DE102009012250A1 - Ignition device for a gas engine, equipped with this gas engine and method for operating the gas engine - Google Patents
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Abstract
Zündeinrichtung für einen Gasmotor, mit dieser ausgerüsteter Gasmotor und Verfahren zum Betreiben des Gasmotors, wobei die Zündeinrichtung eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines auf einem Brenngasgemisch basierenden Zündgasstrahls in eine Vorkammer eines Zylinders des Gasmotors, eine Zündgasstrahl-Steuervorrichtung zum Freigeben und Sperren einer Gaszufuhr zu der Einspritzvorrichtung und eine Drucksteueranordnung aufweist zum Steuern eines Gasdruckes des Brenngasgemisches. Erfindungsgemäß ist die Drucksteueranordnung eingerichtet, den Gasdruck sowohl in Abhängigkeit von einer Motorlast des Gasmotors als auch in Abhängigkeit von einem Zündzeitpunkt des Zylinders des Gasmotors einzustellen.An ignition device for a gas engine, equipped with this gas engine and method for operating the gas engine, wherein the ignition device is an injection device for injecting a combustion gas based Zündgasstrahls in an antechamber of a cylinder of the gas engine, a Zündgasstrahl control device for releasing and inhibiting a gas supply to the injection device and a pressure control arrangement for controlling a gas pressure of the fuel gas mixture. According to the invention, the pressure control arrangement is set up to adjust the gas pressure both as a function of an engine load of the gas engine and as a function of an ignition timing of the cylinder of the gas engine.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für einen Gasmotor, einen mit einer solchen Zündeinrichtung ausgerüsteten Gasmotor und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gasmotors.The The invention relates to an ignition device for a Gas engine, one equipped with such an ignition device Gas engine and a method of operating such a gas engine.
Gasmotoren sind Verbrennungskraftmaschinen, die als Kraftstoff anstelle von flüssigen Kraftstoffen z. B. Erd-, Flüssig-, Holz-, Bio-, Deponie-, Grubengase oder Wasserstoff verwenden können. Der Einsatz der Gasmotoren erfolgt z. B. in stationär betriebenen Anlagen zur Kraftwärmekopplung oder als Schiffsantrieb.gas engines are internal combustion engines that use as fuel instead of liquid fuels z. B. earth, liquid, wood, Bio, landfill, mine gases or hydrogen can use. The use of gas engines z. B. operated in stationary Installations for cogeneration or marine propulsion.
Für Gasmotoren steht seit kurzem ein Zündverfahren zur Verfügung, mit dem die Gasmotoren mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistung bei gleichzeitig niedrigen Emissionen betrieben werden können. Dieses Zündverfahren ist auch als PGI(Performance Gas Injection)-Zündverfahren bekannt und beruht darauf, dass ein Brenngasgemisch bzw. Zündgas unter hohem Druck in eine Vorkammer eines Zylinders des Gasmotors eingespritzt wird, wobei sich das Zündgas z. B. an einer heißen Oberfläche, wie z. B. einer Glühkerze, in der Vorkammer entzündet. Bei der Verbrennung des Zündgases dehnt sich dieses aus und entflammt über Verbindungsöffnungen zu einem Hauptbrennraum des Zylinders ein dort eingebrachtes Brenngasgemisch.For Gas engines has recently become available an ignition method, with which the gas engines with high efficiency and high performance can be operated at the same time low emissions. This ignition method is also called PGI (Performance Gas Injection) ignition method is known and based on the fact that a fuel gas mixture or ignition gas under high pressure into an antechamber of a cylinder of the gas engine is injected, wherein the ignition gas z. B. at one hot surface, such as. B. a glow plug, ignited in the antechamber. When burning the ignition gas this expands and ignites via connection openings to a main combustion chamber of the cylinder there introduced a fuel gas mixture.
Das gegenwärtige PGI-Zündverfahren verwendet einen konstanten Speisedruck für die Eindüsung des Zündgases, wobei die Menge des Zündgases lediglich über die Dauer der Zündgaseinspritzung geregelt wird. Problematisch daran ist, dass das Betriebsfenster des Gasmotors damit sehr schmal ist, da der Zündzeitpunkt nicht ausreichend an unterschiedliche Betriebszustände angepasst, wie z. B. vorverlegt, werden kann. Dies begründet sich darin, dass, da die Einspritzung im Bereich der größten Druckgradienten auf der Kompressionskurve erfolgt, eine geringe Verlagerung des Einspritzzeitpunktes auch erhebliche Auswirkungen auf die zeitliche Gemischbildung in der Vorkammer hat.The current PGI ignition method uses one Constant feed pressure for the injection of the ignition gas, wherein the amount of ignition gas only over the Duration of the ignition gas injection is regulated. Problematic it is because the operating window of the gas engine so very narrow is because the ignition timing is not sufficient to different Operating conditions adapted, such. B. be advanced can. This is due to the fact that, since the injection in the area of the largest pressure gradients on the Compression curve occurs, a small shift of the injection timing also Significant effects on the temporal mixture formation in the Antechamber has.
Ein ungeregeltes Einspritzfenster (d. h. Zündgasdruck und Einspritzdauer sind konstant) kann daher bei früheren Zündzeitpunkten sehr schnell zu einem temporären Lambda von kleiner 1 (Lambda << 1) in der Vorkammer führen. Infolge dessen kann die Reaktion in der Vorkammer sehr träge sein, wobei nicht das gesamte Zündgas in der Vorkammer oxidiert wird, so dass ein gewisser Restanteil dessen in der Vorkammer verbleiben kann, sofern die Verbrennung im Hauptbrennraum als Folge der schwachen Vorreaktion in der Vorkammer verschleppt ist.One unregulated injection window (ie ignition gas pressure and injection duration are constant) can therefore at earlier Zündzeitpunkten very quickly lead to a temporary lambda of less than 1 (lambda << 1) in the antechamber. As a result, the reaction in the antechamber can be very sluggish, not all of the ignition gas in the prechamber oxidizes is, so that a certain amount of remaining in the antechamber can, provided the combustion in the main combustion chamber as a result of weak Pre-reaction in the antechamber is delayed.
Ferner kann die Reaktion bzw. Flammenfront in der Vorkammer bei Lambda kleiner 1 (Lambda << 1) auch durch eine zu extreme Ladungschichtung (zu fett im Bereich von z. B. der Glühkerze bzw. der heißen Oberfläche) verlöschen. Der unverbrannte Brenngasanteil kann bei entsprechender Konzentration während des nächsten Kompressionstaktes zu Frühzündungen und damit zu Verbrennungsaussetzern im Hauptbrennraum führen. Solche Zündaussetzer sind bei nicht veränderten Einspritzrandbedingungen in der Regel ”selbsterhaltend”, d. h. die Vorkammer zündet nicht mehr ordnungsgemäß. Ein solcher Zustand kann zu einem Shutdown bzw. Herunterfahren des gesamten Gasmotors sowie ggf. zu Motorschäden führen.Further can the reaction or flame front in the antechamber at lambda smaller 1 (lambda << 1) also by one to extreme charge stratification (too rich in the range of, for example, the glow plug or the hot surface) go out. The unburned fuel gas content can, with appropriate concentration during the next compression stroke to pre-ignition and thus lead to misfiring in the main combustion chamber. Such misfires are not changed Injection boundary conditions usually "self-sustaining", d. H. the antechamber does not fire properly anymore. Such a condition may cause a shutdown or shutdown of the the entire gas engine and possibly lead to engine damage.
Das gegenwärtige PGI-Zündverfahren ist somit durch seine Neigung zu Zündaussetzern hinsichtlich des Veränderns des Zündzeitpunktes beschränkt. Veränderbare Zündzeitpunkte, insbesondere frühere Zündzeitpunkte, wären jedoch für bessere Wirkungsgrade der Gasmotoren essentiell, da dadurch der Verbrennungsschwerpunkt weiter Richtung Oberer Totpunkt (OT) verschoben werden könnte.The current PGI ignition method is thus by its tendency to misfire in terms of altering the ignition limited. changeable Ignition timing, in particular earlier ignition timing, but would be for better efficiencies of gas engines essential, because the focus of combustion continues Top dead center (OT) could be moved.
Aus
In
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung für einen Gasmotor bereitzustellen, mit der der Zündzeitpunkt in einem größeren Verstellbereich variierbar ist, insbesondere in erhöhtem Ausmaß gegenüber dem OT vorverlegbar ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen mit einer solchen Zündeinrichtung ausgerüsteten Gasmotor sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gasmotors bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, an ignition device for a gas engine with which the ignition point can be varied in a larger adjustment range, especially to an increased extent the OT is vorverlegbar. The invention is also the task based, equipped with such an ignition gas engine and to provide a method of operating such a gas engine.
Die o. g. Aufgaben werden mit einer Zündeinrichtung gemäß Anspruch 1, einem Gasmotor gemäß Anspruch 8 bzw. einem Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen definiert.The o. g. Tasks are with an ignition device according to claim 1, a gas engine according to claim 8 or a A method according to claim 10 solved. further developments The invention are in the respective dependent claims Are defined.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Zündeinrichtung für einen Gasmotor bereitgestellt, wobei die Zündeinrichtung eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines auf einem Brenngasgemisch basierenden Zündgasstrahls in eine Vorkammer eines Zylinders des Gasmotors, eine Zündgasstrahl-Steuervorrichtung zum Freigeben und Sperren einer Gaszufuhr zu der Einspritzvorrichtung und eine Drucksteueranordnung zum Steuern eines Gasdruckes des Brenngasgemisches für die Einspritzvorrichtung aufweist. Erfindungsgemäß ist die Drucksteueranordnung eingerichtet, den Gasdruck sowohl in Abhängigkeit von einer Motorlast des Gasmotors als auch in Abhängigkeit von einem Zündzeitpunkt des Zylinders des Gasmotors einzustellen.According to a first aspect of the invention, there is provided an ignition device for a gas engine, wherein the ignition device comprises an injection device for injecting a fuel gas mixture based on a fuel gas mixture into a prechamber of a cylinder of the gas engine, an ignition gas control device for releasing and blocking a gas supply to the injection device and a Pressure control arrangement for controlling a Has gas pressure of the fuel gas mixture for the injection device. According to the invention, the pressure control arrangement is set up to adjust the gas pressure both as a function of an engine load of the gas engine and as a function of an ignition timing of the cylinder of the gas engine.
Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Zündeinrichtung kann das Betriebsfenster des Gasmotors erheblich aufgeweitet werden, so dass auch variable (insbesondere auch frühere) Zündzeitpunkte und damit höhere Wirkungsgrade realisiert werden können.With the inventively designed ignition device the operating window of the gas engine can be considerably widened, so that also variable (especially earlier) ignition timing and so that higher efficiencies can be realized.
Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass die erfindungsgemäße Drucksteueranordnung den Gasdruck des Zündgases sowohl in Abhängigkeit von der Motorlast des Gasmotors als auch in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt steuert. Dadurch kann einerseits entsprechend der Motorlast ausreichend Gasdruck für das Zündgas bereitgestellt werden und andererseits ein durch eine Zündzeitpunktverlagerung entstehender Gasdruckfehler (zu hoher oder zu geringer Gasdruck für das Zündgas) ausgeglichen werden.This is achieved in particular by the fact that the invention Pressure control arrangement, the gas pressure of the ignition gas both depending on the engine load of the gas engine as well depending on the ignition timing controls. Thereby can on the one hand according to the engine load sufficient gas pressure be provided for the ignition gas and on the other hand a gas pressure error resulting from an ignition timing shift (too high or too low gas pressure for the ignition gas) be compensated.
Damit kann z. B. bei vorverlegtem Zündzeitpunkt eine Überfettung des Zündgases (d. h. ein zu kleines temporäres Lambda) zuverlässig ausgeschlossen werden. Mit anderen Worten können dadurch, dass die Zündeinrichtung das Lambda im zulässigen bzw. im optimalen Bereich hält, z. B. Frühzündungen und damit Verbrennungsaussetzer sicher vermieden werden. Folglich können ein Herunterfahren bzw. Stoppen des Gasmotors und eventuelle Motorschäden zuverlässig vermieden werden.In order to can z. B. at pre-routed ignition a Überfettung of the ignition gas (ie too small a temporary Lambda) are reliably excluded. With others Words can be characterized by the fact that the ignition device keeps the lambda within the permissible or optimum range, z. B. pre-ignition and thus misfiring safely avoided. Consequently, a shutdown or stopping the gas engine and possible engine damage reliably avoided.
Für die Realisierung der erfindungsgemäßen Drucksteueranordnung ist es möglich, z. B. eine Differenzbildung zwischen dem entsprechend der Motorlast einzustellenden Gasdruck und dem entsprechend dem Zündzeitpunkt einzustellenden Gasdruck des Zündgases vorzusehen. Dies kann beispielsweise in einer elektronischen Drucksteuereinheit geschehen, welche entsprechende Drucksignale in einem Differenzglied verarbeitet und welche den Gasdruck auf Basis eines im Differenzglied erzielten Drucksignals steuert bzw. regelt.For the realization of the pressure control arrangement according to the invention is it possible, for. B. a difference between the according to the engine load to be set gas pressure and the corresponding the ignition timing to be set gas pressure of the ignition gas provided. This can, for example, in an electronic pressure control unit happen, which corresponding pressure signals in a differential element processed and which the gas pressure based on a difference in the limb achieved pressure signal controls or regulates.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung weist die Drucksteueranordnung eine erste Steuerstrecke, über welche der Gasdruck in Abhängigkeit von der Motorlast des Gasmotors einstellbar ist, und eine zweite Steuerstrecke auf, über welche der Gasdruck in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt des Zylinders des Gasmotors einstellbar ist.According to one Embodiment of the invention Ignition device, the pressure control arrangement has a first Tax route over which the gas pressure in dependence from the engine load of the gas engine is adjustable, and a second Control distance over which the gas pressure in dependence adjustable from the ignition timing of the cylinder of the gas engine is.
Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung kann die beabsichtigte Steuerwirkung, insbesondere Regelwirkung, mittels einfacher und robuster Komponenten erzielt werden. Beispielsweise ist es gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt, zwei separate Drucksteuerventile für die jeweiligen Steuerstrecken einzusetzen.With this embodiment of the invention Ignition device can the intended control effect, in particular Regulating effect achieved by means of simple and robust components become. For example, it is preferable according to this embodiment, two separate pressure control valves for the respective control paths use.
Darüber hinaus bietet diese Ausgestaltung der Erfindung den Vorteil, dass sich die beiden Steuerstrecken je nach Bedarf bzw. Betriebszustand zueinander redundant und/oder einander ergänzend verhalten können.About that In addition, this embodiment of the invention offers the advantage that the two control lines depending on the need or operating state mutually redundant and / or complementary behavior can.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung weist diese ferner ein Zündgas-Reservoir auf, wobei die erste Steuerstrecke der Drucksteueranordnung eine erste Drucksteuervorrichtung mit einem Eingang zum Fluidverbinden mit einer Brenngasgemisch-Hochdruckquelle und einem Ausgang aufweist, der mit dem Zündgas-Reservoir fluidverbunden ist, und wobei die zweite Steuerstrecke der Drucksteueranordnung eine zweite Drucksteuervorrichtung mit einem Eingang, der mit dem Zündgas-Reservoir fluidverbunden ist, und einem Ausgang aufweist zum Fluidverbinden mit einer Brenngasgemisch-Niederdruckquelle.According to one another embodiment of the invention Ignition device, this also has a pilot gas reservoir on, wherein the first control path of the pressure control arrangement a first pressure control device with an input for fluid connection having a fuel gas mixture high pressure source and an output, which is fluidly connected to the ignition gas reservoir, and wherein the second control path of the pressure control arrangement, a second pressure control device with an inlet fluidly connected to the pilot gas reservoir and having an outlet for fluid communication with a fuel gas mixture low pressure source.
Mit dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung wird auf vorteilhafte Weise das Zündgas-Reservoir als Element zur Differenzbildung der von der ersten und der zweiten Steuerstrecke definierten Gasdrücke genutzt. Zudem hält das Zündgas-Reservoir permanent Zündgas unter dem aktuell durch die Drucksteueranordnung eingestellten Zündgasdruck vor.With this embodiment of the ignition device according to the invention Advantageously, the ignition gas reservoir as an element for subtraction of the first and the second control path used defined gas pressures. In addition, keeps the pilot gas reservoir permanent ignition gas under the current by the pressure control arrangement set ignition gas pressure before.
Gemäß noch einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist die Drucksteueranordnung eingerichtet, den Gasdruck bei Erhöhung der Motorlast auf einen vorbestimmten Motorlast-Gasdruck zu erhöhen und den Motorlast-Gasdruck bei zeitlicher Vorverlegung des Zündzeitpunktes gegenüber einem vorhergehenden Zündzeitpunkt auf einen vorbestimmten der Einspritzvorrichtung zuzuführenden Zündzeitpunkt-Gasdruck zu reduzieren.According to an embodiment of the invention Ignition device, the pressure control arrangement is set up, the gas pressure when increasing the engine load to a predetermined Increase engine load gas pressure and engine load gas pressure with time advance of the ignition opposite a previous ignition timing to a predetermined the ignition device to be supplied ignition gas pressure to reduce.
Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung wird auf einfache Weise verhindert, dass sich bei Erhöhung der Motorlast durch überhöhten Zündgasdruck und damit zu großer Zündgasmenge ein zu kleines temporäres Lambda mit den damit verbundenen, zuvor genannten Nachteilen einstellt.With this embodiment of the invention Ignition device is easily prevented that by increasing the engine load due to excessive Ignition gas pressure and thus too large ignition gas too small a temporary lambda with the associated, previously mentioned disadvantages.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung eingerichtet, eine Einspritzdauer der Einspritzvorrichtung in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt des Zylinders des Gasmotors einzustellen.According to a further embodiment of the invention Ignition device is the Zündgasstrahl control device set, an injection period of the injector in dependence from the ignition timing of the cylinder of the gas engine.
Mit dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung kann bei einer geeigneten Abstimmung einer Motorsteuerung auf vorteilhafte Weise eine noch präzisere und flexiblere Steuerung bzw. Regelung der zeitlichen Gemischbildung in der Vorkammer erreicht werden.With this embodiment of the ignition device according to the invention can with a suitable tuning of a motor control in an advantageous manner an even more precise and flexible control the temporal mixture formation can be achieved in the antechamber.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung eingerichtet, eine Einspritzdauer der Einspritzvorrichtung bei zeitlicher Vorverlegung des Zündzeitpunktes gegenüber einem vorhergehenden Zündzeitpunkt zu verkürzen.According to one Embodiment of the invention Ignition device is the Zündgasstrahl control device set, an injection period of the injector in temporal Advance of the ignition timing with respect to a shorten the previous ignition timing.
Damit kann bei Vorverlegung des Zündzeitpunktes alternativ oder zusätzlich zur Drucksteuerung eine geringere Einspritzmenge bewirkt werden, was vorteilhaft zur Vermeidung einer Überfettung des Zündgases in der Vorkammer beiträgt und durch Redundanz eine erhöhte Betriebssicherheit sowie eine erhöhte Einstellgenauigkeit gewährleistet.In order to can be used alternatively or in advance of the ignition timing in addition to the pressure control a smaller injection quantity be effected, which is advantageous to avoid over-greasing the ignition gas in the antechamber contributes and through Redundancy increased reliability and increased Setting accuracy guaranteed.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Gasmotor mit einer Zündeinrichtung gemäß einer oder allen zuvor genannten Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt, wobei der Gasmotor eine Motorsteuervorrichtung aufweist, welche ein die Motorlast repräsentierendes Motorlast-Signal und ein einen aktuellen Zündzeitpunkt repräsentierendes Zündzeitpunkt-Signal bereitstellt, und wobei die Drucksteueranordnung mit der Motorsteuervorrichtung verbunden ist, so dass der Drucksteueranordnung das Motorlast-Signal und das Zündzeitpunkt-Signal zum Einstellen des Zündgasdruckes zuführbar sind.According to one The second aspect of the invention is a gas engine with an ignition device according to one or all of the aforementioned embodiments of the Invention provided, wherein the gas engine, a motor control device which represents an engine load signal representing the engine load and an ignition timing signal representing a current ignition timing and wherein the pressure control arrangement with the engine control device is connected, so that the pressure control arrangement, the engine load signal and the ignition timing signal for adjusting the ignition gas pressure can be fed.
Der erfindungsgemäße Gasmotor weist, da er mit einer erfindungsgemäßen Zündanlage gemäß einer oder allen der beschriebenen Ausführungen ausgestattet ist, auch die jeweils genannten Vorteile auf.Of the Gas engine according to the invention has, since he with a Ignition system according to the invention according to a or all of the described embodiments is, also the respective advantages mentioned.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasmotors ist die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung mit der Motorsteuervorrichtung verbunden, so dass der Zündgasstrahl-Steuervorrichtung das Zündzeitpunkt-Signal zum Einstellen der Einspritzdauer zuführbar ist.According to one Embodiment of the invention Gas engine is the Zündgasstrahl control device with the Motor control device connected, so that the Zündgasstrahl control device the ignition timing signal for setting the injection duration can be fed.
Ein auf diese Weise und durch eine entsprechende Abstimmung der Motorsteuerung ausgeführter Gasmotor erfährt eine zusätzliche, noch präzisere Steuerung bzw. Regelung der zeitlichen Gemischbildung in der Vorkammer und damit ein dauerhaft optimales Lambda. Vorteilhafterweise kann sich die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung redundant und/oder ergänzend zur Drucksteueranordnung verhalten. Die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung kann vorteilhafterweise gemeinsam mit der Vorkammer in einem, in den Zylinderkopf eines Gasmotors montierbaren, wie z. B. einschraubbaren, Einsatz realisiert sein.One in this way and by a corresponding vote of the engine control running gas engine undergoes an additional, even more precise control or regulation of the temporal mixture formation in the antechamber and thus a permanently optimal lambda. advantageously, can the Zündgasstrahl control device redundant and / or behave in addition to the pressure control arrangement. The ignition gas jet control device can advantageously together with the antechamber in one, in the cylinder head of a gas engine mountable, such. B. screwed, Use be realized.
Gemäß einer bevorzugten Realisierung können Zündeinrichtung und Motorsteuerung vorteilhafterweise als Einheit bereitgestellt werden, wobei in der Motorsteuerung alle erforderlichen Kennwerte/Parameter/Funktionen hinterlegt sein können. Damit ist z. B. eine einfache und kostengünstige Nachrüstung herkömmlicher Gasmotoren möglich.According to one preferred implementation can ignition device and motor control advantageously provided as a unit be in the engine control all required characteristics / parameters / functions can be deposited. This is z. B. a simple and cost-effective retrofitting of conventional Gas engines possible.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung werden bei einem Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Gasmotors gemäß einer oder allen zuvor genannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen eine aktuelle Motorlast und ein aktueller Zündzeitpunkt des Gasmotors bestimmt, wird Brenngasgemisch für die Einspritzvorrichtung bereitgestellt, wobei ein erster Gasdruck des Brenngasgemisches von der Drucksteueranordnung in Abhängigkeit von der aktuellen Motorlast eingestellt wird, wird der erste Gasdruck des Brenngasgemisches von der Drucksteueranordnung in Abhängigkeit vom aktuellen Zündzeitpunkt auf einen zweiten Gasdruck korrigiert, und wird das Brenngasgemisch mit dem zweiten Gasdruck über die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung gesteuert der Einspritzvorrichtung zugeführt und wird das Brenngasgemisch mit dem zweiten Gasdruck in Form eines Zündgasstrahls in die Vorkammer eines Zylinders des Gasmotors eingespritzt.According to one Third aspect of the invention are in a method of operation a gas engine according to the invention according to a or all the aforementioned embodiments of the invention a current engine load and a current ignition timing of the gas engine determines fuel gas mixture for the injector provided, wherein a first gas pressure of the fuel gas mixture from the pressure control arrangement depending on the current one Engine load is set, the first gas pressure of the fuel gas mixture from the pressure control device depending on the current one Ignition timing corrected to a second gas pressure, and the fuel gas mixture with the second gas pressure over the ignition gas jet control device controls the injector fed and the fuel gas mixture with the second Gas pressure in the form of an ignition gas jet into the prechamber injected a cylinder of the gas engine.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Betriebsfenster des Gasmotors erheblich aufgeweitet werden, so dass auch variable (insbesondere auch frühere) Zündzeitpunkte und damit höhere Wirkungsgrade realisiert werden können.With the process of the invention, the operating window The gas engine can be significantly expanded, so that also variable (in particular also earlier) ignition points and so that higher efficiencies can be realized.
Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Drucksteueranordnung den Gasdruck des Zündgases sowohl in Abhängigkeit von der Motorlast des Gasmotors als auch in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt steuert. Dadurch kann einerseits entsprechend der Motorlast ausreichend Gasdruck für das Zündgas bereitgestellt werden und andererseits ein durch eine Zündzeitpunktverlagerung entstehender Gasdruckfehler (zu hoher oder zu geringer Gasdruck für das Zündgas) ausgeglichen werden.This is achieved in particular by the fact that in the inventive Process the pressure control arrangement, the gas pressure of the ignition gas both as a function of the engine load of the gas engine as well as depending on the ignition timing controls. This can on the one hand according to the engine load sufficient gas pressure be provided for the ignition gas and on the other hand a gas pressure error resulting from an ignition timing shift (too high or too low gas pressure for the ignition gas) be compensated.
Damit kann z. B. bei vorverlegtem Zündzeitpunkt eine Überfettung des Zündgases (d. h. ein zu kleines temporäres Lambda) zuverlässig ausgeschlossen werden. Mit anderen Worten können dadurch, dass die Zündeinrichtung das Lambda im zulässigen bzw. im optimalen Bereich hält, z. B. Frühzündungen und damit Verbrennungsaussetzer sicher vermieden werden. Folglich können ein Herunterfahren bzw. Stoppen des Gasmotors und eventuelle Motorschäden zuverlässig vermieden werden.In order to can z. B. at pre-routed ignition a Überfettung of the ignition gas (ie too small a temporary Lambda) are reliably excluded. With others Words can be characterized by the fact that the ignition device keeps the lambda within the permissible or optimum range, z. B. pre-ignition and thus misfiring safely avoided. Consequently, a shutdown or stopping the gas engine and possible engine damage reliably avoided.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Drucksteueranordnung ein Sollwert für den ersten Gasdruck bei Erhöhung der Motorlast erhöht und bei Verringerung der Motorlast reduziert und wird von der Drucksteueranordnung ein Sollwert für den zweiten Gasdruck bei zeitlicher Vorverlegung des aktuellen Zündzeitpunktes gegenüber einem vorhergehenden Zündzeitpunkt reduziert und bei zeitlicher Rückverlegung des aktuellen Zündzeitpunktes gegenüber dem vorhergehenden Zündzeitpunkt erhöht.According to one Embodiment of the invention Method is set by the pressure control arrangement a target value for increases the first gas pressure with increasing engine load and reduced as the engine load decreases, and is controlled by the pressure control assembly a setpoint for the second gas pressure at time advance of the current ignition timing versus one reduced previous ignition timing and temporal Relocation of the current ignition timing opposite increases the previous ignition.
Mit dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann z. B. durch eine auf die beiden Sollwerte angewendete Differenzbildung auf einfache und betriebssichere Weise stets ein für die Zündung optimales Lambda gewährleistet werden.With this embodiment of the method according to the invention can z. B. by applying a difference to the two setpoints in a simple and reliable way always one for the ignition optimal lambda be guaranteed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steuert die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung die Zufuhr des den zweiten Gasdruck aufweisenden Brenngasgemisches zur Einspritzvorrichtung und damit die Einspritzdauer des Brenngas- bzw. Zündgasgemisches in Abhängigkeit vom aktuellen Zündzeitpunkt.According to one another embodiment of the invention Method controls the Zündgasstrahl control device the supply of the second gas pressure having fuel gas mixture to the injection device and thus the injection duration of the fuel gas or Zündgasgemisches depending on the current Ignition timing.
Mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf vorteilhafte Weise noch präziser und flexibler eine optimale Steuerung bzw. Regelung der zeitlichen Gemischbildung in der Vorkammer und damit ein optimales Lambda erreicht werden. Dabei kann sich die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung vorteilhafterweise redundant und/oder ergänzend zur Drucksteueranordnung verhalten.With this embodiment of the invention Method can be even more precise and advantageous manner more flexible optimal control or regulation of the temporal mixture formation in the antechamber and thus an optimal lambda can be achieved. In this case, the Zündgasstrahl control device can advantageously behave redundantly and / or in addition to the pressure control arrangement.
Gemäß noch einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Zündgasstrahl-Steuervorrichtung die Zufuhr des den zweiten Gasdruck aufweisenden Brenngasgemisches zur Einspritzvorrichtung bei zeitlicher Vorverlegung des Zündzeitpunktes gegenüber dem vorhergehenden Zündzeitpunkt verkürzt und bei zeitlicher Rückverlegung des Zündzeitpunktes gegenüber dem vorhergehenden Zündzeitpunkt verlängert.According to an embodiment of the invention Method is used by the Zündgasstrahl control device the supply of the second gas pressure having fuel gas mixture to the injection device with time advance of the ignition shortened compared to the previous ignition and with time retardation of the ignition timing extended over the previous ignition.
Mit dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft möglich, alternativ oder zusätzlich zur Steuerung durch die Drucksteueranordnung die Zündgasmenge zu beeinflussen und damit z. B. bei Vorverlegung des Zündzeitpunktes eine relative Überfettung des Zündgasgemisches zu vermeiden.With this embodiment of the method according to the invention it is advantageously possible, alternatively or additionally for controlling by the pressure control arrangement, the Zündgasmenge to influence and thus z. B. when advancing the ignition a relative Überfettung the Zündgasgemisches to avoid.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben.in the The invention will be described below with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying figure.
Jeder
Verbrennungs-Zylinder (im Folgenden einfach Zylinder)
Die
Zündeinrichtung
Die
Brenngasversorgung
Ein
Eingang (nicht bezeichnet) des ersten Druckregelventils
Ein
Eingang (nicht bezeichnet) des zweiten Druckregelventils
Die
Zündgasstrahl-Steuervorrichtung
Die
Einspritzvorrichtung
Die
Zündgasstrahl-Steuervorrichtung
Der
Motorsteuervorrichtung
In
die Motorsteuervorrichtung
Damit
kann die Motorsteuervorrichtung
Ferner
ist die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung
Die
Drucksteueranordnung ist erfindungsgemäß eingerichtet,
den Gasdruck sowohl in Abhängigkeit von der Motorlast ML
des Gasmotors
Gemäß einer
Weiterbildung der beschriebenen Ausführungsform ist die
Datenbusleitung
Durch
Bereitstellung des Zündzeitpunkt-Signals auf der Datenbusleitung
Nun
werden unter Bezugnahme auf
Von
der Motorsteuervorrichtung
Brenngasgemisch
aus dem Niederdruckbereich
Ferner
wird von der Motorsteuervorrichtung
D.
h., der erste Gasdruck P1 des Brenngasgemisches wird von dem zweiten
Druckregelventil
Das
den zweiten Gasdruck P2 aufweisende Brenngasgemisch bzw. Zündgas
in dem Zündgas-Reservoir
Von
der Zündgasstrahl-Steuervorrichtung
Zusammenfassend
wird im Betrieb des Gasmotors
Gemäß der
oben beschriebenen Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Zündeinrichtung kann zusätzlich die Zündgasstrahl-Steuervorrichtung
In
diesem Fall wird von der Zündgasstrahl-Steuervorrichtung
- 11
- Gasmotorgas engine
- 1010
- Zündeinrichtungignition device
- 2020
- erstes Druckregelventilfirst Pressure control valve
- 20a20a
- Gasleitunggas pipe
- 3030
- Zündgas-ReservoirIgnition gas reservoir
- 30a30a
- Gasleitunggas pipe
- 30b30b
- Gasleitunggas pipe
- 4040
- Zündgasstrahl-SteuervorrichtungZündgasstrahl controller
- 40a40a
- Gasleitunggas pipe
- 5050
- EinspritzvorrichtungInjector
- 5151
- ZündgasstrahlZündgasstrahl
- 6060
- zweites Druckregelventilsecond Pressure control valve
- 60a60a
- Gasleitunggas pipe
- 7070
- BrenngasversorgungFuel gas supply
- 7171
- NiederdruckbereichLow pressure area
- 71a71a
- Gasleitunggas pipe
- 7272
- HochdruckkompressorHigh pressure compressor
- 72a72a
- Gasleitunggas pipe
- 7373
- Hochdruck-ReservoirHigh-pressure reservoir
- 73a73a
- Gasleitunggas pipe
- 8080
- Vorkammerantechamber
- 8181
- Überströmöffnungoverflow
- 8282
- Überströmöffnungoverflow
- 8383
- Heizvorrichtungheater
- 9090
- Verbrennungs-ZylinderCombustion cylinder
- 9191
- HauptbrennraumMain combustion chamber
- 100100
- MotorsteuervorrichtungMotor controller
- 101101
- Signalleitungsignal line
- 102102
- Signalleitungsignal line
- 103103
- Datenbusleitungdata bus
- 104104
- Datenbusleitungdata bus
- 105105
- Datenbusleitungdata bus
- 106106
- Datenbus-VerbindungsleitungData Bus connection line
- MLML
- Motorlastengine load
- PVPV
- Vorkammerdruckprechamber
- R1R1
- Zuführrichtungfeed
- R2R2
- Abführrichtungdischarge direction
- P1P1
- erster Gasdruckfirst gas pressure
- P2P2
- zweiter Gasdrucksecond gas pressure
- TETE
- EinspritzbeginnStart of injection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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