchse 16 eine Drehung der Kurbelwelle zur Folge haben. In ähnlicher Weise kann eine Drehung der Kurbelwelle eine Gleitbewegung des Kolbens 20 zur Folge haben. Wenn die Kurbelwelle sich über ungefähr 180° dreht, kann sich der Kolben 20 über zwei volle Hübe bewegen (d. h., vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt). Der Motor 10 (als Zwei-Takt-Motor) kann in dieser Zeit einen vollständigen Verbrennungszyklus ausführen, der einen Leistungs/Auslass/Einlass-Hub (oberer Totpunkt zum unteren Totpunkt) und einen Einlass/Verdichtungshub (unterer Totpunkt zum oberen Totpunkt) aufweist.
  • Während einer Endphase des Einlasshubes kann Luft in die Brennkammer 22 über einen oder mehrere Einlassanschlüsse 24 gezogen und/oder gedrückt werden, welche in einer ringförmigen Oberfläche 26 der Zylinderbuchse 16 angeordnet sind. insbesondere, wenn der Kolben 20 sich in der Zylinderbuchse 16 nach unten bewegt, wird schließlich eine Position erreicht sein, bei der die Einlassanschlüsse 24 nicht länger durch den Kolben 20 blockiert werden und stattdessen strömungsmittelmäßig mit der Brennkammer 22 in Verbindung stehen. Wenn die Einlassanschlüsse 24 in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer 22 sind und ein Druck der Luft in den Einlassanschlüssen 24 größer ist als ein Druck in der Brennkammer 22, wird Luft durch die Einlassanschlüsse 24 in die Brennkammer 22 laufen.
  • Gasförmiger Brennstoff (beispielsweise Erdgas) kann mit der Luft bevor, während und/oder nachdem die Luft in die Brennkammer 22 eintritt, vermischt werden. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel ist eine einzelne radiale Brennstoffeinspritzvorrichtung 25 in einer axialen Distanz d über den Einlassanschlüssen 24 angeordnet (d. h., zwischen den Einlassanschlüssen 24 und dem Zylinderkopf 18). Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass jegliche Anzahl von Einspritzvorrichtungen 25 verwendet werden kann. Die Distanz d kann so ausgewählt werden, dass sie eine erwünschte Einspritzzeitsteuerung relativ zum Öffnen und/oder Schließen der Einlassanschlüsse 24 während der Bewegung des Kolbens 20 vorsieht. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel kann die Distanz d ungefähr 25–40 mm sein, und die Einspritzvorrichtung 25 kann zeitlich so gesteuert sein, dass sie Brennstoff bei ungefähr 100–120° bevor der Kolben 20 seine obere Totpunktposition erreicht, einspritzt. Außerdem kann bei einem Zylinder, der einen Innendurchmesser von ungefähr 200–250 mm hat, ein Verhältnis der axialen Distanz d im Verhältnis zum Durchmesser ungefähr 1:5–10 sein. Wie genauer unten erklärt wird, kann dieses einzigartige Verhältnis für erwünschte Bedingungen in der Brennkammer 22 sorgen (beispielsweise Einspritzzeitpunkte, Drücke, Temperaturen usw.), welche Effizienz und geringe Emissionen begünstigen. Der gasförmige Brennstoff von der Einspritzvorrichtung 25 kann sich mit der Luft aus den Einlassanschlüssen 24 vermischen, um eine Brennstoff/Luft-Mischung in der Brennkammer 22 zu formen.
  • Während des Beginns des oben beschriebenen Verdichtungshubes kann Luft immer noch in die Brennkammer 22 über die Einlassanschlüsse 24 eintreten, wenn der Kolben 20 seinen Aufwärtshub beginnt, um irgendwelches restliche Gas mit Luft und Brennstoff in der Brennkammer 22 zu vermischen. Schließlich können die Einlassanschlüsse 24 durch den Kolben 20 blockiert werden, und eine weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens 20 kann die Mischung komprimieren. Wenn die Mischung in der Brennkammer 22 komprimiert wird, werden Druck und Temperatur der Mischung zunehmen, bis sie verbrennt und chemische Energie freigibt. Dies kann eine weitere und beträchtliche Steigerung des Druckes und der Temperatur in der Brennkammer 22 zur Folge haben. Es sei bemerkt, dass in einem Dual-Brennstoff-Motor eine Einspritzung von flüssigem Brennstoff (beispielsweise von Dieselbrennstoff) notwendig sein kann, um zu bewirken, dass die Mischung in der Brennkammer 22 zündet.
  • Nachdem der Kolben 20 den oberen Totpunkt erreicht, kann der gesteigerte Druck, der durch die Verbrennung verursacht wird, den Kolben 20 nach unten drücken, wodurch mechanische Leistung auf die Kurbelwelle aufgeprägt wird. Während eines Endteils dieser Bewegung können sich ein oder mehrere Auslassventile, die in dem Zylinderkopf 18 angeordnet sind, öffnen, um zu gestatten, dass unter Druck gesetztes Abgas in der Brennkammer 22 in eine assoziierte Auslasssammelleitung 28 über einen entsprechenden Auslassanschluss 30 austritt. Insbesondere wird, wenn der Kolben 20 sich in der Zylinderbuchse 16 nach oben bewegt, schließlich eine Position erreicht, bei der die Auslassventile 27 sich bewegen, um strömungsmittelmäßig die Brennkammer 22 mit den Auslassanschlüssen 30 in Verbindung zu setzen. Wenn die Brennkammer 22 in Strömungsmittelverbindung mit den Auslassanschlüssen 30 ist, und ein Druck in der Brennkammer 22 größer ist als ein Druck an den Auslassanschlüssen, wird das Abgas aus der Brennkammer 22 durch die Auslassanschlüsse 30 in die Auslasssammelleitung 28 laufen. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel kann die Bewegung des Auslassventils (der Auslassventile) 27 zyklisch gesteuert werden, beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Nocke oder eine andere Vorrichtung, die mechanisch mit der Kurbelwelle verbunden ist. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Bewegung des Auslassventils (der Auslassventile) 27 alternativ in nicht zyklischer Weise gesteuert werden kann, falls erwünscht. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Auslassanschluss (die Auslassanschlüsse) 30 alternativ in der Zylinderbuchse 18 gelegen sein könnten, wobei ihre Öffnungsvorgänge und Schließvorgänge durch die Bewegung des Kolbens 20 vorgegeben werden (d. h., die Auslassventile 27 könnten weggelassen werden), wie beispielsweise in einem umkehrgespülten Zwei-Takt-Motor. Obwohl der Betrieb eines Zwei-Takt-Motors 10 mit Bezugnahme auf 1 beschrieben worden ist, wäre dem Fachmann klar, dass Brennstoff in ähnlicher Weise in einem Vier-Takt-Motor verbrannt werden kann und Abgas in ähnlicher Weise erzeugt werden kann.
  • Wärme aus dem oben beschriebenen Verbrennungsprozess, die den Motor 10 beschädigen könnte, wenn sie nicht berücksichtigt wird, kann von der Zylinderbohrung 14 durch einen Wassermantel 38 abgeleitet werden. Der Wassermantel 38 kann zwischen einer Innenwand der Zylinderbohrung 14 und einer Außenwand der Zylinderbuchse 16 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Wassermantel 38 durch eine Ausnehmung im Motorblock 12 an der Innenwand der Zylinderbohrung 14 und/oder in der Außenwand der Zylinderbuchse 16 geformt werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Wassermantel 38 vollständig in dem Motorblock 12 um die Zylinderbuchse 16 geformt werden könnte, vollständig in der Zylinderbuchse 16 geformt werden könnte und/oder durch eine (nicht gezeigte) hohle Hülse geformt werden könnte, die entweder in dem Motorblock 12 oder auf die Zylinderbuchse 16 gelötet ist, falls erwünscht. Wasser, Glykol oder eine zusammengesetzte Mischung kann durch den Wassermantel 38 geleitet werden, um Wärme vom Motorblock 12 und von der Zylinderbuchse 16 zu absorbieren.
  • Die Einspritzvorrichtung 25 für gasförmigen Brennstoff kann durch den Wassermantel 38 verlaufen. Insbesondere kann die Einspritzvorrichtung 25 für gasförmigen Brennstoff eine Basis 40 und eine Düse 42 mit einer Spitze 44 aufweisen; und der Motorblock 12 und die Zylinderbuchse 16 können Bohrungen 46 und 48 aufweisen, die konfiguriert sind, um die Düse 42 bzw. die Spitze 44 aufzunehmen. Die Bohrung 46 kann größer sein als die Bohrung 48, so dass ein Zugriff von außen auf die Bohrung 48 durch die Bohrung 46 vorgesehen werden kann. Ein erster Absatz 50 kann an einer Basis der Düse 42 angeordnet sein, und ein zweiter Absatz 52 kann an einer Basis der Spitze 44 angeordnet sein. Der Absatz 50 kann konfiguriert sein, um an einer Stirnseite anzuliegen, die in den Motorblock 12 maschinell eingearbeitet wurde (oder an einer anderen äußeren Fläche des Wassermantels 38), während der Absatz 52 so konfiguriert sein kann, dass er an einer Stirnseite anliegt, die an einer Außenwand der Zylinderbuchse 16 maschinell eingearbeitet ist (oder an einer anderen inneren Fläche des Wassermantels 38). Eine Dichtung 54 (beispielsweise ein O-Ring aus Elastomer) kann an jeder dieser Anlageflächen angeordnet sein. Die Spitze 44 kann Gewindegänge 56 aufweisen, die mit der Zylinderbuchse 16 in Eingriff stehen, so dass, wenn die Einspritzvorrichtung 25 gedreht wird, die ersten und zweiten Absätze 50, 52 nach innen gezogen werden, um die Dichtungen 54 gegen die Stirnseiten des Motorblocks 12 und der Zylinderbuchse 16 zusammenzudrücken. In dieser Konfiguration können die Dichtungen 54 Kühlmittel daran hindern, aus dem Wassermantel 38 und in die Brennkammer 22 (beispielsweise über die Bohrung 48) oder in ein (nicht gezeigtes) Kurbelgehäuse zu lecken (beispielsweise über die Bohrung 46), welches unter dem Motorblock 12 angeschlossen ist.
  • Die Einspritzvorrichtung 25 für gasförmigen Brennstoff kann in einem Winkel relativ zu einer Mittelachse der Zylinderbohrung 14 und einer Ebene orientiert sein, die im Allgemeinen senkrecht zur Mittelachse ist. Insbesondere kann die Düse 42 so gekippt sein, dass sie nach unten zum Kolben 20 hin oder nach oben zum Zylinderkopf 18 hin einspritzt, beispielsweise um ±10°. In ähnlicher Weise kann die Düse 42 zu einer Seite der Mittelachse versetzt sein, um eine Verwirbelung in der Brennkammer 22 zu erzeugen. Dieser Versetzungswinkel kann beispielsweise ungefähr ±10° sein. In einem Ausführungsbeispiel kann die Spitze 44 einen im Allgemeinen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von ungefähr 16–20 mm haben. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Spitze 44 einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite von ungefähr 20–30 mm und einer Höhe (ausgerichtet mit der Mittelachse der Zylinderbohrung 14) von ungefähr 10–16 mm haben.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Das offenbarte Motorsystem kann bei jeder Maschine oder jeder Leistungssystemanwendung verwendet werden, wo es vorteilhaft ist, Emissionen von schädlichen Gasen zu verringern, während auch kostengünstig Leistungsausgabe geliefert wird. Das offenbarte Motorsystem findet spezielle Anwendbarkeit in mobilen Maschinen, wie beispielsweise Lokomotiven, welche großen Variationen bezüglich Last- und Emissionsanforderungen unterworfen sein können. Das offenbarte Motorsystem kann einen effizienten Weg zum Liefern von gasförmigem Brennstoff vorsehen, um geringe Niveaus von geregelten Abgasbestandteilen zu erzeugen.
  • Durch Einspritzen von Brennstoff zu den offenbarten Zeitpunkten kann eine größere Menge des gasförmigen Brennstoffes in der Brennkammer 22 gehalten werden. Insbesondere können die Brennstoffeinspritzungen erst beginnen, nachdem die Einlassanschlüsse 24 schon durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 20 geschlossen sind. Außerdem kann die Einspritzvorrichtung 25 axial hoch genug positioniert sein, um zu gestatten, dass der gesamte erforderliche gasförmige Brennstoff eingespritzt wird, bevor die Spitze 44 der Einspritzvorrichtung 25 durch den Kolben 20 abgedeckt wird. Die axiale Lage der Einspritzvorrichtung 25 kann immer noch niedrig genug in der Zylinderbuchse 16 sein, damit eine ausreichende Vermischung des gasförmigen Brennstoffes vor der Zündung erfolgt.
  • Existierende Motoren können nachgerüstet werden, um die Einspritzvorrichtung 25 für gasförmigen Brennstoff aufzunehmen. Insbesondere kann jeder Motor so modifiziert werden, dass gasförmiger Brennstoff radial in die Zylinder des Motors an einer Stelle eingespritzt wird, die mit den oben beschriebenen Zeitpunkten assoziiert ist. Diese Modifikationen können aufweisen, Bohrungen 46 und 48 in den Motorblock 12 bzw. in die Zylinderbuchse 16 zu bohren, und Dichtungsflächen um die Bohrungen 46 und 48 maschinell herzustellen. Die Bohrung 46 kann größer sein als die Bohrung 48 und kann zuerst gebohrt werden, wobei die Bohrung 48 durch die Bohrung 46 gebohrt wird. Die Stirnseiten, gegen welche die Dichtungen 54 zusammengedrückt werden, können vor oder nach dem Formen der Bohrungen 46, 48 maschinell bearbeitet werden. Danach kann die Bohrung 48 mit Gewinde versehen werden, um Gewindegänge 56 zu formen. Die Einspritzvorrichtung 25 (zusammen mit den Dichtungen 54) kann dann durch die Bohrung 46 geführt werden, um in die Bohrung 48 und gegen die Dichtungsflächen geschraubt zu werden. In einigen Anwendungen kann dieses Nachrüsten eines existierenden Motors mit der Einspritzvorrichtung 25 erreicht werden, ohne überhaupt die Brennkammer 22 öffnen zu müssen (beispielsweise durch Entfernen des Zylinderkopfes 18) oder die Zylinderbuchse 16 und den Kolben 20 entfernen zu müssen. Dies kann einen Nachrüstungsvorgang mit niedrigeren Kosten gestatten und kann auch eine geringere potentielle Verunreingigung des Motors zur Folge haben. Es sei bemerkt, dass die Einspritzvorrichtung 25 auch in einem Motor eingebaut werden kann, der keinen Wassermantel 38 hat, falls erwünscht. Bei dieser Anwendung können die Dichtungen 54 weggelassen werden.
  • Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Motorsystem vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der Motorsysteme werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der hier offenbarten Motorsysteme offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5035206 [0004]

Claims (10)

  1. Motorsystem (10), welches Folgendes aufweist: einen Motorblock (12), der zumindest teilweise eine Zylinderbohrung (14) definiert; eine Zylinderbuchse (16), die in der Zylinderbohrung angeordnet ist; und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (25), die so konfiguriert ist, dass sie radial durch die Zylinderbohrung läuft und verschraubbar mit der Zylinderbuchse in Eingriff kommt.
  2. Motorsystem nach Anspruch 1, welches weiter einen Wassermantel (38) aufweist, der zwischen der Zylinderbohrung und der Zylinderbuchse angeordnet ist, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung durch den Wassermantel verläuft.
  3. Motorsystem nach Anspruch 2, wobei der Wassermantel zwischen einer Innenwand der Zylinderbohrung und einer Außenwand der Zylinderbuchse ausgeformt ist.
  4. Motorsystem nach Anspruch 2, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung Folgendes aufweist: eine Basis (40); und eine Düse (42), die an einem Ende der Basis angeschlossen ist und eine Spitze (44) hat, die mit Gewinde versehen ist, um mit der Zylinderbuchse in Eingriff zu kommen.
  5. Motorsystem nach Anspruch 4, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung Folgendes aufweist: einen ersten Absatz (50), der an einer Basis der Düse angeordnet ist, wobei der erste Absatz konfiguriert ist, um an dem Motorblock anzuliegen; und einen zweiten Absatz (52), der an einer Basis der Spitze angeordnet ist, wobei der zweite Absatz so konfiguriert ist, dass er an der Zylinderbuchse anliegt.
  6. Motorsystem nach Anspruch 5, welches weiter Dichtungen (54) aufweist, die an den ersten und zweiten Absätzen angeordnet sind, wobei ein Gewindeeingriff der Spitze mit der Zylinderbuchse bewirkt, dass die ersten und zweiten Absätze die Dichtungen zusammendrücken.
  7. Motorsystem nach Anspruch 6, wobei der Motorblock und die Zylinderbuchse maschinell bearbeitete Stirnseiten und Bohrungen (46, 48) aufweisen, die durch die maschinell bearbeiteten Stirnseiten verlaufen; wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, um von den Bohrungen aufgenommen zu werden; und wobei der Gewindeeingriff der Spitze mit der Zylinderbuchse bewirkt, dass die ersten und zweiten Absätze die Dichtungen gegen die maschinell bearbeiteten Stirnseiten zusammendrücken.
  8. Motorsystem nach Anspruch 6, wobei die Dichtungen O-Ring-Dichtungen aus Elastomer sind.
  9. Motorsystem nach Anspruch 1, welches weiter Folgendes aufweist: einen Zylinderkopf (18), der konfiguriert ist, um ein Ende der Zylinderbohrung abzuschließen; und zumindest einen Lufteinlassanschluss (24), der in der Zylinderbuchse ausgeformt ist, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, um gasförmigen Brennstoff einzuspritzen; wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, um verschraubbar mit der Zylinderbuchse an einer Stelle zwischen dem Zylinderkopf und dem mindestens eine Lufteinlassanschluss in Eingriff zu kommen; und wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, um verschraubbar mit der Zylinderbuchse an einer axialen Distanz entfernt von einer Mitte des mindestens einen Lufteinlassanschlusses in Eingriff zu kommen, die ungefähr 1:5–10 eines Durchmessers der Zylinderbuchse ist.
  10. Motorsystem nach Anspruch 9, welches weiter einen Kolben (20) aufweist, der hin und her bewegbar in der Zylinderbuchse angeordnet ist, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, um das Einspritzen von Brennstoff zu beginnen, wenn der mindestens eine Lufteinlassanschluss durch den Kolben verschlossen ist, und zwar bei ungefähr 100° bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht; und wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, um das Einspritzen von Brennstoff zu stoppen, wenn der Kolben eine Spitze der Brennstoffeinspritzvorrichtung abdeckt, und zwar bei ungefähr 120° bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
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