DE102015002961A1 - Method and control for operating a dual-fuel engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Dual-Fuel-Motors (10), wobei der Motor mehrere Zylinder (11) umfasst, wobei in einem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus in allen Zylindern (11) ausschließlich ein flüssiger Kraftstoff (FK) verbrannt wird, und wobei in einem Gaskraftstoff-Betriebsmodus in allen Zylindern (11) gegebenenfalls unter Verwendung eines Zündfluids (ZF) ausschließlich ein gasförmiger Kraftstoff (GK) verbrannt wird, und wobei in einem Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus in mindestens einem ersten Zylinder (11) ausschließlich der flüssige Kraftstoff (FK) und in mindestens einem zweiten Zylindern (11) ausschließlich der gasförmige Kraftstoff (GK) gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids (ZF) verbrannt wird.A method of operating a dual-fuel engine (10), wherein the engine comprises a plurality of cylinders (11), wherein in a liquid fuel mode of operation, only one liquid fuel (FK) is burned in all cylinders (11), and in a gaseous fuel Operating mode in all cylinders (11) optionally using an ignition fluid (ZF) exclusively a gaseous fuel (GK) is burned, and wherein in a combined-fuel-sharing operating mode in at least one first cylinder (11) only the liquid fuel (FK ) and in at least one second cylinder (11) only the gaseous fuel (GK) is optionally burned using the ignition fluid (ZF).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dual-Fuel-Motor. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a dual-fuel engine. The invention further relates to a control device for carrying out the method.

Dual-Fuel-Motoren, bei welchen in einem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus in allen Zylindern ausschließlich ein flüssiger Kraftstoff verbrannt wird, und bei welchen in einem Gaskraftstoff-Betriebsmodus in allen Zylindern ggf. unter Verwendung eines Zündfluids ausschließlich ein gasförmiger Kraftstoff verbrannt wird, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So offenbart die DE 196 21 297 C1 Details eines solchen Dual-Fuel-Motors, bei welchem im Gaskraftstoff-Betriebsmodus ein Gas-Luft-Gemisch unter Verwendung eines Zündfluids gezündet wird.Dual-fuel engines, in which only a liquid fuel is burned in all cylinders in a liquid fuel operating mode, and in which only a gaseous fuel is burned in a gas fuel operating mode in all cylinders, if necessary using an ignition fluid, are from the Well known in the art. So revealed the DE 196 21 297 C1 Details of such a dual-fuel engine in which, in the gaseous fuel operating mode, a gas-air mixture is ignited using an ignition fluid.

Aus der Praxis ist es weiterhin bekannt, bei einem Dual-Fuel-Motor in jedem Zylinder desselben gleichzeitig Flüssigkraftstoff und Gaskraftstoff zu verbrennen, wobei ein solcher Betriebsmodus als Joint-Fuel-Sharing Betriebsmodus bezeichnet wird. Der Joint-Fuel-Sharing Betriebsmodus eines Dual-Fuel-Motors, bei welchem in jedem Zylinder gleichzeitig Flüssigkraftstoff und Gaskraftstoff verbrannt wird, zeichnet sich durch einen schlechten Wirkungsgrad bzw. hohen Kraftstoffverbrauch und durch hohe Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden aus.In practice, it is also known to simultaneously combust liquid fuel and gaseous fuel in each cylinder of a dual-fuel engine, such operating mode being referred to as a joint-fuel sharing mode of operation. The joint-fuel-sharing mode of operation of a dual-fuel engine, which simultaneously burns liquid fuel and gas fuel in each cylinder, is characterized by poor fuel efficiency and high emissions of unburned hydrocarbons and nitrogen oxides.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Dual-Fuel-Motor zu schaffen.On this basis, the invention is based on the object to provide a novel method and a control device for operating a dual-fuel engine.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird in einem Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus in mindestens einem ersten Zylinder ausschließlich der flüssige Kraftstoff und in mindestens einem zweiten Zylindern ausschließlich der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt.This object is achieved by a method according to claim 1. According to the invention, in a combined-fuel-sharing operating mode in at least one first cylinder, only the liquid fuel and in at least one second cylinder, only the gaseous fuel is optionally burned using the ignition fluid.

Die hier vorliegende Erfindung schlägt einen neuartigen Betriebsmodus für einen Dual-Fuel-Motor vor. Im erfindungsgemäßen Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus wird in mindestens einem ersten Zylinder ausschließlich Flüssigkraftstoff und in mindestens einem zweiten Zylinder ausschließlich Gaskraftstoff verbrannt, gegebenenfalls unter Verwendung von Zündfluid zum Zünden des Gaskraftstoffs.The present invention proposes a novel mode of operation for a dual-fuel engine. In the combined-fuel-sharing operating mode according to the invention, exclusively liquid fuel is burned in at least one first cylinder and only gas fuel is burned in at least one second cylinder, optionally with the use of ignition fluid for igniting the gaseous fuel.

Alle Zylinder werden demnach in einem monovalenten Betrieb betrieben, und zwar mindestens ein Zylinder bei Verwendung ausschließlich flüssigen Kraftstoffs und mindestens ein Zylinder unter Verwendung ausschließlich gasförmigen Kraftstoffs, gegebenenfalls unter Verwendung von Zündfluid zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs.Accordingly, all the cylinders are operated in monovalent operation, at least one cylinder using only liquid fuel and at least one cylinder using only gaseous fuel, optionally using ignition fluid to ignite the gaseous fuel.

Hiermit kann gegenüber dem bekannten Joint-Fuel-Sharing Betriebsmodus der Kraftstoffverbrauch und damit Wirkungsgrad verbessert werden, weiterhin können Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden reduziert werden.This can be compared to the known joint-fuel sharing mode of operation of the fuel consumption and thus improved efficiency, also emissions of unburned hydrocarbons and nitrogen oxides can be reduced.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Motor für alle Zylinder eine gemeinsame Ladedruckversorgung auf, wobei im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ein Ladedruck verwendet wird, der zwischen dem Ladedruck für den Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus und dem Ladedruck für den Gaskraftstoff-Betriebsmodus liegt. Durch die Einstellung eines solchen Ladedrucks für den erfindungsgemäßen Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden, ebenso wie Emissionen des Motors.According to an advantageous embodiment of the invention, the engine for all cylinders on a common boost pressure supply, wherein the combined-fuel-sharing operating mode, a boost pressure is used, which is between the boost pressure for the liquid fuel operating mode and the boost pressure for the gaseous fuel operating mode. By setting such boost pressure for the combined-fuel-sharing operation mode of the present invention, fuel consumption can be reduced as well as engine emissions.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Verbrennungsschwerpunktlage des oder jedes Zylinders, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt, wobei hierzu vorzugsweise für den oder jeden Zylinder, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, ein Kraftstoffförderbeginn gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt wird. Durch eine solche Verstellung der Verbrennungsschwerpunktlage kann im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der Kraftstoffverbrauch vorteilhaft reduziert werden, ebenso wie Schadstoffemissionen.According to an advantageous development of the invention, in Combined-Fuel-Sharing operating mode, a combustion center position of the or each cylinder, in which only the liquid fuel is burnt, is advanced relative to the liquid fuel operating mode, for which purpose preferably for the or each cylinder in which only the liquid fuel is burned, a fuel delivery start is advanced relative to the liquid fuel operation mode. Such an adjustment of the combustion center position can advantageously reduce the fuel consumption in the combined-fuel-sharing operating mode, as well as pollutant emissions.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Verbrennungsschwerpunktlage des oder jedes Zylinders, in welchen ausschließlich der gasförmige Kraftstoff unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus nach spät verstellt, wobei hierzu für den oder jeden Zylinder, in welchem ausschließlich der gasförmige Kraftstoff verbrannt wird, ein Zündfluidförderbeginn gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus nach spät verstellt wird. Durch eine solche Verstellung der Verbrennungsschwerpunktlage kann im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der Kraftstoffverbrauch vorteilhaft reduziert werden, ebenso wie Schadstoffemissionen.According to an advantageous development of the invention, in Combined-Fuel-Sharing mode of operation, a combustion center position of the or each cylinder into which only the gaseous fuel is burned using the ignition fluid is retarded from the gaseous fuel operating mode, in which case for the or each cylinder in which only the gaseous fuel is burned, an ignition fluid delivery start is retarded from the gaseous fuel operation mode. Such an adjustment of the combustion center position can advantageously reduce the fuel consumption in the combined-fuel-sharing operating mode, as well as pollutant emissions.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus für alle Zylinder, in welchen der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, ein gleicher Mitteldruck eingestellt, wobei vorzugsweise weiterhin für alle Zylinder, in welchen ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, ein Mitteldruck eingestellt wird, dessen Mittelwert dem Mitteldruck der Zylinder entspricht, in welchen der gasförmige Kraftstoff verbrannt wird. Durch eine solche Beeinflussung des Mitteldrucks können im Combined-Fuel-Sharing-Betriebsmodus der Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen weiter reduziert werden.According to an advantageous development of the invention, in the combined-fuel-sharing mode of operation for all cylinders in which the gaseous fuel is optionally combusted using the ignition fluid, an equal mean pressure set, wherein preferably further for all cylinders in which only the liquid fuel is burned, a medium pressure is set, the average value of which corresponds to the mean pressure of the cylinder, in which the gaseous fuel is burned. By influencing the mean pressure in the combined-fuel-sharing operating mode, fuel consumption and pollutant emissions can be further reduced.

Vorzugweise werden im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der oder jede Zylinder, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, und der oder jede Zylinder, in welchem ausschließlich der gasförmige Kraftstoff unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, zyklisch durchgewechselt. Damit kann das Drehschwingungsniveau im Antriebsstrang kontrolliert und optimiert werden.Preferably, in the combined-fuel-sharing operation mode, the or each cylinder in which only the liquid fuel is burned and the or each cylinder in which only the gaseous fuel is burned using the ignition fluid are cycled through. Thus, the torsional vibration level in the drive train can be controlled and optimized.

Die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 10 definiert.The control device for carrying out the method is defined in claim 10.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1 ein Blockschaltbild eines Dual-Fuel-Motors; 1 a block diagram of a dual-fuel engine;

2: ein Blockschaltbild eines Zylinders des Dual-Fuel-Motors. 2 : A block diagram of a cylinder of the dual-fuel engine.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Dual-Fuel-Motors 10, der mehrere Zylinder 11 umfasst. 1 shows a block diagram of a dual-fuel engine 10 , the several cylinders 11 includes.

In einem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus wird in allen Zylindern 11 ausschließlich ein flüssiger Kraftstoff FK verbrannt.In a liquid fuel operating mode, in all cylinders 11 burned only a liquid fuel FK.

In einem Gaskraftstoff-Betriebsmodus wird in allen Zylindern 11 des Dual-Fuel-Motors ausschließlich gasförmiger Kraftstoff GK verbrannt, und zwar unter Verwendung von Zündfluid ZF zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs GK.In a gas fuel operating mode, in all cylinders 11 of the dual-fuel engine exclusively gaseous fuel GK burned, namely using ignition fluid ZF to ignite the gaseous fuel GK.

Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Dual-Fuel-Motor 10 ein Abgasturbolader 12 zugeordnet, wobei Abgas AG, welches bei der Verbrennung von Kraftstoff in den Zylindern 11 des Dual-Fuel-Motors 10 entsteht, einer Turbine 13 des Abgasturboladers 12 zugeführt wird, um das Abgas AG in der Turbine 13 zu entspannen und hierbei mechanische Energie zu gewinnen. Diese mechanische Energie wird in einem Verdichter 14 des Abgasturboladers 12 genutzt, um den Zylindern 11 des Dual-Fuel-Motors 10 zur Verbrennung von Kraftstoff zuzuführende Ladeluft LL zu verdichten. Im Gaskraftstoff-Betriebsmodus wird dabei vorzugsweise aus der Ladeluft LL und dem gasförmigen Kraftstoff GK ein Gas-Luft-Gemisch gebildet, welches den Zylindern 11 zugeführt wird und welches über Zünfluid ZF gezündet wird.Im in 1 shown embodiment is the dual-fuel engine 10 an exhaust gas turbocharger 12 assigned, wherein exhaust gas AG, which in the combustion of fuel in the cylinders 11 of the dual-fuel engine 10 arises, a turbine 13 the exhaust gas turbocharger 12 is supplied to the exhaust gas AG in the turbine 13 to relax and thereby gain mechanical energy. This mechanical energy is in a compressor 14 the exhaust gas turbocharger 12 used to the cylinders 11 of the dual-fuel engine 10 to compress charge air LL to be supplied to the combustion of fuel. In the gas fuel operating mode, a gas-air mixture is preferably formed from the charge air LL and the gaseous fuel GK, which is the cylinders 11 is supplied and which is ignited via Zünfluid ZF.

2 zeigt weitere Details des Dual-Fuel-Motors 10 im Bereich eines Zylinders 11 desselben, wobei ein Kolben 15 des Zylinders 11 über ein Pleuel 16 auf und ab bewegt werden kann. 2 shows more details of the dual-fuel engine 10 in the area of a cylinder 11 the same, being a piston 15 of the cylinder 11 over a connecting rod 16 can be moved up and down.

Im Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus wird in einen Brennraum 26 des Zylinders 11 flüssiger Kraftstoff FK über einen Kraftstoffinjektor 19 und Ladeluft LL über ein Einlassventil 17 eingebracht, wobei bei der Verbrennung entstehendes Abgas AG über ein Auslassventil 18 vom Brennraum 26 abgeführt wird. Der flüssige Kraftstoff FK wird dem Injektor 19 über eine Kraftstoffpumpe 20 bereitgestellt.In the liquid fuel operating mode is in a combustion chamber 26 of the cylinder 11 liquid fuel FK via a fuel injector 19 and charge air LL via an inlet valve 17 introduced, which is formed during combustion exhaust gas AG via an exhaust valve 18 from the combustion chamber 26 is dissipated. The liquid fuel FK becomes the injector 19 via a fuel pump 20 provided.

Im Gaskraftstoff-Betriebsmodus wird ein Gemisch aus Ladeluft LL und gasförmigem Kraftstoff GK in den Brennraum 26 des Zylinders 11 über das Einlassventil 17 eingebracht, wobei zur Zündung dieses Gas-Luft-Gemischs ein Zündfluid ZF dient, welches ausgehend von einer Zündfluid-Pumpe 23, einem Zündfluid-Speicher 22 über einen Zündfluid-Injektor 21 dem Zylinder 11 bereitgestellt wird, nämlich im Ausführungsbeispiel der 2 einem weiteren Brennraum 24 des Zylinders 11, der mit dem Brennraum 26 über mindestens einen Verbindungskanal 25 gekoppelt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das Zündfluid ZF auch direkt in den Brennraum 26 eingebracht werden kann.In the gaseous fuel operating mode, a mixture of charge air LL and gaseous fuel GK into the combustion chamber 26 of the cylinder 11 via the inlet valve 17 introduced, wherein for ignition of this gas-air mixture an ignition fluid ZF is used, which starting from an ignition fluid pump 23 , a Zündfluid memory 22 via a Zündfluid injector 21 the cylinder 11 is provided, namely in the embodiment of 2 another combustion chamber 24 of the cylinder 11 that with the combustion chamber 26 via at least one connection channel 25 is coupled. It should be noted that the ignition fluid ZF also directly into the combustion chamber 26 can be introduced.

Die Erfindung schlägt nun einen völlig neuartigen Betriebsmodus für einen Dual-Fuel-Motor 10 vor, nämlich einen Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus, in welchem mindestens ein erster Zylinder 11 des Dual-Fuel-Motors 10 ausschließlich der Verbrennung flüssigen Kraftstoffs FK und mindestens ein zweiter Zylinder 11 des Dual-Fuel-Motors 10 ausschließlich der Verbrennung gasförmigen Kraftstoffs GK unter Verwendung von Zündfluid ZF zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs GK dient.The invention now proposes a completely new mode of operation for a dual-fuel engine 10 before, namely a combined-fuel-sharing operating mode in which at least a first cylinder 11 of the dual-fuel engine 10 excluding the combustion of liquid fuel FK and at least one second cylinder 11 of the dual-fuel engine 10 exclusively for the combustion of gaseous fuel GK using ignition fluid ZF for igniting the gaseous fuel GK.

Alle Zylinder 11 des Dual-Fuel-Motors 10 werden demnach in einem monovalenten Betrieb betrieben, wobei in mindestens einem ersten Zylinder 11 ausschließlich flüssiger Kraftstoff FK und in mindestens einem zweiten Zylinder ausschließlich gasförmiger Kraftstoff GK unter Verwendung von Zündfluid ZF zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs verbrannt wird.All cylinders 11 of the dual-fuel engine 10 are therefore operated in a monovalent operation, wherein in at least a first cylinder 11 only liquid fuel FK and in at least one second cylinder exclusively gaseous fuel GK is burned using ignition fluid ZF to ignite the gaseous fuel.

Wie 1 entnommen werden kann, weißt der Dual-Fuel-Motor 10 für alle Zylinder 11 eine gemeinsame Ladeluftversorgung mit Ladeluft LL auf. Für den erfindungsgemäßen Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus wird ein Ladedruck der Ladeluft LL verwendet, der zwischen einem Ladedruck für den Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus und einem Ladedruck für den Gaskraftstoff-Betriebsmodus liegt.As 1 can be taken, the dual-fuel engine knows 10 for all cylinders 11 a common charge air supply with charge air LL on. For the combined-fuel-sharing operating mode according to the invention, a boost pressure of the Charge Air LL is used, which is between a boost pressure for the liquid fuel operating mode and a boost pressure for the gaseous fuel operating mode.

In einem konkreten Ausführungsbeispiel sei davon ausgegangen, dass in einem definierten Betriebspunkt des Dual-Fuel-Motors von zum Beispiel 85% Motorvolllast dann, wenn der Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus aktiv ist, ein Ladedruck für die Ladeluft LL von 2,8 bar gewählt wird, wohingegen dann, wenn diesem Betriebspunkt der Gaskraftstoff-Betriebsmodus aktiv ist, ein Ladedruck für die Ladeluft LL von 2,2 bar gewählt wird. Für den Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus wird ein Ladedruck für die Ladeluft LL gewählt, der im Betriebspunkt von zum Beispiel 85% Motorvolllast zwischen 2,8 bar und 2,2 bar liegt, zum Beispiel bei 2,5 bar.In a concrete exemplary embodiment, it is assumed that in a defined operating point of the dual-fuel engine of, for example, 85% engine full load, when the liquid fuel operating mode is active, a charge pressure for the charge air LL of 2.8 bar is selected, whereas then, when this operating point of the gaseous fuel operating mode is active, a boost pressure for the charge air LL of 2.2 bar is selected. For the Combined-Fuel-Sharing operating mode, a boost pressure for the charge air LL is selected, which is between 2.8 bar and 2.2 bar, for example at 2.5 bar, at the operating point of, for example, 85% engine full load.

Zusätzlich zum Ladedruck wird für den Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus vorzugsweise weiterhin eine Verbrennungsschwerpunktlage der Zylinder 11 des Dual-Fuel-Motors 10 beeinflusst.In addition to the boost pressure, the Combined-Fuel-Sharing mode of operation will preferably continue to have a combustion centroid location of the cylinders 11 of the dual-fuel engine 10 affected.

So wird vorzugsweise im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Verbrennungsschwerpunktlage des oder jedes Zylinders 11, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff FK verbrannt wird, gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt, und/oder es wird eine Verbrennungsschwerpunktlage des oder jedes Zylinders 11, in welchem im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ausschließlich der gasförmige Kraftstoff GK unter Verwendung des Zündfluids ZF verbrannt wird, gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus nach spät verstellt.Thus, preferably, in combined-fuel-sharing mode of operation, a combustion center of gravity of the or each cylinder becomes 11 in which only the liquid fuel FK is burned, is advanced relative to the liquid fuel operation mode, and / or a combustion center position of the or each cylinder becomes 11 in which only the gaseous fuel GK is burned using the ignition fluid ZF in the combined-fuel-sharing mode of operation, retarded from the gaseous fuel operating mode.

Im obigen konkreten Ausführungsbeispiel des Betriebspunkts von zum Beispiel 85% Motorvolllast liegt im Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus die Verbrennungsschwerpunktlage an allen Zylindern 11 bei zum Beispiel 14°KW nach OT, wohingegen im Gaskraftstoff-Betriebsmodus in diesem Betriebspunkt die Verbrennungsschwerpunktlage bei 8°KW nach OT liegt. Für den Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus wird dann für die Zylinder 11, die ausschließlich flüssigen Kraftstoff FK verbrennen, die Verbrennungsschwerpunktlage von 14°KW nach OT auf zum Beispiel 12°KW nach OT verschoben, wobei die Verbrennungsschwerpunktlage für die Zylinder 11, in welchen im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der gasförmige Kraftstoff unter Verwendung des Zündfluids ZF verbrannt wird, von 8°KW nach OT auf zum Beispiel 10°KW nach OT verschoben wird.In the above specific embodiment of the operating point of, for example, 85% engine full load, in the liquid fuel operating mode, the combustion center position is on all cylinders 11 at, for example, 14 ° CA after TDC, whereas in the gas fuel operating mode at this operating point the combustion centroid is at 8 ° CA after TDC. For the combined-fuel-sharing operating mode is then for the cylinder 11 , which burn only liquid fuel FK, the combustion center of gravity shifted from 14 ° CA to TDC to, for example, 12 ° CA after TDC, with the center of gravity of combustion for the cylinders 11 in which the gaseous fuel is burned using the ignition fluid ZF in the combined-fuel-sharing operating mode, is shifted from 8 ° CA to TDC to, for example, 10 ° CA after TDC.

Die Verbrennungsschwerpunktlage an den Zylindern, die im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ausschließlich flüssigen Kraftstoff FK verbrennen, wird demnach gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt, wohingegen die Verbrennungsschwerpunktlage an dem oder jedem Zylinder, der im Combined-Fuel-Sharing-Betriebsmodus den gasförmigen Kraftstoff verbrennt, gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus nach spät verstellt wird.Thus, the combustion center position on the cylinders burning only liquid fuel FK in the combined-fuel-sharing mode of operation is advanced relative to the liquid fuel operating mode, whereas the combustion center position on the or each cylinder operating in the combined-fuel-sharing mode of operation burning gaseous fuel is retarded from the gaseous fuel operating mode.

Die Verstellung der Verbrennungsschwerpunktlage an dem oder jedem Zylinder 11, in welchen im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ausschließlich der flüssige Kraftstoff FK verbrannt wird, erfolgt vorzugsweise derart, dass ein Kraftstoffförderbeginn an dem jeweiligen Zylinder 11 gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt wird.The adjustment of the combustion center position on the or each cylinder 11 in which only the liquid fuel FK is combusted in the combined-fuel-sharing operating mode, it is preferable that a fuel delivery start at the respective cylinder 11 is advanced relative to the liquid fuel operating mode.

Die Verstellung der Verbrennungsschwerpunktlage an dem oder jedem Zylinder 11, in welchen im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der gasförmige Kraftstoff GK verbrannt wird, erfolgt vorzugsweise derart, dass ein an dem jeweiligen Zylinder 11 der Zündfluid-Förderbeginn des Zündfluids ZF nach spät verstellt wird.The adjustment of the combustion center position on the or each cylinder 11 in which the gaseous fuel GK is burned in the combined-fuel-sharing operating mode, it is preferable that one of the respective cylinder 11 the ignition fluid delivery start of the ignition fluid ZF is retarded.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus für alle Zylinder 11 des Dual-Fuel-Motors 10, in welchen der gasförmiger Kraftstoff GK verbrannt wird, nämlich unter Verwendung des Zündfluids ZF zur Zündung desselben, ein gleicher Mitteldruck eingestellt wird. Beim Mitteldruck handelt es sich um eine dem Fachmann geläufige Momentersatzgröße, die den auf den Kolben 15 des jeweiligen Zylinders wirkenden Druck angibt, der erforderlich ist, um ein gewünschtes Moment bereitzustellen. An allen Zylinder 11, in welchem im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ausschließlich der flüssige Kraftstoff FK verbrannt wird, wird ein Mitteldruck eingestellt, dessen Mittelwert dem Mitteldruck der Zylinder 11 entspricht, in welchen im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der gasförmige Kraftstoff GK verbrannt wird. Im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ist demnach an allen Zylindern 11, die den gasförmigen Kraftstoff verbrennen, der Mitteldruck identisch, wohingegen an den Zylindern 11, in welchen der flüssige Kraftstoff FK verbrannt wird, der Mitteldruck voneinander abweichen kann, der Mittelwert dieses Mitteldrucks entspricht jedoch dem Mitteldruck der Zylinder 11, in welchen der gasförmige Kraftstoff GK verbrannt wird. Bei einem Dual-Fuel-Motor mit einem Common-Rail Einspritzsystem für den flüssigen Kraftstoff FK werden auch an allen Zylindern, in welchen der flüssige Kraftstoff im Combined-Fuel-Sharing-Betriebsmodus verbrannt wird, gleiche Mitteldrücke eingestellt.According to a further advantageous development of the invention, it is provided that in Combined-Fuel-Sharing operating mode for all cylinders 11 of the dual-fuel engine 10 in which the gaseous fuel GK is burned, namely using the ignition fluid ZF for ignition of the same, an equal mean pressure is set. The medium pressure is a familiar to the expert torque replacement size, the on the piston 15 indicates the pressure acting on the cylinder required to provide a desired moment. At all cylinders 11 in which only the liquid fuel FK is combusted in the combined-fuel-sharing operating mode, a mean pressure is set, the mean value of which is the mean pressure of the cylinders 11 corresponds to, in which the gaseous fuel GK is burned in the combined-fuel-sharing mode of operation. In Combined-Fuel-Sharing mode of operation is therefore on all cylinders 11 , which burn the gaseous fuel, the mean pressure identical, whereas on the cylinders 11 , in which the liquid fuel FK is burned, the mean pressure may differ from each other, however, the mean value of this mean pressure corresponds to the medium pressure of the cylinder 11 in which the gaseous fuel GK is burned. In a dual-fuel engine with a common-rail injection system for the liquid fuel FK, the same average pressures are set on all cylinders in which the liquid fuel is burned in the combined-fuel-sharing operating mode.

Die Beeinflussung der Verbrennungsschwerpunktlage und des Mitteldrucks kann über einer zylinderdruckbasierte Verbrennungsregelung oder kennliniengerührt erfolgen.The influencing of the combustion center of gravity and the medium pressure can be effected via a cylinder-pressure-based combustion control or characteristic-driven.

Vorzugsweise wird weiterhin im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Zylinderfüllung des oder jedes Zylinders 11, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus abgesenkt, wohingegen im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Zylinderfüllung des oder jedes Zylinders 11, in welchem der gasförmige Kraftstoff verbrannt wird, gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus angehoben wird. Furthermore, in the combined-fuel-sharing operating mode, a cylinder filling of the or each cylinder is preferably continued 11 , in which only the liquid fuel is burned, lowered compared to the liquid fuel operating mode, whereas in the combined-fuel-sharing operating mode, a cylinder filling of the or each cylinder 11 in which the gaseous fuel is burned is raised relative to the gaseous fuel operating mode.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im erfindungsgemäßen Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der oder jeder Zylinder 11, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff FK verbrannt wird, und der oder jeder Zylinder 11, in welchem der gasförmige Kraftstoff GK verbrannt wird, zyklisch durchgewechselt werden. Hierdurch kann das Drehschwingungsniveau im Antriebsstrang vorteilhaft eingestellt werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that in the combined-fuel-sharing operating mode of the invention, or each cylinder 11 in which only the liquid fuel FK is burned, and the or each cylinder 11 in which the gaseous fuel GK is burned, are cycled through. As a result, the torsional vibration level in the drive train can be advantageously set.

Der Umschaltvorgang im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus zwischen einer Verbrennung von ausschließlich flüssigem Kraftstoff FK auf die Verbrennung von gasförmigem Kraftstoff GK unter Verwendung von Zündfluid ZF sowie die umgekehrte Umschaltung von der Verbrennung von gasförmigem Kraftstoff GK auf die Verbrennung von flüssigem Kraftstoff FK kann am jeweiligen Zylinder wie bei aus der Praxis bekannten Dual-Fuel-Motoren erfolgen, bei welchen vom Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus auf den Gaskraftstoff-Betriebsmodus bzw. vom Gaskraftstoff-Betriebsmodus auf den Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus gewechselt wird. Die zylinderselektive Umschaltung im erfindungsgemäßen Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus erfolgt auf analoge Art und Weise.The switching operation in the combined-fuel-sharing operation mode between combustion of only liquid fuel FK on the combustion of gaseous fuel GK using ignition fluid ZF and the reverse switching from the combustion of gaseous fuel GK to the combustion of liquid fuel FK may occur at respective ones Cylinders as in practice known dual-fuel engines, in which the liquid fuel operating mode is switched to the gas fuel operating mode and from the gas fuel operating mode to the liquid fuel operating mode. The cylinder-selective switching in the combined fuel-sharing operating mode according to the invention takes place in an analogous manner.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Nutzung des erfindungsgemäßen Combined-Fuel-Sharing-Betriebsmodus wird in Zylindern 11 des Dual-Fuel-Motors 10 zylinderselektiv sowohl flüssiger Kraftstoff FK als auch gasförmiger Kraftstoff GK verbrannt. Dabei wird in mindestens einem ersten Zylinder ausschließlich der flüssige Kraftstoff FK und mindestens einem zweiten Zylinder ausschließlich der gasförmige Kraftstoff GK unter Verwendung von Zündfluid ZF zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs GK verbrannt. Gegenüber einem bekannten Joint-Fuel-Sharing Betriebsmodus, bei welchem in jedem Zylinder sowohl flüssiger Kraftstoff als auch gasförmiger Kraftstoff gleichzeitig verbrannt wird, kann hierdurch eine Kraftstoffreduzierung sowie Emmissionsreduzierung für den Dual-Fuel-Motor 10 realisiert werden.With the inventive method using the combined fuel-sharing operating mode according to the invention is in cylinders 11 of the dual-fuel engine 10 cylinder selectively burned both liquid fuel FK and gaseous fuel GK. In this case, only the liquid fuel FK and at least one second cylinder exclusively the gaseous fuel GK is burned using ignition fluid ZF to ignite the gaseous fuel GK in at least one first cylinder. Compared to a known joint-fuel-sharing operating mode, in which both liquid fuel and gaseous fuel is burned simultaneously in each cylinder, thereby a fuel reduction and emission reduction for the dual-fuel engine 10 will be realized.

Der Combined-Fuel-Sharing-Betriebsmodus wird vorzugweise in einem definierten Lastbereich des Motors genutzt, vorzugsweise zwischen 15% und 110% Motorvolllast.The combined-fuel-sharing mode of operation is preferably utilized in a defined load range of the engine, preferably between 15% and 110% engine full load.

Bei einem 6-Zylinder-Motor liegen die relativen Anteile des gasförmigen Kraftstoffverbrauchs am Gesamtkraftstoffverbrauch abhängig von der Anzahl der ersten Zylinder, in denen ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, und abhängig von der Anzahl der zweiten Zylindern, in denen ausschließlich der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, bei 0% oder 16,5% oder 33% oder 50% oder 66% oder 84,5% oder 100%. Bei einem 8-Zylinder-Motor liegen die relativen Anteile bei 0% oder 12,5% oder 25% oder 37,5% oder 50% oder 62,5% oder 75% oder 87,5% oder 100%.In a 6-cylinder engine, the relative proportions of the gaseous fuel consumption in the total fuel consumption depending on the number of first cylinders, in which only the liquid fuel is burned, and depending on the number of second cylinders, in which only the gaseous fuel optionally under Using the ignition fluid is burned at 0% or 16.5% or 33% or 50% or 66% or 84.5% or 100%. For an 8-cylinder engine, the relative proportions are 0% or 12.5% or 25% or 37.5% or 50% or 62.5% or 75% or 87.5% or 100%.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung eines Motors zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei der Steuerungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein Motorsteuergerät. Dasselbe umfasst Mittel zur Durchführung des Verfahrens, wobei es sich bei diesen Mitteln um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel handelt.The invention further relates to a control device of a motor for carrying out the method according to the invention. The control device is preferably an engine control unit. The same includes means for performing the method, which means are hardware means and software means.

Die hardwareseitigen Mittel umfassen Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen. Weiterhin umfassen die hardwareseitigen Mittel einen Speicher zur Datenspeicherung und einen Prozessor zur Datenverarbeitung.The hardware-side means comprise data interfaces in order to exchange data with the modules involved in carrying out the method according to the invention. Furthermore, the hardware means comprise a memory for data storage and a processor for data processing.

Bei softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Software resources are program modules for carrying out the method according to the invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19621297 C1 [0002] DE 19621297 C1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Dual-Fuel-Motors, der mehrere Zylinder umfasst, wobei in einem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus in allen Zylindern ausschließlich ein flüssiger Kraftstoff und in einem Gaskraftstoff-Betriebsmodus in allen Zylindern gegebenenfalls unter Verwendung eines Zündfluids ausschließlich ein gasförmiger Kraftstoff verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus in mindestens einem ersten Zylinder ausschließlich der flüssige Kraftstoff und in mindestens einem zweiten Zylindern ausschließlich der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird.A method of operating a dual fuel engine including a plurality of cylinders, wherein only a gaseous fuel is burned in a liquid fuel mode of operation in all the cylinders excluding a liquid fuel and a gas fuel mode of operation, in all cylinders, optionally using a Zündfluids, characterized characterized in that in a combined-fuel-sharing operating mode in at least one first cylinder only the liquid fuel and in at least one second cylinder exclusively the gaseous fuel is optionally burned using the ignition fluid. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus der oder jede Zylinder, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, und der oder jede Zylinder, in welchem ausschließlich der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, zyklisch durchgewechselt werden.A method according to claim 1, characterized in that in combined-fuel-sharing mode of operation the or each cylinder in which only the liquid fuel is burned and the or each cylinder in which only the gaseous fuel is optionally burned using the ignition fluid, be cyclically changed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor für alle Zylinder eine gemeinsame Ladedruckversorgung aufweist, wobei im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus ein Ladedruck verwendet wird, der zwischen einem Ladedruck für den Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus und einem Ladedruck für den Gaskraftstoff-Betriebsmodus liegt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the engine for all cylinders has a common boost pressure supply, wherein the combined-fuel-sharing operating mode, a boost pressure is used, which is a boost for the liquid fuel operating mode and a boost pressure for the gaseous fuel Operating mode is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Verbrennungsschwerpunktlage des oder jedes Zylinders, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in Combined-Fuel-Sharing operating mode, a combustion center position of the or each cylinder, in which only the liquid fuel is burned, compared to the liquid fuel operating mode is advanced. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus für den oder jeden Zylinder, in welchem ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, ein Kraftstoffförderbeginn gegenüber dem Flüssigkraftstoff-Betriebsmodus nach früh verstellt wird.A method according to claim 4, characterized in that for this purpose in Combined-Fuel-Sharing operating mode for the or each cylinder, in which only the liquid fuel is burned, a fuel delivery start relative to the liquid fuel operating mode is adjusted to early. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus eine Verbrennungsschwerpunktlage des oder jedes Zylinders, in welchen ausschließlich der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus nach spät verstellt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that in Combined-Fuel-Sharing operating mode, a combustion center position of the or each cylinder, in which only the gaseous fuel is optionally burned using the ignition fluid, compared to the gaseous fuel operating mode is retarded , Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus für den oder jeden Zylinder, in welchem ausschließlich der gasförmige Kraftstoff verbrannt wird, ein Zündfluidförderbeginn gegenüber dem Gaskraftstoff-Betriebsmodus nach spät verstellt wird.A method according to claim 6, characterized in that for this purpose in Combined-Fuel-Sharing operating mode for the or each cylinder, in which only the gaseous fuel is burned, a Zündfluidförderbeginning over the gaseous fuel operating mode is retarded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus für alle Zylinder, in welchen ausschließlich der gasförmige Kraftstoff gegebenenfalls unter Verwendung des Zündfluids verbrannt wird, ein gleicher Mitteldruck eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the combined-fuel-sharing operating mode for all cylinders, in which only the gaseous fuel is optionally burned using the ignition fluid, an equal mean pressure is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Combined-Fuel-Sharing Betriebsmodus für alle Zylinder, in welchen ausschließlich der flüssige Kraftstoff verbrannt wird, ein Mitteldruck eingestellt wird, dessen Mittelwert dem Mitteldruck der Zylinder entspricht, in welchen ausschließlich der gasförmige Kraftstoff verbrannt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the combined-fuel-sharing operating mode for all cylinders in which only the liquid fuel is burned, a mean pressure is set, the mean value of which corresponds to the mean pressure of the cylinder, in which exclusively the gaseous fuel is burned. Steuerungseinrichtung eines Motors, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Control device of a motor, characterized by means for carrying out the method according to one of claims 1 to 9.
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