DE102007002827A1 - Method for operating internal combustion engine, particularly for drive of vehicle, e.g. motor car, involves operating internal combustion engine with petrol or diesel as primary fuel and also with natural gas as secondary fuel - Google Patents

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Abstract

The method involves driving an internal combustion engine with petrol or diesel as primary fuel and also with natural gas as a secondary fuel. The internal combustion engine is driven with the secondary fuel as base fuel permanently and is driven with the primary fuel as temporarily additional to the secondary fuel. The internal combustion engine is operated depending on an operating condition of the internal combustion engine temporarily additional to the primary fuel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für den Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, die sowohl mit Benzin und/oder Diesel als erster Treibstoff als auch mit Erdgas als zweiter Treibstoff betreibbar ist.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular for driving a vehicle, in particular Motor vehicle with both gasoline and / or diesel first Fuel as well as with natural gas as a second fuel operable is.

Verfahren der eingangs genannten Art sind bekannt. Aufgrund der immer weiter steigenden Preise für Benzin und Diesel wird ständig nach Treibstoff-Alternativen gesucht. Als eine bedeutsame Alternative zählt Erdgas.method The type mentioned above are known. Because of getting further Rising prices for gasoline and diesel is constantly increasing looking for fuel alternatives. As a meaningful alternative counts natural gas.

Aus dem US-Patent US 4,878,475 geht ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine hervor, die sowohl mit Benzin als auch mit aus Erdgas gewonnenem Propangas betrieben werden kann. Das bekannte Verfahren sieht dabei vor, die Brennkraftmaschine beim Start und im Leerlauf nur mit dem Propangas zu betreiben. Im normalen Fahrbetrieb wird das Benzin als Grundkraftstoff verwendet. Beim Beschleunigen wird das Erdgas als zusätzlicher Treibstoff zum Erhöhen des Drehmoments der Brennkraftmaschine verwendet.From the US patent US 4,878,475 discloses a method for operating an internal combustion engine, which can be operated both with gasoline and with natural gas-derived propane gas. The known method provides for operating the internal combustion engine at startup and idling only with the propane gas. In normal driving, the gasoline is used as the basic fuel. During acceleration, the natural gas is used as additional fuel for increasing the torque of the internal combustion engine.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, welches einen besonders umweltfreundlichen, günstigen, leistungsstarken und dynamischen Betrieb einer Brennkraftmaschine ermöglicht, die sowohl mit Benzin und/oder Diesel als auch mit Erdgas betreibbar ist.It It is the object of the invention to provide a method which a particularly environmentally friendly, cheap, powerful and dynamic operation of an internal combustion engine, which can be operated with petrol and / or diesel as well as with natural gas is.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brennkraftmaschine mit dem zweiten Treibstoff als Grundtreibstoff dauernd und mit dem ersten Treibstoff nur temporär zusätzlich zu dem zweiten Treibstoff betrieben wird. Es ist also vorgesehen, dass der zweite Treibstoff, Erdgas, als Grundtreibstoff dauernd für den Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird. Die Brennkraftmaschine wird daher vorteilhafter für den grundsätzlichen Betrieb mit Erdgas ausgelegt. Der erste Treibstoff, Diesel und/oder Benzin, wird lediglich temporär zusätzlich zu dem zweiten Treibstoff verwendet. Somit handelt es sich also im Wesentlichen um eine Erdgas-Brennkraftmaschine (GNG-Maschine, CNG = Compressed Natural Gas), die temporär den ersten Treibstoff ebenfalls verbrennt. Durch die Verwendung des zweiten Treibstoffs beziehungsweise des Erdgases als Grundtreibstoff werden insbesondere Schadstoffe, die bei der Verbrennung entstehen, gering gehalten.The The problem underlying the invention is solved by that the internal combustion engine with the second fuel as the basic fuel permanently and with the first fuel only temporarily additional is operated to the second fuel. So it's planned that the second fuel, natural gas, as a basic fuel constantly is used for the operation of the internal combustion engine. The internal combustion engine is therefore more advantageous for the basic operation with natural gas designed. The first Fuel, diesel and / or gasoline will only be added temporarily used to the second fuel. So that's what it is essentially a natural gas internal combustion engine (GNG machine, CNG = Compressed Natural Gas), which is temporarily the first fuel also burns. By the use of the second fuel or of natural gas as the basic fuel, in particular pollutants, which arise during combustion, kept low.

Zweckmäßigerweise wird die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebszustand zusätzlich mit dem ersten Treibstoff betrieben. Wird von einer Steuereinheit ein derartiger Betriebszustand erkannt, so wird der erste Treibstoff zusätzlich zu dem zweiten Treibstoff zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet, wobei die Menge des zusätzlichen ersten Treibstoffs bevorzugt in Abhängigkeit von dem Betriebszustand vorgegeben wird.Conveniently, the internal combustion engine is dependent on at least an operating condition in addition to the first fuel operated. Is such a state of operation of a control unit recognized, then the first fuel in addition to the second fuel used to operate the internal combustion engine, wherein the amount of additional first fuel is preferred is specified depending on the operating state.

Ein derartiger Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird durch die Temperatur eines in der Brennkraftmaschine entstehenden Abgases gekennzeichnet. Aufgrund der sich im Abgasstrom an die Brennkraftmaschine anschließenden Motorbauteile, wie zum Beispiel Katalysator oder Abgasturbolader, darf die Temperatur des Abgases einen bestimmten Wert nicht überschreiten, um eine Beschädigung der folgenden Motorbauteile zu verhindern. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem zweiten Treibstoff, also im reinen Erdgasbetrieb der Brennkraftmaschine, führt dies zu einer deutlichen Leistungsbegrenzung. Es wird also die Leistung begrenzt, sodass die Abgastemperatur einen kritischen Wert nicht überschreitet. Es ist daher vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases der Brennkraftmaschine betrieben wird. Die zusätzlich verwendete Menge des ersten Treibstoffs führt dabei im Brennraum der Brennkraftmaschine dazu, dass durch die Verdampfung des ersten Treibstoffs dem Brennraumgas Wärme entzogen und somit die Temperatur des Abgases reduziert wird. Somit kann die Leistung der Brennkraftmaschine auf einfache Art und Weise vorteilhaft erhöht werden.One Such operating condition of the internal combustion engine is determined by the Temperature of an exhaust gas produced in the internal combustion engine characterized. Due to the exhaust gas flow to the internal combustion engine subsequent engine components, such as catalyst or exhaust gas turbocharger, the temperature of the exhaust gas may be a certain value Do not exceed to damage the following To prevent engine components. In an operation of the internal combustion engine with the second fuel, ie in pure natural gas operation of the internal combustion engine, This leads to a clear performance limitation. It So the power is limited so that the exhaust gas temperature does not exceed critical value. It is therefore advantageous provided that the internal combustion engine with the first fuel as a function of the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine is operated. The additionally used amount of the first fuel leads in the combustion chamber of the internal combustion engine to that by the evaporation of the first fuel, the combustion chamber gas heat removed and thus the temperature of the exhaust gas is reduced. Consequently can the performance of the internal combustion engine in a simple manner be increased advantageously.

Vorteilhafterweise wird der erste Treibstoff im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine verwendet. Besonders in diesem Betriebszustand ist es notwendig, dass die maximal mögliche Leistung der Brennkraftmaschine gewährleistet wird. Durch das zusätzliche Verwenden des ersten Treibstoffes (Benzin und/oder Diesel) wird im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine, wie oben beschrieben, dem Brennraumgas durch Verdampfung des ersten Treibstoffes Wärme entzogen und die Abgastemperatur reduziert. Es wird also ein Betreiben der Brennkraftmaschine in einem Bereich höherer Leistung möglich.advantageously, becomes the first fuel in full load operation of the internal combustion engine used. Especially in this operating state, it is necessary that the maximum possible power of the internal combustion engine is guaranteed. By the additional use of the first fuel (gasoline and / or diesel) is in full load the internal combustion engine, as described above, the combustion chamber gas Evaporation of the first fuel heat extracted and the exhaust gas temperature is reduced. It is therefore an operation of the internal combustion engine in a higher power range possible.

Ein weiterer Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist der Anfahrbetrieb, in dem ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, aus dem Stand in Bewegung gebracht wird. Hierbei treten lediglich niedrige Drehzahlen der Brennkraftmaschine auf, wobei ein ho hes Drehmoment beziehungsweise Antriebsdrehmoment erwartet wird. Bei der mit Erdgas als Grundtreibstoff betriebenen Brennkraftmaschine ergibt sich bei niedrigen Drehzahlen aufgrund eines hohen Füllungsverlustes ein niedrigeres Anfahrdrehmoment als bei einer mit dem ersten Treibstoff betriebenen Brennkraftmaschine. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird daher die Brennkraftmaschine im Anfahrbetrieb zusätzlich mit dem ersten Treibstoff betrieben, wodurch ein sehr klopffestes Grundgemisch erstellt wird und der Füllungsnachteil eines reinen Erdgasbetriebes der Brennkraftmaschine reduziert wird. Dadurch wird der Vorteil erhalten, dass ein deutlich höheres Anfahrdrehmoment bei niedrigen Drehzahlen zur Verfügung steht.Another operating state of the internal combustion engine is the starting operation in which a vehicle, in particular a motor vehicle, is brought into motion from a stationary position. In this case, only low rotational speeds of the internal combustion engine occur, wherein a high torque or driving torque is expected. In the running with natural gas as the basic fuel internal combustion engine results at low speeds due to a high filling loss, a lower starting torque than in an engine operated with the first fuel. According to a development of the invention, therefore, the internal combustion engine in the starting operation in addition to the first fuel operated, whereby a very knock-resistant basic mixture is created and the filling disadvantage of a pure natural gas operation of the internal combustion engine is reduced. This provides the advantage that a significantly higher starting torque is available at low speeds.

Vorteilhafterweise wird die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff im Beschleunigungsbetrieb betrieben. Dadurch wird vor allem das dynamische Verhalten der Brennkraftmaschine erhöht, wobei insbesondere bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, also beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, der Füllungsnachteil besonders zum Tragen kommt und daher eine größere Menge des ersten Treibstoffes benötigt wird.advantageously, The internal combustion engine with the first fuel in the acceleration mode operated. This is mainly the dynamic behavior of the internal combustion engine increased, in particular in a supercharged internal combustion engine, So for example in an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, the filling disadvantage comes especially to fruition and therefore a larger amount of the first fuel needed becomes.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der erste Treibstoff zur Vermeidung seiner Alterung vor dem Eintritt eines bestimmten Alterungszustandes zusätzlich zu dem zweiten Treibstoff verwendet. Ein weiterer Betriebszustand, bei dem die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff zusätzlich betrieben wird, ist also durch den Alterungszustand des ersten Treibstoffes gekennzeichnet. Wird die Brennkraftmaschine über einen langen Zeitraum nur mit dem zweiten Treibstoff als Grundtreibstoff betrieben, verbleibt über diesen Zeitraum der erste Treibstoff in einem den ersten Treibstoff einbringenden Zuführsystem. Um so näher sich der darin befindliche erste Treibstoff an der Brennkraftmaschine beziehungsweise den Brennräumen befindet, um so stärker wird er den Betriebstemperaturen ausgesetzt. Dadurch verändert der erste Treibstoff seine chemischen Eigenschaften. Wird nun nach dem langen Zeitraum des Erdgasbetriebes die Brennkraftmaschine zusätzlich mit dem ersten Treibstoff betrieben, bereitet der thermisch gealterte erste Treibstoff Probleme in der Gemischbildung, was zu Zündaussetzern führen kann. Im Extremfall kann dies sogar zum Ausfall eines Einspritzventils führen. Daher ist es von Vorteil, das erfindungsgemäß der erste Treibstoff vor Eintritt eines derartigen kritischen Alterungszustands zusätzlich zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird. Dadurch wird das Zuführsystem mit neuem, frischem ersten Treibstoff aufgefüllt und ein zu starkes Altern des ersten Treibstoffes verhindert.To a development of the invention, the first fuel for Preventing its aging before the onset of a certain aging condition used in addition to the second fuel. Another Operating state in which the internal combustion engine with the first fuel is operated in addition, is thus by the aging state of the first fuel. Will the internal combustion engine over a long period only with the second fuel as the basic fuel operated, remains over this period, the first fuel in a first fuel introducing feed system. The closer the first fuel is in it on the internal combustion engine or the combustion chambers the higher the operating temperatures exposed. This changes the first fuel its chemical properties. Will now after the long period of Natural gas operation, the internal combustion engine in addition to the first fuel operated, the thermally aged first prepares Fuel problems in the mixture formation, which lead to misfiring can. In extreme cases, this can even lead to the failure of an injection valve to lead. Therefore, it is advantageous according to the invention of first fuel before such critical aging condition occurs is used to operate the internal combustion engine. This will the delivery system with new, fresh first fuel filled up and too strong aging of the first fuel prevented.

Vorteilhafterweise wird der erste Treibstoff nach einer bestimmten Betriebsdauer und/oder während eines festgelegten Zyklus der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Betriebsdauer wird dabei so bestimmt, dass ein kritischer Alterungszustand des ersten Treibstoffes nicht eintreten kann. Unter einem Zyklus der Brennkraftmaschine ist zum Beispiel ein Betreiben der Brennkraftmaschine in bestimmten Betriebszuständen, wie beispielsweise Volllastbetrieb, Anfahrbetrieb, Beschleunigungsbetrieb oder normaler Reisebetrieb für eine bestimmte Betriebsdauer und/oder ein Betreiben der Brennkraftmaschine in unterschiedlichen Betriebszuständen in einer bestimmten Reihenfolge innerhalb einer bestimmten Betriebsdauer zu verstehen. Insbesondere im Reisebetrieb, also im reinen Erdgasbetrieb, ist es vorteilhaft, wenn der erste Treibstoff in regelmäßigen Abständen zusätzlich temporär eingespritzt wird, um ein kritisches Altern zu verhindern.advantageously, is the first fuel after a certain period of operation and / or during a fixed cycle of the internal combustion engine injected. The operating time is determined so that a critical aging state of the first fuel does not occur can. Under one cycle of the internal combustion engine is for example operating the internal combustion engine in certain operating states, such as full load operation, starting operation, acceleration operation or normal travel company for a certain period of operation and / or operating the internal combustion engine in different operating states in a certain order within a certain period of operation to understand. Especially in travel mode, ie in pure natural gas operation, It is beneficial if the first fuel in regular Intervals additionally injected temporarily is to prevent critical aging.

Vorteilhafterweise wird der zweite Treibstoff, also das Erdgas, in mindestens ein Saugrohr der Brennkraftmaschine eingebracht. Vorteilhafterweise wird der zweite Treibstoff in jedes einzelne Saugrohr und/oder jeden einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine individuell eingebracht, um einen besonders effektiven Erdgasbetrieb der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.advantageously, the second fuel, so the natural gas, in at least one intake manifold introduced the internal combustion engine. Advantageously, the second fuel into each suction tube and / or each one Cylinder of the internal combustion engine individually introduced to a To allow particularly effective natural gas operation of the internal combustion engine.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der erste Treibstoff direkt in mindestens einen, vorteilhafterweise in sämtliche Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Es ist dazu vorteilhafterweise ein Injektor oder eine Einspritzdüse direkt im Zylinderkopf angebracht, die den ersten Treibstoff direkt in den jeweiligen Zylinder beziehungsweise Brennraum einspritzt. Es ist somit eine Brennkraftmaschine mit einer Direkteinspritzung vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Brennkraftmaschine besonders effektiv und der erste Treibstoff besonders genau und effizient und sicher verwendet werden kann. Besonders durch eine Direkteinspritzung des ersten Treibstoffs werden die oben genannten Füllungsnachteile reduziert.To a development of the invention, the first fuel directly in at least one, advantageously in all combustion chambers the internal combustion engine injected. It is for this purpose advantageously an injector or injector directly in the cylinder head attached the first fuel directly into the respective cylinder or combustion chamber injected. It is thus an internal combustion engine provided with a direct injection. This has the advantage that the engine particularly effective and the first fuel particularly accurate and efficient and safe to use. Especially by a direct injection of the first fuel reduces the above-mentioned filling disadvantages.

Zweckmäßigerweise wird so viel erster Treibstoff eingespritzt, wie sich in einem den ersten Treibstoff einspritzenden Injektor und/oder Rail befindet. Da bei einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung der Injektor im Zylinderkopf und somit direkt am Brennraum angeordnet ist, wird der darin befindliche Treibstoff der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine besonders stark ausgesetzt, wodurch der in dem Injektor befindliche Treibstoff besonders schnell einen kritischen Alterungszustand erreichen kann, der einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet. Bevor der Treibstoff in den Injektor gelangt durchläuft er ein Rohrleitungssystem, das bei Betrieb der Brennkraftmaschine ständig unter Druck steht. Dieses Rohrleitungssystem wird auch Rail ge nannt. Das Rail und die damit verbundenen Injektoren bilden ein Einspritzsystem, beziehungsweise das oben genannte Zuführsystem. Da sich das Rail ebenfalls nahe an der Brennkraftmaschine beziehungsweise den Brennräumen der Brennkraftmaschine befindet, wird der darin enthaltene Treibstoff ebenfalls hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt und kann dadurch ebenfalls einen Alterungszustand erreichen, der für den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht förderlich ist. Es ist daher von Vorteil wenn das Treibstoffvolumen, das sich in dem Injektor und/oder in dem Rail befindet erneuert wird, bevor es einen kritischen Alterungszustand erreicht. Es bietet sich daher an, eben diese Menge (das Treibstoffvolumen im Injektor und/oder Rail) vor Erreichen eines kritischen Alterungszustandes einzuspritzen, sodass neuer, "frischer" Treibstoff in den Injektor und/oder das Rail gelangt.Conveniently, as much first fuel is injected as is present in an injector and / or rail injecting the first fuel. Since, in an internal combustion engine with direct injection, the injector is arranged in the cylinder head and thus directly on the combustion chamber, the fuel therein is particularly exposed to the operating temperature of the internal combustion engine, whereby the fuel in the injector can reach a critical aging state very quickly, the safe operation the internal combustion engine is no longer guaranteed. Before the fuel enters the injector, it passes through a piping system which is constantly under pressure during operation of the internal combustion engine. This piping system is also called rail ge. The rail and the associated injectors form an injection system, or the above-mentioned feed system. Since the rail is also close to the internal combustion engine or the combustion chambers of the internal combustion engine, the fuel contained therein is also exposed to high operating temperatures and can thus also reach an aging state, which is not conducive to the operation of the internal combustion engine. It is therefore advantageous if the fuel volume that is in the injector and / or in the rail is renewed before it reaches a critical aging state. It therefore makes sense to inject just this amount (the fuel volume in the injector and / or rail) before reaching a critical aging state, so that new, "fresh" fuel reaches the injector and / or the rail.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert werden. Dazu zeigt diein the The invention will be explained in more detail with reference to a figure become. This shows the

Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.figure an embodiment of the invention Process.

Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Das Verfahren wird gestartet in einem ersten Schritt 1 mit Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Ottomotor der zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs dient. Die Brennkraftmaschine ist dabei vorteilhafterweise für den Betrieb als CNG-Maschine (Compressed Natural Gas/Erdgas-Maschine) ausgelegt. In einem zweiten Schritt 2 wird ein Fahrerwunschmoment ermittelt, der beispielsweise durch Betätigen eines Fahrpedals vom Fahrer vorgegeben wird. In einem darauf folgenden Schritt 3 wird entsprechend dem Fahrerwunsch eine notwendige Menge Erdgas bestimmt, die in Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht werden soll. Im darauf folgenden Schritt 4 wird ein Erdgas-Zuführsystem der Brennkraftmaschine entsprechend angesteuert, wobei das Erdgas in die Saugrohre der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Neben dem Erdgas-Zuführsystem weist die Brennkraftmaschine vorteilhafterweise außerdem ein Einspritzsystem auf, welches die Brennkraftmaschine mit Benzin versorgt, wobei dieser Treibstoff lediglich temporär zusätzlich zu dem Erdgas verwendet wird. In einem Schritt 5, der vorzugsweise im Wesentlichen zeitgleich mit dem Schritt 4 erfolgt, wird Benzin vorteilhafterweise mittels mindestens eines Injektors direkt in mindestens einen Brennraum der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine temporär zusätzlich eingespritzt.The figure shows a schematic representation of an embodiment of the method according to the invention for operating an internal combustion engine. The procedure is started in a first step 1 with commissioning of the internal combustion engine. In the exemplary embodiment described here, the internal combustion engine is a gasoline engine which serves to drive a motor vehicle. The internal combustion engine is advantageously designed for operation as a CNG machine (compressed natural gas / natural gas machine). In a second step 2 a driver's desired torque is determined, which is predetermined by the driver, for example by pressing an accelerator pedal. In a subsequent step 3 According to the driver's request, a necessary amount of natural gas is determined, which is to be introduced into combustion chambers of the internal combustion engine. In the following step 4 a natural gas supply system of the internal combustion engine is controlled accordingly, wherein the natural gas is introduced into the intake pipes of the internal combustion engine. In addition to the natural gas supply system, the internal combustion engine advantageously also has an injection system which supplies the internal combustion engine with gasoline, this fuel being used only temporarily in addition to the natural gas. In one step 5 preferably at substantially the same time as the step 4 takes place, gasoline is advantageously additionally injected temporarily by means of at least one injector directly into at least one combustion chamber of the internal combustion engine as a function of different operating conditions of the internal combustion engine.

Dazu wird in einem dem ersten Schritt 1 folgenden Schritt 6, der im Wesentlichen zeitgleich mit dem Schritt 2 erfolgt, der Betriebszustand der Brennkraftmaschine überprüft, wobei unter Anderem auch der in Schritt 2 ermittelte Fahrerwunsch berücksichtigt wird, wie durch den gestrichelten Pfeil 7 angedeutet.This is done in a first step 1 following step 6 which is essentially coinciding with the step 2 takes place, the operating condition of the internal combustion engine checked, among other things, the in step 2 determined driver request is taken into account, as indicated by the dashed arrow 7 indicated.

Zum Ermitteln des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine in Schritt 6 wird in einem ersten Unterschritt 8 überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine im Anfahrbetrieb befindet, in einem weiteren Unterschritt 9, ob sich die Brennkraftmaschine im Beschleunigungsbetrieb befindet und in einem weiteren Unterschritt 10, ob sich die Temperatur des in der Brennkraftmaschine entstehenden Abgases oberhalb eines vorgegebenen kritischen Wertes befindet. Der Anfahrbetrieb ist insbesondere durch eine niedrige Drehzahl der Brennkraftmaschine und ein hohes Antriebswunschmoment gekennzeichnet. Durch die Einblasung des Erdgases in das Saugrohr und den damit verbundenen Füllungsverlust in der Brennkraftmaschine ist das Anfahrdrehmoment niedriger als beispielsweise bei einem direkteinspritzenden Ottomotor. Wird im Unterschritt 8 ermittelt, dass sich das Fahrzeug im Anfahrbetrieb befindet, wird ein entsprechendes Signal an eine Einspritzsteuerung für das Benzin übermittelt, welche in einem auf den Unterschritt 8 folgenden Schritt 11 anhand des ermittelten Betriebszustandes und dem Fahrerwunschmoment die Menge des einzuspritzenden Treibstoffes/Benzins bestimmt, die im darauf folgenden Schritt 5 in den Brennraum eingespritzt werden soll.For determining the operating state of the internal combustion engine in step 6 is in a first sub-step 8th checks whether the internal combustion engine is in startup mode, in a further sub-step 9 whether the internal combustion engine is in acceleration mode and in a further sub-step 10 whether the temperature of the exhaust gas produced in the internal combustion engine is above a predetermined critical value. The starting operation is characterized in particular by a low speed of the internal combustion engine and a high drive torque demand. Due to the injection of natural gas into the intake manifold and the associated loss of filling in the internal combustion engine, the starting torque is lower than, for example, in a direct injection gasoline engine. Is in the substep 8th determined that the vehicle is in start-up operation, a corresponding signal is transmitted to an injection control for the gasoline, which in one to the substep 8th following step 11 determined on the basis of the determined operating condition and the driver's desired torque, the amount of fuel to be injected / gasoline, in the subsequent step 5 to be injected into the combustion chamber.

Entsprechend wird bei der Ermittlung des Beschleunigungsbetriebs des Fahrzeugs vorgegangen, wobei in dem Schritt 9 vorzugsweise ermittelt wird, ob die vom Fahrer gewünschte Beschleunigung einen bestimmten Beschleunigungswert überschreitet. Ist dies der Fall wird ein entsprechendes Signal an die Einspritzsteuerung geleitet. Durch zusätzliches Einspritzen von Benzin entsteht ein klopffestes Grundgemisch, das durch die zusätzliche Einspritzung von Benzin den Füllungsnachteil der mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine reduziert, so dass ein deutlich höheres Drehmoment insbesondere auch bei niedrigen Drehzahlen erreicht wird. Insbesondere bei einem aufgeladenen Motor, beispielsweise mit einem Abgasturbolader, kommt dieser Vorteil besonders zum Tragen, wobei dann vorzugsweise eine höhere Menge von Benzin eingespritzt wird. Dadurch kann das dynamische Verhalten der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Fahrzeugs spürbar verbessert werden.Accordingly, the procedure for determining the acceleration mode of the vehicle is followed, in which step 9 Preferably, it is determined whether the acceleration desired by the driver exceeds a certain acceleration value. If this is the case, a corresponding signal is sent to the injection control. The additional injection of gasoline creates a knock-resistant base mixture, which reduces the filling disadvantage of the natural gas-powered internal combustion engine through the additional injection of gasoline, so that a significantly higher torque is achieved, in particular even at low rotational speeds. In particular, in a supercharged engine, for example, with an exhaust gas turbocharger, this advantage comes particularly to bear, in which case preferably a higher amount of gasoline is injected. As a result, the dynamic behavior of the internal combustion engine or the vehicle can be noticeably improved.

In dem Unterschritt 10 wird die Temperatur des Abgases der Brennkraftmaschine ermittelt. Insbesondere im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine bei hohen Drehzahlen be grenzen die sich an die Brennkraftmaschine anschließenden Motorbauteile, wie zum Beispiel Katalysator oder Abgasturbolader, die "erlaubte" Temperatur des Abgases. Bei einem Überschreiten einer bestimmten Temperatur würde das heiße Abgas dazu führen, dass die im Abgasstrom der Brennkraftmaschine folgenden Motorbauteile ihre Funktion nicht mehr erfüllen oder beschädigt oder zerstört werden könnten. Bei reinem Erdgasbetrieb müsste daher die maximale Leistung der Brennkraftmaschine deutlich begrenzt werden, damit die Temperatur des Abgases einen bestimmten, kritischen Wert nicht überschreitet. Wird nun im Unterschritt 10 ermittelt, dass die Temperatur des Abgases sich dem kritischen Temperatur-Wert nähert, so wird ein entsprechendes Signal an das Einspritzsteuerung übermittelt, welches im Schritt 11 in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases die Menge an Benzin bestimmt, die im Schritt 5 in den Brennraum eingespritzt wird. Durch das zusätzliche Einspritzen bereits einer verhältnismäßig kleinen Menge Benzin, wird dem im Brennraum befindlichen Gas/Brennraumgas durch die Verdampfung des Benzins Wärme entzogen und somit die Temperatur des Abgases reduziert. Dadurch kann auf einfache Art und Weise die Leistung der Brennkraftmaschine insgesamt deutlich erhöht werden.In the sub-step 10 the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine is determined. In particular, in full-load operation of the internal combustion engine at high speeds be the adjoining the engine engine components, such as catalytic converter or exhaust gas turbocharger, the "allowed" temperature of the exhaust gas. If a certain temperature is exceeded, the hot exhaust gas would cause the engine components following in the exhaust gas stream of the internal combustion engine to cease to function or be damaged or destroyed. In pure natural gas operation, therefore, the maximum power of the internal combustion engine would have to be significantly limited so that the temperature of the exhaust gas does not exceed a certain critical value. Will now be in the substep 10 determines that the temperature of the exhaust gas approaches the critical temperature value, a corresponding signal is transmitted to the injection control, which in step 11 depending on the temperature of the exhaust gas determines the amount of gasoline in the step 5 is injected into the combustion chamber. By additionally injecting a relatively small amount of gasoline, the gas / combustion chamber gas in the combustion chamber is deprived of heat by the evaporation of the gasoline and thus reduces the temperature of the exhaust gas. As a result, the performance of the internal combustion engine can be significantly increased overall in a simple manner.

Die Unterschritte 8, 9 und 10 können dabei nacheinander oder auch im Wesentlichen zeitgleich abgearbeitet werden, wobei die Einspritzsteuerung im Schritt 11 in Abhängigkeit der ermittelten Betriebszustände die Menge an Benzin bestimmt, die im Schritt 5 von dem mindestens einen Injektor eingespritzt wird.The substeps 8th . 9 and 10 can be processed sequentially or substantially simultaneously, wherein the injection control in step 11 depending on the determined operating conditions, the amount of gasoline determined in step 5 from which at least one injector is injected.

Ein weiterer Betriebszustand der Brennkraftmaschine ergibt sich durch die Alterung des Benzins. Wird das Fahrzeug beziehungsweise die Brennkraftmaschine für einen längeren Zeitraum allein mit Erdgas betrieben, verbleibt in dieser Zeit Benzin in dem Einspritzsystem und wird dort den Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine ausgesetzt. Dabei verändert das Benzin mit der Zeit seine chemischen Eigenschaften. Wird dann das Benzin zusätzlich zu dem Erdgas verwendet, so kann der thermisch gealterte Treibstoff Probleme in der Gemischbildung bereiten, die zu Zündaussetzern führen können. Im Extremfall kann dies zum Ausfall eines Einspritzventils beziehungsweise Injektors führen. Daher wird bei der Ermittlung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine im Schritt 6 zusätzlich in einem Unterschritt 12 geprüft, ob sich thermisch gealterter Treibstoff in dem Einspritzsystem befindet. Wird in den Unterschritten 8, 9 und 10 keiner der bereits erläuterten Betriebszustände ermittelt, so wird im Unterschritt 12 überprüft, wann das letzte Mal ein entsprechender Betriebszustand ermittelt und dadurch ein Einspritzen von Benzin erfolgt ist. Liegt die zuletzt erfolgte Einspritzung weiter als ein vorgegebener (Zeit-)Wert zurück, so wird dies in einem dem Unterschritt 12 folgenden Unterschritt 13 registriert und ein entsprechendes Signal an die Einspritzsteuerung übermittelt, die das Einspritzsystem im Schritt 11 entsprechend ansteuert, sodass das Benzin, bevor es einen bestimmten Alterungszustand erreicht hat, aus dem Einspritzsystem durch Einspritzen im Schritt 5 entfernt wird.Another operating state of the internal combustion engine results from the aging of the gasoline. If the vehicle or the internal combustion engine is operated solely with natural gas for a longer period of time, gasoline remains in the injection system during this time and is there exposed to the operating temperatures of the internal combustion engine. The gasoline changes its chemical properties over time. If the gasoline is then used in addition to the natural gas, the thermally aged fuel can cause problems in the mixture formation, which can lead to misfiring. In extreme cases, this can lead to failure of an injector or injector. Therefore, in the determination of the operating state of the internal combustion engine in step 6 additionally in a sub-step 12 checked whether thermally aged fuel is in the injection system. Is in the lower steps 8th . 9 and 10 none of the already explained operating states determined, it is in the substep 12 Checks when the last time a corresponding operating condition is determined and thus an injection of gasoline has taken place. If the last injection is further than a predetermined (time) value, this will be in a sub-step 12 following substep 13 registered and transmitted a corresponding signal to the injection control, the injection system in step 11 controls accordingly, so that the gasoline, before it has reached a certain state of aging, from the injection system by injection in the step 5 Will get removed.

Vorteilhafterweise wird dabei so viel Benzin eingespritzt, wie sich in dem das Benzin einspritzenden Injektor oder in dem dazugehörigen Rail befindet. Alternativ oder zusätzlich kann eine derartige Einspritzung auch nach einer festgelegten Betriebsdauer oder während eines festgelegten Zyklus erfolgen, um einen kritischen Alterungszustand des Benzins zu vermeiden. Vorteilhafterweise werden bei der Ermittlung der Alterung des Benzins in den Schritten 12 und 13 die Injektoren individuell überprüft.Advantageously, as much gasoline is injected as is in the gas injecting the injector or in the associated rail. Alternatively or additionally, such injection may also occur after a specified period of operation or during a specified cycle to avoid a critical aging condition of the gasoline. Advantageously, in determining the aging of the gasoline in the steps 12 and 13 the injectors checked individually.

11
Schrittstep
22
Schrittstep
33
Schrittstep
44
Schrittstep
55
Schrittstep
66
Schrittstep
77
Pfeilarrow
88th
Unterschrittin step
99
Unterschrittin step
1010
Unterschrittin step
1111
Schrittstep
1212
Unterschrittin step
1313
Unterschrittin step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 4878475 [0003] - US 4878475 [0003]

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für den Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, die sowohl mit Benzin und/oder Diesel als erster Treibstoff als auch mit Erdgas als zweiter Treibstoff betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit dem zweiten Treibstoff als Grundtreibstoff dauernd und mit dem ersten Treibstoff nur temporär zusätzlich zu dem zweiten Treibstoff betrieben wird.Method for operating an internal combustion engine, in particular for driving a vehicle, in particular a motor vehicle, which is operable both with gasoline and / or diesel as the first fuel and with natural gas as the second fuel, characterized in that the internal combustion engine with the second fuel as the basic fuel permanently and operated with the first fuel only temporarily in addition to the second fuel. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine temporär zusätzlich mit dem ersten Treibstoff betrieben wird.Method according to claim 1, characterized in that that the internal combustion engine depending on at least an operating condition of the internal combustion engine temporarily additionally is operated with the first fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff in Abhängigkeit von der Temperatur eines Abgases der Brennkraftmaschine betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine with the first Fuel as a function of the temperature of an exhaust gas the internal combustion engine is operated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff betrieben wird, wenn die Abgastemperatur einen kritischen Wert überschreitet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine with the first Fuel is operated when the exhaust gas temperature exceeds a critical value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Treibstoff in einem Volllastbetrieb verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first fuel in a full load operation is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine in einem Anfahrbetrieb mit dem ersten Treibstoff betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine in a starting operation is operated with the first fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff in einem Beschleunigungsbetrieb betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine with the first Fuel is operated in an acceleration mode. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit dem ersten Treibstoff zur Vermei dung seiner Alterung vor dem Eintritt eines bestimmten Alterungszustandes betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine with the first Fuel to avoid its aging before the onset of a certain aging condition is operated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Treibstoff nach einer bestimmten Betriebsdauer und/oder während eines festgelegten Zyklus der Brennkraftmaschine verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first fuel after a certain Operating time and / or during a specified cycle the internal combustion engine is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Treibstoff in mindestens ein Saugrohr der Brennkraftmaschine eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second fuel in at least a suction pipe of the internal combustion engine is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Treibstoff direkt in mindestens einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first fuel directly in at least a combustion chamber of the internal combustion engine is injected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass so viel erster Treibstoff eingespritzt wird, wie sich in mindestens einem den ersten Treibstoff einspritzenden Injektor und/oder Rail befindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that injected as much first fuel becomes, as in at least one of the first fuel injecting Injector and / or rail is located.
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