DE102013213349A1 - Verfahren zum Betrieb einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, Regelung für eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine und Dual-Fuel-Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, Regelung für eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine und Dual-Fuel-Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine 100, mit – einer Ansaugstrecke 30 und einem Motor 10 mit einer Anzahl von Zylindern Ai, Bi, wobei in dem Verfahren – der Motor 10 in einem ersten Betriebszustand im Dieselbetrieb DB mit Diesel oder einen anderen Flüssigbrennstoff und in einem zweiten Betriebszustand im Gasbetrieb ZB mit Gas BG als Brennstoff in einem Ladegemisch betrieben wird, und – zwischen dem Dieselbetrieb DB und dem Gasbetrieb ZB an einem durch Umschalt-Betriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umgeschaltet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine mit einem Gasmischer, einer Ansaugstrecke und einem Motor mit einer Anzahl von Zylindern und mit einem Einspritzsystem, wobei die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine in einem ersten Betriebszustand im Dieselbetrieb mit Diesel und in einem zweiten Betriebszustand im Gasbetrieb mit Gas als Brennstoff betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Regelung für die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19 und eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 21. Die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine weist in der Ansaugstrecke bevorzugt aber nicht notwendiger weise weiter eine Aufladung und eine Bypass-Strecke zur Umgehung der Aufladung auf.
  • Diese Art von Dual-Fuel-Brennkraftmaschinen werden auch als Mehrbrennstoff-Brennkraftmaschinen bezeichnet und können neben der bevorzugten Brennstoffwahl von Diesel und Gas auch mit verschiedensten anderen Brennstoffen betrieben werden. Üblicherweise wird eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine je nach Verfügbarkeit eines Brennstoffs mit dem einen oder dem anderen Brennstoff betrieben.
  • Insbesondere beim Gasbetrieb (ggf. auch zusätzlich oder alternativ im Dieselbetrieb) kann eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine im Zündstrahlbetrieb nach dem Diesel-Verfahren mit externer Gemischbildung eines Gasluftgemisches und bevorzugt einem Dieselzündstrahl betrieben werden. So werden Motoren der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine regelmäßig auf der Grundlage einer Dieselmotorenkonstruktion aufgebaut und zählen zu den neusten Technologien, insbesondere im Bereich umweltgerechter Einsatzmöglichkeiten von Großmotoren. Die eingangsgenannte Art einer Brennkraftmaschine kann insbesondere auch einen sogenannten Hochdruckgasmotor mit innerer Gemischbildung umfassen, der mittels Gaseinspritzung in Bereichen von oberhalb 200 bar in Verbindung mit einem Dieselzündstrahl eine vergleichsweise hohe spezifische Zylinderleistung liefern kann. Der Zündstrahlmotor kann auch mit Flüssigkraftstoff wie Diesel oder anderem verflüssigten Kraftstoff wie verflüssigtem Naturgas (LNG) oder auch verflüssigtem Erdgas (LTG) betrieben werden. Eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine kann insofern bevorzugt einen Gas-Diesel-Motor zur Bildung einer Gas-Diesel-Brennkraftmaschine aufweisen.
  • Jedenfalls grundsätzlich ist es auch möglich, für den Gasbetrieb eine zentrale Gemischbildung, etwa mittels eines Gasmischers, vorzusehen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung steht jedoch vor allem ein Gasbetrieb im Vordergrund, bei dem eine Gemischbildung zylinderindividuell, vorzugsweise unmittelbar vor einem Zylinder, stattfindet. Jedem Zylinder kann ein separates Gaseindüseventil zugeordnet sein, das zylinderindividuell angesteuert wird. Insbesondere kann die Ansteuerung in Abstimmung mit dem Arbeitsspiel einer Reihe von Zylindern erfolgen. Bevorzugt kann ein Zündstrahl von Flüssigbrennstoff zur Zündung des Brenngasgemisches im Zylinder dienen; es kann grundsätzlich auch ein funkengezündeter Gasbetrieb vorgesehen sein.
  • Somit kann eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine bevorzugt ein Einspritzsystem aufweisen, das sich vorzugsweise elektronisch regeln lässt und für unterschiedliche Gasqualitäten, wie Biogas oder Erdgas, in flüssiger Form oder auch für den Einsatz von Ölen wie Pflanzenölen oder dergleichen als flüssiger Brennstoff eignet. Hier haben sich vor allem Common-Rail-Einspritzsysteme, ggf. aber auch Pumpe-Düse-Einspritzsysteme mit elektronischer Regelung, bewährt. Das Zündmedium im Gasbetrieb, kann dem eigentlichen gasförmigen Brennstoff des Ladegemisches wie erläutert im Zylinder bei hoher Verdichtung zugegeben werden oder auch dem Ansaugkanal zugegeben werden. Die im Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, nach dem Diesel-Verfahren mit externer Gemischbildung (d. h. außerhalb des Zylinders erfolgenden Gemischbildung) arbeitenden Dual-Fuel-Motoren sind insgesamt flexibler in der Brennstoffverwendung und noch emissionsärmer. Anwendungsfelder sind mobile Anwendungen, wie beispielsweise im Schifffahrtsbereich oder im Nutz- und Schwerkraftfahrzeugbereich als auch stationäre Anwendungen wie bei Blockkraftwerken, die insbesondere für eine schwankende Gasversorgung vorteilhaft auszulegen sind. Es besteht die bevorzugte Möglichkeit, nicht zuletzt wegen vergleichsweise konstanter Brennstoffqualität, die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine entweder mit Gas oder mit Flüssigbrennstoff wie Diesel oder verflüssigtem Gas zu betreiben.
  • Beispielsweise zeigt EP 2 069 627 B1 eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine allgemeiner Art mit einem Proportionierungssystem zur Anpassung eines Stroms von verflüssigtem Gas und Diesel, wobei überschüssige Brennstoffmischungen gesammelt und in eine Mischkammer zurückgeführt werden zur weiteren Verbrennung in einer Verbrennungskammer des Motors.
  • US 6,131,552 offenbart allgemein ein Brennstoffsteuersystem, welches die Zuführung von Gas zu einer Mischkammer in Abhängigkeit eines gemessenen Betriebszustandes des Motors regeln kann.
  • Üblicherweise ist ein Luftaufwand ein Maß für die einem Verbrennungsmotor zugeführte gasförmige Frischladung einer Ladeluft in einem Ladegemisch, wobei der Luftaufwand auch eine Aussage über die Qualität des Ansaugsystems und -prozesses zulässt. Der tatsächliche Luftaufwand stellt regelmäßig das Verhältnis der tatsächlich dem Motor, bzw. einem Zylinder desselben, während eines Arbeitsspiels zugeführte Masse an Frischluft in einem Ladegemisch dar. Diese reale Gemischmasse wird bezogen auf die theoretische Frischladungsmasse, ermittelt aus dem geometrischem Hubvolumen und der theoretischen Ladungsdichte bei Umgebungszustand (bei frei ansaugenden Motoren) bzw. bei aufgeladenen Motoren wird hier der Zustand der Frischladung hinter dem Verdichter oder hinter dem Ladeluftkühler berücksichtigt.
  • Auf den einen Zylinder zugeführte Frischladung üben eine Reihe Faktoren Einfluss aus, wie zum Beispiel die Ventilsteuerzeiten oder der Öffnungsquerschnitt der Ventile. Grundsätzlich kann diese aus einem Modul zur Bestimmung der Motoraufladung bestimmt werden, dem ein Ansaugstreckenmodell hinterlegt ist. Tatsächlich entspricht die dem Motor zugeführte Frischladung in einem Ladegemisch aber nur in Ausnahmefällen der theoretischen. Der Luftaufwand ist keine für einen Motor konstante Zahl, sondern ist in starkem Maße von der Drehzahl und den vorliegenden geometrischen Verhältnissen von Ansaugtrakt und Brennraum abhängig; zur Bewältigung dieser Abhängigkeit kann z. B. ein geeignetes Kennfeld Berücksichtigung finden.
  • Ansaugstreckenmodelle jedoch sind in Motorreglern grundsätzlich nur bei allgemeinen Brennkraftmaschinen, wie z. B. aus EP 1 398 490 A2 , bekannt. Diesen ist gemeinsam, dass unter Modellierung der Ansaugstrecke – im einfachsten Fall als homogener Druckbehälter und um die dynamischen Vorgange im Luftpfad zu erfassen – als weit verbreitete Grundidee das Speicherverhalten der Ansaugstrecke, auch als Saugrohr bezeichnet, über die Befüll- und Entleermethode modelliert wird. Dabei wird das Saugrohr als Druckbehälter behandelt, der durch eine Drosselklappe kontinuierlich mit Luft gefüllt wird und aus dem der Motor durch sein Saugverhalten entsprechend dem Arbeitstakt über das Einlassventil Luft abgesaugt.
  • Beim Betrieb von Gasmotoren kann die Gemischbildung wie erläutert vor dem Verdichter der Abgasturboaufladung stattfinden und/oder auch zylinderindividuell vor einem Zylinder. Gleichzeitig besteht die Ansaugstrecke zwischen Verdichteraustritt und Brennraumeintritt aus teilweise großen Volumina, die dadurch signifikante Ladefluidmassen, d. h. insbesondere Gemischmassen oder auch nur Ladeluftmassen, speichern oder abgeben kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn es bei Last- und/oder Drehzahländerungen des Motors zu Druck und/oder Temperaturänderungen in den einzelnen Teilvolumina kommt.
  • Unabhängig von der Art der Gemischbildung zeigt sich, dass eine Brennstoffversorgung einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere im transienten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und bei variablen Brennstoffqualitäten, und/oder eine verlässliche Angabe von Zustandsparametern eines Ladefluids in der Ansaugstrecke durchaus komplex ist. Insbesondere zeigt sich bei Dual-Fuel-Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Ausbildung eines Zündstrahlmotors, dass der Betrieb im Niedriglastbereich problematisch sein kann.
  • Das zuvor genannte Steuerverfahren der US 6,131,552 A erweist sich auch bei komplexen Regelsystemen als unzureichend zur Lösung des Problems. Dies gilt auch für andere lastabhängige Gasdosierungen oder sonstige Brennstoffdosierungen in komplexen Regelsystemen; insbesondere wenn zudem, vor allem im Niedriglastbereich, eine Kohlenwasserstoffemission (HC-Emission) möglichst niedrig gehalten werden sollte. Wünschenswert ist es, einen Dual-Fuel Betrieb einer Brennkraftmaschine insbesondere im transienten, vorzugsweise Niedriglastbereich, entsprechend der Lastanforderungen als auch Emissionsbedingungen vorteilhafter zu gestalten.
  • An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels der ein verbesserter Betrieb einer Brennkraftmaschine als eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine erreicht wird, insbesondere für einen Niedriglastbereich. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung im transienten Betrieb und/oder eine Verbesserung im Emissionsbereich zu erreichen, insbesondere unter Erhöhung einer Last im Niedriglastbereich oder aus dem Leerlauf heraus. Vorzugsweise soll ein im Niedriglastbereich bestehendes Problem einer Brennstoffzusammensetzung in verbesserter Weise gelöst werden, insbesondere unter Vermeidung von Drehmomentsprüngen eines Motors im weiteren transienten Betrieb. Insbesondere soll ein Übergang zwischen einem Dieselbetrieb und einem Gasbetrieb, vorzugsweise von einem Dieselbetrieb in einen Gasbetrieb, zur Verfügung gestellt werden. Aufgabe der Erfindung ist es auch, wenigstens eines der oben beschriebenen Probleme zu adressieren. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
  • Die Aufgabe betreffend das Verfahren wird durch die Erfindung mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
  • Dabei ist ausgehend von einem Verfahren der eingangsgenannten Art vorgesehen, dass der Motor in einem ersten Betriebszustand im Dieselbetrieb mit Diesel oder einen anderen Flüssigbrennstoff und in einem zweiten Betriebszustand im Gasbetrieb mit Gas (BG) als Brennstoff in einem Ladegemisch betrieben wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem Dieselbetrieb und dem Gasbetrieb an einem durch Umschalt-Betriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umgeschaltet wird.
  • Insbesondere kann ein vorbestimmter Umschaltbereich durch vorbestimmte Werte eines Umschalt-Betriebsparameters, d. h. einem Umschaltwert für einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, festgelegt sein. Vorzugsweise kann ein vorbestimmter Wert eines Umschalt-Betriebsparameters ein SOLL-Wert oder IST-Wert oder eine virtueller Wert sein. Insbesondere kann es sich um einen Umschaltpunkt handeln; also genau einen Wert des oder der Umschalt-Betriebsparameter.
  • Die Erfindung stellt damit die Basis bereit für eine besonders vorteilhafte Erhöhung der Last beim Gasmotor, insbesondere beim Zündstrahl-Gasmotor, aus dem Leerlauf- oder Niedriglast-Bereich heraus.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es für eine Erhöhung der Last beim Gasmotor, insbesondere beim Zündstrahl-Gasmotor, aus dem Leerlauf- oder Niedriglast-Bereich heraus grundsätzliche mehrere Herausforderungen gibt; die aber mit dem Konzept der Erfindung in überlegener Weise gelöst werden.
  • Zunächst geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass bei kleinen Motorlasten sehr niedrige (Ansaugluft-)Drücke vor einem Zylinder gefahren werden müssten, solange das Soll-(Gas-)Verbrennungsluftverhältnissen einen bestimmten Wert (z. B. 2 ... 2.5) nicht überschreiten soll, um eine Verbesserung im Emissionsbereich zu erreichen. Bei diesem kleinen Drücken ist die sichere Zündung im Gasbetrieb, insbesondere eines eingespritzten Zündstrahls, allerdings nur begrenzt oder nicht mehr gewährleistet.
  • Zudem geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass ohne Androsselung der Ansaugluft bei kleinen Motorlasten im Gasbetrieb, insbesondere im Zündstrahlbetrieb, sehr große (Gas-)Verbrennungsluft-Verhältnisse gefahren werden müssten, bei denen dann zwar eine sichere Zündung, insbesondere eine sichere Zündung mit Zündstrahl, erreichbar wäre, aber das Gas als Brennstoff in einem Ladegemisch nicht mehr vollständig verbrennen würde und deshalb hohe HC-Emissionen verursacht würden.
  • Gleiches wäre der Fall in etwa bei der Vorgehensweise, zur Laststeigerung bei näherungsweise konstanter Dieseleinspritzmenge im Motorleerlauf zunehmend Gas zur Verbrennungsluft zu dosieren. Anders ausgedrückt, wenn ausgehend von einem reinen Dieselbetrieb zunächst wenig Brenngas zugeführt würde und wenn in dem Fall ein Gasluftgemisch zu mager ist, kann dies zum Verlöschen einer Flamme im Brennraum führen, bevor das Brenngas im Gasbetrieb umgesetzt wurde. Als Folge einer aber nur bedingt auf den Betriebspunkt angepassten Gemischmassenbildung bei einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine sind hohe Kohlenwasserstoffemissionen (HC Emission) oder andere erhöhte Emissionen (NOx, CO, Partikel etc.) als auch schlechte Wirkungsgrade durch unverbranntes Brenngas zu erwarten. Eine Rückführung von unverbranntem Brennstoff wie in EP 2 069 627 B1 kann dieses Problem nicht lösen.
  • Da die vorgenannten Vorgehensweisen somit nicht mit Vorteil erreichbar oder wenig zielführend sind, sollten die Betriebsbereiche kleiner Last – jedenfalls bei Laststeigerung und wenn zudem Emissionsbereiche in verbesserter Weise eingehalten werden sollen – nach der Erkenntnis der Erfindung, nur bedingt oder nicht im Zündstrahlbetrieb gefahren werden.
  • Insbesondere zur Laststeigerung bei niedrigen Motorlasten sieht die Erfindung demnach vor, eine Erhöhung der Dieseleinspritzmenge im reinen Dieselbetrieb vorzunehmen. Damit treten die zuvor beschriebenen Probleme nicht auf. Hieraus resultiert die Aufgabe, einen Übergang von einer höheren Last im reinen Dieselbetrieb zur möglichst gleichen Last im Zündstrahlbetrieb zu realisieren, insbesondere ohne dass ein Drehmomentensprung oder ähnliche unstetige Betriebsweisen auftreten. Allgemeiner zeigt sich, dass ein, insbesondere im Anfahr- oder sonstigen transienten Betriebs-Bereich, der Wechsel von einem reinen Dieselbetrieb in den Gasbetrieb, d. h. hier insbesondere Zündstrahlbetrieb, problematisch sein kann. Dies gilt auch grundsätzlich für den umgekehrten Übergang vom Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, in den Dieselbetrieb. Es können Drehmomentsprünge auftreten, wenn die Umstellung vom Gas-Brennstoff auf Flüssig-Brennstoff, insbesondere Diesel-Brennstoff, – oder umgekehrt – nicht den Lasten und sonstigen Betriebsanforderungen des Motors gerecht wird.
  • Das Konzept der Erfindung nutzt mit Vorteil den Übergang zwischen einem Dieselbetrieb und einem Gasbetrieb, insbesondere in einem Bereich kleiner Motorlasten. Erfindungsgemäß wird zwischen dem Dieselbetrieb (DB) und dem Gasbetrieb (ZB) an einem durch Umschalt-Betriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umgeschaltet. Insbesondere betrifft die Umschaltung eine solche aus dem Dieselbetrieb in den Zündstrahlbetrieb und entgegengesetzt bei einem Zündstrahl-Gasmotor. Insbesondere bildet das Konzept die Basis, dass der Übergang ein gleichmäßiger ist und vorzugsweise auch bei sich verändernden Lastanforderungen und möglichst unter Vermeidung von übermäßigen Emissionen erreicht werden kann.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird die Umschaltbarkeit sowohl Diesel-(Zündstrahl-)Einspritzung als auch Gasdosierung zylinderindividuell ausgeführt. Insbesondere für eine zylinderindividuelle Gasdosierung erweist sich ein Ansaugstreckenmodell (wie beim konventionellen Gasmotor mit einer Gemischbildung vor Verdichter) als weniger notwendig; wenngleich dieses von Vorteil sein kann zur verlässlichen Angabe von Zustandsparametern eines Ladefluids in der Ansaugstrecke
  • Die Aufgabe betreffend die Vorrichtung wird mit der Erfindung gelöst durch eine Regelung für eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 19.
  • Das Konzept der Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung auch auf eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 21. Insbesondere kann eine Brennkraftmaschine eine Ansaugstrecke und einen Motor mit einer Anzahl von Zylindern aufweisen. Insbesondere soweit keine zylinderindividuelle Gaszumischung vorgesehen ist könnte die Ansaugstrecke ein Gasmischer aufweisen. Für einen Dieselbetrieb und/oder eine Bereitstellung eines Zündstrahls hat sich insbesondere ein Einspritzsystem, das vorteilhaft als ein Common-Rail-Einspritzsystem ausgebildet ist, als vorteilhaft erwiesen.
  • Weiter weist die Brennkraftmaschine bevorzugt eine Aufladung mit einem Lade-Wärmetauscher und mit einer Bypass-Strecke zur Umgehung der Aufladung auf, wobei die Aufladung einen Verdichter hat. Insbesondere kann weiter eine Bypass-Strecke der Ansaugstrecke als Teil eines Ansaugsystems vorgesehen sein zur Umgehung der Aufladung. Je nach Dimensionierung der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere auf Basis eines Diesel-Großmotors, kann eine Aufladung ein- oder zweistufig, vorzugsweise mit einer Abgasrückführung versehen sein. Entsprechend kann der Verdichter als ein ein- oder zweistufiger Verdichter, insbesondere im Rahmen eines Turboladers ausgelegt sein.
  • Diese und andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das Konzept der Erfindung im Rahmen der Weiterbildungen und unter Angabe weiterer Vorteile zu realisieren.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass ein vorteilhafter transienter Betrieb einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere beim Umschalten zwischen Gasbetrieb und Dieselbetrieb, möglichst unter Berücksichtigung eines Zustandsdrucks des Ladegemisches in der Ansaugstrecke, insbesondere unter Berücksichtigung einer Androsselung des Ladegemisches, also der Ladeluft bzw. des Brennstoffgemisches, erfolgen sollte. Die Weiterbildung hat erkannt, dass es dazu erforderlich sein kann, einen Umschaltbetriebsparameter wenigstens in Form eines Zustandsdrucks des Ladegemisches in der Ansaugstrecke vorzugeben. Die Weiterbildung hat auch erkannt, dass es grundsätzlich möglich ist, den Umschaltbereich anhand eines Zustandsdrucks des Ladegemisches in der Ansaugstrecke, insbesondere eines Receiverdrucks unmittelbar vor einem Zylinder des Motors, festzulegen, insbesondere vorzubestimmen. Es zeigt sich, dass ein Wechsel der Betriebsarten, d. h. ein Wechsel zwischen Gasbetrieb und Dieselbetrieb bzw. allgemein zwischen Gasbetrieb und Flüssigbetrieb der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, gemäß dem Konzept der Weiterbildung in Abhängigkeit eines Zustandsdrucks des Ladegemisches in der Ansaugstrecke, insbesondere des Ladedrucks und/oder des Receiverdrucks erfolgt.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass wenigstens einer der Umschalt-Betriebsparameter ein Zustandsdruck des Ladegemisches in der Ansaugstrecke vor einem Zylinder des Motors ist, insbesondere ein SOLL-Wert eines Zustandsdrucks des Ladegemisches ist. Gegebenenfalls kann auch IST-Wert eines Zustandsdrucks des Ladegemisches genutzt werden. Ggfs. kann auch ein gemittelter IST – oder SOLL-Wert genutzt werden. In bestimmten Fällen kann es sich auch als angemessen erweisen, einen virtuellen Wert eines Zustandsdrucks des Ladegemisches zu nutzen. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann der Wert des Zustandsdrucks ein Minimal-Wert des Zustandsdrucks in einem bestimmten Zeitraum oder anderweitig bestimmt sein.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen Umschaltbereich abhängig von einem Zustandsdruck vor einem Zylinder des Motors zu gestalten, insbesondere von einem Ladedruck (in der Zeichnung p3) und/oder einem Receiverdruck (in der Zeichnung p5), entsprechend insbesondere einem SOLL-Wert derselben. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen Umschaltbereich abhängig von einem Zustandsdruck unmittelbar vor einem Zylinder des Motors zu gestalten, insbesondere abhängig von einem Receiverdruck, insbesondere einem SOLL-Wert des Receiverdrucks, insbesondere einem Minimalwert des Receiverdrucks.
  • Es kann sich auch als angemessen erweisen, dass der Zustandsdruck oder sonstige Umschalt-Betriebsparameter virtuell bestimmt werden, beispielsweise simuliert und/oder gerechnet werden; insbesondere in Echtzeit und/oder simultan für einen ersten und einen zweiten Betriebszustand. Im Rahmen einer besonders bevorzugten ersten Variante einer Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der erste Betriebszustand ein Dieselbetrieb mit Diesel ist. Im Rahmen einer besonders bevorzugten zweiten Variante einer Weiterbildung kann der zweite Betriebszustand ein Gasbetrieb mit Gas als Brennstoff, insbesondere im Zündstrahlbetrieb, sein. Vorteilhaft sollte im Dieselbetrieb – gemäß einer bevorzugten Weiterbildung also primär bei kleinen Lasten – bereits eine Druck- oder sonstige Betriebsparameterberechnung, insbesondere eine SOLL-Druckberechnung für eine Zustandsdruck vor einem Zylinder beim Zündstrahlbetrieb parallel mitlaufen mit einer Druck- oder sonstigen Betriebsparamterberechnung im Dieselbetrieb. Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass wenn der für den Zündstrahlbetrieb notwendige (SOLL-)Druck den aktuellen (IST-Druck)(insbesondere ohne Androsselung der Ansaugluft im Dieselbetrieb) oder einen als Minimum vorgegebenen Druck erreicht hat (insbesondere mit Androsselung im Dieselbetrieb), vom Dieselbetrieb in den Zündstrahlbetrieb oder sonstigen Gasbetrieb umgeschaltet wird. Analog kann dies für die umgekehrte Richtung gelten.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen zusätzlich zur Bestimmung eines Umschaltbetriebsparameters, in Form eines Zustandsdrucks der Ansaugstrecke, Drosseln und insbesondere Aktuatoren derselben, zur Beeinflussung des Zustandsdrucks wie beispielsweise eine Drossel-Klappe, ein Drossel-Ventil oder andere Drossel-Organe vorzusehen. Unter einem Drossel-Organ der Ansaugstrecke wird vorliegend jedes Mittel zur Druckreduzierung angesehen, dazu kann ggf. neben einer Motor-Drossel auch eine Verdichter-Bypass-Drossel gehören. Insbesondere kann als Motor-Drossel auch ein Ventil, eine Klappe oder eine Drossel oder auch eine variable Turbinengeometrie eines Verdichters sein. Ein Anstellwinkel α zwischen vollständig geöffneter und vollständig geschlossener Stellung wird hier allgemein genutzt, um eine Drosselstellung zu beschreiben; es können auch mehrere Drossel-Organe der vorgenannten Art in Kombination eingesetzt werden. Insbesondere kann eine Motor-Drossel stromaufwärts vor dem Receivervolumen und/oder eine Verdichterbypass-Drossel in der Bypass-Strecke vorgesehen sein. Es kann, insbesondere je nach Maßgabe eines SOLL- und/oder IST-Zustandsdrucks der Ansaugstrecke eine Androsselung der Ansaugstrecke, insbesondere zur Androsselung des Motors und/oder der Bypass-Strecke, vorgenommen werden.
  • Ein optionales Androsseln im Dieselbetrieb würde vorteilhaft erst beim Erreichen des Minimaldrucks erfolgen, um keine dauerhaften Verbrauchsnachteile im Dieselbetrieb zu haben, da ein Androsseln in der Regel auch irgendeinen Verbrauchsnachteil mit sich bringt. Vornehmliches Ziel des optionalen Androsselns wäre damit insbesondere die Vergrößerung des Betriebskennfeldbereichs, in dem ein Zündstrahlbetrieb möglich wäre. Es zeigt sich außerdem, dass insbesondere eine Androsselung im Dieselbetrieb vor einem Umschaltvorgang zu einem vergleichsweise glatten Umschaltvorgang ohne Drehmomentsprung und/oder unter verminderter der HC-Emission führen kann. Dazu wird ein Drossel-Organ, insbesondere der vorgenannten Art, gemäß einer Weiterbildung im Dieselbetrieb in Richtung der Schließstellung bewegt, was vor einem Umschaltvorgang zur Verminderung des Zustandsdrucks führt, insbesondere wenn von Dieselbetrieb auf einen Zündstrahlbetrieb umgeschaltet werden soll. Dazu hat sich die Verminderung des Receiverdrucks und/oder Aufladedrucks bewährt. Generell kann die Androsselung im Dieselbetrieb auch nur auf den Umschaltvorgang für den Wechsel in den Gasbetrieb beschränkt sein. Grundsätzlich kann auch eine Verminderung eines Verdichtungsdrucks (in der Zeichnung p2) nach dem Verdichter und/oder eines Ansaugdrucks (in der Zeichnung p1) vor dem Verdichter genutzt werden. Nach dem Umschaltvorgang, bevorzugt vom Diesel- in den Zündstrahlbetrieb, übernimmt das Drosselorgan vorteilhaft einen Teil der Lastregelung des Motors Beispielsweise kann nach dem Umschaltvorgang das Drossel-Organ weiter geöffnet werden.
  • Im Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein erster Umschaltpunkt vom Dieselbetrieb zum Gasbetrieb ein anderer Wert ist als ein zweiter Umschaltpunkt von einem Gasbetrieb zum Dieselbetrieb. Anders ausgedrückt lässt sich mittels des Umschaltpunktes, insbesondere unter Definition zweier Zustandsdrücke, gemäß dem Konzept eine Hysterese für den Umschaltbereich definieren. Dies führt zu einem vergleichsweise weichen Umschaltvermögen der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, bei dem Drehmomentsprünge in verbesserter Weise vermieden sind. Insbesondere hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, einen Umschaltvorgang zwischen Dieselbetrieb (DB) und Zündstrahlbetrieb (ZS) (allgemein Gasbetrieb (ZB)) mit einer Hysterese zu versehen.
  • Vorteilhaft liegt der erste Umschaltpunkt vom Dieselbetrieb zum Gasbetrieb mit einem höheren Wert oberhalb eines Wertes für den zweiten Umschaltpunkt von einem Gasbetrieb zum Dieselbetrieb. Es zeigt sich, dass es grundsätzlich vorteilhaft ist, einen ersten Umschaltpunkt vom Dieselbetrieb zum Gasbetrieb bei angedrosseltem Motor, insbesondere mittels einer Motor-Drossel, und/oder bei angedrosselter Ansaugstrecke, insbesondere mittels einer Verdichter-Bypass-Drossel und/oder Ansaugdrossel, vorzunehmen. Vorzugsweise kann dazu eine dem Receivervolumen direkt strömungsaufwärts vorgeordnete Motor-Drossel in Richtung einer Schließstellung bewegt werden vor dem Umschalten.
  • Insbesondere können unterschiedliche Umschaltpunkte als Grenzen des Umschaltbereichs, wenigstens mittels Bestimmung des Zustandsdrucks der Ansaugstrecke zur Umschaltung, vorgegeben werden. Es zeigt sich mit Vorteil, dass um eine Umschalt-Hysterese darzustellen, der Druck vor einem Zylinder für eine Rückschaltung vom Zündstrahlbetrieb (ZB) in den Dieselbetrieb (DB), niedriger sein sollte, als bei der umgekehrten Umschaltung. Anders ausgedrückt kann für eine Umschaltung vom Dieselbetrieb in den Zündstrahlbetrieb ein höherer Zustandsdruck der Ansaugstrecke vorgegeben werden als beim Umschalten vom Zündstrahlbetrieb ((ZS) (allgemein Gasbetrieb (ZB)) in den Dieselbetrieb (DB).
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten konkreten Ausführung dieser Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein Umschaltbetriebsparameter eines Zustandsdrucks der Ansaugstrecke umgeschaltet wird unter der Bedingung, dass der Zustandsdruck des Dieselbetriebs gleich oder oberhalb des Zustandsdrucks, insbesondere SOLL-Zustandsdrucks, des Gasbetriebs liegt. Vorzugsweise besteht eine vorteilhafte Bedingung darin, dass ein virtuell bestimmter Wert und/oder IST-Wert des Zustandsdrucks im Dieselbetrieb gleich oder oberhalb eines virtuell bestimmten und/oder SOLL-Wert des Zustandsdrucks des Gasbetriebs liegt.
  • Insbesondere erfolgt ein Wechsel der Betriebsart vorteilhaft bei Überschreiten eines Sollwerts für den Druck vor Zylinder beim Übergang vom Diesel- zum Zündstrahlbetrieb, bzw. beim Unterschreiten eines Sollwerts für den Druck vor Zylinder beim Übergang vom Zündstrahl- zum Dieselbetrieb. Vorteilhaft kann eine Verschiebung der Umschaltschwellen zum Wechsel in den Zündstrahlbetrieb hin zu niedrigeren Lasten erreicht werden durch eine zumindest kurzzeitige Androsselung des Drucks vor Zylinder im Dieselbetrieb. Ein Umschalten der Betriebsart von Diesel- auf Zündstrahlbetrieb erfolgt insbesondere wenn der Solldruck für den Zündstrahlbetrieb dem aktuellen Ladeluftdruck vor Zylinder entspricht.
  • Insgesamt führen einzelne solcher Maßnahmen allein oder in Kombination zum Wechsel der Betriebsart ohne nennenswerten Drehmomentsprung. Vorteilhaft zeigt sich, dass damit Drehmomentsprünge vergleichsweise gut zu vermeiden sind. Insbesondere zeigt sich, dass mittels dieser oder ähnlicher Maßgaben die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine von einem angedrosselten IST-Zustand des Dieselbetriebs auf einen anzusteuernden SOLL-Zustand des Gasbetriebs hingesteuert und/oder hingeregelt werden kann; insbesondere zusätzlich aufgrund der gemäß dieser Weiterbildung formulierten Bedingung für einen Umschaltbereich. Grundsätzlich kann durch die Vorgabe eines Grenzwerts für eine Differenz zwischen IST-Wert und SOLL-Wert eines Zustandsdrucks eine Hysterese definiert werden für den Umschaltbereich, vorzugsweise je nach Umschaltrichtung für den Zündstrahlbetrieb beim Umschalten in den Zündstrahlbetrieb bzw. für den Dieselbetrieb beim Umschalten in den Dieselbetrieb.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, der Anzahl von Zylindern strömungsaufwärts vor den Zylindern ein Receivervolumen zuzuordnen, das beispielsweise vor allem das Volumen eines Krümmers oder einer Mischstrecke oder dergleichen nach einer Motor-Drossel berücksichtigen kann.
  • Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine mit einer Aufladung in der Ansaugstrecke eines Ansaugsystems zu versehen, insbesondere mit einer Aufladung umfassend ein Ladewärmetauscher. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Ladewärmetauscher in der Ansaugstrecke ein Wärmetauschervolumen zuzuordnen, das beispielsweise vor allem das Volumen des Ladewärmetauscher oder weitere Volumina der Ansaugstrecke vor einer Motor-Drossel berücksichtigen kann.
  • Besonders vorteilhaft ist der Zustandsdruck vor einem Zylinder des Motors bestimmt, vorzugsweise als ein Receiverdruck in einem Receivervolumen. Unter einem Receivervolumen ist allgemein jede Art eines Volumens zu verstehen, das dem Zylinder in strömungsaufwärtiger Richtung vorgeordnet und einer Aufladung und/oder einer Bypass-Strecke in strömungsabwärtiger Richtung, insbesondere einer Motor-Drossel, nachgeordnet ist. Beispielsweise kann ein Receivervolumen das Volumen eines Krümmers oder einer sonstigen Bauraumerweiterung der Aufladestrecke sein. Insbesondere ist unter einem Receivervolumen ein Volumen zu verstehen, das über übliche Volumina einer Aufladestrecke hinausgeht; es zeigt sich im Rahmen der Weiterbildung, dass die Vorgabe des Receiverdrucks im Receivervolumen besonders signifikant zur verlässlichen Regelung der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine ist, weil mit zunehmender Größe eines Receivervolumens eine zunehmende Unsicherheit im Zustand des Brenngasgemisches verknüpft ist. Eine Regelung auf den Receiverdruck im Receivervolumen beseitigt somit Unwägbarkeiten, die bei stationären Annahmen zu einer Aufladestrecke bestehen.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass für jeden Zylinder des Motors individuell zwischen dem Dieselbetrieb und dem Gasbetrieb an einem durch Umschaltbetriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umgeschaltet wird. Die Weiterbildung geht von der Erkenntnis aus, dass eine Umschaltung insbesondere in einem Beginn-Bereich eines Arbeitsspiels eines Zylinders vorteilhaft ist; insofern eine individuelle Umschaltung des gesamten Motors dem sequenziellen Ablauf der Beginn-Bereiche der Arbeitsspiele der Anzahl der Zylinder zu folgen hat. Insbesondere kann zylinderindividuell von einem Arbeitsspiel zum nächsten und zu Beginn eines jeweiligen Arbeitszyklus je Zylinder der Reihe nach (in Zündfolge) umgeschaltet werden.
  • Ein Umschaltbereich ist nicht notwendigerweise auf einen ein-dimensionalen Bereich oder einen einzelnen Punkt eines Zustandsdrucks der Ansaugstrecke beschränkt, sondern kann vielmehr ein Kennfeld von variablen und/oder festen Umschaltpunkten aufweisen. Unter einem variablen und festen Umschaltbetriebsparameter ist beispielsweise ein SOLL-Wert desselben zu verstehen, der variabel wählbar und dann fest vorgegeben ist.
  • Beispielsweise können die variabel und/oder festen Umschaltpunkte des Umschaltbereichs festgelegt sein durch variabel und/oder feste Umschaltbetriebsparameter, umfassend wenigstens einen Zustandsdruck oder vorteilhaft, insbesondere zur Bildung eines Hysterese-Bereichs, einen Zustandsdruckbereich. Weitere Umschaltbetriebsparameter können vorteilhaft ausgewählt sein aus der Gruppe von Betriebsparametern aufweisend: Motordrehzahl, maximales Verbrennungsluftverhältnis, Anteil einer Flüssigbrennstoff-, insbesondere Dieselbrennstoffmasse an der Gesamtbrennstoffmasse im Zündstrahlbetrieb, ein mindestens erforderlicher bzw. sinnvoller Zustandsdruck der Ansaugstrecke im Dieselbetrieb, insbesondere des Receiverdrucks im Receivervolumen.
  • Grundsätzlich zeigt sich, dass eine Vielzahl dieser Umschaltbetriebsparameter, insbesondere der Zustandsdruck des Ladegemisches in der Ansaugstrecke gemessen werden kann. Im Rahmen einer Weiterbildung kann ein Zustandsdruck auch als Grundlage für eine komplex gebildete Zustandsdruckgröße dienen; dies kann beispielsweise ein erster Zustandsdruck in Form eines SOLL-Zustandsdrucks sein kann und/oder ein zweiter Zustandsdruck in Form eines IST-Zustandsdrucks.
  • Insbesondere kann eine Zustandsdruckgröße als Kombination des ersten und zweiten Zustandsdrucks ggf. auch unter Berücksichtigung weiterer Zustandsdrücke der Ansaugstrecke bzw. des Ansaugsystems gebildet sein, beispielsweise eine Kombination aus einem Receiverdruck und einem Ladedruck (in der Zeichnung p5 und p3).
  • Insbesondere kann ein Umschaltbetriebsparameter auf Grundlage einer Differenz des ersten und zweiten Zustandsdrucks der Ansaugstrecke gebildet sein, insbesondere eine Differenz eines SOLL- und IST-Werts des gleichen Zustandsdruckes und/oder eine Differenz eines Zustandsdrucks vor und nach einem Drossel-Organ. Beispielsweise kann die Differenz eines Zustandsdruckes vor und nach einer Motor-Drossel, insbesondere Receiverdruck und Ladedruck (in der Zeichnung p5 und p3) als erster und zweiter Zustandsdruck berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Differenz eines Zustandsdruckes vor und nach einer Verdichter-Bypass-Drossel, insbesondere Ansaugdruck und Ladedruck (in der Zeichnung p1 und p3), als erster und zweiter Zustandsdruck berücksichtigt werden. Mit solcherweise oder ähnlich komplex gebildeten Zustandsdruckgrößen kann sich eine Regelgüte einer Regelung erheblich verbessern lassen. Auch lässt sich eine Regelung flexibler auslegen, indem beispielsweise über eine Differenz des ersten und zweiten Zustandsdrucks eines SOLL- und IST-Werts eine Hysterese für den Umschaltbereich definiert wird.
  • Unter anderem auch vor diesem Hintergrund hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der Zustandsdruck virtuell bestimmt wird, beispielsweise simuliert und/oder gerechnet wird. Dazu kann ein geeignetes Rechenmodell des Ladesystems, insbesondere umfassend die Ansaugstrecke, zugrunde gelegt werden. Es hat sich im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung herausgestellt, dass das Rechenmodell wenigstens zwei Rechenvolumina umfassen sollte, welche die größten Volumenbereiche der Ladestrecke ausmachen. Dies betrifft insbesondere das Rechenvolumen eines Receivervolumens wie beispielsweise eines Krümmers am Motor und/oder das Rechenvolumen eines Ladewärmeetauschers. Unter Berücksichtigung dieser vergleichsweise großen Volumen beseitigt können sich dynamisch und jenseits des stationären Bereichs einstellende Gasgemischzustände in einem Receivervolumen und/oder Ladewärmetauschervolumen berücksichtigt werden.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten ersten Variante einer Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der erste Betriebszustand ein reiner Dieselbetrieb nur mit Diesel ist. Insbesondere kann ein virtuell bestimmter Betriebsparameter des ersten Betriebszustandes in einem für den ersten Betriebszustand vorgesehenen Steuerungsmodus mittels einer dem reinen Dieselbetrieb zugeordneten Kennfeldanordnung ermittelt sein. Dies betrifft insbesondere einen virtuell bestimmten Zustandsdruck, sei es als SOLL- oder IST-Zustandsdruck, insbesondere im Receivervolumen (p5). Dies betrifft ggfs. auch virtuell bestimmte andere Betriebsparameter wie Temperatur und Ausdehnungsvolumen (z. B. eine dem Receiverdruck p5 zugeordnete Temperatur T5 im Recievervolumen V5). Dies betrifft ggf. auch entsprechende Größen im Ladewärmetauschervolumen (z. B. eine dem Ladedruck p3 zugeordnete Temperatur T3 im Ladewärmetauschervolumen V3).
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten zweiten Variante einer Weiterbildung kann der zweite Betriebszustand ein reiner Gasbetrieb mit Gas als Brennstoff sein. Insbesondere ist unter einem reinen Gasbetrieb auch ein Zündstrahlbetrieb nach dem Diesel-Verfahren mit externer Gemischbildung eines Gasluftgemisches zu einem Dieselzündstrahl zu verstehen. Vorzugsweise kann jenseits des realen Betriebszustandes ein virtuell bestimmter Betriebsparameter des zweiten Betriebszustandes ermittelt sein, d. h. simuliert und/oder gerechnet sein. Vorzugsweise ist der Betriebsparameter in einem für den zweiten Betriebszustand vorgesehenen Steuerungsmodus mittels einer dem reinen Gasbetrieb zugeordneten Kennfeldanordnung ermittelt. Insbesondere kann für den reinen Gasbetrieb ein Gaszustand des Receivervolumens und/oder des Ladewärmetauschervolumens (p5, T5, V5 bzw. p3, T3, V3) ermittelt sein.
  • Die vorgenannte erste und/oder zweite Variante kann die (ggf. aufwendige oder unmögliche bzw. womöglich unsichere) Messung eines Betriebsparameters, insbesondere eines Zustandsdrucks in der Ansaugstrecke, insbesondere Receivervolumen und/oder Ladewärmetauschervolumen, entbehrlich machen. Es kann auch die sachgerechte Ermittlung und Verwendung eines SOLL- und/oder IST-Wertes eines Betriebsparameters ermöglicht sein, insbesondere eines Zustandsdrucks zusätzlich oder alternativ zu einem gemessenen Wert.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, den Gasbetrieb und den Dieselbetrieb parallel und/oder in Echtzeit neben dem realen Betrieb der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine virtuell zu bestimmen, insbesondere zu rechnen und/oder auf Grundlage des Rechenmodels der Ansaugstrecke zu simulieren. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere im Umschaltbereich ein vorhersehbarer Zustand der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, z. B. als SOLL-Wert eines Betriebsparameters, insbesondere eines Zustandsdruckes, im reinen Dieselbetrieb als auch im reinen Gasbetrieb parallel in Echtzeit zur Verfügung stehen und abgeglichen werden können. So ist es möglich, einen Umschaltpunkt zwischen Gasbetrieb und Dieselbetrieb, d. h. vom Dieselbetrieb in den Gasbetrieb und/oder vom Gasbetrieb in den Dieselbetrieb, vorteilhaft zu gestalten, insbesondere unter Vermeidung von übermäßigen Emissionen und unter Vermeidung von Drehmomentsprüngen. Das Konzept der Weiterbildung einer parallelen und/oder in Echtzeit vorgenommen Bestimmung jedenfalls von wichtigen Zustandsgrößen des Gasbetriebs und des Dieselbetrieb, wie wenigstens eines Zustandsdruckes führt zu einer vergleichsweise guten Kenntnis der Betriebszustände aufgrund einer virtuellen Bestimmung und deswegen kann ein vorteilhafter Umschaltpunkt vergleichsweise gut vorgegeben werden.
  • Insbesondere zeigt sich, dass das im Rahmen einer vorgenannten Weiterbildung diskutierte Rechenmodell mit einem Rechenvolumen des Receivervolumens und/oder des Ladewärmetauschers vorteilhaft genutzt werden kann, um verlässliche Vorhersagen der virtuellen Betriebszustände einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine im reinen Dieselbetrieb bzw. im reinen Gasbetrieb zu ermöglichen.
  • Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Betriebszustand wenigstens eines ersten, insbesondere virtuell bestimmten, Betriebsparameter des ersten Betriebszustandes umfasst und/oder der zweite Betriebszustand wenigstens einen zweiten, insbesondere virtuell bestimmten Betriebsparameter des zweiten Betriebszustandes umfasst. Insbesondere ist der erste und/oder zweite Betriebsparameter ein Zustandsdruck der Ansaugstrecke, insbesondere ein Zustandsdruck unmittelbar vor einem Zylinder des Motors, insbesondere ein Receiverdruck im Receivervolumen des Motors. Vorteilhaft bestehen der erste und der zweite Betriebsparameter, insbesondere der erste und zweite Zustandsdruck des ersten und zweiten Betriebszustandes, parallel und/oder in Echtzeit zur Verfügung.
  • Vorzugsweise mit der vorgenannten Weiterbildung ist es möglich, dass an einem Umschaltbetriebsparameter eines Zustandsdrucks der Ansaugstrecke umgeschaltet wird, derart, dass ein Verbrennungsluftverhältnis (hier LAMBDA_GAS-Wert) des Gasluftgemisches unter einem Schwellwert, z. B. unter 2,5 insbesondere unter 2,0, liegt. Dies hat den Vorteil, dass auch im Umschaltbereich übermäßige HC-Emissionen vermieden werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; im Einzelnen zeigen die Zeichnungen in:
  • Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
  • 1 ein Schema einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine mit einer Ansaugstrecke mit einer Aufladung in Form eines Turboladers und mit einem Ladewärmetauscher mit einem Wärmetauschervolumen sowie mit einem Motor mit einer Anzahl von Zylindern und mit einer zylinderindividuellen Gasdosierung für Brenngas BG und mit einem Common-Rail-Einspritzsystems, wobei die Zylinder an einem Receivervolumen angeschlossen sind und wobei die Aufladung durch eine Bypass-Strecke umgangen werden kann – die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine ist als Gas-Diesel-Brennkraftmaschine ausgelegt und ist im reinen Dieselbetrieb als auch im Mischbetrieb oder im reinen Gasbetrieb als Zündstrahlbetrieb unter Einspritzung eines Zündgemisches in Form von Diesel betreibbar;
  • 2 in einem Diagramm für Motordrehzahl und Motordrehmoment exemplarisch eingetragene Betriebszustandsbereiche eines Dieselbetriebs (DB) und eines Gasbetriebs (ZB), insbesondere Zündstrahlbetriebs (ZS), wobei der Zündstrahlbetrieb vorliegend für einen LAMBDA-GAS-Wert im Bereich zwischen 1,5 .. 2 und der Dieselbetrieb für einen LAMBDA-Dieselwert im Bereich zwischen 3 .. 7 stattfindet; die Werte in Klammern entsprechen alternativen Betriebsweisen (d. h. Diesel statt Gas im oberen Bereich und Gas statt Diesel im unteren Bereich);
  • 3 in Ansicht (A) eine schematisierte und im Rahmen eines Moduls 200 für eine Regelung realisierbare Bedingungsabfrage beim Übergang zwischen Dieselbetrieb und Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, (DB, ZB) = (0,1), wobei es ich als vorteilhaft erweist, den Dieselbetrieb anzudrosseln, um dann einen Umschaltvorgang einzuleiten, und
    • – in Ansicht (B) eine bevorzugte Bedingung für den Übergang vom Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, auf den Dieselbetrieb gezeigt ist, und
    • – in Ansicht (C) eine allgemeine Bedingung für eine Hysterese gezeigt ist, die auch beim Übergang vom Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, in den Dieselbetrieb vorteilhaft gilt;
  • 4 oben, einen transienten Verlauf eines Motormoments Md_SOLL als SOLL-Wert über die Zeit sowie den dazugehörigen Receiverdruck p5 im Dieselbetrieb (DB) für das Receivervolumen 81,
    • – in Ansicht (A) ohne Androsselung des Motors, und
    • – in Ansicht (B) mit Androsselung des Motors im Übergangsbereich t des Motormoments; es zeigt sich, dass der Lastübergang unter Senkung des Receiverdrucks bei Androsselung des Motors zu einem früheren Zeitpunkt erfolgt als ohne Androsselung des Motors;
  • 5 eine Schemadarstellung einer Struktur für einen Reglerteil 300 eines Reglers für den Dieselbetrieb;
  • 6 eine Schemadarstellung einer Struktur für einen Reglerteil 400 eines Reglers für den Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb;
  • 7 ein Modul 420 für den Reglerteil 400 eines Reglers für den Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, (A) sowie Möglichkeiten einer Reglerstruktur für einen Übergang vom Gasbetrieb, insbesondere Zündstrahlbetrieb, in den Dieselbetrieb zur Umsetzung eines Androsselvorgangs mittels Verdichter-Bypass und/oder Turbinen-Bypass (VBP, TBP) und entsprechender Bypass-Klappenstellung αVBP oder Drosselklappenstellung αDK.
  • 1 zeigt eine auch als Dual-Fuel-Brennkraftmaschine 100 bezeichnete Mehrbrennstoff-Brennkraftmaschine mit einem Motor 10, einem Einspritzsystem 20 sowie einem Ansaugsystem mit einer verzweigten Ansaugstrecke 30. In der Ansaugstrecke ist u. a. zur Bildung einer Aufladung, ein Turbolader 50 und ein Ladewärmetauscher 60, hier in Form eines Ladeluftkühlers, sowie ein Bypass 70 angeordnet.
  • Der Motor ist vorliegend mit einer Anzahl von sechzehn Zylindern als V-Motor mit acht Zylindern Ai, i = 1..8 auf einer A-Seite und acht Zylindern Bi, i = 1..8 auf einer B-Seite ausgeführt; diese Art einer Zylinderanordnung und Anzahl ist vorliegend lediglich beispielhaft dargestellt sind. Insbesondere für großmotorige Anwendungen eignen sich auch Auslegungen des Motors mit zehn, zwölf, zwanzig, vierundzwanzig oder achtundzwanzig Zylindern oder einer anderen Anzahl von Zylindern. Der Motor ist mit einer zylinderindividuellen Gasdosierung 40 für Brenngas BG versehen.
  • Das Einspritzsystem 20 ist vorliegend als Common-Rail-System mit einem Common-Rail 21 gebildet, von dem eine Anzahl von Einspritzleitungen 22 – jeweils mit Injektor 23 und einem dem Injektor vorgeordneten Einzelspeicher 24 – zu je einem Zylinder Ai, Bi, i = 1..8 des Motor 10 abzweigen. Das Einspritzsystem 20 ist ausgebildet, flüssigen Brennstoff wie Diesel oder auch einen anderen verflüssigten oder flüssigen Brennstoff zu portionieren, um diesen in einem Dieselbetrieb als Flüssigbrennstoff oder in einem Gas- bzw. Zündstrahl-Betrieb als Zündstrahl jeweils zu Beginn eines Arbeitsspiels eines Zylinders Ai, Bi einzuspritzen; dies bei sehr hohen Einspritzdrücken.
  • Am einlassseitigen Ende des Ansaugsystems der Ansaugstrecke 30 wird Ladeluft LL aus der Umgebung angesaugt. Das Ladefluid oder Gemisch (im Gasbetrieb mit zentraler Gaszumischung über einen Gasmischer auch als Brenngas-Luft-Gemisch zu bezeichnen) – im folgenden kurz Gemisch G – mit Massendurchsatz m(')_G wird mit dem Ansaugdruck p1 und bei einer Ansaugtemperatur T1, die im wesentlichen der Umgebungstemperatur entspricht, über eine Verdichterstrecke 32 einem Verdichter 51 des Turboladers 50 zugeführt und dort verdichtet auf einen Verdichtungsdruck p2 bei einer Verdichtungstemperatur T2. Der Verdichter 51 wird von einer Turbine 52 angetrieben und sitzt mit dieser auf einer gemeinsamen Laderachse 53; die Turbine 52 des Abgasstrangs 90 wiederum wird durch das den Motor 10 verlassende Abgas AG im Abgasstrang 90 angetrieben. Der in Folge der Verdichtung auf die Verdichtungstemperatur T2 aufgeheizte Massenfluss m(')_G des Gemisches G wird einer Kühlstrecke 31 der Ansaugstrecke 30 zugeführt und dort in einem Ladewärmetauscher 60 über eine Kühlerstruktur 61 geleitet; in dem hier symbolisch dargestellten Wärmetauschervolumen 62 findet ein Wärmetausch mit einem Kühlmedium in der Kühlerstruktur 61 statt, sodass das Gemisch G gekühlt wird. Das Brenngasgemisch verlässt das Wärmetauschervolumen der Größe V3 in abgekühlter Form bei einer Ladetemperatur T3 und einem Ladedruck p3 in Richtung einer Ladestrecke 33 zur Zuführung des Gemisches G zum Motor 10.
  • In einem Ansaugstreckenmodell kann der Zustand des Gemisches G vor dem Verdichter 51 vergleichsweise allgemein mittels der Zustandsgrößen für Druck und Temperatur angegeben, hier Ansaugtemperatur T1 und Ansaugdruck p1 vor dem Verdichter 51, bzw. nach dem Verdichter 51 bei erhöhtem Verdichtungsdruck p2 und erhöhter Verdichtungstemperatur T2 mit den Zustandsgrößen p2, T2 nach dem Verdichter 51, mittels einem geeigneten Verdichtermodell beschrieben werden; dies etwa nach einer Gaszustandsgleichung, wie z. B. für eine ideales oder reales Gas. Den folgenden Komponenten des Wärmetauschers 60 und des Receivers 80, wie etwa einem Krümmer und/oder einer Sammelstrecke zugeordnet, kommt als Großvolumina der Ansaugstrecke 30 nach dem Konzept der Erfindung besondere Bedeutung zu, sodass diesen und dem weiterem Raum der Ansaugstrecke zur Modellierung der weiteren Gaszustände ein Wärmetauschervolumen V3 bzw. ein Receivervolumen V5 im Ansaugstreckenmodell zugeordnet wird. Demnach nimmt das das Brenngas-Gemisch G im Wärmetauschervolumen V3 die Zustandsgrößen p3, T3 an, dies infolge der Abkühlung und einer Volumenvergrößerung bei abnehmendem Ladedruck und Ladetemperatur p3, T3.
  • Der Zustand des Gemisches G im Bypass 70 bestimmt sich grundsätzlich ebenfalls nach Maßgabe der Zustandsgrößen p1, T1 eingangs bzw. p3, T3 ausgangs des Bypass 70 oder umgekehrt im Falle einer Rückströmung durch den Bypass 90; d. h. einem Bypass-Gasgemisch G_BP in der Bypass-Strecke 71 des Bypasses 70 stellt sich in Abhängigkeit der herrschenden Druckverhältnisse und der Stellung der Verdichter-Bypass-Drossel 72 – hier gemäß dem Stellwinkel αVBP der Verdichter-Bypass-Klappe – ein. Die Bypass-Strecke 71 kann insbesondere zur Rückführung von überschüssigem Gemisch G vor den Verdichter 51 dienen, um dieses wieder verdichtet nochmals einer zur Verbrennung in den Zylindern Ai, Bi des Motors 10 zuzuführen.
  • Vor einer Zuführung des Gemisches G im Zustand p3, T3 zum Motor 10 wird dieses unter Änderung des Druckes und der Temperatur – nach Maßgabe des Receivervolumens V5 auf Receiverdruck p5 und Receivertemperatur T5 – nach Maßgabe eines über die Motor-Drossel 82 in das Receivervolumen 81 geführten Massenstroms m(')_DK in den Receiver 80 geführt. Vorliegend ist jeweils ein erstes und ein zweites Receivervolumen 81.B, 81.A einer B-Seite bzw. einer A-Seite des Motors 10 zugeordnet, d. h. diese sind strömungsaufwärtig vor den Zylindern Ai, Bi und nach der ersten und zweiten Ladestrecke 33.B, 33.A der B-Seite und A-Seite und nach dem Wärmetauschervolumen 62 angeordnet. Die Motor-Drossel 82 wird vorliegend über eine erste und eine zweite Motor-Drosselklappe 82.B, 82.A gebildet, die jeweils dem ersten und zweiten Receivervolumen 81.B, 81.A zugeordnet ist, wobei die erste und die zweite Motor-Drosselklappe 82.B, 82.A unabhängig voneinander einstellbar sind; im folgenden aber summarisch unter der Motor-Drossel 82 beschrieben werden. Das Receivervolumen 81 ist als Summe des ersten und zweiten Receivervolumens 81.A und 81.B zu verstehen. In dem Receivervolumen 81 nimmt das Gemisch G infolge der Volumenvergrößerung und abhängig von der Stellung αDK der Motor-Drosselklappen 82.A, 82.B im Volumen V5 des Receivervolumens 81 die durch p5 und T5 gekennzeichneten Gaszustände ein; dies in Abhängigkeit des B-seitigen bzw. A-seitigen Massendurchsatzes m(')_DK, B bzw. m(')_DK, A je nach Stellung der Motor-Drosselklappen 82.B und 82.A.
  • Die durch pi, Ti, i = 1,2 bzw. Vj, pj, Tj, j = 3,5 gekennzeichneten Zustände des Gasgemisches G bestimmen sich also im Wesentlichen in den Bereichen wie sie durch den Verdichter 51, das Wärmetauschervolumen 62 und das Receivervolumen 81 gegeben sind, bzw. gegen die Grenzen, die durch die Motor-Drossel 82 und die Verdichter-Bypass-Drossel 72 bzw. den Verdichter 51 gegeben sind.
  • Im Folgenden kann sich für den Receiverdruck p5 im Receivervolumen V5 bzw. für die Regelgrößen aufbauend auf dem Receiverdruck p5 – wie beispielsweise ein IST-Receiverdruck p5_IST oder ein SOLL-Receiverdruck p5_SOLL oder ein simulierter Receiverdruck p5 – eine zentrale Rolle zur Bestimmung eines Umschaltbereichs für die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine 100 ergeben; nämlich einerseits in einen Dieselbetrieb – ohne Zumischung von Gas BG über die zylinderindividuelle Gasdosierung 40 – oder aber in einen Gasbetrieb – unter Zumischung von Gas BG über die zylinderindividuelle Gasdosierung 40 und einem Zündstrahl über das Einspritzsystem 20.
  • Randbedingungen für eine Simulation der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine und zur Online-Bestimmung der virtuellen Werte von p5 und p3 im Dieselbetrieb einerseits und dem Gasbetrieb andererseits können darüberhinaus sein u. a.:
    • – die Annahme eines konstanten Brennverlaufs, d. h. ohne Berücksichtigung etwaiger Unterschiede zwischen Dieselverbrennung und Gasverbrennung im Zündstrahlbetrieb in chemischer Hinsicht,
    • – Standard-Motorreibmodell unter teilweiser Berücksichtigung des Drehzahleinflusses
    • – ohne Rückkopplung der Zylinderindividuellen Umschaltung zwischen den Betriebsmodi auf den Drehmomentverlauf bei Umschaltung. Insbesondere der letzte und die vorgenannten Punkte können jedoch in einer weiteren Iteration bzw. Näherungsstufe des Modells berücksichtigt werden.
  • Es zeigt sich, dass die Einstellung der Massenströme m(')_G für Brenngas BG und m(')_LL für Ladeluft LL über die zylinderindividuelle Gasdosierung 40 entsprechend einem Verbrennungsluftverhältnis LAMBDA_SOLL bzw. einem stöchiometrischem Luftverhältnis nicht notwendigerweise unter Voraussetzung von stationären Bedingungen entlang der der Ansaugstrecke erfolgt; im Falle einer zylinderindividuellen Gasdosierung 40 kann dennoch eine aufwendige Simulation der Ansaugstrecke entfallen – auch ein Ansaugstreckenmodell erweist sich als nicht unbedingt erforderlich; dies im Unterschied zu einer zentralen Gasdosierung mittels eines Gasmischers. Grundsätzlich können gleichwohl, z. B. zur Beschreibung der Zustände einer Ladeluft, in einem Ansaugstreckenmodell, wie anhand von 1 beschrieben, wenigstens zwei Großvolumina zur Zusammenfassung des Volumens der Ansaugstrecke angesetzt werden, nämlich das Receivervolumen 80 und das Ladewärmetauschervolumen 62. Die Ansaugstrecke 30 kann im Rahmen des Ansaugstreckenmodells auf Basis der Befüll- und Entleermethode, wie sie grundsätzlich bekannt ist, modelliert werden. Die Zustandsänderungen in den Volumina können vorliegend als quasi isotherm betrachtet werden. Dies vereinfacht das System durch Beschränkung auf Massenerhaltung gegenüber adiabater Betrachtungsweise und vereinfacht insbesondere eine simultane Rechnung der Brennkraftmaschine bzw. der Ansaugstrecke derselben in Echtzeit. Grundsätzlich kann jedoch auch eine adiabatische oder eine polytrope Betrachtungsweise oder ein gezielter Wärmeübergang bei genügender Rechenkapazität herangezogen werden, um die Zustandsänderungen in der Ansaugstrecke zu simulieren.
  • Außerdem können spezielle Annahmen für Einrichtungen der Ansaugstrecke im Rahmen von Zusatzmodellen umgesetzt werden, insbesondere dann, wenn Messwerte zur entsprechenden Einrichtung der Ansaugstrecke 30 nicht zur Verfügung stehen. Dies betrifft zum Beispiel das Zusatzmodell eines Verdichters, das die Tätigkeit des Verdichters 51 und die Zustände des Gemisches G vor dem Verdichter über Temperatur und Druck (G(p1, T1)) und nach dem Verdichter (G(p2, T2)) beschreibt.
  • 2 zeigt in einem Koordinatensystem über die Motordrehzahl nMOT und das Motordrehmoment Md zwei unterschiedliche Betriebsbereiche, nämlich einmal für den Dieselbetrieb DB und einmal für den Zündstrahlbetrieb ZB, die sich über bevorzugte Verbrennungsluftverhältnisse definieren LAMBDA. Für beide Bereiche ergeben sich die Grenzen mittels Festlegung von, insbesondere durch Abgasnormen, empfohlenen Bereichen von Verbrennungsluftverhältnissen. Dies sind durch Bereiche entsprechender LAMBDA-Werte LAMBDA_BG (Brenngas) bzw. LAMBDA_ DL (Diesel) angegeben. Im bevorzugten Dieselbetrieb DB bei Niedriglast beträgt LAMBDA-DL bevorzugt zwischen 3 .. 7 (LAMBDA-BG zwischen 1.5 und 2). Diese Werte können vorliegend vorteilhaft eingehalten werden auch bei Laständerungen, wie sie z. B. beim Übergang von Betriebspunkt A zu Betriebspunkt B oder beim Übergang von Betriebspunkt A‘ zu Betriebspunkt B‘. Bei letzterem ist auch eine Umstellung der Betriebsart, nämlich vom Dieselbetrieb DB zum Gasbetrieb ZB vorzunehmen, nämlich generell beim Übergang in einen höheren Lastbereich. Im dann bevorzugten Zündstrahlbetrieb ZB oberhalb der Niedriglast beträgt LAMBDA-BG bevorzugt zwischen 1.5 .. 2, ggfs. bis 2.5, aber nicht >3 (LAMBDA-DL zwischen 1.5 und 2).
  • Gemäß dem folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch im letzteren Fall sichergestellt, dass die Emissionen – HC-Emissionen, Partikel-Emissionen oder dergleichen (NOx, CO, CO2) – der Dual-Fuel Brennkraftmaschine 100 vergleichsweise gering sind und zudem ein Übergang der Betriebsart weitestgehend ohne Drehmomentsprünge vorgenommen werden kann. Grundsätzlich ließe sich ein Übergang zwischen Betriebspunkten A, B oder ein Übergang zwischen Betriebspunkten A‘, B‘ ansatzweise dadurch lösen, dass im Dieselbetrieb DB – insbesondere im Niederlastbereich, der regelmäßig im Anfahrbereich der Brennkraftmaschine vorliegt – der Ladeluft LL Brenngas BG in ggf. sehr kleinen Mengen zudosiert wird. Diese kleinen Mengen wären im Zündstrahlbetrieb ZS erforderlich, weil sich die eingespritzte Dieselkraftstoffmenge nicht beliebig reduzieren lässt und kleine Motorlasten eine geringe Brennstoffzufuhr hervorrufen Es zeigt sich jedoch, dass es bei einer Umsetzung dieser Art jedenfalls im Grenzbereich der LAMBDA-Wert im Dieselbetrieb LAMBDA_DL zwar etwas gesenkt werden kann, jedoch nach wie vor vergleichsweise groß ist; nämlich so groß, dass sich im Zündstrahlbetrieb ZB immer noch Luftverhältnisse bei LAMBDA-Werten im Zündstrahlbetrieb LAMBDA_BG oberhalb von 2.5 oder gar oberhalb von 3.0 einstellen. Bei derart hohen LAMBDA-Werten besteht immer noch die Gefahr, dass zudosiertes Brenngas BG zu großen Teilen unverbrannt wieder ausgestoßen wird und im Abgas AG für hohe Emissions-Werte, insbesondere für HC-Emissionen, führt. In dem Fall ergibt sich auch ein schlechter Wirkungsgrad eta_ZB der Brennkraftmaschine im Gasbetrieb. Es zeigt sich, dass ein derartiges Vorgehen zwar grundsätzlich möglich ist, jedoch nicht die primäre Lösung des eingangs genannten Problems eines Betriebsübergangs ohne Betriebsartenwechsel und erst recht keine Lösung des Problems eines Betriebsübergangs zwischen einem Diesel-Betrieb DB und Zündstrahlbetrieb ZB ist. Es zeigt sich jedoch, dass gerade bei mobilen Anwendungen der Betrieb von Dual-Fuel-Brennkraftmaschinen nachhaltig und über längere Zeiträume in der Nähe eines Niedriglastbereichs erforderlich sein kann.
  • Bei Zündstrahlmotoren besteht die Tendenz zu vergleichsweise hohen HC-Emissionen bei niedrigen Lasten durch unverbranntes Gas, u. a. aus vorgenanntem Grund einer unzureichenden Regelungsstrategie, selbst bei homogenen Luftverhältnissen. Verbrennungsluftverhältnisse liegen dabei regelmäßig oberhalb von LAMBDA_ZB = 2,5 oder gar oberhalb von LAMBDA_ZB = 3 liegen. Wünschenswert ist jedoch ein Zündstrahlbetrieb mit LAMBDA_ZB-Werten unterhalb von 2,5, jedenfalls aber LAMBDA-ZB unterhalb von 2, vorzugsweise im Bereich zwischen 1,5 und 2.
  • Grundsätzlich erweist es sich als besonders vorteilhaft im Rahmen der vorliegenden Ausführungsform, dass sowohl Brenngas als auch Diesel im Zündstrahlbetrieb für das hier beschriebene Umschaltprinzip zylinderindividuell zu definierten Zeiten eingebracht werden können. Vorzugsweise können in diesem Rahmen abgewandelte Ausführungsformen grundsätzlich auch variierte Ansätze verwirklichen.
  • Ein erster variierter Ansatz einen Betriebszustandsübergang möglichst ohne Drehmomentsprung und/oder emissionsarm zu gestalten kann grundsätzlich auch darin liegen, die Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem zu versehen, das zur Umsetzung des Zündstrahlverfahrens ausgebildet ist und außerdem in der Lage ist, eine kontinuierliche Injektion oder Mehrfachinjektion (multi-point injection, MPI) jedenfalls als Option zu einer Einfachinjektion (single-point injection, SPI) umzusetzen. Anders ausgedrückt kann vorgesehen sein, für jeden einzelnen Zylinder des Motors individuell – also beispielsweise unmittelbar stromaufwärts eines Einlassventils des Zylinders für jeden Zylinder einzeln und/oder direkt zum Zylinderraum – einen Injektor-Zugang vorzusehen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann in einem zweiten variierten Ansatz zu jedem einzelnen Zylinder jeweils mit einem Beginn eines Arbeitsspiels oder zu einer Untergruppe von Zylindern und für diese Untergruppe dann jeweils in einem Beginn-Bereich eines Arbeitsspiels eine Brennstoffinjektion zur Bildung eines Zündstrahls vorgenommen werden, beispielsweise eine Dieselinjektion oder eine sonstige Flüssigbrennstoffinjektion. Grundsätzlich kann auch eine gewisse Teilanzahl der Zylinder – beispielsweise jeweils zwei Zylinder A1, A2 bzw. A3, A4 bzw. A5, A6 oder A7, A8 – zu einer Untergruppe zusammengefasst werden und für jeweils eine Untergruppe eine Injektion vorgesehen sein anstatt für einen einzelnen Zylinder. Insbesondere kann zusätzlich oder alternativ in einem dritten variierten Ansatz für die Anzahl aller Zylinder eine Zündstrahlinjektion sequenziell erfolgen, d. h. eine zeitlich aufeinanderfolgender Ablauf von Injektionen für eine Anzahl von Zylindern einzeln nacheinander oder für eine Anzahl von Zylindergruppen nacheinander vorgenommen werden. Bevorzugt erfolgt die Sequenz von Injektionen derart, dass für jeden Zylinder jeweils zu Beginn oder in einem Beginn-Bereich eines Arbeitsspiels injiziert wird. Diese Vorgehensweise führt zu einer besseren Kontrolle des LAMBDA-Werts über einen Verbrennungszyklus des gesamten Motors bzw. eines individuellen Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders. Grundsätzlich kann zusätzlich oder alternativ eine Mehrfachinjektion pro Zylinder vorgenommen werden.
  • Insbesondere kann eine solche oder ähnliche Vorgehensweise vorteilhaft sein gegenüber einer Simultaninjektion für alle Zylinder oder gegenüber einer zentralen Injektion an einem Krümmer für alle Zylinder. Die Mehrfachinjektion erweist sich insbesondere als Direktinjektion in den Zylinderraum als sinnvoll in Kombination mit dem in 1 dargestellten Common-Rail-System eines Einspritzsystems 10. Darüberhinaus haben sich sequenzielle Multipunktinjektionen als direkte Injektion im Zylinderraum bei einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewährt.
  • Darüberhinaus wurde erkannt, dass eine Erhöhung eines Dieselanteils, beispielsweise bei einem Betriebszustandsübergang zwischen A, B und erst recht bei einem Betriebszustandsübergang zwischen A‘, B‘ nicht immer von Vorteil ist im Sinne des Konzepts einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine; eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine sollte nach einer grundsätzlichen Annahme des Konzepts eher im Zündstrahlbetrieb lastabdeckend sein, als eher nicht im Dieselbetrieb. Anders formuliert sollte ein Anteil von Dieselkraftstoff DL vergleichsweise gering gehalten werden; dies zugunsten eines Brenngasverbrauchs. Dies sollte grundsätzlich selbst bei eher dem Niedriglastbereich zugeordneten Betriebszuständen erreichbar sein; also insbesondere Betriebszuständen, die aus dem Dieselbetrieb herausführen können aber nah zu diesem benachbart sind, wie dies für die Betriebszustände B, B' in 2 der Fall ist.
  • In einem weiteren, ebenfalls grundsätzlichen Ansatz gemäß dem Konzept ist vorgesehen, bei einem Betriebszustandsübergang, der in der Nähe eines Umschaltbereichs liegt, den Motor der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine anzudrosseln. Bevorzugt wird dazu ein Drossel-Organ in einer Ansaugstrecke 30, insbesondere hier eine Motor-Drossel 82 in einer Ladestrecke 33, insbesondere eine erste und/oder zweite Motor-Drosselklappe 82.A, 82.B in einer ersten und/oder zweiten Ladestrecke 33.A, 33.B, in Richtung einer Schließstellung bewegt.
  • Dies führt, wie in 3A für das Regelmodul 200 schematisch dargestellt ist, besonders vorteilhaft zu einer Absenkung des Receiverdrucks p5_IST,DB im Receivervolumen 81, hier konkret dem ersten und/oder zweiten Receivervolumen 81.B, 81.A, während des Dieselbetriebs. Dies senkt den aktuellen Receiverdruck p5_IST,DB vorteilhaft auf einen Wert bei bzw. unterhalb einem für den Zündstrahlbetrieb günstigen Receiverdruck p5_SOLL,ZB im Receivervolumen 81 der Ansaugstrecke. Mindestens aber sollte die Bedingung erfüllt sein, dass ein angestrebter oder minimaler Receiverdruck p5_SOLL,DB oder p5_MIN,DB unterhalb eines für den Zündstrahlbetrieb günstigen Receiverdruck p5_SOLL,ZB liegt.
  • Ist diese Bedingung 201 im Regelmodul 200 erfüllt, kann anschließend eine in 3A dargestellte Hysteresebedingung 202 geprüft werden und im Schritt 203 umgeschaltet werden.
  • Konkret kann eine Hysteresebedingung 202 als Hysteresebedingung 202.1 der 3B für einen Umschaltvorgang vom Dieselbetrieb DB auf den Zündstrahlbetrieb ZB oder als Hysteresebedingung 202.1 der 3C vom Zündstrahlbetrieb ZB auf den Dieselbetrieb DB ausgeführt sein. Die Hysteresebedingung 202.1 gibt einen akzeptablen Schwellwert-Bereich k1 an, für den der tatsächliche Receiverdruck p5_IST unterhalb des für einen Zündstrahlbetrieb günstigen SOLL-Drucks eines Receiverdrucks p5_SOLL,ZB im Receivervolumen 81 liegt. Die Hysteresebedingung 202.2 gibt einen akzeptablen Schwellwert-Bereich k2 an, für den der tatsächliche Receiverdruck p5_IST unterhalb des für einen Dieselbetrieb günstigen SOLL-Drucks eines Receiverdrucks p5_SOLL,DB im Receivervolumen 81 liegt.
  • Ist die Differenz des IST-Wertes von p5_IST und SOLL-Wertes von p5_SOLL im Receivervolumen 81 unterhalb eines Schwellwertes k1 bzw. k2, kann zylinderindividuell umgeschaltet werden. So können bei erfüllter Hysteresebedingung 202.1 zylinderindividuell die Gasdüsen aktiviert werden und zusätzlich nur noch die vorgegebenen Zündstrahlenmengen eingespritzt werden. Im Schritt 203 des Reglermoduls 200 wird damit ein Umschalten der Betriebsart vom Dieselbetrieb DB (0) auf den Zündstrahlbetrieb ZB (1) veranlasst.
  • Umgekehrt kann bei erfüllter Hysteresebedingung 202.2 zylinderindividuell die Gasdüsen deaktiviert werden und die Dual-Fuel-Brennkraftmaschine 100 im Dieselbetrieb betrieben werden. Es kann somit im Schritt 203 des Reglermoduls 200 eine Rückkehr in den Dieselbetrieb DB (1) vom Zündstrahlbetrieb ZB (0) veranlasst werden, wenn die Hysteresebedingung 202.2 erfüllt ist, nämlich für den Fall, dass der Receiverdruck p5 im Receivervolumen 81 im Zündstrahlbetrieb ZB bei oder in der Nähe eines für den Dieselbetrieb DB günstigen Receiverdrucks p5 im Receivervolumen 81 ist; also wie erläutert, die Differenz zwischen p5_IST und p5_SOLL,DB unterhalb eines Schwellwertes k2 liegt.
  • In 4 ist ein zeitlicher Ablauf einer zusätzlichen Androsselung des Motors 10, vorzugsweise mit der Motor-Drossel 82, insbesondere der ersten und/oder zweiten Motor-Drosselklappe 82.A, 82.B beim Anfahren eines Übergangs vom Dieselbetrieb DB in den Zündstrahlbetrieb ZB dargestellt. 4 zeigt oben das Motormoment Md_SOLL als SOLL-Wert für Zeiten t_DB im Dieselbetrieb DB und für Zeiten t_ZB im Zündstrahlbetrieb; im Übergangsbereich einer Zeitspanne t zwischen Zeitpunkten t1 und t2 wird eine Rampe mit ansteigendem Motordrehmoment Md gefahren.
  • In 4A ist dazu der ansteigende Receiverdruck p5_SOLL,ZB im Receivervolumen 81 für den Zündstrahlbetrieb und als SOLL-Wert p5_SOLL,DB (grundsätzlich auch möglich IST-Wert p5_IST,DB) für den Dieselbetrieb während der Zeitspanne t des Umschaltzeitraums zwischen Zeitpunkten t1 und t2 gezeigt, wobei letzterer eine über die Zeit t im wesentlichen konstante Größe darstellt; grundsätzlich vorteilhaft findet bei einem vorbestimmtem p5_SOLL,DB eine Umschaltung zwischen Dieselbetrieb DB zum Zündstrahlbetrieb ZS (allgemein Gasbetrieb ZB) statt, jedoch erst bei einem vergleichsweise hohen Receiverdruck p5> und zu einem vergleichsweise späten Zeitpunkt t'+Δt. Wird der Receiverdruck p5_IST,DB im Receivervolumen 81 dagegen durch Androsselung gesenkt – hier etwa durch Vorgabe eines gesenkten SOLL-Wertes p5_SOLL,DB – fällt ein IST-Wert von p5 über die Zeit ab; dies kann zu einem Umschalten in den Zündstrahlbetrieb zu einem vergleichsweise frühen Zeitpunkt t' führen und bei bereits vergleichsweise kleinem Receiverdruck p5<. Der Bereich des Zündstrahlbetriebs ZB wie er in 2 dargestellt ist, wird damit über den Kennfeldbereich, wie er ohne Androsselung bestünde, hinaus vergrößert.
  • Es zeigt sich, dass ein Receiverdruck p5_IST im Receivervolumen 81 gesenkt werden kann, insbesondere kann p5_IST unter p5_SOLL,ZB als Schwellwert oder unter p5_SOLL,DB gesenkt werde, abhängig davon ob im ersten Fall in den Zündstrahlbetrieb ZB oder im zweiten Fall in den Dieselbetrieb DB geschaltet werden soll. In besonders bevorzugter Weise wird p5 als Umschaltbetriebsparameter genutzt, um selbst bei Umschaltvorgängen LAMBDA_SOLL,ZB-Werte des Gases, d. h. beim Gasbetrieb ZB, bzw. LAMBDA_SOLL,DB-Werte im Dieselbetrieb DB in bevorzugten Bereichen zu halten.
  • Der Einfluss von LAMBDA_SOLL,ZB auf p5_SOLL,ZB ist im Einzelnen ausgehend von 2 hinsichtlich des Gasbetriebs anhand der Reglerstruktur der 6 erläutert.
  • Zunächst ist in Bezug auf 5 vereinfacht erläutert, wie ein Regelmodul zur Vornahme eines Androsselvorgangs bei einem Drossel-Organ in der Ansaugstrecke 30 ausgehend von einem Dieselbetrieb DB erfolgen kann. 5 zeigt schematisch den Strukturaufbau eines Regelmoduls 300 für den ersten Betriebszustand eines Dieselbetriebs DB. Das Regelmodul 300 weist im Wesentlichen eine erste Regelstrecke bzw. Regeleinheit 310 zur Regelung einer Dieseleinspritzmasse m(')_DB im Dieselbetrieb auf. Eine zweite Regelstrecke bzw. Regeleinheit 320 ist zur Regelung eines Anstellwinkels einer Verdichter-Bypass-Drossel 72 und/oder einer Turbinen-Bypass-Drossel ausgebildet, hier insbesondere mit entsprechenden Stellwinkeln αTBP bzw. αVBP von Drossel-Klappen. Eine dritte Regelstrecke bzw. Regeleinheit 330 ist zur Regelung eines Stellwinkels αDK einer Motor-Drosselklappe DK ausgebildet; letztere dient insbesondere zur Umsetzung einer Androsselung beim Anfahren einer Umschaltung vom Dieselbetrieb DB in den Gasbetrieb ZB gemäß 4B.
  • Die Regeleinheit zur Darstellung der ersten Regelstrecke 310 beim Regelmodul 300 für den Dieselbetrieb DB nutzt ein über Motordrehzahl nMOT und Motordrehmoment Md aufgetragenes Kennfeld 311 für einen Effizienzgrad eta_DB im Dieselbetrieb. Das Kennfeld 311 liefert je nach Betriebszustand des Motors und Lastanfrage den Effizienzgrad eta_DB und dieser bestimmt über einen funktionalen Zusammenhang 312 die einzuspritzende Kraftstoffmasse m(')_DB, die hier mit 313 bezeichnet ist.
  • Die Regeleinheit zur Darstellung der zweiten Regelstrecke 320 beim Regelmodul 300 für den Dieselbetrieb nutzt ein Kennfeld 321 für den Ladedruck p3 im Wärmetauschervolumen 62, bzw. allgemein für einen Zustandsdruck nach dem Verdichter 51, der als SOLL-Wert p3_SOLL, DB im Dieselbetrieb DB vorgegeben ist. Dieses Kennfeld 321 liefert wiederum je nach Motorbetriebszustand und Lastanfrage einen SOLL-Wert des Ladedrucks p3 nach dem Verdichter 51, bzw. im oder nach dem Wärmetauschervolumen V3, d. h. insbesondere vor der Motor-Drossel 82, d. h. noch in der Ladestrecke 33. Der Abgleich des SOLL-Wertes p3_SOLL, DB mit einem IST-Wert p3_IST, DB an einem PID-Regler 322 zur Regelung des Ladedrucks p3 liefert als Stellgröße einen Stellwinkel α für einen Verdichter-Bypass VBP und/oder einen Turbinen-Bypass TBP, beispielsweise einen Stellwinkel αVBP für die Verdichter-Bypass-Drossel 72, hier in Form der Verdichter-Bypass-Klappe oder (nicht gezeigt) einen Stellwinkel αTBP für die Turbine 52, der über eine Turbinen-Bypass-Strecke und/oder über eine variable Turbinengeometrie dargestellt werden kann.
  • Die Regeleinheit zur Darstellung der dritten Regelstrecke 330 beim Regelmodul 300 für den Dieselbetrieb umfasst ein Kennfeld 331, das in vorliegendem Fall speziell zur emissionsarmen und sprungfreien Umsetzung eines Betriebswechsels vom Dieselbetrieb in den Zündstrahlbetrieb vorgesehen ist. Konkret unterstützt die dritte Regelstrecke 330 eine Umsetzung einer Betriebszustandsänderung zwischen A‘, B‘ wie diese in 2 gezeigt ist. Dazu weist das Kennfeld 331 die Angabe eines Receiverdrucks p5 in einem Receivervolumen 81 als SOLL-Wert im Dieselbetrieb p5_SOLL, DB in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur T0 und einer Temperatur des Motorkühlwassers T_MKW aus. Alternativ könnte beispielsweise auch eine Auftragung über der Ladelufttemperatur T5 und T_MKW erfolgen. Ein Abgleich eines SOLL- und IST-Wertes von p5 in einem PID-Regler 332 liefert eine Stellgröße zur Einstellung des Stellwinkels αDK der Motor-Drossel 82, die hier mit 333 bezeichnet ist. Im Ergebnis kann mit zunehmender Abwärmeleistung des Motors im Vergleich zur Umgebungstemperatur die Motor-Drossel 82 in Richtung einer Schließstellung bewegt werden, um den Motor 10 anzudrosseln und so einen weitegehend sprungfreien Übergang in den Gasbetrieb ZB vorzubereiten. Dies führt zu dem in 4B gezeigten Verhalten des Zylindereingangsdrucks bzw. des Drucks p5 im Receivervolumen und damit zu einer vergleichsweise frühen Umschaltung in den Zündstrahlbetrieb ZB (Gasbetrieb). Zusammen mit der in Bezug auf 3A beschriebenen Hysteresebedingung 202 und Maßnahmen zur Motor-Androsselung gemäß der Regeleinheit der dritten Regelstrecke 330 wird eine emissionsarme und sprungfreie Betriebsartenumschaltung ermöglicht.
  • 6 zeigt ein Regelmodul 400 zur Umsetzung einer Regelung für den Gasbetrieb, insbesondere den Zündstrahlbetrieb ZB. Dieses sieht wenigstens eine Regelstrecke 430 und eine in 7 dargestellte weitere Regelstrecke 420 vor. An die Regelstrecke 430 ist zur Beeinflussung des funktionalen Zusammenhangs 432 eine Zusatz-Regelstrecke 410 und eine weitere Zusatz-Regelstrecke 440 gekoppelt.
  • Zunächst bezugnehmend auf die mittels einer Regeleinheit umgesetzten ersten Regelstrecke 430, so nutzt diese ein erstes Kennlinienfeld 431.1 und ein zweites Kennlinienfeld 431.2 auf, wobei das erste Kennlinienfeld einen Effizienzgrad eta_ZB im Zündstrahlbetrieb als Abhängigkeit von Motordrehzahl nMOT und Motordrehmoment Md ausgibt. Das zweite Kennlinienfeld 431.2 liefert ebenfalls in Abhängigkeit von Motordrehzahl nMOT und Motordrehmoment Md eine Gas- und/oder Diesel-Mengenregelangabe x_DL. Beide Kennlinienfelder 431.1 und 431.2 liefern im Ergebnis über einen funktionalen Zusammenhang einen Mengendurchsatz an Gas zur zylinderindividuellen Eindüsung vor Zylinder. Über einen funktionalen Zusammenhang 412 kann ein Receiverdruck p5 im Receivervolumen 81 als SOLL-Wert im Zündstrahlbetrieb ZB, d. h. p5_SOLL,ZB bestimmt werden. In Abgleich mit dem entsprechenden IST-Wert p5_IST, ZB kann an einem PID-Regler 413 eine Stellgröße als Stellwinkel der Drosselklappe αDK, hier als 434 bezeichnet, ausgegeben werden.
  • Der funktionale Zusammenhang 412 der Regelstrecke 410 wird beeinflusst durch den in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT und des Receiverdrucks p5 im Receivervolumen 81 abgelegten Luftaufwand.
  • Der Luftaufwand ist in der Zusatzregelstrecke 410 definiert als tatsächlicher Massendurchsatz an Ladeluft im Verhältnis zu einem theoretischen Ladeluftwert. Der Luftaufwand ergibt sich aus dem Kennfeld 411 aus dem Receiverdruck p5 und einer bestimmten Motordrehzahl nMOT. Außer einem Massendurchsatz an Gas, einstellbar an den zylinderindividuellen Gasdosierventilen 40, geht also der Luftaufwand in den funktionalen Zusammenhang 432 ein zur Bestimmung des SOLL-Wertes des Receiverdrucks p5 im Receivervolumen 81.
  • Weiter wird über eine weitere Zusatzregelstrecke 440 ein LAMBDA_SOLL,ZB Gas-Wert in Abhängigkeit einer Motordrehzahl nMOT und eines Motordrehmoments Md über ein Kennfeld 441 vorgegeben. Der LAMBDA_SOLL, ZB Gas-Wert ergibt sich darüber hinaus als Wert unterhalb von 2,5, insbesondere unterhalb von 2. Auch dieser wird der Regeleinheit zur Darstellung des funktionalen Zusammenhangs 432 zugeführt. Im Ergebnis liegen damit an den Eingangsschnittstellen der Regeleinheit des funktionalen Zusammenhangs 432 der Luftaufwand aus dem Kennfeld 411 und LAMBDA_SOLL, ZB aus dem Kennfeld 441 an, sodass des funktionalen Zusammenhangs 432 daraus einen SOLL-Wert für den Receiverdruck p5_SOLL,ZB im Receivervolumen 81 bestimmt.
  • In der Zusatzregelstrecke 410 liegt außerdem an der Recheneinheit zur Darstellung eines weiteren funktionalen Zusammenhangs 412 wiederum der Luftaufwand und ebenfalls der Gas-Wert LAMBDA_SOLL, ZB aus dem Kennfeld 441 an. Daraus wird als Ausgabegröße der Massendurchsatz an Gas für die Gasmagnetventile bestimmt. Über eine weitere Funktionseinheit 413 lässt sich unter Berücksichtigung des zweiten Kennlinienfeldes 431.2 die einzuspritzende Kraftstoffmasse ermitteln; diese ist hier als m(')_DB mit 414 bezeichnet.
  • Bezugnehmend auf 7 ist hier das Pendant der zweiten Regelstrecke 320 zum Dieselbetrieb DB als weitere Regelstrecke 420 im Zündstrahlbetrieb ZB gezeigt, nämlich die weitere Regelstrecke 420 zur Darstellung eines Anstellwinkels α eines Turbinen-Bypasses TBP und/oder eines Verdichter-Bypasses VBP. Grundlage ist diesmal ein Kennfeld eines Differenzdrucks Δp_SOLL,DK an der Drosselklappe als SOLL-Wert, aufgetragen über die Motordrehzahl nMOT und das Motordrehmoment Md. Der Differenzdruck Δp_SOLL,DK ergibt sich als Druck nach dem Verdichter 51, der hier als Ladedruck p3 bezeichnet ist, abzüglich des Drucks vor dem Einlassventil, der hier als Receiverdruck p5 im Receivervolumen 81 bezeichnet ist; d. h. Δp = p3 – p5. Unter dem SOLL-Wert von Δp ist zu verstehen die Differenz aus dem SOLL-Wert des Ladedrucks und des Receiverdrucks p5.
  • Unter Abgleich eines SOLL-Wertes und eines IST-Wertes Δp_IST,DK des Differenzdrucks kann über eine Regeleinheit in Form eines PID-Reglers 422 die Stellgröße αVBP bzw. αTBP, die hier als 423 bezeichnet ist, bestimmt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2069627 B1 [0006, 0022]
    • US 6131552 [0007]
    • EP 1398490 A2 [0010]
    • US 6131552 A [0013]

Claims (21)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine (100), mit – einer Ansaugstrecke (30) und einem Motor (10) mit einer Anzahl von Zylindern (Ai, Bi), wobei in dem Verfahren – der Motor (10) in einem ersten Betriebszustand im Dieselbetrieb (DB) mit Diesel oder einen anderen Flüssigbrennstoff und in einem zweiten Betriebszustand im Gasbetrieb (ZB) mit Gas (BG) als Brennstoff in einem Ladegemisch betrieben wird, und – zwischen dem Dieselbetrieb (DB) und dem Gasbetrieb (ZB) an einem durch Umschalt-Betriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Umschalt-Betriebsparameter ein Zustandsdruck des Ladegemisches in der Ansaugstrecke (30) vor einem Zylinder des Motors (10) ist, insbesondere ein SOLL-Wert eines Zustandsdrucks des Ladegemisches (G), insbesondere ein Minimal-Wert des Zustandsdruckes.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) beim Gasbetrieb (ZB), insbesondere im Zündstrahlbetrieb (ZS) mit einem Diesel-Zündstrahl, nach dem Diesel-Verfahren mit externer Gemischbildung eines Gas-Luftgemisches als Ladegemisch betrieben wird und im Dieselbetrieb mit Ladeluft als Ladegemisch betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsdruck ein Ladedruck (p3) und/oder ein Receiverdruck (p5) vor einem Zylinder des Motors (10) ist, – insbesondere der Receiverdruck (p5), vorzugsweise ein SOLL-Wert (p5-SOLL) desselben, insbesondere ein Minimal-Wert (p5-MIN) desselben, einem Receivervolumen (81) vor den Zylindern des Motors (10) zugeordnet ist, wobei der Receiver (80) den Zylindern in strömungsaufwärtiger Richtung vorgeordnet ist und einer Aufladung (50) und/oder einem Bypass (70) in strömungsabwärtiger Richtung nachgeordnet ist, insbesondere einer Motor-Drossel 82 nachgeordnet ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zylinder (Ai, Bi) des Motors (10) individuell zwischen dem Dieselbetrieb (DB) und dem Gasbetrieb (ZB) an einem durch Umschalt-Betriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umgeschaltet wird, insbesondere jeweils in einem Beginn-Bereich eines Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltbereich in einem Kennfeld von variabel festen, insbesondere vorbestimmten, Umschalt-Betriebsparametern festgelegt ist, – insbesondere festgelegt ist durch variabel feste Zustandsdrücke des Ladegemisches in der Ansaugstrecke (30)vor einem Zylinder des Motors (10) , insbesondere durch einen SOLL-Wert derselben, insbesondere einen Minimal-Wert derselben.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass weitere Umschalt-Betriebsparameter ausgewählt sind aus der Gruppe von Betriebsparametern aufweisend: Motor-Drehzahl (nMOT), maximales Verbrennungsluft-Verhältnis (LAMBDA), Anteil der Masse des Dieselkraftstoff (DL) an der Gesamtmasse des Brennstoff im Gasbetrieb (xDL).
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Wert, insbesondere IST-Wert, des Umschalt-Betriebsparameters, insbesondere des Receiverdrucks (p5) und/oder Ladedrucks (p3), gemessen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – ein erster Zustandsdruck, insbesondere ein Ladedruck (p3) und/oder ein Receiverdruck (p5), ein SOLL-Druck ist und/oder – ein zweiter Zustandsdruck, insbesondere ein Ladedruck (p3) und/oder ein Receiverdruck (p5), ein IST-Druck ist, wobei – eine Kombination derselben, insbesondere eine Differenz des SOLL-Drucks und des IST-Drucks, als Eingang zu einer Regelschleife verwendet wird, die eine Drossel, insbesondere eine Verdichter-Bypass-Drossel (72), und/oder eine Motor-Drossel (82), einstellt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsdruck virtuell bestimmt wird, insbesondere simuliert und/oder gerechnet wird, auf Basis eines Rechenmodells der Ansaugstrecke, umfassend wenigstens Volumina (V5, V3), die dem Receiver (80) und/oder dem Lade-Wärmetauscher (60) zugeordnet sind.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebszustand bestimmt wird als ein Dieselbetrieb (DB) mit Diesel wobei ein bestimmter Betriebsparameter des ersten Betriebszustandes in einem für den ersten Betriebszustand vorgesehenen Steuerungsmodus mittels einer dem Dieselbetrieb zugeordneten Kennfeldanordnung (311, 321, 321) ermittelt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebszustand bestimmt wird als ein Gasbetrieb mit Gas als Brennstoff, insbesondere im Zündstrahlbetrieb (ZS) nach dem Diesel-Verfahren mit externer Gemischbildung eines Gas-Luftgemisches und einem Diesel-Zündstrahl, wobei ein bestimmter Betriebsparameter des zweiten Betriebszustandes in einem für den zweiten Betriebszustand vorgesehenen Steuerungsmodus mittels einer dem Gasbetrieb zugeordneten Kennfeldanordnung (411, 421, 431.1, 431.2, 441) ermittelt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Betriebszustand wenigstens einen ersten virtuell bestimmten Betriebsparameter des ersten Betriebszustandes umfasst und/oder – der zweite Betriebszustand wenigstens einen zweiten virtuell bestimmten Betriebsparameter des zweiten Betriebszustandes umfasst, wobei – der erste und der zweite Betriebsparameter des ersten und zweiten Betriebszustandes simultan und/oder in Echtzeit angegeben werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an einem Umschalt-Betriebsparameter eines Ladedrucks (p3) und/oder Receiverdrucks (p5) der Ansaugstrecke (30) umgeschaltet wird, unter der Bedingung, dass ein LAMBDA-Wert (LAMBDA_GAS) des Gasbetriebs unter 2.5, insbesondere unter 2, liegt.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalt-Betriebsparameter an einem ersten Umschaltpunkt vom Dieselbetrieb (DB) zum Gasbetrieb (ZB) ein anderer ist, insbesondere einen geringeren Wert aufweist, als ein Umschalt-Betriebsparameter an einem zweiten Umschaltpunkt von einem Gasbetrieb zum Dieselbetrieb, insbesondere einen geringeren Wert aufweist.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Umschaltpunkt vom Dieselbetrieb zum Gasbetrieb – bei angedrosseltem Motor (10), insbesondere bei angedrosseltem Receivervolumen, und/oder – bei angedrosselter Ansaugstrecke (30), insbesondere angedrosselten Bypass (70), erfolgt.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ladedruck (p3) und/oder Receiverdruck (p5) zwischen Dieselbetrieb und Gasbetrieb umgeschaltet wird, unter der Bedingung, dass – der Zustandsdruck des Dieselbetriebs, insbesondere ein virtuell bestimmter und/oder IST-Wert des Ladedrucks, gleich oder unterhalb des Zustandsdrucks des Gasbetriebs ist, insbesondere gleich oder unterhalb des virtuell bestimmten oder SOLL-Wert des Zustandsdrucks des Gasbetriebs ist.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an einem Umschaltpunkt des Umschalt-Betriebsparameters eines Ladedrucks (p3) und/oder Receiverdrucks (p5) umgeschaltet wird, unter der Bedingung, dass der Ladedruck (p3) und/oder Receiverdruck (p5) innerhalb eines Hysterese-Bereichs liegt.
  19. Regelung für eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere eine Gas-Diesel- Brennkraftmaschine, mit – einer Ansaugstrecke (30) und einem Motor (10) mit einer Anzahl von Zylindern (Ai, Bi), wobei die Regelung ausgebildet ist: – den Motor (10) in einem ersten Betriebszustand im Dieselbetrieb (DB) mit Diesel oder einen anderen Flüssigbrennstoff und in einem zweiten Betriebszustand im Gasbetrieb (ZB) mit Gas (BG) als Brennstoff in einem Ladegemisch zu betreiben, insbesondere beim Gasbetrieb im Zündstrahlbetrieb (ZS) nach dem Diesel-Verfahren mit externer Gemischbildung eines Gas- Luftgemisches und einem Diesel-Zündstrahl, und – zu veranlassen, den Motor (10) zwischen dem Dieselbetrieb (DB) und dem Gasbetrieb (ZB) an einem durch Umschalt-Betriebsparameter bestimmten, insbesondere vorbestimmten, Umschaltbereich umzuschalten.
  20. Regelung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Umschalt-Betriebsparameter ein Zustandsdruck des Ladegemisches in der Ansaugstrecke (30) vor einem Zylinder des Motors (10) ist, insbesondere ein SOLL-Wert eines Zustandsdrucks des Ladegemisches, insbesondere ein Minimal-Wert des Zustandsdruckes.
  21. Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere ausgebildet als eine Gas-Diesel- Brennkraftmaschine, mit – einer Ansaugstrecke (30) und einem Motor (10) mit einer Anzahl von Zylindern (Ai, Bi) insbesondere mit einem strömungsaufwärts vor den Zylindern angeordnetem Receivervolumen, insbesondere die Ansaugstrecke (30) aufweist: eine Aufladung, insbesondere mit einem Lade-Wärmetauscher, vorzugsweise einer ein- oder zwei-stufigen Aufladung, vorzugsweise mit einer Abgasrückführung, und eine Bypass-Strecke zur Umgehung der Aufladung, und mit einer Regelung nach Anspruch 19 oder 20.
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