Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors. Dabei handelt es sich um fremd- oder selbstgezündete Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Zylinder. Im Zylinder befindet sich ein Kolben, der durch die Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches angetrieben wird.

Stand der Technik Derartige Verbrennungsmotoren sind weit verbreitet. Soweit thermodynamisch möglich werden insbesondere mit Dieselmotoren hohe Wirkungsgrade erreicht. Allerdings geht dies meist mit erhöhten Emissionen an Rußpartikeln und Stickoxiden einher. Diese müssen mit einer aufwändigen Abgasreinigung aus dem Abgas entfernt werden.

Vielfach werden hierzu Brennstoffe - im Zusammenhang mit Verbrennungsmotoren oft als Kraftstoffe bezeichnet - verdampft und/oder umgewandelt, um eine effiziente und schadstoffarme Verbrennung zu erreichen.

Aus der DE 1 0 2010 01 2 945 A1 ist eine Vorrichtung zur Verdampfung von flüssigen Kraftstoffen bekannt. Dabei ist eine zentrale Luftzufuhr vorgesehen, die axial und radial luftdurchlässig ist. Ein Katalysatorsystem ist zumindest auf einem Teil der Länge konzentrisch um die Luftzufuhr angeordnet. Konzentrisch darum ist eine Pufferzone angeordnet, um die wiederum ein saugfähiges Material zur Brennstoffverteilung konzentrisch angeordnet ist.

Aus der DE 34 42 628 A1 ist es bekannt ein mageres Gemisch in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors zu führen und am Ende der Kompression ein fetteres Gemisch oder Brennstoff einzuführen. Dies erlaubt dann die Zündung. Aus der WO 201 7/085301 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Zündeigenschaft eines Brennstoffs bekannt, nutzend eine Einheit, welche mindestens eine Verteilungszone, mindestens eine Oxidationszone und mindestens eine Umwandlungszone aufweist. Dabei wird in der Verteilungszone, welche eine Verteilungsstruktur aufweist, Brennstoff verteilt, in der Oxidationszone zumindest ein Teil des Brennstoffs mit mindestens einem Oxidationsmittel an mindestens einem Katalysator auf einem Katalysatorträger oxidiert und in der Umwandlungszone zumindest ein Teil des verteilten Brennstoffs und/oder eines anderen zugeführten Brennstoffs thermisch und/oder katalytisch umgewandelt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch das Molverhältnis von im

Oxidationsmittel enthaltenen Sauerstoff zum zur vollständigen Oxidation des

vorhandenen Brennstoffes benötigten Sauerstoff, und/oder den Druck in der Einheit und/oder die Verweilzeit und/oder die Temperatur die Zündeigenschaft des Brennstoffs eingestellt wird.

Aus der US 2005/001 1486 A1 ist es bekannt, während des Betriebs eines

Verbrennungsmotors einen Teil des Brennstoffs dahingehend umzuwandeln, dass ein zündwilligerer Brennstoff entsteht. Der umgewandelte Brennstoff wird dazu genutzt, den nicht umgewandelten Brennstoff zu zünden.

Aus der WO 2004/03601 5 A1 ist ein HCC I-Motor bekannt, bei dem ein Teil des

Brennstoff katalytisch umgewandelt wird. Unter anderem durch die Wahl des

Verhältnisses des umgewandelten Brennstoffs, des nicht umgewandelten Brennstoffs und der Luft wird abhängig von Motorparametern der Verbrennungszeitpunkt eingestellt.

Aus der Dissertation„Experimentelle und theoretische Untersuchung homogener und teilhomogener Dieselbrennverfahren " von Simon-Florian Haas an der Universität

Stuttgart aus dem Jahr 2007 ist es unter anderem bekannt einen Verbrennungsmotor mit verschiedenen Brennstoffen, also einem ersten Brennstoff und einem zweiten Brennstoff zu betreiben. Dabei wird der erste Brennstoff einem Zylinder des Verbrennungsmotors zugeführt. Der zweite Brennstoff wird dem Zylinder während des Kompressionstaktes des ersten Brennstoffs im Zylinder zugeführt. Dabei ist auch erwähnt als ersten

Brennstoff zündunwilliges n-Butan und als zweiten Brennstoff zündwilligen

Dieselkraftstoff bereitzustellen. Aufgabe der Erfindung und allgemeiner Lösungsweg

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren bereit zu stellen, einen

Verbrennungsmotor derart zu betreiben, dass einerseits ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird und andererseits niedrige Schadstoffemissionen. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Steuereinheit sowie einen

Verbrennungsmotor mit einer Umwandlungseinheit.

Es wurde erkannt, dass hierzu ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit folgenden Schritten sinnvoll ist: Zunächst ist ein Brennstoff bereitzustellen. Dabei sind verschiedene Brennstoffe denkbar. So kann der Brennstoff gewählt sein aus der Gruppe Diesel, Benzin, sowie Brennstoffe mit Zusätzen, strombasierte Kraftstoffe (sogenannte Power to Liquid Kraftstoffe, wie zum Beispiel Fischer-Tropsch Kraftstoffe, Oxymethylenether, Methylformiate,

Dimethylcarbonate), Alkohol, insbesondere Ethanol, Ether, Ketone, Biokraftstoffe (Oktanol, Biodiesel), Propan, Butan, Methan, usw. sowie Blends und Mischungen. Diese Aufzählung soll deutlich machen, dass eine Vielzahl von Brennstoffen denkbar ist.

In der Praxis bedeutet das Bereitstellen von Brennstoff, dass aus einem im Regelfall vorgesehenen Tank der Brennstoff zum Verbrennungsmotor geführt wird. Genauer gesagt ist der umzuwandelnde Teil des Brennstoffs zunächst zu einer

Umwandlungseinheit zu führen, in der die Zündeigenschaft angepasst / verändert werden kann. Der veränderte / angepasste Brennstoff hat andere Zündeigenschaften als der Ursprungskraftstoff. Der veränderte Kraftstoff wird mit der Verbrennungsluft vermischt. Die Zündeigenschaft wird dabei so verändert, dass es während der

Komprimierung zu keiner vorzeitigen Zündung kommt. Das Kraftstoff-Luftgemisch wird dann über eine Brennstoff-Direkteinspritzung, insbesondere eine Diesel- Direkteinspritzung oder über eine Zündkerze gezündet.

Weiter ist eine Umwandlung eines Teils des Brennstoffs in einen angepassten Brennstoff während des Betriebs des Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei der angepasste Brennstoff eine niedrigere Zündwilligkeit hat als der unveränderte Brennstoff. Die Aussage, dass dies während des Betriebs des Verbrennungsmotors erfolgt, soll nicht ausschließen, dass etwa vor Beginn des Betriebs des Verbrennungsmotors schon mit der Umwandlung begonnen wird, die Umwandlung auch in kurzen Betriebspausen - etwa bei einem an der Ampel stehenden Kraftfahrzeug - oder eine kurze Zeitspanne nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors weiterbetrieben wird. Es soll aber eine

Abgrenzung gegenüber der Dual-Fuel Technologie erfolgen, bei der etwa in einer Raffinerie aus einem Brennstoff ein angepasster Brennstoff erzeugt wird und zwei Tanks für den Verbrennungsmotor, also ein Tank für angepassten Brennstoff und ein Tank für unveränderten Brennstoff, vorgesehen sind. Die Dual-Fuel Technologie ist bekannt und zahlreiche Veröffentlichungen bestätigen, dass dadurch Emissionen reduziert werden können. Dabei werden in der Regel zwei separat mitgeführte Kraftstoffe

unterschiedlicher Kraftstoffeigenschaften eingesetzt. Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe nur ein einzelner Kraftstoff mitgeführt. Neben mehr logistischen

Erwägungen, die gerade bei einem Kraftfahrzeug das Tanken und Mitführen zweier Brennstoffe schwierig machen, gibt es noch eine wesentliche technische Erwägung. Bei der Umwandlung wird der Brennstoff in der Regel nicht nur umgewandelt, sondern auch verdampft. Es ist mithin - will man aufwändige und energieverzehrende Kompression vermeiden - aufgrund des hohen Volumens des gasförmigen Brennstoffs - nicht möglich den umgewandelten Brennstoff in einem Kraftfahrzeug in nennenswertem Umfang zu speichern. Daher hat die Umwandlung während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu erfolgen.

Vorliegend wird auf eine Umwandlung, insbesondere eine katalytische Umwandlung, des Brennstoffs gesetzt. Dies ist ein Unterschied etwa zur eingangs erwähnten DE 34 42 628 A1 . Die Erfolge bei der Schadstoffreduktion scheinen vor allem der Umwandlung zuzuschreiben zu sein.

Zu beachten ist auch, dass vorliegend eine Umwandlung in einen Brennstoff mit niedrigerer Zündwilligkeit vorgesehen ist. Der oben geschilderte Ansatz der US

2005/001 1486 A1 mag in vielen Fällen vorteilhaft sein. Es hat sich aber herausgestellt, dass mit dem vorliegend verfolgten Ansatz das Ziel " niedrige Schadstoffemissionen und hoher Wirkungsgrad " erfolgreich verwirklicht werden kann. Weiterhin hat eine Zufuhr des angepassten Brennstoffs zu einem Zylinder des

Verbrennungsmotors zu erfolgen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird stets von einem Zylinder gesprochen. Freilich wird das Verfahren im Regelfall in

Verbrennungsmotoren mit mehreren Zylindern eingesetzt. Da in allen Zylindern - zumindest im Hinblick auf die vorliegende Erfindung - dasselbe geschieht, wird auf die Darstellung weiterer Zylinder vorliegend verzichtet.

Ebenso hat eine Zufuhr von unverändertem Brennstoff zum Zylinder des

Verbrennungsmotors, insbesondere zum Auslösen der Zündung, zu erfolgen. Es ist also möglich den Verbrennungsmotor so zu betreiben, dass ohne Zufuhr von unverändertem Brennstoff keine oder eine unbefriedigende Zündung erfolgen würde. Eben dies ermöglicht die effiziente und schadstoffarme Zündung. Die Zündung kann aber auch durch eine Zündelektrode (Fremdzündung) erfolgen.

Die Zufuhr von unverändertem Brennstoff zum Zylinder erfolgt während der

Kompressionsphase im Zylinder. Der Einspritzzeitpunkt des unveränderten Kraftstoffs wird so gewählt, dass ein optimierter Betrieb hinsichtlich Emissionen und Verbrauch erfolgt. Insbesondere wenn keine Zündeinrichtung vorhanden ist und damit allein durch die Zufuhr des unveränderten Brennstoffs die Zündung ausgelöst werden soll, ergibt sich dies aus dem üblichen Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem die Zündung erfolgt, wenn der Kolben sich im " oberen " Bereich " befindet. In den gängigen Darstellungen und der üblichen Einbaulage ist dies tatsächlich oben, dies ist zwar vielfach technisch vorteilhaft, jedoch nicht zwingend. Dennoch soll vom oberen Bereich gesprochen werden. Entsprechend wird der Punkt, an dem der Kolben seine Bewegungsrichtung ändert, fachüblich als oberer Totpunkt bezeichnet.

Wie üblich erfolgt das Antreiben eines Kolbens des Verbrennungsmotors durch die Zündung.

Aus der eingangs erwähnten Dissertation von Haas, die bei einer Recherche zur prioritätsbegründenden Anmeldung aufgefunden worden ist, ist wie erwähnt bekannt, zündunwilliges n-Butan als ersten Brennstoff und zündwilligen Diesel als zweiten Brennstoff zu verwenden. In einer rückblickenden Betrachtung könnte man daher zur Annahme gelangen, die vorliegende Erfindung sei lediglich eine naheliegende Kombination der Lehre dieser Dissertation mit einem Verfahren zur Umwandlung von einem Ausgangsbrennstoff, wie er etwa aus der WO 201 7/085301 A1 bekannt ist. Dabei wird allerdings übersehen, dass keinerlei Erfolgserwartung besteht, dass eine

Kombination der beiden Verfahren erfolgversprechend ist. Bei den in der WO

201 7/085301 A1 gezeigten Umwandlungen ergibt sich auch ein beträchtlicher Anteil von n-Butan. Daneben tritt aber eine nicht zu vernachlässigende Menge anderer Stoffe, wie etwa Aromaten auf. Es ist daher nicht zu erwarten, dass ein durch eine Umwandlung gemäß WO 201 7/085301 A1 erhaltener Brennstoff als erster Brennstoff dieselben Ergebnisse zeigt wie n-Butan als erster Brennstoff. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Umwandlung des unveränderten

Brennstoffs in mindesten zwei Chargen des angepassten Brennstoffs, die sich in Ihrer Zündwilligkeit unterscheiden, wobei die Zündwilligkeit der zwei C hargen aber immer niedriger ist als die Zündwilligkeit des unveränderten Brennstoffs. Es wird also ein erster angepasster Brennstoff mit niedriger Zündwilligkeit und ein zweiter angepasster

Brennstoff mit höherer Zündwilligkeit bereitgestellt.

Weiterhin hat eine Zufuhr des ersten angepassten Brennstoffs zu einem Zylinder des Verbrennungsmotors zu erfolgen. Ebenso hat eine Zufuhr des zweiten angepassten Brennstoffs zum Zylinder des Verbrennungsmotors, insbesondere zum Auslösen der Zündung, zu erfolgen. Es ist also möglich den Verbrennungsmotor so zu betreiben, dass ohne Zufuhr des zweiten angepassten Brennstoffs mit höherer Zündwilligkeit keine oder eine

unbefriedigende Zündung erfolgen würde. Eben dies ermöglicht die effiziente und schadstoffarme Zündung. Die Zündung kann aber auch durch eine Zündelektrode (Fremdzündung) erfolgen. Die Zufuhr des zweiten angepassten Brennstoffs zum Zylinder erfolgt während der Kompressionsphase im Zylinder. Der Einspritzzeitpunkt des zweiten angepassten

Brennstoffs wird so gewählt, dass ein optimierter Betrieb hinsichtlich Emissionen und Verbrauch erfolgt. Insbesondere wenn keine Zündeinrichtung vorhanden ist und damit allein durch die Zufuhr des zweiten angepassten Brennstoffs die Zündung ausgelöst werden soll, ergibt sich dies aus dem üblichen Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem die Zündung erfolgt, wenn der Kolben sich im " oberen " Bereich " befindet.

Wie üblich erfolgt das Antreiben eines Kolbens des Verbrennungsmotors durch die Zündung.

In den meisten Ausführungsformen ist zur Durchführung des Verfahrens abgesehen von der Einheit zur Umwandlung des Brennstoffs keine Änderung am Verbrennungsmotor erforderlich. So wird in einem klassisch betriebenen Dieselmotor die Verbrennungsluft komprimiert und am Ende der Kompression Diesel eingespritzt. Wird nun vorliegend angepasster Brennstoff, der normalerweise gasförmig vorliegt, mit der Verbrennungsluft gemischt und dem Zylinder zugeführt, und ebenfalls am Ende der Kompression Diesel eingespritzt - freilich in geringerer Menge, da ja bereits angepasster Brennstoff in den Zylinder eingeführt worden ist- so kann derselbe Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Lediglich die Steuerung ist anzupassen, dies kann aber etwa durch ein Update der Motorsteuerungssoftware erfolgen. Dies bringt mit sich, dass durch eine überschaubare Nachrüstung, nämlich den Einbau einer Einheit zur Umwandlung des Brennstoffs in einen angepassten Brennstoff und ein Update der Motorsteuerungssoftware das

erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Dies ist ein entscheidender Aspekt, da viele mit Dieselmotoren betriebene Fahrzeuge im Bestand unzulässige, jedenfalls unerwünschte Schadstoffemissionen hervorbringen. Die vorliegende Erfindung erlaubt eine Lösung des Problems mit vertretbarem Aufwand.

In einer Ausführungsform erfolgt die Wahl des Verhältnisses zwischen unverändertem Brennstoff und angepasstem Brennstoff abhängig vom Betriebszustand des

Verbrennungsmotors. Damit kann die Verbrennung optimiert werden. So kann es etwa bei niedriger Leistung sinnvoll sein, relativ gesehen weniger Brennstoff umzuwandeln, um noch genügend unveränderten Brennstoff zum Auslösen der Zündung einspritzen zu können.

Aus der eingangs erwähnten WO 2004/03601 5 A1 ist zwar bekannt, dass durch die Wahl des Verhältnisses von umgewandeltem zu nicht umgewandeltem Brennstoff der Zündzeitpunkt beeinflusst werden kann. Allerdings findet sich keine Lehre durch die Zufuhr des unveränderten Brennstoffs dies zu tun. Vorliegend wird der Zündzeitpunkt überdies erheblich vom Zeitpunkt der Zufuhr des unveränderten Brennstoffs bestimmt, soweit nicht durch eine zusätzliche Zündeinrichtung die Zündeinrichtung erfolgt.

In einer wichtigen Ausführungsform wird das Verfahren derart betrieben, dass eine Minimierung des Schadstoffausstoßes, insbesondere des Ausstoßes von Feinstaub und/oder Stickoxiden, und/oder des Brennstoffverbrauchs erreicht wird. Dabei gibt es häufig Zielkonflikte zwischen den Zielen Reduktion des Brennstoffverbrauchs und Reduktion von Schadstoffemissionen.

So sind für einen hohen Wirkungsgrad hohe Verbrennungstemperaturen vorteilhaft. Hohe Verbrennungstemperaturen sind auch günstig um die Entstehung von Rußpartikeln zu reduzieren. Allerdings begünstigen hohe Verbrennungstemperaturen auch die Entstehung von Stickoxiden. Dieses Beispiel soll aufzeigen, dass eine Minimierung von Schadstoffausstoß und Brennstoffverbrauch zumeist nicht sinnvoll dadurch erfolgen kann, dass etwa die Minimierung eines Schadstoffs ohne Berücksichtigung anderer Schadstoffe und des Brennstoffverbrauchs angestrebt wird. Es ist vielmehr eine

Optimierung unter Berücksichtigung aller relevanten Parameter vorzunehmen. Die Senkung von Kohlendioxidemissionen ist vorliegend als Ziel nicht weiter erwähnt, da dies durch Senkung des Brennstoffverbrauchs ohnehin erreicht wird. Es ist zu bemerken, dass die Reduktion des Brennstoffverbrauchs vorliegend nicht im Mittelpunkt steht, da der Wirkungsgrad oft weitgehend optimiert ist. Ein derzeit drängendes Problem sind Schadstoffemissionen, die nach heutigen Erkenntnissen zu nicht vernachlässigbaren gesundheitlichen Problemen führen.

In einer Ausführungsform wird der angepasste Brennstoff mit der zur Verbrennung vorgesehenen Luft zu einem Ladegas vermischt. Durch Zufuhr des Ladegases in den Zylinder des Verbrennungsmotors erfolgt die Zufuhr des angepassten Brennstoffs. Nach der Umwandlung liegt der Brennstoff im Regelfall gasförmig vor. Daher ist es möglich den angepassten Brennstoff zusammen mit der Verbrennungsluft einzubringen. Dies führt vielfach zu einer verbesserten Vermischung von angepasstem Brennstoff und Verbrennungsluft. Durch diese verbesserte Gemischbildung können innermotorisch die schädlichen Ruß- und NOx-Emissionen verringert werden. Dies gestattet auch einen unveränderten Aufbau des Zylinders. Die Verbrennungsluft muss in jedem Fall zugeführt werden. Insofern ist keine Änderung des Aufbaus des Zylinders erforderlich.

In einer Ausführungsform wird der Zeitpunkt der Zufuhr des unveränderten Brennstoffs relativ zur Lage des Kolbens im Zylinder abhängig vom Betriebszustand des

Verbrennungsmotors gewählt. Wie bereits erwähnt ist klar, dass die Zündung dann zu erfolgen hat, wenn der Kolben im " oberen " Bereich ist, also das zu zündende Gemisch- worum auch immer es sich handelt - komprimiert ist.

Der optimale genaue Zündzeitpunkt ist auch abhängig vom Betriebszustand des

Verbrennungsmotors. Daher ist es sinnvoll neben der Lage des Kolbens im Zylinder auch den Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu berücksichtigen.

In einer Ausführungsform ist zur Zündung eine Zündvorrichtung, insbesondere eine Zündkerze, vorhanden. Wenngleich durch die Einspritzung von unverändertem Kraftstoff im Regelfall in befriedigender Weise die Zündung ausgelöst werden kann, kann es mitunter hilfreich sein, eine Zündvorrichtung vorzusehen. Wenngleich vielerlei Arten von Zündvorrichtungen, wie etwa Zündlaser und dergleichen denkbar sind, so ist im Regelfall eine Zündkerze geeignet.

In einer Ausführungsform erfolgt die Umwandlung von Brennstoff in den angepassten Brennstoff so, dass der angepasste Brennstoff abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors gewünschte Eigenschaften aufweist. So kann etwa bei hoher Leistung des Verbrennungsmotors, bei der bei einer einzelnen Zündung mehr Brennstoff verbrannt werden soll, um eine entsprechende Energie bereitzustellen, der Brennstoff entsprechend umgewandelt werden, dass auch bei einem brennstoffreichen Ladegas durch die Kompression keine Selbstzündung erfolgt.

An dieser Stelle soll aber erwähnt werden, dass der umgewandelte Brennstoff auch in allen Betriebszuständen dieselben Eigenschaften aufweisen kann. So ist es in jedem Fall sinnvoll, den Verbrennungsmotor so zu betreiben, dass das Gemisch aus angepasstem Brennstoff und Verbrennungsluft durch die Kompression nicht selbst zündet. Es genügt aber auch diese Bedingung zu erfüllen, so dass es häufig nicht genau darauf ankommt, wie die Zündwilligkeit des Brennstoffs im Einzelnen aussieht. Damit soll aber nicht ausgesagt sein, dass eine vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängige Umwandlung des Brennstoffs in angepassten Brennstoff völlig überflüssig wäre.

Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinheit ausgebildet zur Steuerung eines

Verbrennungsmotors mit dem oben geschilderten Verfahren. Wie bereits weiter oben dargelegt, kann vielfach der unveränderte Verbrennungsmotor eingesetzt werden.

Dementsprechend sind zumeist nur geringfügige Modifikationen an der Steuereinheit erforderlich. Im Regelfall genügt eine Neuprogrammierung. Freilich ist auch eine

Vorrichtung zur Ansteuerung der Einheit zum Umwandeln des Brennstoffs in

angepassten Brennstoff erforderlich. In einer Ausführungsform weist die Steuereinheit ein erstes Modul und ein zweites Modul auf, wobei das erste Modul eine bekannte Steuereinheit für einen bekannten Verbrennungsmotor ist und das zweite Modul dazu dient, die Steuereinheit zur

Durchführung des oben geschilderten Verfahrens auszubilden. Dieser modulare Aufbau ist insbesondere sinnvoll bei der Nachrüstung, etwa bei der oben geschilderten

Nachrüstung eines Kraftfahrzeugs mit Dieselmotor. Als erstes Modul kann die bereits vorhandene Steuereinheit für den Dieselmotor dienen, die lediglich neu zu

programmieren ist. Das zweite Modul hat die Aufgabe die Einheit zur Umwandlung eines Teils des Brennstoffs in angepassten Brennstoff anzusteuern. Sinnvollerweise sind dafür gewisse Parameter, etwa Leistung und Drehzahl des Verbrennungsmotors vom ersten Modul an das zweite Modul zu übergeben. Da diese Daten im ersten Modul ohnehin vorliegen, stellt dieses kein Problem dar.

Die Erfindung betrifft auch einen Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor, mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Brennstoff zu einem Zylinder,

-einer Umwandlungseinheit um einen Teil des Brennstoffs in Brennstoff mit niedrigerer Zündwilligkeit umzuwandeln,

- einer Einrichtung zur Zufuhr von angepasstem Brennstoff,

- einer Einrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zum Zylinder, wobei die Einrichtung zur Zufuhr von angepasstem Brennstoff und zur Zufuhr von Verbrennungsluft zusammengefasst sein können;

ausgebildet das oben geschilderte Verfahren durchzuführen. Der Verbrennungsmotor soll hier nicht näher beschrieben werden, da dies bereits durch die Schilderung des Verfahrens und der Steuereinheit erfolgt ist.

In einer besonderen Ausführungsform wird der umgewandelte Brennstoff nach der Umwandlung einer Rückverflüssigung unterzogen, d. h. die gasförmigen Bestandteile werden, wie oben beschrieben mit der Verbrennungsluft vermischt. Der rückverflüssigte Kraftstoff- Rest kann entweder mit dem unveränderten Brennstoff vermischt oder separat gesammelt werden. In beiden Fällen wird der rückverflüssigte Kraftstoffrest in den Zylinder eingespritzt. In beiden Fällen haben sowohl der gasförmige Teil des veränderten Brennstoffs als auch der rückverflüssigte Kraftstoff- Rest eine niedrigere Zündwilligkeit als der unveränderte Brennstoff. Die Rückverflüssigung erfolgt über eine angepasste Kühleinheit.

Figurenbeschreibung

Anhand von Figuren sollen weitere Einzelheiten erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Darstellung eines Zylinders beim Ansaugen von Ladeluft

mit einer Zufuhr von unverändertem und angepassten Brennstoff,

Verbrennungsluft und einer Umwandlungseinheit für Brennstoff

Fig. 2 den Zylinder bei der Kompression des Ladegases im Zylinder

Fig. 3 den Zylinder nach der Zündung

Fig. 4 den Zylinder bei der Abfuhr von Abgas

Fig. 1 zeigt einen Zylinder 1 . Als Brennstoff wird Diesel verwendet, der durch eine Brennstoffleitung 2 von einem nicht dargestellten Tank gefördert wird. Der Großteil des Brennstoffs wird durch die Leitung 3 zu einer Umwandlungseinheit 4 geführt. Zur Umwandlungseinheit 4 wird auch Luft aus der Ansaugleitung 5 durch eine

Luftabzweigleitung 6 geführt. In der Umwandlungseinheit 4 wird der Diesel unter Nutzung der durch die Luftabzweigleitung 6 zugeführten Luft oxidiert und

umgewandelt. Damit wird ein angepasster Brennstoff 7 mit niedrigerer Zündwilligkeit als Diesel erzeugt, der mit der Luft gemischt wird, so dass Ladegas 8 entsteht. In der in Fig. 1 dargestellten Betriebsphase des Zylinders 1 bewegt sich ein Kolben 9 nach unten. Ein rechts oben angeordnetes Auslassventil 1 0 ist dabei geschlossen, während ein links oben angeordnetes Einlassventil 1 1 geöffnet ist. Damit wird Ladegas 8, also eine homogene brennbare Mischung aus angepasstem Brennstoff 7 und Verbrennungsluft 5, in den Zylinder 1 angesaugt.

Bei der mit Bezugszeichen. 4 nummerierten Umwandlungseinheit kann es sich um eine Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Brennstoff handeln, wie er in der eingangs erwähnten WO 201 7/085301 A1 beschrieben ist.

Die nachfolgend beschriebenen Fig. 2, 3 und 4 sind zur Fig. 1 weitgehend identisch, so dass nur die jeweiligen Unterschiede geschildert sind.

Fig. 2 zeigt die sich an Fig. 1 anschließende Betriebsphase, in der sich der Kolben 9 nach oben bewegt. Auslassventil 10 sowie Einlassventil 1 1 sind dabei geschlossen. Damit wird das Ladegas 8 komprimiert. Aufgrund der durch die Umwandlung in der

Umwandlungseinheit 4 erreichten niedrigen Zündwilligkeit erfolgt durch die Kompression keine Selbstzündung.

Wenn der Kolben 9 oben angekommen ist, wird durch die Brennstoffleitung 2 Diesel zu einer Einspritzdüse 1 2 geführt und in den Zylinder 1 eingespritzt. Dadurch erfolgt die Zündung.

Wie in Fig. 3 ersichtlich wird durch die Zündung und damit einhergehende Ausdehnung der Kolben 9 nach unten gedrückt und damit Leistung auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle übertragen. Es versteht sich, dass Auslassventil 1 0 sowie Einlassventil 1 1 währenddessen geschlossen bleiben.

Fig. 4 zeigt schließlich den sich - nach der zündungsbedingten Bewegung nach unten - wieder nach oben bewegenden Kolben 9, bei geöffnetem Auslassventil 10 und geschlossenem Einlassventil 1 1 . Damit wird das bei der Zündung entstandene Abgas über die Abgasleitung 13 abgeführt. Dieses Abgas enthält bei geeigneter Betriebsweise deutlich weniger Schadstoffe als das Abgas eines konventionellen Dieselmotors. Der in den Fig. 1 bis Fig. 4 innerhalb des gestrichelten Bereichs gezeigte Ausschnitt ist wie bei einem konventionellen Dieselmotor aufgebaut. Damit wird deutlich, dass ein konventioneller Dieselmotor mit überschaubarem Aufwand nachgerüstet werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder

2 Brennstoffzufuhr

3 Brennstoffzufuhr zur Umwandlungseinheit

4 Umwandlungseinheit

5 Luftzufuhr

6 Luftzufuhr zur Umwandlungseinheit

7 angepasster Brennstoff

8 Ladegas

9 Kolben

10 Auslassventil

1 1 Einlassventil

12 Einspritzdüse

13 Abgasleitung