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Patent Searching and Data


Title:
COMBUSTION ENGINE AND INJECTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/036213
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a combustion engine comprising an injection device (1) for injecting a combustible fuel into a combustion chamber (2). In order to burn the fuel in an optimized manner to reduce consumption, said combustion engine is embodied and further developed in such a way that the injection device (1) is provided with a means (3) for evaporating the fuel before the fuel is burned. Also disclosed is an injection device (1) to be used in such a combustion engine.

Inventors:
ARNOLD, Jörg (Hofweg 11, Bern, CH-3013, CH)
Application Number:
DE2006/001699
Publication Date:
April 05, 2007
Filing Date:
September 26, 2006
Export Citation:
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Assignee:
IP2H AG (Marktgasse 38, Bern, CH-3011, CH)
ARNOLD, Jörg (Hofweg 11, Bern, CH-3013, CH)
International Classes:
F02M53/06; F02B17/00; F02B23/06; F02M31/18
Domestic Patent References:
WO2004031572A1
WO2004031554A1
Foreign References:
US20040000296A1
US6213089B1
US20020185103A1
DE933960C
DE19504175A1
DE19901252A1
DE4304658A1
Attorney, Agent or Firm:
ULLRICH & NAUMANN (Luisenstrasse 14, Heidelberg, 69115, DE)
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Claims:

Patentansp rüche

1. Verbrennungsmotor mit einer Einspritzeinrichtung (1) zur Einspritzung eines brennbaren Treibstoffs in einen Brennraum (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (1) ein Mittel (3) zur Verdampfung des Treibstoffs vor seiner Verbrennung aufweist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) eine beheizbare Kapillare (4) zur Durchleitung des Treibstoffs aufweist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) elektrisch beheizbar ist.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kapillare (4) ein Heizdraht angeordnet ist.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Heizdraht durch die Kapillare (4) hindurch erstreckt.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht aus Metall ausgebildet ist.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht aus Tantal oder Wolfram ausgebildet ist.

8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) aus einer Keramik, vorzugsweise als Keramikröhrchen, ausgebildet ist.

9. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) zumindest teilweise oder bereichsweise aus Metall ausgebildet ist.

10. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) zumindest teilweise oder bereichsweise aus einem zur Bildung eines Metallkarbids geeigneten Metall ausgebildet ist.

11. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) zumindest teilweise oder bereichsweise aus Tantal ausgebildet ist.

12. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) zumindest bereichsweise als Leiter oder Bahn für ihren elektrischen Heizstrom ausgebildet ist.

13. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) innerhalb des Brennraums (2) angeordnet ist.

14. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) außerhalb des Brennraums (2) angeordnet ist.

15. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Brennraums (2) angeordnet ist.

16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der außerhalb des Brennraums (2) angeordnete Teil der Kapillare (4) thermisch und/oder elektrisch isoliert ist.

17. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der außerhalb des Brennraums (2) angeordnete Teil der Kapillare (4) in einem Wärmeenergiespeicher (5) angeordnet ist.

18. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kapillare (4) vor der Einspritzung 800°C oder mehr beträgt.

19. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (4) in eine Keramik eingebettet ist.

20. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) einen Behälter (10) für den Treibstoff aufweist, in dem der Treibstoff verdampfbar oder vergasbar ist.

21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) ein Hochdruck-Behälter für Drücke im Bereich von vorzugsweise 100- 150 bar ist.

22. Verbrennungsmotor nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Behälter (10) eine Heizeinrichtung (11) zugeordnet ist.

23. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behälter (10) ein Verteilsystem (8) für den verdampften oder vergasten Treibstoff zur Zuführung des verdampften oder vergasten Treibstoffs zur Kapillare (4) oder in den Brennraum (2) zugeordnet ist.

24. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibstoff räumlich inhomogen einspritzbar ist.

25. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Brennraum (2) mindestens ein Mittel (6) zur Verwir- belung des eingespritzten Treibstoffs angeordnet ist.

26. Verbrennungsmotor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) als vorzugsweise profilierter Stift (7) ausgebildet ist.

27. Verbrennungsmotor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Stifts (7) in etwa dem Durchmesser der Querschnittsfläche des Treibstoff- Dampfstrahls entspricht.

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28. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) aus Metall ausgebildet ist.

29. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) aus Tantal ausgebildet ist.

30. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) mehrere parallel ausgerichtete Stifte (2) aufweist.

31. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (7) aus einer inneren Oberfläche des Brennraums (2) herausragen oder von dieser Oberfläche abstehen.

32. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 26 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (7) den Brennraum (2) über einem in dem Brennraum (2) angeordneten Kolben - mit Abstand zueinander - im Wesentlichen ausfüllen.

33. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (7) als vorzugsweise beheizbare Glühstifte ausgebildet sind.

34. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) als Drahtgeflecht, Drahtgewirr oder Drahtwolle ausgebildet ist.

35. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (1) zur impulsartigen Einspritzung ausgebildet ist.

36. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (1) zur kontinuierlichen Einspritzung ausgebildet ist.

37. Einspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 36.

Description:

VERBRENNUNGSMOTOR UND EINE EINSPRITZEINRICHTUNG

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Einspritzeinrichtung zur Einspritzung eines brennbaren Treibstoffs in einen Brennraum. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einspritzeinrichtung zur Verwendung in einem derartigen Verbrennungsmotor.

Verbrennungsmotoren sowie Einspritzeinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und existieren in den unterschiedlichsten Ausführungsformen. Die bekannten Motoren werden mit beliebigen Treibstoffen wie beispielsweise Benzin oder Diesel oder auch alternativen Treibstoffen betrieben. Die bekannten Motoren sowie Einspritzeinrichtungen finden ihre Anwendung beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich.

Bei modernen Verbrennungsmotoren erfolgt die Zuführung des brennbaren Treibstoffs in den Brennraum mittels einer Einspritzeinrichtung, die eine exakt vorgebbare Menge an Treibstoff zur geeigneten Zeit liefert. Zeitpunkt und Menge des eingespritzten Treibstoffs können an die Erfordernisse einer optimierten Verbrennung und Entgiftung des Abgases angepasst werden. Dabei wird üblicherweise ein Tröpfchenstrom in den Brennraum eingespritzt.

Im Hinblick auf möglichst verbrauchsarme Verbrennungsmotoren ist es wünschenswert, bei einer geforderten Leistungsabgabe ein möglichst stark abgemagertes Treibstoffgasgemisch zur Zündung im Brennraum zu erzeugen bzw. möglichst wenig Treibstoff in den Brennraum einzuspritzen. Trotz möglichst optimierter Einspritzung ist der Treibstoffverbrauch bei den bekannten Verbrennungsmotoren noch relativ hoch.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor sowie eine Einspritzeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, wonach die Verbrennung des Treibstoffs im Hinblick auf eine Verbrauchsreduktion mit konstruktiv einfachen Mitteln weiter optimiert ist.

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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist der Verbrennungsmotor derart ausgestaltet, dass die Einspritzeinrichtung ein Mittel zur Verdampfung des Treibstoffs vor seiner Verbrennung aufweist.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch eine geschickte Ausgestaltung der Einspritzeinrichtung die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird. Hierzu weist die Einspritzeinrichtung im Konkreten in weiter erfindungsgemäßer Weise ein Mittel zur Verdampfung des Treibstoffs vor seiner Verbrennung auf. Durch die Verdampfung des Treibstoffs vor seiner Verbrennung bzw. durch eine Zuführung des Treibstoffs zu seinem Verbrennungsort in verdampfter Form liegt ein zündfähiges Treibstoffgasgemisch im Brennraum besonders schnell vor. Dies verbessert den Verbrennungsprozess hinsichtlich seines Treibstoffverbrauchs. Der Verdampfungsprozess des Treibstoffs wird dabei vor die Zündphase verlegt, um das Treibstoffgasgemisch schnell in einen zündfähigen Zustand zu bringen.

Im Konkreten könnte das Mittel eine beheizbare Kapillare aufweisen, durch die der Treibstoff zur Verdampfung hindurchgeleitet wird. Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache Möglichkeit zur Verdampfung des Treibstoffs vor seiner Verbrennung dar. Dabei könnte der Treibstoff von einer Einspritzpumpe über die beheizbare Kapillare in den Brennraum geführt werden.

In konstruktiv besonders einfacher Weise könnte die Kapillare elektrisch beheizbar sein. Der Treibstoff wird dabei in der heißen Kapillare zum Verdampfen gebracht.

Im Hinblick auf eine ganz besonders einfache Beheizung der Kapillare könnte in der Kapillare ein Heizdraht angeordnet sein. Ein derartiger Heizdraht könnte durch einen hindurch fließenden elektrischen Strom erwärmt werden, was dann eine Erwärmung der Kapillare zur Folge hätte.

Hinsichtlich einer besonders sicheren Erwärmung der gesamten Kapillare könnte sich der Heizdraht vorzugsweise durch die gesamte Kapillare hindurch erstrecken.

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Grundsätzlich müsste der Heizdraht aus einem den elektrischen Strom leitenden Material ausgebildet sein, das sich während des Stromflusses erwärmt. Hierzu könnte der Heizdraht in konstruktiv besonders einfacher Weise aus Metall ausgebildet sein. Als besonders bevorzugte und bei Hitze mechanisch stabile Metalle bieten sich Tantal oder Wolfram an, so dass der Heizdraht aus Tantal oder Wolfram ausgebildet sein könnte.

Zur Bereitstellung einer besonders leichten und dennoch formstabilen Kapillare könnte die Kapillare aus einer Keramik ausgebildet sein, wobei die Kapillare vorzugsweise als Keramikröhrchen ausgestaltet sein könnte.

Im Hinblick auf eine besonders einfache Beheizung der Kapillare könnte die Kapillare zumindest teilweise oder bereichsweise aus Metall ausgebildet sein. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Metall ist hier ein einfaches Beheizen möglich.

Die innere sehr heiße Kapillarenoberfläche ist üblicherweise dem Treibstoffstrom ausgesetzt. Wenn der Treibstoffstrom in der Kapillare im Wesentlichen sauerstofffrei ist, können die Treibstoffkohlenwasserstoffe mit der inneren Kapillarenoberfläche zu einer extrem temperaturfesten und chemisch extrem korrosionsbeständigen Passi- vjerungsschicht reagieren. Hierzu könnte die Kapillare zumindest teilweise oder bereichsweise aus einem zur Bildung eines Metallkarbids geeigneten Metall ausgebildet sein. Ein derartiges Metall kann in diesem Fall mit den Treibstoffkohlenwasserstoffen zu einem Metallkarbid reagieren. In besonders vorteilhafter Weise könnte die Kapillare diesbezüglich zumindest teilweise oder bereichsweise aus Tantal ausgebildet sein. Dieses Metall eignet sich wegen seiner chemischen Inertheit besonders gut.

Die Kapillare könnte zumindest bereichsweise als Leiter oder Bahn für ihren elektrischen Heizstrom ausgebildet sein. Dabei eignet sich die Verwendung metallischer Kapillarenbestandteile besonders gut. Derartige Metallkapillaren können selbst als Strombahn für den elektrischen Heizstrom dienen.

T/DE2006/001699

Bei einer konkreten Ausgestaltung könnte die Kapillare innerhalb des Brennraums angeordnet sein. Dabei könnte die Kapillare in besonders einfacher und energetisch günstiger Weise direkt von den heißen Verbrennungsgasen geheizt werden.

Bei einer alternativen Ausgestaltung könnte die Kapillare außerhalb des Brennraums angeordnet sein. In diesem Fall ist die Kapillare zu Wartungszwecken besser zugänglich als bei einer Anordnung innerhalb des Brennraums.

In besonders vorteilhafter Weise könnte die Kapillare teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Brennraums angeordnet sein. Hierdurch lassen sich die jeweiligen Vorteile der Anordnung innerhalb und außerhalb des Brennraums kombinieren.

Die Kapillarlänge, der Kapillardurchlass und die Kapillarwandstärke müssen so abgestimmt sein, dass die je Verbrennungstakt durchgeleitete oder durchgepumpte Treibstoffmenge die notwendige Verdampfungswärmemenge aufnehmen kann, um bereits in der Kapillare zu verdampfen. Eine hierdurch abgekühlte Kapillare muss bis zum nächsten Verbrennungstakt wieder mit Wärme, beispielsweise elektrische Wärme oder Verbrennungswärme, „aufgeladen" werden. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten, die der Kapillare zur Durchführung einer sicheren Verdampfung des Treibstoffs wieder zugeführt werden müssten, könnte zumindest der außerhalb des Brennraums angeordnete Teil der Kapillare thermisch isoliert sein. Aus Sicherheitsgründen ist auch eine elektrische Isolation günstig.

In zur Vermeidung von Wärmeverlusten besonders günstiger Weise könnte zumindest der außerhalb des Brennraums angeordnete Teil der Kapillare in einem Wärmeenergiespeicher angeordnet sein. Mit anderen Worten könnte der Kapillarenteil, der außerhalb des Brennraums angeordnet ist, in einen entsprechenden Energiespeicher eingepackt sein, der auch die Aufgabe der elektrischen und/oder thermischen Isolation nach außen hin übernehmen könnte. Letztendlich wird durch die Vermeidung von Wärmeverlusten der Energieverbrauch des Verbrennungsmotors günstig beeinflusst.

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Zur Gewährleistung einer sicheren Verdampfung des Treibstoffs könnte die Temperatur der Kapillare vor der Einspritzung 800 0 C oder mehr betragen. Dabei könnte die Kapillare in sicherer Weise in eine Keramik eingebettet sein.

Im Hinblick auf eine besonders sichere Zufuhr des verdampften oder vergasten Treibstoffs in den Brennraum könnte das Mittel einen Behälter für den Treibstoff aufweisen, in dem der Treibstoff verdampfbar oder vergasbar ist. Dabei könnte der Behälter derart groß dimensioniert sein, dass bei allen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors eine ausreichende Menge an verdampftem oder vergastem Treibstoff zur Verfügung steht. Dabei könnte der Verbrennungsmotor sowohl ein System aus Kapillare und vorgeschaltetem Behälter als auch ein System ausschließlich mit dem Behälter und ohne die Kapillare aufweisen. Die Zufuhr des Treibstoffs in den Brennraum könnte dann ausschließlich vom Behälter aus erfolgen.

Zur Gewährleistung einer hohen Füllmenge des Behälters könnte der Behälter ein Hochdruck-Behälter für Drücke im Bereich von vorzugsweise 100 bis 150 bar sein. Hierbei lässt sich meist eine ausreichende Menge an Treibstoff im vergasten oder verdampften Zustand für einen sicheren Betrieb des Verbrennungsmotors bereitstellen.

Im Hinblick auf eine sichere Verdampfung oder Vergasung des Treibstoffs im Behälter könnte dem Behälter eine Heizeinrichtung zugeordnet sein. Eine derartige Heizeinrichtung könnte sowohl in dem Behälter als auch außerhalb des Behälters angeordnet sein. Bei einer Anordnung der Heizeinrichtung in dem Behälter ist eine besonders sichere Wärmeübertragung auf den Treibstoff möglich.

Zur besonders sicheren Zuführung des vergasten oder verdampften Treibstoffs in den Brennraum könnte dem Behälter ein Verteilsystem für den verdampften oder vergasten Treibstoff zur Zuführung des verdampften oder vergasten Treibstoffs zur Kapillare oder in den Brennraum zugeordnet sein. Hierbei ist eine Zuführung von dem Behälter über ein Verteilsystem zur Kapillare und dann in den Brennraum oder auch ein System zur Zuführung des Treibstoffs direkt in den Brennraum ohne zwischengeschaltete Kapillare denkbar. Die Kapillare gewährleistet hier eine besonders sichere Verdampfung oder Vergasung des Treibstoffs, wohin gegen bei einer Aus-

gestaltung ohne Kapillare ein einfacher Aufbau des Verbrennungsmotors realisiert ist.

In jedem Fall ist bei einer Ausgestaltung des Verbrennungsmotors mit einem Behälter eine schnelle Zufuhr des Kraftstoffs zum Brennraum gewährleistet. Versorgungsengpässe sind hierdurch vermieden. Mit dem obigen Behälter ist eine kontinuierliche Vergasung oder Verdampfung und Bereitstellung von vergastem oder verdampftem Treibstoff möglich.

Damit trotz eines insgesamt stark abgemagerten Gemischverhältnisses in einem lokalen Bereich des Brennraums eine ausreichend zündfähige und gegebenenfalls stöchiometrische Treibstoffkonzentration erreichbar ist, könnte der Treibstoff räumlich inhomogen einspritzbar sein. Dabei könnte sich der Treibstoff zum Zündzeitpunkt in einem bestimmten lokalen Bereich als beispielsweise räumlich begrenzter Dampfjet oder als eine Dampfwolke konzentrieren.

Da die Gasverdrängungswirkung des Dampfes wesentlich größer ist als für einen Tröpfchenstrom und die Tröpfchen gegenüber dem Dampf eine hohe „Durchschlagskraft" bzw. ein starkes Durchdringen der Luftvorlage aufweisen, ist es mit Treibstoffdampf wesentlich einfacher, einen Konzentrationsgradienten aufzubauen. Die erfindungsgemäße Einspritztechnik sorgt für einen definierten Konzentrationsgradienten am Zündort und kann daher „Gradiententechnik" genannt werden. Der Begriff „Schichtladung" wäre hierfür zu einfach. Die Dampfeinspritzung wird durch den hohen Verdichtungsgrad und die hohe Kompressionstemperatur und durch die heißen Verbrennungsraumwände einer Hochtemperaturkonzeption für den Verbrennungsmotor unterstützt, um eine Dampfkondensation zu vermeiden.

Hinsichtlich einer weiter optimierten Verbrennung des Treibstoffs könnte in dem Brennraum mindesten ein Mittel zur Verwirbelung des eingespritzten Treibstoffs angeordnet sein. Hierdurch könnte eine notwendige Anreicherung des Treibstoffstrahls mit Luftsauerstoff zur Erreichung der Zündfähigkeit erfolgen, indem der bereits heiße, einspritzende Treibstoffdampfstrahl im Brennraum über einen oder gegebenenfalls mehrere Wirbelkörper im Brennraum geführt wird.

In konstruktiv besonders einfacher Weise könnte das Mittel als vorzugsweise profilierter Stift ausgebildet sein.

Hinsichtlich einer möglichst sicheren Verwirbelung des Treibstoffdampfstrahls könnte die Dicke des Stifts in etwa dem Durchmesser der Querschnittsfläche des Treibstoff- Dampfstrahls entsprechen.

Im Konkreten könnten beispielsweise profilierte Stifte vorgesehen sein, über deren Querprofile der Dampfstrahl geführt wird. Die anschließende erzeugte Verwirbelung mit der Luft erfolgt nach dem Wirbelerzeugungsprinzip bei Flugzeugtragflächen, wobei der Profilradius oder die Profilkrümmung der Stifte den Wirbelgrad oder die Luftanreicherung bestimmen.

In konstruktiv besonders einfacher Weise könnte das Mittel oder könnte der Stift aus Metall ausgebildet sein. Hierbei ist Tantal besonders günstig, da es eine sehr hohe chemische Korrosionsbeständigkeit und mechanische Materialfestigkeit bei sehr hohen Temperaturen aufweist.

Zur Gewährleistung einer besonders wirkungsvollen Verwirbelung des eingespritzten Treibstoffs könnte das Mittel mehrere parallel ausgerichtet Stifte aufweisen. Derartige Stifte könnten beispielsweise als parallel ausgerichtete Borsten bürstenartig aus der Brennraumoberfläche herausragen und den freien Brennraum über der Kolbenfläche ausfüllen. Im Konkreten könnten die Stifte aus einer inneren Oberfläche des Brennraums herausragen oder von dieser Oberfläche abstehen. Alternativ oder zusätzlich hierzu könnten die Stifte den Brennraum über einem in dem Brennraum angeordneten Kolben - mit Abstand zueinander - im Wesentlichen ausfüllen. Der Treibstoff-Dampfstrahi könnte dann senkrecht auf die Borsten oder Stifte in den Brennraum gelenkt werden.

In weiter vorteilhafter Weise könnten die Stifte als vorzugsweise beheizbare Glühstifte ausgebildet sein. Hierbei könnte die komprimierte Luft schnell weiter aufgeheizt werden, um sofort die Zündfähigkeit des Treibstoff-Luft-Gemischs zu erreichen. Aufgrund der kleinen Dimension der Stifte oder Wirbelstifte könnte dieses Verfahren „Mikrovergasung" im Brennraum genannt werden.

Alternativ zur Verwendung von Wirbelstiften könnte das Mittel zur Verwirbelung des eingespritzten Treibstoffs auch als Drahtgeflecht, Drahtgewirr oder Drahtwolle ausgebildet sein. Ein derartiges Drahtgeflecht, Drahtgewirr oder eine derartige Drahtwolle könnte in vorteilhafter Weise aus Tantal zur Dampfverwirbelung und Luftaufheizung ausgebildet sein.

Für die oben definierte „Mikrovergasung" ist die Vorlage eines enormen überschusses an Oxidationsmittei günstig, wenn nicht sogar unbedingt erforderlich, da die Treibstoffdampfmenge zur Zündung in einem sehr kleinen Volumen mit der notwendigen Oxidationsmittelmenge versorgt werden muss. Die bisherige Problematik eines Schichtladungsbetriebs, nämlich die zündfähige Gemischkonzentration genau an der Zündquelle zu erzeugen, wird durch eine hohe Kompressionstemperatur gelöst, die die Ausnutzung der Selbstzündung ermöglicht. Das zündfähige Treibstoffgasgemisch muss dabei nicht mehr genau an der Zündquelle erzeugt werden, sondern das Treibstoffgasgemisch entwickelt irgendwo im Einspritzraum monolokal seine Zündfähigkeit und zündet spontan.

Damit die „Mikrovergasung" reproduzierbare Ergebnisse liefert, sollte der Brennraum vor der Zündung möglichst luftwirbelberuhigt bleiben. Dies ist z.B. ein wesentlicher Unterschied zur Dieselmotoren-Verbrennungstechnik. Eine Verwirbelung beim Vorlegen der Frischluft oder beim Kompressionstakt ist bei dem vorliegenden Verfahren störend. Dieser Anforderung kommt insbesondere die konzeptionelle Konstruktion des in der DE 101 07096 A1 beschriebenen Schleppbüchsenmotors entgegen, da er einen optimal symmetrischen Hubraum bzw. Brennraum ohne Wirbel- oder Quetschkanten aufweist und die Luftbeladung über die Steuerschlitze wesentlich wirbelfreier geschieht als über übliche Tellerventile.

Die schnell ansteigende Verbrennungstemperatur bzw. der Temperaturanstieg im Restgas, der vom Zündort ausgeht, führt dann zur Herabsetzung der Zündgrenze des Resttreibstoffs und zu einer nachfolgenden vollständigen Verbrennung. Es ist ausgeschlossen, dass sich beispielsweise ein Treibstoffjet oder eine Treibstoffwolke so entwickelt, dass er oder sie nach dem Durchlaufen der lokalen und temporären Zündfähigkeit diese wieder verliert und an anderer Stelle wieder gewinnt. Die Zün-

dung kann immer nur von einem lokalen Bereich ausgehen. Ein kombiniertes Verfahren der Hochverdichtung, Gemischabmagerung, Vorverdampfung, Gradienteneinspritzung und Mikrovergasung im Brennraum vermeidet eine Mehrfachzündung und somit das Motorklopfen, selbst bei höchsten Grundkompressionsdrücken bzw. Kompressionstemperaturen.

Die erforderliche Einspritztechnik ist bereits weit entwickelt und aus der Dieselmoto- reneinspritztechnik übernehmbar. Einer möglichen Verbrennung mit starken Verbrennungsdruckspitzen wegen des starken Sauerstoff- bzw. Oxidationsmittel- überschusses wird konzeptionell durch eine gleichmäßige Einspritzung über einen gewissen steuerbaren Zeitraum entgegengewirkt. Diesbezüglich könnte die Einspritzeinrichtung zur impulsartigen Einspritzung ausgebildet sein. Alternativ hierzu könnte die Einspritzeinrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung ausgebildet sein. Die Einspritzung kann also kontrolliert von impulsartig bis kontinuierlich durchgeführt werden. Die Verbrennung kann dann gegebenenfalls eher als eine Gleichdruckverbrennung anstatt einer Gleichraumverbrennung gefahren werden. Die Leistungssteuerung des Schleppbüchsenmotors kann wegen des großen überschusses an Oxidationsmittel bzw. Luftsauerstoff in jedem Betriebszustand ausschließlich über die Treibstoffmengeneinspritzung erfolgen.

Der Hochtemperatur-Schleppbüchsenmotor kann entgegen einem Dieselmotor aufgrund der vorgeschlagenen Einspritztechnik mit jedem Treibstoff betrieben werden. Die Verbrennungsgeschwindigkeit und Zündfähigkeit der Treibstoffe spielen dabei nur noch eine untergeordnete Rolle. Der Treibstoffeinsatz und die Treibstoffentwicklung müssen jetzt nicht mehr an der Klopfneigung orientiert werden, sondern können sich vollkommen auf die Optimierung der Reaktionseduktseite bzw. auf das Abgasemissionsverhalten der Treibstoffe in der Hochtemperaturverbrennung konzentrieren.

Bei einer tieferen Betrachtung sollte man erkennen, dass der zur Zeit erreichbare Wirkungsgrad herkömmlicher Hubkolbenverbrennungsmotoren eigentlich vom Treibstoff bestimmt und begrenzt wird. Die Zündfähigkeit, die Flammgeschwindigkeit und die Klopfneigung des Treibstoffs geben bei üblichen Motorenkonstruktionen heute noch die maximale Grundkompression des Motors und damit die mögliche

Arbeitstemperaturspreizung und damit den erzielbaren thermodynamischen Wirkungsgrad vor. Das erfindungsgemäße neue Zündsystemkonzept macht die Motorenkonstruktion weitgehend von der verwendeten Treibstoffart unabhängig und lässt damit überhaupt erst eine wesentliche Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrads zu.

Die oben stehende Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß durch eine Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36 gelöst. Dabei wird hinsichtlich dieser isoliert beanspruchten Einspritzeinrichtung und deren Vorteile zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung verwiesen, im Rahmen dessen die Einspritzeinrichtung in ihren unterschiedlichen Ausgestaltungen detailliert beschrieben ist.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 bis 3 in schematischen Darstellungen Teile der Ausführungsbeispieie eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht den eine Einspritzeinrichtung 1 betreffenden Teil eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors. Im Konkreten weist der Verbrennungsmotor eine Einspritzeinrichtung 1 zur Einspritzung eines brennbaren Treibstoffs in einen Brennraum 2 auf. Im Hinblick auf eine Optimierung der Verbrennung des Treibstoffs weist die Einspritzeinrichtung 1 ein Mittel 3 zur Verdampfung des Treibstoffs vor seiner Verbrennung auf. Der Treibstoff wird also vor seiner Verbrennung mittels des Mittels 3 verdampft und in dieser verdampften Form zum Zündort im Brennraum 2 geleitet.

Das Mittel 3 weist eine beheizbare Kapillare 4 zur Durchleitung des Treibstoffs auf. Die Kapillare 4 ist elektrisch beheizbar und teilweise aus Metall ausgebildet. Im Konkreten ist die Kapillare 4 teilweise aus einem zur Bildung eines Metallkarbids geeigneten Metall, genauer gesagt aus Tantal, ausgebildet.

Die Kapillare 4 ist teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Brennraums 2 angeordnet. Der außerhalb des Brennraums 2 angeordnete Teil der Kapillare 4 ist in einem Wärmeenergiespeicher 5 angeordnet, der neben einer thermischen auch eine elektrische Isolation zum Außenbereich der Kapillare 4 hin bereitstellt.

In dem Brennraum 2 ist des Weiteren ein Mittel 6 zur Verwirbelung des eingespritzten Treibstoffs angeordnet. Hierdurch wird der Treibstoff vor seiner Verbrennung mit einer geeigneten Menge an Luft verwirbelt. Das Mittel 6 zur Verwirbelung ist als mindestens ein profilierter Stift 7 ausgebildet. Genauer gesagt sind mehrere Stifte 7 über einem in dem Brennraum 2 angeordneten und hier nicht gezeigten Kolben - mit Abstand zueinander - angeordnet.

Die Stifte 7 sind parallel zueinander ausgerichtet und füllen den Brennraum 2 oberhalb des Kolbens im Wesentlichen aus.

Die Zuführung des Treibstoffs erfolgt über eine Einspritzpumpe 8 und eine Treibstoffleitung 9 zu der Kapillare 4 und dann in den Brennraum 2. Die Einspritzeinrichtung 1 ist zur impulsartigen Einspritzung ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, die Einspritzeinrichtung 1 zur kontinuierlichen Einspritzung auszubilden.

Die Figuren 2 und 3 zeigen weitere Teile von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors, wobei bei beiden Ausführungsbeispielen ein Behälter 10 für den Treibstoff vorgesehen ist, in dem der Treibstoff verdampfbar oder vergasbar ist. Dem Behälter 10 ist eine Heizeinrichtung 11 zugeordnet. Des Weiteren ist in Fig. 3 dem Behälter 10 ein Verteilsystem 8 für den verdampften oder vergasten Treibstoff zur Zuführung des verdampften oder vergasten Treibstoffs zur Kapillare 4 und dann in den Brennraum 2 zugeordnet. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der verdampfte oder vergaste Treibstoff direkt aus dem Behälter 10 über eine Treibstoffleitung 9 in den Brennraum 2 geleitet.

Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele können ebenfalls ein Mittel 6 zur Verwirbelung des eingespritzten Treibstoffs mit Stiften 7 aufweisen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors sowie der erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.